(57)【要約】  本発明は、回転シールリング（２）と、固定シールリング（３）と、補助シール装置（５）とを備えるメカニカルシール構造体であって、補助シール装置（５）は、異なる材料の補助シール（５１）とリングエレメント（５２）とを備えて一体的に形成されてなり、リングエレメント（５２）は、補助シール（５１）の固定シールリング（３）に向けられた側に配置されているメカニカルシール構造体に関する。
2016501345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転シールリング（２）と、
固定シールリング（３）と、
補助シール装置（５）と
を備え、
前記補助シール装置（５）は、異なる材料の補助シール（５１）とリングエレメント（５２）とを備えて一体的に形成されてなり、
前記リングエレメント（５２）は、前記補助シール（５１）の前記固定シールリング（３）に向けられた側に配置されているメカニカルシール構造体。
【請求項２】
結合部（５３）が、前記一体型補助シール装置（５）の前記補助シール（５１）と前記リングエレメント（５２）との間に、熱的方法を用いて特に焼結結合部及び／又は接着結合部として確立されていることを特徴とする請求項１に記載のメカニカルシール構造体。
【請求項３】
前記一体型補助シール装置（５）を軸方向（Ｘ−Ｘ）に付勢するための付勢装置を備え、前記付勢装置が、圧力リング（６）と付勢エレメント（７）とを備え、前記圧力リング（６）が前記補助シール装置（５）の前記補助シール（５１）上に載置されていることを特徴とする請求項１及び２のいずれか一項に記載のメカニカルシール構造体。
【請求項４】
前記圧力リング（６）が、前記一体型補助シール装置（５）の前記補助シール（５１）を、
上部把持部（６３）によって軸方向（Ｘ−Ｘ）に上から部分的に把持し、且つ／又は、
軸方向突出部（６１）によって下から部分的に把持し、且つ／又は、
背部把持部（６４）又は保持リングによって背後から把持することを特徴とする請求項３に記載のメカニカルシール構造体。
【請求項５】
前記リングエレメント（５２）が、軸方向（Ｘ−Ｘ）に延出して少なくとも部分的に軸方向（Ｘ−Ｘ）において前記補助シール（５１）を上から把持するリング延出部（５２ａ）を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のメカニカルシール構造体。
【請求項６】
前記リングエレメント（５２）が、径方向最外部において前記補助シール（５１）を上から把持する、又は、前記リングエレメント（５２）が、前記補助シール（５１）上に形成された肩部（５１ｂ）を介して前記補助シール（５１）を上から把持することを特徴とする請求項５に記載のメカニカルシール構造体。
【請求項７】
前記結合部（５３）が、前記補助シール（５１）と前記リングエレメント（５２）との間の接触領域全体に亘って設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のメカニカルシール構造体。
【請求項８】
前記補助シール（５１）がＰＴＦＥを含み、且つ／又は、前記リングエレメント（５２）がポリエーテルケトン類、特にＰＥＥＫを含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のメカニカルシール構造体。
【請求項９】
前記一体型補助シール装置（５）により密閉される管状部材（８）を更に備える請求項１〜８のいずれか一項に記載のメカニカルシール構造体。
【請求項１０】
前記リングエレメントは、前記管状部材（８）に向けられた側において、軸方向（Ｘ−Ｘ）の長さ（Ｌ１）を有し、
前記補助シール（５１）は、前記管状部材（８）に向けられた側において、軸方向の長さ（Ｌ２）を有し、
前記長さ（Ｌ２）は、前記長さ（Ｌ１）の少なくとも２倍の大きさであることを特徴とする請求項９に記載のメカニカルシール構造体。
【請求項１１】
前記補助シール（５１）と前記圧力リング（６）との間に形状嵌合結合を備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のメカニカルシール構造体。
【請求項１２】
前記補助シール（５１）が、窪み（５４）と該窪み内に突出する部分（５５）とを備え、
前記圧力リング（６）が、前記形状嵌合結合のために、前記突出部（５５）の形状と一致するように形成された環状切欠部（６０）を備えることを特徴とする請求項１０に記載のメカニカルシール構造体。
【請求項１３】
