(57)【要約】【課題】従来の封止リング装置をさらに発展させて、動的な封止の領域における摩擦及び押出挙動を向上させることができる高圧封止装置を提供する。【解決手段】第１の機械部分（４）が溝（３）を備え、第２の機械部分（５）が該溝（３）に対向する外周面（７）を備える互いに相対的に移動可能な２つの同軸的機械部分（４，５）間の間隙（２６）を封止する高圧封止装置が提供される。溝（３）内に耐押出し性材料から成る封止リング（１）とエラストマ材料から成る張力リング（２）が設けられる。封止リング（１）の低圧側成形部分は流体圧力荷重によって外周面（７）側へ撓み可能である。圧力が減少すると封止リング（１）の圧力に依存する撓みが自動的に封止リング（１）の元の加圧されない状態に戻る。封止リング（１）は、加圧されていない状態では、断面で視て、外周面（７）に面する成形された封止リング面（６）を有し、封止リング面（６）は、少なくとも低圧側成形部分に関して外周面（７）から第１の間隔d1だけ離間したショルダ面（１３）に結合し、ショルダ面（１３）は外周面（７）からより大きな第２の間隔d2だけ離れたショルダ面（１３）の側面（２０）に結合する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の機械部分（４）が溝（３）を備え、第２の機械部分（５）が該溝（３）に対向する外周面（７）を備える互いに相体的に移動可能な２つの同軸的機械部分（４，５）間の間隔（２６）を封止する高圧封止装置であって、前記溝（３）内に耐押出し性材料から成る封止リング（１）とエラストマ材料から成る張力リング（２）が設けられ、該封止リング（１）の低圧側成形部分は流体圧力荷重によって外周面（７）側へ撓み可能であり、圧力が減少すると該封止リング（１）の圧力に依存する撓みが自動的に該封止リング（１）の元の加圧されない状態に戻り、該封止リング（１）は、加圧されていない状態では、断面で視て、前記外周面（７）に面する成形された封止リング面（６）を有し、該封止リング面（６）は、少なくとも前記低圧側成形部分に関して前記外周面から第１の間隔d1だけ離間したショルダ面（１３）に結合し、該ショルダ面（１３）は前記外周面（７）からより大きな第２の間隔d2だけ離れたショルダ面（１３）の側面（２０）に結合する高圧封止装置。
【請求項２】
前記封止リング（１）は流体圧力荷重によって低圧側で溝側面（１１）側へ撓み可能であり、圧力が減少すると該封止リング（１）の圧力に依存する撓みは自動的に該封止リング（１）の元の加圧されない状態に戻り、該封止リング（１）は、加圧されていない状態では、断面で視て、前記外周面（７）に面する成形された封止リング面（６）を有し、該封止リング面（６）は、両側で前記外周面（７）から所定の間隔だけ離間した２つのショルダ面（１３，１４）に段状に結合し、該封止ショルダ面（１３，１４）は、少なくとも１つのエッジ（２３，２４）を介して側面（１９，２０）に結合することを特徴とする請求項１記載の高圧封止装置。
【請求項３】
前記ショルダ面（１３，１４）は、前記外周面に対して横方向に延びる傾斜面（１７，１８）を介して側面（１９，２０）に結合することを特徴とする請求項１又は２に記載の高圧封止装置。
【請求項４】
流体力学分野における回転式伝達に使用される請求項１又は２に記載の高圧封止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の機械部分が溝を有し、第２の機械部分がその溝に対向する外周面を有する互いに相対的に移動可能な２つの同軸的機械部分間の間隙を封止する高圧封止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の高圧封止装置は、例えば、ドイツ国特許出願公開第４３２３２６６号明細書（特許文献１）に開示されている。
【０００３】
互いに相対的に移動可能な２つの同軸的機械部分間の間隙を封止する従来の装置では、溝が、静止状態で機械要素に取り付けられる封止リングを有する。この封止リングは、封止リングに作用する半径方向及び軸方向の力に対して可撓性がある。封止リングの圧力に依存する変形は元に戻せるものである、すなわち、高圧側の流体圧力が低下すると封止リングは自動的に元の形を執る。封止面即ち封止エッジは、圧力緩和されることが可能である。
【特許文献１】
