JPH08512392A

JPH08512392A - シール装置

Info

Publication number: JPH08512392A
Application number: JP7504282A
Authority: JP
Inventors: ホルガージョルダン
Original assignee: ブザック＋シャンバンゲー・エム・ベー・ハーウントコー
Priority date: 1993-07-12
Filing date: 1994-07-08
Publication date: 1996-12-24
Also published as: EP0708897A1; GR3024202T3; KR960704184A; WO1995002776A1; DE59402548D1; KR100196357B1; US5735531A; ATE152224T1; DE4323266A1; ES2103598T3; DE4323266C2; EP0708897B1; DK0708897T3

Abstract

(57)【要約】互いに相対して移動する２つの互いに同心状機械部品３１，３６間の隙間３８をシールするための形状は、機械要素３１内で空間的に固定して装着される溝３２内におけるシールリング１０を呈する。機械要素３６は機械要素３１に対して移動する。本発明のシールリング１０はシールリングに作用する半径方向及び軸方向の力に応じて撓み可能である。シールリング１０の圧力に応じた変形は可逆的である。即ち、シールリング１０は高圧側Ｈの減少した流体圧力により自動的に元の形状に戻る。

Description

【発明の詳細な説明】シール装置本発明は、互いに相対して移動する２つの互いに同心状機械部品間の隙間をシールする装置であって、第１機械部品は溝状部分を有し、第２機械部品は前記溝状部分に面する平滑な着座面を有し、前記溝状部分にゴム弾性材料からなるシールリングを配置可能であり、前記シールリングは流体圧力の加圧により前記溝状部分の半径方向に向いた面の方向に偏倚可能であり、圧力が減少した時、前記シールリングの圧力に応じた偏倚が無圧状態時のシールリングの元の位置に自動的に減少するシール装置に関する。隙間をシールするこの種の装置はＤＥ−ＯＳ２１０４８５９により当該分野において公知である。従来のシール装置においては、シールリングは取付け状態において、一定の予備偏倚をもってシール縁部が一方の機械部品の着座面上に置かれ、他方の機械部品のリング形状の溝の底面に着座する。従来のシールリングの断面形状は溝底部に面した部分とシール面に面した部分とを有し、該両部分は可撓性中間支柱（Ｍｉｔｔｅｌｓｔｅｇ）によって互いに接続されている。シールリングの断面形状の両部分は固形体からなる。このために、シールリングの予備偏倚は溝底面に着座する部分を介しては減少し得ない。即ち静的シールの近傍では減少し得ない。従って加圧の増大がシール縁部上にかかる圧力の半径方向成分の増大をもたらし、よって従来のシールリングのシール縁部での圧力荷重は加えられた圧力に比例して増大する。このために従来のシールリングに高圧を加えることは不可能である。互いに相対して移動し、偏倚可能なシールリングを有する２つの機械部品のためのシールリングはＤＥＧＭ１８７１８３０により当該分野で公知になっている。この従来のシールリングは加圧下において溝の低圧側に押出される。凹形の側面を有する固形体のシールリングの断面形状により、シールリングは加圧下において溝内に押し込まれる。このシールリングの押し込みは力の半径方向成分の増大と、シール縁部上にかかる荷重の増大をもたらす。隙間をシールする装置はＤＥＯＳ４０３８６１９により当該分野で公知になっている。この公知のシール装置は円板断面形状を有し、シール要素がくさび状に押し込まれ保持される斜めの稼働位置へと傾動させられる。この従来のシール要素は、２つの機械部品の間に挿入された時、一方の機械要素の溝底面からも且つ他方の機械要素の外面からも離隔されるような寸法に形成される。機械要素間の隙間をシールするために前記従来のシール要素を回動させたとき、シール要素の各部分はまず溝底面上にそして外面上に着座する。従来のシール要素は固体形状を有し、そのため外側領域においては収縮し、内側領域においては伸長する。本発明の目的は、動的シールの近傍における摩擦力と押出し挙動が向上するように従来のシール要素を更に改良することである。この目的は本発明によれば、シールリングが溝底面に面し静的シール領域を形成する拡開可能な肩部を呈し、シールリングが溝底面に着座した肩部の交線を介して予備偏倚され、且つ肩部が溝底面と肩部によって画成される閉リング状の容積を形成し、シールリング面が、加えられる流体圧力に比例して圧力が解放され得る動的シール領域を形成することにより達成される。本発明のシールリングは、従って、軸方向及び半径方向の荷重をかけたときに、従来のシール要素に比較してかなり向上した可撓性を示すという基本的な利点を有する。寸法上の干渉はここではシールリングが取付け領域に対して過大寸法をとることとして理解されるべきである。即ち、シールリングが過大寸法である場合、シールリングは材料を圧縮してのみ取付け領域に挿入され得る。そのようなシールリングが装着された場合、シールリングは取付け領域内で一定の自己偏倚を体験する。