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JPH083349B2 - シール装置 - Google Patents

シール装置

Info

Publication number
JPH083349B2
JPH083349B2 JP62503131A JP50313187A JPH083349B2 JP H083349 B2 JPH083349 B2 JP H083349B2 JP 62503131 A JP62503131 A JP 62503131A JP 50313187 A JP50313187 A JP 50313187A JP H083349 B2 JPH083349 B2 JP H083349B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sealing
sealing device
ring
seal
tension ring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP62503131A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS63503320A (ja
Inventor
ミューラー,ハインツ・カー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Marutein Merukeru Unto Co KG GmbH
Original Assignee
Marutein Merukeru Unto Co KG GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Marutein Merukeru Unto Co KG GmbH filed Critical Marutein Merukeru Unto Co KG GmbH
Publication of JPS63503320A publication Critical patent/JPS63503320A/ja
Publication of JPH083349B2 publication Critical patent/JPH083349B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3204Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip
    • F16J15/3208Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip provided with tension elements, e.g. elastic rings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/162Special parts or details relating to lubrication or cooling of the sealing itself

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sealing Devices (AREA)
  • Sealing With Elastic Sealing Lips (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は次のような構成を有するシール装置に関す
る。つまり、このシール装置は、(i)シール手段と、
(ii)高圧空間を低圧空間から分離すると共に、上記シ
ール手段を収納するために、上記シール手段を支持する
端面によって低圧側が画定される環状の空間を形成する
第1機械部と、(iii)上記第1機械部に対して可動で
あり、内周面または外周面が、上記環状の空間に収納さ
れたシール手段に対向する対向面を形成する第2機械部
とを有する。そして、上記シール手段は、上記対向面と
共に環状のギャップを囲み、また、上記シール手段は、
(a)柔軟な材料で作られ、管状部において上記対向面
に向かって突出するシールエッジを形成しているシール
リングと、(b)高圧側で上記シールリングの管状部を
支持する支持部と、(c)弾性材料で作られ、上記シー
ルリングの管状部に接触し、上記高圧空間の高圧を受
け、上記環状の空間の端面に当接するテンションリング
とを備える。
