JP2025511783A - 端面メカニカルシール装置、端面メカニカルシール、及び、端面メカニカルシール装置の取り付け方法 - Google Patents

Abstract

メカニカルシール装置、端面メカニカルシール、及び、端面メカニカルシール装置の取り付け方法
本発明は、弾性要素（１４）とハウジングユニット（１６）とを有する、メカニカルシール装置（１２）を端緒とする。
設計に関して改善された特性を有する、汎用装置を提供するために、メカニカルシール装置（１２）が、ハウジングユニット（１６）内で弾性要素（１４）に予め張力を付与するための、支持要素（１８）を有することが提案される。

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルに記載のメカニカルシール装置、請求項１３に記載のメカニカルシール、及び、請求項１４に記載のメカニカルシール装置の取り付け方法に関する。

ばねと、少なくとも２つの部分からなるハウジングとを備えるメカニカルシールが、先行技術から既知である。ハウジング内でばねに予め張力を付与するために、最初に、ばねをハウジングの第１の部分内に挿入することができ、その後続けて、ハウジングの第２の部分を、例えば、ねじ込み接続及び／又は溶着接続によって、ハウジングの第１の部分に接続することができる。ばねに予め張力を付与するための、この手順の欠点は、ハウジングが断片化されること、並びに、メカニカルシールの取り付け、特に組み立て、及び／又は製造が、複雑になることである。更には、ばねに予め張力を付与するために、複数の穴と、個々のばね部分、具体的には複数のばねとを有する、一体型ハウジングを使用することもまた、先行技術から既知であり、この場合、それら複数のばねを、ハウジングの穴に挿入することができる。この場合もまた、その欠点は、メカニカルシールの取り付け、特に組み立て、及び／又は製造が、複雑で厄介であること、並びに、コスト及び／又は材料費が増大することである。

本発明の目的は、特に、設計に関して改善された特性を有する、汎用装置を提供することである。本発明によれば、この目的は、請求項１、１３、及び１４の特徴によって達成されると共に、本発明の有利な改良形態及び発展形態を、従属請求項から得ることができる。

本発明は、弾性要素とハウジングユニットとを有する、メカニカルシール装置に基づく。
メカニカルシール装置は、ハウジングユニット内で弾性要素に予め張力を付与するための、支持要素を有することが提案される。

そのような改良形態によって、設計を改善することができ、単純で、快適な、効率的かつ／又はユーザフレンドリな設計を提供することができる。更には、取り付け、また特に、場合によっては取り外しも最適化することができ、高度な取り付け容易性、また特に、場合によっては取り外し容易性も提供することができる。更には、取り付け費用に関して、また場合によっては取り外し費用に関しても、費用を削減することができ、製品効率及び／又は作業効率及び／又はコスト効率に関して、効率を向上させることができる。更には、取り付けを、具体的にはハウジングユニット内で弾性要素に予め張力を付与することを、より容易かつ効率的にすることができ、その結果、費やされる時間を、すなわち、具体的には取り付けの間に費やされる時間を、短縮することができる。更には、そのような改良形態によって、好ましくは１つのシャフト上での使用／作動の間に、例えば、高い周囲温度、高い作動圧力、高いシャフト回転速度／周速度、及び／又は困難な搬送媒体などの、困難な作動条件下でも適用することが可能な、メカニカルシール装置を提供することができる。このようにして、メカニカルシール装置の使用可能性に関して、柔軟性を高めることができる。更には、メカニカルシール装置は、好ましくは、メートル寸法を有するシャフトに関して使用することができる。

好ましくは、メカニカルシール装置は、メカニカルシールの一部分であり、メカニカルシールの部分組立品を形成している。しかしながら、メカニカルシール装置が、メカニカルシール全体を構成することもまた、想定可能である。特に、メカニカルシールは、限定するものではないが、シャフト上での使用及び／又はシャフト上への取り付けのために提供される。シャフトは、駆動シャフト、好ましくはポンプシャフトとすることができる。特に、シャフトは回転シャフトである。シャフトは、特に、１つ以上のシール、例えば１つ以上のメカニカルシールを固定するために、シャフトの軸方向に対して周方向に延在する、１つ以上のシャフト溝を有し得る。「シャフト溝」とは、シャフトの窪みとして理解されたい。シャフト溝は、シャフトの全周にわたって、周方向に延在し得る。有利には、シャフト溝は、長手方向軸に対して回転対称に形成されている。あるいは、メカニカルシールはまた、シャフト溝が存在しないシャフト上にも配置可能とすることができる。

シャフトは、駆動ユニットにおいて使用するために提供することができ、この場合、駆動ユニットは、作動状態においてシャフトを回転させる、少なくとも１つの駆動手段を有する。駆動手段は、例えば、少なくとも１つの電気モータ及び／又は内燃機関及び／又は軸受ブロックを有する。好ましくは、シャフトは、特に駆動ユニットの少なくとも１つの滑り軸受及び／又はころ軸受によって、軸方向に平行に方向付けられているシャフトの長手方向軸を中心として、残りの駆動ユニットに対して回転可能に支持されている。特に好ましくは、シャフトは、作動状態において、周方向に沿って回転運動を実行する。特に、シャフトは、細長い要素として形成されており、シャフトの長手方向軸は、軸方向に平行に方向付けられている。駆動ユニットは、当業者には既知の、任意の所望の機械システムの一部分とすることができる。好ましくは、駆動ユニットは、例えば流体を搬送するための、ポンプシステムの一部分である。

