(57)【要約】  固定式密封部材（１）は、その変形によって力の伝達を可能にする弾性テーパ状ワッシャ（１０）と、密封を施すケーシング（１８）と、弾性ワッシャ（１０）から生じる力を、ケーシング（１８）の湾曲エッジ（２０、２１）に伝えて、密封を維持する圧力をそれらに加える２つの支持ワッシャ（２７及び２８）とを備えている。こうして構成されるケーシング（１８）は、延性材料であるが、通常のエラストマより変形しにくいもので製造される。  【選択図】  図１
2013524134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性テーパ状ワッシャ（１０）と、前記ワッシャを包囲する延性ケーシング（１８）とを含み、外周及び内周にシール支持部分を備えている密封部材（１）であって、
前記ケーシング（１８）は、前記ワッシャの一つの面の前の連続ストリップ（１９）と、前記支持部分の湾曲エッジ（２０、２１）とを有し、
前記湾曲エッジは、前記弾性ワッシャ（１０）と向かい合う面の一部の前に延びる端部（２４、２５）を有し、
前記ケーシングは、前記弾性ワッシャと前記湾曲エッジの前記端部との間にそれぞれ収容された２つの支持ワッシャ（２７、２８）を有することを特徴とする密封部材。
【請求項２】
前記弾性ワッシャ（１０）が、少なくとも１つの周辺において隣接するが離間したセクタ（１４）から構成される凹凸状のワッシャであることを特徴とする請求項１に記載の密封部材。
【請求項３】
前記弾性ワッシャ（１０）が、複数回にわたって反復される、外周セグメント（１２）と内周セグメント（１３）が互い違いになった径方向セグメント（１１）から成るパターンから形成されていることを特徴とする請求項２に記載の密封部材。
【請求項４】
前記ケーシングがＰＴＦＥ製であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の密封部材。
【請求項５】
前記ＰＴＦＥが再構造化されたものであることを特徴とする請求項４に記載の密封部材。
【請求項６】
前記支持ワッシャの少なくとも１つが、前記弾性ワッシャからそれる方向に向き、前記湾曲エッジ（２０、２１）の端部（２４、２５）に押しつけられたビード（２９、３０）を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の密封部材。
【請求項７】
前記支持ワッシャの少なくとも１つが、前記弾性ワッシャ（１０）を越えて径方向に向き、前記湾曲エッジ（２０、２１）に押しつけられたビード（２９、３０）を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の密封部材。
【請求項８】
前記弾性ワッシャ（１０）が、前記支持ワッシャ（２６、２７）の一方を止めるための少なくとも１つの円形ノッチ（１６、１７）を備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の密封部材。
【請求項９】
前記ケーシングの前記ストリップの内面または外面に前記弾性ワッシャ及び前記支持ワッシャより細い金属ワッシャを有することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の密封部材。
【請求項１０】
前記支持ワッシャが細いストラットによって接続されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の密封部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力をかけるための弾性テーパ状ワッシャ及びケーシングを含む密封部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転子と固定子との間の密封装置として、一方が固定子に結合され、他方が回転子に結合された２つのユニット間における軸方向接触によって動作するものがある。これらのユニット間の接触領域において、回転子ユニット及び固定子ユニットにそれぞれしっかりと結合される、もしくは、これらと組み合わせられた軸方向に接触する適切な密封部材が、この接触によって回転子部分と固定子部分との間の密封を可能にする。