背景技術 シール手段において、スライドシール面間のシールギ
ャップに発生する、スライドシール面に関する比摩擦容
量は、対向面を形成しているシャフトの周速度が大きい
とき、シールされるべき高圧力の影響のもとで熱に変換
される。確実に洩れをできるだ少なくするためには、シ
ールギャップの幅は、このギャップを形成するシールリ
ングの表面とシャフトの表面の粗さ程度のものであらね
ばならない。ここで混合摩擦が普通発生する。ポリテト
ラフルオロエチレンをベースとする低摩耗性プラスチッ
クでできたシールリングの場合、表面圧が高く、かつ、
混合摩擦のあるところでは、約0.05の摩擦係数が予想さ
れる。混合摩擦が関係する場合にはシールギャップにお
ける圧力降下の曲線は定義できないので、半径方向の圧
力をうけるシャフトシールは、シール表面圧がシールす
べき圧力と少なくとも同じ大きさとなるように設計され
なければならない。これらの条件のもとでは、たとえ
ば、単に5MPaの圧力であって、軸の直径が80mmで、回転
速度が1分当たり1500回転の場合であっても、シール面
一平方センチメートル当たり少なくとも150ワットの比
摩擦容量が得られる。比較として、電気クッキングプレ
ートの比加熱容量は1平方センチメートル当たり約8ワ
ットにしかならない。摩擦熱の除去はそれ故重要な目的
である。
しかし、径方向の圧力を受けるシールエッジの軸方向
の長さが短い従来のシャフトシールにおいては、実際の
摩擦容量は、通常、上で計算された値よりもかなり高
い。なぜならば、シールエッジの静圧の逃げが不十分な
ので、シール表面の圧力は一般に、シールされるべき圧
力よりもかなり高く、それゆえ、シールの点からはあま
りにも高いからである。したがって、プラスチックのシ
ールリングを有するそのようなシャフトシールは、シー
ル表面のオーバーヒートの危険性のゆえに上述の動作条
件のもとでは使用できない。
さらに、高圧をシールするために用いられる従来のシ
ールリングの場合、半径方向の力が大き過ぎるためにシ
ールエッジが過度に平坦になり、その結果、望ましくな
いことにシール表面が大きくなる。その結果、摩擦容量
が極端に高くなり、同時に、熱の除去にとって好ましく
ない状態を伴う。シールギャップにおける熱の発生は、
それゆえ、しばしばシャフトシールの破壊をもたらすの
で、圧力と周速に関して使用範囲を制限することにな
る。
冒頭部に述べられた公知のシール装置(DE−C−3,21
7,118,特に第1図と第5図)の場合、シールされるべき
圧力によって生じるシール表面の圧力は小さく保たれ
る。それはシールエッジが管状のシールリングの低圧端
の近傍に配置されると共に、シールリングが支持リング
により、シールエッジを形成する環状の突起に至るまで
支持されており、また、上記支持リングはたとえば金属
によって形成されて、シールされるべき圧力をシールリ
ングに伝えるテンションリングの半径方向の力を吸収
し、また、シールリングはそれを収納する環状の空間の
低圧端面上に直接支持されるからである。しかしなが
ら、この装置の不利な点は、シールリングが摩擦のもと
で上記端面に当接しているため、シャフトの不可避な動
的な偏心に対して限られた範囲でしか追従することがで
きないことであり、これによって大きいシールギャップ
が形成され、その結果として漏れが増大することにな
る。
他の不利な点は、支持リングの曲げ抵抗のため、組立
ての際に、シール手段を、それを収納する環状の空間に
折り曲げて差し込むことができず、そのため、環状の空
間を形成しているハウジングは、分割設計でなければな
らないことである。
発明の開示 発明の目的は、それゆえ、前述のタイプのシール装置
であって摩擦容量を効果的に制限でき、しかもシールリ
ングが半径方向に可動であるシール装置を提供すること
である。
本発明によれば、シール手段と、高圧空間を低圧空間
から分離すると共に、上記シール手段を収納するため
に、上記シール手段を支持する端面によって低圧側が画
定される環状の空間を形成する第1機械部と、上記第1
機械部に対して相対的に可動であり、内周面または外周
面が、上記環状の空間に収納されたシール手段に対向す
る対向面を形成する第2機械部とを有し、上記シール手
段は、上記対向面と共にギャップを囲み、また、上記シ
ール手段は、柔軟な材料で作られ、管状部において上記
対向面に向かって突出するシールエッジを形成している
シールリングと、高圧側で上記シールリングの管状部を
支持する支持部と、弾性材料で作られ、上記シールリン