好ましくは、シャフトは、作業ユニットに結合されており、この作業ユニットは、作業手段を有し、作動状態において作業を実行するように構成されている。シャフトは、例えば動力伝達装置によって、作業ユニットに、特に作業手段に、間接的に結合されることが想定可能である。有利には、シャフトは、作業ユニットに、特に作業手段に、直接結合されている。好ましくは、作業ユニットは、シャフトに固定するためのハブを有する。作業手段は、当業者には既知の、任意の所望の作業手段として形成することができる。好ましくは、作業手段は、ロータ、特にポンプロータとして形成されている。ロータ、特にポンプロータは、ポンプシステムの一部分とすることができる。有利には、作業ユニットは、機械システム、好ましくはポンプシステムの一部分である。場合によってはまた、作業ユニット、特にロータが、シャフトを駆動するための駆動ユニットとして代替的に機能することも想定可能である。

メカニカルシールは、機械システム、好ましくはポンプシステムにおいて、使用可能とすることができる。機械システムは、少なくともメカニカルシールを備えることが可能である。特に、機械システム、特にポンプシステムは、シャフトを備える。シャフトは、作業ユニットに駆動ユニットを接続するように構成することができる。好ましくは、メカニカルシールは、シャフト、特に回転シャフトを、壁に対して、例えば機械システムの機械ハウジングに対して、少なくとも部分的に、有利には完全に、シールするように構成されている。メカニカルシールは特に、機械システムの、特にポンプシステムの作業チャンバを、周囲の媒体及び／又は更なるチャンバから、特に、その機械システムの、特にポンプシステムの電子機器ハウジングから、シールする役割を果たす。作業ユニット、特にロータは、少なくとも部分的に作業チャンバ内に配置することができる。有利には、駆動ユニットは、少なくとも部分的に電子機器ハウジング内に配置されている。

場合によっては、機械システム、特にポンプシステムは、少なくとも２つのメカニカルシールを、タンデム配置で備えることが想定可能である。第１のメカニカルシールは、シャフト上の作動側に、特にロータ側に配置することが可能である。第２のメカニカルシールは、高さ方向で見た場合、第１のメカニカルシールよりも上に配置することが可能である。特に、第２のメカニカルシールは、シャフトの駆動側に配置されている。機械システム、特にポンプシステム内の、シャフト上でのメカニカルシールの位置及び／又は配置に起因して、メカニカルシールは、異なる状況に曝される可能性があり、異なるシール要件を満たさなければならない場合がある。特に前述のタンデム配置に関して、第１のメカニカルシールのシール要件は、第２のメカニカルシールのシール要件よりも高いものとすることができる。あるいは、第２のメカニカルシールのシール要件を、第１のメカニカルシールのシール要件よりも高くすることもまた可能である。第１のメカニカルシールと第２のメカニカルシールとは、異なる方式で位置合わせすることができる。特に好ましくは、第１のメカニカルシールは、本明細書において説明される本発明に従って位置合わせされる。更には、少なくとも第２のメカニカルシールもまた、第１のメカニカルシールと類似の構成を有し得る。

第１のメカニカルシールと第２のメカニカルシールとは、それぞれ、少なくとも同一のメカニカルシール装置を備えることが可能である。本メカニカルシール装置による支持要素は、ハウジングユニット内で弾性要素に予め張力を付与するように構成されている。有利には、ハウジングユニットは、一体的に、好ましくは単一部品で形成されている。「一体的に」とは、例えば、接着接合プロセス、射出成形プロセス、及び／又は溶接プロセス、及び／又は、当業者によって適切であると見なされる別のプロセスによって、少なくとも物質的に接合される方式で、接続されているものとして理解されたい。この場合、「単一部品で」とは、一体的に形成されているものとして理解されたい。好ましくは、この一体部品は、単一のブランク材、塊、及び／又は鋳造物から、特に好ましくは、射出成形プロセス、特に単一成分及び／又は多成分の射出成形プロセスで、及び／又は打ち抜きプロセスで、及び／又は、当業者によって適切であると見なされる別のプロセスで、単一のブランク材から製造されている。

ハウジングユニットは、少なくとも部分的に、又は大部分が、プラスチック、鉱物、金属、好ましくはステンレス鋼、特に好ましくは高い耐酸性を有するステンレス鋼、及び／又は複合材料からなるものとすることが可能である。この場合、「大部分」という表現は、例えば、少なくとも５５％、有利には少なくとも６５％、好ましくは少なくとも７５％、特に好ましくは少なくとも８５％、特に有利には最大で９５％の、体積分率及び／又は質量分率を意味するものとして理解されたい。好ましくは、ハウジングユニットは、旋削プロセス、穿孔プロセス、及び／又はフライス加工プロセスによって、正確に、特にブランク材から製造されている。

ハウジングユニットは、少なくとも１つ以上の開口部を有することが可能であり、それらの開口部内には、それぞれの場合に、メカニカルシールの少なくとも１つの対応するねじ山付きピンを、好ましくは可逆的に挿入可能であり、特にねじ込み可能である。ねじ山付きピンは、グラブねじ又は虫ねじ、特に頭部を有さないねじとすることができる。ねじ山付きピンは、メカニカルシール装置、特に少なくともハウジングユニットを、シャフト上に回転に抗して固定するように構成することができる。

この場合、「弾性要素」とは、その要素が結果として機械的に損傷することも又は破壊されることもなく、繰り返し変形可能であって、特に変形後に、自動的に基本形状に戻ろうとする要素である。特に、弾性要素は可撓性である。好ましくは、弾性要素は、ばねとして、例えば渦巻ばねとして形成されている。

