JP2021092310A

JP2021092310A - フローティングシールアセンブリ

Info

Publication number: JP2021092310A
Application number: JP2020105708A
Authority: JP
Inventors: チャ、サンミン; Sangmin Cha; キム、テフン; Tae Hun Kim
Original assignee: Doosan Corp
Current assignee: Doosan Corp
Priority date: 2019-12-11
Filing date: 2020-06-19
Publication date: 2021-06-17
Also published as: KR20210073750A; KR102414711B1; CN112943936A

Abstract

【課題】建設機械の無限軌道等の劣悪な作業環境で動作されるフローティングシールアセンブリの寿命を向上させる。【解決手段】フローティングシールアセンブリ１０１は、第１のケーシング２１０と対向し、一側が第１のケーシングと第２のケーシング２２０との間の隙間Ｇに向かって突出した第１の密封リング３１１と、第２のケーシングと対向し、一側が第１のケーシングと第２のケーシングとの間の隙間に向かって突出し第１の密封リングの一側と接触する第２の密封リング３２１と、第１のケーシングと第１の密封リングとの間及び第２のケーシングと第２の密封リングとの間にそれぞれ設けられたＯリング４００を含み、第１、第２の密封リングの内周面と、第１、第２の密封リングとがＯリングと接する面の交角βが、第１、第２の密封リングの内周面と、第１、第２のケーシングとがＯリングと接する面の交角αに２度を加えた角度より小さいか、又は同一に形成する。【選択図】図１

Description

本発明は、２つのうちの１つが回転する一対のケーシング間の間隙への潤滑油の流出及び異物の流入を防止するフローティングシール（ｆｌｏａｔｉｎｇｓｅａｌ）アセンブリに関する。

建設機械は、広義に、土木工事や建築工事に使用されるあらゆる機械を意味する。また、建設機械は、走行装置の形態によって、無限軌道を使用するクローラ式（ｃｒａｗｌｅｒｔｙｐｅ）と、ホイールを使用する（ｗｈｅｅｌｔｙｐｅ）とに大別される。

この中、クローラ式建設機械は、無限軌道を回転させるため、アイドラー（ｉｄｌｅｒ）及び減速機のような駆動機構を使用しており、このような駆動機構の円滑な動作のために潤滑油が供給されている。また、駆動機構からの潤滑油の漏油を防止するとともに、土砂や泥のような異物の駆動機構への流入を防止するため、フローティングシールが使用されている。

なお、建設機械は、一般に劣悪な作業環境で動作されているため、建設機械の無限軌道は、土砂や泥、他の汚染物質に頻繁に晒される。従って、駆動機構の隙間に異物が継続して流入されてフローティングシールアセンブリのＯリング（Ｏ−ｒｉｎｇ）が加圧され、Ｏリングが圧力を受けて押されながら圧着力が減少し、シールリング（ｓｅａｌｒｉｎｇ）面の面圧が低下し、漏油が発生するという問題点があった。

本発明の実施例は、寿命を向上させたフローティングシールアセンブリを提供する。

本発明の実施例によれば、２つのうちの１つが回転する第１のケーシングと第２のケーシングとの間の隙間への潤滑油の流出及び異物の流入を防止するフローティングシールアセンブリは、前記第１のケーシングと対向し、一側が前記第１のケーシングと前記第２のケーシングとの間の隙間に向かって突出した第１の密封リング；前記第２のケーシングと対向し、一側が前記第１のケーシングと前記第２のケーシングとの間の隙間に向かって突出して前記第１の密封リングの一側と接触する第２の密封リング；及び、前記第１のケーシングと前記第１の密封リングとの間、及び前記第２のケーシングと前記第２の密封リングとの間にそれぞれ設けられたＯリング；を含む。前記第１の密封リング及び前記第２の密封リングの内周面と、前記第１の密封リングと前記第２の密封リングとがそれぞれ前記Ｏリングと接する面との間の交角は、前記第１の密封リング及び前記第２の密封リングの内周面と、前記第１のケーシングと前記第２のケーシングとがそれぞれ前記Ｏリングと接する面との間の交角に２度を加えた角度より小さいか又は同じであるように形成される。

