JPS6123426B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はボアとその中に通された軸との間の間
隙に用いるパツキン・リングであつて軸を取巻く
弾力的特性を備えた押圧体及び軸と押圧体との間
に設けてあるポリテトラフルオルエチレンからな
る薄層とに関する。

相応した構成を備えたパツキンはChemie−
Jngenieur−Technik、第27年次（1955年）第282
頁から公知であり、そこでは渦巻−又はプランジ
ヤ・ポンプ用パツキン箱パツキンの構成を示して
いる。それによるといくつもの押圧体が軸方向に
前后に並べてあり、中間層としてはそれぞれポリ
テトラフルオルエチレン（PTFE）製の山形輪郭
を備えた帽子型ガスケツトの軸方向に延びている
突起が役立ち、その軸方向に延びてその周りを回
る突起が押圧体と密封される軸との間にある。公
知のとおりその帽子型ガスケツトに用いられてい
る材料は機械的抵抗力が極めて低く、表面仕上精
度の高い軸を用いる必要がある。この要求は製造
費が高いためまた運転中に不可避の腐食−及び摩
耗作用のため多くの場合実現が極めて困難であ
る。

本発明にはこの種のパツキンを本質的には等価
値の運転−及びパツキン特性を確保しながら機械
的負荷に対する抵抗力を改良する目的をもつてさ
らに開発するという課題が根拠になつている。

この課題は軸を取りまく弾力的諸特性を備えた
押圧体とその内側のポリテトラフルオルエチレン
製薄層とからなるパツキン・リングにおいて本発
明により、その層が切込みによつて中断されてお
り、それらは回転軸に対して５乃至85゜の角度を
なして配置してあり、層は押圧体と堅固に結合し
てあり、切り込みによる層の中断部分において押
圧体が軸に当接することによつて解決される。

押圧体内面と解除不能に結合してあるポリテト
ラフルオルエチレン層は極めて薄く、なかんずく
0.2乃至0.3mmの厚さしかなく、押圧体は公知の方
法を適用して直接にその層と加硫付着させ又はこ
れに接着する。后者の方法の場合は必ず、接着剤
の使用により押圧体の弾力的諸特性が変化しない
ように留意しなくてはならない。従つて接着剤と
しては網状結合状態において弱い弾力的特性であ
る化合物のみが問題となる。

その層は半径方向に内から外へ延びている切込
みによつて中断されており軸の周囲上には層のい
くつかの部分層が並んでいることになる。一つの
切込みの両側の個々の層部分の互いに向い合つて
いる境界面が相互に完全に平行な位置を占めてい
ると有利である。対応した相互の配置はたとえば
切込みをまず層にこれがなお完全には切離されて
しまわぬ様に施こすことによつて達成できる。押
圧体は次に取外し不能に層の背面と結合され、切
込みの脚部に残つている連りの最終的な切離しは
パツキン・リングの組立の際の弾力的拡張の間に
行なわれる。切り込みによる中断部分から押圧体
を構成する材料が露出して、層の厚さが極めて薄
いため密封される軸の表面に接触するようにさせ
る。ポリテトラフルオルエチレンの層の良好な滑
り特性がこれによつて押圧体のよりよい耐摩耗性
によつて重畳され、よつて良好なパツキン特性の
ほかにすぐれた運転特性が得られる。

ゴム状の弾力性のある材料で製した押圧体を用
いる場合に層の内径と密封される軸の外径との比
率が0.85乃至0.95であるととくに有利な幅の切込
みを作り得ることが見出だされた。その際望まし
くはいくつかの切込みが均等な距離で、たとえば
層部分の周囲方向の幅と組立てた状態における切
込みの幅との比率が最大で15であるような距離
で、軸の外周上に配分されているように考えてあ
る。

切込みは軸の回転軸線に垂直に延びていてはな
らない。そのような配置では横方向の拡張が達成
できないからである。対応した配置における最大
角度は85゜を超えてはならないことが見出だされ
た。他方５゜未満の角度の使用には問題があるこ
とが判明した。このように小さい角度では回転軸
の密封は角度の大きさによつて惹起こされる角運
動量効果によつて著しく影響を受けるからであ
る。それゆえこのように小さい角度の場合の決定
は個々に検討しなくてはならないが何れの場合も
全体としての状態を密封される空間の方向への搬
送作用が得られるように選ぶ必要がある。