弾性要素は、支持要素によって、ハウジングユニット内で圧縮されることにより、予め張力を付与されることができる。取り付け状態において、支持要素及び少なくとも弾性要素を、ハウジングユニット内に取り付けることができ、弾性要素には、支持要素によってハウジングユニット内で予め張力を付与することができる。支持要素は、ハウジングユニット内での弾性要素の完全な弛緩を、阻止及び／又は防止することができる。特に、支持要素は、ハウジングユニットとは異なるように形成されている。好ましくは、支持要素とハウジングユニットとは、互いに分離している２つの構造ユニット／構成要素である。

この場合、また以下では、「構成されている」とは、具体的にプログラムされ、設計され、かつ／又は装備されていることを意味するものとして理解されたい。対象物が特定の機能に関して構成されているという事実は、その対象物が、少なくとも１つの適用状態及び／又は作動状態において、この特定の機能を果たし、かつ／又は実行することを意味するものとして理解されたい。

ハウジングユニット内に固定するための支持要素は、有利には、固定及び／又は保持のためにハウジングユニットの対応する要素に係合することが可能な、少なくとも１つの掛止用フック、及び／又は少なくとも１つの掛止用ラグ、及び／又は少なくとも１つの突出部を有することが想定可能である。例えば、支持要素は、バヨネット接続によって、ハウジングユニット内に固定可能とすることもできる。同様に、ハウジングユニット内に支持要素を固定するために、圧力嵌め接続及び／又は嵌合接続、並びに／あるいは、例えばねじ込み接続及び／又は接着接続などの、一体接合接続が想定可能である。支持要素は、ハウジングユニット内に恒久的に、具体的には不可逆的に、固定可能とすることもできる。

支持要素は、可逆的に、ハウジングユニット内に挿入可能かつハウジングユニットから取り外し可能とすることもできる。支持要素は、場合によっては、非破壊的な方式で取り外し可能とすることもできる。好ましくは、支持要素は、ハウジングユニットから取り外す際に破壊されなければならない。特に、支持要素は、ハウジングユニットから取り外す際に破壊可能である。更には、弾性要素は、可逆的に、特に非破壊的な方式で、ハウジングユニット内に挿入可能かつハウジングユニットから取り外し可能とすることができる。更には、ハウジングユニットが、支持要素を収容するための凹部を有することが提案される。結果として、設計を更に改善することができ、ハウジングユニット内の、支持要素の収容、具体的には保持及び／又は固定を提供することができる。このようにして、操作者及び／又は整備士に対する、安全性を高めることができる。更には、凹部内に支持要素を収容することによって、少なくとも１つの弾性要素を、ハウジングユニット内に保持することができる。更には、取り付けを、より容易で快適なものにすることができ、それゆえ、効率を向上させることができ、取り付け費用を削減することができる。

支持要素は、凹部内に挿入可能、好ましくは掛止可能とすることができる。取り付け方法の間に、支持要素を凹部内に挿入することができる。凹部は、特に取り付け状態において、支持要素を受け入れるように構成されている。特に取り付け状態において、支持要素は、凹部内に挿入され、有利には掛止されている。好ましくは、凹部内に配置されている、特に挿入及び／又は掛止されている支持要素は、少なくとも弾性要素が、取り付け状態においてハウジングユニットから解放される及び／又は飛び出すことを防止するように構成されている。

更には、凹部が少なくとも部分的に、有利には完全に、環状溝として形成されることが提案される。結果として、ハウジングユニット内の、支持要素の収容、具体的には保持及び／又は固定を改善し、より安全な方式で設計することができるという趣旨で、設計を最適化することができる。更には、ハウジングユニット内に支持要素を保持及び／又は固定するために、コンパクトかつ／又は単純な設計を提供することができる。

凹部は、ハウジングユニットの周方向において、少なくとも部分的に、具体的には少なくとも５０％程度までの、有利には少なくとも７０％程度までの、好ましくは少なくとも８０％程度までの、環状溝として形成することができる。特に好ましくは、凹部は、ハウジングユニットの全周方向における環状溝として形成されている。

原理的には、メカニカルシール装置、特にメカニカルシールの、種々のサイズの構成が、具体的には特に、種々のサイズのシャフト構成に関して想定可能である。特に、シャフトのシャフト直径に応じて、種々のサイズのメカニカルシール装置を使用しなければならない。好ましくは、メカニカルシール装置は、少なくとも５ｍｍのシャフト直径を有するシャフト上で配置可能かつ／又は使用可能である。本明細書では、メカニカルシール装置、特にメカニカルシールの、特定のサイズ／構成に関する値が、例として指定されている。当然ながら、これらの値は、シャフト直径に応じて、具体的には、対応のシャフト直径を有するシャフト上に、メカニカルシール装置が配置可能となるように、適合及び／又は変更することができる。更には、本明細書で指定されている値の範囲に関しては、前述の制限の範囲内にある値もまた、開示されているものと見なされるべきであり、必要に応じて使用可能である。

例えば、ハウジングユニットは、少なくとも１０ｍｍ、有利には少なくとも３０ｍｍ、好ましくは少なくとも６０ｍｍの内径を有し得る。更には、ハウジングユニットの内径は、最大で１２０ｍｍ、有利には最大で１６０ｍｍ、好ましくは最大で２００ｍｍとすることができる。ハウジングユニットの外径は、例えば少なくとも１５ｍｍ、特に少なくとも３５ｍｍ、有利には少なくとも６０ｍｍ、好ましくは少なくとも１２０ｍｍとすることが可能である。ハウジングユニットの外径は、最大で１５０ｍｍ、有利には最大で２００ｍｍ、好ましくは最大で２６０ｍｍの値を有し得る。溝として形成されている凹部は、少なくとも０．３ｍｍ、有利には少なくとも０．５ｍｍ、好ましくは最大で４ｍｍの幅を有し得る。

