JPH09152077A - 流体結合装置のシール機構 - Google Patents
流体結合装置のシール機構Info
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- JPH09152077A JPH09152077A JP8196822A JP19682296A JPH09152077A JP H09152077 A JPH09152077 A JP H09152077A JP 8196822 A JP8196822 A JP 8196822A JP 19682296 A JP19682296 A JP 19682296A JP H09152077 A JPH09152077 A JP H09152077A
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- housing
- coolant
- annular
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L27/00—Adjustable joints, Joints allowing movement
- F16L27/08—Adjustable joints, Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe
- F16L27/0804—Adjustable joints, Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe the fluid passing axially from one joint element to another
- F16L27/0808—Adjustable joints, Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe the fluid passing axially from one joint element to another the joint elements extending coaxially for some distance from their point of separation
- F16L27/0812—Adjustable joints, Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe the fluid passing axially from one joint element to another the joint elements extending coaxially for some distance from their point of separation with slide bearings
- F16L27/082—Adjustable joints, Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe the fluid passing axially from one joint element to another the joint elements extending coaxially for some distance from their point of separation with slide bearings having axial sealing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
- B23Q11/10—Arrangements for cooling or lubricating tools or work
- B23Q11/1015—Arrangements for cooling or lubricating tools or work by supplying a cutting liquid through the spindle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Joints Allowing Movement (AREA)
- Sealing Devices (AREA)
- Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】流体冷却剤あるいは空気冷却剤を選択的に利用
する結合装置のための新規シール構造を提供する。 【解決手段】回転シール部材によってシール構造を与え
る流体結合装置であって、流体冷却剤入り口と、空気冷
却剤入り口と、貫通する通路とを持つハウジングと、そ
して、その上のシール部材と、ハウジング内で、加圧さ
れていない位置と加圧された位置の間で軸方向スライド
運動するように前記ハウジングに位置決めされた貫通す
る軸方向内腔を持つシール軸部材とを有する。加圧され
た位置にある場合のシール軸部材は、回転シール部材と
軸シール部材間でシール構造を形成している。結合装置
はさらに、軸部材とハウジングの係合面間に位置決めさ
れ、空気冷却剤入り口と連絡するよう構造的に配置され
た第１シール組立体と、軸部材とハウジングの係合面間
に位置決めされ、前記流体冷却剤入り口と連絡するよう
に配置された第２シール組立体とを有する。
する結合装置のための新規シール構造を提供する。 【解決手段】回転シール部材によってシール構造を与え
る流体結合装置であって、流体冷却剤入り口と、空気冷
却剤入り口と、貫通する通路とを持つハウジングと、そ
して、その上のシール部材と、ハウジング内で、加圧さ
れていない位置と加圧された位置の間で軸方向スライド
運動するように前記ハウジングに位置決めされた貫通す
る軸方向内腔を持つシール軸部材とを有する。加圧され
た位置にある場合のシール軸部材は、回転シール部材と
軸シール部材間でシール構造を形成している。結合装置
はさらに、軸部材とハウジングの係合面間に位置決めさ
れ、空気冷却剤入り口と連絡するよう構造的に配置され
た第１シール組立体と、軸部材とハウジングの係合面間
に位置決めされ、前記流体冷却剤入り口と連絡するよう
に配置された第２シール組立体とを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は冷却剤ユニオンのよ
うな流体結合装置に関し、より詳細には、流体冷却剤源
あるいは空気冷却剤源のいずれでも使用できるシール組
立体を持つタイプの冷却剤ユニオンのための改良された
シール構造に関する。
うな流体結合装置に関し、より詳細には、流体冷却剤源
あるいは空気冷却剤源のいずれでも使用できるシール組
立体を持つタイプの冷却剤ユニオンのための改良された
シール構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】回転ユニオンのような流体結合装置は、
高速ドリルおよび中ぐりトランスファー動作、高速工作
機械スピンドル、クラッチおよびブレーキ動作、そして
流体源の出口を回転装置に結合することが必要なその他
の利用、応用例において、広く採用されている。高速工
作機械の状態を強化するために、回転ユニオンは、水を
主成分とするような液体冷却剤あるいは気体冷却剤を、
特定冷却剤源から回転工作機械に伝える必要がある。こ
れらのタイプの回転冷却剤ユニオンはそれぞれ、固定し
た流体あるいは空気冷却剤源の出口と冷却剤が供給され
ている回転装置との間のインターフェースを形成してい
るシール組立体を含んでいる。各タイプの結合装置にお
いて、シール組立体は回転ユニオンの回転子に取付けら
れた回転シール部材と、冷却剤ユニオンのハウジング内
に取付けられた非回転シール部材とを有している。気体
冷却剤タイプの結合装置では、非回転シール部材のシー
ル面はバイアスされて、代表的にはベローズ（蛇腹）装
置によって、回転シールのシール面と気密に係合する。
冷却剤ユニオンを通過する空気冷却剤はシール部材を滑
らかにして、摩損を最小化する。流体冷却剤タイプの結
合装置では、非回転シール部材のシール面はバイアスさ
れて、通常はバイアスばね装置によって、回転シールの
シール面と流体気密に係合する。流体冷却剤はシール部
材を滑らかにして、摩損を最小化する。しかし、流体あ
るいは空気冷却剤が与えられない場合、シール部材のイ
ンターフェース面が滑らかにならないので、当業者には
「ドライランニング」（乾燥運転）と称される状態が発
生する。ドライランニングの結果、特に高速運転の場
合、シール部材のシール面に摩損が増加し、そしてドラ
イランニング運転が続くと、シール面、特に回転シール
部材のシール面のスコアリング（scoring 即ち、かじり
と称する不整合状態）を生じることになり、その結果、
シール面の周囲に漏洩を生じて、シール部材の一方また
は両方を取り替えなければならない状態となる。回転シ
ール部材は回転子に永久的に取付けられているか、ある
いは回転子と一体に形成されているので、損傷したり上
記スコアリングが生じた回転シール部材を交換するに
は、回転子組立体全体の交換を必要とする。
高速ドリルおよび中ぐりトランスファー動作、高速工作
機械スピンドル、クラッチおよびブレーキ動作、そして
流体源の出口を回転装置に結合することが必要なその他
の利用、応用例において、広く採用されている。高速工
作機械の状態を強化するために、回転ユニオンは、水を
主成分とするような液体冷却剤あるいは気体冷却剤を、
特定冷却剤源から回転工作機械に伝える必要がある。こ
れらのタイプの回転冷却剤ユニオンはそれぞれ、固定し
た流体あるいは空気冷却剤源の出口と冷却剤が供給され
ている回転装置との間のインターフェースを形成してい
るシール組立体を含んでいる。各タイプの結合装置にお
いて、シール組立体は回転ユニオンの回転子に取付けら
れた回転シール部材と、冷却剤ユニオンのハウジング内
に取付けられた非回転シール部材とを有している。気体
冷却剤タイプの結合装置では、非回転シール部材のシー
ル面はバイアスされて、代表的にはベローズ（蛇腹）装
置によって、回転シールのシール面と気密に係合する。
冷却剤ユニオンを通過する空気冷却剤はシール部材を滑
らかにして、摩損を最小化する。流体冷却剤タイプの結
合装置では、非回転シール部材のシール面はバイアスさ