本発明のシールリングは、溝底面に着座する拡開可能な肩部により補償される、静的シールの近傍における溝状部分に相対する。この手段は動的シール領域における摩擦値を小さく押え得ることを保証する。即ち、シールリングは動的シール面では伸長されない。従って、この領域においては材料疲労は解消することができる。このために、本発明のシールリング形状により、圧力が低い時、大きな干渉に対して、動的シール縁部の近傍において大きな摩擦力が生じることなく順応することができる。従って本発明のシールリングの半径方向の予備偏倚は、静的シールの近傍において、シールリングの可変形状抵抗により柔軟に調整可能である。更に本発明のシールリングにより公差を広範囲に亘ってシール機能の劣化なしに補償することが可能である。本発明のシールリングに圧力が加えられた場合、シールリングは、圧力の増大と共に増大する最大圧力が動的シールの近傍に確立されるようにそれ自体変形することにより、溝状部分の一定の面に多少緊密に着座する。また、本発明のシールリングは第２機械要素の着座面に線接触のみにより常時増加する度合で着座する。本発明のシールリングは圧力がかけられると元の位置から回動して低圧側に柔軟に退き、圧力が減少すると元の位置に回動して戻る。即ち、増大する圧力に伴う動的シール面又はシール縁部の荷重の解放が可能であり、加圧された媒体がシール縁部まで自由に貫入可能であるので動的接点がより良く潤滑化される。好ましい改良によれば、溝状部分は着座面と高圧側Ｈとに開口し、溝底面および低圧溝側面を有する溝である、或いは高圧溝側面と、低圧溝側面と、該両側面同士を接続する溝底面とから形成される溝である。これにより、本発明のシールリングはシール技術における最も単純な溝形状にも用いることができ、従って一般的なシール技術における広範囲な用途に供することができるという利点を有する。別の実施例においては、シールリングは、動的シールの近傍において耐圧抵抗を有し、静的シールの近傍において圧力により大きく変化可能である本体形状を有する断面を有する。これにより、本発明のシールリングの外形は十分に安定し、動的シール縁部の近傍において圧力の影響を受けないという利点を有する。本発明のシールリングは一定の初期の仕様に基づいた優れた理論的設計に適合し、これらの設計値は実際に確実に取得可能である。本発明の更に別の形状によれば、圧力により可変である本体形状は、圧力により変化する角度を規定するように互いに相対した方向に向いている複数のシールリング部分から形成される。これにより、これらのシールリング部分は圧力に応じた度合で開閉する「蝶番」の如く機能する。ゴム弾性材料、例えばポリウレタン、或いは純粋形態でシールリングの部分的な領域に配置することも可能である複数の異なるゴム弾性材料を使用することにより、本発明のシールリングがそのシール作用を圧力に対して適応させることが可能になる。更に改良された実施例においては、シールリングは、流体圧力の加圧下で第２機械部品の着座面と共にくさび形隙間を形成し、該くさび形隙間は高圧側Ｈに開口し、その大きさは圧力に依存する。これにより、本発明のシールリングは圧力解放が可能であるという利点を有する。即ち、シールリングに荷重される流体圧力がより高いほど、シール縁部における解放は高くなる。このようにして、シールリングと着座面との間の摩擦値を小さく保持することが可能である。好ましい実施例においては、シールリングは、断面が、着座面に面するシールリング面と、該シールリング面と境を接して斜め方向に離隔拡開する第１、第２錐面と、別の斜め方向に延び第１、第２円錐形面と境を接する第３、第４錐面と、斜め方向に離隔拡開しそれらに隣接する第１、第２肩部とから形成され、該肩部はある角度で溝底面に面して互いに接続される。本発明のシールリングのこの具体的な幾何学的形状は、シールリングの製造が簡単であり、交線が互いに隣接する錐面により形成され、これらの交線は稼働中はシール縁部、重心、間隔保持手段、蝶番等の機能を行うという利点を有する。本発明の更に好ましい形状においては、シールリングは対称形に構成される。これにより、本発明のシールリングは特別な取付け位置を考慮することなく簡単な方法で装着可能であるという利点を有する。本発明の更に可能な形状においては、前記肩部は高圧側Ｈと低圧側Ｎで相異する長さ及び／又は幅を有して形成される。これにより、本発明のシールリングは肩部の寸法の設定によってシールの特殊な用途に容易に適合させることができ、大抵の種々様々のシールに関する問題を可能な限り簡単な方法で解決することができるという利点を有する。シールリングの有利な対称形状は特殊な用途の問題を解決可能にするためには犠牲にされる。本発明の別の形状においては、シールリングは、各場合に、溝の低圧側に向けられた複数の錐面を呈し、該錐面はある角度を囲繞するように互いに接続される。これにより、本発明のシールリングが軸方向にも極めて可撓性があり、圧力に応じて溝容積内において非常に様々な稼働位置をとることができるという利点を有する。これらの変化した稼働位置は、圧力に応じて連続的に調整される。本発明のシールリングの特殊な用途は、液圧機械における回転式フィードスルー、特に掘削装置や同様の機械に使用することである。従って本発明のシールリングは液圧機械分野に課せられた全ての広範な要求を満たす。