密封を維持するため、とりわけ前記密封部材が磨耗もしくは破断する場合、「移動ユニット」と称するユニットの一方によって、軸方向における自由度が保持され、移動ユニットを付勢する弾性要素によって第２のユニットとの軸方向接触が得られる。ここで、「密封装置の圧力調整」の概念が現れる。さらに、固定子ユニットと固定子の間、及び、回転子ユニットと回転子の間にも、二次密封部材が配置される。ある設計では、機械的要素によって、移動ユニットの二次密封及び押圧機能を単一部品に持たせることが可能になる。一般的な構成は、それらに弾性テーパ状ワッシャコアを設けることにあり、その変形によってこの力が決まる。相対的に回転せずゆえに静止シールをなす、２つの部品間に配置されたこれら二次要素の密封は、弾性ワッシャを完全に包囲する一般にエラストマ製のケーシングによって施される。こうした設計が、特に特許文献１によって開示されている。
【０００３】
こうした装置の利点は、二次密封部材の設計が単純であるという点にある。もう１つの利点は、装置の適切な構成により、砥粒なども含むことのある密封された媒質の不純物が遠心力によって、不純物によって回転部分間に損傷を生じる可能性のある主シールではなく、二次密封部材に向かって撥ね退けられるという点にある。しかしながら、エラストマ製のケーシングを使用することにより、低温に対してしか耐えることができないという欠点が生じる。従って、より高温の場合には、金属ベローズのような他の固定式二次密封部材が用いられる。これらのベローズは、一般に、その間でベローズが伸ばされる部品に溶接によって接続されており、その密封性は優れているが、それらに向かって放出される固体不純物がそれらベローズ要素間に堆積し、最終的にはそれらが伝える圧力の値を変化させて、この装置が利用できなくなる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第８６／００４６５５号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、当該装置の別の部分に圧力を伝えるテーパ状ワッシャと、密封を施し高温において耐性を示す材料で製造されたワッシャのケーシングを含む、二次密封部材を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち、ケーシング製造のためにエラストマよりはるかに変形し易い材料を用いる必要があるにもかかわらず、対向部品の表面に近付き、必要な加圧後の弾性ワッシャが受ける変形変化を補償し難い材料を用いるために、ケーシングの密封能力を保護することによって改良された、二次固定式密封部材の設計が提案された。本発明によれば、エラストマより変形しにくい密封材料を用いる場合に固有の製造上の問題を補償することも可能になる。
【０００７】
従って、この要素の定義は、弾性のテーパ状要素と、ワッシャを包囲するケーシングを含み、外周及び内周にシール支持部分を備えており、ケーシングが、ワッシャの一つの面の前にある連続ストリップと、支持部分の湾曲エッジとを含み、湾曲エッジが、ワッシャと向かい合う面の一部の前に延びる端部を含み、ケーシングが、弾性ワッシャと湾曲エッジの端部との間にそれぞれ収容された２つの支持ワッシャを含むことを特徴とする、密封部材である。
【０００８】
支持ワッシャの主機能は、軸方向または径方向にアライメントされた周囲の支持面にケーシングの湾曲エッジを押し当てることであり、これにより密封がなされる。
【０００９】
弾性ワッシャは、便宜上、モノブロックの、あるいは、少なくとも１つの周辺において隣接するが離間したセクタから構成される刻み目のあるワッシャとすることが可能であり、とりわけ、複数回にわたって反復されるパターンから形成することが可能であり、従って、外周セグメントと内周セグメントが互い違いになった径方向セグメントで構成することができる。こうしたワッシャによれば、それに剛性と可能性のある変形コースを与えるための、すなわち、要望に応じて圧力を決定するための製造上の自由度が大きくなる。こうした凹凸状ワッシャによってケーシングに加えられる圧力は不規則になり、セクタ間において弱くなり、そのためにシールが損なわれる可能性がある。しかしながら、これは、その全周囲にわたって連続しており、従って、ケーシング上における圧力の均一性を回復させる支持ワッシャによって阻止される。
【００１０】
