JPH10331985A - 密封装置 - Google Patents

密封装置

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JPH10331985A
JPH10331985A JP10143023A JP14302398A JPH10331985A JP H10331985 A JPH10331985 A JP H10331985A JP 10143023 A JP10143023 A JP 10143023A JP 14302398 A JP14302398 A JP 14302398A JP H10331985 A JPH10331985 A JP H10331985A
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sealed
sealing
sealing device
groove
seal ring
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Rolf Vogt
ロルフ・フォークト
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Carl Freudenberg KG
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 機械要素の回転方向とは関係なく、封止媒質
を被密封室の方向へと戻すことができ、長期の使用寿命
を有する製造の容易な密封装置の提供。 【解決手段】 回転対称な機械要素の被密封表面（１）
と、ラジアル軸シールリング（２）とからなり、ラジア
ル軸シールリングのポリマー材料からなるシールリップ
（３）が、相互にぶつかり合う２つの円錐面（４，５）
により形成された密封縁（６）により被密封表面と接触
し、これら２つの円錐面のうち被密封室の側の円錐面
（４）が軸方向に見て回転軸（７）との間に挟む角が、
反対側の円錐面（５）が回転軸との間に挟む角より大き
い密封装置。被密封表面（10）には丸みのある溝底（1
2）を有するらせん状の溝（11）が旋削により設けら
れ、溝底（12）が0.4mmから1.6mmの曲率半径を有し、溝
（11）の深さ（13）は15μm未満である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転対称な機械要
素の被密封表面と、ポリマー材料からなるシールリップ
を有するラジアル軸シールリングとからなり、種々の機
械要素のシールに用いられる密封装置、及びその密封装
置に用いられる被密封表面の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記の種類のこの種の密封装置及び被密
封表面の製造方法は、例えばドイツ特許公開第15433号
公報により知られている。そこに開示された密封装置
は、シャフトと、ラジアル軸シールリングとからなり、
ラジアル軸シールリングのポリマー材料からなるシール
リップが、相互にぶつかり合う２つの円錐面により形成
された密封縁によりシャフト表面と接触し、２つの円錐
面のうち被密封室の側の円錐面が軸方向に見てシャフト
の回転軸との間に挟む角は、反対側の円錐面がシャフト
回転軸との間に挟む角よりも大きく構成されている。こ
の密封装置において、被密封室側から漏出してくる媒質
を返送するよう作用する、もどし旋条を得るために、シ
ャフトはその縦軸に対して斜めに設けられたくぼみ又は
溝を備えている。このもどし旋条は、ラジアル軸シール
リングがシャフト表面に最大圧縮力を働かせる位置で
は、この作用に伴う変形及びそれに伴う摩耗の結果、短
い使用時間の後に消滅してしまう。従ってこのもどし旋
条によるシールリングの摩耗は、それ以上は全く起こら
ない。しかしこの消滅したもどし旋条のすぐ近くでは溝
が残存し、それによって依然として返送作用が行われる
ものである。この先公知の刊行物では、返送用のねじは
ラジアル軸シールリングの密封縁を破壊するものである
と記載されている。
【０００３】上記のようなくぼみ又は溝は、簡単な切込
み法、例えば回転する砥石車や、減摩粉を付けたポリシ
ングホイールを用いて形成されうる。しかしながらこう
した表面研削の場合、密封装置が規定どおりに使用され
たときに、十分に良好な密封挙動を示すかどうかを予測
できないという欠点がある。研削された表面は、予測不