シールリングは動的シール縁部の近傍でゆるやかな形状を有し、静的シール縁部の近傍でジグザクの側面形状を有する。好ましい側面形状は何列もの錐面がシールリングの半径方向に向いた面に並ぶ側面である。本発明のシールリングが対称形に構成されている場合、取付け方向は任意である。本発明のシールリングが２つの肩部（シールリップ）を呈する場合、無圧稼働状態で生じている干渉は静的シール領域において補償される。これにより低圧状態において高い摩擦力を有することなく、より大きな干渉の実現がなされる。シール側面の溝側面からの離隔はシール形状の可撓性を支持する。圧力が加えられると、本発明のシールリングは取付け領域内で回動し、シール側面の正確に規定された偏倚により荷重を有利に動的シール縁部に及ぼし、局所的な最大圧力が形成される。この回動行程は潤滑膜が実際のシール縁部の前面に形成され得るように、動的シール面の近傍で圧力分配を調整する。溝の低圧側の大きな半径方向の着座面と回動行程による付加的押圧は捩れに抗する高度の安定性（溝状部分における位置固定）をもたらす。本発明のシールリングにより低い摩擦モーメントを有することが可能であり、シールリングは高圧で負荷をかけることが可能であり、低押出し性を有して耐摩耗性であり、装着中は頑丈である。ゴム弾性材料の経年劣化は静的シール領域における蝶番式肩部により補償することが可能である（ＰＵＲ−圧縮永久ひずみ補償）。最後に本発明の機械要素又はシールリングの寸法公差に対してシール挙動の感度が欠けるという点を付記しておく。本発明は、接線を有する唇状のシールリング（例えば４唇状シールリング）又は二重Ｔ字形のシールリング断面形状をも含み、これらの断面形状は、シールリングと取付け領域との間の干渉が静的シールの近傍で無圧状態において解放され、且つ本発明のシールリングが流体圧力が加えられた状態において低圧側の支持面の方向に可逆的に偏倚し得るように形成される限りにおいて成り立つ。偏倚は転動行程でもよく、断面形状自体は当該分野に公知であるが、断面形状の長さ及び／又は幅と共に、加圧下において種々の度合で可逆的に変形され、従って装着又は稼働時に、本特許請求項に記載されたように挙動する材料、材料断面又は材料添加物を選択することにより本発明に用いることができる。圧力の影響を受ける本体形状は任意のタイプの開口によっても製造可能であり、一定の角度で他と境界をなす部分又は範囲に取って代わることが可能である。その他の利点は説明及び添付の図面から明らかになる。本発明の上述の及び以下に説明する特徴は、本発明に従い、個別にまたは任意の組合せにおいて利用することができる。説明する実施例は唯一の列挙ではなく、例示的な特徴を有する例としのみ見做されるべきである。本発明を図面に示し、実施例によってより詳しく説明する。図１は、配設される取付け領域のない本発明のシールリングの断面を示す。図２は第１機械部品の溝領域に取付けられた本発明のシールリングの断面を示す。図３は第１及び第２機械要素の溝領域に取付けられた本発明のシールリングの断面を示す。図４は圧力Ｐ₁の加圧下における２つの機械要素間の溝領域内における本発明のシールリングの断面を示す。図５はＰ₁より大きな圧力Ｐ₂の加圧下における本発明のシールリングの断面を示す。図面の個々の図は、本発明の対象を一部非常に模式的方法で示し、一定尺度で示していない。本発明のシールリングの個々の形状や断面の対象は本発明のシールリングの機能的挙動がより明確に示されるように、一部非常に拡大され且つ過大に歪曲して示してある。図１は、シールリング面１１を呈するゴム弾性材料からなるシールリング１０を示し、該シールリング面に第１錐面１２と第２錐面１３が隣接する。第１、第２錐面１２，１３は斜め方向に離隔拡開し、第３、第４錐面１４，１５は別の方向に延び、錐面１２，１３面に隣接する。肩部１６，１７が第３、第４錐面１４，１５に隣接し、該錐面１４，１５に角度β₁を成して接続される。肩部１６，１７は角度α₁を成して互いに接続される。シールリング面１１は第１、第２錐面１２，１３と共に交線１８，１９を形成し、該交線は稼働中にシール縁部の機能を果す。錐面１２，１３は第３、第４錐面１４，１５と共に交線２３，２４を形成し、該交線は稼働中に空間的に固定された溝側面に着座線を形成可能である。肩部１６，１７も同様に、稼働中に静的シール縁部の機能を果す交線２０，２１，２２，２５を呈する。図１に示されるシールリング１０は対称軸２６に関して対称に構成される。図２は、第１機械部品３１の溝３２内に取付けられたシールリング１０を示す。シールリング１０は溝３２に対して過大な寸法をとる。シールリング１０が溝３２内に導入されると、肩部１６，１７は静的シール領域内の干渉が減少され得るように離隔拡開されなければならない。シールリング１０は図２に示される取付け位置では、溝底面３３上で予備偏倚されている。シールリング１０は溝底面３３に交線２０，２１を介して着座し、肩部（１６，１７）と溝底面（３３）はリング空間（２７）を画成する。交線２０，２１は静的シール縁部の機能を果す。シールリング１０は交線２２，２３を介して溝３４の低圧側面に着座する。シールリング１０が溝３２内に取付けられると角度α₂は図１の角度α₁βに対して増加する。角度β₂は図１の角度β₁に対して減少している。Ｈは図２において高圧側を示し、Ｎは低圧側を示す。