JPS59170565A - パツキンリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、軸の静止時に外側リングに弾力的に接し、使
用回転数で外側リングから遊離するパツキンリップが固
着され、軸と共に回転する内側リングと、前置されて上
記内側リングに回転不能に連結され、軸方向通路を有す
るフランジとから成り、上記通路が端面に分布して開口
し、かつ多数の、外側に伸張し、周囲に均一に分布して
開口する通路によって貫通されているパツキンリングに
関する。

ヨーロッパ特許出願第１２１３３号は上述の種類のパツ
キンリングに関する０このパツキンリングは気液混合物
の封止、特に内燃機関のクランク室にしばしば見られる
オイルミストの封止のためのものである。

この種のパツキンリングの機能原理は、軸と共に回転し
、半径方向および軸方向に多孔性のフランジで被密封媒
質の相分離を行うことに基づく。被密封媒質は密封室に
臨む端面を経て、フランジの気孔系に流入し、７ランジ
の回転速　３一 度に従って周方向に加速される。その時、液体外に働く
力は気体力に働く力より遥かに大きく、液体外は直ちに
半径方向外側へ投げ出され、密封室に再び投射されるが
、気体外はフランジを軸方向に殆ど自由に貫流して密封
面に到達することができる。ここで気体外も半径方向外
側へ偏向され、再び密封室に到達する。その中の圧力レ
ベルは、使用条件のもとて安定である。液体外は回転数
が低下した時に初めて密封面を通過することができ、と
の場合、後置のリップパツキンが作用することによって
洩れが阻止される０ 上記のパツキンの良好な機能のための前提は、軸方向お
よび半径方向通路が貫通するフランジと、外側リングか
ら内側へ突出する環状密封面との間の直接接触である。

７ランジは使用条件のもとて相対回転運動を遂行するか
ら、密封帯で摩擦力に打勝た々ければならない。この摩
擦力は高いエネルギ消費ばかりでなく上記のパツキンリ
ングの摩耗並びにごく限られた寿命をも　４− たらす。

米国特許第３２５６０２７号明細書には、無接触で作用
する遠心力パツキンが被密封媒質の方向に前置され、運
転中に浮き上がるリップパツキンに関するものである。

遠心力パツキンは軸と共に回転する羽根車から成り、羽
根車の外側を取囲む偏向面が軸平行方向に伸張する。偏
向面に衝突する液体はこのため密封室の方向ばかりでな
く、被密封ギャップの方向にも向けられる。その結果、
ギャップを画定する静止面の濡れと共に洩れが生じる。

液体と気体の温合物の封止には言及していない。

本発明の目的とするところは、使用条件下で相接して摺
動する面がなく、液体と気体の混合物の封正に関して良
好な効果を有するパツキンリングを開発することである
。

この目的は本発明により次のようにして達成される。す
なわちフランジの、外側へ伸張する通路の横断面が圧力
面の反対側で拡張されて導溝をなし、蓋板および／また
は僅かな軸方向間隔で配属され、内側へ突出する外側リ
ングの勾配部によって上記導溝が閉鎖され、かつ導溝の
開口部が、密封室側に開放した、外側リングの環状偏向
面に対して鈍角をなして整列されるのである。

提案の構造では、フランジは先行技術による構造と違っ
て、外側リングと直接に接触しない。

その結果、摩擦力が働くことは決してあり得ない。摩擦
力は始動段階に限り、軸と共に回転するパツキンリップ
と外側リングの当該の密封面との接触によって発生する
だけである。軸の静止時と低い回転数の時は前述の原理
がまだ有効でなく、使用回転数以上で初めて成立するの
であるから、上記の２個の機能部材が不可欠である。し
かし低回転数の臨界領域は、エンジンとタービンの始動
の際にたいてい短時間で通過するから、この状況でパツ
キンリップに生じる摩耗＃−１ｌ：はなはだ僅少である
。

