(57)【要約】【課題】固定ハウジング内で回転するローターを有するタイプの回転機械に使用するためのシールおよびベアリング組立体を提供すること。【解決手段】ローターおよびハウジングは、その中にシールおよびベアリング組立体がポジショニングされるシールキャビティを規定している。該組立体は、該ローター上の回転面もしくは固定面と係合するために適した第１ベアリングレースと、回転面もしくは固定面の他方と係合するために適した第２レースと、前記第１および第２レースの間に配置された複数のベアリング要素とを備える。第１および第２レースの間に配置された複数のベアリング開口部をその中に規定しているベアリングケージを使用することができる。ベアリング要素はベアリング開口部内に配置される。【選択図】図１
2004537688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転面および固定面に隣接して使用するためのシールであって、
シール面を有し、該シール面が前記固定面の少なくとも１部分と前記シール面との間で実質的にシールするリングであって、さらにその上にレース係合面を有するリングと、
前記回転面の少なくとも１部分と係合し、それと一緒に回転するのに適した第１レースと、
前記レース係合面と係合するのに適した第２レースと、
前記第１および第２レースの間に配置された複数のベアリング要素と、
を備えるシール。
【請求項２】
前記第１および第２レースの間に配置されたその中に複数のベアリング開口部を規定しているベアリングケージをさらに備え、
前記ベアリング要素は前記ベアリング開口部内に配置されている請求項１のシール。
【請求項３】
前記シール面は前記リングの外周面である請求項１のシール。
【請求項４】
前記第１レースはその上に実質的に平面の第１ベアリング面を有し、
前記第２レースはその上に実質的に平面の第２ベアリング面を有し、
前記第１および第２ベアリング面は実質的に平行である、請求項１のシール。
【請求項５】
前記ベアリング要素は前記第１および第２ベアリング面に係合する請求項３のシール。
【請求項６】
前記ベアリング要素はローラーである請求項４のシール。
【請求項７】
前記第１レースはその中に凹所を規定しており、
前記第２レースおよびベアリング要素は前記凹所内に配置されている、請求項１のシール。
【請求項８】
前記リングはその中に１対の環状溝を規定しており、
前記第１レースは１対の環状部分を備え、前記部分の各々は前記溝の１つの中に伸長している、請求項１のシール。
【請求項９】
前記溝は実質的に同心である請求項８のシール。
【請求項１０】
前記環状部分の端は前記溝の底面から間隔をあけている請求項８のシール。
【請求項１１】
前記リングの前記レース係合面は前記溝間にある請求項８のシール。
【請求項１２】
前記ベアリング要素はローラーである請求項１のシール。
【請求項１３】
前記レース係合面は前記リングの対向する両側面に配置された１対のレース係合面の１つであり、
第１レースは前記リングの対向する両側面上の回転面の相違する部分に係合している１対の第１レースの１つであり、
前記第２レースは前記リングの対向する両側面に配置されてレース係合面の対応する１つに係合する１対の第２レースの１つであり、
前記ベアリング要素は前記第１および第２レースの対応する１つの間に配置されている、請求項１のシール。
【請求項１４】
その中にハウジングシール面を有する固定ハウジングと、
前記ハウジング内に回転可能に配置されたローターと、
前記ハウジングシール面の少なくとも１部分に沿って実質的にシールするためにその上にリングシール面を有しており、さらにその上にベアリングレース係合面を有するリングと、
前記ローターの少なくとも１部分と係合するのに適していてそれらと一緒に回転可能である第１ベアリングレースと、
前記レース係合面と係合するのに適した第２ベアリング面と、
前記第１および第２ベアリングレースの間に配置されたその中に複数のベアリング開口部を規定しているベアリングケージと、
前記ベアリング開口部内に配置された複数のベアリング要素と、を備える装置。
【請求項１５】
前記ハウジングシール面は実質的に円筒形であり、
前記リングシール面は前記ハウジングシール面と実質的に同心である、請求項１４の装置。
【請求項１６】
前記リングシール面は前記リングの外周面である請求項１５の装置。
【請求項１７】
前記第１ベアリングレースはその上に実質的に平面の第１ベアリング面を有し、
前記第２ベアリングレースはその上に実質的に平面の第２ベアリング面を有し、
前記第１および第２ベアリング面は実質的に平行である、請求項１４の装置。
【請求項１８】
前記ベアリング要素は前記第１および第２ベアリング面に係合する請求項１７の装置。