シールリングは図２においてはまだ圧力を加えられていない。図３は、第１機械要素３１と第２機械要素３６の間の取付け位置における本発明のシールリング１０を示す。機械要素３１，３６は軸３７に関して同心状である。シールリング１０は機械要素３１，３６間の隙間３８をシールする。シールリング１０は静的シール領域において溝底面３３に肩部１６，１７で着座し、動的シール領域においてシールリング１０は、第２機械要素３６の着座面３９にシールリング面１１で着座する。図３に示す位置では、シールリング１０は未だ圧力を加えられていない。図２と比較すると、角度α₃は角度α₂に比較して更に増大している。即ち、機械要素３６の挿入による、補償されるべき新たな寸法上の干渉が、静的シール領域において肩部１６，１７の新たな回動により補償される。角度β₃ は図２の角度β₂に対して更に減少している。シールリング自体は溝３４の低圧側面に十分に無圧状態で着座する。シールリング１０は図３においては未だ流体圧力を加えられていない。図４は、高圧側Ｈからの加圧下における本発明のシールリング１０を示す。シールリング１０は矢印の方向に圧力Ｐ₁をかけられている。シールリング１０は流体圧力Ｐ₁によって更に強く溝側面３４に押圧される。本発明のシールリング１０の側面形状により、シールリング１０は低圧側Ｎに向かって回動し、高圧側Ｈに開口する第１くさび形隙間４１が着座面３９に対して生じる。交線１８は動的シール縁部の機能を果す。シールリング１０は着座面３９上に線接触して着座する。圧力領域における肩部１６，１７の位置が流体圧力Ｐ₁のために変化したために、角度α₄は角度α₃に対して更に大きく変化している。シールリング１０が、流体圧力Ｐ₁により溝３４の低圧側面により強く押圧されるために、角度β₄ はβ₃に対して質的に増大している。加圧された流体は第１くさび形隙間４１内に貫入し、交線１８の良好な潤滑を促進する。図５は図４の流体圧力Ｐ₁よりも大きい流体圧力Ｐ₂の加圧下における本発明のシールリング１０を示す。シールリング１０は高圧側Ｈから来る流体圧力Ｐ₂によって、溝３４の低圧側面により強く押圧され、角度β₅は、図４の角度β₄に対して更に変化する。角度α₅も同様に図４の角度β₄に比較して質的に変化している。第２くさび形隙間４３が着座面３９の近傍に構築され、前記第２くさび形隙間は図４の第１くさび形成隙間４１よりも大きい。肩部１６，１７は加圧下においてシールリング１０が強く変形するのを許容する。この変形は可逆的であり、圧力が減少した時減少する。互いに相対して移動する２つの互いに同心状機械部品３１，３６間の隙間３８をシールするための形状は、機械要素３１内で空間的に固定して装着される溝３２内におけるシールリング１０を呈する。機械要素３６は機械要素３１に対して移動する。本発明のシールリング１０はシールリングに作用する半径方向及び軸方向の力に応じて撓み可能である。シールリング１０の圧力に応じた変形は可逆的である。即ち、シールリング１０は高圧側Ｈの減少した流体圧力により自動的に元の形状に戻る。

【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９５年６月６日【補正内容】明細書シール装置本発明は、互いに相対して移動する２つの互いに同心状機械部品間の隙間をシールする装置であって、第１機械部品は溝状部分を有し、第２機械部品は前記溝状部分に面する平滑な着座面を有し、前記溝状部分にゴム弾性材料からなるシールリングを配置可能であり、前記シールリングは流体圧力の加圧により前記溝状部分の半径方向に向いた面の方向に偏倚可能であり、圧力が減少した時、前記シールリングの圧力に応じた偏倚が無圧状態時のシールリングの元の位置に自動的に減少するシール装置に関する。隙間をシールするこの種の装置はＤＥ−ＯＳ１４７５６０３により当該分野において公知である。従来のシールは、取付け状態において、１つのシール面で一方の機械部品の着座面に着座し、拡開可能な脚で第２機械部品の溝底面に着座する。シールリングは取付け状態において一定の予備偏倚を呈する。シールリングの断面形状は、シールリングの低圧側面と高圧側面が溝の両側面に平行であるように形成されている。流体圧力が加えられると、シールリングは溝の低圧側に偏倚され、溝側面の一領域に亘って着座する。更なる圧力が加えられると、シールリングは溝の低圧側の一領域と溝底面に着座するようにして変形する。従来のシールリングは、流体圧力の加圧に対して、増大する材料変形をもって反応する。その結果、シール装置の稼働時間に従いシールリングの寿命が減少する。従来のＤＥ−ＯＳ２１０４８５９のシール装置においては、シールリングは取付け状態において、一定の予備偏倚をもってシール縁部が一方の機械部品の着座面上に置かれ、他方の機械部品のリング形状の溝の底面に着座する。従来のシールリングの断面形状は溝底部に面した部分とシール面に面した部分とを有し、該両部分は可撓性中間支柱（Ｍｉｔｔｅｌｓｔｅｇ）によって互いに接続されている。シールリングの断面形状の両部分は固形体からなる。このために、シールリングの予備偏倚は溝底面に着座する部分を介しては減少し得ない。即ち静的シールの近傍では減少し得ない。従って加圧の増大がシール縁部上にかかる圧力の半径方向成分の増大をもたらし、よって従来のシールリングのシール縁部での圧力荷重は加えられた圧力に比例して増大する。