JPH02102974A - 端面シール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は端面シールに関し、特に、概ね半径方向に伸張
する相対回転可能な軸の対向面に被密封媒質の圧力Ｐに
よって押圧されるポリ四フッ化エチレン製すべりリング
を具備し、該すべりリングが概ね長方形に画定された輪
郭を有し、周面が半径方向内向き及び半径方向外向きで
あって端面シールの軸線と概ね平行に伸張して成る、軸
とケーシングとを密封するための端面シールに関する。

（従来の技術及び発明が解決すべき課題）上記の端面シ
ールは西ドイツ特許第１１００４１０号により公知であ
る。この端面シールにおいては、すべりリングの半径方
向に伸張するすべり面が対向面に接してふり、密封ギャ
ップに逆圧が発生することを防止するために、対向面に
絶えず押圧することが必要である。そのため、すべりリ
ングは比較的短い使用期間の後に早くもすべり面の激し
い摩耗現象を示していた。この摩耗現象は特に被密封媒
質の圧力を受ける周面から半径方向に間隔を置くにつれ
はっきり現れる。

従って、本発明の目的は、無圧状態では対向面への軸方
向抑圧が必要でなく、その結果摩耗を減少させることが
可能であり、同時にすべり面の区域の加熱を減少させる
ことが可能であると共に寿命の大幅な改善を得ることが
可能なように、上記の端面シールを改良することにある
。

（課題を解決するための手段） この目的は、冒頭に挙げた種類の端面シールにおいて請
求項１に記載の特徴によって達成される。

従属特許請求の範囲は好適な実施態様に関するものであ
る。

本発明に基づく端面シールにおいては、すべりリングが
製造時に突設された、軸方向に対向面の方向に輪郭から
張り出す密封縁を具備し、密封縁が被密封媒質の圧力を
受ける周面の直径と概ね一致する直径を有し、かつ密封
縁が被密封媒質の圧力によってすべりリングの輪郭に押
し込まれ、概ね平坦な表面をなすものとする。

かかる構造により通常の使用条件では、すべりリングの
すべり面に加わる比面積押圧力は、被密封媒質の圧力を
受ける周面から半径方向に距離を置くとともに減少する
。その結果この区域の摩耗を減少させることが可能であ
る。またガスを密封する場合でもこうして本発明端面シ
ールの寿命の著しい改善が得られる。

すべりリングの密封縁は上記のような構造を有している
が、このすべりリングの密封縁は被密封媒質の圧力によ
っておおむね平坦な表面を形成する。密封縁以外の部分
については、製造時におおむね長方形の輪郭に形成され
る。このように、すべりリングの可撓性に拘らず、密封
縁自体の移動が可能なように構成されている。

こうして密封縁は互いに係合する面の表面の凹凸を補償
することができる。局部的超過荷重はもはや現れること
はない。通常の使用状態に置いては、シールリップがす
べりリングの輪郭に押し込まれて平坦な表面をなしてい
る。

密封縁の可撓性を改善するために、すべりリングが製造
に基づき密封縁の軸方向反対側に空欠部を具備するなら
ば有利であることが判明した。すべりリングを画定する
輪郭に面取り部を設けることによって、この空欠部を容
易に得ることができる。上記の面取り部が密封縁と概ね
一致する半径方向及び／又は軸方向延長を有することが
好ましい。面取り部は製造に基づき、軸方向に張り出す
密封縁の輪郭の、すべりリングの軸方向反対側を画定す
る円錐台面と概ね平行に伸張することができる。この場
合は被密封媒質の圧力Ｐの上昇の際に密封縁の弾性押し
込みが特に均一に行われる。このことは特に良好な寿命
を得る上で有利であることが判明した。

具体的な構造に応じて密封縁をすべりリングの半径方向
内側又は半径方向外側の周面の区域に配設することがで
きる。内周面区域に配設したときは対向面に関して比較
的低い周速が生じる。このことは、特に良好な寿命を得
る上で有利である。

摩耗が生じたときに、対向面の方向のすべりリングの自
動再調整を可能にするために、すべりリングを回転不能
とするだけでなく、軸方向に移動可能に被密封ケーシン
グの中に支えることが必要である。この目的に対応して
、すべりリングをベロー状構成体によりケーシングと連
結することが可能である。この点に関し、すべりリング
を支持リングに固定し、支持リングに弾性ゴム材料のシ
ールリップを突設し、シールリップを弾性予圧のもとで
円筒面に押圧すれば、組立と製造が容易になることが判
明した。

円筒面の直径は、密封縁をすべりリングの内周面区域に
設けた構造ではすべりリングの直径より大きく、密封縁
をすべりリングの外周面の区域に設けた構造ではすべり
リングの直径より小さい。これによって被密封媒質の圧
力Ｐが密封縁を常に対向面に押圧することが保証される
。