能な数の、種々の深さで形成されたらせん状に走る多数
の条溝を有し、また表面を加工する時の砥石車の状態、
砥石車の駆動軸及び／又は研削されるシャフト表面の振
動挙動及び回転軸の相互の空間的配列などに従って、条
溝の数と形状は絶えず予測不能に変化する。さらに表面
に形成されたくぼみが、偶発的に多数の条溝の形態でも
って生成された場合、こうした条溝の中に収容される被
密封媒質の容積が、ラジアル軸シールリングがそれを返
送作用によって、被密封室に戻すことがもはや不可能な
ほどの大きさになることがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の根底にある課
題は、被密封表面の表面性状の不具合による密封装置の
不調を回避するために、被密封表面に加工によって形成
される旋条を測定技術的に把握することができ、しかも
ラジアル軸シールリングの密封挙動に対する旋条の影響
を数量化することができるように、冒頭に挙げた種類の
密封装置を改良することである。また、機械要素の回転
方向とは関係なく、ラジアル軸シールリングがその密封
縁の潤滑のために必要な容積の媒質を密封室へもどすこ
とができるように、表面の性状を調整しなければならな
い。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明によれ
ば、請求項１及び請求項４の特徴によって解決される。
従属形式の請求項は、有利な実施態様に関するものであ
る。
【０００６】即ち本発明によれば、密封装置は回転対称
な機械要素の被密封表面と、ラジアル軸シールリングと
からなり、ラジアル軸シールリングのポリマー材料から
なるシールリップが、相互にぶつかり合う２つの円錐面
により形成された密封縁により被密封表面と接触し、こ
れら２つの円錐面のうち被密封室の側の円錐面が軸方向
に見て回転軸との間に挟む角が、反対側の円錐面が回転
軸との間に挟む角より大きい。
【０００７】上記した課題の解決のために、機械要素の
被密封表面には、丸みのある溝底を有するらせん状の溝
が、旋削により設けられる。溝底は0.4mmから1.6mmの曲
率半径を有し、また溝の深さは15μm未満であるものと
する。従来技術による研削した表面と異なり、こうした
旋削による被密封表面は遥かに安価に製造することがで
きる。また旋削により作られた表面の旋条は、測定技術
的に把握することができ、ラジアル軸シールリングの密
封挙動に対するその影響を数量化することができる。従
って旋削加工した被密封表面が、専門的に見て正しく製
造されたか否か、また必要なパラメータが守られた否か
を、簡単かつ安価に検査することが可能である。旋削加
工された被密封表面は回転方向に応じて、封止媒質を軸
方向に被密封表面に沿って、種々の程度に搬送する。溝
の曲率半径が0.4mmから1.6mm、溝の深さが15μm未満で
あれば、ラジアル軸シールリングは機械要素の回転方向
にかかわりなく、密封縁の潤滑のために必要な容積の封
止媒質を、密封室へ戻すことができる。ラジアル軸シー
ルリングのもどし効果は、シールリップの密封縁を形成
する２つの円錐面によって規定され、密封室の側の第１
の円錐面は軸方向に見て回転軸との間に、反対側の第２
の円錐面が回転軸との間に挟む角よりも大きな角を挟
む。
【０００８】溝の深さは、最大で10μmであることが好
ましい。このように溝の深さの値が小さいため、機械要
素の運転に起因するラジアル軸シールリングの密封縁の
摩耗は少なく、従って本発明に基づく密封装置は、一層
長い実用寿命とともに、遥かに改善された使用特性を有
する。
【０００９】互いに隣接する溝のらせんは、0.03mmから
0.3mmの中心点間隔を有することが好ましい。中心点間
隔が0.3mm以下であれば、旋条に基づく密封室からの封
止媒質の搬出は、機械要素の回転方向とは関係なく、い
ずれにしてもごく僅かとなり、従ってラジアル軸シール
リングによる確実な密封が保証される。しかしながら、
0.03mm未満の中心点間隔はあまり適切でない。このよう
な表面の加工には比較的長い時間がかかり、また旋条の
測定技術的からの把握が著しく困難になるからである。
【００１０】また長い実用寿命にわたって良好な使用特
性を得るために、密封縁の幅は溝のピッチの1.5倍から
４倍の範囲にあることが好ましい。
【００１１】機械要素は回転軸、又はカセット形パッキ