このために従来のシールリングに高圧を加えることは不可能である。互いに相対して移動し、偏倚可能なシールリングを有する２つの機械部品のためのシールリングはＤＥＧＭ１８７１８３０により当該分野で公知になっている。この従来のシールリングは加圧下において溝の低圧側に押出される。凹形の側面を有する固形体のシールリングの断面形状により、シールリングは加圧下において溝内に押し込まれる。このシールリングの押し込みは力の半径方向成分の増大と、シール縁部上にかかる荷重の増大をもたらす。隙間をシールする装置はＤＥＯＳ４０３８６１９により当該分野で公知になっている。この公知のシール装置は円板断面形状を有し、シール要素がくさび状に押し込まれ保持される斜めの稼働位置へと傾動させられる。この従来のシール要素は、２つの機械部品の間に挿入された時、一方の機械要素の溝底面からも且つ他方の機械要素の外面からも離隔されるような寸法に形成される。機械要素間の隙間をシールするために前記従来のシール要素を回動させたとき、シール要素の各部分はまず溝底面上にそして外面上に着座する。従来のシール要素は固体形状を有し、そのため外側領域においては収縮し、内側領である。本発明のシールリングが２つの肩部（シールリップ）を呈する場合、無圧稼働状態で生じている干渉は静的シール領域において補償される。これにより低圧状態において高い摩擦力を有することなく、より大きな干渉の実現がなされる。シール側面の溝側面からの離隔はシール形状の可撓性を支持する。圧力が加えられると、本発明のシールリングは取付け領域内で回動し、シール側面の正確に規定された偏倚により荷重を有利に動的シール縁部に及ぼし、局所的な最大圧力が形成される。この回動行程は潤滑膜が実際のシール縁部の前面に形成され得るように、動的シール面の近傍で圧力分配を調整する。溝の低圧側の大きな半径方向の着座面と回動行程による付加的押圧は捩れに抗する高度の安定性（溝における位置固定）をもたらす。本発明のシールリングにより低い摩擦モーメントを有することが可能であり、シールリングは高圧で負荷をかけることが可能であり、低押出し性を有して耐摩耗性であり、装着中は頑丈である。ゴム弾性材料の経年劣化は静的シール領域における蝶番式肩部により補償することが可能である（ＰＵＲ−圧縮永久ひずみ補償）。最後に本発明の機械要素又はシールリングの寸法公差に対してシール挙動の感度が欠けるという点を付記しておく。本発明は、接線を有する唇状のシールリング（例えば４唇状シールリング）又は二重Ｔ字形のシールリング断面形状をも含み、これらの断面形状は、シールリングと取付け領域との間の果す交線２０，２１，２２，２５を呈する。図１に示されるシールリング１０は対称軸２６に関して対称に構成される。図２は、第１機械部品３１の溝３２内に取付けられたシールリング１０を示す。シールリング１０は溝３２に対して過大な寸法をとる。シールリング１０が溝３２内に導入されると、肩部１６，１７は静的シール領域内の干渉が減少され得るように離隔拡開されなければならない。シールリング１０は図２に示される取付け位置では、溝底面３３上で予備偏倚されている。シールリング１０は溝底面３３に交線２０，２１を介して着座し、肩部（１６，１７）と溝底面（３３）はリング空間（２７）を画成する。交線２０，２１は静的シール縁部の機能を果す。シールリング１０は交線２２，２３を介して溝３４の低圧側面に着座する。シールリング１０が溝３２内に取付けられると角度α₂は図１の角度α₁βに対して増加する。角度β₂は図１の角度β₁に対して低減しており、拡開可能な肩部１７、シールリング面１５、及び低圧溝面３４は自由容積３０を形成する。Ｈは図２において高圧側を示し、Ｎは低圧側を示す。シールリングは図２においてはまだ圧力を加えられていない。図３は、第１機械要素３１と第２機械要素３６の間の取付け位置における本発明のシールリング１０を示す。機械要素３１，３６は軸３７に関して同心状である。シールリング１０は機械要素３１，３６間の隙間３８をシールする。シールリング１０は静的シール領域において溝底面３３に肩部１６，１７で着座し、動的シール領域においてシールリング１０は、第２機械要素３６の着座面３９にシールリング面１１で着座する。図３に示す位置では、シールリング１０は未だ圧力を加えられていない。図２と比較すると、角度α₃は角度α₂に比較して更に増大している。即ち、機械要素３６の挿入による、補償されるべき新たな寸法上の干渉が、静的シール領域において肩部１６，１７の新たな回動により補償される。角度β₃は図２の角度β₂に対して更に減少しており、自由容積３０が増大した加圧によって減少している。シールリング自体は溝３４の低圧側面に十分に無圧状態で着座する。シールリング１０は図３においては未だ流体圧力を加えられていない。図４は、高圧側Ｈからの加圧下における本発明のシールリング１０を示す。シールリング１０は矢印の方向に圧力Ｐ₁をかけられている。シールリング１０は流体圧力Ｐ₁によって更に強く溝側面３４に押圧される。本発明のシールリング１０の側面形状により、シールリング１０は低圧側Ｎに向かって回動し、高圧側Ｈに開口する第１くさび形隙間４１が着座面３９に対して生じる。交線１８は動的シール縁部の機能を果す。シールリング１０は着座面３９上に線接触して着座する。