(57)【要約】【課題】本発明の目的は、圧縮性または非圧縮性の冷却媒体を用いて、或いは何れの媒体も用いずに、回転ユニオンの運転操作を可能にする。【解決手段】回転ユニオンは、ロータ部材に通じており、媒体流入口から当該ユニオン内に流入した圧縮性または非圧縮性の冷却媒体を用いて運転操作可能となっている。ユニオンは、円筒状のカウンターボアを有するハウジングと、カウンターボア内を軸方向に移動可能な管状キャリア部材とを備える。ユニオンは、ロータ部材に取り付けられた回転シール部材と、キャリア部材に取り付けられた非回転シール部材とからなる主シールアセンブリを備えるとともに、キャリア部材の周囲に配置された補助シール部材を備える。主シールアセンブリに閉鎖または開放する力が作用しているとき、或いは何れの力も作用していないときの主シールアセンブリのバランス比の範囲が開示されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ部材に通じ、圧縮性または非圧縮性の冷却媒体を用いて運転操作可能な流体カップリングデバイスであって、貫通する円筒状のカウンターボアと媒体流入口を有するハウジングと、上記カウンターボア内に外周部が配置されて上記カウンターボア内を軸方向に移動可能で且つ上記媒体流入口に通じている管状キャリア部材とを備える流体カップリングデバイスにおいて、
上記ロータ部材に取り付けられた回転シール部材と、上記キャリア部材に取り付けられ、開く力または閉じる力から自由な非回転シール部材とを有する主シールアセンブリと、
上記管状キャリア部材の周囲に配置されて上記ハウジングと当接・係合することにより、上記管状キャリア部材と上記ハウジング間を密封する補助シール部材との組合せを具備し、
上記主シールアセンブリに外部から開く力または閉じる力が加えられていない場合に、上記主シールアセンブリは、０．５〜０．６７の範囲内のバランス比（balance ratio）を有し、
上記主シールアセンブリは、圧縮性の流体冷却剤が上記媒体流入口を介して導かれているとき或いは流体冷却剤が上記媒体流入口を介して導かれていないときに、上記回転シール部材と上記非回転シール部材との間に所定の隙間を形成するように構成されるとともに、非圧縮性の流体冷却剤が上記媒体流入口を介して導かれているときに、上記回転シール部材を上記非回転シール部材と当接・係合させるように構成されていることを特徴とする流体カップリングデバイス。
【請求項２】
上記ハウジングは、内周面を有する環状溝を備え、この環状溝は、上記円筒状のカウンターボアの周囲に配置されて、上記管状キャリア部材の外周面を囲むように構成され、
上記補助シール部材は、上記溝内に配置されて、上記環状溝の内周面と上記管状キャリア部材の外周面とに当接・係合することにより、上記管状キャリア部材と上記ハウジング間を密封することを特徴とする請求項１に記載の流体カップリングデバイス。
【請求項３】
上記補助シール部材は、リップ延出部を有し上記溝内に配置されたＵ形状のシール部材であり、上記延出部は、上記環状溝の内周面と上記キャリア部材の外周面とにそれぞれ接触して、上記ハウジングと上記キャリア部材との間を密封することを特徴とする請求項２に記載の流体カップリングデバイス。
【請求項４】
上記補助シール部材は、上記環状溝の内周面と上記キャリア部材の外周面とにそれぞれ接触する状態で上記溝内に配置されて、上記ハウジングと上記キャリア部材との間を密封するＯリングであることを特徴とする請求項２に記載の流体カップリングデバイス。
【請求項５】
上記補助シール部材は、上記ハウジングと上記キャリア部材との間を密封するダイアフラムシール部材であることを特徴とする請求項１に記載の流体カップリングデバイス。
【請求項６】
上記補助シール部材は、上記管状キャリア部材の周囲であって、上記媒体流入口と上記主シールアセンブリとの間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の流体カップリングデバイス。
【請求項７】
上記主シールアセンブリは、上記ロータ部材の一端に取り付けられた回転シール部材を有し、上記非回転シール部材は、上記キャリア部材の一端に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の流体カップリングデバイス。
【請求項８】
ロータ部材に通じ、圧縮性または非圧縮性の冷却媒体を用いて運転操作可能な流体カップリングデバイスであって、貫通する円筒状のカウンターボアと媒体流入口を有するハウジングと、上記カウンターボア内に外周部が配置されて上記カウンターボア内を軸方向に移動可能で且つ上記媒体流入口に通じている管状キャリア部材とを備える流体カップリングデバイスにおいて、
上記ロータ部材に取り付けられた回転シール部材と、上記キャリア部材に取り付けられた非回転シール部材とを有する主シールアセンブリと、
上記非回転シール部材と当接・係合することにより、上記主シールアセンブリに開く力を与えて、上記回転シール部材と上記非回転シール部材とを互いに離間させる少なくとも一つの開放バネ部材と、
上記管状キャリア部材の周囲に配置されて上記ハウジングと当接・係合することにより、上記管状キャリア部材と上記ハウジング間を密封する補助シール部材との組合せを具備し、
上記主シールアセンブリに上記開く力が加えられている場合に、上記主シールアセンブリは、０．６７よりも大きいバランス比を有し、
上記主シールアセンブリは、圧縮性の流体冷却剤が上記媒体流入口を介して導かれているとき或いは流体冷却剤が上記媒体流入口を介して導かれていないときに、上記回転シール部材と上記非回転シール部材との間に所定の隙間を形成するように構成されるとともに、非圧縮性の流体冷却剤が上記媒体流入口を介して導かれているときに、上記回転シール部材を上記非回転シール部材に当接・係合させるように構成されていることを特徴とする流体カップリングデバイス。
【請求項９】
上記ハウジングは、内周面を有する環状溝を備え、この環状溝は、上記円筒状のカウンターボアの周囲に配置されて、上記管状キャリア部材の外周面を囲むように構成され、
上記補助シール部材は、上記溝内に配置されて、上記環状溝の内周面に当接・係合することにより、上記管状キャリア部材と上記ハウジング間を密封することを特徴とする請求項８に記載の流体カップリングデバイス。
【請求項１０】
上記主シールアセンブリは、上記ロータ部材の一端に取り付けられた回転シール部材を有し、上記非回転シール部材は、上記キャリア部材の一端に取り付けられていることを特徴とする請求項８に記載の流体カップリングデバイス。
【請求項１１】
上記補助シール部材は、リップ延出部を有し上記溝内に配置されたＵ形状のシール部材であり、上記延出部は、上記環状溝の内周面と上記キャリア部材の外周面とにそれぞれ接触して、上記ハウジングと上記キャリア部材との間を密封することを特徴とする請求項９に記載の流体カップリングデバイス。
【請求項１２】
上記補助シール部材は、上記環状溝の内周面と上記キャリア部材の外周面とにそれぞれ接触する状態で上記溝内に配置されて、上記ハウジングと上記キャリア部材との間を密封するＯリングであることを特徴とする請求項９に記載の流体カップリングデバイス。
【請求項１３】
上記補助シール部材は、上記ハウジングと上記キャリア部材との間を密封するダイアフラムシール部材であることを特徴とする請求項８に記載の流体カップリングデバイス。
【請求項１４】
上記補助シール部材は、上記管状キャリア部材の周囲であって、上記媒体流入口と上記主シールアセンブリとの間に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の流体カップリングデバイス。
【請求項１５】