ハウジングユニット内に少なくとも支持要素を挿入する際、少なくとも支持要素は、ハウジングユニットの表面、特に内表面に沿って、少なくとも部分的に摺動することができる。この内表面は、ハウジングユニットの内側の、ハウジングユニットの表面とすることができる。挿入中に、少なくとも支持要素は、ハウジングユニットの内表面に沿って、少なくとも部分的に案内されることが可能である。

ハウジングユニットが、ハウジングユニット内への挿入中に支持要素を案内するための、少なくとも１つの表面セクションを有する場合には、取り付けをより容易にすることができ、取り付け費用を削減することができ、快適性を向上させることができる。更には、改良された設計を提供することができる。更には、ハウジングユニット内への挿入中の、支持要素の破壊及び／又は摩耗を低減し、有利には防止することができる。

好ましくは、この表面セクションは、内表面の一部分である。この表面セクションは、特に内表面上の、ハウジングユニットの少なくとも１つの更なる表面セクションに、直接隣接し得る。この表面セクションと、少なくとも更なる表面セクションとは、同じ表面特性を有し得る。また、この表面セクションと更なる表面セクションとが、異なる表面特性を有することも想定可能である。表面特性は、例えば、滑らかな特性又は粗い特性を含み得る。

少なくともこの表面セクションは、ハウジングユニット内への挿入中、特に好ましくは、凹部内への支持要素の挿入中に、支持要素の案内を支援するように構成されている。挿入中に、少なくとも支持要素は、少なくとも更なる表面セクションに沿って摺動することが可能である。有利には、少なくとも支持要素は、挿入中に、特に更なる表面セクションの後に、この表面セクションに沿って摺動する。取り付け方法において、支持要素を、凹部内に挿入するために表面セクションに沿って押し込むことができる。特に、取り付け方法において、少なくとも支持要素は、更なる表面セクションに沿って押し込まれ、その後続けて、表面セクションに沿って押し込まれる。

この表面セクションは、ハウジングユニット内の凹部から間隔を空けて配置することも可能である。有利には、この表面セクションは、少なくとも部分的に直接、特に直接、凹部に隣接している。ハウジングユニット内への、有利には凹部内への挿入中に、支持要素を案内するために、この表面セクションは、特に視点に応じて、更なる表面セクションに対して勾配／傾斜を有し得る。好ましくは、ハウジングユニットは、この表面セクションにおいて同心状の縮小部を含む。この縮小部は、円錐として、有利には円錐状部分として言及することができる。特に、この縮小部は、円錐状の移行部品として形成されている。傾斜角、特に片側傾斜角は、少なくとも５°、有利には少なくとも８°、好ましくは少なくとも１０°、特に好ましくは少なくとも１２°を有し得る。好ましくは、傾斜角は、最大で１５°、特に最大で２０°である。

支持要素が、ハウジングユニットの外側半径方向縁部に対して、少なくとも部分的に当接する場合には、コンパクトな設計を提供することができ、有利には、支持要素を、単純かつ効率的な方式でハウジングユニット内に配置することができる。特に、外側半径方向縁部は、ハウジングユニットの内表面上の外縁部である。

設計を更に改善して、取り付けを更に単純化し、かつ／又はより快適なものにするために、支持要素は、ハウジングユニット内への挿入のために変形可能であることが提案される。更には、それゆえ支持要素の寿命を改善することができ、支持要素は、ハウジングユニット内に繰り返し挿入することができる。このようにして、材料コスト及び／又は製造コストに関して、コストを削減することができる。有利には、支持要素は、ハウジングユニット内への挿入中に、非破壊的な方式で変形可能である。また、少なくともハウジングユニットが更に、少なくとも支持要素の挿入中に変形可能であることも想定可能である。支持要素は、凹部内に挿入可能となるように、変形可能とすることができる。

支持要素は、凹部に対応するように形成することができる。好ましくは、支持要素は、少なくとも部分的に、好ましくは完全に、環状の形状を有する。それゆえ、コンパクト性及び／又は効率に関して、設計を向上させることができる。支持要素は、周方向において、少なくとも部分的に、具体的には少なくとも５０％程度までの、有利には少なくとも７０％程度までの、好ましくは少なくとも８０％程度までの、環状の形状を有し得る。

本発明の好ましい改良形態では、支持要素は、円盤状に形成されることが提案される。結果として、特に、単純かつ／又は薄型の、並びに／あるいは、平坦かつ／又は省スペースの、支持要素を提供することができる。更には、製造費及び材料コストに関して、費用を削減することができる。更には、結果として設計を更に最適化することができる。支持要素は、凹部内で、凹部の両側の側壁に対して、少なくとも部分的に接触し、かつ／又は面一となるように、当接することができる。好ましくは、支持要素は、凹部内に、接触して面一となるように挿入される。支持要素は、少なくとも０．２ｍｍ、有利には少なくとも０．３ｍｍ、好ましくは少なくとも０．５ｍｍの厚さを有し得る。好ましくは、支持要素は、最大で１ｍｍ、特に最大で３ｍｍ、特に好ましくは最大で４ｍｍの厚さを有する。