圧力領域における肩部１６，１７の位置が流体圧力Ｐ₁のために変化したために、角度α₄は角度α₃に対して更に大きく変化している。シールリング１０が、流体圧力Ｐ₁により溝３４の低圧側面により強く押圧されるために、角度β₄はβ₃に対して質的に増大し【図１】【図２】【図３】【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９５年９月１２日【補正内容】明細書シール装置本発明は、互いに相対して移動する２つの互いに同心状機械部品間の隙間をシールする装置であって、第１機械部品は溝状部分を有し、第２機械部品は前記溝状部分に面する平滑な着座面を有し、前記溝状部分にゴム弾性材料からなるシールリングを配置可能であり、前記シールリングは流体圧力の加圧により前記溝状部分の半径方向に向いた面の方向に偏倚可能であり、圧力が減少した時、前記シールリングの圧力に応じた偏倚が無圧状態時のシールリングの元の位置に自動的に減少することができ、前記シールリングは、溝底面に面し静的シール領域と溝底面によって画成される閉リング形状の容積とを形成する拡開可能な肩部を呈し、前記シールリングは溝底面に着座する肩部の交線によって予備偏倚され、シールリング面は、加えられる流体圧力に比例して圧力解放が可能である動的シール領域を形成し、前記シールリングの断面は動的シールの近傍において耐ールの近傍において圧力によって大きく変化可能である本体形状を有するシール装置に関する。域においては伸長する。本発明の目的は、動的シールの近傍における摩擦力と押出し挙動が向上するように従来のシール要素を更に改良することである。この目的は本発明によれば、シールリングが複数の凹部を有する断面を有し、該凹部は高圧側Ｈと低圧側Ｎに開口し、且つシールリングが半径方向に肩部を形成し、もってシールリングが動的シールの近傍において流体圧力の加圧により低圧側Ｎに回動し、拡開可能な肩部と低圧側凹部によって形成されたシールリング領域と溝の低圧側とによって画成される自由容積のサイズを減少するようにしたことにより達成される。本発明のシールリングは、従つて、軸方向及び半径方向の荷重をかけたときに、従来のシール要素に比較してかなり向上した可撓性を示すという基本的な利点を有する。寸法上の干渉はここではシールリングが取付け領域に対して過大寸法をとることとして理解されるべきである。即ち、シールリングが過大寸法である場合、シールリングは材料を圧縮してのみ取付け領域に挿入され得る。そのようなシールリングが装着された場合、シールリングは取付け領域内で一定の自己偏倚を体験する。本発明のシールリングは、溝底面に着座する拡開可能な肩部により補償される、静的シールの近傍における溝に相対して過この手段は動的シール領域における摩擦値を小さく押え得ることを保証する。即ち、シールリングは動的シール面では伸長されない。従って、この領域においては材料疲労は解消することができる。このために、本発明のシールリング形状により、圧力が低い時、大きな干渉に対して、動的シール縁部の近傍において大きな摩擦力が生じることなく順応することができる。従って本発明のシールリングの半径方向の予備偏倚は、静的シールの近傍において、シールリングの可変形状抵抗により柔軟に調整可能である。更に本発明のシールリングにより公差を広範囲に亘ってシール機能の劣化なしに補償することが可能である。本発明のシールリングに圧力が加えられた場合、シールリングは、圧力の増大と共に増大する最大圧力が動的シールの近傍に確立されるようにそれ自体変形することにより、溝の一定の面に多少緊密に着座する。また、本発明のシールリングは第２機械要素の着座面に線接触のみにより常時増加する度合で着座する。本発明のシールリングは圧力がかけられると元の位置から回動して低圧側に柔軟に退き、圧力が減少すると元の位置に回動して戻る。即ち、増大する圧力に伴う動的シール面又はシール縁部の荷重の解放が可能であり、加圧された媒体がシール縁部まで自由に貫入可能であるので動的接点がより良く潤滑化される。好ましい改良においては、溝は高圧側Ｈに開口し、溝状部分を形成する。これにより、本発明のシールリングはシール技術における最も単純な溝形状と、一般的なシール技術における広範にわたる用途との両方に用いることができるという利点を有する。シールリングは、動的シールの近傍において耐圧抵抗を有し、静的シールの近傍において圧力により大きく変化可能である本体形状を有する断面を有する。これにより、本発明のシールリングの外形は十分に安定し、動的シール縁部の近傍において圧力の影響を受けないという利点を有する。本発明のシールリングは一定の初期の仕様に基づいた優れた理論的設計に適合し、これらの設計値は実際に確実に取得可能である。本発明の更に別の形状によれば、圧力により可変である本体形状は、圧力により変化する角度を規定するように互いに相対した方向に向いている複数のシールリング部分から形成される。これにより、これらのシールリング部分は圧力に応じた度合で開閉する「蝶番」の如く機能する。ゴム弾性材料、例えばポリウレタン、或いは純粋形態でシールリングの部分的な領域に配置することも可能である複数の異なるゴム弾性材料を使用することにより、本発明のシールリングがそのシール作用を圧力に対して適応させることが可能になる。