JPH0237502B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、回転する機械部分、詳しくは軸の周
囲をシールするためのパツキンリングに関する。
より詳しくは、一端が機械部分に滑動係合し、該
端部にフインを備えているパツキンリングに関す
る。

〔従来の技術〕

回転する機械部分の周りをシールするためのパ
ツキンリングは、西ドイツ特許公報第3150472号
に記載されている。これは円環形状で密封媒体の
方向に反り返つているポリマー製のリングと、該
リングを保持するケーシングからなつている。こ
のリングの片面は該リングに対して相対的に回転
する機械部分に対して滑動係合し、シール面を形
成している。このシール面に隣接するリング端部
には、その周縁部分（基底面）から突出するフイ
ンが形成されており、このフインは相対的に回転
する機械部分の方を向いた側が、シール面から連
続する、即ちシール面の平滑な延長部を形成する
内面によつて画定されている。しかしこの場合の
フインは比較的短い運転時間の後著しい変形を示
す。このことは新しいパツキンリングで得られる
すばらしい密封状態を害する結果となる。

西ドイツ特許公報第711737号は、パツキンのリ
ツプが密封される媒体の方を向いた刃物状に形成
された輪郭形状を具備するラジアル型軸パツキン
リングに関するものである。しかしこれを用いて
シーリングする時、早く回転する軸を使用するこ
とは不可能である。そのような場合には、パツキ
ンのリツプを早期に熱的に破壊することになる。

〔発明の解決しようとする問題点〕

本発明の課題とするところは、初めに述べた種
のラジアル型軸パツキンリングを次の様に更に発
展させること、即ちフインに機能を害するような
変形が最早生じないように更に発展させることで
ある。このパツキンリングは特に高速で回転する
軸をシールすることに使用しうるものとすべきで
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

この課題は初めに述べた種類のラジアル型軸パ
ツキンリングにおいて次の様に解決されるもので
ある。即ち上述したようにパツキンリングのシー
ル面に隣接する端部、即ち基底面から突出するフ
インが、シール面の平滑な延長部を形成する内面
と、その反対側の外面とによつて画定され、内面
と外面との間の距離が少なくともフインの突出範
囲において、基底面からの距離が増すにつれて次
第に減少するように構成することにより解決され
るものである。しかしてフインはパツキンリング
の周囲に均一に分布され、フインとフインの間に
基底面を有するようになる。

上述したフインの内面は、本発明により提案さ
れるラジアル型軸パツキンリングにおいては、西
ドイツ特許公報第3150472号によるものと同様に、
密封される軸の表面との間にある小さな角度を挟
むようにして取りつけられる。従つてフインの内
面と軸表面のシール領域との間には、何らの凹凸
も存在しない。

本発明によれば、シール面の側でその滑らかな
延長部を形成しているフインの内面とは反対側に
あるフインの外面は、密封媒体の方に向かつてフ
インが先細りになるように傾斜している。従つて
フインの内面と外面との間を軸方向且つ半径方向
延びている各々のフインの側面は、フインの先端
に向かつて先細りになつている。これにより、相
対的に回転している機械部分に沿つて運ばれてく
る被密封液体媒体の薄い層は、僅かな残余の量を
除いて均一に剥ぎ取られ、それによつてフインの
側面に変形力を加えることはない。この理由か
ら、毎分3000回転以上の回転数で長期間運転した
後においても、フインの無視できない程の変形は
観察されなかつた。

本発明によるラジアル型軸パツキンリングは、
ほぼ平担で円環上のデイスクの形状を有してお
り、内周又は外周領域において、被密封媒体の方
向に反つている。そしてシール面において、密封
される機械部分に対して滑動するよう接触するも
のである。このような反り、即ち湾曲の形成には
別の加工ステツプが前提となるが、しかしパツキ
ンリングが機械部分との係合状態で本質的に一致
するような形状で製造されるのであれば、この加
工ステツプは省略できる。

この点について、パツキンリングが回転するチ
ユーブ材料から中空の円錐台形の形で切り出され
ると最も好適であることが判明している。この場
合にはパツキンリングは格別の困難なしに、その
内径又は外径の領域において、ケーシングの半径
方向又は軸方向締め付け面の間に簡単に保持され
るものであり、また予め変形を行うことを要しな
い。この場合には湾曲は、パツキンリングが組み
立てに際してそのシール面の領域で弾性的に変形
される時に自動的に生ずるものである。