れて、通常はバイアスばね装置によって、回転シールの
シール面と流体気密に係合する。流体冷却剤はシール部
材を滑らかにして、摩損を最小化する。しかし、流体あ
るいは空気冷却剤が与えられない場合、シール部材のイ
ンターフェース面が滑らかにならないので、当業者には
「ドライランニング」（乾燥運転）と称される状態が発
生する。ドライランニングの結果、特に高速運転の場
合、シール部材のシール面に摩損が増加し、そしてドラ
イランニング運転が続くと、シール面、特に回転シール
部材のシール面のスコアリング（scoring 即ち、かじり
と称する不整合状態）を生じることになり、その結果、
シール面の周囲に漏洩を生じて、シール部材の一方また
は両方を取り替えなければならない状態となる。回転シ
ール部材は回転子に永久的に取付けられているか、ある
いは回転子と一体に形成されているので、損傷したり上
記スコアリングが生じた回転シール部材を交換するに
は、回転子組立体全体の交換を必要とする。
【０００３】ドライランニングに関するシール摩損問題
を解決するために、液体あるいは空気冷却剤がない場合
に、回転シール部材が非回転シール部材から自動的に離
脱されるような回転冷却剤ユニオンが開発されてきた。
そのような冷却剤ユニオンは通常、「ポップオフ」（po
p-off)ユニオンと称されるが、それは、冷却剤の流れの
圧力が選択された値、すなわち所定値よりも下まわる場
合、固定シール部材が、冷却剤ユニオンのハウジングに
対して軸方向に移動して、回転シール部材との係合から
離れるからである。非回転シール部材はキャリアに取付
けられており、このキャリアは、冷却剤の流れの圧力が
選択値まで増加した場合、前記シール部材を回転シール
部材と係合させることが出来るようになっている。
を解決するために、液体あるいは空気冷却剤がない場合
に、回転シール部材が非回転シール部材から自動的に離
脱されるような回転冷却剤ユニオンが開発されてきた。
そのような冷却剤ユニオンは通常、「ポップオフ」（po
p-off)ユニオンと称されるが、それは、冷却剤の流れの
圧力が選択された値、すなわち所定値よりも下まわる場
合、固定シール部材が、冷却剤ユニオンのハウジングに
対して軸方向に移動して、回転シール部材との係合から
離れるからである。非回転シール部材はキャリアに取付
けられており、このキャリアは、冷却剤の流れの圧力が
選択値まで増加した場合、前記シール部材を回転シール
部材と係合させることが出来るようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】「ポップオフ」型ユニ
オンでは、１シール部材がユニオンのハウジングの内表
面に沿って軸方向運動をする必要があるので、シール部
材キャリアとそれがスライドするハウジング内表面との
間のギャップを通って軸方向に可動なシール部材の前方
を過ぎる漏洩を防止するためのシールを備えなければな
らない。一般に、そのような流体あるいは気体冷却剤ユ
ニオンにおいて、そのようなシールは、ハウジングの内
表面の環状溝に設置されたＯリングによって付与され、
そしてそれは、その周囲における非回転シール部材のた
めのキャリアの外表面と係合している。しかし、Ｏリン
グシールはハウジングの環状溝に固定されているので、
キャリアが非回転シール部材を移動させるにつれて、シ
ールはキャリアの外表面に沿って引きずられて不整合状
態となる。その結果生じるＯリングシールの摩損の故
に、Ｏリングシールは液体冷却剤を、ユニオンの入口か
らハウジングの内部へと前方向に流れさせることにな
る。
オンでは、１シール部材がユニオンのハウジングの内表
面に沿って軸方向運動をする必要があるので、シール部
材キャリアとそれがスライドするハウジング内表面との
間のギャップを通って軸方向に可動なシール部材の前方
を過ぎる漏洩を防止するためのシールを備えなければな
らない。一般に、そのような流体あるいは気体冷却剤ユ
ニオンにおいて、そのようなシールは、ハウジングの内
表面の環状溝に設置されたＯリングによって付与され、
そしてそれは、その周囲における非回転シール部材のた
めのキャリアの外表面と係合している。しかし、Ｏリン
グシールはハウジングの環状溝に固定されているので、
キャリアが非回転シール部材を移動させるにつれて、シ
ールはキャリアの外表面に沿って引きずられて不整合状
態となる。その結果生じるＯリングシールの摩損の故
に、Ｏリングシールは液体冷却剤を、ユニオンの入口か
らハウジングの内部へと前方向に流れさせることにな
る。
【０００５】流体あるいは液体作動シール組立体を含む
上記「ポップオフ」型の冷却剤ユニオンのもう１つの例
としては、本願出願人の米国特許第4,976,282 号におい
て開示のものがある。このタイプの冷却剤ユニオンは、
流体冷却剤が冷却剤ユニオンに供給されている場合、非
回転シール部材を回転シール部材と係合させるために、
流路にダイアフラムを有している。そして、バイアス機
構が、流体冷却剤がない場合、上記シール部材同士を遠
ざける。また、このタイプの回転ユニオンは空気冷却剤
駆動型とすることもできる。十分な流体あるいは気体冷
却剤圧力が与えられる場合、ダイアフラムの圧力によっ
て、ダイアフラムはシール部材キャリアを軸方向に動か
して、非回転シール部材を回転シール部材に係合させ
る。これらのタイプの冷却剤ユニオンでは、ダイアフラ
ムが、ハウジングの前方での冷却剤の漏洩に対するシー
ルとなっている。しかし、シール組立体を作動するため
にダイアフラムを使用することは、そのような冷却剤ユ
ニオンの価格および複雑性を増加させることになる。
上記「ポップオフ」型の冷却剤ユニオンのもう１つの例
としては、本願出願人の米国特許第4,976,282 号におい
て開示のものがある。このタイプの冷却剤ユニオンは、
流体冷却剤が冷却剤ユニオンに供給されている場合、非
回転シール部材を回転シール部材と係合させるために、
流路にダイアフラムを有している。そして、バイアス機
構が、流体冷却剤がない場合、上記シール部材同士を遠
ざける。また、このタイプの回転ユニオンは空気冷却剤
駆動型とすることもできる。十分な流体あるいは気体冷
却剤圧力が与えられる場合、ダイアフラムの圧力によっ
て、ダイアフラムはシール部材キャリアを軸方向に動か
して、非回転シール部材を回転シール部材に係合させ
る。これらのタイプの冷却剤ユニオンでは、ダイアフラ
ムが、ハウジングの前方での冷却剤の漏洩に対するシー
ルとなっている。しかし、シール組立体を作動するため
にダイアフラムを使用することは、そのような冷却剤ユ
ニオンの価格および複雑性を増加させることになる。
【０００６】さらに、そのような「ポップオフ」型の冷
却剤ユニオンは、所望通りに流体冷却剤源あるいは空気
冷却剤源によって、選択的に作動できるようには設計さ
れていない。従って、そのような工作機械スピンドルの
ユーザーは、駆動された工作機械スピンドルの速度に依
存して、流体冷却剤源を利用するものと、空気冷却剤源
を利用するもの、というように２つの別個の分離した冷
却剤ユニオンを利用しなければならず、それは費用がか
かり、時間の無駄である。
却剤ユニオンは、所望通りに流体冷却剤源あるいは空気
冷却剤源によって、選択的に作動できるようには設計さ
れていない。従って、そのような工作機械スピンドルの
ユーザーは、駆動された工作機械スピンドルの速度に依
存して、流体冷却剤源を利用するものと、空気冷却剤源
を利用するもの、というように２つの別個の分離した冷
却剤ユニオンを利用しなければならず、それは費用がか
かり、時間の無駄である。
【０００７】
【発明が解決するための手段】本発明は、結合装置のハ
ウジングの通路内で軸方向スライド運動をするよう適応
された結合装置のシール構造の１部分と、シール組立体
のその部分がそれに沿ってスライドするハウジングの内
壁との間で、前方向の漏洩をほぼ防止することによっ
て、流体冷却剤あるいは空気冷却剤を選択的に利用する
結合装置のための新規シール構造を提供する。本発明の
シール構造は、第１環状シール部材と、流体入り口ポー
トの前方に設置され、そしてハウジングの内壁に形成さ
れた第２環状溝に置かれたバックアップリングとから成
る第２シール組立体を含んでいる。第２環状シール部材
はシール構造の可動部分の外表面と係合している。本発
明のシール構造はさらに、第１環状シール部材と、気体
入り口ポートの前方に設置され、そしてハウジングの内
壁に形成された第１環状溝に置かれたバックアップリン
グから成る第１シール組立体を含んでいる。第２環状シ
ール部材はシール構造の可動部分の外表面と係合してい
る。本発明の特徴によれば、第１と第２の環状シール部
材はそれぞれ、第１と第２の環状溝より小さい寸法に構
成されており、よって溝内でのシール部材の運動を制限
している。バックアップリングはそれぞれ、運動するシ
ール組立体を取り囲み、そしてハウジングの内壁の各自
の環状溝内に位置決めされている。バックアップリング
は溝の各々の中で、環状シール部材に向き合う溝の隅に
対して傾斜面を与えるように配置されている。バックア
ップリングのこの傾斜面は、シール組立体の可動部分の
軸方向運動の結果、第１あるいは第２環状シール部材と
係合し、よって以下で説明するように、溝内の環状シー
ル部材の運動を制限する。従って、いずれの溝内におい
ても環状シール部材は、運動シール部材あるいはスライ
ド支持部材の表面に沿って、ハウジングの内壁と運動シ
ール組立体の外表面との間のギャップ内に引きずり込ま
れることはない。従って、環状シール部材の摩損は最小
化され、従って環状シール部材の寿命を増加する。
ウジングの通路内で軸方向スライド運動をするよう適応
された結合装置のシール構造の１部分と、シール組立体
のその部分がそれに沿ってスライドするハウジングの内
壁との間で、前方向の漏洩をほぼ防止することによっ
て、流体冷却剤あるいは空気冷却剤を選択的に利用する
結合装置のための新規シール構造を提供する。本発明の
シール構造は、第１環状シール部材と、流体入り口ポー
トの前方に設置され、そしてハウジングの内壁に形成さ
れた第２環状溝に置かれたバックアップリングとから成
る第２シール組立体を含んでいる。第２環状シール部材
はシール構造の可動部分の外表面と係合している。本発