更に改良された実施例においては、シールリングは、流体圧力の加圧下で、シール面と第２機械部品の着座面によってくさび形隙間を形成し、該くさび形隙間は高圧側Ｈに開口し、その大きさは圧力に依存する。これにより、本発明のシールリングは圧力解放が可能であるという利点を有する。即ち、シールリングに荷重される流体圧力がより高いほど、シール縁部における解放は高くなる。このようにして、シールリングと着座面との間の摩擦値を小さく保持することが可能である。好ましい実施例においては、シールリングは、断面が、着座面に面するシールリング面と、該シールリング面と境を接して斜め方向に離隔拡開する第１、第２錐面と、別の斜め方向に延び第１、第２円錐形面と境を接する第３、第４錐面と、斜め方向に離隔拡開しそれらに隣接する第１、第２肩部から形成され、第３、第４錐面は前記肩部と共に凹部を画成し、該肩部はある角度で溝底面に面して互いに接続され、且つ第３、第４錐面と共にある角度（β₁，β₂，β₃，β₄，β₅ ）を形成する。本発明のシールリングのこの具体的な幾何学的形状は、シールリングの製造が簡単であり、交線が互いに隣接する錐面により形成され、これらの交線は稼働中はシール縁部、重心、間隔保持手段、蝶番等の機能を行うという利点を有する。本発明の更に好ましい形状においては、シールリングは対称形に構成される。これにより、本発明のシールリングは特別な取付け位置を考慮することなく簡単な方法で装着可能である、という利点を有する。本発明の更に可能な形状においては、前記肩部は高圧側Ｈと果す交線２０，２１，２２，２５を呈する。シールリング凹部２８，２９はシールリング面１１に関して半径方向に肩部１６，１７と隣接する。図１に示されるシールリング１０は対称軸２６に関して対称に構成される。図２は、第１機械部品３１の溝３２内に取付けられたシールリング１０を示す。シールリング１０は溝３２に対して過大な寸法をとる。シールリング１０が溝３２内に導入されると、肩部１６，１７は静的シール領域内の干渉が減少され得るように離隔拡開されなければならない。シールリング１０は図２に示される取付け位置では、溝底面３３上で予備偏倚されている。シールリング１０は溝底面３３に交線２０，２１を介して着座し、肩部（１６，１７）と溝底面（３３）はリング空間（２７）を画成する。交線２０，２１は静的シール縁部の機能を果す。シールリング１０は交線２２，２３を介して溝３４の低圧側面に着座する。シールリング１０が溝３２内に取付けられると角度α₂は図１の角度α₁βに対して増加する。角度β₂は図１の角度β₁に対して低減しており、拡開可能な肩部１７、シールリング面１５、及び低圧溝面３４は自由容積３０を形成する。Ｈは図２において高圧側を示し、Ｎは低圧側を示す。シールリングは図２においてはまだ圧力を加えられていない。図３は、第１機械要素３１と第２機械要素３６の間の取付け請求の範囲１．互いに相対して移動する２つの互いに同心状の機械部品（３１，３６）間の隙間（３８）をシールするシール装置であって、第１機械部品（３１）は溝（３２）を有し、第２機械部品（３６）は前記溝（３２）に面する平滑な着座面（３９）を有し、前記溝（３２）にゴム弾性材料からなるシールリング（１０）を配置可能であり、前記シールリング（１０）は流体圧力の加圧により前記溝（３２）の半径方向に向いた面（３４）の方向に偏倚可能であり、圧力が減少した時、前記シールリング（１０）の圧力に応じた偏倚が無圧状態時の前記シールリング（１０）の元に位置に自動的に減少し、前記シールリング（１０）は溝底面（３３）に面し静的シール領域と、該溝底面（３３）を有する閉リング形状の容積（２７）とを形成する拡開可能な肩部（１６，１７）を呈し、前記シールリング（１０）は、前記溝底面（３３）に着座した前記肩部の交線（２０，２１）によって予備偏倚され、シールリング面（１１）は、前記着座面（３９）と共に、加えられる流体圧力に比例して圧力解放が可能である動的シール領域を形成し、前記シールリング（１０）は、動的シールの近傍において耐圧抵抗を有し且つ静的シールの近傍において圧力によって大きく変化可能である本体形状を有する断面を呈するシールリングにおいて、前記シールリング（１０）は凹部（２８，２９）を有する断面を有し、該凹部は高圧側Ｈと低圧側Ｎに開口し、且つ前記シールリング（１０）が半径方向に肩部（１６，１７）を形成し、もって前記シールリングが前記動的シールの近傍において流体圧力の加圧により前記低圧側Ｎに回動し、前記拡開可能な肩部（１６，１７）と前記低圧側凹部（２８，２９）によって形成された前記シールリング領域（１５）と前記低圧側溝側面（３４）とによって画成される自由容積（３０）のサイズを減少するようにしたことを特徴とするシール装置。２．圧力により可変である前記本体形状はシールリング部分（１２，１３，１４，１５，１６，１７）から形成され、該シールリング部分は、該シールリング部分（１２，１３，１４，１５，１６，１７）が圧力下で変化する角度（α₁，α₂ ，α₃，α₄，α₅，β₁，β₂，β₃，β₄，β₅）を画成するように互いに相対した方向に向いていることを特徴とする請求の範囲第１項記載のシール装置。３．