JPH07158745A - 気孔率制御要素を備えたシャフト・シール - Google Patents

気孔率制御要素を備えたシャフト・シール

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JPH07158745A
JPH07158745A JP6132929A JP13292994A JPH07158745A JP H07158745 A JPH07158745 A JP H07158745A JP 6132929 A JP6132929 A JP 6132929A JP 13292994 A JP13292994 A JP 13292994A JP H07158745 A JPH07158745 A JP H07158745A
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JP
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seal assembly
seal
porosity
microporous foam
foam material
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JP6132929A
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Richard Borowski
リチャード・ボロウスキー
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Garlock Inc
Original Assignee
Garlock Inc
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    • F16J15/00—Sealings
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 潤滑剤の軸受ハウジングからの漏出および異
物の環境からの潤滑剤への混入を防止した軸シールの提
供。 【構成】 ラビリンス型シールアセンブリ１０は、気孔
率を調節した要素２６，２８を回転シール要素間のラビ
リンスに通路に保持させている。気孔率を調節した要素
は、ポリウレタンのような連続気泡型フオーム材料製が
望ましい。該気孔率を調節した要素は、汚染する固体又
は液体物質の流入、シールド材の損失およびドレン・ポ
ートのフラッデイングの防止を助ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シヤフト軸受の潤滑剤
が軸受ハウジングの外部へ漏れるのを防ぐと共に環境の
異物がシールを通って潤滑剤に入って悪影響を及ぼすの
を防ぐ回転シヤフトシールに関する。さらに詳しくは、
本発明はラビリンス型シール、およびロータおよびステ
ータのシール要素間に保持されて流体および粒子の移動
を規制および制御する気孔率制御材料の使用に関する。
【０００２】
【従来の技術】ずっと前の軸受は、回転シヤフトと接触
して配置され、典型的に金属外殻によってその場所に保
持されたフエルト又は類似の密封要素を使用してシール
される場合が多かった。最近のシヤフト軸受は殆んどが
可とう性リップシールされる場合が多かった。最近のシ
ヤフト軸受は殆んどが可とう性リップシール又はラビリ
ンスシールでシールされている。しかしながら、これら
のシールはそれぞれ種々の動作上の問題点がある。さら
に詳しくは、リップシールは一定の予測できない寿命を
有し、リップが回転する表面を傷め、回転トルクのため
に動力消費が増し、温度および速度が制限されるという
欠点がある。ラビリンスシールの欠点は汚染物の流入を
完全に防止できない開口路を含み、シヤフトの非整列お
よびずれに適応できず、ドレン・ポート又はポートより
上の流体のレベルを制御することができない。
【０００３】従来のラビリンス・アセンブリにおいて
は、過剰量の潤滑剤又は他の流体がラビンスの通路に入
って、その流体の全てが内部ドレン・ポートを介して内
部キヤビテイに排出して戻れないという場合がある。そ
のような場合、過剰の流体はラビリンス通路の外端から
又は外部ドレン・ポートを通して最終的に漏れるまでラ
ビリンス通路に沿って外側へ流れる。多少似た方法で流
体および／または固体状の微粒汚染物質はラビリンス通
路に沿って内側へ流れて内部キヤビテイおよびその軸受
を最終的に汚染する場合がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、現在使用されているリップシールおよびラビリンス
シール固有の欠点を解消したシヤフトシールを提供する
ことである。
【０００５】さらに本発明の目的は優れた速度および温
度性能を備えたシールを提供することである。本発明の