【請求項１９】
前記ベアリング要素はローラーである請求項１８の装置。
【請求項２０】
前記第１ベアリングレースはその中に凹所を規定しており、
前記第２ベアリングレース、ケージ、およびベアリング要素は前記凹所内に配置されている請求項１４の装置。
【請求項２１】
前記リングはその中に１対の実質的に同心の環状溝を規定しており、
前記第１ベアリングレースは１対の環状部分を備え、前記部分の各々は前記溝の１つの中に伸長している請求項１４の装置。
【請求項２２】
前記環状部分の端および前記溝の対向する底面がそれらの間に間隙を規定している請求項２１の装置。
【請求項２３】
前記リングの前記レース係合面が前記溝間にある請求項２１の装置。
【請求項２４】
前記ベアリング要素はローラーである請求項１４の装置。
【請求項２５】
前記レース係合面は前記リングの対向する両側面に配置された１対のレース係合面の１つであり、
前記第１ベアリングレースは前記リングの対向する両側面上の前記ローターの相違する部分に係合する１対の第１ベアリングレースの１つであり、
前記第２ベアリングレースは前記リングの対向する両側面に配置されて前記レース係合面の対応する１つに係合する１対の第２ベアリングレースの１つであり、
前記ベアリングケージはベアリングケージのベアリング開口部内に配置されたベアリング要素と一緒に、対応する前記第１および第２ベアリングレースの間に配置された１対のベアリングケージの１つである、請求項１４の装置。
【請求項２６】
回転レース係合面および固定面に隣接して使用するためのシールであって、
前記回転レース係合面と前記固定面のうちの一方に係合するのに適した第１レースであって、外および内環状部分を規定している前記第１レースと、
前記レース係合面と前記固定面のうちの他方に係合するのに適した第２レースであって、前記第１レースの前記環状面の間に配置されている前記第２レースと、
前記第１および第２レースの間に配置された複数のベアリング要素と、
を備えるシール。
【請求項２７】
前記第１および第２レースの間に配置されたその中に複数のベアリング開口部を規定しているベアリングケージをさらに備え、
前記ベアリング要素は前記ベアリング開口部内に配置されている請求項２６のシール。
【請求項２８】
前記第１レースはその上に実質的に平面の第１ベアリング面を有し、
前記第２レースはその上に実質的に平面の第２ベアリング面を有し、
前記第１および第２ベアリング面は実質的に平行である、請求項２６のシール。
【請求項２９】
前記ベアリング要素は前記第１および第２ベアリング面に係合する請求項２８のシール。
【請求項３０】
前記ベアリング要素はローラーである請求項２８のシール。
【請求項３１】
前記回転レース係合面と前記固定面のうちの１つはその中に１対の環状溝を規定しており、
前記第１レースの前記環状部分の各々は前記溝の１つの中に伸長している、請求項２６のシール。
【請求項３２】
前記環状部分は実質的に同心である請求項３１のシール。
【請求項３３】
前記環状部分の端は前記溝の底面から間隔をあけた大きさである請求項３１のシール。
【請求項３４】
前記ベアリング要素はローラーである請求項２６のシール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機械に使用されるシールに関し、より詳細には、１つもしくは２つ以上のベアリングによって支持されるシールリングを有し、且つそれを通る最小限の液体流路もしくは漏出路を有するシール組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転機械におけるシールおよびベアリングの使用はよく知られている。この種の機械の１つの例は、その中に回転部材が配置されたハウジングを有する機械である。このような回転部材はしばしば、そこから伸長したシャフトまたはアクスルを有しており、ベアリングは、ハウジング内においてシャフトおよび回転部材の回転を許しつつシャフトを支持するのに使用される。このような装置の例はポンプ、タービン等である。これらにおいてはハウジング内に液体を保持するために様々なシールが使用される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような装置でのシーリングにおいて、回転部材に接続された可動要素とハウジングに接続された固定要素との間をシールする必要があるという問題がある。このために通常、可動要素と固定要素とを双方に対して且つローターおよびハウジングに対して、正確に且つ相対的な位置決めを行なうことが要求される。
【０００４】