明のシール構造はさらに、第１環状シール部材と、気体
入り口ポートの前方に設置され、そしてハウジングの内
壁に形成された第１環状溝に置かれたバックアップリン
グから成る第１シール組立体を含んでいる。第２環状シ
ール部材はシール構造の可動部分の外表面と係合してい
る。本発明の特徴によれば、第１と第２の環状シール部
材はそれぞれ、第１と第２の環状溝より小さい寸法に構
成されており、よって溝内でのシール部材の運動を制限
している。バックアップリングはそれぞれ、運動するシ
ール組立体を取り囲み、そしてハウジングの内壁の各自
の環状溝内に位置決めされている。バックアップリング
は溝の各々の中で、環状シール部材に向き合う溝の隅に
対して傾斜面を与えるように配置されている。バックア
ップリングのこの傾斜面は、シール組立体の可動部分の
軸方向運動の結果、第１あるいは第２環状シール部材と
係合し、よって以下で説明するように、溝内の環状シー
ル部材の運動を制限する。従って、いずれの溝内におい
ても環状シール部材は、運動シール部材あるいはスライ
ド支持部材の表面に沿って、ハウジングの内壁と運動シ
ール組立体の外表面との間のギャップ内に引きずり込ま
れることはない。従って、環状シール部材の摩損は最小
化され、従って環状シール部材の寿命を増加する。
【０００８】本発明によって与えられる新規シール構造
は、ユニオンのハウジング内に設置されたフローティン
グシール組立体が、所望通りに、ユニオンの流体入口あ
るいは気体入口と回転子の排出路間に回転シールを与え
るような第２流体作動シール組立体および第１気体作動
シール組立体の両方を持つ回転ユニオンへの利用に、特
に適している。このフローティングシール構造は、入口
小室内に導入された流体冷却剤あるいは空気冷却剤によ
って選択的に作動されるように適応されていて、入口小
室内に選択された流体あるいは空気の流れの圧力がない
場合には、非回転シール部材に作用して、それを第１位
置に保持し、そして流体あるいは空気の流れの圧力が入
口小室内に与えられている間は、非回転シールを第２位
置に移動して、それを第２位置に保持する。そのような
利用において、シール構造は、ハウジングの係合面と、
非回転シール部材を回転シール部材と係合させたり、離
脱させたりする軸方向に可動なキャリアとの間の漏洩を
ほぼ防止している。
は、ユニオンのハウジング内に設置されたフローティン
グシール組立体が、所望通りに、ユニオンの流体入口あ
るいは気体入口と回転子の排出路間に回転シールを与え
るような第２流体作動シール組立体および第１気体作動
シール組立体の両方を持つ回転ユニオンへの利用に、特
に適している。このフローティングシール構造は、入口
小室内に導入された流体冷却剤あるいは空気冷却剤によ
って選択的に作動されるように適応されていて、入口小
室内に選択された流体あるいは空気の流れの圧力がない
場合には、非回転シール部材に作用して、それを第１位
置に保持し、そして流体あるいは空気の流れの圧力が入
口小室内に与えられている間は、非回転シールを第２位
置に移動して、それを第２位置に保持する。そのような
利用において、シール構造は、ハウジングの係合面と、
非回転シール部材を回転シール部材と係合させたり、離
脱させたりする軸方向に可動なキャリアとの間の漏洩を
ほぼ防止している。
【０００９】さらに、本発明によれば、第１または第２
環状シール部材あるいはＯリングは、シール組立体の可
動キャリア部分の外側環状面とシール係合するように、
そしてハウジングの内壁に設けられた環状溝内で遊動す
るように構造的に配置されている。従って、熱膨張が回
転シール面と非回転シール面間のプリセット開口距離に
影響を与える場合、Ｏリングは決して、シール組立体の
可動キャリア部分をころがることはなく、その代わり
に、それぞれの環状溝内でそれに沿って、スライドある
いはフロート（遊動）させて、スピンドルの膨張に自動
的に調整され、そしてプリセット開口距離を与えて、保
持し、そしてドライランニング中は、接触しないように
することができる。
環状シール部材あるいはＯリングは、シール組立体の可
動キャリア部分の外側環状面とシール係合するように、
そしてハウジングの内壁に設けられた環状溝内で遊動す
るように構造的に配置されている。従って、熱膨張が回
転シール面と非回転シール面間のプリセット開口距離に
影響を与える場合、Ｏリングは決して、シール組立体の
可動キャリア部分をころがることはなく、その代わり
に、それぞれの環状溝内でそれに沿って、スライドある
いはフロート（遊動）させて、スピンドルの膨張に自動
的に調整され、そしてプリセット開口距離を与えて、保
持し、そしてドライランニング中は、接触しないように
することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の理解を容易にするため
に、以下図面に示す本発明の好適な実施例について説明
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
なく、その詳細な構成について種々の変更がなされ得る
ものである。
に、以下図面に示す本発明の好適な実施例について説明
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
なく、その詳細な構成について種々の変更がなされ得る
ものである。
【００１１】図１では、本発明によって与えられた改良
シール構造を含む回転冷却剤ユニオン10が示されてい
る。部分的分解図として示した図１において、回転冷却
剤ユニオン10は、液体あるいはガス状の冷却剤を、冷却
剤源から、回転ドリルビット（図示せず）のような、液
体あるいはガス冷却剤が供給されることになっている装
置の駆動軸12に、伝えるのに使用される。回転冷却剤ユ
ニオン10は冷却剤源の出口と回転装置が接続した軸12と
をインターフェースしている。軸12は、支持プレート14
に固定して取付けられたスピンドルボックス13内で支持
されている。軸12の駆動端15はスピンドルボックス13の
外へ延びている。軸12には、液体あるいは空気冷却剤を
回転装置に伝達するために貫通して形成された内腔17が
ある。軸12の駆動端は、モータ駆動ベルト21によって軸
の回転を促進するプーリー19を搭載している。
シール構造を含む回転冷却剤ユニオン10が示されてい
る。部分的分解図として示した図１において、回転冷却
剤ユニオン10は、液体あるいはガス状の冷却剤を、冷却
剤源から、回転ドリルビット（図示せず）のような、液
体あるいはガス冷却剤が供給されることになっている装
置の駆動軸12に、伝えるのに使用される。回転冷却剤ユ
ニオン10は冷却剤源の出口と回転装置が接続した軸12と
をインターフェースしている。軸12は、支持プレート14
に固定して取付けられたスピンドルボックス13内で支持
されている。軸12の駆動端15はスピンドルボックス13の
外へ延びている。軸12には、液体あるいは空気冷却剤を
回転装置に伝達するために貫通して形成された内腔17が
ある。軸12の駆動端は、モータ駆動ベルト21によって軸
の回転を促進するプーリー19を搭載している。
【００１２】回転冷却剤ユニオン10はカートリッジユニ
オン16、スタブ回転子18およびユニオンアダプタ20を備
えている。スタブ回転子18は、冷却剤ユニオンを介して
冷却剤を受け入れることになっている回転軸12に接続し
ている。スタブ回転子18は連結された駆動素子によって
駆動され、そして駆動素子によって決定された20,000RP
M 以上にもなる速度で回転している。
オン16、スタブ回転子18およびユニオンアダプタ20を備
えている。スタブ回転子18は、冷却剤ユニオンを介して
冷却剤を受け入れることになっている回転軸12に接続し
ている。スタブ回転子18は連結された駆動素子によって
駆動され、そして駆動素子によって決定された20,000RP
M 以上にもなる速度で回転している。
【００１３】この実施態様において、回転ユニオン10は
外部で支持され、スタブ回転子18は軸12の末端に取付け
られ、そしてカートリッジユニオン16はユニオンアダプ
タ20によって、支持プレート14に堅固に取付けられてい
る。支持プレート14は固定取付け面を形成し、それによ
ってカートリッジユニオン16がスタブ回転子18と軸方向
に整列して保持され、以下で説明するように、回転ユニ
オンの非回転シール部材と回転シール部材のシール面を
精密に係合させる。取付け基盤23および取付けポスト24
を含む基盤取付けクランプ組立体22は、ユニオンアダプ
タ20を支持プレート14に取付ける。取付け基盤23は支持
プレート14に固定されている。ユニオンアダプタ20は、
取付けポスト24の末端25を受け入れるその下方面にタッ
プ孔を開けられている（図示せず）。取付けポストの他
方の末端26は取付け基盤23の上表面に形成された複数の
タップ孔27の１つに受け入れられている。取付け基盤23
のこの複数の取付け孔27によって、基盤取付けクランプ
組立体22はサイズや大きさの異なる複数の回転ユニオン
に対応することができる。
外部で支持され、スタブ回転子18は軸12の末端に取付け
られ、そしてカートリッジユニオン16はユニオンアダプ
タ20によって、支持プレート14に堅固に取付けられてい
る。支持プレート14は固定取付け面を形成し、それによ
ってカートリッジユニオン16がスタブ回転子18と軸方向
に整列して保持され、以下で説明するように、回転ユニ
オンの非回転シール部材と回転シール部材のシール面を
精密に係合させる。取付け基盤23および取付けポスト24
を含む基盤取付けクランプ組立体22は、ユニオンアダプ
タ20を支持プレート14に取付ける。取付け基盤23は支持
プレート14に固定されている。ユニオンアダプタ20は、
取付けポスト24の末端25を受け入れるその下方面にタッ
プ孔を開けられている（図示せず）。取付けポストの他
方の末端26は取付け基盤23の上表面に形成された複数の
タップ孔27の１つに受け入れられている。取付け基盤23
のこの複数の取付け孔27によって、基盤取付けクランプ
組立体22はサイズや大きさの異なる複数の回転ユニオン
に対応することができる。
【００１４】図１に示される取付け装置は、ユニオンア