更には、メカニカルシール装置が、弾性要素に力を伝達するための中間要素を有し、この中間要素が、弾性要素と支持要素との間に配置されることが提案される。結果として、設計を更に最適化することができ、具体的には、支持要素と弾性要素との直接接触を回避／防止することができる。更には、好ましくは中間要素によって、メカニカルシールの作動／使用の間の力、特にトルクを、メカニカルシールのシール要素、特に好ましくは摺動リングから、この中間要素を介して、メカニカルシール装置のハウジングユニットに伝達することができる。更には、ハウジングユニット内でのシール要素の固定、特に好ましくは摺動リングの固定を、有利には、中間要素によって提供することができる。更には、例えばシャフト上での、メカニカルシールの使用／作動の間のシール要素の回転を、中間要素によって防止することができる。このようにして、安全性を高めることができる。

中間要素は、円盤状に形成することができる。中間要素は、環状の形状を有し得る。特に、中間要素は、ハウジングユニットとは異なるように形成されている。特に好ましくは、中間要素は、駆動ディスクである。ハウジングユニット内に弾性要素及び支持要素を挿入する際、弾性要素と支持要素との間に、中間要素を配置することができる。中間要素は、少なくともハウジングユニット内への挿入中に、弾性要素と直接接触し得る。特に、中間要素は、挿入中に、支持要素を起点とする力を弾性要素に伝達するように、特に、挿入中の直接接触に起因して弾性要素を圧縮するように構成されている。メカニカルシール装置の取り付け方法において、弾性要素上に中間要素を配置することが可能であり、その中間要素上に支持要素を配置することが可能であり、その後続けて、弾性要素、中間要素、及び支持要素を、ハウジングユニット内に一体に挿入することが可能である。あるいは、弾性要素及び中間要素をハウジングユニット内に挿入することができ、その後続けて、支持要素を、ハウジングユニット内に、特に好ましくは凹部内に押圧することができる。特に、取り付け状態において、弾性要素、中間要素、及び少なくとも支持要素は、ハウジングユニット内に挿入及び／又は取り付けられている。

中間要素は、取り付け状態において、支持要素のみによってハウジングユニット内に保持されることが想定可能である。あるいは、中間要素は、ハウジングユニット内に中間要素を保持及び／又は固定するために、少なくとも１つの固定要素、又は複数の固定要素を有することも可能である。

更には、メカニカルシールは、少なくとも１つのシール要素を備え得る。シール要素は、少なくとも部分的に回転可能なシール要素、特に、回転可能なシールリングとすることが可能である。特に好ましくは、シール要素は、摺動リングである。シール要素は、ハウジングユニット内に少なくとも部分的に挿入可能とすることもできる。シール要素は、特に少なくとも取り付け状態において、中間要素に対して少なくとも部分的に当接し得る。メカニカルシールはまた、更なるシール要素、例えば１つ以上の二次シールを有することも可能である。二次シールは、例えば、Ｏリングとすることができる。少なくとも１つの二次シールは、ハウジングユニット内へのシール要素の挿入中に、特に有利には、シール要素と同時に、ハウジングユニット内に同様に挿入可能であることが想定可能である。二次シールは、例えば、ハウジングユニット及び／又は支持要素及び／又はシール要素の間に配置することが可能である。好ましくは、二次シールは、ハウジングユニットに対して当接し、特に少なくとも部分的に、表面セクション及び／又は更なる表面セクション、並びに／あるいは、支持要素及び／又はシール要素に対して当接している。

シール要素、特に摺動リングは、少なくとも部分的に、有利には少なくとも大部分が、鉱物及び／又は金属、有利には半金属及び／又はプラスチック及び／又は化合物及び／又は複合材料からなるものとすることができる。

更には、支持要素が、少なくともハウジングユニット内への挿入中に、中間要素と直接接触することが提案される。結果として、挿入中に、支持要素から弾性要素への、最適な力の伝達を提供することができる。更には、取り付けをより容易にすることができ、それゆえ、費用を削減することができ、作業効率及び／又は製品効率及び／又は費用効率に関して、効率を向上させることができる。更には、コンパクトな設計を提供することができる。

更には、弾性要素が、中間要素を支持要素の方向に押圧することが提案される。結果として、設計を更に改善することができ、特にシャフト上での、メカニカルシールの取り付け／使用／作動の間の、最適な力及び／又はシール効果を提供することができる。

取り付け状態において、支持要素を、凹部内に配置することができ、中間要素は、中間要素に対して、接触し、かつ／又は面一となるように、当接することができる。特に、弾性要素は、取り付け状態において、中間要素を支持要素に対して直接押圧している。好ましくは、凹部内に配置されている、特に挿入及び／又は掛止されている支持要素は、少なくとも中間要素が、取り付け状態においてハウジングユニットから解放される及び／又は飛び出すことを防止するように構成されている。

好ましくは、取り付け状態とは、シャフト上にメカニカルシールが取り付けられる前及び／又は配置される前に存在する、状態を意味するものと理解される。取り付け状態において、支持要素は、ハウジングユニット内で弾性要素に予め張力を付与することができるが、最終的な設置位置、またそれゆえ、ハウジングユニット内での弾性要素及び／又は中間要素の最終的な位置及び／又は場所は、依然として突出したままである。特に、最終的な設置位置とは、メカニカルシールが、シャフト上に組み立てられ、かつ／又は配置されている場合に、特に作動している間に、中間要素及び／又は弾性要素及び／又は少なくともシール要素が有する、位置及び／又は場所である。好ましくは、最終的な設置位置は、シャフト上にメカニカルシールが取り付けられ／使用されている間にのみ、到達することができ、かつ／又は存在している。

更には、中間要素が、支持要素に対して移動可能に支持されることが提案される。結果として、特に快適な、単純かつ／又は効率的な設計を提供することができる。更には、取り付けの容易性を向上させることができ、取り付け費用に関して、費用を削減することができる。更には、公差、例えば製造公差を、補償することができる。更には、シャフト上にメカニカルシールが取り付けられ／使用されている間の、最終的な設置位置への、効率的かつ快適な適合を提供することができる。