グの管状部に接触し、上記高圧空間の高圧を受け、上記
環状の空間の端面に当接するテンションリングとを備え
たシール装置において、 上記支持部は、上記シールエッジから所定距離のとこ
ろで上記シールリングの管状部に連結されると共に、上
記高圧空間からの加圧時に、上記テンションリングに向
けてスラストを伝達するための端面を介して上記テンシ
ョンリングと相互に作用し合い、 上記高圧空間は、上記シールリングの管状部と上記対
向面との間にあるギャップと、上記第2機械部の反対側
にある上記テンションリングの周面との両方に連通して
いる。
上記シールリングは、上記端面を介して、テンション
リング上に軸方向に支持される。このテンションリング
はエラストマー材料で作られると共に、第2のシール手
段としても作用する。
上記テンションリングは、それが当接する上記管状部
の周面よりも寸法が大きいのが望ましく、こうすること
によって、圧力のかからない状態においてさえ、テンシ
ョンリングは十分なシール効果を及ぼすことができる。
テンションリングに及ぼされる上記支持部の軸方向のス
ラストと、テンションリングの表面の一部に直接及ぼさ
れるシールされるべき媒体の圧力との両方は、テンショ
ンリング内に静圧圧縮応力状態を引き起こす。この圧縮
応力状態によって、上記管状部へ付加的な半径方向の圧
力がかかることになり、結果としてシール面の圧力が増
大する。シールエッジに至るまで、管状部は上記対向面
に面している側からもシールされるべき圧力を受け、そ
の結果として、管状部に半径方向内側と外側から及ぼさ
れる圧力は、部分的に相殺され、特に、圧力側におい
て、シールエッジにより形成される平面の前方のシール
手段に半径方向に働く圧力が相殺される。設計者は、管
状部上のシールエッジの軸方向の位置を決定することに
より、シールエッジにより対向面に及ぼされる半径方向
の押圧力の残留する割合を所望するように決定すること
ができる。上記対向面にシールエッジの半径方向の押圧
力が働く結果として、シールエッジは平らにされ、対向
面とともに、軸方向に狭い幅の接触面を形成する。シー
ルエッジの平坦化とその結果としての摩擦面のサイズが
小さいほど、シールエッジをシャフト等の対向面に対し
て押し付ける半径方向の力は低くなる。この発明による
上記装置においては、結果として起こる押し付ける力
が、シール目的にとって必要最小限の大きさに制限され
るように、摩擦熱容量もまた2つの点において減じられ
る。特に第1は、シールエッジのより小さい平坦化によ
る摩擦面の寸法の縮少により、第2には摩擦面に効力を
生ずる面圧の減少により減じられる。
ロッドの動的な偏心を補正するためのシールエッジ領
域でのシールリングの半径方向の可動性は、相対的に硬
い材料からなるシールリングが、ハウジング、特に取り
付け空間の端面に、直接でもリジッドにでもなく、柔ら
かい材料で作られたテンションリングを介していわば浮
動的な方法により支持されているという理由により可能
となる。この効果は以下のときにもっとも発揮される。
それは、動作状態において、シールリングが、テンショ
ンリングのみを介して力を伝達するように第1機械部に
結合され、それ以外の部分では第1機械部から完全に独
立しており、かつ、テンションリングの周面(管状部に
対向する面とは反対の面)が第1機械部に触れないよう
にテンションリングが同様に半径方向に可動である時で
ある。
もし、さらなる軸方向の支持材を設ける場合には、こ
の支持材は、シール手段の相対的な可動性を損なわない
ように、かつ、シールされるべき圧力のテンションリン
グへの出入りを妨げないように、少くとも半径方向に弾
性的に柔軟であるべきである。例外的に、シール手段が
過度に変形する危険性を避けるために、軸方向のストッ
プ部材を、適切ならば硬くてもよいのであるが、極端な
圧力差の影響下でのみ効力を生じるように、シール手段
と第1機械部の間に設けることができる。
なお、本明細書において、“支持部”なる用語は、シ
ールリングをテンションリングに支持するというその機
能に照らして解釈されなければならない。この用語に
は、それゆえ、テンションリングとの支持接触を提供す
るのに適当な端面を形成するあらゆるシールリング部分
が含まれる。
上述の既知のシール手段に対して、本発明において
は、支持部はシールリングと独立したリングでなくてよ
く、シールリングと一体に作るのがよい。この支持部
は、要求される剛性を与えるフランジ状の厚肉部により