ダプタ20が基盤取付けクランプ組立体22によって保持さ
れている標準基盤取付け構造である。あるいはまた、当
業者には周知のように、回転冷却剤ユニオンはトップ支
持にすることもできるし、あるいは回転冷却剤ユニオン
は自立式にすることもできる。トップ支持取付け装置で
は、ユニオンアダプタは、スピンドルボックスの上部表
面に取付けられたクランプ機構から吊り下げられて、ユ
ニオンカートリッジをスタブ回転子と軸方向に整列させ
て保持する。自立ユニオンは、１つ以上のころ軸受のよ
うな軸受機構を含み、冷却剤ユニオンのハウジングに対
してスタブ回転子18を支持すると共に整列させて、回転
シール部材を非回転シール部材に対して軸方向に整列し
た状態に保持する。
ダプタ20が基盤取付けクランプ組立体22によって保持さ
れている標準基盤取付け構造である。あるいはまた、当
業者には周知のように、回転冷却剤ユニオンはトップ支
持にすることもできるし、あるいは回転冷却剤ユニオン
は自立式にすることもできる。トップ支持取付け装置で
は、ユニオンアダプタは、スピンドルボックスの上部表
面に取付けられたクランプ機構から吊り下げられて、ユ
ニオンカートリッジをスタブ回転子と軸方向に整列させ
て保持する。自立ユニオンは、１つ以上のころ軸受のよ
うな軸受機構を含み、冷却剤ユニオンのハウジングに対
してスタブ回転子18を支持すると共に整列させて、回転
シール部材を非回転シール部材に対して軸方向に整列し
た状態に保持する。
【００１５】次に、図１乃至図３では、本発明によるカ
ートリッジユニオン16はエンドキャップ30、フローティ
ングシール組立体32、第１シール組立体33および第２シ
ール組立体34を含んでいる。エンドキャップ30とユニオ
ンアダプタ20で回転ユニオンのための円筒形ハウジング
を形成し、このハウジングは参照番号29で示す。ハウジ
ング29の内部はフローティングシール部材32を設置する
シール小室35となっている。
ートリッジユニオン16はエンドキャップ30、フローティ
ングシール組立体32、第１シール組立体33および第２シ
ール組立体34を含んでいる。エンドキャップ30とユニオ
ンアダプタ20で回転ユニオンのための円筒形ハウジング
を形成し、このハウジングは参照番号29で示す。ハウジ
ング29の内部はフローティングシール部材32を設置する
シール小室35となっている。
【００１６】エンドキャップ30は環状取付けフランジ37
ａのある側壁37を持ち、このフランジの所でエンドキャ
ップはキャップねじ31のような適切な止め具によってユ
ニオンアダプタに固定されている。エンドキャップハウ
ジング30の持つ円筒形内腔42は、エンドキャップの軸方
向に延びる通路を形成し、そしてこの通路と一直線にな
っている空気圧入り口ポート44を形成している。空気圧
入り口ポート44は、図１で示されるように、供給管28に
接続するようになっており、空気圧源11の出口と接続す
る。供給管には、入り口ポート44の相対する側に２つの
逆止弁28ａと28ｂがある。空気圧がカートリッジユニオ
ン16に供給されると、逆止弁28ａは開き、逆止弁28ｂは
閉じて、空気圧が入り口ポート44および内腔42を通過し
て、以下で説明するように、第１シール組立体33を付勢
させる。空気圧入り口ポート44を形成するエンドキャッ
プハウジング部分の内表面44ａは内側にねじ山を切るこ
とができて、図１で示されるように、供給管28への接続
を容易にしている。例示した冷却剤ユニオンは、その流
体入り口44の軸が通し孔すなわち通路42の軸に整列した
直線冷却剤ユニオンであるが、流体入り口44は通し孔に
対して直角に配置することもできる。
ａのある側壁37を持ち、このフランジの所でエンドキャ
ップはキャップねじ31のような適切な止め具によってユ
ニオンアダプタに固定されている。エンドキャップハウ
ジング30の持つ円筒形内腔42は、エンドキャップの軸方
向に延びる通路を形成し、そしてこの通路と一直線にな
っている空気圧入り口ポート44を形成している。空気圧
入り口ポート44は、図１で示されるように、供給管28に
接続するようになっており、空気圧源11の出口と接続す
る。供給管には、入り口ポート44の相対する側に２つの
逆止弁28ａと28ｂがある。空気圧がカートリッジユニオ
ン16に供給されると、逆止弁28ａは開き、逆止弁28ｂは
閉じて、空気圧が入り口ポート44および内腔42を通過し
て、以下で説明するように、第１シール組立体33を付勢
させる。空気圧入り口ポート44を形成するエンドキャッ
プハウジング部分の内表面44ａは内側にねじ山を切るこ
とができて、図１で示されるように、供給管28への接続
を容易にしている。例示した冷却剤ユニオンは、その流
体入り口44の軸が通し孔すなわち通路42の軸に整列した
直線冷却剤ユニオンであるが、流体入り口44は通し孔に
対して直角に配置することもできる。
【００１７】エンドキャップハウジング30はさらに、流
体入り口ポート43を備えており、それはキャリア側壁76
の外表面76ａの周囲で、外表面からハウジングの中心軸
に向かって、ハウジングの径方向に延びている。流体入
り口ポート43は、管28’を介して液体冷却剤源11’に接
続するよう適応されており、そして入り口ポート44は、
管28および逆止弁28ｂを介して液体冷却剤源に接続する
よう適応されている。液体冷却剤圧力がカートリッジユ
ニオン16に供給されると、逆止弁28ｂは開き、そして逆
止弁28ａは閉じて、液体冷却剤圧力を、両方の入り口ポ
ート43と44を通って、カートリッジユニオン16内に流入
させる。流体入り口ポート43の内表面43ａは内側にねじ
山を切ることができて、図１で示されるように、供給管
28’への接続を容易にする。
体入り口ポート43を備えており、それはキャリア側壁76
の外表面76ａの周囲で、外表面からハウジングの中心軸
に向かって、ハウジングの径方向に延びている。流体入
り口ポート43は、管28’を介して液体冷却剤源11’に接
続するよう適応されており、そして入り口ポート44は、
管28および逆止弁28ｂを介して液体冷却剤源に接続する
よう適応されている。液体冷却剤圧力がカートリッジユ
ニオン16に供給されると、逆止弁28ｂは開き、そして逆
止弁28ａは閉じて、液体冷却剤圧力を、両方の入り口ポ
ート43と44を通って、カートリッジユニオン16内に流入
させる。流体入り口ポート43の内表面43ａは内側にねじ
山を切ることができて、図１で示されるように、供給管
28’への接続を容易にする。
【００１８】ハウジング29は、その前端に圧入されたカ
ップ状アダプタ部材30ａを有している。このカップ状部
材30ａは、その一端53に端壁52のある円筒形側壁部分50
を備えている。ドーナツ型ユニオンアダプタ20はアダプ
タ部材30ａを受け入れるようになっており、そして図１
と図２で示されるように、タップ開口56を含んでおり、
キャップねじ31によってユニオンアダプタ20のエンドキ
ャップ30への接続を容易にしている。アダプタ部材30ａ
の端壁52には、スタブ回転子18を通過させるための軸方
向開口57がある。アダプタ部材30には３つの通気孔58が
あり、それらはシール小室35に隣接した側壁50を通っ
て、且つアダプタ部材30の周囲に等間隔を置いて形成さ
れている。係合するシール部材によって与えられたシー
ルが摩損し始める場合、これらの通気孔によって、シー
ル小室35からユニオンハウジングの外側へ液体冷却剤を
移送伝達することができる。そのような液体冷却剤の漏
洩はシール摩損の早期表示となり、シール区画内に流体
が蓄積するのを防止している。本発明の幾つかの実施態
様では、アダプタ部材30ａはアルミニューム製としてい
る。
ップ状アダプタ部材30ａを有している。このカップ状部
材30ａは、その一端53に端壁52のある円筒形側壁部分50
を備えている。ドーナツ型ユニオンアダプタ20はアダプ
タ部材30ａを受け入れるようになっており、そして図１
と図２で示されるように、タップ開口56を含んでおり、
キャップねじ31によってユニオンアダプタ20のエンドキ
ャップ30への接続を容易にしている。アダプタ部材30ａ
の端壁52には、スタブ回転子18を通過させるための軸方
向開口57がある。アダプタ部材30には３つの通気孔58が
あり、それらはシール小室35に隣接した側壁50を通っ
て、且つアダプタ部材30の周囲に等間隔を置いて形成さ
れている。係合するシール部材によって与えられたシー
ルが摩損し始める場合、これらの通気孔によって、シー
ル小室35からユニオンハウジングの外側へ液体冷却剤を
移送伝達することができる。そのような液体冷却剤の漏
洩はシール摩損の早期表示となり、シール区画内に流体
が蓄積するのを防止している。本発明の幾つかの実施態
様では、アダプタ部材30ａはアルミニューム製としてい
る。
【００１９】スタブ回転子18はスチールバレル60を持
ち、その１端62には空洞64が形成されている。スタブ回
転子18は，ヴィトン（ＶＩＴＯＮ）のＯリングシール68
を設置しているその対向端67の近くに周囲溝66を持って
おり、スタブ回転子18と軸12の内表面間でシールを形成
している。
ち、その１端62には空洞64が形成されている。スタブ回
転子18は，ヴィトン（ＶＩＴＯＮ）のＯリングシール68
を設置しているその対向端67の近くに周囲溝66を持って
おり、スタブ回転子18と軸12の内表面間でシールを形成
している。
【００２０】フローティングシール組立体32は一体型
の、炭化ケイ素製回転シール部材36を有し、それはスタ
ブ回転子18の空洞64に取付けられている。回転シール部
材36は、その中心を通る開口71のある、ほぼ平坦な、円
盤型シール部分70を含み、環状シール面36ａおよび円筒
形取付け部分72を形成している。回転シール部材はスタ
ブ回転子18に取付けられ、その取付け部分72はスタブ回
転子18のバレル60の末端62に形成された空洞64に受け入
れられている。回転シール部材36は、当業者には周知の
適切な方法で、スタブ回転子18に保持されている。
の、炭化ケイ素製回転シール部材36を有し、それはスタ
ブ回転子18の空洞64に取付けられている。回転シール部
材36は、その中心を通る開口71のある、ほぼ平坦な、円