弾性要素の張力、特に、予め付与されている張力に応じて、中間要素は、支持要素に対して移動することができる。最終的な設置位置において、中間要素は、支持要素から間隔を空けて配置されることができる。最終的な設置位置において、中間要素と支持要素との間には、少なくとも０．５ｍｍ、有利には少なくとも１ｍｍ、好ましくは少なくとも１．５ｍｍ、特に好ましくは少なくとも３ｍｍの距離が存在し得る。

メカニカルシールは、対向シール要素を備え得る。好ましくは、対向シール要素は、対向シールリングとして形成されている。対向シール要素、特に対向シールリングは、少なくとも部分的に、有利には少なくとも大部分が、鉱物及び／又は金属、有利には半金属及び／又はプラスチック及び／又は化合物及び／又は複合材料からなるものとすることができる。少なくとも最終的な設置位置において、シール要素は、対向シール要素に対して当接し得る。

更には、本発明は、ハウジングユニットと、ハウジングユニット内に挿入されており、支持要素によってハウジングユニット内で予め張力が付与されている弾性要素とを有する、メカニカルシール装置、特に前述のメカニカルシール装置の、取り付け方法に基づく。そのような方法によって、取り付けを改善することができる。更には、高度な取り付け容易性を提供することができる。更には、取り付け費用に関して、費用を削減することができ、製品効率及び／又は作業効率及び／又はコスト効率に関して、効率を向上させることができる。

ここで、メカニカルシール装置及び／又はメカニカルシール及び／又は方法は、上述の使用及び実施形態に限定されることを意図するものではない。特に、メカニカルシール装置及び／又はメカニカルシール及び／又は方法は、本明細書で説明される機能を果たすために、本明細書で言及される数とは異なる数の、個々の要素、構成要素、ユニット、及び方法ステップを有し得る。

以下の図面の説明から、更なる利点がもたらされる。本発明の例示的実施形態が、図面において示されている。これらの図面、明細書本文、及び特許請求の範囲は、数多くの特徴を組み合わせて含む。当業者はまた、適切に、それらの特徴を個別に検討し、それらを組み合わせることにより、更なる適切な組み合わせを形成するであろう。

図面は以下のとおりである。

メカニカルシール装置を有するメカニカルシールを示す。 図１によるメカニカルシールを分解図で示す。 図１によるメカニカルシールを断面図で示す。 メカニカルシール装置を分解図で示す。 組み立てられた状態のメカニカルシール装置を示す。 メカニカルシール装置の取り付け方法を示すための、概略的な方法フロー図を示す。

以下では、本図は、正確な縮尺ではない概略図である。別段の指定がない限り、存在している複数の対象物のうちの１つのみが、参照符号を付されており、以下でより詳細に説明される。

図１は、メカニカルシール装置１２を有するメカニカルシール１０を示す。図１によれば、メカニカルシール１０は、取り付け状態で、具体的には、組み立てられた状態で示されている。メカニカルシール１０は、シャフト（図示せず）上での使用及び／又はシャフト上への取り付けのために提供される。更には、メカニカルシール１０は、シャフト、具体的には回転シャフトを、壁に対して、例えば機械システムの、好ましくはポンプシステムの機械ハウジング（図示せず）に対して、少なくとも部分的に、有利には完全に、シールするように構成されている。

より良好にメカニカルシール１０の構造／組み立てを理解するために、図２は、図１によるメカニカルシール１０の分解図を示しており、この図が、以下でより詳細に説明される。

メカニカルシール１０は、締め付けリング６４を備える。メカニカルシール装置１２は、ハウジングユニット１６を備える。ハウジングユニット１６は、ねじ山付きピン６０、例えばグラブねじを挿入可能な、少なくとも１つの開口部６２を含む。この例示的実施形態では、ハウジングユニット１６は、３つの開口部６２を含む。

更には、メカニカルシール装置１２は、弾性要素１４を備える。この場合、弾性要素１４は、ばねとして、具体的には、例として渦巻ばねとして形成されている。図２によれば、メカニカルシール装置１２の中間要素３０が、弾性要素１４の後方に示されている。中間要素３０は、円盤状に形成されている。この場合、中間要素３０は駆動ディスクである。中間要素３０は、環状の形状を有し、対称に形成されている。

ハウジングユニット１６内で弾性要素１４に予め張力を付与するために、メカニカルシール装置１２は、支持要素１８を備える。支持要素１８は、少なくとも部分的に、特に好ましくは完全に、環状の形状を有する。更には、支持要素１８は、円盤状に形成されている。支持要素は、以下でより詳細に論じられる。

図２によれば、メカニカルシール１０は、シール要素５０を備える。この場合、シール要素５０は、少なくとも部分的に回転するシールリング、具体的には摺動リングである。メカニカルシール１０は、１つ以上の二次シール５２を備える。この例示的実施形態では、メカニカルシール１０は、少なくとも３つの二次シール５２を備える。この場合、二次シール５２は、Ｏリングとして形成されている。

更には、メカニカルシール１０は、対向シール要素５６を備える。この場合、対向シール要素５６は、対向シールリングとして形成されている。図２によれば、二次シール５２のうちの１つは、対向シール要素５６上に配置されている。更には、対向シール要素５６は、シール要素５０に対して当接している（図３を参照）。この場合、二次シール５２のうちの１つは、対向シール要素５６の一部分である。

