JP2021504645A - シール装置 - Google Patents

Abstract

機械要素（２）とケーシング（３）との間の隙間をシールするためのシール装置（１）であって、少なくとも１つのシールエレメント（４）を含み、このシールエレメント（４）は少なくとも部分的にポリマ材料から形成されており、シールエレメント（４）はリング状に形成されていて、この場合、シールエレメント（４）は少なくとも１つの第１のリング状のエレメント（５）と、少なくとも１つの第２のリング状のエレメント（６）とを有しており、第１のエレメント（５）は導電性に形成されていて、第２のエレメント（６）は電気絶縁性に形成されており、第１のエレメント（５）は第２のエレメント（６）に軸方向で隣接して配置されている。

Description

本発明は、機械要素とケーシングとの間の隙間をシールするためのシール装置であって、少なくとも１つのシールエレメントを含み、このシールエレメントは少なくとも部分的にポリマ材料から形成されており、シールエレメントはリング状に形成されている、シール装置に関する。

シール部材、特に動的負荷をかけられるシール部材は、所定の耐用期間にわたって摩耗し、様々な摩耗現象が現れる。材料疲労により、シールエレメントの接触応力は低下し、また圧着力も減じられる。摩耗と塑性歪み特性とによりシールエレメントの寸法は変化する。このような過程は、まずはシールシステムの漏れ、ひいてはシールシステムの故障に通じる。

シール部材の漏れを監視するために、シール部材に漏れ監視のための装置を組み込むことが公知である。独国特許発明第１０２００７００７４０５号明細書により、動的なシールエレメントの摩耗状態を検知する電気的装置が公知である。このシールエレメントは、導電性区分と非導電性区分とを有し、非導電性区分はシールすべき機械要素に接触している。この機械要素も導電性である。シールエレメントの摩耗により非導電性シール材料が摩滅し、これにより導電性シール材料が機械要素に接触するようになる。この際に回路が閉じられ、シールエレメントが摩耗したことを検出することができる。

このような構成は、ゆるやかな状態変化を検出できないという欠点を有している。摩耗限界に達し、シールエレメントを早期に交換しなければならないことしか検出できない。

本発明の根底を成す課題は、シール機能の永続的な状態監視を可能にするシール装置であって、安価に製造可能であると同時に簡単に組み付けることができるシール装置を提供することである。

この課題は、請求項１の特徴により解決される。好適な構成は従属請求項に記載されている。

機械要素とケーシングとの間の隙間をシールするためのシール装置は、課題を解決するために、少なくとも１つのシールエレメントを含み、このシールエレメントは少なくとも部分的にポリマ材料から形成されており、シールエレメントはリング状に形成されていて、この場合、シールエレメントは少なくとも１つの第１のリング状のエレメントと、少なくとも１つの第２のリング状のエレメントとを有しており、第１のエレメントは導電性に形成されていて、第２のエレメントは電気絶縁性に形成されており、第１のエレメントは第２のエレメントに軸方向で隣接して配置されている。

これらエレメントは１つの製造プロセスで形成することができ、次いでシールエレメントを形成するように互いに接続される。これは特に、シールエレメントが射出成形されない１種の材料から成っている場合に好適である。このような材料は例えばＰＴＦＥである。したがってシールエレメントがＰＴＦＥから形成されている場合に、本発明によるシール装置は特に好適である。

特にＰＴＦＥの場合、導電性のＰＴＦＥ材料と、非導電性のＰＴＦＥ材料とを組み合わせる場合には、焼結プロセスにおいて、両材料が極めて良好に互いに接着させられる。良好な材料接続的な結合が得られる。これに対して、材料の後からの結合は極めて困難である。

第２のエレメントにより、機械要素に当接するシールリップを形成することができる。このシールリップにより、シールエレメントと機械要素との間の線状の接触が形成され、ひいてはそれに伴ってシール性が改善される。

第１のエレメントの材料には、導電性粒子を含ませることができる。導電性の粒子としては、特に鉄含有粒子または炭素含有粒子が考慮される。特に、シールエレメントを、導電性粒子が含まれているエラストマ材料から形成することが考えられる。