本発明は、他方に対しては余り精密ではない柔軟なポジショニングを許しつつ回転部材または固定部材のいずれかの上に正確に組み立てられたシール組立体を利用することによってこの問題を解決する。シールおよびベアリング組立体内の厳密なトレランスは、そこを通る、制御された最小限の液体流動または漏出しか発生しないことを保証する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、回転機械に使用するためのシールおよびベアリング組立体である。
【０００６】
一般に、本発明は回転レース係合面に隣接させて使用するためのシールであると言える。このシールは、回転レース係合面と固定面のうちの一方に係合するのに適した第１レースと、レース係合面と固定面のうちの他方に係合するのに適した第２レースと、前記第１および前記第２レースの間に配置された複数のベアリング要素とを備える。第１レースは外および内環状部分を規定しており、第２レースはこれらの環状部分の間に配置されている。これら環状部分は実質的に同心である。
【０００７】
好ましくは、回転レース係合面および固定面のうちの一方は、その中に１対の環状溝を規定している。第１レースの環状部分の各々はそれらの溝の１つの中へ伸長している。環状部分は、溝の底面から一定の間隔がおかれるような大きさである。
【０００８】
本発明の１つの実施形態はさらにまた、回転面と固定面とに隣接して使用するためのシール組立体であり、その固定面は、シール面を有するリングを備える。そのシール面は、リングと固定面の少なくとも１部分との間を実質的にシールするための面であり、リングはまた、その上にレース係合面を有している。このシール組立体はさらに、回転面の少なくとも１部分と係合してそれと一緒に回転するのに適した第１レースと、リング上のレース係合面と係合するのに適した第２レースと、前記第１および第２レースの間に配置された複数のベアリング要素とを備える。このシール組立体はさらにまた、第１および第２レースの間に配置されたその中に複数のベアリング開口部を規定しているベアリングケージを備えていてもよく、その場合、ベアリング要素はこれらベアリング開口部内に配置される。
【０００９】
１つの好ましい実施形態では、リング上のシール面はその外周面である。
【００１０】
好ましくは、第１レースはその上に実質的に平面の第１ベアリング面を有しており、第２レースはその上に実質的に平面の第２ベアリング面を有しており、第１および第２ベアリング面は実質的に平行である。ベアリング要素は、これらの第１および第２ベアリング面に係合する。１つの好ましい実施形態では、第１レースはその中に凹所を規定しており、第２レースおよびベアリング要素はその凹所内に配置されている。
【００１１】
リングは、好ましくはその中に１対の環状溝を規定しており、第１レースは１対の環状部分を備える。環状部分の各々は対応する溝の１つの中に伸長している。溝は実質的に同心であってよい。環状部分は、その間の最小限の液体流動または漏出だけを許容しながら、第１レースがリングと大きく接触しないように、好ましくは溝の底面からわずかに間隔があけられる。この実施形態では、レース係合面は溝間にある。
【００１２】
１つの好ましい実施形態では、リング上のレース係合面はリングの対向する両側面に配置された１対のレース係合面の１つであり、第１レースはリングの対向する両側面上の回転面の相違する部分に係合している１対の第１レースの１つであり、第２レースはリングの対向する両側面に配置されてレース係合面の対応する１つに係合する１対の第２レースの１つであり、ベアリング要素は前記第１および第２レースの対応するセットの各々の間に配置されている。
【００１３】
これを言い換えると、本発明はその中にハウジングシール面を有する固定ハウジングと、そのハウジング内に回転可能に配置されたローターとを備える装置であると言える。ローターおよびハウジングは、それらの間にシールキャビティを規定している。本装置はさらに、ベアリングキャビティ内に配置され且つハウジングシール面の少なくとも１部分に沿って実質的にシールするためにその上にリングシール面を有してさらにその上にベアリングレース係合面を有するリングと、ローターの少なくとも１部分と係合するのに適していてそれらと一緒に回転可能である第１ベアリングレースと、リング上のレース係合面と係合するのに適した第２ベアリング面と、その中で第１および第２ベアリングレースの間に配置された複数のベアリング開口部を規定しているベアリングケージと、ベアリング開口部内に配置された複数のベアリング要素とを備えている。
【００１４】
ハウジングシール面は、好ましくは実質的に円筒形であり、リングシール面はハウジングシール面と実質的に同心である。リングシール面は、リングの外周面であってもよい。ハウジングおよびリングシール面は、好ましくは相互にほんのわずかに間隔をあけた関係にある。