ロータ部材に連通し、圧縮性または非圧縮性の冷却媒体を用いて運転操作可能な流体カップリングデバイスであって、貫通する円筒状のカウンターボアと媒体流入口を有するハウジングと、上記カウンターボア内に外周部が配置されて上記カウンターボア内を軸方向に移動可能で且つ上記媒体流入口に通じている管状キャリア部材とを備える流体カップリングデバイスにおいて、
上記ロータ部材に取り付けられた回転シール部材と、上記キャリア部材に取り付けられた非回転シール部材とを有する主シールアセンブリと、
上記キャリア部材と当接・係合することにより、上記非回転シール部材に閉じる力を与えて、上記回転シール部材と係合させる閉鎖バネ部材と、
上記管状キャリア部材の周囲に配置されて上記ハウジングと当接・係合することにより、上記管状キャリア部材と上記ハウジング間を密封する補助シール部材との組合せを具備し、
上記主シールアセンブリに上記閉じる力が加えられている場合に、上記主シールアセンブリは、０．５未満のバランス比を有し、
上記主シールアセンブリは、圧縮性の流体冷却剤が上記媒体流入口を介して導かれているとき或いは流体冷却剤が上記媒体流入口を介して導かれていないときに、上記回転シール部材と上記非回転シール部材との間に所定の隙間を形成するように構成されるとともに、非圧縮性の流体冷却剤が上記媒体流入口を介して導かれているときに、上記回転シール部材を上記非回転シール部材に当接・係合させるように構成されていることを特徴とする流体カップリングデバイス。
【請求項１６】
上記ハウジングは、内周面を有する環状溝を備え、この環状溝は、上記円筒状のカウンターボアの周囲に配置されて、上記管状キャリア部材の外周面を囲むように構成され、
上記補助シール部材は、上記溝内に配置されて、上記環状溝の内周面に当接・係合することにより、上記管状キャリア部材と上記ハウジング間を密封することを特徴とする請求項１５に記載の流体カップリングデバイス。
【請求項１７】
上記主シールアセンブリは、上記ロータ部材の一端に取り付けられた回転シール部材を有し、上記非回転シール部材は、上記キャリア部材の一端に取り付けられていることを特徴とする請求項１６に記載の流体カップリングデバイス。
【請求項１８】
上記主シールアセンブリの上記非回転シール部材には、上記キャリア部材の外周部に取り付けられた非回転シール部材を含み、この非回転シール部材は、閉じる力が付与されて上記回転シール部材と係合することを特徴とする請求項１６に記載の流体カップリングデバイス。
【請求項１９】
上記補助シール部材は、リップ延出部を有し上記溝内に配置されたＵ形状のシール部材であり、上記延出部は、上記環状溝の内周面と上記キャリア部材の外周面とにそれぞれ接触して、上記ハウジングと上記キャリア部材との間を密封することを特徴とする請求項１６に記載の流体カップリングデバイス。
【請求項２０】
上記補助シール部材は、上記環状溝の内周面と上記キャリア部材の外周面とにそれぞれ接触する状態で上記溝内に配置されて、上記ハウジングと上記キャリア部材との間を密封するＯリングであることを特徴とする請求項１６に記載の流体カップリングデバイス。
【請求項２１】
上記補助シール部材は、上記ハウジングと上記キャリア部材との間を密封するダイアフラムシール部材であることを特徴とする請求項１５に記載の流体カップリングデバイス。
【請求項２２】
上記補助シール部材は、上記管状キャリア部材の周囲であって、上記媒体流入口と上記主シールアセンブリとの間に配置されていることを特徴とする請求項１５に記載の流体カップリングデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転ユニオン等の流体カップリングデバイス（Fluid Coupling Devices）に関し、特に、単一の流入路と、内部で使用されるシール面を潤滑化する外部手段とを有するカップリングデバイスにおいて、水性または油性の冷却液等の潤滑媒体や、乾燥した空気およびガス等の非潤滑媒体を用いて、或いは何れの種類の媒体も用いずに、当該カップリングデバイスの運転操作を可能にする改良されたシール設計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転ユニオンは、流体カップリングや冷却剤ユニオン、回転ジョイントとしても知られており、高速ドリルやボーリングの移送操作において、あるいは高速工作機械スピンドルや流体媒体を回転デバイスに移送しなければならないその他操作において用いられている。回転ユニオンは、高速工作機械の運転操作を最適化するために、水性または油性の冷却液等の液体若しくは空気等の乾燥した気体を、その供給源から回転工作機械に伝えることが必要とされている。回転ユニオンの一つの適用例は、液体を冷却剤及び潤滑剤として回転工作機械に送出することであり、それに続いて、工作機械や作業領域を清掃するために回転工作機械に空気を送ることである。回転ユニオンの別の適用例としては、切削工具が高温となって水性または油性の冷却液が結果として切削工具の熱衝撃となるような特別な調質鋼の高速機械加工が含まれる。このような適用例では、切削工具を冷却するために、空気をベースとする冷却剤を使用する必要がある。回転ユニオンの第３の適用例としては、潤滑媒体と接触した完成部品が使用に適さなくなるような特定の医療用部品の機械加工が含まれる。
【０００３】
回転ユニオンが潤滑媒体を導く必要がある場合、多数の異なる配置構成の中から何れか一つが採用されて、回転及び非回転シール部材の堅固な係合が保証される。しかしながら、かかる全ての配置構成においては、“ドライランニング（dry-running）”として従来より知られる状態を回避するために、シール部材の接触面を潤滑状態とする必要がある。米国特許第６，１４９，１６０号、第６，３２５，３８０号および第６，７２６，２１３号などの先行技術は、接触するシール面の潤滑化を促す面シールの方法を数多く開示している。かかる運転状態は、接触シール面における摩耗の増大をもたらし、特に、高速回転での長期間のドライランニング操作は、シール部材に大きなダメージをもたらし、結果的に回転ユニオンの一部または全ての交換が必要になる。
【０００４】
回転ユニオンを媒体無しで運転する必要がある場合、通常は、回転シール面と非回転シール面を自動的に離間させることにより、上記ドライランニング状態が防止される。このような構成は、一般に“ポップオフ（pop off）”設計と呼ばれている。かかる構成において、非回転シール面は、回転シール面に対して軸方向に移動するキャリアに設けられ、媒体が有るときは回転シール面と当接・係合し、媒体が無いときは回転シール面から離間する。しかしながら、単一流入路の“ポップオフ”型の回転ユニオンは、これまで、潤滑媒体と非潤滑媒体の両方が存在する場合に両シール面が当接・係合してしまうという問題点がある。
【０００５】
回転ユニオンが非潤滑媒体を伝える必要があるときは、ドライランニングを防止して接触面どうしが直接接触しないようにするために、接触シール面どうしを僅かに離間させることが行われる。米国特許第５，６６９，６３６号および第６，４０６，０６５号は、潤滑媒体と非潤滑媒体を用いて運転するために少なくとも二つの別々の流入路を必要とする回転ユニオンの例である。かかる構成は、マルチ媒体の操作を制御するために、複雑で追加的な配管・バルブシステムが必要になるという問題点がある。
【０００６】