盤型シール部分70を含み、環状シール面36ａおよび円筒
形取付け部分72を形成している。回転シール部材はスタ
ブ回転子18に取付けられ、その取付け部分72はスタブ回
転子18のバレル60の末端62に形成された空洞64に受け入
れられている。回転シール部材36は、当業者には周知の
適切な方法で、スタブ回転子18に保持されている。
【００２１】非回転シール部材38は、炭化ケイ素製の、
ほぼ平坦な、円盤型部材である。非回転シール部材38は
その中心を通る開口39を持ち、寸法と形状において環状
シール面36ａに対応する環状シール面38ａを形成してい
る。シール部材のシール面36ａと38ａとのインターフェ
ースはラップ錬磨されており、液体冷却剤圧力による冷
却剤ユニオンの運転中、２つのシール部材のシール面が
突合せの状態で係合する場合に、緊締面を形成し、そし
て空気圧による冷却剤ユニオンの運転中は、ごくわずか
に離れた状態となっている。
ほぼ平坦な、円盤型部材である。非回転シール部材38は
その中心を通る開口39を持ち、寸法と形状において環状
シール面36ａに対応する環状シール面38ａを形成してい
る。シール部材のシール面36ａと38ａとのインターフェ
ースはラップ錬磨されており、液体冷却剤圧力による冷
却剤ユニオンの運転中、２つのシール部材のシール面が
突合せの状態で係合する場合に、緊締面を形成し、そし
て空気圧による冷却剤ユニオンの運転中は、ごくわずか
に離れた状態となっている。
【００２２】非回転シール部材38はキャリア40に取付け
られ、固定されている。キャリア40はほぼ中空の、円筒
形スリーブ型部材であって、環状肩部79を形成した一端
78にフランジ77を備える側壁部分76を有している。キャ
リア40は、その一端78に皿穴を開けられていて、それは
シール部材38を設置する凹み80を形成している。複数の
キースロット81はキャリアの周辺に沿って形成されてい
る。このキースロットはエンドキャップ30における対応
する開口82と整合して形成されている。ロールピン83は
キースロットを通過して開口内に入り、シール部材キャ
リア40をエンドキャップ30に割り出して、シール部材38
が回転シール部材36と係合する場合、エンドキャップ30
に対して、キャリア40およびそれによって搭載されたシ
ール部材38の回転を防止する。
られ、固定されている。キャリア40はほぼ中空の、円筒
形スリーブ型部材であって、環状肩部79を形成した一端
78にフランジ77を備える側壁部分76を有している。キャ
リア40は、その一端78に皿穴を開けられていて、それは
シール部材38を設置する凹み80を形成している。複数の
キースロット81はキャリアの周辺に沿って形成されてい
る。このキースロットはエンドキャップ30における対応
する開口82と整合して形成されている。ロールピン83は
キースロットを通過して開口内に入り、シール部材キャ
リア40をエンドキャップ30に割り出して、シール部材38
が回転シール部材36と係合する場合、エンドキャップ30
に対して、キャリア40およびそれによって搭載されたシ
ール部材38の回転を防止する。
【００２３】キャリア40の末端は、その対向末端84にお
いて半径方向外側に傾斜して、キャリア40の周囲端84と
エンドキャップの側壁37の内表面37ｂの間に環状トラフ
すなわち溝85を形成している。非回転シール部材38とキ
ャリア40は、通路内で、スタブ回転子18上の回転シール
部材36に向かって、かつそれから離れて、軸方向にスラ
イド運動できるように、寸法合わせされ、取付けられ、
そして通路42の軸と整列されている。
いて半径方向外側に傾斜して、キャリア40の周囲端84と
エンドキャップの側壁37の内表面37ｂの間に環状トラフ
すなわち溝85を形成している。非回転シール部材38とキ
ャリア40は、通路内で、スタブ回転子18上の回転シール
部材36に向かって、かつそれから離れて、軸方向にスラ
イド運動できるように、寸法合わせされ、取付けられ、
そして通路42の軸と整列されている。
【００２４】冷却剤圧力がない場合、非回転シール部材
38を回転シール部材36から離脱させた状態に保持する目
的のために、コイルスプリングである圧縮ばね86がシー
ル小室35内に設置されている。圧縮ばねはスタブ回転子
18およびキャリア40を取り囲み、そしてキャリアの環状
肩部79とユニオンアダプタ20の端壁52の内表面87との間
に設置されている。回転冷却剤ユニオンの実施態様が運
転していない、非加圧状態にある場合、圧縮ばねの力は
後方に、図２の右側に、キャリア40の末端78に向かって
伝達されて、シール部材36と38を離脱させる。この実施
態様では圧縮ばねはステンレス鋼製である。
38を回転シール部材36から離脱させた状態に保持する目
的のために、コイルスプリングである圧縮ばね86がシー
ル小室35内に設置されている。圧縮ばねはスタブ回転子
18およびキャリア40を取り囲み、そしてキャリアの環状
肩部79とユニオンアダプタ20の端壁52の内表面87との間
に設置されている。回転冷却剤ユニオンの実施態様が運
転していない、非加圧状態にある場合、圧縮ばねの力は
後方に、図２の右側に、キャリア40の末端78に向かって
伝達されて、シール部材36と38を離脱させる。この実施
態様では圧縮ばねはステンレス鋼製である。
【００２５】本発明の実施態様による新規なシール構造
は、キャリア側壁76の外表面76ａとエンドキャップの内
表面37ｂとの間のギャップ88を通り、キャリア40に沿っ
てフローティングシール32からシール小室への漏洩を防
止する。このシール構造は、好ましくは、環状シール部
材89と、流体入り口ポート43の前方に設置され、かつハ
ウジング30の内側環状壁に形成された環状溝92に設置さ
れたバックアップリング91とから成る第２シール組立体
34を含んでいる。流体入り口ポート43は開口42ａを通っ
て外に出て、第１環状溝92と連通するキャリア側壁76の
外表面76ａの周囲に設置された環状通路93と連通してい
る。このシール構造は、環状シール部材89と、空気圧入
り口ポート44の前方に設置され、ハウジング30の内側環
状壁に形成された環状溝92に設置されたバックアップリ
ング91から成る第１シール組立体33を含んでいる。ギャ
ップ通路93ａは環状通路93と第１シール組立体33の環状
溝92との間で連通して、上記第１シール組立体の環状シ
ール部材89における圧力のバランスを保つ。
は、キャリア側壁76の外表面76ａとエンドキャップの内
表面37ｂとの間のギャップ88を通り、キャリア40に沿っ
てフローティングシール32からシール小室への漏洩を防
止する。このシール構造は、好ましくは、環状シール部
材89と、流体入り口ポート43の前方に設置され、かつハ
ウジング30の内側環状壁に形成された環状溝92に設置さ
れたバックアップリング91とから成る第２シール組立体
34を含んでいる。流体入り口ポート43は開口42ａを通っ
て外に出て、第１環状溝92と連通するキャリア側壁76の
外表面76ａの周囲に設置された環状通路93と連通してい
る。このシール構造は、環状シール部材89と、空気圧入
り口ポート44の前方に設置され、ハウジング30の内側環
状壁に形成された環状溝92に設置されたバックアップリ
ング91から成る第１シール組立体33を含んでいる。ギャ
ップ通路93ａは環状通路93と第１シール組立体33の環状
溝92との間で連通して、上記第１シール組立体の環状シ
ール部材89における圧力のバランスを保つ。
【００２６】再び図２乃至図５において、バックアップ
リング91は、ナイロンのような剛性の材料で出来た環状
部材である。このバックアップリング91は、図５に示さ
れるように、ほぼ三角形の断面を持っている。バックア
ップリングには開口94があり、その内径はキャリア40の
外径76ａに対応している。バックアップリングは環状の
裏面95および、開口94の縁95からその裏面93の周縁97へ
と径方向外側に傾斜する環状の前方傾斜表面94を持って
いる。バックアップリング91はキャリア40に取付けられ
て、キャリアの周囲より突出していて、その傾斜表面が
環状溝92内に延びている。
リング91は、ナイロンのような剛性の材料で出来た環状
部材である。このバックアップリング91は、図５に示さ
れるように、ほぼ三角形の断面を持っている。バックア
ップリングには開口94があり、その内径はキャリア40の
外径76ａに対応している。バックアップリングは環状の
裏面95および、開口94の縁95からその裏面93の周縁97へ
と径方向外側に傾斜する環状の前方傾斜表面94を持って
いる。バックアップリング91はキャリア40に取付けられ
て、キャリアの周囲より突出していて、その傾斜表面が
環状溝92内に延びている。
【００２７】本発明の実施態様では、ほぼ長方形をした
環状溝92は、キャリア側壁76の外表面76ａと環状溝92の
外壁100 の間で約５．５ｍｍの径方向寸法“ａ”を持
ち、そして対向する平行に延びる、溝91の末端壁98と99
の間で約６ｍｍの周囲寸法“ｂ”を持っているが、それ
は図３および図９に最もはっきり示されている。従っ
て、溝91の各々の軸方向長さおよび深さは、一般に約５
ｍｍの直径であるＯリング89の直径より大きい。図３、
図７および図９に示されるように、Ｏリングシール89は
環状溝92より寸法的には小さく、キャリア40が軸方向前
方に運動して、非回転シール部材を回転シール部材と係
合させ、そして軸方向後方に運動して、非回転シール部
材を回転シール部材から離脱させる際に、Ｏリングシー
ルを溝92内で遊動可能とさせている。ここで、環状シー
ル部材89は、ヴィトン（ＶＩＴＯＮ）のＯリングとして
市販されているものである。
環状溝92は、キャリア側壁76の外表面76ａと環状溝92の
外壁100 の間で約５．５ｍｍの径方向寸法“ａ”を持
ち、そして対向する平行に延びる、溝91の末端壁98と99
の間で約６ｍｍの周囲寸法“ｂ”を持っているが、それ
は図３および図９に最もはっきり示されている。従っ
て、溝91の各々の軸方向長さおよび深さは、一般に約５
ｍｍの直径であるＯリング89の直径より大きい。図３、
図７および図９に示されるように、Ｏリングシール89は
環状溝92より寸法的には小さく、キャリア40が軸方向前