【００１５】
本装置の１つの好ましい実施形態では、第１ベアリングレースはその上に実質的に平面の第１ベアリング面を有しており、第２ベアリングレースはその上に実質的に平面の第２ベアリング面を有しており、第１および第２ベアリング面は実質的に平行である。ベアリング要素は、第１および第２ベアリング面に係合する。
【００１６】
好ましくは、第１ベアリングレースはその中に凹所を規定しており、そして第２ベアリングレース、ケージおよびベアリング要素はこの凹所内に配置されている。
【００１７】
好ましくは、リングはその中に１対の実質的に同心の環状溝を規定しており、第１ベアリングレースは１対の環状部分を備える。それら部分の各々は溝の１つの中に伸長している。好ましくは、環状部分はそれによって最小限の液体漏出だけを提供するように溝の底面からわずかに間隔をあけており、リングのレース係合面は溝間にある。
【００１８】
本装置の１つの好ましい実施形態では、レース係合面はリングの対向する両側面に配置された１対のレース係合面の１つであり、第１ベアリングレースはリングの対向する両側面上のローターの相違する部分に係合している１対の第１ベアリングレースの１つであり、第２ベアリングレースはリングの対向する両側面に配置されてレース係合面の対応する１つに係合する１対の第２ベアリングレースの１つであり、ベアリングケージはベアリングケージのベアリング開口部内に配置されたベアリング要素と一緒に対応する第１および第２ベアリングレースの間に配置された１対のベアリングケージの１つである。
【００１９】
この好ましい実施形態では、ベアリング要素はローラーである。
【００２０】
本発明の多くの目的および利点は、以下の好ましい実施形態の詳細な説明を、その実施形態を図示した図面を参照しつつ読むことにより明白になるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
ここで図面を、より特別には図１を参照すると、本発明のシールおよびベアリング組立体の第１実施形態の全体図が示され、数字１０が指定されている。例示する目的で、第１実施形態の組立体１０は、ここでは機械１２と呼ばれる１つの回転機械１２の中に配置された状態で図示されている。
【００２２】
本発明の主題は第１実施形態１０のようなシールおよびベアリング組立体であるので、開示した機械１２の詳細はシールおよびベアリング組立体の作動を理解するために必要な詳細だけである。機械１２は、ポンプまたはタービンのようなあらゆるタイプの回転機械であってよいが、シールおよびベアリング組立体１０は事実上あらゆるタイプの回転機械に適合し、そして本発明はいずれかの特定機械１２に限定することは意図されていないと理解されなければならない。このため、図示したように、機械１２はその中にあるここではローター１６と呼ばれる回転部材１６と一緒に固定ハウジング１４を有している。ローター１６は、固定ハウジング１４内に規定されたキャビティ１８内で回転するのに適合する。キャビティ１８は、一般に液体が充填されている。
【００２３】
ハウジング１４には、端フレームまたは端部材２２によってその反対端で閉鎖されたアウターケース２０が含まれる。したがって端フレーム２２はハウジング１４の端または側面を形成する。端フレーム２２は、当技術分野において知られている種類の複数の固定具２４によってケース２０に取り付けられている。
【００２４】
当技術分野において知られている種類のガスケット（図示していない）は、それらの間をシールするために各端フレーム２２とケース２０との間に配置できる。
【００２５】
図示した機械１２については、ローター１６にはドラムの反対端上のドラム端２８を備えるドラム２６が含まれる。ドラム端２８は、当技術分野において知られている種類の複数の固定具３０によってドラム２６に取り付けられている。
【００２６】
ローター１６は、ハウジング１４内のキャビティ１８の内部に適合する、ドラム２６およびドラム端２８によって形成された外面３２を有する。ローター１６は、端フレーム２２上の対応するハウジング端面３６に面する外に面しているローター端面３４を有している。ケース２０の全長は、ローター端面３４とハウジング端面３６とが接触しないようにローター１６の全長よりわずかに長い。ハウジング１４内のキャビティ１８はローター１６上の外面３２より大きい。したがって、当業者にはローター１６がハウジング１４内で自由に回転できることは明らかであろう。
【００２７】
ハウジング１４の端フレーム２２は、その中に第１ボア３８、より小さい第２ボア４０、およびさらにより小さいねじ切り面４２を有する。端フレーム２２は図１に示したように一体成形部品であってよい、または複数部品から製造されてもよい。
