JP7239781B2

JP7239781B2 - 軸方向に装着できる摺動リングシールアセンブリ

Info

Publication number: JP7239781B2
Application number: JP2022517185A
Authority: JP
Inventors: モルゲンスタン，フローリアン; ラップ，クリストフ; ファ－ニング，クリスチャン
Original assignee: イーグルブルクマンジャーマニーゲセルシャフトミトベシュレンクテルハフツングウントコンパニーコマンディトゲゼルシャフト
Priority date: 2019-09-19
Filing date: 2020-07-09
Publication date: 2023-03-14
Anticipated expiration: 2040-07-09
Also published as: DE102019214252B3; EP4031785A1; PL4031785T3; CN114402152A; KR102655644B1; US11940051B2; KR20220039810A; MX2022002721A; US20220373092A1; WO2021052649A1; JP2022548894A; BR112022004988A2; EP4031785B1; CA3150606A1

Description

本発明は、軸方向からの簡易化された装着を可能にするメカニカルシール構成に関する。

先行技術より、様々な設計を有するメカニカルシールが知られる。メカニカルシール構成を用いた密封は、軸の一端又はその近くで行われる。設置スペースの問題に起因して、軸方向に最大限短いメカニカルシール構成を用いて密封されうる機械を設計することがしばしば試みられている。メカニカルシール構成を、可能な限り、軸方向に密封される部分の方向に装着することが試みられている。しかしながら、メカニカルシール構成は、軸に接続される軸スリーブ上にしばしば固着されることから、アセンブリ問題が生じることがある。所謂ドライバが、軸に接続された軸スリーブから回転摺動リングへと回転力を伝達するのに用いられる。ドライバは、軸スリーブに堅く接続されて、ドライバを介して軸スリーブから回転摺動リングへとトルクを伝達するようになっている。これは、これまでは、例えば、ドライバと軸スリーブとを径方向にねじ接続することによって行われてきた。しかしながら、メカニカルシール構成が筐体の内側に軸方向に過度に深く配置されると、ドライバを軸スリーブに対してねじで径方向に固着する又は取り外すツールによって筐体の内側に到達することが不可能であるため、そうした径方向の接続を行うことが不可能となる。

このため、本発明は、機械の筐体の内側に極めて深く配置でき、簡素な構造及び容易且つ安価な製造可能性を有するメカニカルシール構成を提供することを目的とする。

この目的は、請求項１の特徴を有するメカニカルシール構成によって解決されよう。従属請求項が、本発明の更なる好ましい実施形態を示す。

このように、請求項１の特徴を有する、本発明に係るメカニカルシール構成は、メカニカルシール構成を、機械の筐体の内側領域内に極めて深く装着することが可能であるという利点を有する。その結果、通常は軸の一端又は一端の近くに配置されるメカニカルシール構成を、筐体の内側に極めて深く位置付けられることから、機械の軸方向の全長を大きく削減できる。これは、本発明によれば、第１のメカニカルシールと、双方の間の密封間隙を画成する回転摺動リング及び定置摺動リングとを備えるメカニカルシール構成によって達成されうる。また、メカニカルシール構成は、軸スリーブと、トルク伝達のために軸スリーブを回転摺動リングに接続するドライバとを備える。これによって、回転軸に接続された軸スリーブから、ドライバを介して回転摺動リングにトルクを伝達することができる。また、接続構成が、ドライバを軸スリーブに接続するために設けられ、接続構成は、少なくとも２つの回転式ロックと、軸スリーブ内における少なくとも２つの凹部とを備える。各回転式ロックは、軸受部と、軸受部を越えて横方向に突出する係止部とを含む。各回転式ロックの回転軸が、軸スリーブの中心軸に対して平行である。これによって、ねじることによって、回転式ロックを筐体の外から軸方向から作動させることができ、軸スリーブ内の凹部と係合させることができる。これによって、軸スリーブからドライバへ、そしてドライバからドライバに接続された回転摺動リングへのトルク伝達が可能となる。ここで、接続構成によって、軸スリーブとドライバとの嵌合接続が実現される。嵌合は、接続構成と軸スリーブとの間及び接続構成とドライバとの間に存在する。この場合、接続構成と軸スリーブとの間の嵌合は、接続構成を、好適には９０°だけ回転させることによって達成される。

より好適には、回転式ロックはツール保持部を備える。これによって、回転式ロックを軸方向から容易に回転させることができる。ツール収容部は、例えば、ねじドライバ用のスロット若しくは十字スロット等、又は回転式ロックの内部多角形若しくは外部多角形である。

特に好適には、回転式ロックの軸受部は、ドライバ内の円筒状凹部内に配置されるシリンダである。これによって、回転式ロックをしっかりと且つ容易にドライバ内へと挿入し回転させることができる。こうして、ドライバは、回転式ロック用の軸受として働く。好適には、軸受部の円筒状軸は、回転式ロックの回転軸を画定する。