形成することができ、その厚肉部はテンションリングに
接して支持される端面を形成する。
上記管状部は薄肉に形成されているので、できる限り
大きな取付け公差を有する。すなわち、管状部は、変形
の結果、対向面の種々の直径に対応できる。しかも、シ
ール面に効果を及ぼしている圧縮応力(プレストレス)
が、受容できないほど増加することはない。求める取り
付け公差が小さくなるほど、上記管状部は厚肉に作られ
得る。上記管状部が薄肉であることは、対向面の特に高
い周波数の半径方向の動きに対するシールエッジの柔軟
性の点から見ても、有利であり得る。
上記管状部は、円筒形であるのが好ましい。同時に管
状部の壁厚は、シールエッジ領域の外側では好ましくは
1mm以下であり、一方、シールエッジの位置では1mmと3m
mの間である。シールエッジ領域における管状部の薄壁
性の特別な利点は、この軸方向に支持されない領域にお
いて、シールされるべき圧力によってシールリングに及
ぼされると共にテンションリングに伝達される軸方向の
スラストの割合が、できる限り小さくなることである。
他の有利な設計では、管状部の直径はその自由端に向か
って減少し、とりわけ円錐形状においては管状部の内面
と低圧側端面の間の遷移エッジによりシールエッジが形
成される。
シールエッジ平面、すなわち、軸に垂直でシールエッ
ジを通る平面は、シール手段を収納している環状の空間
の端面近傍に配置され、そのため、シールエッジ平面と
支持部の間の軸方向の距離が、シールエッジ平面と上記
環状空間の端面との間の軸方向の距離よりも大きくなる
のが適切である。このようにして、シールされるべき圧
力によるシールエッジに対する押し付け効果を減らすこ
とができ、残りの圧力はシールエッジとテンションリン
グとのプレストレスと合わさって、十分に確かなシール
を保証できる。この場合に、管状部が低圧側の端面の平
面を越えて張り出すことが起こりうる。そのような状況
下では、第1機械部の直径と管状部の直径は、相互の接
触を防ぐために互いに調整される必要がある。
取り付け空間の支持端面に対するシールエッジの相対
的位置は、シールエッジ平面と支持部の間の距離によっ
てのみならず、テンションリングの断面形状および軸方
向の寸法によっても影響を及ぼされうる。さらに、テン
ションリングの軸方向の柔軟性は、その断面形状と材料
を選択することにより、圧力の増加のもとで、シールリ
ングに従ってシールエッジ平面の位置が、支持端面に対
して軸方向に相対的にシフトするように設定することが
できる。したがって、シール表面は、より高い圧力のも
とで、摩擦容量を最少にするために、望ましい方法によ
りさらに放圧され、しかも押し付け力はシールを行うの
に必要な量を越えない。従来のエラストマーのシール,O
−リング,X−リング,クワァドリングまたは同様のもの
は好んでテンションリングとして用いられる。
第2のシール手段としてのテンションリングの機能
を、組み立て状態においても、かつ、シールされるべき
差圧の作用もない状態においても、保証するために、テ
ンションリングは、上記支持部と環状の空間の端面との
間に、プレストレスを付与するばねにより適当にクラン
プされる。その結果として、環状の空間の端面に当接し
て封止する。プレストレスを付与するばねは、もし環状
空間の軸方向の取り付け長さがシール手段の弛緩した長
さより小さければ、テンションリング自身により形成さ
れうる。同時に、高圧側で、シールリングが第1機械部
に連結された端面に当接し、テンションリングは支持部
の端面と環状空間の低圧端面との間に、軸方向に弾性的
にクランプされる。もしシールされるべき流体の圧力が
付加的に作用するならば、それにより生ずる軸方向のス
ラストはテンションリングの軸方向の変形を引き起こ
す。その結果シールリングは、加圧側に位置する支持面
から持ち上がり、今や自由に動くことができる。
この発明によるシール手段は、回転シャフト、軸方向
に動くロッドおよび動作複合タイプの機械部のために使
用することができ、第1機械部はハウジングにより形成
され、第2機械部はシャフトもしくはロッド等によって
形成される。逆に、シール手段は、内側の機械部、特に
ピストン、に取り付けて、内側の機械部を取り囲む周表
面に対するシールを保証することもできる。
シールリングもしくはその必須部がその半径方向の可
動性を制限する周囲のハウジングといかなる接触もしな
いようにするために、この発明の目的はある制約のみを
もってテンションリングにも適用される。これは、静止