封止された気液混合物は７ランジにおいて、順次の段階
でその成分に分離される。

拡張されて導溝をなす通路を分離されたガスが貫流し、
ここに高い、外向きの流速が生じる。

導溝の開口部から出る気体は次に密封室側に開放した、
外側リングの環状偏向面に鈍角をなして衝突し、その時
偏向面に沿って漏出する漏油を密封室に押し戻す。この
効果は点状に限定されたものでなく、７ランジの周囲に
分布して開口する多数の上記導溝と、使用条件下でフラ
ンジに固有の回転運動によって、全偏向面に連続的に作
用する乾燥過程に相当する。従って漏油が偏向面を軸方
向に通過することはできない。

使用条件下で洩れはない。

７ランジはヨーロッパ特許出願筒ｊ２１３３号で公知の
材料、例えば規則的または不規則的に成形されたプラス
チックまたは金属粒子の焼結体から成ることができる。

７ランジは穴あけした、場合によっては浮出しを具備す
る多数の円環状の円板から成ることもできる。円板は互
いに間隔を置いて内側リングに支承され、プラスチック
または金属から成ることができる。連続気泡影合成硬質
発泡材を使用することもできるし、繊維材料オたは上記
の幾つかの材料の複合材料を使用することもできる。こ
の点に関しては、選択の可能性が大きく、従って与えら
れた用途への適応が可能である。被密封媒質中の液滴の
大きさが減少するにつれて、気孔半径を減少［２、場合
によってはフランジの半径方向および／または軸方向横
断面を拡大するととが必要である。導溝の自由断面は平
均規模の通路の自由横断面の約８ないし１６倍に相当し
なければならない。

導溝の延長と偏向面の輪郭との間の角度は１００ないし
１７０°　であることが好ましい。この範囲の中で１２
０ないし１５０°　の値が有利である。

導溝と回転軸が挾む角は、９０°未満であってもよい。

約９０°　の値は、例えば内燃機関の始動段階で現れる
大きな半径方向軸変位を許容しても、機能を大して阻害
しない。これに対して９０°より小さな値は、７ランジ
の半径方向幅を減少するととを可能にする。しかし偏向
面を密封室の方向に開放するように、すなわち直径を縮
少せずに、好ましくは円錐形に拡張するように形成する
ことが必要なので、この点に関する選択の可能性は限ら
れている。

導溝は、前面図で見て、ポンプ羽根車のようにインボリ
ュートまたはエボリュート形に形成することができる。

こうして最大可能な気体速度が保証される。このことは
良好な密封効果の達成を促す。

内径区域に溢流路を有する液体不透過性基板によって、
導溝と７ランジを隔離することができる。このような構
造では伴流する気体が内径区域で導溝に導入され、ここ
で横向きの流れや粗い壁面による否定的障害なしに、最
大速度に加速される。このような構造では基板と蓋板が
成形品として製造され、完成した最適の形状で、互いに
最適に整合する横断面を有する導溝と溢流路を既に具備
することが好ましい。

基板は、被密封媒質の方向に円錐形に拡張した突起で７
ランジの外側を取囲むことができる。

環状に形成された突起はやはり液体不透過性材料から成
り、分離された液体外を密封室に密閉返送するために使
用される。この観点からすれば、外側リングを軸方向に
画定する端面を越えて、場合によっては環状に突起を張
り出し、場合によっては油切りリングとして構成すると
とが望ましい。

導溝の開口部と偏向面の間の導溝方向の平均間隔は、使
用条件下で導溝から出る気体流が偏向面に明確に進入す
るように整定しなければならない。気体流はなるべくう
ず巻や障害なしに密封室の方向に偏向されなければ々ら
ない。入口および出口の流れ断面の比が０．５ないし２
，５、好ましくけ０．８ないし１．８である構造は、こ
の要求に十分に適合する。