方に運動して、非回転シール部材を回転シール部材と係
合させ、そして軸方向後方に運動して、非回転シール部
材を回転シール部材から離脱させる際に、Ｏリングシー
ルを溝92内で遊動可能とさせている。ここで、環状シー
ル部材89は、ヴィトン（ＶＩＴＯＮ）のＯリングとして
市販されているものである。
【００２８】重要なことに、バックアップリング91はそ
れぞれ、運動シール組立体、キャリア40を取り囲み、そ
してハウジングの内壁の各自の環状溝92内に位置決めさ
れている。バックアップリングはそれぞれの溝の中で、
フローティングシール組立体32に面して、溝の隅に対す
る傾斜面を与えるように配置されている。可動部分キャ
リア40およびフローティングシール組立体の軸方向運動
の間、バックアップリングの傾斜面96がＯリング89と係
合し、よって各自の溝内の環状シール部材あるいはＯリ
ング89の運動を制限する。その結果、いずれの溝内の環
状シール部材89でも運動シール組立体あるいはキャリア
40の表面に沿って、ハウジング30の内壁と運動シール組
立体40の外表面との間のギャップ88に引きずり込まれる
ことはなく、従って、環状シール部材89の摩損を最小化
し、従って環状シール部材の寿命を増加する。
れぞれ、運動シール組立体、キャリア40を取り囲み、そ
してハウジングの内壁の各自の環状溝92内に位置決めさ
れている。バックアップリングはそれぞれの溝の中で、
フローティングシール組立体32に面して、溝の隅に対す
る傾斜面を与えるように配置されている。可動部分キャ
リア40およびフローティングシール組立体の軸方向運動
の間、バックアップリングの傾斜面96がＯリング89と係
合し、よって各自の溝内の環状シール部材あるいはＯリ
ング89の運動を制限する。その結果、いずれの溝内の環
状シール部材89でも運動シール組立体あるいはキャリア
40の表面に沿って、ハウジング30の内壁と運動シール組
立体40の外表面との間のギャップ88に引きずり込まれる
ことはなく、従って、環状シール部材89の摩損を最小化
し、従って環状シール部材の寿命を増加する。
【００２９】図１乃至図９の実施態様では、冷却剤ユニ
オン10を通って、高速工作機械のような軸12に接続し、
かつそれによって回転される装置に冷却剤が供給される
場合、冷却剤ユニオンは作動的に、いずれかの供給管に
接続することができる、すなわち、逆止弁28ａが開き、
逆止弁28ｂが閉じているので、空気入り口ポート44を通
って回転ユニオンに誘導された圧力によって、空気冷却
剤源11への供給管28に、あるいは、逆止弁28ｂが開い
て、逆止弁28ａが閉じているので、流体入り口ポート43
と44を通って回転ユニオンに誘導された圧力によって、
流体冷却剤源11’への供給管28’に接続することができ
る。
オン10を通って、高速工作機械のような軸12に接続し、
かつそれによって回転される装置に冷却剤が供給される
場合、冷却剤ユニオンは作動的に、いずれかの供給管に
接続することができる、すなわち、逆止弁28ａが開き、
逆止弁28ｂが閉じているので、空気入り口ポート44を通
って回転ユニオンに誘導された圧力によって、空気冷却
剤源11への供給管28に、あるいは、逆止弁28ｂが開い
て、逆止弁28ａが閉じているので、流体入り口ポート43
と44を通って回転ユニオンに誘導された圧力によって、
流体冷却剤源11’への供給管28’に接続することができ
る。
【００３０】図２および図３に示されるように、最初
は、非回転シール部材38は、復元ばね86の力によって回
転シール部材36と離脱した状態に保持されており、この
場合、ユニオン10が非運転、非加圧、そして休止状態の
位置に在る。そのような位置では、図３に示されるよう
に、Ｏリングシール89とバックアップリング91は、好ま
しくは、相互に接触して、溝91の前方側壁98から離れ
て、設置されている。空気圧冷却剤が、閉じた逆止弁28
ｂに当たって開いた逆止弁28ａを過ぎて管28を通って供
給される場合、空気流圧力は空気圧入り口ポート44に誘
導され、従って通路42に流れ込む。空気加圧冷却剤の一
部はキャリア40の周囲縁84に当たって、トラフ85内に入
り、よってキャリア40に力を加える。空気冷却剤の流れ
の圧力が十分になって、圧縮ばね86のバイアス力を抑え
る場合、キャリア40は、空気冷却剤の流れの力によって
運転すなわち加圧状態に、すなわち図６と図７の左側に
移動され、よって、図６に示されるように、非回転シー
ル部材38を回転シール部材36に対して実質的に係合させ
る。しかし、そのような運転、加圧状態では、空気可動
キャリア40と関連する運動シール組立体の間の平衡率の
ために、図６で示されるように、回転シール部材36と非
回転シール部材38との間のギャップすなわち分離32ａを
約１〜３ミクロンになるようにする。わずかの分離でも
前記ドライランニング（乾燥運転）状態を防止するのに
十分であり、一方、回転シール部材36と非回転シール部
材38との間のシール性を形成している。
は、非回転シール部材38は、復元ばね86の力によって回
転シール部材36と離脱した状態に保持されており、この
場合、ユニオン10が非運転、非加圧、そして休止状態の
位置に在る。そのような位置では、図３に示されるよう
に、Ｏリングシール89とバックアップリング91は、好ま
しくは、相互に接触して、溝91の前方側壁98から離れ
て、設置されている。空気圧冷却剤が、閉じた逆止弁28
ｂに当たって開いた逆止弁28ａを過ぎて管28を通って供
給される場合、空気流圧力は空気圧入り口ポート44に誘
導され、従って通路42に流れ込む。空気加圧冷却剤の一
部はキャリア40の周囲縁84に当たって、トラフ85内に入
り、よってキャリア40に力を加える。空気冷却剤の流れ
の圧力が十分になって、圧縮ばね86のバイアス力を抑え
る場合、キャリア40は、空気冷却剤の流れの力によって
運転すなわち加圧状態に、すなわち図６と図７の左側に
移動され、よって、図６に示されるように、非回転シー
ル部材38を回転シール部材36に対して実質的に係合させ
る。しかし、そのような運転、加圧状態では、空気可動
キャリア40と関連する運動シール組立体の間の平衡率の
ために、図６で示されるように、回転シール部材36と非
回転シール部材38との間のギャップすなわち分離32ａを
約１〜３ミクロンになるようにする。わずかの分離でも
前記ドライランニング（乾燥運転）状態を防止するのに
十分であり、一方、回転シール部材36と非回転シール部
材38との間のシール性を形成している。
【００３１】従って、運転、加圧状態では、空気冷却剤
は、エンドキャップ30における通路42、フローティング
シール組立体32の接触シール部材36と38、そしてスタブ
回転子18の内腔17を通って、空気冷却剤を供給しようと
する回転装置へと流れる。図７で示されるように、キャ
リア40が運転係合位置に移動する場合、Ｏリングシール
89は、バックアップリング91の傾斜面96および、第２シ
ール組立体33の環状溝91の前方側壁98と係合するように
なる。三角形をしたバックアップリング91は、溝92の中
で、円形断面のＯシールリング89と、側壁98とキャリア
側壁76の外表面76ａに隣接する直角部分との間の隅のス
ペースを埋めていて、シール構造を形成している。第２
シール組立体34のＯリングシール89はまた、軸方向に移
動して、環状溝の前方側壁98と係合するが、主たるシー
ル構造は、空気が入り口44を通って誘導される場合、前
記第１シール組立体33によって与えられる。
は、エンドキャップ30における通路42、フローティング
シール組立体32の接触シール部材36と38、そしてスタブ
回転子18の内腔17を通って、空気冷却剤を供給しようと
する回転装置へと流れる。図７で示されるように、キャ
リア40が運転係合位置に移動する場合、Ｏリングシール
89は、バックアップリング91の傾斜面96および、第２シ
ール組立体33の環状溝91の前方側壁98と係合するように
なる。三角形をしたバックアップリング91は、溝92の中
で、円形断面のＯシールリング89と、側壁98とキャリア
側壁76の外表面76ａに隣接する直角部分との間の隅のス
ペースを埋めていて、シール構造を形成している。第２
シール組立体34のＯリングシール89はまた、軸方向に移
動して、環状溝の前方側壁98と係合するが、主たるシー
ル構造は、空気が入り口44を通って誘導される場合、前
記第１シール組立体33によって与えられる。
【００３２】空気流の圧力が冷却剤ユニオンを通って誘
導される間は、非回転シール部材38と回転シール部材36
間のギャップ32ａは保持される。空気圧が、圧縮ばね86
の力を抑え切れない値にまで減少する場合には、キャリ
ア40は圧縮ばねの力によって軸方向に移動され、よって
非回転シール部材38を回転シール部材36との、約１〜５
ミクロンのギャップのある係合から、離して、その冷却
剤ユニオンを、図２と図３で示される位置の、非運転、
非加圧状態に戻す。Ｏリングシール部材89は、図３で示
される位置の、後方側壁99に向かって、キャリア40によ
って、元に戻される。図３では、それぞれの環状溝92に
おいて、Ｏリングシール部材89は後方側壁99と係合して
いるように示されているが、所望により、Ｏリングシー
ル部材は側壁98と99の中間に位置決めすることもでき
る、それは、冷却剤ユニオンが運転されてない、加圧さ
れてない状態にあるからである。
導される間は、非回転シール部材38と回転シール部材36
間のギャップ32ａは保持される。空気圧が、圧縮ばね86
の力を抑え切れない値にまで減少する場合には、キャリ
ア40は圧縮ばねの力によって軸方向に移動され、よって
非回転シール部材38を回転シール部材36との、約１〜５
ミクロンのギャップのある係合から、離して、その冷却
剤ユニオンを、図２と図３で示される位置の、非運転、
非加圧状態に戻す。Ｏリングシール部材89は、図３で示
される位置の、後方側壁99に向かって、キャリア40によ
って、元に戻される。図３では、それぞれの環状溝92に
おいて、Ｏリングシール部材89は後方側壁99と係合して
いるように示されているが、所望により、Ｏリングシー
ル部材は側壁98と99の中間に位置決めすることもでき
る、それは、冷却剤ユニオンが運転されてない、加圧さ
