(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に取り付けられた軸状の機械部品（２）、および前記回転可能に取り付けられた機械部品（２）用のベアリングを形成する機械部品（３）であって、前記機械部品（２，３）のうちの第１の機械部品（３）がシール収容構造体を形成し、前記機械部品（２，３）のうちの第２の機械部品（２）が封止面（７）を形成する表面を有する機械部品（２，３）と、
流体供給領域として構成された高圧領域（１０）を前記第１および第２の機械部品（３、２）の間で低圧領域（１１）から密閉するために、前記シール収容構造体内に配置された少なくとも１つの回転シール（５）であって、前記低圧領域（１１）に対して正の圧力の下にある流体を、前記第１および第２の機械部品（３、２）のうちの一方から他方に、前記流体供給領域および前記封止面（７）を介して導くことができる回転シール（５）とを有する回転シール装置であって、
前記回転シール（５）が、
ＰＴＦＥから作製され、前記流体供給領域へ供給された前記流体から圧力を受ける側壁部（２４）と、前記封止面（７）と接触可能な封止縁部（２２）とを有する封止リング（２３）と、
弾性復元力を有し、少なくとも一部が前記封止リング（２３）よりも前記低圧領域（１１）側に配置され且つ前記封止リング（２３）における前記側壁部（２４）において前記流体が接する面とは反対の面に接触する接触体（２１）と、
前記接触体（２１）よりも剛性が高く、前記第１の機械部品（３）に取り付けられ、前記接触体（２１）を前記低圧領域（１１）側から支持する支持要素（２０）とを備え、
前記支持要素（２０）は、少なくとも、前記接触体（２１）を支持する支持領域において、前記第２の機械部品（２）の軸方向に対して傾斜して延在し、
前記接触体（２１）は、前記支持領域において前記弾性復元力によって前記封止リング（２３）を前記封止面（７）から離れる方向に押圧し、
前記封止リング（２３）は、前記流体供給領域へ供給された前記流体によって前記側壁部（２４）が前記圧力を受けても、前記接触体（２１）を介して前記支持要素（２０）に支持され、
前記圧力が閾値圧力を下回る場合は、前記封止リング（２３）の前記封止縁部（２２）は、前記封止面（７）に押圧されることなく前記封止面（７）と接触するか、または前記封止面（７）に押圧されて接触することなく前記封止面（７）から離れ、
前記圧力が前記閾値圧力を超える場合は、前記流体によって前記封止リング（２３）が前記接触体（２１）の前記弾性復元力に抗して前記封止面（７）に向けて押圧されることにより、前記封止縁部（２２）が前記封止面（７）へ接触し、前記封止面（７）上で前記高圧領域（１０）を前記低圧領域（１１）から封止することを特徴とする回転シール装置。
【請求項２】
前記封止面（７）が、円筒の外側面として構成され、前記接触体（２１）が、少なくとも部分的に前記第２の機械部品（２）の前記軸方向に関して前記支持要素（２０）と前記封止リング（２３）に挟まれることを特徴とする請求項１に記載のシール装置。
【請求項３】
前記封止面（７）が、円環状領域として構成され、前記接触体（２１）が、少なくとも部分的に前記第２の機械部品（２）の半径方向に関して前記支持要素（２０）と前記封止リング（２３）に挟まれることを特徴とする請求項１に記載のシール装置。
【請求項４】
前記第２の機械部品（２）が、前記第１の機械部品（３）に取り付けられたラジアルシャフトとして構成され、前記回転シール（５）がリング形状であり、前記ラジアルシャフトの周りに配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のシール装置。
【請求項５】
前記接触体（２１）が、前記回転シール（５）の半径方向に関して前記封止リング（２３）と前記シール収容構造体の間に延在し、前記封止リング（２３）には、前記接触体（２１）の前記弾性復元力により、前記第２の機械部品（２）に向けて前記半径方向に予圧がかけられることを特徴とする請求項４に記載のシール装置。
【請求項６】
前記支持要素（２０）が、前記シール収容構造体の一部分として前記第１の機械部品（３）と一体に構成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のシール装置。
【請求項７】
前記接触体（２１）は、前記封止リング（２３）における前記封止面（７）とは反対側の縁部を収容可能なくぼみを有し、該くぼみにおいて、前記高圧領域（１０）側で前記第２の機械部品（２）の前記軸方向に前記封止リング（２３）と接触することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のシール装置。
【請求項８】
前記封止リング（２３）は、前記側壁部（２４）において前記流体供給領域に接する面が凹んでいることを特徴とする請求項１に記載のシール装置。
