| 【発明の名称】 |
メカニカルシ―ル |
| 【発明者】 |
【氏名】ケンジ・ナカノ
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| 【要約】 |
【課題】製造工程を簡略化することによって製造コストを削減することができるメカニカルシールを提供する。
【解決手段】本発明のメカニカルシールは、１つのスライドリングと１つの対向リングを有するメカニカルシールであって、スライドリングと対向リングが、密封面において互いに相対的に回転できるように、かつスプリング力を加えられて軸方向予圧によって密封を行うように接触し合い、スライドリングとこれに対して回転しないように配置されたハウジングが、軸方向に延伸しているベローズの両端面のそれぞれで密封されるように配置されているメカニカルシールにおいて、ベローズ（８）の一方の端面（６）がスライドリング（１）に、かつベローズ（８）の他方の端面（７）がハウジング（５）に、固着されることなく摩擦結合的及び／又は形状噛み合い的に配置されていることを特徴とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 １つのスライドリングと１つの対向リングを有するメカニカルシールであって、該スライドリングと該対向リングが、密封面において互いに相対的に回転できるように、かつスプリング力を加えられて軸方向予圧によって密封を行うように接触し合い、該スライドリングとこれに対して回転しないように配置されたハウジングが、軸方向に延伸しているベローズの両端面のそれぞれで密封されるように配置されているメカニカルシールにおいて、前記ベローズ（８）の一方の端面（６）がスライドリング（１）に、かつ前記ベローズ（８）の他方の端面（７）がハウジング（５）に、固着されることなく摩擦結合的及び／又は形状噛み合い的に配置されていることを特徴とするメカニカルシール。
【請求項２】 前記スライドリング（１）と前記ベローズ（８）の間の結合が、ポリマ材料からなる第１支持リング（９）を介して行われ、該第１支持リング（９）が前記スライドリング（１）の外周側を少なくとも部分的に取り囲み、さらに前記第１支持リング（９）がクランプリング（10）によって半径方向に間隔をあけて取り囲まれ、かつ該間隔によって形成された間隙（11）内に前記ベローズ（８）の前記一方の端面（６）が挟み込まれている、請求項１に記載のメカニカルシール。
【請求項３】 前記第１支持リング（９）が、ポリマ材料によって完全に取り囲まれている補強材（12）を備える、請求項２に記載のメカニカルシール。
【請求項４】 前記第１支持リング（９）が、対向リング（２）から遠い方のスライドリング（１）の端面（13）を追加的に実質上完全に覆っている、請求項２又は３に記載のメカニカルシール。
【請求項５】 前記ベローズ（８）の前記他方の端面（７）が、ハウジング（５）の軸方向フランジ（14）の半径方向外側を取り囲み、前記他方の端面（７）が、半径方向予圧のもとで保持リング（15）によって挟み込まれている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のメカニカルシール。
【請求項６】 前記クランプリング（10）と前記保持リング（15）が、それぞれ１つの半径方向突起（16、17）を備え、かつ該半径方向突起（16、17）の互いに向かい合う側（18、19）が、圧縮スプリング（20）による弾性的軸方向予圧のもとで、それぞれ該圧縮スプリング（20）と互いに接触し合っている、請求項２〜５のいずれか１項に記載のメカニカルシール。
【請求項７】 前記ベローズ（８）と前記圧縮スプリング（20）が、機能工学的に並列回路として配置されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のメカニカルシール。
【請求項８】 前記対向リング（２）が、スライドリング（１）に向かう方向で軸方向に開いた従動リング（23）の溝状切取り部（22）内に、ポリマ材料からなる第２支持リング（21）を介して配置され、かつ該従動リング（23）が、密封すべき軸（24）に対して回転しないように固定されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のメカニカルシール。