この点に関し、通常の使用条件下で密封縁の区域に作用
する比面積押圧力が僅少なものとなるように、円筒面の
当該の直径と密封縁の直径との差を極めて小さくするこ
とができる。密封縁の直径がすこぶる大きく、被密封媒
質の圧力が極めて大きくても、これによって優れた密封
成績が保証されると共に卓越した寿命が得られる。

圧力負荷が少ない場合は、これに適応した範囲内で円筒
面の直径を定め、通常の使用条件のもとですべりリング
の輪郭への密封縁の部分的押し込みしか生じないように
すれば十分である。

この状態の期間が極めて長く持続しても、すべりリング
が概ねポリ四フッ化エチレン即ち弛緩現象に関して高い
安定性を特徴とする材料から成る限り、弾性押し込みの
大きさは一定である。

従って押圧力が除かれると、すべりリングは成形加工の
時に付与された形状に必ず再び復帰する。

良好な密封成績を得るために必要な連続的接触を対向面
でも保証するために、すべりリングを対向面に弾性的に
押圧し、押圧のために少なくとも１個の圧縮ばねを設け
るならば有利であることが判明した。この圧縮ばねは皿
ばねとして形成し、シールの軸線を完全に取り囲むこと
ができる。複数個の圧縮ばねを使用し、周方向に均一に
配分することも可能である。圧縮ばねを支持リングとケ
ーシングの間に配設することが好ましい。その場合圧縮
ばねが、この圧縮ばねにより軸方向に重なり合って支え
られる部材を実質的に回転不能に連結することによって
、圧縮ばねの両側を固定することができる。

（実施例） 以下に添付の図に基づいて本発明の主題を詳述する。

２つの図は、ケーシング２を軸１に対して封止するため
に使用される、無圧の取付は状態の端面面シールを示す
。

軸１はそれぞれ環状７ランジ１５を具備する。

環状フランジの端面は同時にすべりリング４に対する対
向面３を成す。すべりリング４は例えば相互に接着する
ことにより、深絞り鋼板製の支持リング１１と結合され
る。支持リング１１はＺ影輪郭を有し、ポリ四フッ化エ
チレン製すべりリング４の軸方向反対側にある支持リン
グ端部にゴム製シールリップ１２が流し込み成形される
。

シールリップ１２は軸方向に予圧されてケーシング２の
円筒面１３に接触する。ポリ四フッ化エチレン製すべり
リング４の摩擦係数はゴム製シールリップ１２に比して
低いので、通常の運転条件のもとで補助ねじり止めを小
さくしてもケーシングに対する回転不能な相互関係が保
証される。

いかなる場合もすべりリングは概ね長方形に画成された
輪郭を有する。

第１図の実施態様ではすべりリング４は対向面３に臨む
側で半径方向内側の周面６の区域に密封縁７を有する。

密封縁は製造に基づき、軸方向に張り出しており、その
ほかの部分は概ね長方形の輪郭に画成される。またすべ
りリング４は密封縁７の軸方向反対側に、輪郭に食い込
む空欠部８を具備する。この空欠部は、半径方向に張り
出す円錐台面によって画定される。この円錐台面は、密
封縁７を相手リング、すなわち環状リング１５の方向に
画定される円錐台面１０に概ね平行に伸張する。円筒面
１３の直径は密封縁７の直径より僅かに大きい。両者の
間に認められる、半径方向延長Ｆの菱面は、密封縁７を
対向面３に押圧するために被密封媒質の圧力Ｐが利用さ
れる液圧有効面を成す。その他が長方形に画成されたす
べりリング４の輪郭即ち対向リングまたは環状リングと
相対するすべりリング４のその他の境界面の半径方向平
面に、通常の使用条件で密封縁７の部分的押し込みしか
生じないように、上記の液圧有効面を小さく設定するこ
とも可能である。押し込みは密封縁７の軸方向反対側の
すべりリングの側面にある空欠部８によって助長され、
良好な寿命を得ることが可能となる。

また対向面の軸方向相対変位が現れる場合にも良好な密
封成績を得るために皿ばね１４が設けられる。皿ばねは
支持リング１１とケーシング２の間の軸方向ギャップに
配設される。かくして、対向面３への密封縁７の確実な
接触がこのばねによって保証される。

シールは良好な非常運転特性を特徴とする。

シールは特にケーシング内にあるガス状媒質の軸１の穴
への無損失供給に適する。

第２図に示す端面シールは機能に関して前述のものと同
様である。ところがこの場合は密封縁７がすべりリング
４の半径方向外側の周面に設けられる。従って流し込み
成形により支持リング１１と結合されたゴム製シールリ
ップ１２ハ、被密封媒質の圧力により相手リングまたは
環状リング１５０対向面への密封縁７の押圧を保証する
ために、比較的小さな直径の円筒面１３に配属される。