フインはパツキンリングの製造工程の間のどの
時点においても形成できる。しかし、パツキンリ
ングが前述のように回転するチユーブ材料から中
空の円錐台形の形で切り出され、そしてこの回転
するチユーブ材料の内側又は外側の表面に、適切
に形成され軸と平行に延びるリブが円周方向に均
一に分布して設けられているならば、フインは自
動的に形成しうる。このようなチユーブ材料は、
比較的簡単に製造されうる。かくして切り出され
た中空の円錐台形は、フインの内面が実際にシー
ル面からの連続する延長部分を確実に形成するよ
うに、反転されねばならない。ゴム又はポリテト
ラフルオロエチレン（PTFE）材料が使用される
ならば、かかる反転は材料に過負荷をかけること
なく行える。特に、壁厚が薄く一定である中空の
円錐台形は非常に簡単に扱い得るものであり、そ
して必要条件を容易に満足する。これは、本発明
のラジアル型軸パツキンリングの製造工程を自動
化するのに好都合である。

フインの内面と外面との間の距離はできる限り
一定に減少するようにすべきであり、それによつ
てフインの側面に対する静的負荷がフインの全長
にわたつてできるだけ均一に保たれるようにす
る。また、被密封媒体の層の剥ぎ取りに際して乱
流が生ずるのをできるだけ阻止するために、フイ
ンの側面に丸みを帯びさせることもできる。

フインの内面及び外面は、互いに10゜から60゜の
角度を、好ましくは30゜から45゜の角度を挟む。角
度が10゜より少ない場合には、特にフインが突出
している領域において、使用される材料によつて
はフインの機械的安定性が損なわれる。そこから
フインの望ましくない変形が生ずる結果となりう
る。

角度が60゜より大きくなると、フインの側面に
突き当たる被密封媒体によつて、被密封媒体内に
著しい乱流が生じ、フインを著しく振動する結果
となる。この場合には、密封効果は殆ど満足のい
かないものである。

フインは内面と外面とによつて鋭い縁部、即ち
いわば刃物状の縁部を形浸成すべきである。即ち
被密封媒体の方を向いているフインの縁部は、前
述の如く回転する機械部分の表面に沿つて運ばれ
てくる被密封媒体を剥ぎ取る作用を行うべきであ
るが、しかし同時に相当の安定性を有するべきで
ある。この観点から、パツキンリングがその縁部
の領域において有する一定の半径方向の拡がり
は、PTFE材料の場合に一般に0.5mmを、そして
ゴム材料の場合には0.8mmを越えないものである。

フインの鋭い縁部によつて、密封される機械部
分の表面上を連続的に流れてくる被密封媒体の層
は分割され、そのうち僅かの部分は機械部分の表
面上をシール面の方向に続けて流れ、かくしてシ
ール面の良好な潤滑を保証する。一方、残りの大
部分はフインの外面を介して方向転換され、被密
封領域へと戻される。実際のシール領域はこれに
よつて圧力を受けず、また過大な静水圧を受けな
い。

この大部分の被密封媒体を実際のシール領域か
ら逸らすとは、各々のフインの間にある基底面が
フインの外面と同じ方向に、フインの内面に向か
つて傾斜しているならば容易となる。この場合、
各々のフインの基底面及び外面が、フインの内面
との間に同じ角度を挟むのであれば、逸らされる
媒体の自発的な方向転換が良好に達成される。こ
のような構成においては、基底面に隣接している
領域においてフインの外面は内面と平行に延び、
そしてぷつつりと切れているものとされる。しか
しながらこれは技術的には、パツキンリングが前
述のように軸方向のリブが設けられたチユーブか
ら中空の円錐台形の形状でもつて切り出され、そ
してケーシングに固定される前又は後に被密封媒
体の方へと裏返されるのであれば、比較的容易に
実施することができる。

こうして得られた中空の円錐台形は、内向き、
即ち被密封媒体の方へと湾曲する断面輪郭形状を
有している。このとは、シール面を密封すべき機
械部分の表面に対して弾性的に適合させるのを容
易ならしめる。

〔発明の効果〕

提案されたラジアル型軸パツキンリングはほぼ
完全に摩耗がないという点で優れており、その際
力学的に密封された機械部分の側での研磨効果
は、述べるに価しないほどの材料摩耗で済む。動
力学的パツキン領域の範囲内での堆積は生じない
し、それに高いか又はまま変化する回転数は明ら
かに目的とする運転確実性に対して何らの影響も
ない。シール面を僅かに押圧することは更に良好
な修理容易性を条件付けるものである。

〔実施例〕

添付の図面は本発明に従うラジアル型軸パツキ
ンリングの２，３の例示的実施形態に関するもの
である。

第１図に示されたラジアル型軸パツキンリング
はプラスチツク製のケーシング１と、その中に締
め付けられたPTFE（ポリテトラフルオロエチレ
ン）でできたパツキンリング２とから出来てい
る。