れてない状態にあるからである。
【００３３】ユニオン10を液体冷却剤によって運転しよ
うとする場合、液体冷却剤は作動的に、供給源11’から
流体管28’を介して流体入り口ポート43を通って供給さ
れ、そして閉じた逆止弁28ａに当たって逆止弁28ｂを介
して入り口ポート44を通って供給され、従って、環状通
路93へ、第２シール組立体34へ、そしてその開口42ａお
よび入り口44を通って軸方向通路42へと流れ込む。環状
通路93を通過する加圧された冷却剤の部分はキャリア部
材40の外表面の肩部分41と係合するよう誘導され、よっ
てキャリア部材に力を加える。液体冷却剤の流れの圧力
が圧縮ばねのバイアス力を抑えられるほどになると、キ
ャリア40は冷却剤の流れの力によって、図２の左側の、
運転・加圧状態の位置に移動され、よって図８に示され
るように、非回転シール部材38を回転シール部材36と係
合させる。運転、加圧状態において、液体冷却剤はハウ
ジング30の通路42を通り、フローティングシール組立体
32の接触シール部材36と38を通り、そしてスタブ回転子
18の内腔17を通って、冷却剤を供給しようとする回転装
置へと流れる。図８と図９で示されるように、キャリア
が運転係合位置に移動する場合、Ｏリングシール89はバ
ックアップリング91の傾斜面96および第２シール組立体
の環状溝92の側壁98と係合するようになる。三角形のバ
ックアップリング91は、溝92内で、円形断面のＯリング
シール89と、直角に隣接する側壁98とキャリア側壁76の
外表面76ａとの間の隅のスペースを埋める。さらに、環
状通路93を通る流体はまた、第１シール組立体33に位置
決めされたＯリングシール89のバランスを保っているギ
ャップ通路93ａ内に入る。従って、主シール構造は、液
体冷却剤が冷却剤ユニオン内に誘導される場合、第２シ
ール組立体34によって形成される。
うとする場合、液体冷却剤は作動的に、供給源11’から
流体管28’を介して流体入り口ポート43を通って供給さ
れ、そして閉じた逆止弁28ａに当たって逆止弁28ｂを介
して入り口ポート44を通って供給され、従って、環状通
路93へ、第２シール組立体34へ、そしてその開口42ａお
よび入り口44を通って軸方向通路42へと流れ込む。環状
通路93を通過する加圧された冷却剤の部分はキャリア部
材40の外表面の肩部分41と係合するよう誘導され、よっ
てキャリア部材に力を加える。液体冷却剤の流れの圧力
が圧縮ばねのバイアス力を抑えられるほどになると、キ
ャリア40は冷却剤の流れの力によって、図２の左側の、
運転・加圧状態の位置に移動され、よって図８に示され
るように、非回転シール部材38を回転シール部材36と係
合させる。運転、加圧状態において、液体冷却剤はハウ
ジング30の通路42を通り、フローティングシール組立体
32の接触シール部材36と38を通り、そしてスタブ回転子
18の内腔17を通って、冷却剤を供給しようとする回転装
置へと流れる。図８と図９で示されるように、キャリア
が運転係合位置に移動する場合、Ｏリングシール89はバ
ックアップリング91の傾斜面96および第２シール組立体
の環状溝92の側壁98と係合するようになる。三角形のバ
ックアップリング91は、溝92内で、円形断面のＯリング
シール89と、直角に隣接する側壁98とキャリア側壁76の
外表面76ａとの間の隅のスペースを埋める。さらに、環
状通路93を通る流体はまた、第１シール組立体33に位置
決めされたＯリングシール89のバランスを保っているギ
ャップ通路93ａ内に入る。従って、主シール構造は、液
体冷却剤が冷却剤ユニオン内に誘導される場合、第２シ
ール組立体34によって形成される。
【００３４】流体圧力の流れが冷却剤ユニオンを通って
保持される間、非回転シール部材38と回転シール部材36
との係合がそのまま保持される。流体圧力が、圧縮ばね
の力を抑え切れないほどの値に減少する場合には、キャ
リア40は圧縮ばね86の力によって移動し、よってシール
部材38を回転シール部材36から離脱させ、冷却剤ユニオ
ンを、運転していない、加圧されてない状態である図２
と図３の位置に戻す。Ｏリングシール部材89はキャリア
40によって、側壁99の方向へ、即ち図３で示された位置
に向かって、元に戻される。フローティングシール組立
体を持つ、液体冷却剤ユニオンのためのシール構造の動
作は、本願出願人による米国特願第390,490 号（1995年
2月17日出願）において説明した通りである。
保持される間、非回転シール部材38と回転シール部材36
との係合がそのまま保持される。流体圧力が、圧縮ばね
の力を抑え切れないほどの値に減少する場合には、キャ
リア40は圧縮ばね86の力によって移動し、よってシール
部材38を回転シール部材36から離脱させ、冷却剤ユニオ
ンを、運転していない、加圧されてない状態である図２
と図３の位置に戻す。Ｏリングシール部材89はキャリア
40によって、側壁99の方向へ、即ち図３で示された位置
に向かって、元に戻される。フローティングシール組立
体を持つ、液体冷却剤ユニオンのためのシール構造の動
作は、本願出願人による米国特願第390,490 号（1995年
2月17日出願）において説明した通りである。
【００３５】
【発明の効果】以上の通り、本発明によって、ハウジン
グの通し孔内で軸方向スライド運動をするよう適応され
たシール組立体の１部分と、このシール組立体部分がそ
れに沿ってスライドする冷却剤ユニオンのハウジングの
内壁との間の漏洩を防止するための改良シール構造が提
供されることを説明した。このシール構造は、ハウジン
グ内壁に形成された環状溝に設置されたＯリングシール
部材と、キャリアによって搭載され、溝内に延長するバ
ックアップリングとを含んでいる。Ｏリングシールは環
状溝よりサイズが小さく形成されている。バックアップ
リングは、Ｏリングシールに面し、そしてシール組立体
の軸方向運動中、Ｏリングシールと係合して、Ｏリング
の運動を制限する傾斜面を形成する。Ｏリングシールの
運動を制限することによってシールの摩損を最小化し、
よってその寿命を増加する。
グの通し孔内で軸方向スライド運動をするよう適応され
たシール組立体の１部分と、このシール組立体部分がそ
れに沿ってスライドする冷却剤ユニオンのハウジングの
内壁との間の漏洩を防止するための改良シール構造が提
供されることを説明した。このシール構造は、ハウジン
グ内壁に形成された環状溝に設置されたＯリングシール
部材と、キャリアによって搭載され、溝内に延長するバ
ックアップリングとを含んでいる。Ｏリングシールは環
状溝よりサイズが小さく形成されている。バックアップ
リングは、Ｏリングシールに面し、そしてシール組立体
の軸方向運動中、Ｏリングシールと係合して、Ｏリング
の運動を制限する傾斜面を形成する。Ｏリングシールの
運動を制限することによってシールの摩損を最小化し、
よってその寿命を増加する。
【００３６】本発明によって提供される新規なシール構
造は、第２空気作動シール組立体と第２流体作動シール
組立体の両方を持ち、ユニオンのハウジング内に設置さ
れたフローティングシール組立体が、所望通りに、ユニ
オンの空気入り口または流体入り口と回転子の排出通路
との間で回転シールを形成している回転ユニオンへの利
用に特に適している。このフローティングシール構造
は、入り口小室内に導入された空気冷却剤あるいは流体
冷却剤によって作動されるよう適応されて、非回転シー
ル部材に作用して、それを、入り口小室に選択された流
体あるいは空気の流れの圧力がない場合の第１の休止位
置から、第２の作動位置へ軸方向に移動させ、そして、
空気あるいは流体の圧力が付与されている間、それを第
２位置に保持する。そのような利用例において、シール
構造は、ハウジングの係合面と、非回転シール部材を回
転シール部材と係合させたり、離脱させたりするキャリ
アとの間の前方への漏洩をほぼ防止し、そして回転と非
回転シール部材間の漏洩を防止する。
造は、第２空気作動シール組立体と第２流体作動シール
組立体の両方を持ち、ユニオンのハウジング内に設置さ
れたフローティングシール組立体が、所望通りに、ユニ
オンの空気入り口または流体入り口と回転子の排出通路
との間で回転シールを形成している回転ユニオンへの利
用に特に適している。このフローティングシール構造
は、入り口小室内に導入された空気冷却剤あるいは流体
冷却剤によって作動されるよう適応されて、非回転シー
ル部材に作用して、それを、入り口小室に選択された流
体あるいは空気の流れの圧力がない場合の第１の休止位
置から、第２の作動位置へ軸方向に移動させ、そして、
空気あるいは流体の圧力が付与されている間、それを第
２位置に保持する。そのような利用例において、シール
構造は、ハウジングの係合面と、非回転シール部材を回
転シール部材と係合させたり、離脱させたりするキャリ
アとの間の前方への漏洩をほぼ防止し、そして回転と非
回転シール部材間の漏洩を防止する。
【００３７】さらに、本発明によれば、環状シール部材
あるいはＯリングは、シール組立体の可動部分の外側の
環状面にシール係合するように、そしてハウジングの内
壁に設けられた環状溝内でフロートするように、構造的
に配置されている。従って、スピンドルあるいは軸の熱
膨張が回転冷却剤ユニオンの運転中に発生する際に、こ
の熱膨張は回転と非回転のシール面間のプリセット開口
距離に影響を及ぼす。そのような状態において、シール
組立体の可動部分をＯリングがころがることはなく、そ
の代わりに、環状溝内でスライドあるいはフロートする
ようにされて、スピンドルの膨張に対して自動的に調整
して、プリセット開口距離を保持し、かつドライランニ
ング状態における接触を回避する。
あるいはＯリングは、シール組立体の可動部分の外側の
環状面にシール係合するように、そしてハウジングの内
壁に設けられた環状溝内でフロートするように、構造的
に配置されている。従って、スピンドルあるいは軸の熱
膨張が回転冷却剤ユニオンの運転中に発生する際に、こ
の熱膨張は回転と非回転のシール面間のプリセット開口
距離に影響を及ぼす。そのような状態において、シール
組立体の可動部分をＯリングがころがることはなく、そ
の代わりに、環状溝内でスライドあるいはフロートする
