JP6282657B2 - 特に加圧液体用の封止継手 - Google Patents

Description

本発明は、封止継手（またはガスケット）、特に、回転運動によって駆動され、静止本体、要素、またはケーシング等の通路、ハウジング、または開口等の中にまたはそれを通って延びるシャフトまたは回転軸等の可動要素のレベルで、かつその周りで封止することを確実にする封止継手の分野に関する。

より特に、本発明は、一方では、外側軸方向フランジおよび内側半径方向フランジを有する支持リングまたはフレーム（通常、鋼板で作られる）と、他方では、テフロン（登録商標）系シーリング材で作られるワッシャとを備える封止継手に関し、ワッシャは、軸方向フランジの外表面を少なくとも部分的に覆うことによって、および可撓性シーリングリップを形成するように半径方向フランジの内側端部を越えて延びることによって、前記リング上に取り付けられまたは配置される。このリップは、封止されるべき要素、特にシャフト等の回転円筒形要素に対してまたはその上に円周方向に当てるように設計され、次いで前記シーリングリップは、封止されるべき要素に大部分が当たっている第１の環状部分と第２の環状湾曲接続部分（リップの第１の端部分を、リングの半径方向フランジと一体に作られるワッシャの部分に接続する）とを有する。

このような継手は、特に、文献国際公開第２００８／００９３１７号パンフレット、および米国特許出願公開第２００３／００３１８２８号明細書（図５ａ）によって知られている。

これらの継手は、同じワッシャによって、二重シール、すなわち可動要素に対する内部動的シール（リングによって支持されない可撓性シーリングリップを使って）、および封止されるべき要素が通常通過するハウジングまたは取り付け開口の壁に対する外部静的シール（軸方向フランジの外表面上に存在するワッシャ部分を使って）の両方を確実にする。

しかし、これらの２つの文献によって開示されている封止継手は、少なくとも次の２つの欠点を有する。

１）緊密度およびシーリング機能を維持する点からみると負の効果があるシーリングリップの自由端の上昇が、特にこのリップが大きな長さ（かなりの軸方向距離）にわたって封止されるべき要素に当たっている場合に見出される。

２）これらの継手は、変形に対する低い抵抗のため、さらには、シーリングリップが圧力を受ける場合に（たとえば、シーリングポンプシャフトなどの用途で）起こり得るシーリングリップの回転のため、圧力に耐えるのに適していない（隔離されるべき媒体が典型的にはおよそ１バールと１０バールとの間の加圧液体を含む場合に、封止されるべき要素のレベルにおけるシーリング機能の問題）。

これらの２つの欠点を改善しようとするために、文献米国特許出願公開第２００２／０１１７８１０号明細書は、シーリングリップがかなりの厚さを有し、封止されるべき要素に当たる一次シーリングリップと二次弾性支持リップとに半径方向に再分割される封止継手を提案している。

この二次リップは、封止されるべき要素に抗して自由端（先端）に応力を加える支持力を働かせ、したがってその分離およびその上昇と戦うことによって（かなりの圧力がないときには）この端部と接触する。

加えて、隔離されるべき媒体が圧力を受ける場合には、一次および二次リップは、緊密に重ね合わされ、回転なしで圧力に耐えることができる大きな厚さの単一リップを一緒に形成する。

しかし、リップ／要素接触領域が小さな距離を有する場合には満足感をもたらすが、この解決策は、構造的に複雑であり、その達成は困難である（リップの正確な切欠き、一次および二次リップの重複加工を必要とする）。

加えて、底部リップの大きな厚さを考慮に入れると、材料コストが高く、リップと可動要素との間の摩擦力が増大させられる。

最後に、文献米国特許出願公開第２００２／０１１７８１０号明細書においては、外部静的シール（継手とハウジングとの間）が、第２のシーリング材を用いることによって得られる。