気体状媒体を密閉するための気体用シール、又は液状媒体を密閉するための液体用シールであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載のメカニカルシール構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改良された補助シールを有するメカニカルシール構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
既知のメカニカルシール構造体における一連の問題が、シールリングの後側、即ち、シールギャップの反対側を密閉するために使用されることの多い補助シールである。すなわち、補助シールは、密閉性を確保するだけではなく、特に、機械が停止又は低速稼働している間シャフトとハウジングとの間の軸方向変位も補償できるよう、軸方向に移動可能な状態に維持される必要がある。メカニカルシール構造体の動作中には通常圧力及び温度が上昇するため、補助シールは可塑的に変形する。この変形は、その後機械を停止すると温度及び圧力が低下することにより、スリーブ状部材上で補助シールの望ましくない収縮に繋がる。また、補助シールの軸方向移動性が低下すると、機械の停止中又はその再稼働時に２つのシールリング間に漏れが生じたり、補助シールが配置されたシールリングの後側に漏れが生じたりする可能性がある。特許文献１には、補助シールとシールリングとの間に生じる可能性のあるせん断応力を防止するために、これらの部品間に支持リングを緩く配置したメカニカルシール構造体が開示されている。このようなせん断応力は、部材の異なる熱膨張によって、高温時そして特に機械的応力が高い場合に生じる。更に、この支持リングと補助シールとの間には、ＰＥＥＫからなる膜状中間層が設置されている。この膜状中間層も、異なる熱膨張率によりシールリング及び補助シールに対して生じる悪影響を防止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】独国実用新案第２０  ２００７  ０１７  ７８３．６  Ｕ号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、本発明の目的は、構造がシンプルで低コスト且つ簡易な態様で製造可能でありながら、如何なる動作状態、特に停止中や停止後においても、安全で、漏れの無い密閉性を実現する補助シール装置を有するメカニカルシール構造体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的は、請求項１の特徴を備えるメカニカルシール構造体によって達成される。その従属項には、本発明の好適な改良例を示す。
【０００６】
従って、請求項１の特徴を備える本発明のメカニカルシール構造体は、停止時又は低速稼働や再稼働中でも補助シールの軸方向の移動可能性を十分に確保するという利点を有する。本発明によって、補助シール装置が移動不能になること、又は補助シール装置の軸方向移動性の妨げの原因となる補助シール装置が管状部材上に冷却後収縮してしまうことを特に防止できる。これは、補助シール装置がリングエレメント（リングエレメント部）と補助シール（補助シール部）と一体となっている本発明により達成される。ここで、リングエレメントは、補助シールの固定シールリングに向けられた側に配置される。ここで、補助シールとリングエレメントとは異なる材料から形成されており、これらは分離不可能に結合され、一体型補助シール装置となる。こうして、リングエレメントを補助シールに固定して一つの部材を形成することによって、補助シール装置の軸方向移動性が維持できる。更に、リングエレメントによって、シールリングと補助シールとの間に軸方向の間隔が設けられ、これにより、特に動作中に起こり得る押出し、即ち、補助シールの材料がシールリングと環状部材とのギャップに引き込まれることも回避できる。
【０００７】
好ましくは、補助シールとリングエレメントとの結合部は、熱的方法によって確立される結合部、特に焼結結合部である。焼結結合部によって、補助シールとリングエレメントとが分離不可能に結合される。この焼結結合部は、特に廉価で簡易な態様で形成できる。例えば、補助シール及びリングエレメントの粒状又は粉末状の物質をモールドに入れて共に焼結するか、或いは、リングエレメントを予め作製された補助シール上で焼結するか、補助シールをリングエレメント上で焼結する。更に好ましい代替例として、例えば、射出成形された、少なくとも２つの異なる材料から形成されている一体型部品のような補助シール装置を他の方法で作製することも可能であり、或いは、ラピッドプロトタイピング法、例えば、レーザー焼結法によって作製してもよく、特に、積層造形法によって低コストで敏速に補助シール装置を作製し得る。別の代替例として、補助シールとリングエレメントとの結合部は、接着結合部である。
【０００８】