このためには、コンタクトエレメントを外側からシールエレメント上に取り付けることができる。この場合、コンタクトエレメントとは、接触面を意味する。

シールエレメントは、少なくとも２つのエレメントを有していてよく、この場合、２つの第２のエレメントの間に、１つの第１のエレメントが配置されている。この場合、両第２のシールエレメントによりそれぞれ１つのシールリップが形成されてよい。これにより、機械要素へのシールエレメントの均一な圧着が生じる。これにより特に、シールエレメントが傾いてしまう危険が減じられる。さらにこれらシールリップを、互いに逆方向でシール作用が生じるように配置することができる。特に、機械要素が並進運動する際には、これにより両方向のシールが可能である。

ケーシングは、シールエレメントのための組込み室を有することができ、この組込み室には、絶縁体を形成するライニングが設けられている。機械要素が軸として形成されている場合には特に、ケーシング開口は多くの場合、円形に形成されている。この場合、リング状の溝の形態の組込み室が形成されていて、その中にシールエレメントが配置されている。

機械要素に対するシールエレメントの半径方向の予荷重を生じさせる別のシールエレメントが設けられていてよい。この場合、別のシールエレメントはＯリングとして形成されていてよい。この場合、別のシールエレメントは、シールエレメントの外周面上に配置されていて、機械要素に対するシールエレメントの半径方向の圧着力をもたらす。この構成では、シールエレメントの作動は、別のシールエレメントによって行われる。

別のシールエレメントは、エラストマ材料から形成することができ、コンタクトエレメントとして使用することができる。

本発明によるシール装置のいくつかの実施例を以下に図面につき詳しく説明する。図面はそれぞれ概略的に示している。

シールエレメントと別のシールエレメントとを有するシール装置を示す図である。 組込み室のライニングを有するシール装置を示す図である。 容量式測定路を備えたシール装置を示す図である。 ２つの第２のエレメントを有するシール装置を示す図である。 容量式測定路を備えたシール装置を示す図である。 ばねを支持する溝付きリングの形態のシールエレメントを示す図である。 コンタクトエレメントを備えた図６のシールエレメントを示す図である。 絶縁体を備えた図６のシールエレメントを示す図である。

図面には、機械要素２とケーシング３との間の隙間をシールするためのシール装置１が示されている。この場合、機械要素２とケーシング３との間に配置されたシールエレメント４が隙間をシールしている。シールエレメント４は、ケーシング３内に設けられた組込み室９内に配置されている。組込み室９は、環状の溝の形態で形成されている。

この構成では、機械要素２は、回転運動可能および／または並進運動可能な機械要素２、例えば軸である。

シールエレメント４は、ポリマプラスチック、この場合ＰＴＦＥから成っている。

シールエレメント４はリング状に形成されていて、この場合、シールエレメント４は少なくとも１つの第１のリング状のエレメント５と、少なくとも１つの第２のリング状のエレメント６とを有しており、第１のエレメント５は導電性に形成されていて、第２のエレメント６は電気絶縁性に形成されており、第１のエレメント５は第２のエレメント６に軸方向で隣接して配置されている。第１のエレメント５は、材料接続的に第２のエレメント６に取り付けられている。

第２のエレメント６によりシールリップ７が形成されており、このシールリップは機械要素２に密に当接している。第１のエレメント５の材料には、導電性の粒子が含まれている。

図１には、シール装置１の第１の構成が示されている。シールエレメントは４には、外周面側で別のシールエレメント１２が配設されていて、この別のシールエレメントは、機械要素２に対してシールエレメント４を半径方向で圧着させる。別のシールエレメント１２はＯリングとして形成されており、電気絶縁性のエラストマ材料から成る。別のシールエレメント１２の材料には、選択的に、導電性粒子を含ませることができる。

図２には、図１のシール装置１が示されている。この構成では、組込み室の内壁に絶縁体１０が設けられており、この絶縁体は、ケーシング３に対してシールエレメント４を電気的に絶縁している。絶縁体１０は、ライニング１１の形態で形成されており、ポリマ材料から成っている。