国際公開第２００８／００９３１７号 米国特許出願公開第２００３／００３１８２８号明細書 米国特許出願公開第２００２／０１１７８１０号明細書

本発明は、実施するのが容易で経済的な簡単な解決策を提案することによって少なくとも上述の主要な欠点を改善することを目的とする。

このために、本発明は、改善され特に圧力に耐えるのに適した、上述のタイプの封止継手（またはガスケット）を提案し、それによって、この継手は、シーリングリップが、典型的には０．８ｍｍ未満の小さな厚さを有し、応力がないときには、ピーク角度が９０°−αであり、αが１０°と５０°との間であるスリーブまたはテーパ付きリングを本質的に形成することを特徴とする。

本発明は下記の説明を用いてよりよく理解され、下記の説明は好ましい実施形態に関し、非限定的な例として与えられ、添付の図面を参照してなされる。

いかなる応力もないときの、第１の実施形態による封止継手の切断図である。 ハウジング内に、および封止されるべき要素（シャフト）の周りに取り付けた後の、図１の封止継手と同様の切断図である。 図１および図２に示されるような封止継手を備える燃料ポンプのシーリングシステムの部分切断図である。 本発明の第１の実施形態の他の設計変形例による、取り付け状態における封止継手の部分切断図である。 本発明の第１の実施形態の別の他の設計変形例による、取り付け状態における封止継手の部分切断図である。 本発明の第２の実施形態の設計変形例による、取り付け状態における封止継手の部分切断図である。 本発明の第２の実施形態の別の設計変形例による、取り付け状態における封止継手の部分切断図である。 本発明の第２の実施形態の他の設計変形例による、取り付け状態における封止継手の部分切断図である。 応力がないときの（取り付け前の）図８の継手の部分切断図である。

図１、図２および図４〜図８は、特に加圧液体用の封止継手１を示している。この継手１は、一方では、外側軸方向フランジ３および内側半径方向フランジ４を有する支持リングまたはフレーム２と、他方では、テフロン系シーリング材で作られるワッシャ５とを備え、ワッシャは、軸方向フランジ３の外表面３’を少なくとも部分的に覆うことによって、および可撓性シーリングリップ６を形成するように半径方向フランジ４の内側端部４’を越えて延びることによって、前記リング２上に取り付けられまたは配置される。可撓性シーリングリップは、封止されるべき要素７、特にシャフト等の回転円筒形要素に対してまたはその上に円周方向に当てるように設計され、次いで前記シーリングリップ６は、封止されるべき要素に大部分が当たっている第１の環状部分６’と第２の環状湾曲接続部分６’’とを有する。

本発明によれば、図１がより具体的に示すように、シーリングリップ６は、典型的には０．８ｍｍ未満の小さな厚さＥＬを有し、応力がないときには、ピーク角度が９０°−αでありαが１０°と５０°との間であるスリーブまたはテーパ付きリングを本質的に形成する（図１および図９）。

換言すれば、図１が示すように、ピーク角度ＡＳ＝９０°−αは、４０°と８０°との間である（αは、継手１の対称中心軸に垂直な平面に対する角度である）。

本発明者らは、予想外に驚くべきことに、接触領域９がかなりの軸方向寸法を有する場合でも、リップ５が２つの上述の技術的構成を有する上記に示されるタイプの封止継手１が、リップ６の端部の上昇の現象を経験しないことを見出した。

加えて、一方では継手１の対称中心軸（通常、要素７の回転／対称軸Ｘと組み合わされる）に対する、封止されるべき要素７に対して当てる前のシーリングリップ６の特定の初期傾斜（ワッシャ４に固有）および他方では半径方向フランジ４の内側端部４’上に緊密に当てるワッシャ５の部分５’に対する、封止されるべき要素７に対して当てる前のシーリングリップ６の特定の初期傾斜（角度α）は、同時にリップ６の予調整という結果となり、リップの予調整は、リップ６が初めに傾斜させられる側からの圧力適用の場合、回転に対するその抵抗を増大させる。