もう１つの目的は回転摩擦又はトルクが少ないために低
動力を利用するシールを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記の多くの課題は、ロ
ータおよびステータのシール要素間に気孔率を制御した
構造物を保持した本発明の軸シールによって解決され
た。これらの構造物は連続気泡型フオーム又は繊維量の
微孔質材料製であって、固体又は液体状の汚染物質がシ
ールアセンブリの外側から入るのを抑制し、かつシール
アセンブリの外側から流体の移動を制御する。このよう
に、ドレン・ポートは流体があふれることはなく、流体
はステータ部材とロータ部材間を外側へ流れない。
【０００７】
【実施例】図１に本発明の望ましい実施例を示す。シー
ルアセンブリ１０はハウジング１２と回転シヤフト１４
の間に配置される。シールアセンブリ１０はラビリンス
型のものであってシヤフト１４および外固定部材１８と
共に回転する内部材１６を含む。Ｏ−リング２０は内部
材１６とシヤフト１４間のシールをし、Ｏ−リング２２
は外部材１８とハウジング１２間のシールをする。内部
材１６と外部材１８間のラビリンス２４に、一対の比較
的密度の高いフオーム要素２６と一対の密度の低いフオ
ーム要素２８が配置される。フオーム要素２６と２８は
連続気泡型のものである。
【０００８】比較的密度の高いフオーム要素２６は通路
２４の軸方向中央又は内側部に配置されるが、密度の低
い要素２８は通路２４の外側部に配置される、そしてそ
れらはそれぞれ内部材２６の軸方向内側と外側に配置さ
れる。要素２８の気孔サイズを適当に選択することによ
って、通路２４の外部における流体および／または微粒
子材の流量を制御する。このように、ドレン・ポート３
０および／または３２の容量を越えない。要素２６の気
孔サイズが小さくなる又はその密度が大きくなると、ポ
ート３０と３２間の通路２４の内部に沿った材料の流れ
が実質的に止まる。従来のラビリンス・シールと比較し
て、フオーム要素２６と２８に間隔を提供するために、
ラビリンス・バッフル部材３４の軸方向の分離を広くす
る必要がある。シール１０の組立を容易にするために、
分離要素として作って、組立工程中にその場所に接着、
溶接又は他の方法で固定することが望ましい端板又はバ
ッフル３６は同様に外シール部材１８の軸方向外端に固
定される。図１の実施態様は、ハウジング１２とシヤフ
ト間の半径方向間隔が限定される場合に特に有効であ
る。
【０００９】本発明の第２の実施態様を図２に示す、こ
の場合のシールアセンブリ４０は内回転シール部材４６
と外固定シール部材４８を含む。部材４６の内径上の隆
起部５０はシヤフト４４とシールアセンブリ４０間のシ
ーリングを提供し、圧入がハウジング４２とシールアセ
ンブリ４０の外径間のシーリングを提供する。ロータ部
材４６とステータ部材４８間の通路５４に比較的密度の
高いフオーム要素５６と密度の低いフオーム要素５８が
配置される。図１の実施例のように、密度の低いフオー
ム要素５８は通路５４の外側部における流体および／ま
たは微粒子材料の流量を制御し、密度の高い方の要素５
６はドレン・ポート６０と６２間の通路５４の内側部に
沿った流れを実質的に止める。一般に、フオーム要素５
６と５８はステータ４８へ結合させてそれらが回転しな
いようにすることが望ましいと考えられる。図１の実施
例のように、バッフル６４は軸方向に離れてフオーム要
素５６と５８を収容する。しかしながら、この実施例の
バッフル６４は一体構造又はシール部材４６と４８の前
取付け部品にすることができる、そして部材４８の端部
の上をころがして端板又はバッフル６６を形成すること
によってアセンブリを１つにする。
【００１０】図３にはアイソレータ・シールの形の別の
実施例を示す。アセンブリの種々の要素のいくつかが異
なる形状であるが、この実施例は図１で説明した全ての
要素を含み、かつ全てが実質的に同様に機能する。従っ
て、シールアセンブリ７０はハウジング７２とシヤフト
７４の間に配置されて、内ロータ要素７６と外ステータ
部材７８を含む。内Ｏ−リング８０が内ロータ要素７６
とシヤフト７４間をシールし、外Ｏ−リング８２が外要
素７８とハウジング７２間をシールする。ロータ要素７
６とステータ要素７８の間に通路８４が在る、そして４
つの密度の低いフオーム要素８８が通路８４の外側部に
配置され、密度の高い方の単一フオーム要素８６が通路
の中央部で密度の低い要素８８とドレン・ポート９０と
９２の間に配置される。この特定の実施例では、端板又
はバッフル９６がリッジ部９８およびステータ７８の可
とう性スナップ・ロック部１００によってその場所に保
持される。
【００１１】さらに本発明の改良を図４に示す。本実施
例においてはステータ７８′がハウジング７２の別な部
分に合うように少し変えてあることそしてアセンブリ１
１０が別の要素としてシヤフト７４と回転する外側板１