切込みはすべての部分範囲において回転軸に対
して同じ角度をなして配置することができるすな
わち真直に作ることができる。また切込みを曲線
の形にすることもできる。それゆえ相異なる部分
範囲においては回転軸に対して相異なる角度配置
となる。后者の実施形式は唇状部が鋭い縁に作つ
てありそこから出発してPTFE層内面が円錐状に
太い直径まで拡げてある軸用パツキン・リングに
とつて特別の意義がある。密封される軸の表面か
らの距離が増大するとそのことからさまざまな搬
送効果が生じるが、対応した切込みの形によつて
有利に考慮に入れることができる。

周囲上に配分された一連の相互平行の形の切込
みには鏡像配置の第２の一連のものを配置するこ
とができる。その際切込みが相互に交叉するよう
に設けることもできる。対応の構造は交互に右に
又は左に回転する軸に関して動的なパツキン効果
を起こさせる。何れの場合も各々の切込みの部分
範囲が回転軸に対して角度をなして配置されてい
るその角度すべての平均は10乃至30゜であること
が望ましい。

パツキン・リングはポリテトラフルオルエチレ
ン層の内面が平行に密封される軸の表面に接して
いる間隙用のパツキンの形に作つておくことがで
きる。同様にパツキンを唇状パツキンとしてたと
えば押圧体を軸方向において限定している端面の
一方又は双方の内周を円錐形に傾斜させて周囲の
唇状部を形成し、その后方に距離をおいている範
囲は補強要素によつて軸直径より大きい直径まで
拡げてあることによつて製作することも可能であ
る。その場合補強要素が密封される媒体の方向に
開いているＵ字形の輪郭を備えたリングであると
きまた押圧要素が内部にある脚に固定してあると
きはとくに好都合と判明した。

パツキン効果はこの実施形式のパツキン・リン
グの場合密封される軸の表面に極めて幅狭い周回
の線にそつて接している唇状部によつてもたらさ
れる。発生する摩擦熱はこの幅狭い域から、回転
している軸によつて惹起こされる潤滑剤のまた外
気さえの循環によつて十分な程度に排除され、押
圧体の機械的諸特性の不利な変化が長期間の運転
后も大幅に回避されることになる。とくに通常は
固有の潤滑剤によつて濡れることのない防塵唇状
部の形成に関してはこの特徴が期待すべき寿命に
関してとくに重要である。

押圧体とポリテトラフルオルエチレン製層の内
側被覆とからなるパツキン要素は唇状パツキンの
場合も初めに記述した間隙パツキンの場合も製造
上は中空シリンダの形とすることができる。唯一
の相違の特徴は間隙パツキンでは組立によつて惹
起こされる弾力性拡張が軸方向全長にわたつて全
く均等な程度で行なわれ、よつてパツキン要素の
全内面が均等にされた力で、密封される軸の表面
に接することにある。

これに反して唇状パツキンの形成のためにはパ
ツキン要素の軸方向の長さに対して、さまざまな
範囲においてさまざまな強度の拡張が行なわれて
軸方向の端面が一方だけ又は双方とも軸の直径に
応じて拡げられ一方その后方に或距離にある範囲
においてはより大きな程度に拡げられるようにな
る。このさまざまな拡張によりパツキン要素の端
面内縁が或角度で、密封される軸の表面に接し、
よつて唇状部が形成される。関連の端面の傾斜度
と唇状部后方に或距離をおいた範囲の拡張の唇状
部自体の拡張に対する相対的過剰とに応じて唇状
部を限定する側面と密封される軸の表面との間の
特定の円錐角が生じる。これらの角度は密封され
る媒体に関して最適のパツキンをもたらす値に困
難なしに調整できる。

本発明の対象について以下添附図面により説明
する。

第１図の間隙パツキンは軟質弾力性の材料たと
えば硬度シヨアA75゜のアクリルニトリル・ブタ
ジエンゴム製の押圧体１からなる。この押圧体の
内面は厚さ0.25mmのポリテトラフルオルエチレン
製の均等な厚さの層２と取外し不能に結合してあ
る。この層は多数の切込み３によつて周回上に均
等に配分された比較的幅の狭い多数の層部分に分
けられる。切込みは回転軸に対して28゜の角度に
配置してある。

押圧体１にはフランジ状に形成された突起４が
膜状に形成された遷移片によつて連結してある。
この突起はパツキン・リングをそれを収容するハ
ウジング穿孔に液密に固定するのに役立つ。膜状
に形成された遷移片によつて押圧体１と層２とか
らなるパツキン要素が密封される軸の運動にとく
に容易に追随することを達成しようとするもので
ある。