更に好ましくは、メカニカルシール構造体は、補助シール装置を軸方向に付勢するための付勢装置を備える。この付勢装置は、圧力リングと、付勢エレメント、好ましくは周部に分配される複数のバネとを備え、圧力リングは補助シール上に載置されている。
【０００９】
更に好ましくは、圧力リングは、補助シール構造体の補助シールを軸方向に上から少なくとも部分的に把持する。こうして圧力リングにより、特に、温度が激しく変動する場合にも補助シール装置を所定の位置に保持することが更に可能となる。圧力リングは補助シール装置上に単に置かれるものである。本発明の別の好適な変形例によれば、圧力リングは、軸方向突出部によって補助シールの部分を下から軸方向に把持する。こうして圧力リングにより、補助シールを所定の位置に保持し、補助シールの収縮挙動を妨げることができる。特に好ましくは、圧力リングは、補助シールの部分を上下から把持する。
【００１０】
更に好ましくは、圧力リングは、背部把持部によって補助シールを背後から把持する。
【００１１】
本発明の別の好適な変形例によれば、補助シール装置のリングエレメントは、軸方向に延出した環状延出部を有する。環状延出部は、補助シール、好ましくは径方向最外部を、軸方向に上から少なくとも部分的に把持する。これにより、リングエレメントが、好ましくは補助シールの径方向高さ全体に亘って延出するとともに、補助シールを軸方向に上から把持することが保証される。これにより、固定シールリングを傾斜させる原因となる、特に生じる傾斜力を防ぐことができる。
【００１２】
本発明の代替変形例によれば、補助シール装置の補助シールは、固定シールリングに向けられた側に、軸方向に突起した肩部を有する。更に、リングエレメントは、補助シールの突起状肩部を上から把持する、軸方向に延出した環状延出部を備える。
【００１３】
更に好ましくは、補助シールとリングエレメントとの間の接触領域全体に亘って結合部は形成される。これにより、確実にこの２つの部材が結合され、補助シール装置の一体型部材として寿命は長くなる。更に、せん断力を非常に信頼性良く伝達できる。
【００１４】
好ましくは、リングエレメントは、高性能プラスチック、特にＰＥＥＫやＰＥＫ、ＰＥＫＥＫＫを含む。
【００１５】
特に好ましくは、補助シールはＰＴＦＥを含み、リングエレメントはＰＥＥＫを含む。ＰＥＥＫをリングエレメントの材料として選択することが好ましく、ＰＥＥＫリングエレメントとＰＴＦＥ補助シールとの強い結合部によって温度が低下しても、圧力リングが確実に、ＰＴＦＥ補助シール及びＰＥＥＫリングエレメントの収縮挙動を妨げることになる。こうして、ＰＥＥＫリングエレメント及びＰＴＦＥ補助シールに対する潜在的収縮力を減少でき、管状部材への収縮を回避できて、補助シール装置の軸方向移動性を常に維持できる。更に、より硬いＰＥＥＫリングエレメントによって、より軟かいＰＴＦＥ補助シールが管状部材と固定シールリングとのギャップに押し出されることを回避できる。それ故、押し出しに対して安定した材料をリングエレメントに用いることによっても、固定シールリングと管状部材とのギャップを狭めることができる。或いは、ＰＥＥＫを含む材料混合物をリングエレメントの材料として使用し、ＰＴＦＥを含む材料混合物を補助シールとして使用できる。
【００１６】
好ましくは、補助シール装置のリングエレメントは、管状部材に向けられた側に長さＬ１を有し、補助シールは、管状部材に向けられた側に軸方向の長さＬ２を有し、長さＬ２は長さＬ１の少なくとも２倍、好ましくは３倍の大きさである。特に好ましくは、長さＬ１は、０．１ｍｍ〜２ｍｍ、好ましくは０．４ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲にある。好ましくは、補助シールの軸方向の長さＬ２は、２ｍｍ〜１２ｍｍ、特に４ｍｍ〜１０ｍｍ、好ましくは３ｍｍ〜８ｍｍ、より好ましくは３ｍｍ〜６ｍｍの範囲にある。更に好ましくは、一体型補助シール装置の全長Ｌ３は、１４ｍｍ以下である。即ち、長さの合計Ｌ１＋Ｌ２は、１４ｍｍ以下である。
【００１７】
本発明の別の好適な変形例によれば、補助シール装置と圧力リングとの間に形状嵌合結合（ｆｏｒｍ−ｆｉｔ  ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）が設けられている。この形状嵌合結合は、特に補助シールと圧力リングとの間に形成されている。特に好ましくは、圧力リングから補助シール装置が懸架されるように補助シール装置は圧力リングに配置される。言い換えると、圧力リングは、補助シール装置の部分を下から把持する。この対応策により、圧力リングが補助シール装置を保持することから、補助シール装置の冷却中の特に望ましくない収縮も更に起こりにくくなる。形状嵌合結合は、環状アンカー部によって補助シール装置と圧力リングとの間に形成されることが特に好ましい。ここで、補助シールが、圧力リングの環状溝に納まる環状突出部を備えることが好ましい。