選択的に、シールエレメント４および／または別のシールエレメント１２のエレメントを電気絶縁性に形成することもできる。このためには、例えば被覆体を設けることができる。

図３には、図１のシール装置が示されている。付加的にこの図には、容量式測定のための測定線路８が記入されている。摩耗測定は、機械要素２とエレメント５の両構成部分間の容量の検出により行われ、この場合、摩耗等によるシール装置１の状態変化は、前記容量の変化を伴う。この場合、継続的な状態変化も検出することができるので、シール装置１のモニタリングが可能である。モニタリングは、図示されていないコンタクトエレメントに接続させることができる評価ユニットによって行われる。

図４には、図１のシール装置１が示されており、シールエレメント４は２つの第２のエレメント６を有しており、この場合、両第２のエレメント６間に、１つの第１のエレメント５が配置されている。

図５には、図４のシール装置１が示されており、この図では、容量式測定のための測定線路８が示されている。

図６には、シールエレメント４が溝付きリングとして形成されているシール装置１が示されており、この場合、溝付きリングの溝には、機械要素２に対してシールエレメント４を半径方向で圧着させるばねエレメント１３が配設されている。シールエレメント４はＰＴＦＥから形成されており、導電性の第１のエレメント５と電気絶縁性の第２のエレメント６とを有している。シールエレメント４はこの場合、ケーシング３に対して絶縁されていなければならない。

図７には、図６のシール装置１が示されており、この場合も同様に、機械要素２と第１のエレメント５との間の容量を図示されていない評価ユニットによって検出する容量式測定のための測定線路８が示されている。

図８には、図６のシール装置１が示されており、この場合、ディスク状の絶縁体１０内に埋め込まれているコンタクトエレメント１８が設けられている。コンタクトエレメント１８は、シールエレメント４の第２のエレメント６に当接しており、図示されていない測定線路８内に組み込むことができる。

Claims (9)

1. 機械要素（２）とケーシング（３）との間の隙間をシールするためのシール装置（１）であって、少なくとも１つのシールエレメント（４）を含み、前記シールエレメント（４）は少なくとも部分的にポリマ材料から形成されており、
   前記シールエレメント（４）はリング状に形成されていて、前記シールエレメント（４）は少なくとも１つの第１のリング状のエレメント（５）と、少なくとも１つの第２のリング状のエレメント（６）とを有しており、前記第１のエレメント（５）は導電性に形成されていて、前記第２のエレメント（６）は電気絶縁性に形成されており、前記第１のエレメント（５）は前記第２のエレメント（６）に軸方向で隣接して配置されている、シール装置（１）。
2. 前記シールエレメント（４）はＰＴＦＥから形成されている、請求項１記載のシール装置。
3. 前記第２のエレメント（６）により、前記機械要素（２）に当接するシールリップ（７）が形成されている、請求項１または２記載のシール装置。
4. 前記第１のエレメント（５）の材料には、導電性の粒子が含まれている、請求項１から３までのいずれか１項記載のシール装置。
5. 前記シールエレメント（４）には、導電性のコンタクトエレメント（１８）が設けられている、請求項１から４までのいずれか１項記載のシール装置。
6. 前記シールエレメント（４）は２つの第２のエレメント（６）を有しており、この場合、前記両第２のエレメント（６）間に、１つの第１のエレメント（５）が配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のシール装置。
7. 前記ケーシング（３）は、前記シールエレメント（４）のための組込み室（９）を有しており、前記組込み室（９）には、絶縁体（１０）を形成するライニング（１１）が設けられている、請求項１から６までのいずれか１項記載のシール装置。
8. 前記機械要素（２）に対する前記シールエレメント（４）の半径方向の予荷重を生じさせる別のシールエレメント（１２）が設けられている、請求項１から７までのいずれか１項記載のシール装置。
9. 前記別のシールエレメント（１２）はエラストマ材料から形成されている、請求項８記載のシール装置。

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