【請求項９】 前記ベローズ（８）が特殊鋼からなる、請求項１〜８のいずれか１項に記載のメカニカルシール。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、１つのスライドリングと１つの対向リングを有するメカニカルシールに関するものであって、このスライドリングとこの対向リングが、密封面において互いに相対的に回転できるように、かつスプリング力すなわち弾性力を加えられて軸方向予圧によって密封を行うように互いに接触し合い、さらにこのスライドリングとこれに対して回転しないように配置されたハウジングが、軸方向に延伸しているベローズの両端面のそれぞれで密封するように配置されている。
【０００２】
【従来の技術】このようなメカニカルシールは、EP 0 390 243 A2によって公知である。このメカニカルシールでは、ベローズの端面は、例えば溶接又は接着によって固着されてスライドリング及びハウジングと結合されている。このようなメカニカルシールは、経済的観点及び生産技術的観点から、十分に満足できるものではない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、当初述べた種類のメカニカルシールを、その製造工程を簡略化することによって製造コストを著しく削減できるように改善することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題は、１つのスライドリングと１つの対向リングを有するメカニカルシールであって、スライドリングと対向リングが、密封面において互いに相対的に回転できるように、かつスプリング力を加えられて軸方向予圧によって密封を行うように接触し合い、スライドリングとこれに対して回転しないように配置されたハウジングが、軸方向に延伸しているベローズの両端面のそれぞれで密封されるように配置されているメカニカルシールにおいて、ベローズの一方の端面がスライドリングに、かつベローズの他方の端面がハウジングに、固着されることなく摩擦結合的及び／又は形状噛み合い的に配置されていることを特徴とするメカニカルシールによって解決される。本発明の有利な実施形態に関しては、特許請求の範囲の従属請求項を参照のこと。
【０００５】上記課題を解決するために本発明の範囲内において、ベローズの一方の端面はスライドリングに、そしてベローズの他方の端面はハウジングに、それぞれ固着されることなく摩擦結合的及び／あるいは形状噛み合い的に配置されるように設計されている。本願発明において摩擦結合的に配置するとは、例えば両部品間の接触面に摩擦力を作用させて結合するように配置することである。また形状噛み合い的に配置するとは、両者の部品が互いに噛み合うようにして結合するように配置することである。例えばベローズの端面がスライドリング及びハウジングをそれぞれクランプしている、すなわち挟み込んでいるような配置によって、メカニカルシールの遙かに簡略化された製造性、製造工程がもたらされる。その他に修理の際に、メカニカルシールの個々の部品を非常に簡単に交換できるという長所がある。例えばベローズ及び／又はスライドリングを交換せねばならない場合、ベローズの端面領域で固着されていない結合、すなわち摩擦による及び／又は形状噛み合いによる結合を簡単に外し、交換すべき旧部品を取外し、その後新しい部品を再び固着させずに取付けることができる。これによって修理費用は、最低限にまで削減される。
【０００６】本発明の有利な実施形態によれば、スライドリングとベローズとの間の結合をポリマ材料からなる第１支持リングを介して行うことができる。この第１支持リングは、スライドリングの外周側を少なくとも部分的に取り囲み、第１支持リングは、半径方向に間隔をあけてクランプリングによって取り囲まれ、このときこの間隔によって形成された間隙内にベローズの一方の端面すなわちベローズの第１端面が挟み込まれて、これによってベローズの第１端面が位置決めされ、密封される。このとき第１支持リングはその断面形状がアングル状、Ｌ字状、角の張った形状であるように形成される。第１支持リングは、ポリマ材料、例えばＦＫＭ（フッ素重合体）から構成され、これによって多くの場合カーボンから構成されるスライドリングが、ベローズの第１端面及び／又は多くの場合金属から構成されるクランプリングと、直接的に接触しない。これはメカニカルシールにとって有利な点である。なぜならば、脆性があって、すなわち弾力がなくてもろい、したがって傷みやすい、損傷を受けやすいこのようなスライドリングは、第１支持リングを使用することによって、寿命を短くする高い機械的局部負荷から十分に保護されるからである。これによってメカニカルシールは、長い期間にわたって変わることのない優れた使用特性を示す。