本発明の他の好ましい実施形態によれば、係止部は、円筒状軸受部の直径の少なくとも２倍の長さを有する。

特に簡素且つ安価な製造のために、軸スリーブ内の回転式ロックを受け入れるための凹部は、好適には弓状の底部を有する。

より好適には、係止部の自由端部も弓形状である。好適には、軸スリーブ内における弓状の底部の第１の半径が、回転式ロックの係止部における自由端部の第２の半径に等しい。これによって、回転式ロックをシリンダ軸周りに容易に枢動させることができる。

本発明の他の好ましい実施形態によれば、第１の回転式ロックが、第１の回転方向への係止のために回転可能であり、第２の回転式ロックが、第１の回転方向と逆向きの第２の回転方向への係止のために回転可能である。これによって、両方の回転方向に、軸スリーブからドライバへとトルクを伝達できることが確実なものとなる。

特に確実なトルク伝達を可能とするように、接続構成は、軸スリーブ内の凹部内における回転式ロックの位置を固定するための固定装置を更に備える。好適には、固定装置は、回転式ロックに隣り合うドライバへと螺入される固定ねじである。これによって、軸スリーブ内の係止位置において回転式ロックが回ることが防止される。

両方の回転方向へのトルク伝達を確実なものとするように、第１の係止ねじが、好適には第１の回転式ロックの第１の円周側に配置され、第２の係止ねじが、第２の回転式ロック上の、第１の円周側と逆向きの第２の円周側に配置される。その結果、第１の回転ラッチは第１の回転方向に固定され、第２の回転ラッチは第２の回転方向に固定される。

より好適には、メカニカルシール構成は、双方の間の密封間隙を画成する回転及び定置摺動リングを有する、第２のメカニカルシールを備える。これは、メカニカルシール構成は直列配置として設けられることを意味する。この場合、第２のメカニカルシールは、好適には同一の接続構成を用いる第１のメカニカルシールと同様の軸スリーブに固定される。

好適には、メカニカルシール構成はポンプ又は圧縮機内で用いられる。

以下、本発明の好ましい実施形態が、添付の図面を参照しながら詳細に説明されよう。

図１は、接続構成が係止された、装着状態にあるメカニカルシール構成の概略断面図である。図２は、非係止状態にある、図１のメカニカルシール構成の概略断面図である。図３は、図１のメカニカルシール構成の概略拡大部分断面図である。図４は、図１の摺動リングシール構成における回転式ロックの概略斜視図である。図５は、非係止状態にある、図１のメカニカルシール構成の概略上面図である。図６は、係止され且つ固定された状態にある、図１のメカニカルシール構成の概略上面図である。

以下、図１～図６を参照しながら、本発明の好ましい実施形態に係るメカニカルシール構成１が詳細に説明されよう。

図１から分かるように、メカニカルシール構成１は、第１の摺動リングシール２と、第２の摺動リングシール３とを備える。第１の摺動リングシール２は、双方の間の密封間隙２３を画成する回転摺動リング２１及び定置摺動リング２２を備える。第２のメカニカルシール３は、双方の間の密封間隙３３を画成する回転摺動リング３１及び定置摺動リング３２を備える。第１及び第２のメカニカルシールは、軸方向Ｘ－Ｘに縦一列に連続して配置される。

メカニカルシール構成１は、製品側１５を大気側１６から密封する。

図１から分かるように、メカニカルシール構成１は、機械の筐体１１の内部へと深く挿入される。その結果、機械全体が軸方向に短い設計が達成される。

メカニカルシール構成１は、軸１０上に固着される軸スリーブ４を更に備える。図１から分かるように、軸スリーブ４は、ねじ４２を用いて軸１０へと固着される。ねじ４２は、軸上へと径方向Ｒに螺入される。

従来では、メカニカルシール構成のドライバも、軸に対して径方向に螺入されるねじを用いて軸スリーブ４上に固着されている。これは、メカニカルシール構成１を筐体１１の内側に深く位置付けると防止されてしまいうる。また、そうした径方向に螺入されたねじの取り外しも回避されてしまいうる。このため、本発明によれば、ドライバ５，５’を軸スリーブ４に接続する、軸方向Ｘ－Ｘに作動させることができる接続構成６が設けられる。

図１から分かるように、第１のメカニカルシール２は、軸スリーブ４に接続されて、軸スリーブ４から第１のメカニカルシール２の第１の回転摺動リング２１へとトルクを伝達する、第１のドライバ５を有する。ドライバ５は、接続構成６がドライバ内に装着される凹部５０を備える。