また、前記第１のケーシングと前記第２のケーシングとの間の隙間から離れるほど前記第１のケーシングと前記第１の密封リングとの間の距離、及び前記第２のケーシングと前記第２の密封リングとの間の距離が近くなる区間を含み、前記Ｏリングは、前記区間に設けられる。

さらに、前記第１のケーシングと前記第２のケーシングとの間の隙間は、間隙流路を形成し、前記間隙流路は、４回以上折り曲げられたラビリンス（ｌａｂｙｒｉｎｔｈ）形状を含むことができる。

本発明の実施例によれば、フローティングシールアセンブリの寿命が向上する。

本発明の第１の実施例に係るフローティングシールアセンブリの断面図である。本発明の第２の実施例に係るフローティングシールアセンブリの断面図である。本発明の第３の実施例に係るフローティングシールアセンブリの断面図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施例について、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳述する。本発明は、様々な形態に具現することができ、後述の実施例に限定されない。

また、実施例において、同一の構成を有する構成要素については、同一の符号を使用して代表的に第１の実施例をもって説明し、他の実施例では、第１の実施例と相違した構成についてのみ説明する。

なお、図面は、概略的で、縮尺に合わせて図示されていないことに留意されたい。図中、相対的な寸法及び比率は、図面の明確性及び便宜を図るため、その大きさが誇張又は縮小して示されており、任意の寸法は、例示に過ぎず、限定的なものではない。また、２以上の図面に示される同一の構造物、要素又は部品には、同一の参照符号を付することで、類似した特性を有するものであることを示す。

本発明の実施例は、本発明の好適な実施例を具体的に示す。それで、種々の図解があり得る。従って、実施例は、図示した特定の形態に局限されず、例えば、製造による形態の変形をも含む。

以下、図１を参照して、本発明の第１の実施例に係るフローティングシールアセンブリ１０１を説明する。

例えば、フローティングシールアセンブリ１０１は、建設機械の無限軌道を回転させるためのアイドラー及び減速機のような駆動機構が円滑に動作するように供給された潤滑油の漏油を防止し、駆動機構への土砂や泥のような異物の流入を防止するために使用される。

具体的に、フローティングシールアセンブリ１０１は、２つのうちの１つが回転する第１のケーシング２１０と第２のケーシング２２０との間の隙間への潤滑油の流出及び異物の流入を防止することができる。例えば、第１のケーシング２１０は、固定され、第２のケーシング２２０は、減速機の駆動軸と共に回転することができる。また、第１のケーシング２１０と第２のケーシング２２０とは、所定の間隙Ｇをおいて配置され得る。

なお、第１のケーシング２１０は、無限軌道を回転させるために使用されるアイドラーのサポートであり、第２のケーシング２２０は、アイドラーのローラーであることができる。即ち、アイドラーは、潤滑油の漏油を防止するため、本発明の第１の実施例に係るフローティングシールアセンブリ１０１を使用することができる。

上述のように、本発明の第１の実施例に係るフローティングシールアセンブリ１０１は、建設機械に使用される種々の回転機構に設けられることにより、潤滑油を封入すると共に泥などの侵入を防止することができる。

図１に示されるように、本発明の第１の実施例に係るフローティングシールアセンブリ１０１は、第１の密封リング３１１、第２の密封リング３２１、及び一対のＯリング（Ｏ−ｒｉｎｇ）４００を含む。

第１の密封リング３１１と第２の密封リング３２１とは、第１のケーシング２１０と第２のケーシング２２０との間に介在するように環状に形成され、第１のケーシング２１０又は第２のケーシング２２０の回転のために第１のケーシング２１０と第２のケーシング２２０との間に供給された潤滑油ＯＬの漏油を防止する。以下、本明細書では、第２のケーシング２２０が回転すると仮定して説明する。しかし、本発明の第１の実施例は、これに限定されず、第１のケーシング２１０が回転、又は第１のケーシング２１０と第２のケーシングとの両方が回転することができる。

具体的に、第１の密封リング３１１と第２の密封リング３２１とは、左右対称型の断面形状を有することができる。例えば、第１の密封リング３１１は、「┐」字状又は「［」字状の断面で形成され、第２の密封リング３２１は、第１の密封リング３１１の形状が左右反転された断面形状で形成される。