特願平１０−３０２３９５（特開平２０００−１３０６６５）には、非潤滑媒体を導くために接触シール面どうしの接触を維持する更に別の構成が開示されている。上記ドライランニングの問題を解決するため、かかる構成においては、外部から供給されたオイルミスト等の別の媒体を用いて接触シール面を潤滑化するようにしている。しかしながら、上記構成においては、オイルミストを接触シール面に供給するための分配システムの供給源が別途必要になるという問題点がある。このシステムは、コストがかかると同時に複雑さを増大させ、さらに、水性冷却液にオイルミストが混入するという問題点もある。このような混入は、シールの外側と内側で起こり得るものであり、シールの外側で起きた場合には、回転ユニオンの排液路に過度のオイルミストが流れ込み、シールの内側で起きた場合には、米国特許第５，９４１，５３２号にその概念が記載されているように、所謂“ハイドロパッド（hydropadｓ）”または溝によってオイルミストが移送されることとなる。何れにしても、液体や水性冷却液から除去しなければならない所謂“トランプオイル（tramp oil）”が発生し、回転ユニオンの運転に更なる費用がかかることになる。
【発明の開示】
【０００７】
本発明の目的の一つは、単一の媒体流入口を有する回転ユニオンにおいて、液体の潤滑媒体（例えば、水性または油性冷却液など）および気体の非潤滑媒体（例えば、乾燥した空気およびガスなど）を用いて、或いは何れの種類の媒体も用いずに、運転操作を可能にするシール設計を提供することである。
【０００８】
本発明の更なる目的は、非回転シール部材の幾何形状および非回転シール部材に作用する外力に対する所定のコントロールに加えて、非回転シール部材が取り付けられたキャリア部材の周囲に且つこれを取り囲むように設けられた補助的な或いは単一の弾性シール部材を有する流体カップリングデバイスである。
【０００９】
本発明の目的の一つは、水や油等の非圧縮性の媒体と、空気やガス等の圧縮性の媒体の何れかを利用することができ、その媒体を単一の流入口を介して回転ユニオン内に導入するようにした高速回転ユニオンを提供することである。
【００１０】
本発明の更なる目的は、単一の媒体流入口と単一の補助的なシール部材とを有する、部品数の少ないコンパクトな回転ユニオンである。
【００１１】
非回転シール部材にバネにより生じる力などの外力が無い場合、本発明の幾何学的形状（geometry）は、主シールアセンブリの回転シール面と非回転シール面との間に、０．５〜０．６７の範囲内の所定のバランス比（balance ratio）を保持する。水性または油性の冷却液など、非圧縮性の媒体が利用される場合、その合成力（resultant net force）は、運転、加圧条件下で、非回転シール面を回転シール面に係合させる。非圧縮性の媒体は通常は液体であるため、非圧縮性の媒体は接触シール面を潤滑状態とし、ドライランニングを防止する。係合したシール面は、望ましくない媒体の漏れを防止する。米国特許第６，５０８，４７２号はバランス比に言及しているが、この従来技術においては、本発明に記載の方法や構造で回転ユニオンが異なる媒体を伝えることを可能にするようなバランス比の特定の範囲についての示唆は無い。
【００１２】
主シールアセンブリ部材の回転および非回転シールの面シールの外径と内径は、それらの間に特定のバランス比を生じるように構造的に設定されている。そのバランス比は、開口面積に対する軸方向の閉じた面積の割合（the proportion of the axial closing area to the opening area）であり、０．５〜０．６７の範囲内となるように選択することが望ましい。非圧縮性の媒体により加圧している間、低いバランス比は、結果として、主シールアセンブリの第１シール部材と第２シール部材間における軸方向面の負荷（axial face load）を減少させることになる。これは、本発明に係るマルチ媒体回転ユニオンに対して、低摩擦、低摩耗率、長いシール寿命をもたらすこととなる。一方、圧縮性の媒体による加圧中、低いバランス比は、シール面間の軸方向負荷を除去し、シール面間に僅かな隙間を形成して無摩擦の運転を可能にする。
【００１３】
空気やガスをベースにした冷却剤など、圧縮性の媒体を回転ユニオンを介して導く場合には、その合成力は主シールアセンブリの非回転シール面と回転シール面とを僅かに離間させる。この状態によって、シール面は、圧縮性の媒体を用いても、或いは媒体または外部供給源からの潤滑剤を用いなくても、操作することが可能となり、これにより、回転ユニオンの運転中における機械的なシール摩耗を避けることができる。
【００１４】
本発明の他の実施形態は、バランス比を増減して調節することにより、バネその他のソースからの外力の存在を補い、開く力と閉じる力の同じ分布を生成するとともに、同じ合力を生成する。
【００１５】
本発明は、添付図面と、特に特許請求の範囲に示すように、後述する特定の新規な特徴と細部構造からなり、本発明の趣旨を逸脱しな範囲で、或いは幾つかの利点を犠牲にして、種々の変更を加えることが可能であると理解されるべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
各図面には、主シールアセンブリ３０と補助弾性シール部材２０が組み込まれた本発明の各実施形態に係るマルチ媒体型の冷却剤回転ユニオンまたはカップリングデバイス１０が示され、それら図面において、同一または類似の部分には同様の符号が使用されている。この回転ユニオン１０は、各図面に部分的に示されているように、水性または油性冷却液等の非圧縮性の媒体、或いは空気やガス冷却剤等の圧縮性の媒体を、その供給源から図示省略の工作機械等のスピンドルまたはロータ３６に導くために用いられる。このスピンドルまたはロータ３６は、例えば、複合工作機械やフレキシブルトランスファライン、或いは液体または空気をベースとした流体冷却剤が回転ユニオン１０と共に用いられる環境など、各種応用例において使用される工具の一つである。
【００１７】
回転ユニオン１０は、貫通する円筒状のカウンターボア（counter-bore）１４を有するハウジング部１２を備え、このハウジング部１２は、その内部に非回転管状キャリア部材１６を受け入れて、これを軸方向に移動させることができるように構成されている。管状キャリア部材１６は、冷却剤流入口１５に通じている。ハウジング部１２は、その内部に、キャリア部材１６の外周面１７を囲むように配置された環状溝１８を有している。環状溝１８は、一つの環状弾性シール部材２０を収容し得るように構成され、環状弾性シール部材２０は、この環状溝内で、図１０に示すように、円筒状カウンターボア１８の内周面１９とキャリア部材１６の外周面１７とに当接・係合する。図２〜図８に示すように、弾性シール部材２０は、断面の陰影のみで表されている。図１、図９および図１１に示すように、Ｕ形状の弾性シール部材２０のリップ部２１，２２と脚連結部２３は、環状溝の内周面１９および外周面と、キャリア部材１６の外周面１７と、環状溝の前端面２５に接触する。なお、弾性シール部材としては、図９〜図１２に示すように、様々なタイプの弾性シール部材を採用することが可能であり、何れも本発明の範囲内に含まれるものである。
【００１８】
図９〜図１２は、異なるタイプの弾性シール部材１３を用いた本発明の各実施形態の断面図である。図１、図９および図１１において、弾性シール部材は、Ｕ形状のシール部材２０であり、溝１８に配置されたときに、リップ部２１，２２および脚連結部２３は、溝１８の内周面１９およびキャリア部材１６の外周面１７に当接する。図１０において、Ｏリングタイプの弾性シール部材２０は環状溝１８内に配置され、図１２において、ダイアフラムタイプの弾性シール部材２０は、キャリア部材１６と当接・係合し、ハウジング部材１２に対してキャリア部材１６を密封するように配置される。図１３において、蛇腹タイプのシールアセンブリ４０は、主シールアセンブリ３０の非回転シール部材３４のシール面と回転シール部材３２のシール面間を密封するために利用される。補助シール部材２０は、シールノーズ４４を係合リング４６に付勢することにより、上述した補助弾性シール部材２０と同様に密封状態を形成するフレキシブルな蛇腹部材４２を有している。
【００１９】