【請求項９】
前記支持要素（２０）が鋼から作製され、かつ／または封止リング（２３）がＰＴＦＥから作製され、かつ／または接触体（２１）がエラストマーから作製されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のシール装置。
【請求項１０】
２つの回転シール（５）が前記高圧領域（１０）を挟むように鏡面対称に配置されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のシール装置。
【請求項１１】
前記側壁部（２４）は、前記封止縁部（２２）側において前記封止面（７）に対して前記高圧領域（１０）側に鈍角をなすように傾斜する請求項１〜１０のいずれか１項に記載のシール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転シール装置に関し、該回転シール装置は、回転可能に取り付けられた機械部品と、該回転可能に取り付けられた機械部品用のベアリングを形成する機械部品とを備え、これら機械部品のうちの第１の機械部品は、シール収容構造体を形成し、これら機械部品のうちの第２の機械部品は、封止面を形成する表面、およびシール収容構造体内に配置された少なくとも１つの回転シールを有する。回転シールにより、これらの機械部品の間で、低圧領域から高圧領域を密閉することが可能になる。
【背景技術】
【０００２】
この種の回転シールは、たとえば、回転供給流れを封止するのに使用される。この場合、高圧領域は、２つの機械部品の間の回転供給流れ領域から構成される。回転シールはまた、回転供給流れシールと呼ばれる。回転供給流れによって、ガスまたは液体である流体を、静止した機械部品と回転している機械部品の間で封止した状態で移動させることが可能となる。シール収容構造体を有する第１の機械部品は、通常、静止した機械部品として構成され、第２の機械部品は、第１の機械部品内に回転可能に取り付けられたシャフトとして構成される。このような回転供給流れは、たとえば、液圧式の用途において、またはローラを加熱するための高温ガスの供給に使用される。
【０００３】
公知の回転供給流れシールは、たとえば、スライディングリング（メカニカルシール）として構成されており、このスライディングリングは、通常、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）で作られる封止リングを有する。
【０００４】
このような回転供給流れシールの一例が、独国特許第１０２００７０６２４７０Ａ１号明細書に開示されている。回転供給流れシールは、正の圧力の下にある流体が、回転供給流れ領域から低圧領域に可能な限り入らないように、すなわち漏れが少ないように設計される。しかし、漏れが少なくなるにつれて、回転可能に取り付けられた機械部品の封止面と回転供給流れシールの間に生じる摩擦が大きくなる。それに応じて、回転供給流れシールの摩耗が大きくなり、その摩擦力に対して消費される駆動エネルギーの量が比較的大きくなる。具体的には、シャフトが高速で回転し、流体が高圧の下にあるとき、このような公知の回転供給流れシールの寿命はそれゆえに短い。
【０００５】
さらに、回転シールのシャフトとの同伴回転を避けなければならない。やはりリングの形状であり、たとえば鋼から作製される保持要素中に封止リングを押圧することによって、これが実現されることが多い。保持要素は、シール収容構造体内にねじるように強固に取り付けられている。しかし、このような回転供給流れシールは、製造するのが比較的難しい。ねじるように強固に取り付けるには、シール収容構造体に回転防止要素を設けなければならず、かつ／またはシール収容構造体内に保持要素を押し込まなければならない。シール収容構造体として機能させながら、単純なスロット内に取り付けることは、保持要素に剛性があるため不可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、従来技術の欠点を回避する回転シール装置を提供することであり、具体的には、機械部品間での回転シールの簡略な取付けが可能になり、回転シールのシールリングの同伴回転が確実に回避される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、各独立クレームの諸要素によって解決される。従属クレームには、本発明の好ましい実施形態が開示してある。
【０００８】
発明に係る回転シール装置は、回転可能に取り付けられた機械部品、およびこの回転可能に取り付けられた機械部品用のベアリングを形成する機械部品を有し、これら機械部品のうちの第１の機械部品はシール収容構造体を構成し、これら機械部品のうちの第２の機械部品は、封止面を形成する表面を有する。シール収容構造体内に配置された少なくとも１つの回転シールを設けて、これらの機械部品間で、低圧領域に対して高圧領域を封止する。高圧領域は、少なくとも一時的には、低圧領域の圧力に対して正の圧力の下にある。