ここで、軸スリーブ４上に、円周方向肥厚部４１が設けられる。接続構成６は、図４に詳細に示す回転式ロック６０と、軸スリーブ４内に設けられる凹部４０とを備える。

また、特に図３から分かるように、サークリップ１２とＯリング１３とが肥厚部４１上に配置される。そのため、Ｏリング１３は、図３から分かるように、サークリップ１２と凹部４０との間に軸方向に配置される。こうして、サークリップ１２は、第２のメカニカルシール３の方向へのドライバ５の軸方向の移動を防止する。

回転式ロック６０は、図４にて詳細に分かる。回転式ロック６０は、円筒状軸受部６１と、円筒状軸受部６１を越えて横方向に突出する係止部６２とに加えて、ツール取付部６３を係止部６２に更に備える。この実施形態では、ツール突出部６３は、ねじドライバ等を受け入れるためのスロットである。軸受部６１を越えて突出する係止部６２の自由端部６４は弓状である。弓状端部６４の半径が、軸スリーブ４における凹部４０の底部の半径に対応する。図４に示すように、回転式ロック６０は、メカニカルシール構成１の軸方向Ｘ－Ｘにある中心軸に対して平行な枢動軸Ｙ－Ｙ周りに枢動可能である。

図５及び図６から分かるように、４つの接続構成６が円周に沿って設けられ、それぞれが回転式ロック６０を含む。これにより、接続構成６は、円周に沿って等間隔に配置される。

回転式ロック６０の係止位置を固定するように、メカニカルシール構成１は、ねじの形態をもつ固定装置７を更に備える。図６から分かるように、固定装置７は、円周方向に、回転式ロック６０にすぐ隣り合って位置付けられる。図６から分かるように、この接続では、固定装置７は、回転式ロック６０の、他方の円周方向に隣り合う側にある、円周方向に隣り合う回転式ロック６０上に、それぞれ配置される。これによって、接続構成６を、両方の回転方向に、ドライバ５と軸スリーブ４との間に固定することが可能となる。

ドライバ５’と、凹部５０’と、回転式ロック６０’とを含む同一の接続構成６’が、第２のメカニカルシール３上に設けられる。

こうして、ドライバ５，５’と軸スリーブ４との間の改善された接続構成６，６’によって、図１の矢印Ｂの方向への、ドライバの軸方向のアセンブリが可能となる。ここで、軸スリーブ４は、まず、ねじ４２を用いて軸１０に固着される。そして、第２のメカニカルシール３のドライバ５’は、軸スリーブ４上を軸方向（矢印Ｂ）に押されて、図１に示す位置に固着される。このために、回転式ロック６０’は、ドライバ５’内の凹部５０’内へと軸方向に挿入されて、図５に示す位置にあり、すなわち、係止部６２は本質的に円周方向に延在する。スロットとして設計される、回転式ロック６０’のそれぞれのツール取付部６３は、径方向に並べられる（図５参照）。ここで、ドライバ５’を軸スリーブ４に固着するために、棒状の長いツールを用いて、ツールが各回転式ロック６０のツールショルダ６３に軸方向Ｘ－Ｘに取り付けられて、図５内の矢印Ａで示すように、回転式ロック６０は９０°を通って枢動される。これによって、係止部６２が、軸スリーブ４とドライバ５’との間にトルク伝達接続が確立されうるように、軸スリーブ４内の凹部４０と接触する。そして、回転摺動リング３１及び定置摺動リング３２は、軸スリーブ４上を、図１に示す位置へと摺動する。その後、第１のシールリング方向のドライバ５も、同じように軸スリーブ４上に装着されて、これにより、回転式ロック６０も、まず、図５に示す位置において、ドライバ５の凹部５０内へと挿入されて、続いて矢印Ａの方向に回転される。

回転式ロックの回転後の位置を固定するように、その回転の後に、他のねじを、回転された回転式ロック６０のそれぞれにすぐ隣り合う固定装置７として、ドライバ５’へと螺入する。これによって、回転式ロック６０が元に戻るのを防止する。

図１と図２との比較によって、本発明に係る、ドライバ５と軸スリーブ４との間の整ったトルク接続を再び示す。図２は、弓形状の端部が軸スリーブ４内の凹部４０内に配置されていない、非旋回状態にある回転式ロック６０を示す。枢動された、すなわち係止された回転式ロック６０の位置を示す図１は、回転式ロック６０の係止部６２が軸スリーブ４内の凹部４０と係合するように、回転式ロック６０が９０°枢動された様子を示す。これによって、凹部４０内に設置された回転式ロック６０を介して、軸スリーブ４からドライバ５又は５’へとトルクを伝達できる。