また、図１に示すように、回転ユニオン１０の主シールアセンブリは、スタブ・ロータまたはスピンドル部材３６の一端３６ａに取り付けられた回転シール部材３２と、キャリア部材１６の一端１６ａに取り付けられた非回転シール部材３４とを備える。主シールアセンブリ３０の非回転または第１シール部材３４は、通常は、平坦なリング状部材であり、好ましくは、冷却材を通過させるための開口部３３を有するセラミック材料からなる。非回転シール部材３４は、貫通する開口部３３と、環状シール面３４ａとを有する。キャリア部材１６は、ハウジング１２の円筒状ボア１４内で軸方向に移動可能となっている。図１において、ユニオン１０は、運転されていない非加圧時の状態が示されている。
【００２０】
図３および図５を始めとする各図面に示すように、シール部材３２，３４は、平坦な接面（facing surfaces）３２ａ，３４ａまたは面取りされた接面３４ｂを備え、それらは、空気またはガスをベースとした圧縮性の流体冷却材を用いて或いは流体冷却材を用いずにユニオンを運転操作した際に、両者間に所定の微小隙間を形成する構造を提供する。図２および図４に示すように、非圧縮性の媒体を用いてユニオンを運転操作した際に、それらシール部材が当接・係合するようになっている。
【００２１】
図６、図７および図８は、非回転シール部材の動作を付勢するための外部バネを用いた各実施形態の断面図である。このうち図６は、非回転シール面３４ａを回転シール部材３２のシール面に流体密封係合させるべく付勢する閉鎖バネ部材２４を用いた実施形態を示している。この実施形態において、バランス比は０．５未満にする必要がある。図７および図８は、媒体の圧力と外部圧力との差圧が設定値を上回ったときに、非回転シール面３４ａとキャリア部材１６を回転シール部材３２のシール面３２ａから離脱させるべく付勢する開放バネ部材２６を用いた２つの実施形態を示している。この開放バネ部材２６を用いた実施形態において、バランス比は０．６７よりも大きくする必要がある。すなわち、シールアセンブリに力を加えるために外力やバネを用いない場合には、主シールアセンブリのバランス比を０．５〜０．６７の範囲内にする必要があり、少なくとも一つの閉鎖バネを用いる場合には、バランス比を０．５未満とし、少なくとも一つの開放バネを用いる場合には、バランス比を０．６７より大きくする必要がある。
【００２２】
図９は、本発明の譲受人であるデューブリン・カンパニーに譲渡された同時係属出願：米国出願番号６０／４３５，８９０に開示された実施形態の断面図である。
【００２３】
図１０〜図１３は、異なる種類の弾性シールを用いた本発明に係る４つの実施形態の各断面図である。これら実施形態のすべてにおいて、本発明の目的から独立した設計目的のために補助シールまたは弾性シールを選択することは可能であるが、本発明に不可欠な相対寸法は不変である。回転ユニオンは、一つの流入口１５と一つの補助または弾性シール部材２０とを備えるとともに、適切なバランス比を与えて非圧縮性または圧縮性の媒体を用いた運転を可能にするように構成されたものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
本発明の理解を容易にするために、本発明の望ましい実施形態を添付図面に示す。この図面を参照しながら、以下の説明と関連付けて検討することにより、本発明と、その構造や作用、多くの利点が容易に理解されることであろう。
【００２５】
【図１】本発明に係るマルチ媒体冷却ユニオンの断面図であり、当該冷却ユニオンが運転されておらず、加圧されていないときの状態を示している。
【図２】本発明に係るマルチ媒体冷却ユニオンの更なる実施形態を示す拡大断面図であり、当該冷却ユニオンが運転中で、非圧縮性の媒体を用いて加圧されているときの状態を示している。
【図３】本発明に係るマルチ媒体冷却ユニオンの更なる実施形態を示す拡大断面図であり、当該冷却ユニオンが運転中で、圧縮性の媒体を用いて加圧されているときの状態を示している。
【図４】本発明に係るマルチ媒体冷却ユニオンの更なる実施形態を示す拡大断面図で、シール面の少なくとも一方が面取りされた冷却ユニオンを示している。図４は、この冷却ユニオンが運転中で、非圧縮性の媒体を用いて加圧されているときの状態を示している。
【図５】本発明に係るマルチ媒体冷却ユニオンの更なる実施形態を示す拡大断面図で、シール面の少なくとも一方が面取りされた冷却ユニオンを示している。図５は、この冷却ユニオンが運転中で、圧縮性の媒体を用いて加圧されているときの状態を示している。
【図６】本発明に係るマルチ媒体冷却ユニオンの更なる実施形態を示す拡大断面図で、非回転シール部材を回転シール部材に流体密封係合させるべく付勢する閉鎖バネ部材を用いた冷却ユニオンを示している。
【図７】本発明に係るマルチ媒体冷却ユニオンの更なる実施形態を示す拡大断面図で、非回転シール部材を回転シール部材から離脱させるべく付勢する開放バネ部材を用いた冷却ユニオンを示している。
【図８】本発明に係るマルチ媒体冷却ユニオンの更なる実施形態を示す拡大断面図で、非回転シール部材を回転シール部材から離脱させるべく付勢する引張コイルバネ部材を用いた冷却ユニオンを示している。
【図９】本発明に係るマルチ媒体冷却ユニオンの更なる実施形態を示す拡大断面図で、主シール部材のシール面の少なくとも一方が面取りされた冷却ユニオンを示している。図９は、この冷却ユニオンが運転中で、圧縮性の媒体を用いて加圧されているときの状態を示している。
【図１０】回転ユニオンの更なる実施形態を示す拡大断面図で、キャリア部材の周囲にＯリングタイプの弾性シール部材が配置された本発明に係る回転ユニオンを示している。
【図１１】回転ユニオンの更なる実施形態を示す拡大断面図で、キャリア部材の周囲にＵ形状タイプの弾性シール部材が配置された本発明に係る回転ユニオンを示している。
【図１２】回転ユニオンの更なる実施形態を示す拡大断面図で、キャリア部材の周囲にダイヤフラムタイプの弾性シール部材が配置された本発明に係る回転ユニオンを示している。
【図１３】回転ユニオンの更なる実施形態を示す拡大断面図で、キャリア部材の周囲に蛇腹タイプのシール部材が配置された本発明に係る回転ユニオンを示している。
【符号の説明】
【００２６】
１０  回転ユニオン
１２  ハウジング
１６  キャリア部材
１８  溝
２０  補助シール部材
３０  主シールアセンブリ
３２  回転シール部材
３４  非回転シール部材
３６  ロータ
【図１】
2006322614.tif 000003
【図２】
2006322614.tif 000004
【図３】
2006322614.tif 000005
【図４】
2006322614.tif 000006
【図５】
2006322614.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【外国語明細書】
MULTI-MEDIA ROTATING UNION
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to fluid coupling devices such as rotating unions and, more particularly, to an improved seal design that permits a coupling device, having a single inlet passageway and latching external means of lubricating the sealing surfaces used therein, to be operated with lubricating media, such as water-based or oil-based coolants, with non-lubricating media, such as dry air and gases, and with no media of any kind.