【０００９】
本発明によれば、回転シールは、第１の機械部品に対して実質的に位置が安定した状態で配置された実質的に剛性の高い支持要素、高圧領域側でこの支持要素に接触しているゴム弾性的に変形可能な接触体、および、封止縁部を有し且つ接触体に緩く接触している封止リングを有する。
【００１０】
封止リングは、封止縁部の両側に広い側面を有し、この封止縁部とは反対向きのシール座縁部領域を有する。この広い側面は、シール座縁部領域を介して相互接続され、接触体は、少なくとも部分的には、封止リングの広い側面のうちの一方の面と支持要素の間に配置される。
【００１１】
封止面が、円筒の外側面として、すなわち回転シャフトの外側面として構成されている場合、接触体は、支持要素と封止リングの間で回転可能に取り付けられた機械部品の軸方向に、すなわちその回転軸の方向に配置される。
【００１２】
封止面が、円状領域または円環状領域として、すなわち回転シャフトの端面として構成されている場合、接触体は、支持要素と封止リングの間で回転可能に取り付けられた機械部品の半径方向に、すなわちその回転軸の方向に垂直に配置される。
【００１３】
接触体は、支持要素と封止リングの間に完全に配置する必要はない。接触体はまた、この領域を越えて延在することができる。「緩い接触で」とは、封止リングが接触体と一体に構成されていないことを意味する。回転シールの設計により、接触体に封止リングを押圧することができ、その結果、接触体に対する封止リングの相対位置が、封止リングと接触体の間に生じる摩擦力によって固定される。封止リングは、接触体と永続的に接触していなくてもよい。封止リングは、回転シールの設計で決められた限度値を超える高圧が、高圧領域に存在する期間中のみ、接触体と接触することができる。すなわち、封止リングは、高圧で接触体に押圧される。
【００１４】
ゴム弾性の接触体には、少なくとも一時的に封止リングが押圧されるので、接触体に対する封止リングの相対位置は、封止リングと接触体の間に生じる摩擦力によって固定される。接触体は、支持要素に均等に押圧され、かつ／または支持要素と一体に構成することができる。これにより、封止リングと回転可能に取り付けられた機械部品とが同伴回転することが確実に回避される。
【００１５】
具体的には、シール収容構造体の一部分として、支持要素が第１の機械部品と一体に構成される場合、回転シールの簡略な取付けが可能である。このシール収容構造体は、リング形状のスロットとして構成することができる。剛性のある支持要素を追加で設ける必要がないので、封止リング、および、支持要素と一体に構成されない場合には接触体を、弾性的に変形可能な部品として、シール収容構造体内に簡単に挿入または固定することができる。
【００１６】
この発明に係る回転シール装置は、具体的には、第１の機械部品内に取り付けられたラジアルシャフトとして第２の機械部品が構成されている回転供給流れに適しており、この回転シールは、リングの形状で構成され、ラジアルシャフトの周りに配置される。したがって、回転供給流れは、蓄圧器の圧力供給装置の一部分であり、この蓄圧器の圧力は、要求に応じて調整および／または設定することができる。
【００１７】
接触体が、封止リングとシール収容構造体の間で回転シールの半径方向に延在する場合、この封止リングには、接触体の弾性復元力により、第２の機械部品に向けて半径方向に予圧をかけることができる。このようにして、封止縁部を封止面に押圧する力は、回転シールの設計によって予め決定することができる。
【００１８】
接触体は、高圧領域側に回転可能に取り付けられた機械部品の軸方向に、封止リングと接触している領域を有することが好ましい。このようにして、封止面とは放射状に反対向きの封止リングの縁部、すなわちシール座縁部領域が、接触体のくぼみに配置されている。次いで、この縁部は、あるタイプの枢動軸を形成し、その周りで、高圧領域と低圧領域の間で相対的な圧力差を変化させながら封止リングが大なり小なり傾斜することができ、その結果、封止縁部を封止面に押圧する力を動的に適合させることができる。
【００１９】
この発明に係るシール装置は、特に回転供給流れとして構成されることが好ましい。この場合、高圧領域は、回転供給流れ領域によって構成され、この回転供給流れ領域を介して、低圧領域に対して正の圧力の下にある流体を、一方の機械部品から、封止面を介して他方の機械部品へと導くことができる。すなわち、２つの機械部品がともに回転供給流れを形成し、回転シールが、回転供給流れシールとして機械部品の間に配置される。回転供給流れ領域は、少なくとも一時的には、低圧領域の圧力に対して正の圧力の下にある高圧領域を形成する。
