JP3950645B2 - シールスリーブ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に小さい寸法の組み込みスペース（室）のための、ポリマーより成るシールスリーブであって、該シールスリーブが、保持区分とシール区分とを有しており、保持区分が支持体に結合されていて、シール区分がシールしようとするスペースに向かってトランペット状に広がった状態で、シールしようとする軸又は軌道輪を、半径方向のプレロード下で、周方向でシールして取り囲んでおり、シールしようとする軸に向いた側に、潤滑剤を戻し案内するための表面異形成形部（Ｏｂｅｒｆｌａｅｃｈｅｎｐｒｏｆｉｒｉｅｒｕｎｇ）を有している形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
軸貫通ガイド部をシールするためにシール装置が使用されるが、このシール装置は、潤滑剤をケーシング内部に止めて、埃、汚れ及びこれと類似のものが外部からケーシング内部に侵入するのを阻止する。非常に多くの種々異なる構成のシールが用いられている。この場合、特に組み込みスペースの大きさが重要である。組み込みスペースが小さければ小さい程、シールはより困難になる。いずれにしても、シールの耐用年数が長く、しかも摩耗が小さいものが望まれている。これは、例えばＰＴＦＥコンパウンド（PTFE−Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）等の適当な材料を使用することによっても得られる。
【０００３】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第３３１６０６３号明細書によれば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）より成るシールスリーブを備えたシールリングが公知である。シールスリーブは、シールしようとするスペースに向かってトランペット状に成形されていて、シールしようとする軸に向いた側でハイドロダイナミック的（流体動力学的）に作用する戻し案内部材を有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は公知のシールリングを改良して、できるだけ製造が簡単で極端な運転条件においても確実なシールが得られるようにすることである。シール装置は、重量がわずかであって、摩耗が少なくしかも長い耐用年数を有するものでなくてはならない。場合によっては存在する真円回転に対するずれ、軸の中央ずれ（Ｍｉｔｔｅｎｖｅｒｓａｔｚ）、孔、軸の非真円性又はこれと類似のもを補償しなければならない。この補償は、高い周速度、高い温度及び場合によっては生じるシール箇所における潤滑剤不足においても達成されなければならない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題は本発明によれば、保持区分を支持体に結合する枠部の軸を取り囲む内径が、軸直径の１．０倍〜１．０５倍にスリーブ厚さの４倍を加えた寸法であり、スリーブ厚さが、軸直径の１／２０〜１／３００であり、軸に当接する、スリーブのシール区分の長さが、スリーブ厚さの３〜１５倍であることによって解決された。
【０００６】
従属請求項２〜１２には、本発明の有利な実施態様が記載されている。
【０００７】
【発明の効果】
公知先行技術から出発して、シール装置には、保持区分とシール区分とを有する、ポリマ材料から成るシールスリーブが設けられている。保持区分は支持体に結合されており、シール区分は、シールしたい軸を半径方向の予荷重もしくはプレロード下で全周にわたって取り囲んでいる。シール区分には、軸に向かい合って位置する側に、潤滑オイルを戻し案内するための表面異形成形部が設けられている。本発明による構成では、結合部直径（枠部の内径）が、軸直径の１．０〜１．０５倍にスリーブ厚さの４倍を加算した寸法であることが提案される。したがって、シールスリーブの構造上の構成は軸直径を基準にして行われる。この軸直径は枠部の結合部直径に関連して設定され、次にシールリング構成の構造的ステップが実施される。枠部とは、シール装置の、シールスリーブが固定されている部分を指している。
【０００８】