Rotating unions are known alternately as fluid couplings, coolant unions, or rotary joints and are employed in high-speed drilling and boring transfer operations, in high-speed machine tool spindles and in other operations where it is necessary to transfer a fluid medium to a rotating device.  To optimize the operation of high-speed machine tools, rotating unions are required to conduct either a liquid, such as a water-based or an oil-based coolant, or a dry gas, such as air, from a source of the particular coolant to the rotating machine tool.  One such application of a rotating union is the delivery of a liquid to the rotating machine tool as a coolant and lubricant and the subsequent delivery of air to the rotating machine tool for cleaning the machine tool or work area.  Another application of a rotating union involves the high-speed machining of special heat-treated steels, wherein the cutting tool may become so hot that a water-based or oil-based coolant would result in thermal shock of the cutting tool.  Such applications warrant the use of air-based coolants to cool the cutting tool.  A third application of a rotating union involves the machining of certain medical components, where contact with a lubricating medium would render the finished part unfit for use.
When a rotating union must conduct a lubricating medium, one of a number of different arrangements may be employed to ensure tight engagement of the rotating and non-rotating seal members.  However, in all such arrangements, the interfacing surfaces of the seal members must be lubricated to avoid a condition known in the art as “dry running”.  Known prior art, such as United States Patent Nos. 6,149,160, 6,325,380 and 6,726,213, describe a number of treatments of the face seals which promote lubrication of the interfacing seal surfaces.  The running condition results in increased wear on the interfacing seal surfaces, particularly at high rotational speeds, and extended periods of dry running operation will cause severe damage to the seal members, thereby requiring replacement of some or all of the rotating union.
When a rotating union must operate in the absence of any medium, the dry running condition is typically prevented by automatically separating the rotating and non-rotating seal surfaces.  Such arrangements are commonly referred to as “pop off” designs,.  In such designs,  the non-rotating seal surface is mounted on a carrier that moves axially in relation to the rotating seal surface and engages the rotating seal surface in the presence of a medium and disengages the rotating seal surface in the absence of a medium.  However, single-inlet “pop off” rotating unions have heretofore had the disadvantage of engaging the seal surfaces in the presence of both lubricating and non-lubricating media.
When a rotating union must conduct a non-lubricating medium may be employed to separate the interfacing seal surfaces by a microscopic amount to prevent day running and to insure that the interfacing surfaces are not in direct contact.  United States Patent Nos. 5,669,636 and 6,406,065 are examples of rotary unions that require at least two separate inlets to operate with lubricating and non-lubricating media.  Such arrangements have the disadvantage of requiring complicated and additional piping and valves systems to control the multi-media operations.
