JPS62270870A

JPS62270870A - シ−ル装置

Info

Publication number: JPS62270870A
Application number: JP62046634A
Authority: JP
Inventors: ハンス・パウル・マイアー; ニコライ・フライコブスキ
Original assignee: AGINTETSUKU AG
Current assignee: AGINTETSUKU AG
Priority date: 1986-03-21
Filing date: 1987-02-28
Publication date: 1987-11-25
Also published as: DE3762280D1; EP0237758B1; EP0237758A2; ATE51946T1; CN1007374B; EP0237758A3; CN87101792A; BR8701261A; US4850601A; ES2000411A4

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】３、発明の詳細な説明［産業上の利用分野］本発明は、円筒面を有する部材に位置するエラストマ製
成形リング及びキャップ並びにキャップを固定部材に固
定する固定手段とを具備し、成形リングは、円筒面に当
接する、半径方向に作用する半径方向の密封面と内部に
埋め込まれた内側リングを有し、キャップは成形リング
の外側面よりも小さくかつキャップの内径からキャップ
の、固定部材に当接する端面へ円錐状に拡径し成形リン
グを囲繞する密封空間を有し、固定手段をキャップを固
定部材に固定する構造としたシール装置に関する。

〔従来の技術］上記の実施例は西独実用新案筒　８４３６２１４号から
公知である。この従来例には、緩く結合される管の両端
の間に取着された管結合部材が開示されている。管の両
端へ、それぞれフランジと、締付部材とキャップとが緩
り装置されている。これらの部材はねじ止めによって相
互に固定することが出来る。シール装置は、内側リング
を嵌め込まれたエラストマ製の成形リングの形状をして
おり、結合部材を囲繞し、軸方向の両端がそれぞれ両方
のキャップの密封空間へ突出している。

フランジとキャップは自らの間にそれぞれ締付空間を形
成している。この締付空間へ挿入される締付部材は、半
径方向に内部に形成された締付用カラーが管の端部に支
持されている。これに対し、半径方向に外部に形成され
た締付用カラーは締付空間の締付面が被さっている。締
付部材は軸方向に締付空間から突出しているので、この
締付部材に加わる軸方向の圧力によって、締付部材の外
径は拡大し、内径は縮小する。エラストマ裂の成形リン
グの外面は実質的に半円形である。成形リングの外側の
両縁部は、管の両端の面に支持されていて、半径を有し
ている。この半径は、管径のプラス及びマイナスの公差
の合計に、キャップの内径と管径の最大公差との間の、
組立に左右されるギャップを加えたよりも大きい、硬質
の材料とプラスチック材料の双方又は一方で製造された
内側リングは、エラストマ製の成形リングへ嵌め込まれ
ている。成形リングの外郭はキャップ内に形成された２
個の密封空間の外郭にほぼ等しいが、後者よりも僅かに
大きい。それは、シール装置が２個のバッキング空間部
の相互の押圧力によって変形され、内部へ軸方向及び半
径方向に向けられる圧力を加えられるようにするためで
ある。内側リングは、エラストマ製の成形リングと同様
に、管の両端の面で支持されている。

このような公知のシール装置によってセットの管結合部
材及び他の部材を有利に密封するのは、内側リングの両
側に形成され半径方向に作用する両密封面を支持するた
めに、管及び管状の部材を使用する場合である。しかし
、この公知の装置は、平形シールをベースにしたフラン
ジから上記の構造に基づく管結合部材へ転換するには不
適当である。何故ならば、管軸線に対し直角方向に形成
された密閉面が、管の外被部の外側に形成されるからで
ある。

［発明が解決しようとする問題点コ本発明の目的は、円筒面を有する部材に位置するエラス
トマ製成形リング及びキャップ並びにキャップを固定部
材に固定する固定手段とを具備し、成形リングは、円筒
面に当接する、半径方向に作用する半径方向の密封面と
内部に埋め込まれた内側リングを有し、キャップは成形
リングの外側面よりも小さくかつキャップの内径からキ
ャップの、固定部材に当接する端面へ円錐状に拡径し成
形リングを囲繞する密封空間を有し、固定手段をキャッ
プを固定部材に固定する構造としたシール装置を、例え
ばフランジから管への移行領域において嵌め込むことが
出来るように変えることにある。

［問題点を解決するための手段］上記の目的は、成形リングが、固定部材に当接されるよ
うに、半径方向に作用する密封面に対し好ましくは直角
方向に設けられた軸方向に作用する密封面を有すること
により達成される。