【００２０】
支持要素は、少なくとも支持領域において、封止リングがこの支持領域内の封止面とは反対向きに接触体によって押圧されるよう、回転可能に取り付けられた機械部品の軸方向に対して斜めに延在することが特に好ましい。すなわち、低圧領域に対して正の圧力を加えることにより、接触体がその封止リング側からともに押圧されるとき、封止縁部を有する封止リングが、接触体の内部弾性力に抗して封止縁部に向けて押圧されるように、この接触体が構成される。これにより、回転可能に取り付けられた機械部品の封止面と回転供給流れシールとの間で回転供給流れシールに作用する摩擦力が、特に効果的に低減される。
【００２１】
このようにして、正の圧力がない状態または圧力が閾値を下回る状態で、回転供給流れ領域において、封止縁部は、押圧する力なしに封止面と実質上接触するか、それとも封止面からある一定の距離を置くことが実現できる。圧力が正の状態または圧力が閾値を超えている状態で、回転供給流れ領域において、一方では、封止縁部は、シールを設けるように封止面と接触しているが、それというのも、この場合、圧力下にある流体が、接触体によって反対向きに押圧するのに対して作用する力の成分を封止リングに作用させるからである。したがって、回転供給流れ領域に相対的に高い圧力が加えられる場合、すなわち回転供給流れ領域内の流体が相対的に高い圧力の下にある場合、接触する封止リップによってのみ封止効果が増大する。回転供給流れの非常に多くの用途において、流体は、ほんの一時的に高圧の下にあり、または特に高い圧力が、ほんの一時的に流体に加えられるだけなので、回転シールの摩擦がこのようにして低くなり、漏れが少なくなる。たとえば、この流体がローラを加熱するのに使用される高温ガスなら、たとえば、ローラを一時的に加熱するために、この高温ガスが高圧でローラに押圧される場合、封止縁部はもっぱら封止面に強制的に押圧される。このような加熱領域においてのみ、封止縁部が封止面に押圧されることによって、ローラの回転が著しく遅くなる。たとえば、ローラの動作温度に達しているために現在は高温ガスが注入されていない場合、回転供給流れ領域内の流体の圧力は降下することになり、たとえば、封止縁部は封止面から持ち上がることになるが、それというのも、特に、弾性的な予圧がかかっている、かつ／または反対向きに押圧されている接触体により、封止リングが封止面とは反対向きに押圧されるからである。
【００２２】
封止リングが、回転供給流れ領域に対して凹形に角度がついた断面を有している場合、接触体の内部弾性力に抗して封止縁部を封止面に押圧する力は、流体の封止供給流れ領域において少なくとも一時的に生じる正の圧力によって特に良好に生成することができる。封止リングの回転供給流れ領域および封止面は、封止リングの回転供給流れ領域の側面と封止面の間に鈍角が存在するように境界が定められる。
【００２３】
支持要素は、剛性のあるプラスチックまたは金属、好ましくは鋼から作製することができる。封止リングは、有利には、ＰＴＦＥ、すなわちポリテトラフルオロエチレンＰＵＲ（ポリウレタン）から作製することができる。ＦＫＭ（フッ素系エラストマー）またはＨＮＢＲ（ゴム弾性材料）など、低摩耗のゴム弾性材料も、封止リング用の材料として使用することができる。接触体はエラストマーで作製することが好ましい。接触体は、ゴム弾性のバネの挙動を示すことが重要である。
【００２４】
２つの回転シールが上述の、または、ある回転供給流れ領域の周りに鏡面対称に配置されることが好ましい場合、回転供給流れ領域は、両側で確実に密閉される。
【００２５】
図面を参照しながら実例に基づいて、本発明を以下でより詳細に説明する。各図面はそれぞれ、回転可能に取り付けられた機械部品に関して軸方向に配向された断面図であり、それぞれの場合における、シール装置の上側半分のみが示してある。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１ａ】円筒の外側面として構成された封止面を密閉するための、発明に係る回転シール装置の好ましい一実施形態を示す図である。
【図１ｂ】円筒の外側面として構成された封止面を密閉するための、発明に係る回転シール装置の好ましい一実施形態を示す図である。
【図２】回転供給流れ上の、発明に係る回転シール装置の別の実施形態を示す図である。
【図３】発明に係る回転シール装置の別の実施形態を示す図である。
【図４】回転可能に取り付けられた機械部品の端面で回転供給流れを密閉するための、発明に係る回転シール装置の一実施形態を示す図である。
【図５ａ】発明に係る回転シール装置の回転シールの実施形態を示す図である。
【図５ｂ】発明に係る回転シール装置の回転シールの実施形態を示す図である。