凹部４０によって軸スリーブ４を過度に弱めることのないように、ドライバ５又は５’の径方向内側に配置される肥厚部４１が設けられる。軸スリーブ４内の凹部４０は、例えば、フライス盤等を用いて作ることができる。この結果、凹部４０内の弓状の底部が得られる。この、凹部４０における弓状の底部の半径は、好適には、回転式ロック６０における弓状の端部６４の半径に対応する。

このように、ドライバ５，５’と軸スリーブ４との間の、簡素且つ安価な接続構成６，６’が実現できる。こうして、回転式ロック６０，６０’は、安価に製造可能な部品、特に鋳物として提供することができる。回転式ロックのアセンブリは、単純な９０°旋回動作によって容易に実現される。回転式ロックの位置は、固定装置７によって更に固定される。

１メカニカルシール構成
２第１のメカニカルシール
３第２のメカニカルシール
４軸スリーブ
５，５’ ドライバ
６，６’ 接続構成
７固定装置
１０軸
１１筐体
１２サークリップ
１３Ｏリング
１５製品側
１６大気側
２１回転摺動リング
２２定置摺動リング
２３密封間隙
３１回転摺動リング
３２定置摺動リング
３３密封間隙
４０凹部
４１軸スリーブの肥厚部
４２ねじ
５０，５０’ ドライバ内の凹部
６０，６０’ 回転式ロック
６１軸受部
６２係止部
６３ツール取付部／スロット
６４係止部の湾曲端部
Ａ回転式ロックの旋回方向
Ｂ軸方向の装着方向
Ｒ径方向
Ｘ－Ｘメカニカルシール構成の中心軸
Ｙ－Ｙ旋回軸

Claims

双方の間の密封間隙（２３）を画成する回転摺動リング（２１）及び定置摺動リング（２２）を備える第１のメカニカルシール（２）と、
軸スリーブ（４）と、
前記軸スリーブ（４）を前記回転摺動リング（２１）に接続して、前記軸スリーブ（４）の回転を前記回転摺動リング（２１）に伝達するように配置されるドライバ（５）と、前記軸スリーブ（４）を前記ドライバ（５）に接続するための接続構成（６）とを備えるメカニカルシール構成であって、
前記接続構成（６）は、少なくとも２つの回転式ロック（６０）と、前記軸スリーブ（４）内における少なくとも２つの凹部（４０）とを備え、
前記回転式ロック（６０）のそれぞれは、軸受部（６１）と、前記軸受部（６１）を越えて横方向に突出する係止部（６２）とを有し、
各回転式ロック（６０）の回転軸（Ｙ－Ｙ）が、前記軸スリーブ（４）の中心軸（Ｘ－Ｘ）に対して平行である、メカニカルシール構成。
各回転式ロック（６０）はツール保持部（６３）を備える、請求項１に記載のメカニカルシール構成。
前記回転式ロック（６０）の前記軸受部（６１）は、前記ドライバ（５）内の円筒状凹部（５０）内に配置されるシリンダである、請求項１又は２に記載のメカニカルシール構成。
前記係止部（６２）の長さが、前記円筒状軸受部（６１）の直径の少なくとも２倍である、請求項３に記載のメカニカルシール構成。
前記軸スリーブ（４）内の前記凹部（４０）は、前記軸スリーブ（４）内における弓状の底部を有する、請求項１～４のいずれか１項に記載のメカニカルシール構成。
前記回転式ロック（６０）における前記係止部（６２）の自由端部（６４）が弓形状である、請求項１～５のいずれか１項に記載のメカニカルシール構成。
第１の回転式ロック（６０）が、第１の回転方向への係止のために回転可能であり、第２の回転式ロック（６０）が、前記第１の回転方向と逆向きの第２の回転方向への係止のために回転可能である、請求項１～６のいずれか１項に記載のメカニカルシール構成。
前記接続構成（６）は、前記軸スリーブ（４）の前記凹部（４０）内における前記回転式ロック（６０）の係止位置を固定するための固定装置（７）を更に備える、請求項１～７のいずれか１項に記載のメカニカルシール構成。
第１の固定装置（７）が、第１の回転式ロックの、第１の円周方向を向いた側に配置され、第２の固定装置（７）が、前記第１の円周方向と逆向きの、第２の回転式ロックの、第２の円周方向を向いた側に配置される、請求項８に記載のメカニカルシール構成。
前記固定装置（７）は固定ねじである、請求項８又は９に記載のメカニカルシール構成。
双方の間の密封間隙（３３）を画成する回転摺動リング（３１）及び定置摺動リング（３２）を有する第２のメカニカルシール（３）と、接続構成（６’）を用いて前記回転摺動リング（３１）を前記軸スリーブ（４）に接続するドライバ（５’）とを更に備える、請求項１～１０のいずれか１項に記載のメカニカルシール構成。