Still another arrangement to maintain contact between the interfacing seal surfaces for conducting a non-lubricating medium is described in Japanese application 10-302395 (PCT 2000-130665, for example).  To overcome the problem of dry running, such an arrangement attempts to lubricate the interfacing seal surfaces with a separate, externally supplied medium, such as an oil mist.  However, such an arrangement has the disadvantage of requiring a separate source of dispensing system for providing the oil mist to the interfacing seal surfaces.  This system adds cost and complexity and such arrangements have the further disadvantage of allowing the oil mist to contaminate water-based coolant.  This contamination can occur both outside the seals, as a result of excess oil mist running into the rotating union’s drain line, and inside the seals, as a result of oil mist being conveyed by so-called “hydropads” or grooves, a concept described in United States Patent No. 5,941,532.  Either results in so-called “tramp oil” that must be filtered out from the liquid or water-based coolant, creating further expense in the operation of the rotary union.
SUMMARY OF THE INVENTION
One object of the present invention is to provide a sealing design that permits a rotating union having a single medium inlet to be operated with liquid lubricating media (such as water-based or oil-based coolants), with gaseous non-lubricating media (such as dry air and gases), and with no media of any kind.
A further object of the present invention is a fluid coupling device having a secondary or single elastic seal member positioned about and surrounding the carrier member mounting the non-rotating seal member together with the predetermined control of the non-rotating seal member geometry and external forces on the non-rotating seal member.
One object of the present invention is to provide a high speed rotary union capable of utilizing either incompressible media, such as water or oil, or compressible media, such as air or gas, and wherein the media is introduced into the rotary union through a single inlet passage.
A further object of the present invention is a rotary union having a single media inlet and a single secondary seal member which results in a compact union having a reduced number of parts.
In the absence of external forces, such as those that could be generated by a spring on the non-rotating seal member, the geometry of the present invention maintains a predetermined balance ratio between 0.5 and 0.67 between the rotating and non-rotating seal faces of the primary seal assembly.  When incompressible media, such as water-based or oil-based coolant is utilized, the resultant net force engages the non-rotating seal surface with the rotating seal surface in the operated, pressurized condition.  Because incompressible media are generally liquid, the incompressible media serves to lubricate the interfacing seal surfaces and prevent dry running.  The engaged seal surfaces prevent undesirable leakage of the media.  Although United States Patent No. 6,508,472 makes reference to a balance ratio, this known prior art does not suggest a particular range of balance ratios to enable a rotating union to conduct different media in the manner and structure as described in the present invention.
The outside diameter and the inside diameter of the face seals of the rotating and non-rotating seal of the primary seal assembly members are structurally arranged to create a specific balance ratio therebetween.  The balance ratio is the proportion of the axial closing area to the opening area and it is preferably selected such that the balance ratio is between 0.5 and 0.67.  Accordingly, during the pressurization with an incompressible media, a low balance ratio will result in reduced axial face load between the first and second seal members of the primary seal assembly.  This will result in lower friction, lower wear rates and a longer seal life for the multi-media rotary union in accordance with the present invention.  During pressurization with a compressible media, the low balance ratio will result in the elimination of the axial load between the seal faces, which provides a microscopic gap between the seal faces that allows for frictionless operation.
When compressible media, such as air or gaseous-based coolant is directed through the rotating union, the resultant net force separates the non-rotating and rotating seal surfaces of the primary seal assembly by a microscopic amount.  This condition permits the seal surfaces to operate either with compressible media or without any lubrication from the media or from some external source, which results in no mechanical seal wear during such operation of the rotary union.
Other embodiments of the present invention compensate for the presence of external forces, from springs or other sources, by adjusting the balance ratio upward or downward to create the same distribution of opening and closing forces and the same resultant net force.
The present invention consists of certain novel features and structural details hereinafter fully described, illustrated in the accompanying drawings, and particularly pointed out in the appended claims, it being understood that various changes in the details may be made without departing from the spirit, or sacrificing any of the advantages of the present invention.
DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
For the purpose of facilitating an understanding of the present invention, there is illustrated in the accompanying drawings preferred embodiments thereof, from an inspection of which, when considered in connection with the following description, the invention, its construction and operation and many of its advantages will be readily understood and appreciated.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a multi-media coolant union in accordance with the present invention, with the coolant union shown in the unoperated, unpressurized condition;
FIG. 2 is an enlarged sectional view of a further embodiment of the multi-media coolant in accordance with the present invention, with the coolant union in the operated, pressurized condition utilizing incompressible media;
FIG. 3 is an enlarged sectional view of a further embodiment of the multi-media coolant in accordance with the present invention, with the coolant union in the operated, pressurized condition utilizing compressible media;
FIG. 4 is an enlarged sectional view of a further embodiment of the multi-media coolant in accordance with the present invention, at least one of the seal faces being chamfered, with the coolant union in the operated, pressurized condition utilizing incompressible media;
FIG. 5 is an enlarged sectional view of a further embodiment of the multi-media coolant in accordance with the present invention, at least one of the seal faces being chamfered, with the coolant union in the operated, pressurized condition utilizing compressible media;
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a further embodiment of the present invention, with the multi-media coolant union utilizing a closing spring member to bias the non-rotating seal member into fluid tight engagement with the rotating seal member;
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of a further embodiment of the present invention, with the multi-media coolant union utilizing an opening spring member to bias the non-rotating seal member into disengagement from the rotating seal member;
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of a further embodiment of the present invention, with the multi-media coolant union utilizing an extension spring member to bias the non-rotating seal member into disengagement from the rotating seal member;
FIG. 9 is an enlarged sectional view of a further embodiment of the present invention, with at least one of the seal faces of the primary seal member being chamfered, with the coolant union in the operated, pressurized condition utilizing compressible media;
FIG. 10 is an enlarged sectional view of a further embodiment of a rotary union wherein an O-ring type elastic seal member is positioned about the carrier member in accordance with the present invention;
FIG. 11 is an enlarged sectional view of a further embodiment of a rotary union wherein a U-shaped type elastic seal member is positioned about the carrier member in accordance with the present invention;
FIG. 12 is an enlarged sectional view of a further embodiment of a rotary union wherein a diaphragm type elastic seal member is positioned about the carrier member in accordance with the present invention; and
FIG. 13 is an enlarged sectional view of a further embodiment of a rotary union wherein a bellows type seal member is positioned about the carrier member in accordance with the present invention.
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT
Referring now to the drawings wherein like numerals have been used throughout the several views to designate the same or similar parts, there is illustrated in the drawings a multi-media coolant rotary union or coupling device 10 incorporating a primary seal assembly 30 and  a secondary elastic seal member 20 in accordance with several embodiments of the present invention.  The rotary union 10, as partially shown in the drawings, is utilized to conduct incompressible media, such as water or oil-based coolants, or compressible media, such as air or gas coolants from a source of coolant to a spindle or rotor 36 of a machine tool and the like, not shown.  The spindle or rotor 36 could be a machine tool used in various applications such as machining centers, flexible transfer lines or any environment where either liquid or air-based fluid coolants may be used in conjunction with the rotary union 10.