１２を有することを除いて、アイソレータ・シールアセ
ンブリ１１０は図３のアセンブリ７０に類似する。この
実施例においては、制御された気孔要素を収容するため
に標準シールアセンブリの代りに、かかる単一要素１１
４をシールアセンブリ１１０の外面１１６と側板１１２
の内面１１８間に取り付ける。シールリング１２０は、
シヤフト７４で側板１１２を駆動させると共に汚染され
た外側流体がシールアンブリ１１０に通路１２２を介し
て入り多孔質要素１１４を通されるような手段の役目を
する。多孔質要素１１４の適切な密度はシールおよび排
除される流体の条件によって決まる。最も極端な条件下
で、かかる側板および外部フオーム要素は図１〜図３の
アセンブリを補うために使用される。
【００１２】シールアセンブリのいくつかの構成要素の
製造には種々の材料を使用することができる。ロータお
よびステータ要素は種々の熱可塑性材料や熱硬化性材料
或いは適当な金属や合金で作ることができる。現在のと
ころ、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）および
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が望ましい材
料である。Ｏ−リングシールは種々のエラストマー又は
弾性プラスチック樹脂で作ることができる。弾性の外
に、主に重要なことは、取り扱う流体の化学的又は機械
的作用に対する耐性および組立の容易なことである。同
様に、フオーム要素は種々の材料で作ることができる。
現在望ましい材料はポリウレタンであるが、ポリスルホ
ンおよびポリエチレンのような他の材料も適当な化学的
および機械的耐性を有する限り使用可能である。また、
繊維材料も単独又は樹脂と併用して使用できる。この場
合も化学的および熱的耐性が制限要因である。これらの
場合にさらに重要なことは、フオーム又は繊維要素の多
孔度である。従って、低密度のフオーム要素の気孔の大
きさは直径で１００μｍ以上にする必要がある。そして
かかる要素の望ましい気孔の直径は５００〜６００μｍ
程度にしてドレン又は排出ポートが過負荷に又はあふれ
出ないようにするためロータとステータ間の通路の外側
部を通る流体および粒子の流れを制御又は妨げる必要が
ある。さらに高い密度のフオーム要素に対しては、気孔
の直径を１００μｍ以下にして、ドレン又は排出ポート
間のラビリンス通路の軸方向中央部を通る流体および粒
子の移動を実質的に停止させる必要がある。
【００１３】以上本発明の望ましい実施態様を詳細に示
したが、密封軸受技術の当業者には他の改良や変更があ
りうることは明らかである。例えば、大量の空気で運ば
れる微粒子材がシールの外側にぶつかる場合には、前記
軸方向外側の低密度のフオーム要素の代りに高密度フオ
ーム要素を使用することが望ましい。同様に、密封液体
が微粒子材を多く含んでいる場合には、軸方向内側のフ
オーム要素は高密度で作る。場合によっては、フオーム
要素の数を少なくして、それらの密度を同一にする。多
孔質要素１個で十分の場合もある。特に多量にあふれる
状態の場合には、通常のリップシールと共に本発明のシ
ールアセンブリを使用する。従って、以上の説明は限定
ではなくて例として挙げたものであって、本発明の範囲
は特許請求の範囲に規定されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるシールの横断面図である。
【図２】 本発明の第２の実施態様の部分横断面図であ
る。
【図３】 本発明の第３の実施態様のシールの部分横断
面図である。
【図４】 本発明のさらに別の実施態様のシールの部分
横断面図である。
【符号の説明】
１０，４０，７０，１１０ シールアセンブリ １２，４２，７２ ハウジング １４，４４，７４ 回転シヤフト １６ 内部材 １８ 外部材 ２０，８０ Ｏ−リング ２２，８２ Ｏ−リング ２４，５４，８４ 通路 ２６，５６，８６ 高密度フオーム要素 ２８，５８，８８ 低密度フオーム要素 ３０，６０，９０ ドレン・ポート ３２，６２，９２ ドレン・ポート ３４，６４，９６ バッフル部材 ４６，７６ ロータ部材 ４８，７８，７８′ ステータ部材 ５０ 隆起部 １１２ 外側板 １１４ 多孔質要素 １２０ シールリング １２２ 通路

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ステータ要素とロータ要素間の通路に保
    持され、かつ該通路の少なくとも一部を実質的に充てん
    する気孔率制御材料の少なくとも１体から成ることを特
    徴とする、ステータ要素とロータ要素を有するラビリン
    ス型シールアセンブリ。
  2. 【請求項２】 前記気孔率制御材料が微孔質フオーム材
    料から成ることを特徴とする請求項１のシールアセンブ
    リ。