【図５ｃ】発明に係る回転シール装置の回転シールの実施形態を示す図である。
【図５ｄ】発明に係る回転シール装置の回転シールの実施形態を示す図である。
【図５ｅ】発明に係る回転シール装置の回転シールの実施形態を示す図である。
【図５ｆ】発明に係る回転シール装置の回転シールの実施形態を示す図である。
【図６】発明に係る回転シール装置の接触体の一実施形態を示す図である。
【図７】図３の回転シールと同様の、発明に係る回転シールの別の実施形態を示す図である。
【図８ａ】発明に係る回転シール装置の回転シールの別の実施形態を示す図である。
【図８ｂ】発明に係る回転シール装置の回転シールの別の実施形態を示す図である。
【図８ｃ】発明に係る回転シール装置の回転シールの別の実施形態を示す図である。
【図８ｄ】発明に係る回転シール装置の回転シールの別の実施形態を示す図である。
【図８ｅ】発明に係る回転シール装置の回転シールの別の実施形態を示す図である。
【図８ｆ】発明に係る回転シール装置の回転シールの別の実施形態を示す図である。
【図８ｇ】発明に係る回転シール装置の回転シールの別の実施形態を示す図である。
【図８ｈ】発明に係る回転シール装置の回転シールの別の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
各図面内の表示は、発明に係る対象物を非常に概略的に示したものであり、縮尺は正確ではない。発明に係る対象物の個々の部品は、その構造を明確に説明するように示してある。
【００２８】
図１ａおよび１ｂは、発明に係る回転シール装置１の好ましい一実施形態の断面を示す。回転シール５は、回転可能に取り付けられた機械部品２（シャフト）と、この回転可能に取り付けられた機械部品２用のベアリングを形成する機械部品３との間に取り付けられている。したがって、回転シールは、リングの中心の周りで対称なリング形状を有する。シャフトの回転する様子は、曲線状の双方向矢印で図に示される。第２の機械部品２は、第１の機械部品３に取り付けられたラジアルシャフトとして構成されており、回転シール５は、リング形状で構成され、ラジアルシャフトの周りに配置されている。回転シール５の回転対称軸６は、ラジアルシャフトの回転軸と一致している。
【００２９】
あるいは、機械部品３は、機械部品２を中心に回転することができる。
【００３０】
回転シール５は、機械部品２、３のうちの第１の機械部品３で構成されたシール収容構造体に挿入されている。シール収容構造体は、図に示すような、第１の部品すなわち静止した機械部品３の内面の特別な形状で構成する必要はない。シール収容構造体は、もっぱら、回転シールが配置される、さらに指定されない表面の一領域でもよい。機械部品２、３のうちの第２の機械部品２、すなわち図に示したケースでのラジアルシャフトは、円筒の外側面として形成された封止面７を形成する表面を有する。回転シール５の座部は、ディスク８によって固定されており、このディスク８は、スロット内に係合しているばね座金９によって固定されている。
【００３１】
回転シール５により、回転供給流れ領域として構成された高圧領域１０が、機械部品２
と３の間の低圧領域１１から密閉される。回転供給流れ領域１０を介して、低圧ＰＮの低
圧領域１１に対して正の圧力の下にある流体を、静止した機械部品３から封止面７を介し
て回転可能な機械部品２へと導くことができる。低圧ＰＮは、たとえば、標準的な大気圧
とすることができる。このために、回転供給流れ領域１０内に開口している孔１４が、静
止した機械部品３に設けられている。回転可能な機械部品２も孔１４を有し、この孔１４
は、回転供給流れ領域１０に抜け出て、流体を導くために、回転可能な機械部品２のシャ
フトの一端に回転供給流れ領域１０を連結する。したがって、流体は、孔１４を介して、
静止した機械部品３から回転可能な機械部品２へと導くことができ、これが図に矢印１６
で表してある。流体はまた、必要に応じて、矢印１６の方向に逆らって流れることができ
る。
【００３２】
２つの回転シール５が、高圧領域１０、すなわち回転供給流れ領域の周りに鏡面対称に配置されている。回転シール５のそれぞれは、第１の機械部品３に対して実質的に位置が安定した状態で配置された、実質的に剛性の高い支持要素２０、回転供給流れ領域側でこの支持要素２０に接触しているゴム弾性的に変形可能な接触体２１、および、封止縁部２２を有し、接触体２１に緩く接触している封止リング２３を有する。
【００３３】
封止リング２３のそれぞれは、この封止縁部２２の両側に広い側面２４を有し、この封止縁部とは反対向きのシール座縁部領域２６を有する。各封止リング２３の広い側面２４は、対応するシール座縁部領域２６を介して相互接続されており、各接触体２１は、各封止リング２３の広い側面２４のうちの１つと連動する支持要素２０との間に配置されている。広い側面２４は、少なくとも封止縁部２２の各側面のうちの１つに、高圧領域内の圧力の下にあり、且つ密閉するために封止縁部２２と共に封止リング２３を封止面７に押圧する流体用の十分な係合面を構成する、表面領域を形成する。具体的には、封止リング２３は、好ましくは内側に凹むように変形した平らな円環の形状を有することができ、内部に放射状に向いた縁部が封止縁部７を構成する。