【００２８】
ローター１６のドラム端２８は、その上に第１外径４４、第２外径４６、第３外径４７および第４外径４８を有している。シャフトあるいはアクスル５０は、ドラム端２８から外向きに長手方向に伸長しており、スプライン５１もしくはその他の既知の手段によってドラム端２８へ係合している。ドラム端２８およびシャフト５０もまた一体成形されてよい。
【００２９】
第１ショルダー５４は、ローター１６のドラム端２８上の第１外径４４と第２外径４６との間に形成される。第２ショルダー５６は、ドラム端２８上の第２外径４６と第３外径４７との間に形成される。第３ショルダー５７は、第３外径４７と第４外径４８との間に形成される。
【００３０】
カラー５８はドラム端２８の１部分上に配置され、ドラム端２８上の第１外径４４とほぼ同一サイズの外径６２を有するが、本発明はこのような構造に限定することは意図されていない。
【００３１】
カラー５８は、シールおよびベアリング組立体１０を適所に保持するために、好ましくはドラム端２８の第３外径４７上に押し付けられるサイズにされている、それを通るボア６３を有している。穴６５は、カラーを適所に固定する目的でロックピン６７を受け入れるためにカラー５８を通ってドラム端２８内へ半径方向に穿孔することができる。したがって、カラー５８はドラム端２８と、そしてそれによりシャフト５０と一緒に回転し、そしてこれらの構成要素のすべてが回転部材を形成するので、ローター１６の一部分と見なすことができる。ドラム端２８等とのねじ込み係合のような、カラー５８を取り付ける他の手段もまた使用できよう。
【００３２】
カラー５８の側面６０は、図２に示したように、シールおよびベアリング組立体１０における公差を許容するようにショルダー５６からほんのわずかに間隔をあけている。
【００３３】
ドラム２８、およびしたがってシャフト５０は、キャリアベアリング６６によって端フレーム２２内に支持されている。ベアリング６６はテーパ付きのローラーベアリングとして図示したが、他のベアリング構造もまた使用できよう。ベアリング６６は、第３ショルダー５７に隣接するドラム端２８の第４外径４８上にポジショニングされている。当技術分野において知られている種類のロッキングリングまたはねじ切りスリーブ６４は、端フレーム２２内のねじ切り面４２とねじ込み係合しており、よく知られている方法でベアリング６６の各々を固定するために使用される。
【００３４】
ここで図１および２を参照すると、ドラム端２６の第１ショルダー５４および第２外径４６およびカラー５８の側面６０は、端フレーム２２内の第１ボア３８内で回転するローター１６上の回転面６８を一緒に規定していると言うことができるので、したがって第１ボア３８は固定面３８と呼ぶことができる。回転面６８および固定面３８は、ハウジング１４のローター１６のドラム端２８と端フレーム２２との間の概して環状のシールキャビティ７０を形成することは明らかであろう。本発明のシールおよびベアリング組立体１０は、シールキャビティ７０内に配置されている。
【００３５】
ここで図２および３を参照しながら、第１実施形態のシールおよびベアリング組立体１０の詳細について考察する。
【００３６】
シールおよびベアリング組立体１０は、好ましくはそれらの間で金属−金属シールを形成するために固定面３８内にきっちりと適合するサイズのシール面７４を有するリング７２を備えている。したがって、第１実施形態のリング７２は静止している。リング７２は、第２外径４６から半径方向に間隔をあけている、それを通って規定されたインナーボア７６を有する。
【００３７】
リング７２はさらに、その対向する両側面の上に１対の環状の外溝８０およびその両側面の上に１対の環状の内溝８２も規定している。半径方向に伸長しているレース係合面８４は溝８２と８０との間に伸長している。
【００３８】
第１アウターレース８６は、第１レースが実質的に第１ショルダー５４と平らに接触するようにリング７２と第１ショルダー５４との間に配置されている。第１レース８６は、外溝８０の中へ伸長している外環状部分８８と、溝の底部に接触せずに内溝８２の中へ伸長している実質的に同心性の内環状部分９０とを有している。環状部分８８および９０ならびに溝８０および８２は、その間に狭い間隙９１が規定されるようなサイズである。間隙９１は、それを通る最小限の流路または漏出路を提供するサイズである。
【００３９】
アウターレース８６は、その上に第１ベアリング面９２とも呼ぶことのできる実質的に平面的なベアリング面９２を有している。第２もしくはインナーレース９４は、該インナーレースがリング７２のレース係合面８４と実質的に平らに接触するように、アウターレース８６の環状部分８８および９２の間に規定された凹所９５内に配置されている。第２レース９４は、その上に実質的に平面的なベアリング面９６を有している。ベアリング面９６は、第１ベアリング面９２と面する第２ベアリング面９６とも呼ぶことができる。