ようにされて、スピンドルの膨張に対して自動的に調整
して、プリセット開口距離を保持し、かつドライランニ
ング状態における接触を回避する。
【００３８】以上、本発明の良好な実施態様に関して説
明してきたが、添付の請求項において特定される発明の
精神および範囲から逸脱することなく、種々の変更をす
ることができる。例えば、流体結合装置、特に回転冷却
剤ユニオンにおける利用に関連して、シール構造が説明
されているが、第１と第２の相対的に可動な部材間でシ
ールが必要なその他の利用例においても、このシール構
造を使用することができる。また、この実施態様では、
環状溝がハウジングの壁に形成されているが、溝はキャ
リアの周囲面に形成することができて、ハウジングの内
表面は、そのような溝内に延長して、シール部材の運動
を調節するバックアップ表面を形成することができる。
明してきたが、添付の請求項において特定される発明の
精神および範囲から逸脱することなく、種々の変更をす
ることができる。例えば、流体結合装置、特に回転冷却
剤ユニオンにおける利用に関連して、シール構造が説明
されているが、第１と第２の相対的に可動な部材間でシ
ールが必要なその他の利用例においても、このシール構
造を使用することができる。また、この実施態様では、
環状溝がハウジングの壁に形成されているが、溝はキャ
リアの周囲面に形成することができて、ハウジングの内
表面は、そのような溝内に延長して、シール部材の運動
を調節するバックアップ表面を形成することができる。
【図１】本発明による新規シール構造を含む、流体冷却
剤源あるいは空気冷却剤源のいずれによっても運転でき
る回転冷却剤ユニオンが、部分的に分解されて示されて
おり、冷却剤ユニオンは、装置の回転軸と作動的に外部
で支持されて、冷却剤源の出口を回転軸に連結する；
剤源あるいは空気冷却剤源のいずれによっても運転でき
る回転冷却剤ユニオンが、部分的に分解されて示されて
おり、冷却剤ユニオンは、装置の回転軸と作動的に外部
で支持されて、冷却剤源の出口を回転軸に連結する；
【図２】本発明により提供された回転冷却剤ユニオンの
縦断面図であり、冷却剤ユニオンは運転されていない、
加圧されていない状態で示される；
縦断面図であり、冷却剤ユニオンは運転されていない、
加圧されていない状態で示される；
【図３】図２の円内に示された回転冷却剤ユニオンの部
分の拡大図であり、回転冷却剤ユニオンが運転されてい
ない、加圧されていない状態にある場合の、第１と第２
のシール組立体とバックアップリングとの間の関係を示
す；
分の拡大図であり、回転冷却剤ユニオンが運転されてい
ない、加圧されていない状態にある場合の、第１と第２
のシール組立体とバックアップリングとの間の関係を示
す；
【図４】本発明による回転冷却剤ユニオンのバックアッ
プリングの平面図；
プリングの平面図；
【図５】本発明による回転冷却剤ユニオンのバックアッ
プリングの側面図；
プリングの側面図；
【図６】本発明による回転冷却剤ユニオンの縦断面図で
あり、空気冷却剤が冷却剤ユニオンに導入されて、冷却
剤ユニオンが運転、加圧状態にある場合の第１と第２の
シール組立体の位置決めを示す；
あり、空気冷却剤が冷却剤ユニオンに導入されて、冷却
剤ユニオンが運転、加圧状態にある場合の第１と第２の
シール組立体の位置決めを示す；
【図７】図６の円内に示された回転冷却剤ユニオンの部
分の拡大図であり、空気冷却剤が回転ユニオンに導入さ
れて、回転冷却剤ユニオンが運転、加圧状態にある場合
の第１と第２のシール組立体とバックアップリングとの
関係を示す；
分の拡大図であり、空気冷却剤が回転ユニオンに導入さ
れて、回転冷却剤ユニオンが運転、加圧状態にある場合
の第１と第２のシール組立体とバックアップリングとの
関係を示す；
【図８】本発明による回転冷却剤ユニオンの縦断面図で
あり、液体冷却剤が冷却剤ユニオンに導入されて、冷却
剤ユニオンが運転、加圧状態にある場合の第１と第２の
シール組立体の位置決めを示す；そして
あり、液体冷却剤が冷却剤ユニオンに導入されて、冷却
剤ユニオンが運転、加圧状態にある場合の第１と第２の
シール組立体の位置決めを示す；そして
【図９】図８の円内に示された回転冷却剤ユニオンの部
分の拡大図であり、液体冷却剤が冷却剤ユニオンに導入
されて、冷却剤ユニオンが運転、加圧状態にある場合の
第１と第２のシール組立体の位置決めを示す。
分の拡大図であり、液体冷却剤が冷却剤ユニオンに導入
されて、冷却剤ユニオンが運転、加圧状態にある場合の
第１と第２のシール組立体の位置決めを示す。
１０ 回転冷却剤ユニオン １２ 駆動軸 １３ スピンドルボックス １４ 支持プレート １６ カートリッジユニオン １７ 内腔 １８ スタブ回転子 ２２ クランプ組立体 ２３ 取付け基板 ２８ 供給管 ２９ ハウジング ３０ エンドキャップ ３２ フローティングシール組立体 ３６ 回転シール部材 ３８ 非回転シール部材 ４０ キャリア ４４ 空気圧入り口ポート
Claims (12)
- 【請求項１】回転シール部材によってシール構造を形成
する流体結合装置のシール機構であって；流体冷却剤入
り口と、空気冷却剤入り口と、貫通する通路を有するハ
ウジングと；シール部材と、前記ハウジング内で、加圧
されていない位置と加圧された位置間を前記ハウジング
内表面に沿って軸方向にスライド運動するように前記ハ
ウジングに位置決めされた貫通する軸方向内腔とを持つ
シール軸部材と；前記加圧された位置にあるこのシール
軸部材は、回転シール部材と前記軸シール部材間でシー
ル構造を付与しており；前記軸部材と前記ハウジングの
前記係合面間に位置決めされ、かつ前記空気冷却剤入り
口と連絡するよう構造的に配置された第１シール組立体
と；前記軸部材と前記ハウジングの係合面間に位置決め
され、かつ前記流体冷却剤入り口と連絡するよう構造的
に配置された第２シール組立体、とを備えており；前記
第１シール組立体によって、空気冷却剤が前記空気冷却
剤入り口を通って前記ハウジング内に誘導され、そして
前記軸部材が前記加圧状態にある場合、前記可動軸部材
と前記ハウジング間にシールを与えており、前記第２シ
ール組立体によって、液体冷却剤が前記液体冷却剤入り
口を通って前記ハウジング内に誘導され、更に前記軸部
材が前記加圧状態にある場合、前記可動軸部材と前記ハ
ウジング間にシールを形成していることを特徴とする流
体結合装置のシール機構。 - 【請求項２】前記第１および前記第２シール組立体の各
々は前記ハウジングの前記内表面に形成された環状溝に
設置され、前記軸部材と係合する環状シール部材を含ん
でいることを特徴とする、請求項１のシール機構。 - 【請求項３】前記通路の軸方向にある前記環状溝の各々
の幅は、前記環状シール部材の外径より大きく、前記環
状シール部材を、前記ハウジング内の前記軸部材の軸方
向スライド運動に応答して、前記溝内で運動させてお
り、前記第１と第２のシール組立体の各々は前記軸部材
を取り囲み、前記溝内に延長する径方向に突き出る部分
を持つ環状バックアップリングを含んでおり、前記バッ
クアップリングの前記突出部分は溝の隅に対する傾斜面
を形成しており、この傾斜面は前記環状シール部材に面
していて、前記軸部材と前記ハウジング間の相対的軸運
動中に前記環状シール部材と係合して、前記溝内の前記
環状シール部材の運動を制限することを特徴とする、請
求項２のシール機構。 - 【請求項４】前記バックアップリングは断面がほぼ三角
形であることを特徴とする、請求項３のシール機構。 - 【請求項５】前記環状溝の各々は前記ハウジング通路の
軸方向に間隔を開けられた第１と第２の平行する側面を
持ち、前記環状部材は、前記軸部材が前記加圧位置にあ
る場合、前記溝の１側と係合してその間にシールを形成
し、更に前記軸部材が前記加圧されていない位置にある
場合、前記溝内でフロートすることを特徴とする、請求
項２のシール機構。 - 【請求項６】前記バックアップリングの各々は前記バッ
クアップリングの前記軸部材への取付けを容易にするた
めに中央開口を有していて、前記開口の内径は前記軸部
材の外径より大きくなっていて、前記バックアップ部材
を前記軸部材上でフロートさせていることを特徴とす
る、請求項３のシール機構。 - 【請求項７】前記環状シール部材はＯリングシール部材
であることを特徴とする、請求項２のシール機構。 - 【請求項８】前記溝は断面が長方形であり、前記Ｏリン
グシール部材は断面が円形であり、それによって前記溝
と前記シール部材の隣接する側の間にスペースが設けら
れていて、前記スペースは、前記支持部材が前記加圧さ
れた位置にある場合、前記バックアップリングの前記突
出部分によってほぼ埋められていることを特徴とする、
請求項７のシール機構。 - 【請求項９】前記溝の少なくとも１つの前記幅と前記Ｏ
リングシールの少なくとも１つの前記外径の間の差異
は、ほぼ１ミリメートルより小さいことを特徴とする、
請求項８のシール機構。 - 【請求項１０】前記第２シール組立体が流体冷却剤と係
合する場合、前記軸部材の加圧状態への軸方向運動によ
って前記回転シール部材を前記軸シール部材と係合させ
て、その間にシールを形成することを特徴とする、請求
項１のシール機構。 - 【請求項１１】前記第１シール組立体が空気冷却剤と係
合する場合、前記軸部材の加圧状態への軸方向運動によ
って前記軸シール部材を前記回転シール部材の約１ー５
ミクロン以内に位置決めすることを特徴とする、請求項
１のシール機構。 - 【請求項１２】前記第２シール組立体が流体冷却剤と係
合する場合、前記軸部材の加圧状態への軸方向運動によ
って前記軸シール部材を前記回転シール部材と接触させ
て位置決めすることを特徴とする、前記請求項１のシー
ル機構。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/509,766 US5669636A (en) | 1995-08-01 | 1995-08-01 | Floating seal assembly for a bearingless coolant union having air rotation capability |
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