第１の密封リング３１１は、第１のケーシング２１０と対向し、一側が第１のケーシング２１０と第２のケーシング２２０との間の隙間に向かって突出する。即ち、第１の密封リング３１１の一側は、回転する第２のケーシング２２０の回転中心軸に交差し、離れる方向に突出する。また、第１の密封リング３１１の他側は、回転する第２のケーシング２２０の回転中心軸線と平行な方向に延び、潤滑油と対向するようになる。

第２の密封リング３２１は、第２のケーシングと対向し、一側が第１のケーシング２１０と第２のケーシング２２０との間の隙間に向かって突出して第１の密封リング３１１の一側と接触する。即ち、第２の密封リング３２１の一側も、回転する第２のケーシング２２０の回転中心軸線に交差し、離れる方向に突出し、また、第２の密封リング３２１の他側は、回転する第２のケーシング２２０の回転中心軸線に平行な方向に延び、潤滑油と対向するようになる。

また、第１の密封リング３１１の一側と第２の密封リング３２１の一側とが互いに接触する当接部位は、第１の密封リング２１０及び第２の密封リング２２０それ自体の弾性力によって互いに圧接されることで維持される。

Ｏリング４００は、第１のケーシング２１０と第１の密封リング３１１との間、及び第２のケーシング２２０と第２の密封リング３２１との間に、それぞれ設けられる。

一対のＯリングの間で互いに向かい合うように配置される第１の密封リング３１１の一側端と、第２の密封リング３２１の一側端とは、第１のケーシング２１０と第２のケーシング２２０との間の隙間に向かって突出する形状に配置される。また、第１の密封リング３１１及び第２の密封リング３２１の他側は、第１のケーシング２１０と第２のケーシング２２０との間に供給された潤滑油と対向する。

即ち、Ｏリング４００は、第１の密封リング３１１の一側と他側との間で、第１の密封リング３１１及び第１のケーシング２１０とそれぞれ接触して潤滑油の流出と異物ＭＤの流入を防止し、第２の密封リング３２１の一側と他側との間で、第２の密封リング３２１及び第２のケーシング２２０とそれぞれ接触して潤滑油の流出と異物ＭＤの流入を防止する。

特に、本発明の第１の実施例によれば、第１の密封リング３１１及び第２の密封リング３２１の内周面と、第１の密封リング３１１と第２の密封リング３２１とがそれぞれＯリング４００と接する面との間の交角βは、前記第１の密封リング及び前記第２の密封リングの内周面と、前記第１のケーシングと前記第２のケーシングとがそれぞれ前記Ｏリングと接する面との間の交角αに２度を加えた角度より小さいか、又は同一に形成される。

上記のように、第１の密封リング３１１及び第２の密封リング３２１の内周面と、第１の密封リング３１１と第２の密封リング３２１とがそれぞれＯリング４００と接する面との間の交角βが、第１の密封リング３１１及び第２の密封リング３２１の内周面と、第１のケーシング２１０と第２のケーシング２２０とがそれぞれＯリング４００と接する面との間の交角αに２度を加えた角度より小さいか、又は同一に形成されると、第１のケーシング２１０と第２のケーシング２２０との間の間隙Ｇに流入された土砂や泥のような異物ＭＤがＯリング４００に圧力を加えても、Ｏリングが押されにくくなる。

これに対して、第１の密封リング３１１及び第２の密封リング３２１の内周面と、第１の密封リング３１１と第２の密封リング３２１とがそれぞれＯリング４００と接する面との間の交角βが、第１の密封リング３１１及び第２の密封リング３２１の内周面と、第１のケーシング２１０と第２のケーシング２２０とがそれぞれＯリング４００と接する面との間の交角αに２度を加えた角度より大きくなると、第１のケーシング２１０と第２のケーシング２２０との間の間隙Ｇに流入された異物ＭＤが加える圧力でＯリング４００が押されてしまい、Ｏリング４００の圧着力が減少し、第１の密封リング３１１及び第２の密封リング３２１の面圧が低下し、漏油が発生しやすいことが、実験によって確認された。

