JP2019518180A - 溝リングシールおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、熱可塑性プラスチックからなりかつシシーリング部分（１２，１３）を有するＵ字形断面輪郭を有する環状メインシールボディ（１１）を備えた溝リングシール（１０）に関するものであり、シーリング部分（１２，１３）は、このシーリング部分（１２，１３）の間に延在するメインシールボディ（１１）の接続部分（１４）と共に溝（１５）を形成し、溝リングシールはまたシーリング部分（１２，１３）のための少なくとも一つのサポート要素を備え、上記あるいは各サポート要素（１８）はメインシールボディ（１１）の一体コンポーネントとして設計される。

Description

本発明は、溝リングシールおよびそうした溝リングシールの製造方法に関する。

特許文献１から、シャフトシールまたはロッドシールとして、環状メインシールボディおよびサポート要素を有する溝リングシールが知られている。半径方向断面において、メインシールボディは互いに同心状に延びるシーリング部分を有するＵ字形断面を有し、シーリング部分はこのシーリング部分間に延びる接続部分と共に溝を形成する。特許文献１によれば、シーリング部分に予荷重をかけるサポート要素が環状スプリングとして形成されている。

特許文献２から、フッ素含有ポリマー材料、すなわちＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）の環状シーリング要素が知られている。ＰＴＦＥは、攻撃的な媒体に対して化学的に耐性のあるシーリング材である。特に、溝リングシールの環状メインシールボディがこのようなＰＴＦＥ材料から製造されるとき、それには、従来技術により金属スプリング要素として形成されたサポート要素を介して予荷重がかけられるが、これには、スプリング要素のバネ鋼は攻撃的な媒体と接触して腐食作用を受けるという欠点がある。この理由のために、サポート要素を腐食から保護するためにサポート要素として機能する溝リングシールを被覆することが、特に金メッキすることが慣行から知られている。しかしながら、これは高価で時間がかかる。

独国特許出願公開第１９８１５４４２号明細書 独国特許出願公開第１０２００９０１６５５２号明細書

これを出発点として、本発明は、新規な溝リングシールおよびそうした溝リングシールを製造するための方法を創出するという目的に基づく。

この目的は、請求項１に記載の溝リングシールによって解決される。本発明によれば、上記または各サポート要素はメインシールボディの一体コンポーネントとして形成される。

本発明による溝リングシールの場合、それを介してメインシールボディのシーリング部分が予荷重を受ける上記または各サポート要素は、メインシールボディの一体コンポーネントとして形成される。金属スプリング要素はもはや必要とされない。

有利なさらなる展開によれば、上記または各サポート要素はメインシールボディの熱可塑性プラスチックからなり、熱可塑性プラスチックは好ましくはフッ素含有ポリマー材料、特にＰＴＦＥ材料である。特に、各サポート要素がメインシールボディの熱可塑性プラスチックからなる場合、これは攻撃的な媒体に対して耐性がある。

本発明の有利なさらなる展開によれば、上記または各サポート要素は湾曲した支持アーチとして形成され、これは、好ましくは互いに同心状に延びるメインシールボディのシーリング部分の間に延在する。好ましくは、各支持アーチは、メインシールボディの周方向の広がりの最大５°の、好ましくは最大４°の、特に好ましくは最大３°の厚みを有する。このようなサポート要素によって、メインシールボディのシーリング部分には、特に簡単かつ有利な様式で適切な予荷重を加えることができる。

そうした溝リングシールを製造するための方法は請求項１２および請求項１３において規定されている。

本発明の好ましいさらなる展開は従属請求項および以下の説明から得られる。本発明の例示的な実施形態について、それに限定されることなく、図面を用いて、より詳細に説明する。

本発明に係る第１の溝リングシールを通る断面図である。 図１の溝リングシールの詳細図である。 本発明に係る第２の溝リングシールを通る断面図である。 図３の溝リングシールの詳細図である。 本発明に係る第３の溝リングシールを通る断面図である。 図５の溝リングシールの詳細図である。