ン装置の軌道輪からなることが好ましい。
【００１２】さらに本発明は、以上のような密封装置の
被密封表面を製造するための方法をも提供する。この課
題の解決のために、被密封表面は、0.03mmから0.3mmの
送り、80m/分から400m/分の切削速度、及び0.04mmから
0.4mmの切込み深さによって旋削される。このような方
法で旋削を行うと、DIN4762による0.05から２μmの中心
線平均粗さRaが得られる。中心線平均粗さRaは、粗さ曲
線の全ての曲線値の絶対値の算術平均である。またこの
旋削により、DIN4768による0.2から10μmの粗さRzが得
られる。この平均粗さRzは、順次続く個別の測定区間に
おける個別の粗さの平均値である。
【００１３】さらに上記の方法で旋削した被密封表面
の、DIN4768による最大粗さRmax、即ち全測定区間内の
最大の個別粗さは、最高で15μm又はそれ未満となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の密封装置及びそれを構成
する被密封表面の製造方法について、以下で添付の図面
に基づいて詳述する。但し、図面は必ずしも正確な縮尺
によるものではなく、また構成要素も誇張して示されて
いる場合がある。
【００１５】機械要素１が密封されるシャフトからな
り、ラジアル軸シールリング２がこのシャフトの外周側
を取り囲んでなる密封装置の第１実施例を図１に示す。
ラジアル軸シールリング２のシールリップ３は密封縁６
を有する。密封縁６は、相互にぶつかり合う２つの第１
及び第２の円錐面４、５によって画定されている。封止
媒質又は被密封媒質は、参照符号15を付した被密封室の
中にある。
【００１６】被密封室15の側にある第１の円錐面４は、
軸方向に見て回転軸７との間に第１の角８を挟む。ここ
ではシャフトの被密封表面10は回転軸７と平行であり、
従って角８は被密封表面10と円錐面４との間に示されて
いる。この角８は、第２の円錐面５と回転軸７が画定す
る第２の角９（図１ではやはり被密封表面10との間に示
されている）より大きい。密封縁６はバネにより半径方
向内方に予圧されて表面10に密接し、機械要素１が静止
しているときも良好な静的密封が保証されるように、密
封縁６の幅は以下に述べる溝11のピッチの1.5倍から４
倍の範囲内にあるようにされている。
【００１７】密封縁６に対する接触面をなす被密封表面
10はその一部の区域に、少なくとも１本のらせん状に走
る溝11を備えている。溝11は丸くなった溝底12を有し、
溝底12は0.4mmから1.6mm、図示の例では1.0mmの曲率半
径を有する。
【００１８】図２は、本発明に基づく密封装置の第２実
施例を示す。この実施例は、密封される機械要素１がカ
セット形パッキン装置18の軌道輪17からなる点が、図１
の第１実施例と相違する。軌道輪17は、旋削された被密
封表面10を有する。
【００１９】図３及び図４に、図１の部分「Ａ」の拡大
図を示す。なおここでは被密封表面10の一部の区域に旋
削加工が行われるものとしているが、例えば請求の範囲
に記載した方法によって、被密封表面10の全体を製造す
ることも可能である。
【００２０】旋削は、被密封表面10を0.03mmから0.3mm
の送り、80m/分から400m/分の切削速度、及び0.04mmか
ら0.4mmの切込み深さによって旋削することにより行わ
れる。こうして製造された溝11のらせんは、最大で15μ
m又はそれ未満の深さ13を有することになる。被密封表
面の材質等に応じて旋削条件を調節することにより所定
の溝のらせんを形成するが、前述したように、実用寿命
や摩耗の観点から、深さ13は最大で10μmであることが
好ましい。また溝11のピッチ、即ち互いに隣接する溝の
らせん14.1,14.2,14.3相互の中心点間隔（16）は、0.03
mmから0.3mmである。
【００２１】また上記の方法によれば、ラジアル軸シー
ルリング２に対する接触面としての被密封表面10を特に
簡単かつ安価に製造することができる。本発明に基づく
方法により被密封表面10に形成される旋条は、測定技術
的に正確に把握することができ、また旋削作業での送り
に相当するピッチで旋条、つまり溝のらせんが生じるか
ら、ラジアル軸シールリングの密封挙動に対する旋条の
影響を数量化することができる。
【００２２】
【発明の効果】本発明に基づく密封装置の利点は、封止