その場合、入口の流れ断面はすべての導溝の開口部の線
断面であり、出口の流れ断面は単純化すれば周方向の偏
向面の長さと、導溝開口部からの間隔との積である。

比が低ければ幅効果が不十分になり、これに対して上記
の比を超えると、流速が著しく低下し、その結果、偏向
面に沿って漏出する漏液が偏向面から十分に乾燥されな
いことになる。

別紙にて添付した図面に、本発明により提案されるパツ
キンリングの実施例を示す。

第１図によるパツキンリングは、軸と共に回転する内側
リング１から成る。内側リング１は山形輪郭を有し、被
密封媒質の方向に拡がる突起３と軸平行のウェブ２が圧
力面の反対側方向に内側リング１から突出する。環状に
形成されたウェブ２に慣用のラジアル軸パツキンリング
４が押し込まれ、そのパツキンリップ５は環状コイルば
ねの力により、外側リング７の、軸方向に伸張する突起
６の密封面に押しつけられる。

ラジアル軸パツキンリング４は回転する軸によって共に
運動させられ、回転数の増加につれて増大する外向きの
遠心力がその密封面５に作用する。定格回転数に到達す
ると、パツキンリップ５とウェブ６の間の図示の接触が
遮断され、従って以後の一切の摩耗が防止される。

半径方向に伸張する内側リング１の区域は、導溝を画定
する基板９と蓋板１０に分かれる。

基板と蓋板は、図平面に平行の羽根板によって連結され
る。羽根板は、溢流路１２が接続する導溝１１を画定す
る◎ 内側リング１の円筒形内側部分、基板９および突起３に
よって取囲まれた室は、プラスチック粒の焼結体で充填
される。この焼結体は半径方向と軸方向に交差する多数
の通路を有する。

密封室に臨む端面によって封止された媒質すなわち液体
と気体の混合物は、焼結体の気孔系の中に流れ込む。こ
こで混合物は軸の回転運動によって周方向に加速され、
遠心力の異なる作用でその成分に分離される。液体外は
まず半径方向外側へ分離される。焼結体への混合物の流
入の後、直ちに密封室に流入する黒い実線の矢印で液体
外を示す。

これに対して気体分は焼結体の気孔系に遥かに長く残留
し、溢流路１２を経て導溝１１に送られ、高い半径方向
速度に加速される。気体分は導溝の開口部を退出の後、
鈍角に配属された偏向面１３に出会う。偏向面１３は密
封室の方向に円錐形に拡がっている。気体分はそれによ
って偏向され、液体外とは別個に、再び密封室に到達す
る。その経路を白い矢印で略示した。

周方向の偏向面に連続的に通過する導溝が多数あるので
、漏液は軸方向に通過して、パツキンリングの圧力面の
反対側に達することができない０ 第２図の横断面図により内側リングの構成を示す。内側
リングは実質的に、気孔系を含むフランジ１４と、見え
ない円錐形突起３を有する、予め成形された基板９と、
外周から圧力面の反対側方向に突出する、見えないウェ
ブ２を有する２形輪郭の、予め成形された蓋板１０とか
ら成る。内周を画定するスリーブが軸上に圧力ばめによ
って定着される。被密封媒質はそのため軸の表面に沿っ
て、密封室を出ることができない。

７ランジ１４は直径１．８ｆｉの互いに接着されたポリ
アミド粒子の焼結体から成る。基板と蓋板を含む成形部
材９，１０けポリアミドから成る。これらの成形部材は
図平面に対して垂直にに伸張する線１５に沿って、互い
に溶接される。

第３図は導溝の構造に関する代案の実施態様に関するも
のである。基板９と蓋板１０を含む成形部材の製造と結
合は、前述の実施態様と同様である。蓋板１０は導溝１
１の横断面を拡張する補助膨出部を具備する。これは気
体の通過を促進する。背面に張り出すリブによって、リ
ップリング４に前置された室の内部の気体の循環が得ら
れる。これは始動段階でパツキンリップの冷却を促進す
る。低圧帯から間隙１６を経て密封室に到る空気の流れ
は、パツキンリップが密封面６から遊離した後は生じな
い。このことは塵埃その他の異物の密封室への望捷しく
ない集積を回避することに関連して、極めて重要である
。