ドイツ国特許出願公開第４３２３２６６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の封止リング装置をさらに発展させて、動的な封止の領域における摩擦及び押出挙動を向上させることが本発明の主要な目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は次のような高圧封止装置によって達成される。すなわち、この高圧封止装置では、溝は、耐押出し性材料から成る封止リングとエラストマ材料から成る張力リングを有し、流体荷重下では、封止リングの低圧側成形部分は外周面側へ撓み可能であり、圧力が減少すると、封止リングの圧力に依存する撓みは、自動的に封止リングの元の加圧されていない状態に戻り、封止リングは、加圧されていない状態では、断面で視て、外周面に面する成形された封止リング面を有し、該封止リング面は、少なくとも低圧側の成形された領域に関して前記外周面から第１の間隔d1だけ離間したショルダ面に結合し、該ショルダ面は前記外周面からより大きい第２の間隔d2にあるショルダ面側面に結合している。
【０００６】
封止リング表面の形状は、ギザギザ形、波形、又は段状であってよい。封止リング表面は、予張力が加えられた封止面を有する支持脚部即ち支持部を有する。これによって低い流体圧力で封止が可能になる。高い圧力荷重では、支持脚部即ち支持部が傾斜し、封止面は圧力緩和され、低圧側のショルダ面上の縁又は丸い形を有するエッジ、段部、又は突起がその上に位置して封止エッジ又は封止面となる。このようにして、第２の機械部分の外周面に当接する封止リング要素の圧力緩和が向上する。封止リングは、張力リングの材料よりも硬く、弾性率がより大きい材料から製造される。本発明の要旨は、材料の選択、及び第２の機械部分の外周面の領域における多段階封止リング表面の選択にある。この多段階封止リング表面は、封止リングの回動によって外周面上に位置するようになる。第２の機械部分の回転と平行移動（translation）によって生ずる摩擦は小さくなる。
【０００７】
封止リングは対称形状であることが好ましい。圧力が減少すると、圧力に依存する封止リングの撓みは加圧されていない状態の封止リングの初期状態に自動的に戻り、封止リングは、加圧されていない状態では、断面で視て、外周面に面する成形された封止リング表面を有し、該表面は両側で外周面から離間した２つのショルダ面に段状に結合し、少なくとも１つのエッジを介して側面に結合する。
【０００８】
本発明の別の実施の形態では、ショルダ面は外周面に対して横方向に延びる傾斜面を介して側面に結合する。高圧側と低圧側へ向かう各１つの間隙が形成される。圧力が加えられたときに高圧側において流体が傾斜面の下に入り込むことができ、これが封止リングの回動を助ける。
【０００９】
本発明の高圧封止装置は、流体力学分野における回転式伝達に利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
概略図は以下に説明する本発明の封止装置の一実施の形態を示す。本封止装置の個々の図や断面で示された対象は、一部が大きく拡大されており、封止装置の機能を分かりやすく示すために誇張して変形されている。
【００１１】
図１は、ポリウレタンや同様の材料などの硬い耐押出し性材料から成る封止リング１、及びエラストマ材料から成る張力リング２を示している。封止リング１と張力リング２は、回転可能な第２の機械部分５に対向して配置された第１の機械部分４の溝３内に取り付けられている。封止リング１と張力リング２は合わせると溝３よりも大きい。封止リング１と張力リング２を溝３に入れることによって、支持脚部即ち支持部の封止面６は第２の機械部分５の外周面７に押し付けられ、静的な封止領域における干渉（interference）を減らすことができる。図１に示した取付状態で、張力リング２は溝底部８で予張力が加えられて接触線９と１０を介して溝底部８と低圧側の溝側面１１に当接する。接触線９と１０は、静的に作用する(active)封止エッジとしての機能を有する。
【００１２】
図１において、Hは高圧側を表し、Nは低圧側を表す。図１で、封止リングには低い流体荷重がかかっている。封止リング１は略台形の断面形状を有し、外周面７に面する封止リングの側面はいくつかの形を有する。動的封止領域に関わる中央封止面６は両側で２つのショルダ面１３と１４に段状に結合し（merge）、これらの面は外周面７から離間してスペース１５と１６を形成する。ショルダ面１３と１４は、夫々、外周面７に対して横方向に延びる傾斜面１７と１８を介して封止リングの側面１９と２０に接続される。傾斜面１７と１８は、側面１９と２０にエッジ２１と２２で交わる。ショルダ面１３と１４はエッジ２３と２４で傾斜面１７と１８に交わる。封止リング１の裏側面２５は張力リング２に当接する。封止リング１は、機械部分４と５間の間隙２６を封止する。本発明に重要なことは２つの異なる間隔d1、d2であるが、本例において、間隔d2は傾斜面のために一定ではない。例えば、段状に形成された場合は、d2も一定になる。
【００１３】