図２は、メカニカルシール装置１２、更にはメカニカルシール１０の取り付けのための構成要素／構造ユニットを、順々に組み立てる／取り付けることが可能な、取り付け方向３２を示している。

図３は、図１によるメカニカルシール装置１２を有する、メカニカルシール１０全体の断面図を示す一方で、メカニカルシール装置１２の取り付けが、図４及び図５によって、より詳細に説明される。更には、メカニカルシール装置１２の取り付け方法の概略フロー図が、図６に示される。この場合、本方法は、取り付けステップ１００に基づいて、例としてのみ説明される。

取り付けステップ１００において、弾性要素１４が、ハウジングユニット１６内に挿入され、支持要素１８によって、ハウジングユニット１６内で予め張力が付与される。弾性要素１４、中間要素３０、及び／又は支持要素１８は、図４に示されている取り付け方向３２に沿って、ハウジングユニット１６内に挿入可能である。取り付けステップ１００において、最初に中間要素３０を、弾性要素１４上に配置することができ、次いで双方の要素を、ハウジングユニット１６内に一体に押圧することができ、その後にのみ、支持要素１８をハウジングユニット１６内に挿入することができ、あるいは代替的に、支持要素１８、中間要素３０、及び弾性要素１４が同時に、ハウジングユニット１６内に一体に配置され、具体的には、ハウジングユニット１６内に挿入される。

ハウジングユニット１６は、支持要素１８を収容するための凹部２０を含む（図３～図５を参照）。凹部２０は、少なくとも部分的に、この場合は完全に、環状溝として形成されている。この例示的実施形態では、溝として形成されている凹部２０は、少なくとも０．５ｍｍの幅７６を有する。

図５による、メカニカルシール装置１２の取り付け状態において、支持要素１８は、凹部２０内に挿入されており、具体的には掛止されている。この場合、支持要素１８は、ハウジングユニット１６の外側半径方向縁部２８に対して、少なくとも部分的に当接している。凹部２０内に配置されている支持要素１８は、中間要素３０及び弾性要素１４が、ハウジングユニット１６から解放される及び／又は飛び出すことを防止する。ハウジングユニット１６内への挿入のために、具体的には、この場合、凹部２０内への挿入のために、支持要素は変形可能である。更には、ハウジングユニット１６及び／又は中間要素３０が、変形可能であることもまた想定可能である。

支持要素１８を案内するために、具体的には、ハウジングユニット１６内への支持要素１８の挿入を改善し、かつ／又はより快適なものにするために、ハウジングユニット１６は、少なくとも１つの表面セクション２６を含む。更には、表面セクション２６は、凹部２０内に支持要素１８を案内するように構成されている。更には、表面セクション２６はまた、ハウジングユニット１６からの、好ましくは凹部２０からの、支持要素１８の取り外しを改善し、かつ／又はより快適なものにするように、構成することもできる。

この場合、表面セクション２６は、少なくとも部分的に、凹部２０に直接隣接している。ハウジングユニット１６は、少なくとも１つの更なる表面セクション３４を含む。この場合、更なる表面セクション３４は、表面セクション２６に直接隣接している。取り付け方向３２において見た場合、挿入中、支持要素１８は、最初に更なる表面セクション３４に沿って摺動し、その後続けて、表面セクション２６に沿って摺動する。取り付けステップ１００において、少なくとも支持要素１８は、更なる表面セクション３４に沿って押し込まれ、その後続けて、表面セクション２６に沿って押し込まれる。

ハウジングユニット１６内への、具体的には、この場合、凹部２０内への挿入中に、支持要素１８を案内するために、表面セクション２６は、更なる表面セクション３４に関して同心状の縮小部を含む。この縮小部は、円錐として、更には円錐状部分として言及することができる。この場合、縮小部は、円錐状の移行部品として形成されている。傾斜角６８は、この例示的実施形態では、少なくとも１０°である。

図２～図５によれば、中間要素３０が、弾性要素１４と支持要素１８との間に配置されていることが分かる。支持要素１８は、少なくともハウジングユニット１６内への挿入中に、中間要素３０と直接接触する。この例示的実施形態では、少なくとも挿入中に、支持要素１８は、中間要素３０のみに接触し、この中間要素３０が、弾性要素１４と直接接触する。中間要素３０は、弾性要素１４に力を伝達するように構成されている。少なくとも挿入中に、力が、支持要素１８から始まり、中間要素３０に伝達され、中間要素３０によって弾性要素１４に伝達される。上述の力の伝達に起因して、弾性要素１４は、少なくとも部分的に圧縮され、取り付けステップ１００においてハウジング内に挿入される。

図５による、メカニカルシール装置１２の取り付け状態において、弾性要素１４、中間要素３０、及び支持要素１８は、ハウジングユニット１６内に挿入されている。弾性要素１４には、少なくとも組み立てられた状態において、予め張力が付与されている。図５は、弾性要素１４が、中間要素３０を支持要素１８の方向に押圧していることを示している。この場合、中間要素３０は、支持要素１８に対して移動可能に支持されている。取り付け状態において、中間要素３０は、支持要素１８に対して当接している。弾性要素１４は、中間要素３０を支持要素１８に対して押圧している（図５を参照）。この取り付け状態において、中間要素３０及び／又は弾性要素１４の最終的な設置位置は、依然として未決定のままである。最終的な設置位置は、図３に示されており、この場合、中間要素３０と支持要素１８とが、互いに間隔を空けて配置されている。