第１図によるパツキンリングでは、導溝が半径方向に走
る。これは製造を簡易化する。導溝は回転軸に対して直
角に配属される。それは１２７゜の角の偏向面１３に対
して、半径方向軸振動の補償のための良好た条件を保証
する。との角は密封室の方向に次第に減少する。

第４図はＡ−Ａｉ！ｌに沿って切断した、第１図と同様
のパツキンリングを示す。羽根板状の隆起部を有する基
板９によって取囲まれた導溝１１は、インボリュート状
の経過を有する。溢流路１２を経て導溝１１に入る気体
はとうして特に大きな半径方向速度に加速される。この
ため図示しない偏向面１３に出会った時に、所期の密封
効果を促進する。機能は、朱印で示唆した回転方向に関
係する。これに対して導溝が半径方向に伸張する前述の
構造は、機能が回転方向に関係しない。

第５図は、連続気孔形７ランジ１４が内側リング１の環
状溝に支承された構造を示す。回転運動はピン１９によ
って７ランジに伝達され、軸方向変位が液体不透過性円
板２０によって阻止される。

１５− ７ランジ１４はプラスチックで結合した金属繊維層から
成る。圧力面の反対側の端面に、半径方向に伸張する導
溝１１が形成されている。

導溝１１は圧力面の反対側で軸方向に外周区域で、内側
へ突出する外側リングの勾配部によって閉鎖され、こう
して全半径方向外延に亘って連続する流路を形成する。

外周区域に配設された導溝開口部は、鈍角で配属された
偏向面１３に対して、１４５°の角で整列される。この
ため使用条件下で導溝から送り出される気体分は、偏向
面１３に沿って漏出する漏液を密封室に返送することが
できる。予め被密封媒質から分離された液体分は、内側
リングの開口１８を経て多孔質フランジを退出する。内
周区域の軸方向空欠部１７を介して、被密封媒質が追込
される。

上述の動的作用パツキンに回転数依存性のパツキンリン
グ４と、軸表面に載坐する防塵リップ２１が後置される
。リップリング４の機能原理は前に既に説明したものと
同様である。使用１６− 条件下で環境の塵埃の望ましくない吸込みを防止するた
めに、導溝１１を含む７ランジ１４の端面と内側に突出
する外側リングの勾配部２２の間の軸方向間隔をなるべ
く小さな寸法に整定し、場合によっては円板２０の外径
を勾配部の内径よりある程度拡大することが好ましいこ
とが判明した。

第６図は、内側リングと外側リングが１個の完結したユ
ニットに一体化された構造に関するものである。従って
両リングを一緒に組立および解体することができ、特別
の調整作業は必要でない。

内側リングは密封室の方向にＵ字形に開放した輪郭を有
し、内側へ鋭角で傾斜した外側リング脚部がその空胴部
の中に突出する。この脚部の外周上に回転数依存性のリ
ップパツキン４が接し、半径方向および軸方向に透孔を
有する７ランジ１４に内向きの表面が配属されている。

７ランジは回転軸の圧力面の反対側に、６０″の角で配
属された導溝１１を有する。導溝の延長は偏向面１３と
１４３°の角を挾む。７ランジは平均粒径１．５闘のポ
リ四フッ化エチレン粒子を焼結ｊ−たものである。導溝
１１は４．８間２　の自由断面を有する。

７ランジ１４の内側と圧力面の反対側に、閉鎖する金属
薄板成形品２３の表面が貼りつけられる。これは同時に
内側リング１の円筒部の固着と、導溝１１の平滑な壇界
面の形成に役立つ。