【００４０】
ベアリングケージ９８は、第１および第２ベアリング面９２および９６の間では長手方向に、そして第１レース８６の環状部分９０および８８の間では半径方向に配置されている。複数のベアリング要素１００は、当技術分野において知られている方法でケージ９８内に規定されたベアリング開口部１０２内に配置されている。好ましい実施形態では、ベアリング要素１００は実際にはスラスト荷重は適用されないがローラースラストベアリングが形成されるようにローラーベアリングであるが、本発明はローラーベアリングだけに限定することは意図されていない。例えば、限定する訳ではなく、ボールベアリングもまた使用できよう。
【００４１】
リング７２とカラー５８の側面６０との間にはまた別のアウターレース８６、インナーレース９４、ケージ９８およびベアリング要素１００が配置されているが、これらは上記で記載したものと実質的に同一である。
【００４２】
作動時には、機械１２は図示したように組み立てられる。上記で記載したように、ローターがハウジング端面４６と望ましくなく係合することを長手方向の何らかの荷重が引き起こさないように、ローター１６の最上部分はケース２０の長さよりわずかに短い。むしろ、長手方向における荷重はキャリアベアリング６６によって吸収されるであろう。ベアリング６６は、ローター１６上の半径方向荷重も吸収する。
【００４３】
キャビティ１８内の液体のシーリングは、図２によって最も明らかであるように、金属−金属シーリングまたはハウジング１４内のシール面７４と固定面３８との間の最小限の漏出によって提供される。追加の液体シーリングは、シールおよびベアリング組立体１０を通る迷路様流路によって提供される。つまり、ハウジング１４内の液圧（図２から明らかなように左から適用される）は、液体が間隙９１を含むシールおよびベアリング組立体１０を通って右へ流れることを引き起こすであろう。漏出した液体はアウターレース８６の環状部分８８と外溝８０との間の間隙９１、第１レース９４と環状部分８８との間、第１および第２ベアリング面９２および９６の間のケージ９８およびベアリング要素１００の周囲、第２レース９４と第１レース９４の環状部分９０との間、環状部分９０と内溝８２との間の別の間隙９１を通って、リング７２のインナーボア７６とドラム端２８の第２外径との間の間隙１０４を通って流れなければならない。漏出した液体は、それらの場所からリング７２の反対側のベアリング構成要素を通って逆方向に通過しなければならない。構成要素は全部が、リング７２の右側で相当に低い圧力を生じさせるこの流路を通して重大な圧力低下および最小限の漏出が生じるように、密な公差を備えるサイズにされている。発生する液体流動は、さらにまたベアリング要素１００ならびにベアリング面９２および９６のための潤滑を提供し、そしてさらにキャリアベアリング６６のための潤滑も提供する。
【００４４】
実質的に漏出がないことが望ましい用途のためには、カラー５８と固定面３８との間、またはいずれか他の場所に既知の回転シール１０６を配置できよう。
【００４５】
第１実施形態のシールおよびベアリング組立体１０は一定の回転構成要素と固定構成要素を有するように記載してきたが、当業者には、それらの回転および固定構成要素は入れ換えられること、そしてシールおよびベアリング組立体１０が同様の方法で機能することは明らかであろう。
【００４６】
ここで図４を参照すると、本発明のシールおよびベアリング組立体の第２実施形態が図示されており、概して数字２００が指定されている。例示する目的で、第２実施形態の組立体２００は、ここでは機械２０２とも呼ばれる１つの回転機械２０２の中に配置された状態で図示されている。
【００４７】
上記に記載した第１実施形態と同様に、開示されている機械２０２の詳細はシールおよびベアリング組立体の作動を理解するために必要な詳細だけである。機械２０２はポンプまたはタービンのようなあらゆるタイプの回転機械であってよいが、シールおよびベアリング組立体２００は事実上あらゆるタイプの回転機械に適合し、そして本発明はいずれかの特定機械２０２に限定することは意図されていない。このため、図示したように、機械２０２はその中にここではローター２０６とも呼ばれる回転部材２０６と一緒に固定ハウジング２０４を有している。ローター２０６は、固定ハウジング２０４内に規定されたキャビティ２０８内で回転するのに適している。キャビティ２０８は、一般に液体が充填されている。
【００４８】