後者は、ＰＴＦＥ、とりわけ通常のＰＴＦＥよりクリープが生じにくく、長期にわたってその密封をより有効に保つという特徴を有する「再構造化」ＰＴＦＥで製造してもよい。
【００１１】
支持ワッシャの少なくとも一方（そして、できれば両方）は、ケーシングの湾曲エッジの方を向いて、密封に関与する圧力を所定のラインに集中させ、その品質の保証をより確実にするビードを備えることが好ましい。ビードは、湾曲エッジの端部に対して密封部材の軸方向への圧力を生じさせるため、弾性ワッシャからそれる方向に向くようにしてもよいし、あるいは、径方向の圧力をかけるために弾性ワッシャを越えて径方向に向くようにしてもよく、これらの特性の両方を同時に含むことも可能である。径方向のビードによれば、弾性ワッシャがどのように変形しようと、ケーシングに対する支持ワッシャの位置を変えないことができる。
【００１２】
弾性ワッシャがこれらの支持ワッシャを止めるための少なくとも１つの円形ストップノッチを備えていれば、支持ワッシャの正確に中心に合わせた位置を維持することができる。もう１つの改良によれば、内面またはケーシングの主ストリップの対向面に金属ワッシャを追加して、この側面に存在する可能性のある腐食性流体からそれを保護することができる。むしろコーティングに似たこの金属ワッシャは、いずれにせよ弾性ワッシャ及び支持ワッシャよりも細く、密封部材の剛性に影響することはない。
【００１３】
最後に、支持ワッシャは、離間したものとすることもできるし、あるいは、そうではなく細いストラットによって互いに接続することも可能である。
【００１４】
次に、本発明の実施形態の１つを表わした図を参照して、本発明の説明を行う。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による密封部材を示す横断面図である。
【図２】この横断面図の両端の詳細図である。
【図３】この横断面図の両端の詳細図である。
【図４】弾性ワッシャを示す図である。
【図５】製造前のワッシャを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
まず図１を参照する。この場合、本発明による密封部材（１）は、回転子の主回転シャフト（２）と、密封ユニット（３）の間に配置されている。密封ユニット（３）は、シャフト（２）を包囲し、シャフト（２）と共に回転するが、シャフト（２）には取り付けられていない。密封部材（１）は、ほぼ円錐台形状であり、回転子の回転軸（Ｘ）と同心である。その他の断面も、後者とほぼ同様である。
ユニット（３）は、一般に、密封部材（１）の対向する側にある主ガスケットシールと、それに後続するユニット（３）の延長部としての固定式密封ユニット、及び、第２のユニットを固定子に接続する、密封部材（１）と同様のものとすることができるもう１つの二次密封部材も含む密封装置の一部を形成している。本発明の対象ではないこの装置は図示されていないが、より完全な説明のため、上述の特許文献１を参照することが可能である。ユニット（３）は、シャフト（２）まわりをスライドして、主ガスケットシールに遠心力を作用させる。密封部材（１）は、この遠心力の伝達を助ける。密封部材（１）の内側端（４）は、軸方向にアライメントされたシャフト（２）の平坦なスパン（５）と、シャフト（２）にねじ留めされたロッキングリング（６）に属する同じタイプのスパンとの間で圧縮される。密封部材（１）の外側端（７）は、同様に、軸方向にアライメントのとれたユニット（３）の平坦なスパン（８）と、ユニット（３）にねじ留めされた同じタイプのロッキングリング（９）のスパンとの間で圧縮される。
【００１７】
密封部材（１）は、コアを構成するテーパ状弾性ワッシャ（１０）を含んでいる。図４は、テーパ状弾性ワッシャ（１０）の全体を示している。テーパ状弾性ワッシャ（１０）は、径方向に並んだセグメント（１１）と、外周（１２）または内周（１３）のセグメントが互い違いになった複数回繰り返されるパターンから構成される。いずれかの周囲を見ると、このアセンブリは、ノッチ（１５）によって互い違いになったセクタ（１４）を形成している。弾性ワッシャ（１０）の一方の面は、後述する内側ノッチ（１６）と外側ノッチ（１７）も備えており、これらは両方とも円形である。
【００１８】