［作用、発明の効果］成形リングの両密封面を接続する外側の面は実質的に四
分円であることは利点である。

ある特別の実施例では、半径方向に作用する環状の密封
面の内径は、半径方向に作用する密封面の直径より大き
いことがある。内側リングの最小の内径は半径方向に作
用する密封面の直径より大きい。この実施例では、密封
される面と内側リングとの間に、それぞれ内側の間隔が
形成されている。内側リングは、成形リングの内部にあ
って、支持リングとしてのみ機能する。両密封面の領域
では、成形リングは一次パッキングの機能を果している
。

密封作用は、固定手段を締めることにより達成される。

この固定手段はねじであり、円筒面（スピンドル、シャ
フト）及び第２の部材（フランジ、ハウジング壁）の双
方又は一方と直接にキャップ　　　□とをねじによって
締める。バッキングは、静力学的に組み込まれた管と、
回転するシャフト及び半径方向に移動可能なスライドシ
ャフトの双方又は一方等とをハウジング壁に対し密封す
るのに適当であるのは、移動振動数が成形リングの材料
の許容されたＦｉ原係数以内にある、すなわち、振動す
る運動が成形リングの材料の摩擦でおさえられる場合で
ある。成形リングは、比較的軟質のエラストマから成る
。

内側リングは、よりｌｉ！質の材料、必要な場合は金属
から成り、成形リングの適合する環状凹部へゆるくＫめ
込まれている。これにより、圧力媒体が第２の部材と円
筒状面との間ににじみ出ると、成形リングの両密封面を
押圧する力が増大する。

回転するシャフトを密封するために、例えばポンプ、コ
ンプレッサ等用に使用されるシール装置は、今日なおそ
の大部分は、非常に大きく且つ長く形成されたプラスチ
ック製シール装置である。

押圧力を加えるためには、調整可能なスペーサリング及
び中間リングの双方又は一方が必要であり、これは、シ
ャフトに又はハウジング内に形成されたねじに調整用に
収着される。このようなシール装置は、シャフトをハウ
ジングへ相対的に移動させることに全くか又はほとんど
耐えられない。特に、歯車を噛合させることによって、
軸方向シャフトへの荷重、ねじれ又は接線方向への荷重
が生じる場合に耐えられない。又、機械製造において、
液状乃至はガス状の媒体用の作業Ｒ械を使用する場合に
知られているのは、機械的影響が生じるだけでなく、温
度差、圧力の脈動等も起こるので、シール装置をベース
にしたシャフト用密封部材を耐用期間中繰り返し調整し
直して、漏れが生ずるのを防止しなければならないこと
である。支持リングと、中間に配置されたエラストマ製
リングとを有するシール部材として構成されるシャフト
用シールを使用する場合、軸方向から半径方向への曲り
のついた連結密封部材は問題があると思われているので
、シール製造業者は推薦しない。バッキングに対すると
同様に組合せシール装置に対しても半径領域での取り付
けには特に注意が必要である。バッキング乃至組合せシ
ール装置は、ハウジングの所与の孔をこれを貫通するシ
ャフトに寸法的に正確に密封する。その際、シール部材
はハウジングの孔とその孔を貫通するシャフトとの間に
設置される。

これに対し、本発明のシール装置によって、シャフトの
密封は、一層容易に且つシャフトを孔に貫通させるのに
より少ない製造コストで達成される。ハウジングの領域
では、生じる公差をより大きく選択することが出来る。

本発明の成形リングがこれに対応するハウジングにしっ
かり当接している場合、表面粗さを比較的大きく出でき
るし、それに対応して加工精度を落すことができる。

密封する必要のあるシャフト用軸受、例えば転がり軸受
を有する作業機械の場合、本発明のシール装置はハウジ
ング壁の両側に使用されるので、ハウジングの孔内にシ
ャフトを収容する軸受は両側が密封されている。このよ
うな軸受用シール装置は、例えば、送り媒体を軸受から
厳格に分離している乾式コンプレッサ又はポンプにとっ
て特に重要である。このような装置の場合、１個又は２
個のシールが負圧又は過圧下にあるか否かは大したこと
ではない。