シールスリーブ厚さは、軸直径の１／２０〜１／３００倍、有利には１／５０〜１／２００倍であるように選択される。これによって、シールスリーブは特に扁平（フラット）な構造を有している。さらに、シールスリーブのシール区分の長さは特に長く選択されるので、この長さは、シールスリーブ厚さの３〜１５倍、有利には４〜１２倍に寸法設定される。これによって、軸に対するシール区分の圧着力が低減され、より小さな摩擦損失が獲得される。さらに、シールスリーブの、特に肉薄の構成によって材料が節約される。
【０００９】
さらに、シールスリーブが、シール区分の裏側で滑らかに形成されていて、シール区分のシール側で螺旋状に波形起伏を付けられて形成されていると有利である。この波形起伏によって、潤滑剤の良好な戻し案内が可能となる。この波形起伏は、自体公知の形式で、断面図で見て対称的な三角形または非対称的なのこ歯状形状から形成することができる。この場合、のこ歯の平坦な面は、シールしたいスペースに向かって形成されている。波形起伏の深さは特に高く選択され、シールスリーブ厚さの７０〜９０％である。しかも、８５％が有利であるということが分かった。波形起伏自体は、シールスリーブの保持区分にまで達している。これによって、潤滑剤の良好な戻し案内が保証される。軸の停止状態の間、外方への潤滑剤の流出を阻止するために、シールスリーブの外側の縁部はシール隆起部として形成することができる。ここでは、手前の波形起伏のうちの１つにおける点状の中断が同様に可能となる。
【００１０】
シールスリーブの内径は、シール区分が、少なくとも４つの波形起伏で軸に接触するように形成される。４〜１２個の波形起伏が好都合であるが、有利な範囲としては７〜８個である。波形起伏が多段で設けられていることは、特定の使用事例において有利となり得る。
【００１１】
さらに、シールスリーブのために使用される材料は、有利にはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）コンパウンドまたは熱可塑性フッ素樹脂（Ｆｌｕｏｒｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔ）から成っている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態を図面に示した２つの実施例に基づき詳説する。
【００１３】
図１にはシール装置３０の上方部分の長手方向断面図が示されている。このシール装置３０は主として支持体４と、ポリマー材料から成る枠部３１と、ＰＴＦＥコンパウンドからなるシールスリーブ１とから構成されている。この枠部３１を介してシール装置３０は、詳しくは図示していないケーシング内に挿入される。さらに枠部３１にはシールスリーブ１が固定されている。このシールスリーブ１は保持区分２とシール区分３とから構成されている。この保持区分２は枠部３１を介して支持体４に結合されている（結合部）。支持体４は枠部３１の材料よりも高い硬度を有する、最適な材料からなっている。薄板およびプラスチック材料が使用されてよい。シール区分３は軸６の表面５に当接する。このシール区分３には単に軸６に向けられた側にだけ表面異形成形部７が設けられている。枠部３１は内側に位置する側で円筒面３２によって制限されている。この内室の直径を結合部直径Ｄと見なす。この結合部直径Ｄはシールスリーブ１の保持区分２の内側制限部をも表している。軸直径には符号Ｗを付与した。シールスリーブ厚さｄはできるだけ小さく選択される。このシールスリーブ厚さｄは軸直径Ｗの１／１３０である。実験において、シールスリーブ１のための結合部直径Ｄが、軸直径Ｗの１．０５倍にシールスリーブ厚さｄの４倍を加えた寸法であると良好なシール性が得られるということを立証することできた。シールスリーブ１のシール区分３の長さはこの実施例ではシールスリーブ厚さｄの約７倍である。その際、軸６に直接当接する、シール区分３の部分の長さＬだけが測定される。シール区分３におけるシールスリーブ１はその裏側３３が滑らかであり、他方でそのシール側が螺旋状に延びる波形起伏を付けて構成されている。この波形起伏７はほぼ左右対称の三角形から構成されている。シールしようとするスペース３４は図１の右側に位置しており、したがってシール装置３０とシールスリーブ１との媒体側での結合部が提供されている。またこれによりシール装置３０の構造高さを比較的小さく構成することが可能である。さらに軸６へのシール装置３０の組付けは簡易化される。波形起伏の深さＴはシールスリーブ厚さｄの８５％にあたる。シールスリーブ１の、外側若しくは周囲３５に向けられた縁部３６はシール隆起部として形成されている。軸６に当接するシール区分３には７つの波形起伏７が設けられている。