本発明の第１の実施例に係るフローティングシールアセンブリ１０１が有する注目すべき特徴点は、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば、第１のケーシング２１０と第２のケーシング２２０との間の隙間Ｇから離れるほど、第１のケーシング２１０と第１の密封リング３１１との間の距離、及び第２のケーシング２２０と第２の密封リング３２１との間の距離が、遠くなる形状で形成されると、第１のケーシング２１０と第２のケーシング２２０との間の間隙Ｇに流入された異物ＭＤがＯリング４００を加圧する時、構造的にＯリング４００が押されやすくなることが、容易に類推できる。

しかし、特異なことに、第１の密封リング３１１及び第２の密封リング３２１の内周面と、第１の密封リング３１１と第２の密封リング３２１とがそれぞれＯリング４００と接する面との間の交角βが、第１の密封リング３１１及び第２の密封リング３２１の内周面と、第１のケーシング２１０と第２のケーシング２２０とがそれぞれＯリング４００と接する面との間の交角αに２度を加えた角度より小さいか、又は同じであれば、土砂や泥のような異物がＯリング４００を加圧する時、Ｏリング４００が押されにくいことを、鋭意努力の末に実験によって確認した。これは、類推可能な通常の範囲から外れる、臨界的特徴であるといえる。

最も好ましくは、第１の密封リング３１１及び第２の密封リング３２１の内周面と、第１の密封リング３１１と第２の密封リング３２１とがそれぞれＯリング４００と接する面との間の交角βは、第１の密封リング３１１及び第２の密封リング３２１の内周面と、第１のケーシング２１０と第２のケーシング２２０とがそれぞれＯリングと接する面との間の交角αに１度を加えた角度より小さいか、又は同じであるように形成される。例えば、αが１０度であれば、βは、１１度であることができ、また、１１度以下であることができる。

この場合、第１の密封リング３１１及び第２の密封リング３２１の内周面と、第１の密封リング３１１と第２の密封リング３２１とがそれぞれＯリング４００と接する面との間の交角βが、第１の密封リング３１１及び第２の密封リング３２１の内周面と、第１のケーシング２１０と第２のケーシング２２０とがそれぞれＯリング４００と接する面との間の交角αより小さい場合と対比しても、異物が加える圧力に対抗して、Ｏリング４００が押されずに持ちこたえる程度に差がないことを、実験によって確認した。

このような構成によって、本発明の第１の実施例に係るフローティングシールアセンブリ１０１は、第１のケーシング２１０と第２のケーシング２２０との間の間隙Ｇに流入された土砂や泥のような異物ＭＤがＯリング４００に圧力を加える場合でも、Ｏリング４００が容易に押されることなく、また、Ｏリング４００が押されるとしても、Ｏリング４００の圧着力を上昇させてシーリング面の面圧が低下するのを防止することにより、向上した寿命を有することが可能となる。

以下、図２を参照して、本発明の第２の実施例に係るフローティングシールアセンブリ１０２について説明する。

図２に示されるように、本発明の第２の実施例に係るフローティングシールアセンブリ１０２では、第１のケーシング２１０と第２のケーシング２２０との間の隙間Ｇから離れるほど、第１のケーシング２１０と第１の密封リング３１１との間の距離、及び第２のケーシング２２０と第２の密封リング３２２との距離が近くなる区間を含み、Ｏリング４００は、前記区間に設けられる。

即ち、第１のケーシング２１０とＯリング４００との接触面と、第１の密封リング３１２とＯリング４００との接触面とは、楔形状を形成する。また、第２のケーシング２２０とＯリング４００との接触面と、第２の密封リング３２２とＯリング４００との接触面とは、同様に楔状を形成する。

上記のように、第１のケーシング２１０とＯリング４００との接触面と、第１の密封リング３１２とＯリング４００との接触面とが、また、第２のケーシング２２０とＯリング４００との接触面と、第２の密封リング３２２とＯリング４００との接触面とが楔形状で形成されることで、第１のケーシング２１０と第２のケーシングとの間の間隙Ｇに流入された土砂や泥のような異物ＭＤがＯリング４００に圧力を加えても、Ｏリング４００が容易に押されることはなく、また、Ｏリングが押されるほど、圧着力が上昇するようになる。