  3. 【請求項３】 前記気孔率制御材料が、連続気泡型微孔
    質フオーム材料の少なくとも２体から成り、該２体の少
    なくとも１つがもう１つの１体より高密度であることを
    特徴とする請求項１のシールアセンブリ。
  4. 【請求項４】 前記高密度の方の微孔質フオーム材料が
    １００μｍ以下の気孔サイズを有することを特徴とする
    請求項３のシールアセンブリ。
  5. 【請求項５】 前記低密度の方の微孔質フオーム材料が
    １００μｍ以上の気孔サイズを有することを特徴とする
    請求項４のシールアセンブリ。
  6. 【請求項６】 前記低密度の方の微孔質フオーム材料が
    ５００〜６００μｍの気孔サイズを有することを特徴と
    する請求項４のシールアセンブリ。
  7. 【請求項７】 前記気孔率制御材料が繊維材料から成る
    ことを特徴とする請求項１のシールアセンブリ。
  8. 【請求項８】 前記気孔率制御材料が少なくとも２体の
    繊維材料から成り、該２体の少なくとも１つがもう１つ
    の繊維材料より高密度であることを特徴とする請求項１
    のシールアセンブリ。
  9. 【請求項９】 前記アセンブリがさらに外側板を含み、
    前記気孔率制御材料の少なくとも一部が該外側板と前記
    シールアセンブリの残部間に保持されることを特徴とす
    る請求項１のシールアセンブリ。
  10. 【請求項１０】 半径方向内側および外側に配置される
    比較的回転性のシール要素および該シール要素間の通路
    に保持されかつ該通路の少なくとも一部を実質的に充て
    んする気孔率制御材料の少なくとも１体から成ることを
    特徴とするラビリンス型軸受シールアセンブリ。
  11. 【請求項１１】 前記気孔率制御材料が微孔質フオーム
    材料から成ることを特徴とする請求項１０のシールアセ
    ンブリ。
  12. 【請求項１２】 前記気孔率制御材料が、開放気泡型微
    孔質フオーム材料の少なくとも２体から成り、該２体の
    少なくとも１つがもう１つの１体より高密度であること
    を特徴とする請求項１０のシールアセンブリ。
  13. 【請求項１３】 前記高密度の方の微孔質フオーム材料
    が１００μｍ以下の気孔サイズを有することを特徴とす
    る請求項１２のシールアセンブリ。
  14. 【請求項１４】 前記低密度の方の微孔質フオーム材料
    が１００μｍ以上の気孔サイズを有することを特徴とす
    る請求項１３のシールアセンブリ。
  15. 【請求項１５】 前記低密度の方の微孔質フオーム材料
    が５００〜６００μｍの気孔サイズを有することを特徴
    とする請求項１３のシールアセンブリ。
  16. 【請求項１６】 前記気孔率制御材料が繊維材料から成
    ることを特徴とする請求項１０のシールアセンブリ。
  17. 【請求項１７】 前記気孔率制御材料が少なくとも２体
    の繊維材料から成り、該２体の少なくとも１つがもう１
    つの繊維材料より高密度であることを特徴とする請求項
    １０のシールアセンブリ。
  18. 【請求項１８】 前記アセンブリがさらに外側板を含
    み、前記気孔率制御材料の少なくとも一部が該外側板と
    前記シールアセンブリの残部間に保持されることを特徴
    とする請求項１０のシールアセンブリ。
JP6132929A 1993-06-15 1994-06-15 気孔率制御要素を備えたシャフト・シール Pending JPH07158745A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/077,177 US5480161A (en) 1993-06-15 1993-06-15 Shaft seal with controlled porosity elements
US08/077177 1993-06-15

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JPH07158745A true JPH07158745A (ja) 1995-06-20

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EP (1) EP0629800B1 (ja)
JP (1) JPH07158745A (ja)
AT (1) ATE183813T1 (ja)
AU (1) AU685786B2 (ja)
CA (1) CA2125906C (ja)
DE (1) DE69420194T2 (ja)
DK (1) DK0629800T3 (ja)
ES (1) ES2138010T3 (ja)
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