メカニカルシール１０の更なる組み立ての間に、少なくともシール要素５０が、ハウジングユニット１６内に挿入される。この例示的実施形態では、シール要素５０は、二次シール５２のうちの１つと共に、ハウジングユニット１６内に挿入可能である。少なくともシール要素５０は、取り付け方向３２に沿って、具体的には、シール要素５０が中間要素３０に少なくとも部分的に接触するまで、ハウジングユニット１６内に挿入される（図３を参照）。更には、対向シール要素５６が、シール要素５０上に配置可能である。この場合、最終的な設置位置は、シャフト上にメカニカルシール１０が取り付けられ／使用されている間にのみ、到達することができる。

図３に示されている断面図は、最終的な設置位置を示している。この場合、シール要素５０は、弾性要素１４を更に一体に押圧しており、中間要素３０に対する圧力の結果として、中間要素３０を、支持要素１８から間隔を空けて配置している。最終的な設置位置において、中間要素３０は、支持要素１８から間隔を空けて配置されている。幅方向７０及び高さ方向７２が、図３に示されている。幅方向７０において見た場合、中間要素３０は、最終的な設置位置において、支持要素１８から間隔を空けて配置されている。更には、図３によれば、支持要素１８は、高さ方向７２において見た場合、少なくとも部分的に、中間要素３０及び／又は弾性要素１４よりも上に配置されていることが分かる。

シャフト上にメカニカルシール１０が取り付けられ／使用されている間に、シール要素５０は、ハウジングユニット１６内に更に押圧され、その結果、中間要素３０が、支持要素１８から切り離される／押し離される。シール要素５０は、中間要素３０を、支持要素１８から離れるように、取り付け方向３２に押圧する。更には、シール要素５０は、中間要素３０を、弾性要素１４の方向に押圧し、それにより、弾性要素１４を更に圧縮する。シャフトの作動の間、及び、シャフト上に、具体的には回転シャフト上に、メカニカルシール１０が配置され／使用されている間、中間要素３０は、移動可能に支持されており、弾性要素１４及びシール要素５０により、軸方向に移動可能、具体的には支持要素１８に対して移動可能とすることができる。

メカニカルシール装置１２、更にはメカニカルシール１０の、そのような改良形態に起因して、メカニカルシール装置１２、更にはメカニカルシール１０はまた、例えば、高い周囲温度、高い作動圧力、高いシャフト回転速度／周速度、及び／又は困難な搬送媒体などの、困難な作動条件下でも、シャフト上で使用することができる。

１０ メカニカルシール
１２ メカニカルシール装置
１４ 弾性要素
１６ ハウジングユニット
１８ 支持要素
２０ 凹部
２６ 表面セクション
２８ 縁部
３０ 中間要素
３２ 取り付け方向
３４ 表面セクション
５０ シール要素
５２ 二次シール
５６ 対向シール要素
６０ ねじ山付きピン
６２ 開口部
６４ 締め付けリング
６８ 角度
７０ 幅方向
７２ 高さ方向
７６ 幅
１００ 取り付けステップ

Claims (14)

1. 弾性要素（１４）とハウジングユニット（１６）とを有する、メカニカルシール装置（１２）であって、前記ハウジングユニット（１６）内で前記弾性要素（１４）に予め張力を付与するための、支持要素（１８）を特徴とする、メカニカルシール装置（１２）。
2. 前記ハウジングユニット（１６）が、前記支持要素（１８）を収容するための凹部（２０）を有することを特徴とする、請求項１に記載のメカニカルシール装置（１２）。
3. 前記凹部（２０）が、少なくとも部分的に環状溝として形成されていることを特徴とする、請求項２に記載のメカニカルシール装置（１２）。
4. 前記ハウジングユニット（１６）が、前記ハウジングユニット（１６）内への挿入中に前記支持要素（１８）を案内するための、少なくとも１つの表面セクション（２６）を有することを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載のメカニカルシール装置（１２）。
5. 前記支持要素（１８）が、前記ハウジングユニット（１６）内への挿入のために変形可能であることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載のメカニカルシール装置（１２）。
6. 前記支持要素（１８）が、少なくとも部分的に環状の形状を有することを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載のメカニカルシール装置（１２）。
7. 前記支持要素（１８）が、円盤状に形成されていることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載のメカニカルシール装置（１２）。
8. 前記支持要素（１８）が、前記ハウジングユニット（１６）の外側半径方向縁部（２８）に対して、少なくとも部分的に当接することを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載のメカニカルシール装置（１２）。
9. 前記弾性要素（１４）に力を伝達するための中間要素（３０）であって、前記弾性要素（１４）と前記支持要素（１８）との間に配置されている、中間要素（３０）を特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載のメカニカルシール装置（１２）。
10. 前記支持要素（１８）が、少なくとも前記ハウジングユニット（１６）内への挿入中に、前記中間要素（３０）と直接接触することを特徴とする、請求項９に記載のメカニカルシール装置（１２）。
11. 前記弾性要素（１４）が、前記中間要素（３０）を前記支持要素（１８）の方向に押圧することを特徴とする、請求項９又は１０に記載のメカニカルシール装置（１２）。
12. 前記中間要素（３０）が、前記支持要素（１８）に対して移動可能に支持されていることを特徴とする、請求項９～１１のいずれか一項に記載のメカニカルシール装置（１２）。
13. 請求項１～１２のいずれか一項に記載のメカニカルシール装置（１２）を有する、メカニカルシール（１０）。
14. ハウジングユニット（１６）と、前記ハウジングユニット（１６）内に挿入され、支持要素（１８）によって前記ハウジングユニット（１６）内で予め張力が付与される弾性要素（１４）と、を有する、特に請求項１～１２のいずれか一項に記載のメカニカルシール装置（１２）の、取り付け方法。

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