金属薄板成形品２３は導溝１１を凹設した溶接基板９を
取囲むと共に、遠心力が発生するとフランジの半径方向
支承をもたらす。被密封媒質に臨む端面は開口面積６２
チの多孔板によって蔽われる。多孔板は金属薄板成形品
の円筒形内側および外側部分ＶＣｆ′ｉんだ付けされて
いる。

外側リングは外側に、軟質弾性ゴムの被覆２４を具備す
る。このため内側リングと共に機械部材の穴に押し込ん
だ後、若干反撥するから、両部材の間に所望かつ所要の
軸方向遊びが自動的に生じる。

【図面の簡単な説明】

第１図はパツキンリングの半断面図、第２図は第１図に
よるパツキンリングのＢ−Ｂ線に沿った部分図、第３図
は第２図による横断面の別の実施態様の図、第４図は第
１図によるパツキンリングのＡ−Ａ線に沿った断面図、
第５図は単純化した構造の半断面図、第６図はやはり単
純化した構造の半断面図を示す。 １０・・・蓋板 １１・・・導溝 １３・・・偏向面 １４・・・７ランジ ２２・・・外側リングの勾配部 出願人代理人　　古　谷　　　　馨 １９− 第１図 第２図 第３図 １斗・・ ２０− 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　軸の静止時に外側リングに弾力的に接し、使用回転
   数で外側リングから遊離するパツキンリップが固着され
   、軸と共に回転する内側リングと、前置されて上記内側
   リングに回転不能に連結され、軸方向通路を有するフラ
   ンジとから成り、上記通路が端面に分布して開口し、か
   つ多数の、外側に伸張し、周囲に均一に分布して開口す
   る通路によって貫通されているパツキンリングにおいて
   、７ランジ（１４）の、外側へ伸張する通路の横断面が
   圧力面の反対側で拡張されて導溝（１１）をなし、蓋板
   （１０）および／または僅かな軸方向間隔で配属され、
   内側へ突出する外側リングの勾配部（２２）によって上
   記導溝（１１）が閉鎖され、かつ導溝の開口部が、密封
   室側に開放した、外側リングの環状偏向面（１３）−１
   −６７ｒ に対して鈍角をなして整列されていることを特徴とする
   パツキンリング。 ２　導溝（１１）の横断面が通路の平均自由断面の８な
   いし１６倍であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載のパツキンリング。 ３　導溝（１１）の延長と偏向面（１３）の輪郭との間
   の角が１００ないし１７０°　であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項または第２項に記載のパツキンリ
   ング。 ４　導溝（１１）の延長と偏向面（１３）の輪郭との間
   の角が１２０ないし１５０°　であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項または第２項に記載のパツキンリ
   ング。 ５　導溝の延長が回転軸に対して約９０°の角度をなす
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４項の
   いずれかに記載のパツキンリング。 ６　前面図で見て、導溝（１１）がインボリュートまた
   はエボリュート状に形成されている　２− ことを特徴とする特許請求の範囲第１項な゛いし第５項
   の何れか一項に記載のバッキング。 ７　内周区域に溢流路（１２）を有する液体不透過性基
   板（９）によって、導溝（１１）とフランジ（１４）が
   隔離されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   ないし第６項の何れか一項に記載のパツキンリング。 ８　基板（９）がフランジ（１４）の外側を、被密封媒
   質の方向に円錐形に拡がる突起（３）によって取囲むこ
   とを特徴とする特許請求ノ範囲第７項に記載のパツキン
   リング。 ９　上記突起が外側リングの輪郭を越えて軸方向および
   ／または半径方向に張出し、かつ突起が油切りリングと
   して構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   ８項に記載のパツキンリング。 １０　　人口と出口の流れ断面の比が０．５ないＬ２．
   ５であることを特徴とする特許請求の範囲第１項々いし
   第８項の何れか一項に記載のパツキンリング。