ハウジング２０４には、端フレームまたは端部材２１２によってその反対端で閉鎖されたアウターケース２１０が含まれる。したがって端フレーム２１２はハウジング２０４の端または側面を形成する。端フレーム２１２は、当技術分野において知られている種類の複数の固定具２１４によってケース２１０に取り付けられている。当技術分野において知られている種類のガスケット（図示していない）は、それらの間をシールするために各端フレーム２１２とケース２１０との間に配置できる。
【００４９】
ローター２０６は、ハウジング２０４内のキャビティ２０８の中に適合する外面２１６を有する。
【００５０】
ローター２０６は、端フレーム２１２上の対応するハウジング端面２２０に面する外に面しているローター端面２１８を有している。ケース２１０の全長は、ローター端面２１８とハウジング端面２２０とが接触しないようにローター２０６の全長よりわずかに長い。ハウジング２０４内のキャビティ２０８はローター２０６上の外面２１６より大きい。したがって、当業者にはローター２０６がハウジング２０４内で自由に回転できることは明らかであろう。ハウジング２０４の端フレーム２１２は、その中に第１ボア２２２およびより小さい第２ボア２２４を有する。端フレーム２１２は図４に示したように一体成形部品であってよい、または複数部品から製造されてもよい。
【００５１】
シャフトあるいはアクスル２２６は、ローター２０６から外向きに長手方向に伸長しており、スプライン２２８もしくはその他の手段によってそれへ係合している。ローター２０６およびシャフト２２６もまた一体成形されてもよい。シャフト２２６はその上に外径２３０を有している。
【００５２】
シャフト２２６、およびしたがってローター２０６は、キャリアベアリング２３２によって対応する端フレーム２１２内に各端で支持されている。ベアリング２３２は、シャフト２２６の第１外径２３０上および端フレーム２１２内の第１ボア２２２内に配置されている。
【００５３】
ベアリング２３２のポジショニングおよび固定は当技術分野において知られている通りであり、本発明を理解するためにはこれ以上の詳細は必要とされない。
【００５４】
ローター２０６はその上で環状凹所の形状にある回転面２３４を規定している。凹所２３４には、外溝２３６および内溝２３８が含まれる。外溝および内溝２３６および２３８は実質的に同心性である。半径方向に伸長しているレース係合面２４０は、外溝および内溝の２３６と２３８との間に伸長している。レース係合面２４０はハウジング端面２２０と実質的に平行である。ハウジング端面２２０は固定面２２０と呼ぶこともできる。凹所もしくは回転面２３４および固定面２２０は、ローター２０６と端フレーム２１２との間の概して環状のシールキャビティ２４２を形成することは明らかであろう。
【００５５】
今度は第２実施形態のシールおよびベアリング組立体２００の詳細について考察する。
【００５６】
シールおよびベアリング組立体２００は、第１もしくはアウターレース２４４、第２もしくはアウターレース２４６ならびに第１およびアウターレースの間に配置されたベアリングケージ２４８を備えている。ベアリングケージはその中に複数のベアリング開口部２５０を規定しており、そして複数のベアリング要素２５２がベアリング開口部内に配置されている。これらの第２実施形態のシールおよびベアリング組立体２００の構成要素は、実質的に第１実施形態のシールおよびベアリング組立体１００の第１レース８６、第２レース９４、ベアリングケージ９８およびベアリング要素１００と同一である。
【００５７】
第１レース２４４は、外溝２３６の中へ伸長している外環状部分２５４と、溝の底部に接触せずに内溝８２の中へ伸長している実質的に同心性の内環状部分２５６とを有している。環状部分２５４および２５６ならびに溝２３６および２３８は、狭い間隙２５８がその間に規定されるようなサイズである。間隙２５８は、それを通る最小限の流路または漏出路を提供するサイズである。
【００５８】
アウターレース２４４は、その上に第１ベアリング面２６０とも呼ぶことのできる実質的に平面的なベアリング面２６０を有している。第２レース２４６は、第２レースがローター２０６上のレース係合面２４０と平らに接触するように凹所２３４内に配置されている。第２レース２４６は、その上に実質的に平面的なベアリング面２６２を有している。ベアリング面２６２は、第１ベアリング面２６０と面する第２ベアリング面２６２とも呼ぶことができる。
【００５９】
ベアリングケージ２４８は、第１および第２ベアリング面２６０および２６２の間で長手方向に、そして第１レース２４４の環状部分２５４および２５６の間で半径方向に配置されている。第１実施形態と同様に、ベアリング要素２５２はローラースラストベアリングが形成されるようにローラーベアリングであるが、本発明はローラーベアリングにのみ限定することは意図されていない。例えば、限定するためではなく、ボールベアリングもまた使用できよう。