もちろん、リップ６とワッシャ５の部分５’との間の接続は、きれいな折りたたみ線を有さず、むしろ湾曲した移行領域８を有する。

より具体的には、本発明の有利な構成によれば、好ましくは応力がないときには本質的に平坦な壁を有するテーパ付きスリーブの形のシーリングリップ６は、ワッシャ５の予湾曲したまたは内へ曲がった環状領域８によって、半径方向フランジ４に当たっているかつ／またはそれと一体に作られるワッシャ５の部分５’に接続され、環状領域は、有利には前記半径方向フランジ４の内側端部４’の直後に配置され、封止されるべき媒体ＭＬＳの方向に配向され、環状接続部分６’’の部分である。

したがって、領域８は、封止継手１の製造中に（好ましくは、リング２とのワッシャ５の係合中の変形によって）、ワッシャ５内に（ワッシャの壁の恒久局所的な変形の形で）形成され、要素７上への継手１の取り付け中に接続部分６’’の湾曲の開始を構成する。

コストを制限し、継手１の設計および製造工程（特に上述の文献国際公開第２００８／００９３１７号パンフレットに説明されている製造工程に関して）を複雑にすることを回避すると共に、本発明者らによれば上述の欠点に最適に応じることを可能にする本発明の好ましい実際の実施形態と合致して、シーリングリップ６の厚さは、０．４ｍｍと０．７ｍｍとの間、好ましくは０．４５ｍｍと０．６５ｍｍとの間であるということ、および角度αは、１５°と４５°との間、好ましくは２０°と４０°との間であるということが有利には提供される。加えて、予湾曲した領域８は、有利には、担持リング２上に取り付ける前または後にワッシャ５の壁の局所的な変形によって成形される。

特に圧力の下で最終アプリケーション要件を満たすために十分な品質のシールを確実にするように、支持リング２、テフロン系材料で作られるワッシャ５、および封止されるべき要素７の相対的な寸法および配置は、前記リップ６の自由端縁６’’’から１．５ｍｍと５．０ｍｍとの間、好ましくは２．５ｍｍと３．５ｍｍとの間の軸方向距離Ｐ（方向Ｘに）を有する前記要素７へのシーリングリップ６の部分６’の緊密な接触および支持のための領域９を画定するために決定され得る。

このかなりの距離にもかかわらず、本発明者らは、上述の幾何学的配置を重視することにより、端部６’’の上昇の現象を防止し、回転（リップ６の折りたたみおよび半径方向フランジ４の下の通過）に対する抵抗の増大をもたらすことを可能にし得ることを見出した。

リップ６の部分６’は、円滑な支持面（接触領域９）を備えることができ、通常、本質的に一定の厚さ（使用条件に基づく厚さの変動が考えられ得るが）を有する。

しかしながら、添付の図には詳細に示されていない（図２に図面でのみ示されている）本発明の追加の特徴によれば、シーリングリップ６は、封止されるべき要素７に当たるように設計されるこのリップ６の部分６’の接触面のレベルで送出構造１０を備えることができ、送出構造は、螺旋形、またはねじ形であり、有利には両側が傾斜または異なる勾配であり、好ましくは横断面または輪郭が非対称三角形の形状である溝の形である。

このような構造１０は、たとえば、本出願人の名義でのＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＦＲ２０１２／０５０２３９号明細書、および２０１２年２月３日の仏国特許出願第１２５１０１１号明細書に記載されているもののタイプであり得る。

加えて、図１〜図４および図６〜図８に示されるように、シーリングワッシャ５は、軸方向フランジ３の自由端縁３’’を越えて延び突出部分１１を形成し、突出部分は、内部に向かって傾斜または湾曲させられ、前記自由端縁１１の少なくとも外側隆起を覆うということも提供され得る。

したがって、突出部分１１は、継手１のハウジング１４への継手の導入のための正面の隆起に接続される傾斜を形成して、その心出しを容易にし、継手１の緊密化または調整取り付け中に軸方向フランジ３に対するワッシャ５のいかなる分離も防止する。