媒質が被密封室15から軸方向に排出されるような向きで
もって被密封表面10に溝11が旋削されていたとしても、
ラジアル軸シールリング２の製造についての上記のパラ
メータを守れば、２つの円錐面４、５の形状と配列とに
より、機械要素１の回転方向とは関係なく、封止媒質を
被密封室15の方向へと戻すことが可能であることにあ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】機械要素がシャフトとして形成された、本発明
密封装置の第１実施例の概略的な部分断面側面図であ
る。
【図２】機械要素がカセット形パッキン装置の軌道輪と
して形成された、本発明密封装置の第２実施例の概略的
な部分断面側面図である。
【図３】図１の部分「Ａ」の拡大図である。
【図４】図１の部分「Ａ」のさらなる拡大図を示す。
【符号の説明】
１ 機械要素 ２ ラジアル軸シールリング ３ シールリップ ４，５ 円錐面 ６ 密封縁 ７ 回転軸 ８，９ 角 10 被密封表面 11 溝 12 溝底 13 深さ 14 らせん 15 被密封室 16 中心点間隔（ピッチ） 17 カセット形パッキン 18 軌道輪

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回転対称な機械要素の被密封表面と、ラ
    ジアル軸シールリングとからなり、前記ラジアル軸シー
    ルリングのポリマー材料からなるシールリップが、相互
    にぶつかり合う２つの円錐面により形成された密封縁に
    より前記被密封表面と接触し、前記２つの円錐面のうち
    被密封室の側の円錐面が軸方向に見て回転軸との間に挟
    む角が、反対側の円錐面が前記回転軸との間に挟む角よ
    り大きい密封装置において、前記被密封表面（10）に丸
    みのある溝底（12）を有するらせん状の溝（11）が旋削
    により設けられており、前記溝底（12）が0.4mmから1.6
    mmの曲率半径を有し、前記溝（11）の深さ（13）が15μ
    m未満であることを特徴とする、密封装置。
  2. 【請求項２】 前記深さ（13）が最大で10μmであるこ
    とを特徴とする、請求項１の密封装置。
  3. 【請求項３】 前記溝（11）の互いに隣接するらせん
    （14.1,14.2,・・・・）が0.03mmから0.3mmの中心点間隔（1
    6）を有することを特徴とする、請求項１又は２の密封
    装置。
  4. 【請求項４】 前記密封縁（６）の幅が前記溝（11）の
    ピッチの1.5倍から４倍であることを特徴とする、請求
    項１から３の何れか１の密封装置。
  5. 【請求項５】 前記機械要素（１）がシャフトであるこ
    とを特徴とする、請求項１から４の何れか１の密封装
    置。
  6. 【請求項６】 前記機械要素（１）がカセット形パッキ
    ン装置（18）の軌道輪（17）からなることを特徴とす
    る、請求項１から４の何れか１の密封装置。
  7. 【請求項７】 請求項１から６の何れか１の密封装置
    の、前記機械要素の被密封表面を製造する方法であっ
    て、前記被密封表面（10）を、0.03mmから0.3mmの送
    り、80m/分から400m/分の切削速度、及び0.04mmから0.4
    mmの切込み深さによって旋削することを特徴とする方
    法。
JP10143023A 1997-05-23 1998-05-25 密封装置 Pending JPH10331985A (ja)

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DE19721692A DE19721692C2 (de) 1997-05-23 1997-05-23 Dichtungsanordnung
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US (2) US6170834B1 (ja)
EP (1) EP0879977B1 (ja)
JP (1) JPH10331985A (ja)
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CN (1) CN1200446A (ja)
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