【００６０】
作動時には、機械２０２は図４に示したように組み立てられる。上記に記載したように、ローター２０６はケース２１０よりわずかに狭い。したがって、長手方向における荷重は同様に半径方向荷重も吸収するベアリング２３２によって吸収されるであろう。
【００６１】
キャビティ２４２内の液体のシーリングは、シールおよびベアリング組立体２００を通る迷路様流路によって提供される。つまり、ハウジング２０４内の液圧は液体がシールおよびベアリング組立体２００に向かって半径方向の内向きへ流れることを引き起こすであろう。漏出した液体は、対応する間隙２５８を通ってアウターレース２４４の環状部分２５４および外溝２３６の間、第１および第２ベアリング面２６０および２６２の間のケージ２４８およびベアリング要素２５２の周囲、そして他方の間隙２５８を通って第１レース２４４の環状部分２５６および内溝２３８の間を流れなければならない。構成要素は全部が、シールおよびベアリング組立体２００の半径方向の内向きに相当に低い圧力を生じさせるこの流路を通して重大な圧力低下および最小限の漏出が生じるように、密な公差を備えるサイズにされている。発生する液体の流れは、さらにまたベアリング要素２５２ならびにベアリング面２６０および２６２のための潤滑を提供し、そしてさらにキャリアベアリング２３２のための潤滑も提供する。
【００６２】
第２実施形態のシールおよびベアリング組立体２００は一定の回転構成要素と固定構成要素を有しているように記載してきたが、当業者には、それらの回転および固定構成要素を入れ換えられること、そしてシールおよびベアリング組立体２００は同様の方法で機能することは明らかであろう。
【００６３】
このため、本発明のシールおよびベアリング組立体が言及した目的および利点ならびにその中の特有の目的および利点を実行するために良好に適合している本発明の現在好ましい実施形態を開示する目的で説明してきたが、当業者であれば部品の配列および構成における多数の変更を加えることができる。このような変更はすべて添付のクレームの範囲および精神の中に含まれている。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明のシールおよびベアリング組立体の第１実施形態を組み込んでいる１つの回転機械の部分断面図である。
【図２】第１実施形態の詳細な断面図である。
【図３】図２の線３−３に沿って切り取られた断面図である。
【図４】シールおよびベアリング組立体の第２実施形態の図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０，２００  シールおよびベアリング組立体
１２，２０２  回転機械
１４，２０４  固定ハウジング
１６，２０６  ローター
１８，２０８  キャビティ
２０, ２１０  アウターケース
２２，２１２  端フレーム
２４，３０，２１４  固定具
２６  ドラム
２８  ドラム端
３２，６２，２１６  外面
３４，２１８  ローター端面
３６，２２０  ハウジング端面
３８，２２２  第１ボア
４２  ねじ切り面
４４  第１外径
４６  第２外径
４７  第３外径
４８  第４外径
５０，２２６  シャフト
５１  スプライン
５４  第１ショルダー
５６  第２ショルダー
５７  第３ショルダー
５８  カラー
６０  側面
６３  ボア
６５  穴
６６，２３２  キャリアベアリング
６７  ロックピン
６８，２３４  回転面
７０  シールキャビティ
７２  リング
７４  シール面
７６  インナーボア
８０，２３６  外溝
８２，２３８  内溝
８４，２４０  レース係合面
８６  第１アウターレース
８８  外環状部分
９０  内環状部分
９１，１０４，２５８  間隙
９２  ベアリング面
９４  インナーレース
９５，２３４  凹所
９６  ベアリング面
９８  ベアリングケージ
１００  ベアリング要素
１０２，２５０  ベアリング開口部
２２４  第２ボア
２２８  スプライン
２３０  外径
２４２  キャビティ
２４４，２４６  アウターレース
２４８  ベアリングケージ
２５２  ベアリング要素
２５４，２５６  環状部分
２６０  第１ベアリング面
２６２  第２ベアリング面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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