【００３４】
したがって、封止リング２３は、連動する接触体２１に永続的に連結されるのではなく、もっぱらそれと接触しているだけである。やはり隙間が存在することもある。支持要素２０は、機械部品２、３から分離した構成部品である。封止リング２３の封止縁部２２は、それぞれの場合に、支持要素２０および挿入された接触体２１を越えて封止面７に向けて突出している各封止リング２３の負荷領域に配置される。具体的には、圧力が加えられるとき、この負荷領域は、高圧領域１０においてその位置が可変である。したがって、圧力が加えられるとき、この負荷領域は、封止縁部２２が封止面７に押圧されるように変形する。
【００３５】
封止リング２３は、それぞれ、連動する接触体２１によって封止面７とは反対向きに押圧されている。これが、図に矢印２５で表してある。接触体２１のゴム弾性の特性によって反対向きに押圧される。封止リング２３はそれぞれ、回転供給流れ領域１０に対して凹形に角度がついた断面を有している。回転供給流れ領域１０は、封止リング２３の回転供給流れ領域の側面と封止面７の間に鈍角が存在するよう、封止リング２３および封止面７によって境界が定められる。接触体２１は、連動する各支持要素２０に対して支持されている。
【００３６】
高圧ＰＨの下にある流体が回転供給流れ領域１０に導かれる場合、図に湾曲矢印で示すように、封止リング２３の回転供給流れ領域の側面に力がかかる。この力は、封止面７とは反対向きに封止リング２３を押圧する接触体２１の内部ゴム弾性復元力に抗して、接触体２１をともに押圧する。これにより、実質的に漏れることなく、低圧領域１１に対して回転供給流れ領域１０が封止されるよう、封止縁部２２が封止面７に押圧される。
【００３７】
図１ａに示すシール装置では、２つの回転シール５が、同一の半径を有する。したがって、回転シール５が取り付けられるシール収容構造体はまた、静止した機械部品３の孔１４の両側で同じ内径を有する。
【００３８】
図１ｂでは、２つの回転シール５がそれぞれ、異なる半径を有する。したがって、回転シール５が取り付けられるシール収容構造体はまた、静止した機械部品３の孔１４の両側で異なる内径を有し、内径の段差２９を形成する。
【００３９】
図２には、回転供給流れ上の、発明に係る回転シール装置の別の実施形態が示してある。回転シール装置は、図１ａに示した実施形態と実質的に同じであり、したがって、関連する機能は同じ参照記号で示してある。図１ａの実施形態とは異なり、図２に示した回転シール５の接触体２１はそれぞれ、静止した機械部品３の孔１４に隣接するその領域内に隆起部３０を有する。接触体２１の隆起部は、逆止め弁として機能するように接触する。高圧の下にある流体が、矢印１６の方向に孔１４を介して静止した機械部品３に導かれる場合、隆起部が離れるように押圧され、その結果、流体が高圧領域１０内に導かれる。流体の圧力が低下する場合、接触体２１のゴム弾性材料の弾性復元力により、隆起部３０は、静止した機械部品３の孔１４を再び閉じる。
【００４０】
図３は、発明に係る回転シール装置の別の実施形態を示す。図１と同様に、回転可能なシャフトとして構成された第２の機械部品２と、そのベアリングとして構成された第１の機械部品３との間の回転供給流れ上の低圧領域１１から、回転供給流れ領域として構成された高圧領域１０を密閉するために、回転シール装置の回転シール５が配置されている。図において、図１に対応する回転シール装置の部品は、同じ参照記号を使用して示す。
【００４１】
図１の実施形態とは異なり、支持要素２０は、第２の機械部品２と一体に構成されている。支持要素２０は、ゴム弾性の接触体２１および封止リング２３が挿入される先のシール収容構造体を構成するスロットの低圧側の縁部によって構成される。
【００４２】
封止リング２３は、接触体２１によってスロット内に固定される。接触体２１は、回転可能に取り付けられた機械部品２の軸方向における高圧領域側に封止リング２３と接触している領域を有する。したがって、封止面とは放射状に反対を向く封止リング２３の縁部は、接触体２１のくぼみに配置される。少なくとも、高圧領域１０に十分な正の圧力が加えられるとき、封止リング２３は、支持体２０と封止リング２３の間に配置された接触体２１の領域上にしっかりと押圧され、その結果、封止リング２３のシャフトとの同伴回転が防止される。封止リング２３を接触体に押圧する様子が、封止面の領域内の矢印で図に表してある。
【００４３】