【００１８】
更に好ましくは、メカニカルシール構造体は、気体状媒体を密閉するための気体用シールである。また、メカニカルシール構造体は、液状媒体又は気液混合物を密閉するための液体用シールであることが好ましい。
【００１９】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係るメカニカルシール構造体の概略断面図である。
【図２】図２は、図１の補助シール装置の拡大図である。
【図３】図３は、本発明の第２実施形態に係るメカニカルシール構造体の概略断面図である。
【図４】図４は、本発明の第３実施形態に係るメカニカルシール構造体の概略断面図である。
【図５】図５は、本発明の第４実施形態に係るメカニカルシール構造体の概略断面図である。
【図６】図６は、図５の補助シール装置の拡大図である。
【図７】図７は、本発明の補助シール装置の別の好適な代替例を示す。
【図８】図８は、本発明の補助シール装置の別の好適な代替例を示す。
【図９】図９は、本発明の補助シール装置の別の好適な代替例を示す。
【図１０】図１０は、本発明の補助シール装置の別の好適な代替例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に説明する実施形態において、同一の又は技術上機能的に同一の部材には、同じ参照番号が付されている。
【００２２】
以下、図１及び２を参照して、本発明の第１実施形態に係るメカニカルシール構造体１を詳細に説明する。
【００２３】
図１から分かるように、メカニカルシール構造体１は、回転メカニカルシールリング２と、固定シールリング３とを備え、その間に既知の態様でシールギャップ４が形成されている。回転シールリング３は、例えば、シャフト等の回転部材（不図示）に結合している。図１に示すメカニカルシール構造体１は、大気領域１１から圧力領域１０の加圧気体を密閉する所謂圧力シールである。
【００２４】
メカニカルシール構造体１は更に、別体の圧力リング６を有する一体型補助シール装置５を備える。補助シール装置５は、適切な補助シール５１と、補助シール５１に分離不可能に結合したリングエレメント５２とを備える。本実施形態において、補助シール５１とリングエレメント５２とは異なる焼結材料からなり、補助シール５１とリングエレメント５２との間に焼結結合部５３が形成されている。この焼結結合部５３は、一体型補助シール装置を形成するための分離不可能なものである。本発明において、「分離不可能」という表現は、破壊することによってのみ分離できる結合を意味する。本実施形態では、焼結材料として、補助シール５１にはＰＴＦＥが、リングエレメント５２にはＰＥＥＫが使用される。或いは、これらの材料の混合物が使用される。
【００２５】
図２から特に分かるように、ここでは、リングエレメント５２の軸方向Ｘ−Ｘの長さＬ１は、補助シール５１の軸方向の長さＬ２の約３分の１である。全長Ｌ３＝Ｌ１＋Ｌ２は≦１４ｍｍである。更に、補助シール５１の径方向の高さＨ２は、リングエレメント５２の径方向の高さＨ１の少なくとも２倍の大きさである（図２参照）。
【００２６】
メカニカルシール１は、本実施形態においてバネである付勢エレメント７を有する付勢装置を更に備える。付勢エレメント７は、別体の圧力リング６に対して軸方向の付勢力Ｆを作用させる。圧力リング６は、この付勢力を一体型補助シール装置５を介して固定シールリング３に伝達する。機械の停止又は稼働／休止時に、媒体が圧力領域１０からメカニカルシール４を通り大気領域１１に至る。これゆえ、固定シールリング３は回転シールリング２に対して軸方向に押圧される。
【００２７】
従って、一体型補助シール装置５は、如何なる動作状態においてもハウジング９の管状部材８を密閉しなければならない。管状部材８は、補助シール装置５により密閉される外部密閉面８ａを備える。動作中、補助シール５１は外部密閉面８ａを密閉し、リングエレメント５２は固定シールリング３の後部３ａを密閉する。
【００２８】