図２は、高圧側Hから加圧されている封止リング１を示す。封止リング１には、矢印２７の方向に圧力Pによる荷重がかかる。封止リング１は、流体圧力Pによって溝側面１１に押し付けられる。封止リング１の形状によって、封止リング１は低圧側Nの方へ回動してエッジ２３が外周面７に押し付けられる。エッジ２３，ショルダ面１３及び中央封止面６は閉じた円環状スペース２８を形成する。エッジ２３と部分的に圧力緩和された封止面６が動的封止の機能を果たす。封止リング１は外周面７に、封止面６を介して平坦に、且つエッジ２３を介して直線状に当接する。封止リング１と張力リング２は低圧側の溝側面１１に押しつけられて平面的に当接する。傾斜面１８は流体圧力Pによって持ち上げられる。裏側面２５は張力リング２側へ湾曲している。ショルダ面１４と外周面７との間の距離は増加する。流体はショルダ面１４の下に侵入することができる。
【００１４】
溝側面１１での変形、及び外周面７への押し付け又はそれからの離反は、圧力荷重（流体圧力P）の強さによって異なる。
【００１５】
この変形は元に戻せるものであり、圧力が減少すると小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】圧力荷重がほとんど又は全く加えられないときの封止装置の断面を示す図である。
【図２】高圧荷重下にある図１の封止装置を示す図である。
【符号の説明】
【００１７】
１  封止リング
２  張力リング
３  溝
４  機械部分
５  機械部分
６  封止面
７  外周面
８  溝底部
９  接触線
１０  接触線
１１  溝側面
１３  ショルダ面
１４  ショルダ面
１５  スペース
１６  スペース
１７  傾斜面
１８  傾斜面
１９  側面
２０  側面
２１  交線
２２  交線
２３  エッジ
２４  エッジ
２５  裏側
２６  間隙
２７  矢印方向
２８  円環状スペース
d1  外周面からの間隔
d2  外周面からの間隔
【図１】
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【図２】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年11月24日(2003.11.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の機械部分（４）が溝（３）を備え、第２の機械部分（５）が該溝（３）に対向する外周面（７）を備える互いに相対的に移動可能な２つの同軸的機械部分（４，５）間の間隔（２６）を封止する高圧封止装置であって、前記溝（３）内に耐押出し性材料から成る封止リング（１）とエラストマ材料から成る張力リング（２）が設けられ、該封止リング（１）の低圧側成形部分は流体圧力荷重によって外周面（７）側へ撓み可能であり、圧力が減少すると該封止リング（１）の圧力に依存する撓みが自動的に該封止リング（１）の元の加圧されない状態に戻り、該封止リング（１）は、加圧されていない状態では、断面で視て、前記外周面（７）に面する成形された封止リング面（６）を有し、該封止リング面（６）は、少なくとも前記低圧側成形部分に関して前記外周面（７）から第１の間隔d1だけ離間したショルダ面（１３）に結合し、該ショルダー面（１３）は、前記外周面（７）からより大きな第２の間隔d2だけ離間したショルダ面（１３）の側面（２０）に結合する高圧封止装置において、多段階封止リング面が形成され、該多段階封止リング面は、高圧荷重の場合には前記封止リングの回動後に前記第２の機械部分（５）の前記外周面（７）上に位置して円環状スペース（２８）を形成することを特徴とする高圧封止装置。
【請求項２】
前記封止リング（１）は流体圧力荷重によって低圧側で溝縁部（１１）側へ撓み可能であり、圧力が減少すると該封止リング（１）の圧力に依存する撓みは自動的に該封止リング（１）の元の加圧されない状態に戻り、該封止リング（１）は、加圧されていない状態では、断面で視て、前記外周面（７）に面する成形された封止リング面（６）を有し、該封止リング面（６）は、両側で前記外周面（７）から離れた２つのショルダ面（１３，１４）に段状に結合し、該ショルダ面（１３，１４）は、少なくとも１つのエッジ（２３，２４）を介して側面（１９，２０）に再び結合することを特徴とする請求項１記載の高圧封止装置。
【請求項３】
前記ショルダ面（１３，１４）は、外周面に対して横方向に延びる傾斜面（１７，１８）を介して側面（１９，２０）に結合することを特徴とする請求項１又は２に記載の高圧封止装置。
【請求項４】
流体力学分野における回転式伝達に使用される請求項１又は２に記載の高圧封止装置。
【国際調査報告】
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