ケーシング１はポリプロピレンでできている。
該ケーシングは半径方向内側へ向いた２つの脚体
を備え、それらは半径方向外側へ向いたパツキン
リングのフランジを両側で囲むように把持し、そ
してそれらの間に密閉するように固定している。

パツキンリング２は平坦な形に製造された
PTFEでできたデイスクから成つており、これは
後でその内側領域において密封される媒体の方向
に引出され、そしてシール面３の範囲内で密封さ
れる機械部分４に接する。図示の場合には軸４の
外周に接している。密封すべき媒体（即ちここで
は軸４）の方を向いたシール面３の端部は同時に
基底部７の位置を示すものである。基底面はシー
ル面３に対して垂直をなしており且つフイン８の
ベースを形成する。これらのフインは周辺上に一
様に分配されている。これらは密封された媒体の
方向に延びる突起によつて形成され、それらはパ
ツキンリング２の本体及び材料から一体的に成形
されている。

フイン８の内面５は基底面７からの距離が増す
と共に密封された軸４の表面から増々大きな距離
を有する、即ち離れていくものである。最大距離
はしかしながら極端に僅かな寸法にすぎず、そし
て長い運転時間の後でも10分の数ミリメートルの
値を越えない。

フインの外面６は基底面７からの距離が大きく
なると共に内面５に対して次第に近くなる。また
フインの側面は軸とほぼ平行に延びている。密封
された軸の表面に沿つて流れてくる被密封液体の
層は、シール面３で潤滑を行う僅かの部分を残し
て、大部分がフインによつて被密封空間の方へと
追い返される。従つて液体の層のこの大部分は、
フイン８の側面に何らの力も加え得ず、これを変
形することも出来ない。それでも尚シール面３の
範囲において常時動力学的パツキン領域の優れた
潤滑が保証されている。フイン８の側面は半径方
向に延びうるものであり、このことは特に製造を
容易にすることを可能ならしめる。外側へと湾曲
した実施態様とすることも可能ではあるが、それ
により達成される長所は著しいコストの増大と引
き換えに得られるものであり、従つて経済的観点
からすれば、特殊な場合にのみ行われ得るもので
ある。

第２図に示されたラジアル型軸パツキンリング
は相対的に捩りうる機械部分４に対して機械部分
９を密封するのに役立つ。

このラジアル型軸パツキンリングは機械部分９
の孔の中に静的に密に支承されているケーシング
１と、そのシール面３でもつて相対的に運動しう
る機械部分４の表面に滑動するように接するパツ
キンリング２とから成つている。このケーシング
１とパツキンリング２とは液体を通さないように
互に固定されている。

ケーシング１はプラスチツクでできている。こ
のケーシングは直接パツキンリング２の後方の部
分に成形されている。

パツキンリング２はホース状のゴムスリーブで
できており、これは密封すべき円錐面の範囲内で
弾性的に半径方向に拡がつている。このゴムスリ
ーブはシール面３の範囲内で円錐面と接触し、シ
ール面自体は第１図による前に述べた実施形態に
おけるのと同様に基底面７の空間的状態を特徴付
けるものである。基底面にはパツキンリング２の
壁に対して直角に延びず、シール面３からの距離
が増すと共にケーシング１の方向に円錐形の傾き
を有し、それによつてフイン８により機械部分の
表面から剥ぎ取られる液体の被密封空間への方向
転換が容易に成されるのである。

フイン８はこの場合にもパツキンリング２の周
辺に一様に分配された指状の突起でできており、
これらはシール面から滑らかに連続する内面５
と、内面５に向かつて傾斜している外面６と、軸
と平行に且つ半径方向に延びる側面によつて画定
されており、各フインの間は基底面７となつてい
る。内面５はその際シール面３からの距離が増す
とともに密封すべき機械部分４の面から次第に大
きな距離を有し、その距離はしかしながら長い運
転時間の後でも10分の数ミリメートルの最大値を
越さない。

フインの内面５と外面６との間の距離はこの場
合には基底面７からの距離が増すにつれて減少す
る。フインの内面５と外面６との境界は、刃物状
の縁部となつている。

第３図による軸パツキンリングは密封すべき軸
と共に回転する機械部分４の半径方向に延びる面
に対して機械部分９を密封するのに役立つもので
ある。ラジアル型軸パツキンリングはケーシング
１とパツキンリング２とから成つている。これら
両者は一体的に結合されている。このケーシング
１はこの場合でもプラスチツクでできており、そ
れは液体を通さないように且つ捩れないように機
械部分９の収容孔の中に押し込められており且つ
パツキンリング２の後方部分に直接成形されてい
る。このパツキンリングは中空の円錐台形に製造
され、そして相対的に運動される機械部分４の方
に向けられた範囲内で弾性的に拡大された外径を
有している。パツキンリング２と相対的に動く機
械部分との間の固有の接触は本来のシール面３に
限定されている。密封された媒体の方へ向けられ
たシール面３の端部はここでも基底面７の状態を
特徴付ける。基底面７は相対的に動く機械部分の
方に向いた側で前述した個所に位置し、そしてシ
ール面３と40°の角度で交叉している。基底面７
は同時にフイン８に対するベースを形成してお
り、それらは図示された運転可能な状態で半径方
向に延びる側面によつて限定されている。フイン
８の外面６はほぼ中央領域でぷつりと切れてい
る。