これにより、本発明に係る一体型補助シール装置５は、２つの異なる材料から形成されている一部材構成を実現する。リングエレメント５２は、特にシールリング３側に径方向の弱い摩擦力を供給する。リングエレメント５２と補助シール５１とは焼結結合部５３を挟んで平面同士が結合されていることから、特に機械の停止又は冷却中でも、一体型補助シール装置５が管状部材上に収縮してしまうリスクが小さい。特に、停止中又は稼働／休止時に、２つのシールリング間のシールギャップ４を通って漏れが発生する状況を回避できる。これは、一体型補助シール装置５が管状部材８上で動くことができず、この動くことのできない一体型補助シール装置５が固定シールリング３の軸方向の移動を妨げるからである。更に、補助シール５１の材料とは異なる材料から形成されているリングエレメント５２を使用することにより、従来技術において補助シールの安定性に関して大きな問題となっていた、固定シールリング３と管状部材８とのギャップ１２に補助シール装置５から材料が引き込まれるという状況を防止できる。ここで、軸方向の長さＬ１はギャップ１２の軸方向延出部分よりも少なくとも２〜３倍長いことが好ましい。
【００２９】
このように、補助シール上で個々のリングを多数使用するこれまでに既知の従来技術による解決法と比較して、本発明は、機械の稼働・休止中及び停止中でも優れた利点を有する。本発明に係る一体型補助シール装置５はまた、高圧・高温の媒体の密閉に特に適している。
【００３０】
図３に、第１実施形態と実質的に同じ第２実施形態に係るメカニカルシール構造体１を示す。第１実施形態と異なり、第２実施形態のメカニカルシール構造体１は、懸架された一体型補助シール装置５を備える。すなわち、固定シールリング３の反対側に、補助シール５１は環状の窪み５４を有し、窪み５４内で圧力リング６の軸方向突出部６１が突起している。突出部６１と補助シール５１との間に形状嵌合結合が存在し、この結合部には、補助シールの突出部５５と突出部６１の環状切欠部６０とが含まれる（図３参照）。断面図において、この形状嵌合結合はＶ字状である。この対応策により、一体型補助シール装置５が圧力リング６から懸架されたり、圧力リング６が補助シール装置５の部分を下から把持したりして、特に機械の停止中の管状部材８への収縮挙動が更に減少する。
【００３１】
図４に、第１実施形態と実質的に同じ本発明の第３実施形態に係るメカニカルシール構造体１を示す。第３実施形態と第１実施形態とは、一体型補助シール装置５が異なる。図４から分かるように、径方向においてリングエレメント５２は補助シール５１よりも大きく、上部把持部５２ａによって補助シール５１の径方向外周部５１を上から把持する。これにより、特に、補助シール５１とリングエレメント５２との結合部５３が広く設けられる。更に、リングエレメント５２が補助シール５１を上から把持する構造によって、特に、温度変化による補助シール５１の挙動、即ち、２つのシールリング２、３間のシールギャップ４に悪影響を及ぼし得る圧力リング６方向へ傾斜が減少する。
【００３２】
図５及び６に、本発明の第４実施形態に係るメカニカルシール構造体１を示す。本実施形態において、補助シール５１は、軸方向Ｘ−Ｘに突出する肩部５１ｂを備える（図６参照）。リングエレメント５２も上部把持部５２ａを備え、肩部５１ｂを上から把持する。これにより、補助シール５１の望ましくない傾斜挙動が減少する。図６から特に分かるように、軸方向Ｘ−Ｘにおいて、管状部材８領域のリングエレメント５２の軸方向の長さＬ１は、肩部５１ｂの軸方向の長さＬ４とほぼ同じである。
【００３３】
図７〜１０は、本発明に係る補助シール装置５の別の好適な実施形態を示す。
【００３４】
図７に、リングエレメント５２が多層構造を有している好適な実施形態を示す。本実施形態において、リングエレメント５２は、第１層５２ｂと第２層５２ｃとを有する二層構造を有するが、より多くの層をリングエレメント５２に設けてもよい。更に、補助シール５１は、離散エレメント１３を備え、離散エレメント１３は、補助シール５１に形成された対応する切欠部に配置されている。図８に示す２つの層は異なる材料から形成されており、層の硬さは径方向外側に向かって低下していくことが好ましい。これは、第１層５２ｂが第２層５２ｃよりも硬いことを意味する。この２つの層５２ｂ及び５２ｃは、焼結結合部５３を介して補助シール５１に結合している。更に、離散エレメント１３が補助シール５１上に配置されることにより、補助シール５１が確実に管状部材上に載置されている。
【００３５】
図８に、本発明の別の好適な代替例を示す。ここで、補助シール装置５は補助シール５１によって圧力リング６から懸架されている。すなわち、圧力リング６は、補助シール５１の窪み５４に係合する軸方向突出部６１を有する。これにより、補助シールは圧力リング６から懸架されている。圧力リング６は、上部把持部６３と背部把持部６４とを更に備える。補助シール５１全体が径方向外側に向けられて、圧力リング６に覆われることになる（図８参照）。圧力リング６が非常に硬いことから、この好適な変形例では、特に補助シール５１が傾斜することを更に妨げて、シャフトへの補助シール装置５の収縮等を防止する。
【００３６】