密封部材（１）はさらに、弾性ワッシャ（１０）の前にあって、それに支えられた連続ストリップ（１９）と、ストリップ（１９）に取り付けられて、シャフト（２）及びロッキングリング（９）の円形スパン（２２及び２３）に支えられた内側湾曲エッジ（２０）及び外側湾曲エッジ（２１）から構成される外側ケーシング（１８）も含む。湾曲エッジ（２０及び２１）は、平坦なスパン（５及び８）に支持された直角を成す端部（２４及び２５）を含む。ケーシングの材料は、それが支えられる表面に適正に合わせることができるように、例えば、金属といった延性のものである。従って、ケーシング（１８）は、端部（２４及び２５）によって部分的に閉鎖され、弾性ワッシャ（１０）に加えて、内側支持ワッシャ（２７）及び外側支持ワッシャ（２８）を収容したハウジング（２６）を包囲している。内側支持ワッシャ（２７）は内側湾曲エッジ（２０）に押しつけられた状態に保持され、外側支持ワッシャ（２８）は外側湾曲エッジ（２１）に押しつけられた状態に保持されている。全てのワッシャ（１０、２７、２８）が湾曲エッジ（２０及び２１）の端部によって所定位置に保持されている。
【００１９】
支持ワッシャ（２７及び２８）は、ほぼテーパ状であって、テーパ角は弾性ワッシャ（１０）のテーパ角に近い。支持ワッシャ（２７及び２８）は、ケーシング（１８）の湾曲エッジ（２０または２１）と接触している、軸方向と半径方向の両方に突き出たビードをそれぞれ（２９及び３０）備えている。これらのビード（２９及び３０）のそれぞれは、湾曲端部（２４または２５）を押圧することで、ロッキングリング（６または９）によって生じる圧縮力を密封部材（１）に伝えることを可能にし、これにより、図２及び図３に示された領域（３１または３２）において軸スパン（５または８）に対する湾曲端部（２４または２５）の押圧接触を生じさせる。こうして、この場所に生じる圧縮によって密封がなされる。同様に、ビード（２９及び３０）の径方向の突出によって、湾曲エッジ（２０及び２１）が円形スパン（２２及び２３）に押しつけられた状態に維持され、やはりこの密封が強化される。セクタ（１４）及びノッチ（１５）の交互配列に起因する圧力の不規則性は、支持ワッシャ（２７及び２８）によって解消される。支持ワッシャ（２７及び２８）は、弾性ワッシャ（１０）に支えられ、ノッチ（１６及び１７）の端部に内側凹部（３３及び３４）を形成している。こうして、それらの中心合わせが維持され、それにより、密封部材（１）の密封の付着力が維持されることになり、密封領域（３１及び３２）の位置は、弾性ワッシャ（１０）の変形にもかかわらず変わらない。
【００２０】
支持ワッシャ（２７及び２８）は、離間したものとすることもできるし、あるいは、密封部材（１）の他の構成要素によって決まるそれらの位置を変えることなくそれらを軽く保持する細い変形可能ストラット（３５）によって一体化することも可能である。ケーシング（１８）、具体的には、ストリップ（１９）は、ロッキングリング（６及び９）で弾性ワッシャ（１０）に押しつけられて、その面の一方で細いワッシャ（３６または３７）を支持し、それを保護することが可能である。
【００２１】
ケーシング（１８）は、当初は平坦な、所望の材料の円形ストリップの塑性変形によって製造することが可能である。これは、ＰＴＦＥ、とりわけＧｙｌｏｎの商品名でＧａｒｌｏｃｋ社から販売されているような「再構造化」ＰＴＦＥとすることが可能である。隣接する部分に合わせるのに十分な延性を備えていれば、他の材料にも適合する可能性があり、ワッシャの圧力の影響下でそれらに密封を施すことが可能である。後者は、一般に金属である。図５に示すように、凹部（２６）は、湾曲エッジ（２０及び２１）を押し離すことによって形成され、その後、ワッシャが凹部（２６）に取り付けられ、湾曲エッジ（２０及び２１）の端部（２４及び２５）が折り曲げられる。
【図１】
2013524134.tif 000003
【図２】
2013524134.tif 000004
【図３】
2013524134.tif 000005
【図４】
2013524134.tif 000006
【図５】
2013524134.tif 000007
【国際調査報告】
2013524134.tif 000008
2013524134.tif 000009
2013524134.tif 000010
2013524134.tif 000011
2013524134.tif 000012
2013524134.tif 000013