本発明のシール装置の寸法は従来のシール装置の寸法よ
り逃かに小さい。本発明のシール装置の取付及び取外は
より容易である。シール装置のｎ能は、特にシールの際
、プラスチック材料のものと比較して汎用性があり、し
かも、正圧領域及び負圧領域において汎用性が高い。

本発明のキャップの内側に形成された密封空間のテーパ
角度が、密封空間の対称軸線に対し４５°である場合、
成形リングの両密封面へは、半径方向及び軸方向の両方
向にほぼ同じ圧力が掛かる。テーパ角度を例えば４０”
に小さくすることによって、半径方向に作用する密封が
強化されるのに対し、テーパ角度を例えば５０”に大き
くすることによって、軸方向に作用する密封は強化され
る。押圧力の差は、角度を変えることによって、詳しく
は、テーパ角度の度数の変化に応じて及び成形リングの
硬度に応じて調整することが出来る。その際１部材間の
公差の作用を考慮しなければならない。

特に、シャフトが高い摺動速度で密封される場合、内側
リングは、薄層の成形部材が、形成リングに形成された
半径方向に作用する密１１面と軸方向に作用する密封面
の双方又は一方に全体的にか部分的に被さっていること
は利点である。この際、少なくとも、内側リングの成形
部材は、摩擦力を受けて流動する材料、例えば、ポリテ
トラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、又は、炭素繊維充
填材あるいは軟金属合金を含むポリテトラフルオロエチ
レン（ＰＴＦＥ）等から成ることも利点である。

内側リングの薄層の成形部材は弾力性を有することもあ
る。このような実施例のすべてにおいて、成形部材を有
する内側リングが、−次シーリングの機能を果している
に対して、エラストマ製成形リングは二次シーリングと
して用いられるに過ぎない。しかし、提案されたいずれ
かの解決方法によって、例えば円筒面（管、シャフト軸
）に対して成形リングを一次シーリングとして用いるこ
とが出来る。その場合には、成形部材を有する内側リン
グは、成形リングの、軸方向に作用する密封面を覆う。

逆の解決方法も考えられる。その場合、成形リングを、
軸方向に作用する密封面に関してのみ、−次シーリング
として用いることが出来る。

成形リングの両密封面を完全に覆うことなく、内側リン
グの成形部材を両密封面へ装着させる場合には、成形リ
ングも、狭い環状領域を有する両密封面において、−次
シーリングとして機能する。

内側リングが成形リングの内側リングに適合した環状凹
部へゆるく嵌め込まれているのは利点である。、その場
合、内側リングを収容する環状凹部の露出部は成形リン
グの面に対向しているのは目的に適っている。内側リン
グを収容する環状凹部の底部は、成形リングの面に対し
実質的に水平に好ましくは外側方向へアーチ形になって
いる。

成形リングが一次シーリングの機能を果している実施例
の場合、内側リングと成形リングの間に圧力が加えられ
る。内側リングが一次シーリングとして機能するという
、動力学的に使用するために考案された実施例の場合、
媒体による組合シール装置への圧力を追加的に補助する
ことは重要でない。

［実施例］第１図は内側リング２を吹め込まれたエラストマ製の成
形リング１を示している。成形リング１は、半径方向に
作用する密封面３と、密封面３に直角方向に設けられ軸
方向に作用する密封面４を有する。両密封面３，４と外
側面５とで成形リング１の縦断面は実質的に四分円にな
っている。軸方向に作用する環状の密封面４の内径ｄａ
ｘは、半径方向に作用する密封面３の直径ｄｒより太き
い。内側リング２の最小内径ｄ１は、半径方向に作用す
る密封面３の直径ｄｒより大きい。成形リング１は、内
側リング２のアーチ形の外側面５の反対側に傾斜して形
成された内面６と、成形リング１の両密封面３．４との
間に、内側リング２をはさんだ狭い環状の半径方向面７
と軸方向面８とを有する。

第２図及び第３図はそれぞれ密封空間１０を有するキャ
ップ９を示している。密封空間１０はキャップ９の内径
ｄｋからキャップ９の外端面１１へ円錐状に拡径してい
る。第２図の実施例の場合、キャップ９は密封空間１０
と反対側に円筒部１２を有する。円筒部１２は固定手段
（図示なし）用の半径方向に形成された孔１３を備える
。固定手段は、第４図に図示されるように、管やシャフ
トである円筒面１４に対し円筒部１２を固定するもので
ある。