接触体２１はまた、封止リング２３とシール収容構造体の間で、回転シール５の半径方向に延在する。封止リング２３には、接触体２１の弾性復元力により、第２の機械部品２に向けて半径方向に予圧がかけられる。これにより、基本形がＭ字型である接触体２１は、スロットのスロットベースに押し込まれていないときに先端が尖っている２つの上端部６０で押圧されるようになる。これにより、２つの端部６０は丸みを帯びた状態で図示される。このようにして設けられたスロット内の封止リング２３の柔軟な取付けは、スロットベースと接触体２１の間、および／または接触体２１と封止リングの間の空洞によってさらに柔軟になる。圧力を加えると、封止リング２３は容易にひっくり返ることがあるので、封止縁部２２を平坦にすることができ、または封止縁部２２は、圧力が加えられるのに応じて、別法として封止面７対して封止する２つの縁部を形成する。
【００４４】
図４は、回転可能に取り付けられた機械部品２の端面で回転供給流れを密閉するための、２つの回転シール５を有する発明に係る回転シール装置の一実施形態を示す。端面とは、回転可能な機械部品２の側面のことであり、その表面に対して、回転可能な機械部品２の回転軸、すなわちその軸方向が垂直である。図１ａの回転シール装置と同じ特性は、同じ参照記号で参照される。回転機械部品２の端面は、封止面７を形成し、円環状領域として構成される。接触体２１は、対応する支持要素２０と各封止リング２３の間で回転可能に取り付けられた機械部品２の半径方向に配置される。静止した機械部品３は、流体供給用の孔１４に両側に、回転シール５が挿入されるシール収容構造体としてのリング形状のスロットを有する。孔とは反対向きのスロットのスロット縁部のそれぞれに、いずれの場合にも、支持要素２０上に設けられた突起部３３が係合する切欠き３２が設けられており、それにより、回転シール５は、回転機械部品２に対して軸方向の適位置に固定される。
【００４５】
図５ａ〜５ｅは、発明に係る回転シール装置の回転シールの様々な実施形態の軸方向の断面を示す。各実施形態は、図１による回転シールと実質的に同じである。したがって、ここでは特別な詳細のみを説明する。各図では、図１の回転シール装置の部品に対応する部品が、同じ参照記号で示してある。図示した回転シールの接触体２１はそれぞれ、シール収容構造体側に、足状に広がった部分を有する。接触体は、封止リング２３とシール収容構造体の間で回転シール５の半径方向に延在し、接触体２１は、高圧領域側で回転可能に取り付けられた機械部品２の軸方向に封止リング２３と接触している領域を有する。後者の領域は、封止縁部に向けて様々な距離で延在する。したがって、封止面から放射状に反対を向く封止リング２３の縁部は、接触体２１のくぼみに配置される。
【００４６】
接触体２１はそれぞれ、封止対応側において先が細くなる、少なくとも１つの端部６０を有する。これらの端部６０は、接触体２１が弾性的に変形し、封止リング２３に予圧をかけるように、シール収容構造体上に押圧される。これは、端部６０の破線で表される。このようにして、封止面とは放射状に反対を向く封止リング２３の縁部はまた、それぞれの場合に、接触体２１のくぼみ内で弾性的に固定される。図５ｂでは、空間をつなぐ縁部７０によってこれが実現される。回転シールではさらに、支持要素２０、封止リング２３、およびそれらの間の接触体２１の領域の形状が異なる。
【００４７】
図５ａ〜５ｅでは、支持要素２０、封止リング２３、およびそれらの間の接触体２１の領域がそれぞれ、高圧領域に対して凹形に角度がついた断面を有する。この場合、図５ｃ〜５ｅの各実施形態では、支持要素２０と封止リング２３の間の接触体２１の領域が、封止縁部に向かって円錐状に広がる。一方、図５ｆでは、支持要素２０の断面、封止リング２３の断面、およびそれらの間の接触体２１の領域の断面は、角度がついていない。
【００４８】
図示した全ての実施形態は、いずれの場合でも、接触体２１の弾性復元力により、封止リング２３には、第２の機械部品２（図示せず）に向かって半径方向に予圧がかかるという共通の特徴を有する。支持要素２０が、少なくともそれぞれの支持領域において回転可能に取り付けられた機械部品（図示せず）の軸方向に対して斜めに延在するので、接触体２１は、この予圧により、支持要素２０と封止リングの間のこの領域でともに押圧される。次にこれが、接触体２１により、封止面からとは反対向きに、支持領域内の封止リング２３を押圧する。接触体２１は、各支持要素２０と連動する封止リング２３との間で放射状に、それぞれの支持領域内に配置されている。
【００４９】
図６は、発明に係る回転シール装置の接触体２１の一実施形態が、軸方向に向いた平面図を示す。したがって、図６は、封止リング側での接触体２１の表面を示す。接触体はまた、封止リング側に平面を有することができるが、この実施形態では、この表面は、封止リングに向いた突起８０を有し、その結果、接触体２１が圧縮されているときには、接触体２１と封止リングの間の距離が維持される。