The rotating union 10 is comprised of a housing portion 12 having a cylindrical counter-bore 14 extending therethrough which is structurally arranged to receive and to permit the axial movement of the non-rotating tubular carrier member 16 therein.  The tubular carrier member 16 communicates with a coolant inlet 15.  The housing portion 12 includes an annular groove 18 located therein and positioned to surround the outer surface 17 of the carrier member 16.  The annular groove 18 is adapted to receive the single annular elastic seal member 20 which is positioned within the annular groove to engage the inner surface 19 of the cylindrical counter bore 18 and the outer surface 17 of the carrier member 16, best shown in FIG. 10.  As shown in FIGS. 2-8, the elastic seal member 20 is shown in cross-shading only.  As shown in FIGS. 1, 9 and 11, the lip members 21 and 22 and the foot connection 23 of the U-shaped elastic seal member 20 contact the inner surface 19 of the annular groove and outer surfaces of the annular groove and the outer surface 17 of the carrier member 16 and the front surface 25 of the annular groove.  However, it is within the scope of the present invention that the elastic seal member 20 may be any of a number of different type elastic sealing members, as shown in FIGS. 9-12.
FIGS. 9-12 are cross-sectional views of various embodiments of the present invention that employ different types of elastic seal 13 members.  In FIGS. 1, 9 and 11, the elastic seal member is a U-shaped seal member 20 which, when positioned in the groove 18, the lip members 21 and 22 and the foot connection 23 contact the inner surface 19 of the groove 18 and the outer surface 17 of the carrier member 16.  In FIG. 10 an O-ring type elastic seal member 20 is positioned within the annular groove 18 and, in FIG. 12 a diaphragm-type elastic real member 20 is positioned to engage and seal the carrier member 16 relative to the housing 12.  In FIG. 13 a bellows type seal assembly 40 may be utilized to provide the seal between the seal faces of rotating seal member 32 and the non-rotating seal member 34 of the primary seal assembly 30.  The secondary seal member 20 may include a flexible bellows member 42 which biases a seal nose 44 into a mating ring 46 to provide a seal in the same manner as the secondary elastic seal members 20, as discussed above.
Also, as shown in FIG. 1, the primary seal assembly of the rotating union 10 is comprised of a rotating seal member 32 which is mounted to end 36a of the stub rotor or spindle member 36 and a non-rotating seal member 34 mounted to the end 16a of carrier member 16.  The non-rotating or first seal member 34 of the primary seal assembly 30 is a generally flat ring shaped member that is preferably comprised of a ceramic material having an opening 33 therein to permit coolant to pass therethrough.  The non-rotating seal member 34 includes an opening 33 therethrough and an annular seal surface 34a.  The carrier member 16 is axially moveable within the cylindrical bore 14 of the housing 12.   In FIG. 1, the union 10 is shown in the unoperated, unpressurized condition.
As shown in the drawings, in FIGS. 3 and 5 the seal members 32 and 34 may have either flat facing surfaces 32a and 34a or chamfered facing surfaces 34b that provide a structure having a predetermined microscopic gap therebetween when the union is operated either with air-based or gas-based compressible fluid coolant or without a fluid coolant.  As shown in FIGS. 2 and 4, the seal members are engaging when the union is operated with incompressible media.
FIGS. 6, 7, and 8 are cross sectional views of several embodiments that employ external springs to bias the operation of the non-rotating seal carrier.  FIG. 6 shows an embodiment that employs a closing spring 24 to bias the non-rotating seal surface 34a into fluid-tight engagement with the seal surface of the rotating seal member 32.  In such an embodiment, the balance ratio is required to be less than 0.5.  FIGS. 7 and 8 illustrate two embodiments that employ an opening spring member 26 to bias the non-rotating seal surface 34a and carrier member 16 away from each other and disengaged from the seal surface 32a of the rotating seal member 32 when the difference between the media pressure and the external pressure exceeds a predetermined value.  In such embodiments utilizing and opening spring member 26, the balance ratio is required to be greater than 0.67.  Accordingly, the balance ratio in the primary seal assembly should be between 0.5 and 0.67 when no external force or springs are employed to exert any force on the seal assembly, should be less than 0.5 when at least one closing spring is employed and should be greater than 0.67 when at least one opening spring is employed.
FIG. 9 is a cross-sectional view of an embodiment described in copending application USSN 60/435,890, assigned to Deublin Company, the assignee of the present invention.
FIGS. 10 through 13 are cross-sectional views of four different embodiments of the present invention that employ different kinds of elastic seals.  In all of these embodiments, the relative dimensions that are critical to the present invention remain unchanged, allowing a secondary seal or an elastic seal to be chosen for design purposes that is independent from the purpose of the present invention.  It is merely sufficient that the rotating union has a single inlet opening 15 and a single secondary or elastic seal member 20 which is structurally arranged to provide the proper balanced ratio to permit the operation of the rotary union with incompressible and compressible media.
1. A fluid coupling device communicating with a rotor member and operable with either compressible or incompressible coolant media includes a housing having a cylindrical counterbore extending therethrough and a media inlet, a tubular carrier member having an outer surface positioned within the counterbore and axially moveable therein and communicating with the media inlet, including in combination:
a primary seal assembly comprised of a rotating seal member mounted to the rotor member and a non-rotating seal member mounted to the carrier member and being free of opening or closing forces on said primary seal assembly; 
a secondary seal member positioned about the tubular carrier member and engagable with the housing to provide a seal therebetween; and 
wherein said primary seal assembly is structurally arranged to provide a predetermined gap between said rotating seal member and said non-rotating seal member when a compressible fluid coolant or no fluid coolant is directed through the media inlet and structurally arranged to provide that said rotating seal member engages said non-rotating seal member when an incompressible fluid coolant is directed through the media inlet, with said primary seal assembly having a balance ratio of between 0.5 and 0.67 when said primary seal assembly is free of external opening or closing forces on said primary seal assembly.
2. The fluid coupling device in accordance with claim 1, wherein said housing includes an annular groove having an inner surface and structurally arranged about the cylindrical counterbore and surrounding the outer surface of the tubular carrier member, with said secondary seal member positioned in said groove to engage said inner surface of said annular groove and said outer surface of the tubular carrier member to provide a seal therebetween.