高圧の際に動的シールの保全を確実にし、圧力ピーク（特に繰り返される）の場合にシーリングリップ６の損傷を防止し、かつ前記リップ６のいかなる回転も排除するように、継手１はまた、シーリングリップ６の支持および補強のための特定の環状構造体１２を備えまたは含むことができ、環状構造体は、封止されるべき媒体ＭＬＳと反対側に配置され、湾曲環状部分６’’の形状を部分的にとることによって、および湾曲環状部分から分離されることによって、前記リップ６の湾曲環状部分６’’のレベルで延びる。

添付図から明らかになるように、リップ６は、この構造体１２と一体に作られるのでもなく、前記リップ６に対する十分な圧力がない（十分な圧力の存在のため図３の場合を除いては構造体１２とリップ６との間の楔形隙間１２’’が存在する）場合には構造体に当たってもいない。係合がないこのことにより、リップ６は、大きな可撓性と、封止されるべき可動要素７の起こり得る半径方向移動または非対称に適合する適切な能力とを有することを確実にすることを可能にする。

この隙間１２’’のサイズは、リップ６が要素７に当たると増加し、これは、部分６’’の無理な曲げのため、より強調された湾曲を結果としてもたらし、したがって部分６’’と構造体１２との間のより著しい分離を結果としてもたらす（封止されるべき媒体によるリップ６に対する圧力がないとき）ことが、たとえば図１および図２を比べることによってさらに見出される。

結果は、剛性構造体１２の存在にもかかわらずリップ６の（リング２と要素７との間の相対移動への）良好な適合性である。

本発明の有利な実施形態と合致して、支持および補強のための環状構造体１２は、湾曲円周方向フランジから成り、前記フランジ１２の湾曲半径は、封止されるべき要素７の周りに封止継手１を設置した後のシーリングリップ６の環状接続部分６’’の圧力がないときの湾曲半径よりも大きく、好ましくは、シーリングリップ６に対する応力がないときのワッシャ５の予湾曲した環状領域８の湾曲半径よりも大きい。

好ましくは、円周方向フランジの形の支持および補強のための環状構造体１２は、封止されるべき要素７から短い距離Ｄまで延び、フランジ１２の自由端縁１２’は前記要素７からある距離を置いて配置され、距離はシーリングリップ６の厚さＥＬ未満、好ましくは前記厚さＥＬの少なくとも半分未満、さらにはこの厚さの４分の１または３分の１程度（同様に表面の均一性および要素７の移動の作用）である。

次いで、フランジ１２はまた、これが部分を成す部品２または１３との組合せで、ダストバリアスクリーン等として働くことができる。

異なる変形例が図面の図１〜図５に示される本発明の第１の実施形態によれば、支持および補強のための構造体１２は第２のリング１３の部分であり、第２のリングは、前記構造体を形成する湾曲環状フランジ部分１２によって内側から延ばされる少なくとも１つの半径方向フランジ１３’を備える。

第２のリング１３は、異なる方法で（機械的に、接着して、物質的に、またはいくつかの係合方法の組合せによって）リング２および／またはワッシャ５と組み立てられることができ、次いでリングおよび／またはワッシャと共に、３つの構成部品を有する複合封止継手１を形成する。

また、第２のリング１３は、ハウジング１４内の保持と共に、同時にリング２と共にその取り付けのための軸方向フランジ１３’’を備えることが好ましい（リング１３およびリング２は、同じ材料から製造されることが好ましい）。

図示されていないが、シーリング材は、このフランジ１３’’上に（ハウジング１４と接触しているその表面上に）任意選択で設置され得る。

有利には、支持リング２の半径方向フランジ４上に配置されるワッシャ５の少なくとも部分５’は、半径方向フランジ４と第２のリング１３の半径方向フランジ１３’との間に挟み込まれて、任意選択で前記ワッシャ部分５’の機械的締結を確実にする。