第１図のパツキン・リング１が第２図において
組込んだ形に表わしてあり、その場合パツキン要
素を密封される軸に押しかぶせることによつて弾
力的拡張が生じ、よつて切込みの範囲において互
いに向い合つている層部分の境界縁が互いに或距
離をおく。この距離は連続の通路の形成を惹起こ
し、それらの中では押圧体３の弾力性材料が密封
される軸の表面に接する。従つて密封される軸の
表面上の特定の点は回転の際に次々に層２の
PTFEからなる第１の領域と押圧体の弾力性材料
からなる第２の領域とを通過する。よつて耐摩耗
性についても滑り特性についても不利な条件の下
ですぐれた値を示すパツキン要素の全特性が生じ
る。

第５図には唇状パツキンが示してある。この場
合も押圧体１と内側のフイルム被覆２でそれにス
リツトを設けたものとからなるパツキン要素がま
ずシリンダの形に作られたが、引続いてその軸方
向両端の範囲に相異なる弾力性拡張を行なわせて
ある。

パツキン要素は唇状部１１の範囲で、密封され
る軸６の表面に接しており、ここでは拡張がその
都度の密封される軸の直径から由来する変形に相
当する。これに反して反対側の末端では拡張がリ
ング状に形成された補強要素１０との相対関係に
よつて定まる。補強要素は内側に軸方向に突出し
ている膨らみ９があり、これがパツキン要素の適
合させた輪郭を備えた周囲の溝にたとえば両側の
接着又は溶接によつて堅固に取付けてある。内面
Ｂが密封される軸の表面となす角度は唇状部１１
の範囲における弾力的変形と膨らみ９の範囲にお
けるものとの相対的な差からならびに双方の範囲
の相対距離から生じる。７゜のオーダの通常の角
度は問題なく得ることができる。

端面７が密封される軸の表面となす円錐角は弾
力性変形のほかに附加的に端面の先行の機械加工
によつても定まる。従つてこの角度はほぼ任意の
角度に調整することができる。液体の密封に関し
ては通常約30゜のオーダの角度である。

第４図は第３図のものの代案となる構造を示し
てあり、これはパツキン要素がもつぱら膨らみ９
の外側の範囲においてこれと接着してあり、パツ
キン要素の半径方向にそれより内側の範囲は附加
的な唇状部１２の形に作つてあることが区別の特
徴である。円錐面１３及び１４が密封される軸の
表面に接してなす角度は面７及び８に関する前記
の各構造に対応して所望の程度に改変できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は間隙パツキンの組立前の透視図を一部
断面図。第２図は第１図の間隙パツキンを組立后
の関連の軸との特殊な関係において示す図。第３
図は唇状パツキンを組立后の密封される軸との特
殊な関係において示す図。第４図は第３図のもの
に相当する唇状パツキンで二つの軸方向に相互に
距離をおいた唇状部を備えたものを示す図。 １……押圧体、２……PTFE薄層、３……切込
み。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ボアとその中に通された軸との間の間隙に用
   いるパツキン・リングであつて軸を取巻く弾力的
   特性を備えた押圧体及び軸と押圧体との間に設け
   てあるポリテトラフルオルエチレン製薄層からな
   るものにおいて、層は押圧体に堅固に結合してあ
   り、また回転軸線に対して５乃至85゜の角度をな
   して配置された切込みによつて中断してあり、該
   中断部分で押圧体が軸に当接することを特徴とす
   るパツキン・リング。 ２ 層の厚さは0.2〜0.3mmであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のパツキンリング。 ３ 切込みはすべての部分範囲において回転軸線
   に対して同一角度をなして配置してあることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
   パツキンリング。 ４ 切込みは曲線状の形をしているが相互には同
   じ形となつていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項又は第２項記載のパツキンリング。 ５ 切込みは互いに交叉していることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに
   記載のパツキンリング。 ６ 各々の切込みの部分範囲が回転軸線に対して
   配置されてなす角度すべての平均は10乃至30゜で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至
   第５項のいずれかに記載のパツキンリング。 ７ 押圧体を軸方向において限定している端面の
   一方又は双方の内周が円錐状に傾斜させてあつて
   周囲が唇状部を形成しており、それより軸方向に
   距離をおいて后方にある範囲は補強要素により軸
   の直径より大きい直径まで広げてあることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項乃至第６項のいずれ
   かに記載のパツキンリング。 ８ 補強要素は密封される媒体の方向に開放され
   たＵ字形の輪郭を備えたリングであり、押圧体は
   内側にある脚に固定してあることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項乃至第７項のいずれかに記載
   のパツキン・リング。