3. The fluid coupling device in accordance with claim 2, wherein said secondary seal member is a U-shaped seal member having lip extension members that is positioned within the groove and wherein said extension members are in contact with the inner surface of the annular groove and the outer surface of the carrier member respectively to provide a seal between the housing and the carrier member.
4. The fluid coupling device in accordance with claim 2, wherein said secondary seal member is an O-ring positioned within the groove in contact with the inner surface of the annular groove and the outer surface of the carrier member to provide a seal between the housing and the carrier member.
5. The fluid coupling device in accordance with claim 1, wherein said secondary seal member is a diaphragm seal member to provide a seal between the housing and the carrier member.
6. The fluid coupling device in accordance with claim 1, wherein said secondary seal member is positioned about the tubular carrier member between the media inlet and said primary seal assembly.
7. The fluid coupling device in accordance with claim 1, wherein said primary seal assembly includes a rotating seal member mounted to the end of the rotor member and the non-rotating seal member is mounted to the end of the carrier member.
8. A fluid coupling device communicating with a rotor member and operable with either compressible or incompressible coolant media includes a housing having a cylindrical counterbore extending therethrough and a media inlet, a tubular carrier member having an outer surface positioned within the counterbore and axially moveable therein and communicating with the media inlet, including in combination:
a primary seal assembly comprised of a rotating seal member mounted to the rotor member and a non-rotating seal member mounted to the carrier member and being free of opening or closing forces on said primary seal assembly; 
at least one operating spring member engageable with said non-rotating seal member to provide an opening force on said primary seal assembly to disengage said rotating and said non-rotating seal members from one another;
a secondary seal member positioned about the tubular carrier member and engagable with the housing to provide a seal therebetween; and 
wherein said primary seal assembly is structurally arranged to provide a predetermined gap between said rotating seal member and said non-rotating seal member when a compressible fluid coolant or no fluid coolant is directed through the media inlet and structurally arranged to provide that said rotating seal member engages said non-rotating seal member when an incompressible fluid coolant is directed through the media inlet, with said primary seal assembly having a balance ratio greater than 0.67 when said opening force is imposed on said primary seal assembly.
9. The fluid coupling device in accordance with claim 8, wherein said housing includes an annular groove having an inner surface and structurally arranged about the cylindrical counterbore and surrounding the outer surface of the tubular carrier member, with said secondary seal positioned in said groove to engage said inner surface of said annular groove to provide a seal therebetween.
10.     The fluid coupling device in accordance with claim 8, wherein said primary seal assembly includes a rotating seal member mounted to the end of the rotor member and the non-rotating seal member is mounted to the end of the carrier member.
11. The fluid coupling device in accordance with claim 9, wherein said secondary seal member is a U-shaped seal member having lip extension members that is positioned within the groove and wherein said extension members are in contact with the inner surface of the annular groove and the outer surface of the carrier member respectively to provide a seal between the housing and the carrier member.
12. The fluid coupling device in accordance with claim 9, wherein said secondary seal member is an O-ring positioned within the groove in contact with the inner surface of the annular groove and the outer surface of the carrier member to provide a seal between the housing and the carrier member.
13. The fluid coupling device in accordance with claim 8, wherein said secondary seal member is a diaphragm seal member to provide a seal between the housing and the carrier member.
14. The fluid coupling device in accordance with claim 8, wherein said secondary seal member is positioned about the tubular carrier member between the media inlet and said primary seal assembly.
15. A fluid coupling device communicating with a rotor member and operable with either compressible or incompressible coolant media includes a housing having a cylindrical counterbore extending therethrough and a media inlet, a tubular carrier member having an outer surface positioned within the counterbore and axially moveable therein and communicating with the media inlet, including in combination:
a primary seal assembly comprised of a rotating seal member mounted to the rotor member and a non-rotating seal member mounted to the carrier member and being free of opening or closing forces on said primary seal assembly; 
a closing spring member engageable with said carrier member to provide a closing force on said non-rotating seal member to engage said rotating seal member;
a secondary seal member positioned about the tubular carrier member and engagable with the housing to provide a seal therebetween; and 
wherein said primary seal assembly is structurally arranged to provide a predetermined gap between said rotating seal member and said non-rotating seal member when a compressible fluid coolant or no fluid coolant is directed through the media inlet and structurally arranged to provide that said rotating seal member engages said non-rotating seal member when an incompressible fluid coolant is directed through the media inlet, with said primary seal assembly having a balance ratio of less than 0.5 when said closing force is imposed upon said primary seal assembly.
16. The fluid coupling device in accordance with claim 15, wherein said housing includes an annular groove having an inner surface and structurally arranged about the cylindrical counterbore and surrounding the outer surface of the tubular carrier member, with said secondary seal positioned in said groove to engage said inner surface of said annular groove to provide a seal therebetween.
17. The fluid coupling device in accordance with claim 16, wherein said primary seal assembly includes a rotating seal member mounted to the end of the rotor member  and the non-rotating member is mounted to the end of the carrier member.
18. The fluid coupling device in accordance with claim 16, wherein said non-rotating seal member of said primary seal assembly further includes a non-rotating seal member mounted to the outer surface of the carrier member, with said non-rotating seal member having a closing force thereon to engage said rotating seal member.
19. The fluid coupling device in accordance with claim 16, wherein said secondary seal member is a U-shaped seal member having lip extension members that is positioned within the groove and wherein said extension members are in contact with the inner surface of the annular groove and the outer surface of the carrier member respectively to provide a seal between the housing and the carrier member.
20. The fluid coupling device in accordance with claim 16, wherein said secondary seal member is an O-ring positioned within the groove in contact with the inner surface of the annular groove and the outer surface of the carrier member to provide a seal between the housing and the carrier member.
21. The fluid coupling device in accordance with claim 15, wherein said secondary seal member is a diaphragm seal member to provide a seal between the housing and the carrier member.
22. The fluid coupling device in accordance with claim 15, wherein said secondary seal member is positioned about the tubular carrier member between the media inlet and said primary seal assembly.
A rotating union communicates with a rotor member and is operable with either compressible or incompressible coolant media that enters the union through a media inlet.  The union includes a housing having a counterbore and a tubular carrier member axially moveable in the housing.  The union includes a primary seal assembly having a rotating seal member mounted to the rotor member and a non-rotating member mounted to the carrier member and a secondary seal member positioned about the carrier member.  The range of the balance ratio of the primary seal assembly is disclosed when the primary seal assembly has imposed upon it a closing force, an opening force or no force.
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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