相手リングの軸方向反対側に別の端面シールが鏡像状に
配属される。それによってこの配列はケーシングの空洞
部から軸の穴へ被密封媒質の無損失送給及び逆方向の同
様の送給を可能にする。

（効果） 本発明に基づく端面シールは上記構造を有しているため
に、通常の使用条件では、すべりリングのすべり面に加
わる比面積押圧力を、被密封媒質の圧力を受ける周面か
ら半径方向に距離を置くにつれ減少させることができる
。かくしてすべり面区域の摩耗を減少させることが可能
であり、同時にすべり面区域の加熱をも減少させること
ができるので、製品の寿命を大幅に改善することができ
る。また本発明に基づく端面シールは製造及び保守が容
易であり、廉価に製造することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は密封縁をすべりリングの内周面区域に設けた端
面シールの半裁断面図であり、第２図は密封縁をすべり
リングの外周面区域に設けた実施態様の図を示す。 １・・・軸、 ２・・・ケーシング、 ３・・・対向面、 ４・・・すべりリング、 ５・・・すべりリングの外周面、 ６・・・すべりリングの内周面、 ７・・・密封縁、 ８・・・空欠部、 ９・・・面取り部、 ｌＯ・・・円錐台面、 １１・・・支持リング、 １２・・・シールリップ、 １３・・・円筒面、 １４・・・圧縮ばね、 １５・・・環状フランジ、 Ｐ・・・被密封媒質の圧力

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　概ね半径方向に伸張する相対回転可能な軸の対向面
   に被密封媒質の圧力Ｐによって押圧されるポリ四フッ化
   エチレン製すべりリングを具備し、該すべりリングが概
   ね長方形に画定された輪郭を有し、周面が半径方向内向
   き及び半径方向外向きであって端面シールの軸線と概ね
   平行に伸張して成る、軸とケーシングとを密封するため
   の端面シールにおいて：すべりリング（４）が製造時に
   突設された、軸方向の対向面（３）の方向に輪郭から張
   り出す密封縁（７）を具備し； 上記密封縁（７）が被密封媒質の圧力（Ｐ）を受ける周
   面（５、６）の直径と概ね一致する直径を有し；かつ 上記密封縁（７）が被密封媒質の圧力（Ｐ）によってす
   べり上記リング（４）の輪郭に押し込まれ、概ね平坦な
   表面をなすことを特徴とする、端面シール。 ２　成形加工の時に上記すべりリング（４）が、上記密
   封縁（７）の軸方向反対側に空欠部（８）を具備するこ
   とを特徴とする、請求項１に記載の端面シール。 ３　上記空欠部（８）が、成形加工の時に上記すべりリ
   ング（４）に設けた面取り部（９）によって画定される
   ことを特徴とする、請求項２に記載の端面シール。 ４　上記面取り部（９）が上記密封縁（７）と概ね一致
   する半径方向及び／又は軸方向延長を有することを特徴
   とする、請求項３に記載の端面シール。 ５　上記密封縁（７）が製造に基づき上記面取り部（９
   ）と概ね平行に伸張する円錐台面（１０）によって画定
   されることを特徴とする、請求項４に記載の端面シール
   。 ６　上記すべりリング（４）が支持リング（１１）に固
   定され、上記支持リング（１１）に弾性ゴム材料のシー
   ルリップ（１２）が突設され、上記シールリップ（１２
   ）が弾性予圧のもとで上記ケーシング（２）の円筒面（
   １３）に押圧されることを特徴とする、請求項１ないし
   ５のいずれかに記載の端面シール。 ７　上記円筒面（１３）の直径が、通常の使用条件のも
   とで上記密封縁（７）が部分的に上記すべりリング（４
   ）の輪郭へ押し込まれる程度の大きさであることを特徴
   とする、請求項６に記載の端面シール。 ８　上記すべりリング（４）が上記対向面（３）に弾性
   的に押圧され、押圧のために少なくとも１個の圧縮ばね
   （１４）が設けられていることを特徴とする、請求項７
   に記載の端面シール。 ９　上記圧縮ばね（１４）が上記支持リング（１１）と
   上記ケーシング（２）の間に配設されていることを特徴
   とする、請求項６ないし８のいずれかに記載の端面シー
   ル。 １０　上記圧縮ばね（１４）がこのばねにより軸方向に
   重なり合って支えられる部材を実質的に回転不能に連結
   することを特徴とする、請求項８または９に記載の端面
   シール。