第２のリング１３は、ワッシャ５の挟み込みと共に支持リング２に弾力的に締め付け連動させることさえできる（図４）。

図１から図５が示すように、フランジ１２は、半径方向フランジ４の端部４’を越えてリップ６に付随し、ワッシャ５の部分５’と共にその移行のレベルで、しかしこのリップ６と一体に作られることなく、領域８の予湾曲に関与しまたはそれを支持することさえできる。

いくつかの変形例が図６〜図８に示されている本発明の第２の実施形態によれば、支持および補強のための構造体１２は、支持リング２の一体部分であり、内部に半径方向フランジ４を延ばす湾曲フランジの部分から成る。

したがって、結果は、上述の利点を提供すると共に、追加の部品を必要としない簡単な継手構造体１である。

支持リング２は、異なる形状を有することができる。特に、同じ基本形状が、ハウジング１４の寸法、所望の剛性、利用できる空間要件、または局所的形状構成に従って、いくつかの変形例に分解され得る（図６〜図８）。

特に化学的に攻撃的な液体に関する用途に適した実際の変形例の実施形態によれば、リング２の形状、およびこのリング上へのワッシャの相対的な配置は、前記ワッシャ５が、一方では加圧媒体ＭＬＳに向かって、他方では封止継手１の取り付けハウジング１４の壁１４’に向かって方向付けられる支持リング２の表面のすべてを覆い、それに対して支持リング２の軸方向フランジ３が気密に押し当たることになるように提供され得る。

最後に、かなりの熱的変動の場合でさえも、ハウジング１４内への継手１の取り付けの動きを確実にするために、本発明は、支持リング２、必要ならば第２のリング１３が、本出願人のＰＣＴおよび仏国特許出願に特定されているように、ＨＬＥタイププレートで作られるということを提供することができる。

もちろん、本発明は、説明され添付の図面に示された実施形態に限定されるものではない。変更が、それによって本発明の保護の範囲を超えることなく、特にさまざまな要素の構成の観点からまたは均等技法の置換によって可能である。

Claims (13)