第３図の実施例の場合、キャップ９は密封空間１０の最
大の開口部を有する層面１１に７ランジ１５を有し、フ
ランジ１５は、第４図に示すように、固定部材１７（第
４図）に対しフランジ１５を固定する固定手段１８用の
軸方向に形成された孔１６を備える。

第４図に図示するように、取萱されたシーリング装置は
、第１図のように内側リング２を嵌め込まれた成形リン
グ１と、第３図のキャップ９とから成る。成形リング１
とキャップ９は、円筒面１４を有するシャフトに装着さ
れている。成形リング１は、半径方向に作用する密封面
３によってシャフト上で支持されている。成形リング１
はキャップ９内の密封空間１０へ完全に嵌め込まれ、成
形リング１の軸方向に作用する密封面４は固定部材１７
に当接されている。この部材１７は、例えば、ハウジン
グのフランジである。密閉空間１０の内郭が成形リング
１の外郭より小さいので、第４図に一点ＩＡ線で図示さ
れた固定手段１８を締めると、成形リング１がキャップ
９と固定部材１７との間で変形されるので、それは、応
力を受けて密封空間１０の円錐状の壁にぴったりと当接
される。密封空間１０がテーパになっているので、固定
手段１８を締めると、成形リング１に半径方向及び軸方
向に力が作用する。密封空間１０のテーパ角度αが、キ
ャップ９の対称軸線１９に対し４５°である場合、半径
方向及び軸方向の圧力成分は実質的に等しい。テーパ角
度αが４５°以上である場合、半径方向に作用する密封
が強まり、テーパ角度αが４５゛以下である場合、軸方
向に作用する密封が強まる。

第１図乃至第４図の実施例の場合、エラストマ製成形リ
ング１は一次シーリングとしてｔ［する。

内側リング２は支持リングとして機能するが、被密封面
に接触しない。内側リング２が一次シーリングの機能を
果すのに対し、成形リング１が二次シーリングであるよ
うな実施例は、一定の使用範囲には目的に適っているよ
うに思われる。第５図に図示するように、内側リング２
は、薄層の成形部２０．２１が、成形リング１に形成さ
れた半径方向に作用する密封面３と軸方向に作用する密
封面４とを全体的に覆っている。成形部２０．２１は、
成形リング１のアーチ形の外側面５の領域へ幾らか嵌合
しているので、エラストマ製成形リング１用の支持部材
になっており、成形リング１の密封面３．４が被密封面
に直に接触するのを防いでいる。拡大詳細図Ｘから明ら
かなように、成形部２０．２１は溝状密封面２２を有す
る。少なくとも成形部２０．２１は、好ましくは摩擦力
の影響を受けて流動する材料から成る。

第６図では、第５図に示した実施例の変形例として、内
側リング２の成形部２０が、成形リング１の半径方向に
作用する密封面３を覆っている。

第７図の実施例では、内側リング２は成形部材２１のみ
を備えている。成形部材２１は成形リング１の軸方向に
作用する密封面４のみを覆っている。

第８図に図示した実施例は、原理的には、第５図の実施
例に等しい。しかし、第８図では、成形リング１の成形
部２０．２１は、成形リング１の密封面３，４の全部を
覆ってはいない。むしろ、成形部２０．２１は密封面３
，４へ同・一平面上に嵌め込まれているので、狭い環状
領域３ａ、４ａを有する成形リング１は一次シーリング
として礪能する。

【図面の簡単な説明】

第１図は内側リングを嵌め込まれた成形リングの正面図
及び断面図、第２図は円筒部を有するキャップの正面図
及び断面図、第３図はフランジを有するキャップの正面
図及び断面図、第４図は第３図のキャップと第１図の成
形リングと内側リングとを取着したシール装置の図、第
５図乃至第８図は各々変形した内側リングを有する成形
リングの第１図に基づく図である。１・・・成形リング、２・・・内側リング、３ａ、４ａ
・・・環状領域、３．４・・・密封面、５・・・アーチ
形の外側面、６・・・内面、７・・・半径方向面、８・
・・軸方向面、９・・・キャップ、１０・・・密封空間
、１１・・・端面、１２・・・円筒部、１３・・・孔、
１４・・・円筒面、１５・・・フランジ、１６・・・孔
、１７・・・固定部材、１８・・・固定手段、１９・・
・対称軸線、２０．’２１・・・成形部、２２・・・密
封面、ｄｋ、ｄａｘ・・・内径、ｄｒ・・・直径、ｄｌ
・・・最小内径、α・・・テーパ角度。