このような構成によって、本発明の第２の実施例に係るフローティングシールアセンブリ１０２は、同じく、第１のケーシング２１０と第２のケーシング２２０との間の間隙Ｇに流入された土砂や泥のような異物ＭＤがＯリング４００に圧力を加えても、Ｏリング４００が容易に押されることはなく、また、Ｏリング４００が押される場合でも、Ｏリング４００の圧着力が上昇されることで面圧の低下を防止し、向上した寿命を有することが可能となる。

以下、図３を参照して、本発明の第３の実施例に係るフローティングシールアセンブリ１０３について説明する。

図３に示されるように、本発明の第２の実施例に係るフローティングシールアセンブリ１０３によれば、第１のケーシング２１０と第２のケーシング２２０との間の隙間は、間隙流路２３０を形成する。また、間隙流路２３０は、４回以上折り曲げられたラビリンス（ｌａｂｙｒｉｎｔｈ）形状を含むことができる。

これによって、外部からの土砂や泥のような異物がＯリングに流入される時間を最大限遅らせることができるため、フローティングシールアセンブリ１０３の寿命を向上させることができる。

また、第１の密封リング３１１及び第２の密封リング３２１の形状は、上述した第１の実施例又は第２の実施例のうちのいずれか１つと同様にして形成することができる。

このような構成によって、本発明の第３の実施例に係るフローティングシールアセンブリ１０３は、同じく、第１のケーシング２１０と第２のケーシング２２０との間の間隙Ｇに流入された土砂や泥のような異物ＭＤがＯリング４００に圧力を加えても、Ｏリング４００が容易に押されることはなく、また、Ｏリング４００が押される場合でも、Ｏリング４００の圧着力を上昇させることでシーリング面の面圧が低下するのを防止し、向上した寿命を有することが可能となる。

以上、添付の図面を参照して本発明の実施例を説明してきたが、本発明が属する技術分野の当業者であれば、本発明の技術的思想や必須特徴を変更することなく種々に実施することができる。

上述した実施例は、例示に過ぎず、限定的なものではなく、本発明の範囲は、後述の特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味及び範疇、並びにその等価概念から導出される全ての変更又は変形された形態は、本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

１０１、１０２、１０３：フローティングシールアセンブリ、２１０、２１３：第１のケーシング、２２０、２２３：第２のケーシング、２３０：間隙流路、３１１、３１２：第１の密封リング、３２１、３２２：第２の密封リング、４００：Ｏリング。

Claims

２つのうちの１つが回転する第１のケーシングと第２のケーシングとの間の隙間への潤滑油の流出及び異物の流入を防止するフローティングシールアセンブリであって、
前記第１のケーシングと対向し、一側が前記第１のケーシングと前記第２のケーシングとの間の隙間に向かって突出した第１の密封リング；
前記第２のケーシングと対向し、一側が前記第１のケーシングと前記第２のケーシングとの間の隙間に向かって突出して前記第１の密封リングの一側と接触する第２の密封リング；及び
前記第１のケーシングと前記第１の密封リングとの間、及び前記第２のケーシングと前記第２の密封リングとの間にそれぞれ設けられたＯリング；
を含み、
前記第１の密封リング及び前記第２の密封リングの内周面と、前記第１の密封リングと前記第２の密封リングとがそれぞれ前記Ｏリングと接する面との間の交角は、前記第１の密封リング及び前記第２の密封リングの内周面と、前記第１のケーシングと前記第２のケーシングとがそれぞれ前記Ｏリングと接する面との間の交角に２度を加えた角度より小さいか、又は同じであることを特徴とするフローティングシールアセンブリ。
前記第１のケーシングと前記第２のケーシングとの間の隙間から離れるほど、前記第１のケーシングと前記第１の密封リングとの間の距離、及び前記第２のケーシングと前記第２の密封リングとの間の距離が近くなる区間を含み、
前記Ｏリングは、前記区間に設けられることを特徴とする請求項１に記載のフローティングシールアセンブリ。
前記第１のケーシングと前記第２のケーシングとの間の隙間は、間隙流路を形成し、
前記間隙流路は、４回以上折り曲げられたラビリンス形状を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のフローティングシールアセンブリ。