【００５０】
図７は、図３の回転シールと同様の、発明に係る回転シールの別の実施形態の軸方向の断面図を示す。圧縮するために設けられた接触体２１の先端が尖っている２つの端部６０、および接触体２１と封止リング２３の間の両側での間隔８５が図示される。接触体２１の軸方向の圧縮により、接触体２１および封止リングをシール収容構造体のスロット内に挿入した後に、間隔８５を満たすことができ、それにより、接触体２１の封止リング２３を確実に固定することができる。
【００５１】
図８ａ〜８ｅは、発明に係る回転シール装置の回転シール５の様々な実施形態の軸方向の断面を示す。各回転シール装置の回転シール５は、静止した機械部品３のスロットとして構成されたシール収容構造体内にそれぞれ配置されており、それぞれが、円筒の外側面として構成された、回転する機械部品２のそれぞれの封止面を封止する。それぞれの場合で、支持要素２０、ゴム弾性の接触体２１、および封止リング２３が設けられる。それぞれの場合で、接触体２１は、少なくとも部分的には、支持要素２０と封止リング２３の間で回転可能に取り付けられた機械部品２の軸方向に配置される。接触体２１は、封止リング２３の周りに、それぞれ対称に配置される。図８ｅおよび８ｈでは、相互に分離された２つの接触体２１が設けられている。図８ｅでは、支持要素２０は、封止縁部とは反対向きであり、封止リング２３、および、たとえばシート状金属で作製される接触体２１の周りをとらえる構成部品として構成される。図８ｄおよび８ｇでは、支持要素２０は、シール収容構造体のスロット縁部によって構成される。このために、別個の支持要素を追加で設けない。図８ｅおよび８ｄには、いずれの場合でも、封止リングの両側に配置された位置固定要素９０が設けられている。これらの位置固定要素９０のそれぞれは、接触体２１および／または封止リング２３が、封止面７に過度に強く押圧されることを防止する。
【００５２】
回転シール装置には、
−回転可能に取り付けられた機械部品２、およびこの回転可能に取り付けられた機械部品２用のベアリングを形成する機械部品３であって、機械部品３の第１の部品がシール収容構造体を構成し、機械部品２の第２の部品が封止面７を形成する表面を有する機械部品と、
−シール収容構造体内に配置されて、機械部品２と３の間で低圧領域１１に対して高圧領域１０を封止する少なくとも１つの回転シール５と
が提案されている。
【００５３】
回転シール５は、第１の機械部品３に対して実質的に位置が安定した状態で配置された実質的に剛性の高い支持要素２０、高圧領域側でこの支持要素２０に接触しているゴム弾性的に変形可能な接触体２１、および、封止縁部２２を備え且つ好ましくは接触体２１に緩く接触している封止リング２３を有する。
【００５４】
封止リング２３は、封止縁部２２のそれぞれの側に広い側面２４を有し、封止縁部とは反対向きのシール座縁部領域２６を有し、この広い縁部２４は、シール座縁部領域２６を介して相互接続されている。接触体２１は、少なくとも部分的に、広い側面２４のうちの少なくとも１つと支持要素２０との間に配置されている。
【００５５】
本発明は、前述の実施形態に限定されない。むしろ、基本的に異なる構成であるが、本発明の特性を使用するいくつかの変形形態が考えられる。
【図１ａ】
0005604530.tif 000002
【図１ｂ】
0005604530.tif 000003
【図２】
0005604530.tif 000004
【図３】
0005604530.tif 000005
【図４】
0005604530.tif 000006
【図５ａ】
0005604530.tif 000007
【図５ｂ】
0005604530.tif 000008
【図５ｃ】
0005604530.tif 000009
【図５ｄ】
0005604530.tif 000010
【図５ｅ】
0005604530.tif 000011
【図５ｆ】
0005604530.tif 000012
【図６】
0005604530.tif 000013
【図７】
0005604530.tif 000014
【図８ａ】
0005604530.tif 000015
【図８ｂ】
0005604530.tif 000016
【図８ｃ】
0005604530.tif 000017
【図８ｄ】
0005604530.tif 000018
【図８ｅ】
0005604530.tif 000019
【図８ｆ】
0005604530.tif 000020
【図８ｇ】
0005604530.tif 000021
【図８ｈ】
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