本発明は溝リングシールに関する。

図１および図２は、本発明による第１の溝リングシール１０の詳細を示している。溝リングシール１０は環状メインシールボディ１１を含み、これは半径方向断面で見たときＵ字形の断面輪郭を有する。このメインシールボディ１１は、好ましくは互いに同心状に延びるシーリング部分１２，１３を備えており、これは、接続部分１４を介して、一方の側において互いに接続される。接続部分１４の反対側では、メインシールボディ１１は開口するように設計され、これによって溝１５が形成される。その間に延びるメインシールボディ１１の接続部分１４と共に、メインシールボディ１１のシーリング部分１２，１３は、半径方向断面においてＵ字形であるメインシールボディ１１の断面輪郭を画定する。

溝１５とは反対の方向を向いているシーリング部分１２，１３の外側シーリング面１６，１７は、溝リングシール１０のシーリング面を形成し、これは、対応する圧力が溝１５に蓄積されると、その中に溝リングシール１０が収容される図示していないコンポーネントのシーリング面に圧着させられる。ここでは、半径方向内側シーリング部分１２の半径方向内側シーリング面１６が内側へと半径方向に押圧され、一方、半径方向外側シーリング部分１３の半径方向外側シーリング面１７は外側へと半径方向に押圧される。

溝リングシール１０、すなわち溝リングシール１０のメインシールボディのシーリング部分１２，１３には、サポート要素１８によって予荷重がかけられ、これらサポート要素１８はメインシールボディの一体コンポーネントとして形成される。メインシールボディ１１およびそれの一体的なサポート要素１８は、熱可塑性プラスチックから、好ましくはフッ素含有ポリマー材料から、特に好ましくはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン材料）から製造される。

このような溝リングシール１０は、特に、それが攻撃的な媒体と接触するときに使用することができる。ＰＴＦＥ材料からなる溝リングシールの実施形態が好ましいが、それをＰＯＭ材料またはＰＡ材料から代替的に製造することもできる。ここでは、メインシールボディ１１およびそれの一体的サポート要素１８は、常に、同じ熱可塑性プラスチックから製造される。

図１および図２の例示的な実施形態では、サポート要素１８は湾曲した支持アーチとして設計されるが、これは、メインシールボディ１１の所定の周方向位置において、メインシールボディ１１のシーリング部分１２，１３の間に延在し、図１および図２においては、各支持アーチは、溝１５から凸状に湾曲した支持アーチとして形成され、いずれの場合でも概ね半径方向に延びる。

ここで、図１および図２の例示的な実施形態とは対照的に、サポート要素は、溝１５内へと凹状に湾曲し、半径方向に延びるサポートアーチとして形成されることもまた可能であることが指摘される。これに関して、図５および図６の例示的な実施形態を参照されたい。

同様に、一方では溝１５から湾曲した支持アーチと、他方では溝内に凹状に湾曲した支持アーチとを、互いに結合されたサポート要素１８として使用することも可能である。

図１および図２の例示的な実施形態では、サポート要素１８は半径方向に延び、そしてそれは半径方向に対して傾斜して設けられていない。これとは対照的に、各サポート要素１８は、半径方向に対してある角度を有することが、すなわち半径方向に対して傾斜して設けられることが可能であり、この角度は最大４５°、好ましくは最大３０°、特に好ましくは最大２０°である。これに関して、図３および図４の例示的な実施形態を参照されたい。ここで、サポート要素１８は、半径方向に対して、５°〜４５°の角度を、好ましくは１０°〜３０°の角度を、特に好ましくは１０°〜２０°の角度を含むことが可能である。

一方で半径方向に延びるサポート要素１８と、他方で半径方向に対して傾斜するように設けられたサポート要素１８とを互いに組み合わせて使用することも可能である。

既に説明したように、複数のサポート要素１８は、好ましくは、メインシールボディ１１の周上に割り当てられており、周方向に見た場合のサポート要素１８のこの割り当ては等距離であっても（これに関しては図１および図２の、そして図３および図４の例示的実施形態参照）あるいは等距離でなくてもよい（これに関しては図５および図６の例示的実施形態参照）。

各サポート要素１８は所定の厚みを有し、この厚みは、メインシールボディ１０の周方向の広がりの最大５°、特に好ましくは最大４°、特に好ましくは最大３°である。ここで、この周方向の広がりは、半径方向内側シーリング部分１２の周方向の広がりに、またはメインシールボディ１１の半径方向外側シーリング部分１３の周方向の広がりに関連する。