1. 一方では、外側軸方向フランジ（３）および内側半径方向フランジ（４）を有する支持リング（２）と、他方では、テフロン系シーリング材で作られるワッシャ（５）とを備え、ワッシャは、軸方向フランジ（３）の外表面（３’）を少なくとも部分的に覆うことによって、および可撓性シーリングリップ（６）を形成するように半径方向フランジ（４）の内側端部（４’）を越えて延びることによって、前記リング（２）上に取り付けられまたは配置され、可撓性シーリングリップは、封止されるべき要素（７）に対して円周方向に当てるように設計されまたは封止されるべき要素（７）の上に円周方向に当てるように設計され、次いで前記シーリングリップ（６）は、封止されるべき要素に大部分が当たっている環状部分（６’）と環状湾曲接続部分（６’’）とを有する、加圧液体用の封止継手であって、
   シーリングリップ（６）は、０．４ｍｍと０．７ｍｍとの間の厚さ（ＥＬ）を有し、応力がないときには、ピーク角度が９０°−αでありαが１５°と４５°との間であるスリーブまたはテーパ付きリングを形成することを特徴とする、封止継手（１）。
2. 応力がないときには平坦な壁を有するテーパ付きスリーブの形のシーリングリップ（６）が、ワッシャ（５）の予湾曲したまたは内へ曲がった環状領域（８）によって、半径方向フランジ（４）に当たっているかつ／またはそれと一体に作られるワッシャ（５）の部分（５’）に接続され、環状領域は、前記半径方向フランジ（４）の内側端部（４’）の直後に配置され、封止されるべき媒体（ＭＬＳ）の方向に配向され、環状接続部分（６’’）の部分である、請求項１に記載の封止継手。
3. シーリングリップ（６）の厚さが、０．４５ｍｍと０．６５ｍｍとの間であり、角度αは、２０°と４０°との間であり、予湾曲した領域（８）は、担持リング（２）上に取り付ける前または後にワッシャ（５）の壁の局所的な変形によって成形される、請求項１または２に記載の封止継手。
4. 支持リング（２）、テフロン系材料で作られるワッシャ（５）、および封止されるべき要素（７）の相対的な寸法および配置が、前記リップ（６）の自由端縁（６’’’）から１．５ｍｍと５．０ｍｍとの間の軸方向距離（Ｐ）を有する前記要素（７）へのシーリングリップ（６）の部分（６’）の緊密な接触および支持のための領域（９）を画定する、請求項１から３のいずれか一項に記載の封止継手。
5. シーリングリップ（６）が、封止されるべき要素（７）に当たるように設計されるこのリップ（６）の部分（６’）の接触面のレベルで送出構造（１０）を備え、送出構造は、螺旋形、またはねじ形であり、両側が傾斜または異なる勾配であり、横断面または輪郭が非対称三角形の形状である溝の形である、請求項１から４のいずれか一項に記載の封止継手。
6. シーリングワッシャ（５）が、軸方向フランジ（３）の自由端縁（３’’）を越えて延び突出部分（１１）を形成し、突出部分は、内部に向かって傾斜または湾曲させられ、前記自由端縁（３’’）の少なくとも外側隆起を覆う、請求項１から５のいずれか一項に記載の封止継手。
7. シーリングリップ（６）の支持および補強のための環状構造体（１２）を備え、環状構造体は、封止されるべき媒体（ＭＬＳ）と反対側に配置され、湾曲環状部分（６’’）の形状を部分的にとることによって、および湾曲環状部分から分離されることによって、前記リップ（６）の湾曲環状部分（６’’）の高さで延びる、請求項１から６のいずれか一項に記載の封止継手。
8. 支持および補強のための環状構造体（１２）が、湾曲円周方向フランジから成り、前記湾曲円周方向フランジの湾曲半径は、封止されるべき要素（７）の周りに封止継手（１）を設置した後のシーリングリップ（６）の環状接続部分（６’’）の圧力がないときの湾曲半径よりも大きく、シーリングリップ（６）に対する応力がないときのワッシャ（５）の予湾曲した環状領域（８）の湾曲半径よりも大きい、請求項７に記載の封止継手。
9. 円周方向フランジの形の支持および補強のための環状構造体（１２）が、封止されるべき要素（７）から短い距離まで延び、円周方向フランジの自由端縁（１２’）は前記要素（７）からある距離を置いて配置され、距離はシーリングリップ（６）の厚さ（ＥＬ）未満である、請求項７および８のいずれかに記載の封止継手。
10. 支持および補強のための環状構造体（１２）が第２のリング（１３）の部分であり、第２のリングは、前記構造体を形成する湾曲環状フランジ（１２）の部分によって内側から延ばされる少なくとも１つの半径方向フランジ（１３’）を備える、請求項７から９のいずれか一項に記載の封止継手。
11. 支持リング（２）の半径方向フランジ（４）上に配置されるワッシャ（５）の少なくとも部分（５’）が、半径方向フランジ（４）と第２のリング（１３）の半径方向フランジ（１３’）との間に挟み込まれて、前記ワッシャ部分（５’）の機械的締結を確実にする、請求項１０に記載の封止継手。
12. 支持および補強のための環状構造体（１２）が、支持リング（２）の一体部分であり、内部に半径方向フランジ（４）を延ばす湾曲フランジの部分から成る、請求項７から９のいずれか一項に記載の封止継手。
13. ワッシャ（５）が、一方では加圧媒体（ＭＬＳ）に向かって、他方では封止継手（１）の取り付けハウジング（１４）の壁（１４’）に向かって方向付けられる支持リング（２）の表面のすべてを覆い、それに対して支持リング（２）の軸方向フランジ（３）は気密に押し当たることになる、請求項１から９および１２のいずれか一項に記載の封止継手。

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