外面は後方の基底面７に直接続く範囲で内面５
に対してほぼ平行に延び、それに対して前方部分
では基底面７の拡がりに対して平行に延びてい
る。

外面及び内面は従つてこの場合にも鋭い角度で
フインの前端において互に交叉する。密封すべき
機械部分４の表面から過剰な液体の層を均一に削
り取ることが、それによつて好ましいものとな
る。さらに製造するという観点において著しい長
所が生ずるものである。

第３図で使用されるパツキンリング２の製造は
必要とされる中空の円錐台形の素材をチユーブか
ら切断することによつて特に簡単に実現されうる
ものであり、このチユーブには外面上に必要とさ
れたリブに対応する軸と平行のリブが設けられて
いる。その様にして得られた素材は次いで裏返し
にされ、そして第３図に示した方法で付属のケー
シング１内に固定されている。述べるに値するよ
うな困難はこれとは結びついていない。必要なチ
ユーブは均一な品質で容易に生産されうる。各個
別のラジアル型軸パツキンリングのパツキンリン
グにフインを別々に取り付けることはそれによつ
て省略出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はシール面が円筒状の軸の表面に接して
いるラジアル型軸パツキンリングを示す断面図、
第２図はシール面が軸と結合された円錐面に接し
ているラジアル型軸パツキンリングの断面図、第
３図はシール面が横方向に延び軸と一緒に回転す
る面に接しているラジアル型軸パツキンリングの
断面図である。 １……ケーシング、２……パツキンリング、３
……シール面、４，９……機械部分、５……内
面、６……外面、７……基底面、８……フイン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ケーシングと、周縁方向に間隔を置いて基底
   面から突出している複数のフインを有する一方の
   端部と前記ケーシングに固定される他方の端部と
   を有し且つ両端部の間で被密封媒体の方向に向か
   つて湾曲しているポリマー材料製の円環形状のパ
   ツキンリングとからなり、前記パツキンリングが
   相対的に回転する機械部分と滑動接触を行うべく
   前記フインを有する端部の基底面に隣接する領域
   において環状のシール面を有し、前記フインの
   各々が相対的に回転する機械部分と対面する側に
   おいて該機械部分の表面に対して小さな角度をな
   すよう配置され且つ前記環状のシール面の連続的
   な延長部分を形成するよう構成された内面によつ
   て画定されているラジアル型軸パツキンリングに
   おいて、前記フイン８の各々が前記内面５と反対
   側において外面６によつて画定されており、内面
   と外面との間の距離が前記基底面７から前記フイ
   ンの先端へと向かう方向に減少していることを特
   徴とするラジアル型軸パツキンリング。 ２ 前記内面５と外面６との間の距離が基底面７
   からの距離が増すにつれて一定の減少を示すこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項によるラジア
   ル型軸パツキンリング。 ３ 各々のフインの前記内面５と外面６とが10゜
   から60゜までの角度をなしていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項によるラジアル型軸パツ
   キンリング。 ４ 各々のフインの前記内面５と外面６とが30゜
   から45゜までの角度をなしていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第３項によるラジアル型軸パツ
   キンリング。 ５ 各々のフインの前記内面５と外面６とが交わ
   つて終端していることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項から第４項のうちの１項によるラジアル
   型軸パツキンリング。 ６ 前記基底面７は前記フインの外面６と同じ方
   向において前記内面５に向かつて傾いていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項から第５項の
   うちの１項によるラジアル型軸パツキンリング。 ７ 前記基底面７が、前記フインの自由端に隣接
   する外面６の領域と平行に延びていることを特徴
   とする特許請求の範囲第６項によるラジアル型軸
   パツキンリング。 ８ パツキンリングが円環形状でもつてポリマー
   材料製の回転するチユーブから切り出され、ケー
   シング内に固定されるラジアル型軸パツキンリン
   グの製造方法において、前記パツキンリング２が
   中空の円錐台形の形をしてチユーブから切り出さ
   れ、このチユーブにはその内側又は外側に軸と平
   行に延び且つ周囲に均一に分配されたフインが設
   けられ、そしてパツキンリングがそれをケーシン
   グ内に固定する前または固定した後に密封される
   媒体の方向に反らされることを特徴とする製造方
   法。