【０００７】第１支持リングは、ポリマ材料によって完全に取り囲まれている補強材を備えることが望ましい。この補強材は、多くの場合はスチール製であり、このような完全な被覆によって、すなわち補強材が完全にポリマ材料によって取り囲まれることによって、例えば密封すべき流体による腐食から補強材は保護される。この補強材は、第１支持リングの剛性を大きくさせる機能を有し、それによって相互に密封すべき各空間の間の密封性が改善される。
【０００８】第１支持リングは、スライドリングの、対向リングから離れた方の端面を追加的に実質上完全に覆うことができる。このような実施形態によって、スライドリングと第１支持リングとの間の密封面積が著しく増大し、その結果優れた静的密封が得られる。第１支持リングによってスライドリングを大きな面積にわたって覆うことによって、スライドリングの傷みやすい表面が十分に保護される。
【０００９】ベローズの他方の端面すなわちベローズの第２端面は、ハウジングの軸方向フランジの外側を取り囲むことができ、この第２端面を、半径方向予圧のもとで保持リングによって挟み込むことができる。このときハウジングの軸方向フランジとベローズの第２端面との間に密封手段を追加的に配置しないことが望ましい。保持リングによって軸方向フランジを有する端面に半径方向の予圧をかけることは、設計上の観点からすれば、部品に軸方向の予圧をかけるよりも簡単である。その他にベローズの運動が軸方向においてベローズの端面、軸方向フランジ及び保持リングの各相対的配置に影響を及ぼさないことはメカニカルシールの長所として挙げることができる。
【００１０】クランプリングと保持リングは、それぞれ１つの半径方向突起を備えることが望ましい。このときこの半径方向突起の互いに向かい合う側は、圧縮スプリングによる弾性的軸方向予圧のもとで、それぞれ圧縮スプリングと互いに接触している。これによってベローズと圧縮スプリングは、機能工学的に並列回路で配置される。つまり機能的にベローズと圧縮スプリングは並列に配置され、しかも同方向に弾性力を作用させるように配置される。スライドリングと対向リングの間の軸方向予圧がもっぱらベローズそれ自体によってもたらされているメカニカルシールでは、幅広い温度範囲において変わることのない優れた使用特性を示すことができず、この点で十分に満足されるものではない。ベローズの材料は、まず第一に密封すべき流体に関連して選択されねばならず、この材料は特殊鋼、高級鋼であるのが望ましい。ベローズのスプリング力は、その構造に応じてメカニカルシールの所定の用途にわたって一定ではない。よって優れた密封を保証するために、追加的な圧縮スプリングを設けることが必要であって、この圧縮スプリングも同様に特殊鋼製であることが望ましい。ベローズと圧縮スプリングを機能技術的に分離することによってそれぞれの用途の所与条件に各部品を最適に適合させることができる。
【００１１】対向リングは、スライドリングに向かう方向で軸方向に開いた従動リングの溝状切取り部内に、ポリマ材料からなる中間の第２支持リングを介して配置することができる。このときこの従動リングは、密封すべき軸に対して回転しないように固定されている。第２支持リングは、第１支持リングと同様にＦＭＫ製であるのが望ましく、多くの場合炭化けい素から構成される対向リングと金属材料から構成される従動リングとの間のパッキンとして主に機能する。その他に対向リング及び／又は従動リングの製造公差は、第２支持リングによって補償することができる。第２支持リングは、第１支持リングと同様にその断面形状がアングル状に形成されているのが望ましく、対向リングの外周面及び対向リングのスライドリングから離れた方の端面を完全に覆っているのが望ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明に基づくメカニカルシールの１つの実施例が、以下において模式的に表した図をもとにして説明されている。
【００１３】図１にはメカニカルシールの１つの実施例が示されていて、このメカニカルシールは例えば自動車のガソリンポンプに使用されているものである。
【００１４】メカニカルシールは、カーボン製の１つのスライドリング１から構成され、このスライドリング１は、その平坦な密封面３によって炭化けい素からなる対向リング２の密封面４に、軸方向予圧のもとで弾性的かつ密封的に支持されている。密封すべき流体を参照番号26で示す。