図９に、図８の実施形態と実質的に同じ本発明の別の好適な実施形態を示す。図９の実施形態では、圧力リング６には、背部把持部６４の代わりに、保持リング１４が配置され、補助シール５１を背後から把持する。
【００３７】
図１０に示す別の好適な実施形態は、背部を把持する圧力リング６の別の代替例を示す。図１０の圧力リング６は多部材構成である。本実施形態において、圧力リング６は、ピン１５によって相互に結合された３つの部分６ａ、６ｂ、６ｃを備える。これにより、特に圧力リング６の製造コストを削減でき、素早く容易な態様で補助シール５１を圧力リング６に搭載できる。図１０に示す実施形態においても、補助シール５１も軸方向突出部６１から懸架されている。
【００３８】
なお、前述の全ての実施形態において、特に圧力リング６を、補助シール５１が圧力リング６から懸架されるように構成し得る。更に、前述の全ての実施形態において、図８〜１０の実施形態において示すように、圧力リング６が補助シール５１を上から完全に把持、又は補助シール５１を背後から完全に把持するように設けてもよい。更にまた、焼結法の代わりに、他の適切な方法、特に射出成型も一部材構成の補助シール装置５を製造するために採用してもよい。また、前述の全ての実施形態において、補助シール５１上に離散エレメント１３を更に使用して、管状部材８上で補助シール５１の密閉性を確実なものにし得る。
【符号の説明】
【００３９】
１  メカニカルシール構造体
２  回転シールリング
３  固定シールリング
３ａ  後部
４  シールギャップ
５  補助シール装置
６  圧力リング
６ａ、６ｂ、６ｃ  圧力リングの部分
７  付勢エレメント
８  管状部材
８ａ  外部密閉面
９  ハウジング
１０  圧力領域
１１  大気領域
１２  ギャップ
１３  離散エレメント
１４  保持リング
１５  ピン
５１  補助シール
５１ａ  径方向外周部
５１ｂ  肩部
５２  リングエレメント
５２ａ  上部把持部
５２ｂ  第１材料
５２ｃ  第２材料
５３  焼結結合部
５４  窪み
５５  突出部
６０  環状切欠部
６１  軸方向突出部
６２  肩部
６３  上部把持部
６４  背部把持部
Ｘ−Ｘ  軸方向
Ｆ  付勢力
【図１】
2016501345.tif 000003
【図２】
2016501345.tif 000004
【図３】
2016501345.tif 000005
【図４】
2016501345.tif 000006
【図５】
2016501345.tif 000007
【図６】
2016501345.tif 000008
【図７】
2016501345.tif 000009
【図８】
2016501345.tif 000010
【図９】
2016501345.tif 000011
【図１０】
2016501345.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成27年6月3日(2015.6.3)
【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】
回転シールリング（２）と、
固定シールリング（３）と、
補助シール装置（５）と
を備え、
前記補助シール装置（５）は、異なる材料の補助シール（５１）とリングエレメント（５２）とを備えて一体的に形成されてなり、
前記リングエレメント（５２）は、前記補助シール（５１）の前記固定シールリング（３）に向けられた側に配置されているメカニカルシール構造体。
【請求項２】
結合部（５３）が、前記一体型補助シール装置（５）の前記補助シール（５１）と前記リングエレメント（５２）との間に、熱的方法を用いて特に焼結結合部及び／又は接着結合部として確立されていることを特徴とする請求項１に記載のメカニカルシール構造体。
【請求項３】
前記一体型補助シール装置（５）を軸方向（Ｘ−Ｘ）に付勢するための付勢装置を備え、前記付勢装置が、圧力リング（６）と付勢エレメント（７）とを備え、前記圧力リング（６）が前記補助シール装置（５）の前記補助シール（５１）上に載置されていることを特徴とする請求項１及び２のいずれか一項に記載のメカニカルシール構造体。
【請求項４】
前記圧力リング（６）が、前記一体型補助シール装置（５）の前記補助シール（５１）を、
上部把持部（６３）によって軸方向（Ｘ−Ｘ）に上から部分的に把持し、且つ／又は、
軸方向突出部（６１）によって下から部分的に把持し、且つ／又は、
背部把持部（６４）又は保持リングによって背後から把持することを特徴とする請求項３に記載のメカニカルシール構造体。
【請求項５】
前記リングエレメント（５２）が、軸方向（Ｘ−Ｘ）に延出して少なくとも部分的に軸方向（Ｘ−Ｘ）において前記補助シール（５１）を上から把持するリング延出部（５２ａ）を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のメカニカルシール構造体。