環状メインシールボディ１１の溝リングシール１０の基本ボディおよび一体的なサポート要素１８は、圧縮成形、焼結または３Ｄ印刷によって製造することができる。適切な製造方法の選択は熱可塑性プラスチックに依存し、この熱可塑性プラスチックからメインシールボディ１１およびそれの一体的なサポート要素が構成される。特に、ＰＴＦＥ材料が使用される場合、製造方法として好ましくは圧縮成形または焼結が使用される。

好ましくは、射出成形または３Ｄ印刷の後、溝リングシールには、必要な品質のシーリング面を提供するために、特に旋削によって、シーリング部分１２，１３のシーリング面１６，１７の領域において再加工が施される。

本発明は、サポート要素１８（これは溝リングシール１０のメインシールボディ１１のシーリング部分１２，１３に予荷重を与えるのに役立つ）がメインシールボディ１１の一体コンポーネントであってかつメインシールボディ１１と同じ熱可塑性材料から製造される溝リングシール１０を初めて提案する。特に好ましくは、圧縮成形または焼結により容易かつ確実に加工することができる材料としてＰＴＦＥ材料が使用される。

１０ 溝リングシール
１１ メインシールボディ
１２ シーリング部分
１３ シーリング部分
１４ 接続部分
１５ 溝
１６ シーリング面
１７ シーリング面
１８ サポート要素

Claims (14)

1. 溝リングシール（１０）であって、熱可塑性プラスチックの環状メインシールボディ（１１）を有し、前記環状メインシールボディ（１１）はシーリング部分（１２，１３）を備えたＵ字形断面輪郭を有し、前記シーリング部分（１２，１３）は、このシーリング部分（１２，１３）の間に延在する前記メインシールボディ（１１）の接続部分（１４）と共に溝（１５）を画定し、かつ、前記溝リングシール（１０）は前記シーリング部分（１２，１３）のための少なくとも一つのサポート要素を有し、前記または各サポート要素（１８）は前記メインシールボディ（１１）の一体コンポーネントとして形成されることを特徴とする溝リングシール（１０）。
2. 前記あるいは各サポート要素（１８）は、前記メインシールボディ（１１）の熱可塑性プラスチックからなることを特徴とする請求項１に記載の溝リングシール。
3. 前記熱可塑性プラスチックがフッ素含有ポリマー材料であり、このフッ素含有ポリマー材料が材料特性を改善するためにフィラーを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の溝リングシール。
4. 前記または各サポート要素（１８）は、前記メインシールボディ（１１）の前記シーリング部分（１２，１３）の間に延在する湾曲した支持アーチとして形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の溝リングシール。
5. 前記各サポート要素（１８）は、前記溝（１５）から凸状に湾曲した支持アーチとして形成されることを特徴とする請求項４に記載の溝リングシール。
6. 前記各サポート要素（１８）は、前記溝（１５）内に凹状に湾曲した支持アーチとして形成されることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の溝リングシール。
7. 前記各サポート要素（１８）は半径方向に延在することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の溝リングシール。
8. 前記各サポート要素（１８）は、半径方向に対して傾斜した状態で設けられることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の溝リングシール。
9. 前記各サポート要素（１８）は、半径方向に対して、最大４５°の角度を含むことを特徴とする請求項８に記載の溝リングシール。
10. 前記各サポート要素（１８）は、前記メインシールボディ（１１）の周方向の広がりの最大５°の厚みを有することを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の溝リングシール。
11. 前記メインシールボディ（１１）の周上に、複数のサポート要素（１８）が互いに離間した状態で割り当てられることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の溝リングシール。
12. 前記溝リングシール（１０）が圧縮成形または焼結によって製造されることを特徴とする、請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の溝リングシール（１０）を製造するための方法。
13. 前記溝リングシール（１０）が３Ｄ印刷によって製造されることを特徴とする、請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の溝リングシール（１０）を製造するための方法。
14. 圧縮成形または焼結または３Ｄ印刷に続いて、前記溝リングシール（１０）を、旋削によって、前記メインシールボディ（１１）の前記シーリング部分（１２，１３）のシーリング面（１６，１７）の領域で再加工することを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の方法。

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