【００１４】
別の実施例では前記したシールスリーブの支持体が、軸をシールするための組み込まれたシール系、例えば軸をシールするためにシールスリーブが一体成形され、かつ隣り合う構成部材をシールするためにポリマー材料からなるシール部材が一体成形されたケーシングカバーである。
【００１５】
図２にはこのようなシール系の１実施例の上方部分を長手方向断面図で示した。
【００１６】
このシール系はシールフランジ４０に固定されたシールスリーブ１から構成されている。シールフランジ４０は構成部材４１と補強フランジ４２とに接続されている。センサ４３と、軸と連行して回転する多重極ホイール４４とが、外側のシール端成部を構成している。図２に示した他の部材番号は図１に示した部材番号に対応している。
【図面の簡単な説明】
【図１】軸のためのシール装置の長手方向断面図である。
【図２】ケーシングカバーに設けられたシール装置の長手方向断面図である。
【符号の説明】
１ シールスリーブ、 ２ 保持区分、 ３ シール区分、 ４ 支持体、５ 表面、 ６ 軸、 ７ 表面異形成形部（波状起伏）、 ３０ シール装置、 ３１ 枠部、 ３２ 円筒面、 ３３ 裏側、 ３４ スペース、 ３５外側若しくは周囲、 ３６ 縁部、 ４０ シールフランジ、 ４１ 構成部材、 ４２ 補強フランジ、 ４３ センサ、 ４４ 多重極ホイール、 Ｔ 波形起伏の深さ、 Ｗ 軸直径、 Ｄ 内径、 Ｌ シール区分部分の長さ、 ｄ シールスリーブ厚さ

Claims (10)

1. 殊に寸法が小さい組み込みスペースのための、ポリマーより成るシールスリーブであって、該シールスリーブが、保持区分とシール区分とを有しており、保持区分が支持体に結合されていて、シール区分がシールしようとするスペースに向かってトランペット状に広がった状態で、シールしようとする軸又は軌道輪を、半径方向のプレロード下で、周方向でシールして取り囲んでおり、シールしようとする軸に向いた側に、潤滑剤を戻し案内するための表面異形成形部を有している形式のものにおいて、
   保持区分（２）を支持体（４）に結合する枠部（３１）の軸（６）を取り囲む内径Ｄが、軸直径（Ｗ）の１．０倍〜１．０５倍にスリーブ厚さ（ｄ）の４倍を加えた寸法であり、スリーブ厚さ（ｄ）が、軸直径（Ｗ）の１／２０〜１／３００であり、軸（６）に当接する、スリーブ（１）のシール区分（３）の長さ（Ｌ）が、スリーブ厚さ（ｄ）の３〜１５倍であることを特徴とする、シールスリーブ。
2. 表面異形成形部である波形起伏（７）の深さが、シールスリーブ厚さ（ｄ）の７０〜９０％である、請求項１記載のシールスリーブ。
3. シール区分（３）におけるスリーブ（１）は、その裏側（３３）が滑らかであって、そのシール側が螺旋状に延びる表面異形成形部である波形起伏を付けて構成されている、請求項１又は２記載のシールスリーブ。
4. 表面異形成形部である波形起伏（７）が断面図で見て、ほぼ対称的な三角形又は非対称的なのこ歯状に構成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のシールスリーブ。
5. のこ歯の平らな面がシールしようとするスペース（３４）に向いている、請求項４記載のシールスリーブ。
6. 表面異形成形部である波形起伏（７）がシールスリーブ（１）の保持区分（２）まで達している、請求項１から５までのいずれか１項記載のシールスリーブ。
7. シールスリーブ（１）の外側の縁部（３６）がシール隆起部として構成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のシールスリーブ。
8. 軸に当接するシール区分（３）が、４〜１２個の表面異形成形部である波形起伏（７）を有している、請求項１から７までのいずれか１項記載のシールスリーブ。
9. 表面異形成形部である波形起伏（７）が多段で設けられている、請求項１から８までのいずれか１項記載のシールスリーブ。
10. シールスリーブ（１）がＰＴＦＥコンパウンドより成っている、請求項１から９までのいずれか１項記載のシールスリーブ。

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