【請求項６】
前記リングエレメント（５２）が、径方向最外部において前記補助シール（５１）を上から把持する、又は、前記リングエレメント（５２）が、前記補助シール（５１）上に形成された肩部（５１ｂ）を介して前記補助シール（５１）を上から把持することを特徴とする請求項５に記載のメカニカルシール構造体。
【請求項７】
前記結合部（５３）が、前記補助シール（５１）と前記リングエレメント（５２）との間の接触領域全体に亘って設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のメカニカルシール構造体。
【請求項８】
前記補助シール（５１）がＰＴＦＥを含み、且つ／又は、前記リングエレメント（５２）がポリエーテルケトン類、特にＰＥＥＫを含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のメカニカルシール構造体。
【請求項９】
前記一体型補助シール装置（５）により密閉される管状部材（８）を更に備える請求項１〜８のいずれか一項に記載のメカニカルシール構造体。
【請求項１０】
前記リングエレメントは、前記管状部材（８）に向けられた側において、軸方向（Ｘ−Ｘ）の長さ（Ｌ１）を有し、
前記補助シール（５１）は、前記管状部材（８）に向けられた側において、軸方向の長さ（Ｌ２）を有し、
前記長さ（Ｌ２）は、前記長さ（Ｌ１）の少なくとも２倍の大きさであることを特徴とする請求項９に記載のメカニカルシール構造体。
【請求項１１】
前記補助シール（５１）と前記圧力リング（６）との間に形状嵌合結合を備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のメカニカルシール構造体。
【請求項１２】
前記補助シール（５１）が、窪み（５４）と該窪み内に突出する部分（５５）とを備え、
前記圧力リング（６）が、前記形状嵌合結合のために、前記突出部（５５）の形状と一致するように形成された環状切欠部（６０）を備えることを特徴とする請求項１１に記載のメカニカルシール構造体。
【請求項１３】
気体状媒体を密閉するための気体用シール、又は液状媒体を密閉するための液体用シールであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載のメカニカルシール構造体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
図１から分かるように、メカニカルシール構造体１は、回転メカニカルシールリング２と、固定シールリング３とを備え、その間に既知の態様でシールギャップ４が形成されている。回転シールリング２は、例えば、シャフト等の回転部材（不図示）に結合している。図１に示すメカニカルシール構造体１は、大気領域１１から圧力領域１０の加圧気体を密閉する所謂圧力シールである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
メカニカルシール１は、本実施形態においてバネである付勢エレメント７を有する付勢装置を更に備える。付勢エレメント７は、別体の圧力リング６に対して軸方向の付勢力Ｆを作用させる。圧力リング６は、この付勢力を一体型補助シール装置５を介して固定シールリング３に伝達する。機械の停止又は稼働／休止時に、媒体が圧力領域１０からシールギャップ４を通り大気領域１１に至る。これゆえ、固定シールリング３は回転シールリング２に対して軸方向に押圧される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
図７に、リングエレメント５２が多層構造を有している好適な実施形態を示す。本実施形態において、リングエレメント５２は、第１層５２ｂと第２層５２ｃとを有する二層構造を有するが、より多くの層をリングエレメント５２に設けてもよい。更に、補助シール５１は、離散エレメント１３を備え、離散エレメント１３は、補助シール５１に形成された対応する切欠部に配置されている。図７に示す２つの層は異なる材料から形成されており、層の硬さは径方向外側に向かって低下していくことが好ましい。これは、第１層５２ｂが第２層５２ｃよりも硬いことを意味する。この２つの層５２ｂ及び５２ｃは、焼結結合部５３を介して補助シール５１に結合している。更に、離散エレメント１３が補助シール５１上に配置されることにより、補助シール５１が確実に管状部材上に載置されている。
【国際調査報告】
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