Claims

【特許請求の範囲】１、円筒面（１４）を有する部材に位置するエラストマ
製成形リング（１）及びキャップ（９）並びに該キャッ
プ（９）を固定部材（１７）に固定する固定手段（１８
）とを具備し、該成形リング（１）は、該円筒面（１４
）に当接する、半径方向に作用する半径方向の密封面（
３）と内部に埋め込まれた内側リング（２）を有し、該
キャップ（９）は該成形リング（１）の外側面（５）よ
りも小さくかつ該キャップ（９）の内径（ｄｋ）から該
キャップ（９）の、該固定部材（１７）に当接する端面
（１１）へ円錐状に拡径し該成形リング（１）を囲繞す
る密封空間（１０）を有し、該固定手段（１８）を該キ
ャップ（９）を該固定部材（１７）に固定する構造とし
たシール装置において、該成形リング（１）は、該固定部材（１７）に当接され
るように、半径方向に作用する該密封面（３）に対し実
質的に直角方向に設けられた軸方向に作用する軸方向密
封面（４）を有することを特徴とするシール装置。２、前記成形リング（１）の前記両密封面（３、４）と
外側面（５）とで縦断面が実質的に四分円形に形成され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
シール装置。３、前記軸方向密封面（４）の内径（ｄａｘ）が前記半
径方向密封面（３）の直径（ｄｒ）より大きく形成され
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に
記載のシール装置。４、前記内側リング（２）の最小の内径（ｄ＿１）は前
記半径方向密封面（３）の直径（ｄｒ）より大きく形成
されることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３
項のいずれかの１に記載のシール装置。５、前記成形リング（１）は、前記の外側面（５）がそ
のアーチ形に形成され、前記内側リング（２）の該外側
面（５）と反対側に形成された内面（６）と該成形リン
グ（１）の前記両密封面（３、４）との間に形成された
狭い環状の半径方向面（７）及び軸方向面（８）とを有
することを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載のシ
ール装置。６、前記密封空間（１０）のテーパ角度（α）は、半径
方向に作用する密封を強めるために該密封空間（１０）
の対称軸線に対し４５°に、軸方向に作用する密封を強
めるために４５°以下に形成することを特徴とする特許
請求の範囲第１項乃至第５項のいずれかの１に記載のシ
ール装置。７、前記キャップ（９）は前記密封空間（１０）と反対
側に円筒部（１２）を有し、該円筒部（１２）は、前記
円筒面（１４）に対し該円筒部（１２）を固定する固定
手段用の半径方向に形成された孔（１３）を備えること
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
かの１に記載のシール装置。８、前記キャップ（９）は前記密封空間（１０）の最大
の開口部を有する端面（１１）にフランジ（１５）を有
し、該フランジ（１５）は前記固定部材（１７）に対し
該フランジ（１５）を固定する固定手段（１８）用の軸
方向に形成された孔（１６）を備えることを特徴とする
特許請求の範囲第１項乃至第６項のいずれかの１に記載
のシール装置。９、前記内側リング（２）は、前記半径方向密封面（３
）と前記軸方向密封面（４）の双方又は一方に全体的又
は部分的に覆う薄層の成形部（２０、２１）を有するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第８項のいず
れかの１に記載のシール装置。１０、前記内側リング（２）の前記成形部（２０、２１）は、摩擦力を受けて流動する材料から成
ることを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載のシー
ル１１１１、前記内側リング（２）の前記成形部（２０、２１）は溝状密封面（２２）を有することを特
徴とする特許請求の範囲第９項又は第１０項に記載のシ
ール装置。１２、前記内側リング（２）は、該内側リング（２）に
適合するように前記成形リング（１）に形成された環状
凹部へ緩く嵌合されていることを特徴とする特許請求の
範囲第１項乃至第１１項のいずれかの１に記載のシール
装置。１３、前記内側リング（２）を収容する前記環状凹部の
露出面は前記成形リング（１）の前記外側面（５）の反
対側を向いていることを特徴とする特許請求の範囲第１
２項に記載のシール装置。１４、前記内側リング（２）を収容する前記環状凹部の
底部は、前記成形リング（１）の前記外側面（５）に対
し実質的に水平に外側方向へアーチ形になっていること
を特徴とする特許請求の範囲第１２項又は第１３項に記
載のシール装置。