【００１５】スライドリング１も、対向リング２も、それぞれの外周側及びその互いに離れているそれぞれの端面13、25の領域を、それぞれ断面形状がアングル状の第１及び第２支持リング９、21によって取り囲まれている。第１及び第２支持リング９、21は、それぞれ一様な材料から形成され、本実施例においてはどちらもＦＫＭから製造されている。また本実施例においては、断面形状がアングル状の第１支持リング９は、その内部にスチール製の補強材12を備えている。
【００１６】ベローズ８及び圧縮スプリング20等のメカニカルシールの金属部品は、本実施例ではそれぞれ密封すべき流体26に対して耐久性のある特殊鋼で製造されている。
【００１７】メカニカルシールの機能に関しては以下に説明を行う。
【００１８】本実施例では、対向リング２、第２支持リング21及び従動リング23は、予め組み立てられたユニットを形成し、このユニットは密封すべき軸24に対して回転しないように結合されている。従動リング23は、スライドリング１に向かう方向で軸方向に開く溝状切り取り部22を有し、この溝状切り取り部22内で対向リング２が第２支持リング21を介して配置される。
【００１９】同様にスライドリング１、第１支持リング９、クランプリング10、ベローズ８、ハウジング５並びに保持リング15と圧縮スプリング20も互いに回転しないように配置されている。本実施例においては、クランプリング10及び保持リング15は、それぞれ半径方向突起16及び17を備え、半径方向突起16及び17の互いに向かい合う面18及び19が、圧縮スプリング20の弾性的軸方向予圧のもとで、それぞれ圧縮スプリング20の端部と接している。
【００２０】圧縮スプリング20とベローズ８は、互いに機能工学的な並列回路に配列され、スライドリング１及び対向リング２の密封面３及び４を軸方向で互いに接触させ、弾性的に押し付けている。
【００２１】本実施例においては、ベロ−ズ８の第１端面６は第１支持リング９を介してスライドリング１に、そしてベロ−ズ８の第２端面７はハウジング５に、それぞれ固着されずに、もっぱら摩擦結合的に配置される。より詳細には、スライドリング１とベローズ８の第１端面６は第１支持リング９を介して結合し、第１支持リング９はクランプリング10によって半径方向に間隔をもって取り囲まれ、その間隔内にベローズ８の第１端面６が挟み込まれている。またベローズ８の第２端面７が、ハウジング５の軸方向フランジ14の外側を取り囲み、第２端面７は半径方向予圧のもとで保持リング15によって挟み込まれている。ベローズ８の端面６、７が、第１支持リング９及びハウジング５をもっぱらクランプする、もしくは挟み込んで締め付けることによって、メカニカルシールの組立も分解も遙かに簡略化される。
【００２２】
【発明の効果】本発明によるメカニカルシールは、１つのスライドリング（１）と１つの対向リング（２）を有するメカニカルシールであって、スライドリング（１）と対向リング（２）が、互いに密封面（３、４）とともに相対的に回転できるように、かつスプリング力を加えられて軸方向予圧によって密封を行うように接触し合い、スライドリング（１）とこれに対して回転しないように配置されたハウジング（５）が、軸方向に延伸しているベローズ（８）の両端面（６、７）のそれぞれで密封されるように配置される。ベローズ（８）の一方の端面（６）はスライドリング（１）に、かつベローズ（８）の他方の端面（７）はハウジング（５）に、固着されることなく摩擦結合的及び／あるいは形状噛み合い的に配置されている。このような構成により、簡略化された製造性、製造工程がもたらされる。例えば修理の際に、メカニカルシールの個々の部品を非常に簡単に交換することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９０００２３４５
【氏名又は名称】カール・フロイデンベルク
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| 【出願日】 |
平成１１年１０月７日（１９９９．１０．７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６３８９７
【弁理士】
【氏名又は名称】古谷 馨 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１２０８８１（Ｐ２０００−１２０８８１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年４月２８日（２０００．４．２８） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２８６８００ |
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