前記シールリング（１０）は流体圧力の加圧下において前記着座面（３９）と共にくさび形隙間（４１；４３）を形成し、該くさび形隙間は高圧側Ｈに開口し、その大きさは圧力に依存することを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項記載のシール装置。４．前記シールリング（１０）は、断面が、前記着座面（３９）に面する前記シールリング面（１１）と、該シールリング面（１１）と境を接して、斜め方向に離隔拡開する第１、第２錐面（１２，１３）と、別の斜め方向に延び該第１、第２錐面（１２，１３）と境を接する第３、第４錐面（１４，１５）と、斜め方向に離隔拡開し、それらに隣接する第１、第２肩部（１６，１７）とから形成され、前記第３、第４錐面（１４，１５）は、前記肩部（１６，１７）と共に、前記凹部（２８，２９）を画成し、前記肩部（１６，１７）はある角度（α₁，α₂，α₃，α₄，α₅）で前記溝底面（３３）に面して互いに接続され、且つ前記第３、第４錐面と共にある角度（β₁，β₂，β₃，β₄，β₅）を形成することを特徴とする請求の範囲第１項乃至第３項の１つに記載のシール装置。５．前記シールリング（１０）は対称形に構成されることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第４項の１つに記載のシール装置。６．前記肩部（１６，１７）は高圧側Ｈと低圧側Ｎで相異する長さ及び／又は幅を有して形成されることを特徴とする請求の範囲第５項記載のシール装置。７．前記シールリング（１０）は各場合に前記低圧溝側面（３４）に向けられた錐面（１３，１５，１２，１４）を呈し、該錐面はある角度（β₁，β₂，β₃， β₄，β₅）を囲繞するように互いに接続されることを特徴とする請求の範囲第４項乃至第６項の１つに記載のシール装置。

Claims

【特許請求の範囲】１．互いに相対して移動する２つの互いに同心状の機械部品（３１，３６）間の隙間（３８）をシールするシール装置であって、第１機械部品（３１）は溝状部分（３２）を有し、第２機械部品（３６）は前記溝状部分（３２）に面する平滑な着座面（３９）を有し、前記溝状部分（３２）にゴム弾性材料からなるシールリング（１０）を配置可能であり、前記シールリング（１０）は流体圧力の加圧により前記溝状部分（３２）の半径方向に向いた面（３４）の方向に偏倚可能であり、圧力が減少した時、前記シールリング（１０）の圧力に応じた偏倚が無圧状態時の前記シールリング（１０）の元に位置に自動的に減少するシール装置において、前記シールリング（１０）は、溝底面（３３）に面し静的シール領域を形成する拡開可能な肩部（１６，１７）を呈し、前記シールリング（１０）が前記溝底面（３３）に着座した前記肩部の交線（２０，２１）を介して予備偏倚され、且つ前記肩部（１６，１７）が前記溝底面（３３）と前記肩部（１６，１７）によって画成される閉リング状の容積（２７）を形成し、シールリング面（１１）が、加えられる流体圧力に比例して圧力が解放され得る動的シール領域を形成することを特徴とするシール装置。２．前記シールリング（１０）は、前記動的シールの近傍において耐圧抵抗を有し、前記静的シールの近傍において圧力により大きく変化可能である本体形状を有する断面を有することを特徴とする請求の範囲第１項記載のシール装置。３．圧力下により可変である前記本体形状はシールリング部分（１２，１３，１４，１５，１６，１７）から形成され、該シールリング部分は、該シールリング部分（１２，１３，１４，１５，１６，１７）が圧力下で変化する角度（α₁， α₂，α₃，α₄，α₅，β₁，β₂，β₃，β₄，β₅）を画成するように互いに相対した方向に向いていることを特徴とする請求の範囲第２項記載のシール装置。４．前記シールリング（１０）は流体圧力の加圧下において前記着座面（３９）と共にくさび形隙間（４１：４３）を形成し、該くさび形隙間は高圧側Ｈに開口し、その大きさは圧力に依存することを特徴とする請求の範囲第１項乃至第３項の１つに記載のシール装置。５．前記シールリング（１０）は、断面が、前記着座面（３９）に面するシールリング面（１１）と、該シールリング面（１１）と境を接して斜め方向に離隔拡開する第１、第２錐面（１２，１３）と、別の斜め方向に延び該第１、第２錐面（１２，１３）と境を接する第３、第４錐面（１４，１５）と、斜め方向に離隔拡開し、それらに隣接する第１、第２肩部（１６，１７）とから形成され、該肩部（１６，１７）はある角度（α₁，α₂，α₃，α₄，α₅）で前記溝底面（３３）に面して互いに接続されることを特徴とする請求の範囲第２項乃至第４項の１つに記載のシール装置。６．前記シールリング（１０）は対称形に構成されることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第５項の１つに記載のシール装置。７．前記肩部（１６，１７）は高圧側Ｈと低圧側Ｎで相異する長さ及び／又は幅を有して形成されることを特徴とする請求の範囲第５項記載のシール装置。８．前記シールリング（１０）は各場合に前記低圧溝側面（３４）に向けられた錐面（１３，１５，１２，１４）を呈し、該錐面はある角度（β₁，β₂，β₃， β₄，β₅）を囲繞するように互いに接続されることを特徴とする請求の範囲第５項乃至第７項の１つに記載のシール装置。９．液圧機械における回転式フィードスルーに使用される請求の範囲第１項乃至第８項の１つに記載されたシール装置の応用。