した、つまり、動作中変化しない対向面の偏心に応じ
て、テンションリングを支持している端面に対してテン
ションリングの位置を相対的に変化させることを許すの
に十分な自由度を有することであり、一方、端面におけ
る摩擦の結果、テンションリングは対向面の動的な軸方
向の動きに対して十分に固定される。シールリングの支
持部は、初期のシールを保証するためのシールリングの
クランピングに関与する必要は必ずしもない。それは、
有利な実施例において、このクランピングが第1機械部
の端面によってもたらされるからである。この端面は支
持端面に対向して置かれると共に、ほぼ円錐形をしてお
り、これら2つの端面とテンションリングの間に囲まれ
た空間は、管路を介して、高圧の空間と適当に連結され
る。これは、もしテンションリングと、これら2つの端
面と端面の間の距離とが、動作中テンションリングが高
圧端面から持ち上げられるようになっているようなもの
であるならば、必要でない。
シール手段が第2機械部と一緒に回転するのを防止す
るために、既知の回転防止手段を設けることができる。
この目的のために、シールリングの対応凹部に遊びを有
して噛み合う少くとも2つの突起部を第1機械部に作る
のが好ましい。
シャフトに関して、摩擦熱が、できる限り低い温度
で、シール面から効果的に排除されるようにするため
に、公知の方法でシール手段にある要素を形成し、シー
ル面もしくはこれらのシール面に隣接する面でこれらの
要素が強い流体の流れと流体交換とを引き起こすように
することができる。これは次の場合確実となる。つま
り、シールリングの支持部と対向面との間の部分的な領
域におけるギャップが、管状部と対向面との間のギャッ
プよりも小さく、また、シールリングには、その狭いギ
ャップの領域において、幾つかの溝が交互に右上がり、
左上がりとなるように回転軸に対して相対的に斜めに配
置されている場合で、それ故、対向面が回転している
間、ドラッグフロー(前進流、推進流)の結果として、
シールされるべき流体が、直接シール面に隣接し管状部
と対向面との間のギャップにより形成される環状の空間
に交互に流入出するのである。対向面の動きのタイプに
関係なく、縦断面において、シールエッジの高圧側部分
を形成している母面と対向面との間の角度が、シールエ
ッジの低圧側部分部を形成している母面と対向面の間の
角度よりも大きくなるように、シールエッジは設計され
る。
図面の簡単な説明 第1図は円筒形の管状部を有するシャフトシールもし
くはロッドシールの第1実施例を示しており、 第2図は円錐形の管状部を有するシャフトシールもし
くはロッドシールを示しており、 第3A乃至第3C図は3つの異なった作用状態の円筒形の
管状部を有するシャフトシールもしくはロッドシールの
第2実施例を示しており、そして、 第4図はピストンシールを示している。
発明を実施するための最良の形態 以下、上記発明を、有利な実施例を例示している図面
を参照して詳細に説明する。
第1図は本発明によるシール装置を示しており、その
装置は、支持部11と、支持部11と一体に連結された円筒
形の管状部12とからなるシールリングを有している。上
記シールリングは、変性(modified)ポリテトラフルオ
ロエチレン等の、粘性プラスチックもしくは硬いプラス
チックからなる。上記環状部12の回りに配置されたもの
はテンションリング2であり、それはシールリングの材
料よりも十分に柔らかいエラストマー材料で作られる。
テンションリング2は第1機械部を形成しているハウジ
ング3内に、支持部11の端面111と、上記シール装置を
収納する環状の空間35の半径方向の端面31との間にクラ
ンプされる。なぜならば、図示された圧力のかからない
組立状態において、支持部11は端面31の反対側に位置す
る、環状の空間35の高圧の端面34に当接するからであ
る。上記管状部12は、第2機械部であるシャフト4に対
向する側面に、低圧力側に位置するその端部近傍で、シ
ールエッジ131を形成している環状の突出部を有してお
り、その突出部は対向面を形成するシャフト表面41に対
し押し付けられる。押し付けはシャフト表面41よりもシ
ールリングがアンダーサイズであること、および/また
はテンションリング2のプレストレスの結果として起こ
る。管状部12ならびに支持部11と、シャフト4との間に
環状のギャップ422があり、そのギャップはシールエッ
ジ131により低圧力側が制限される。高圧空間5の圧力
はギャップ422内で効力を生じて、管状部12に内側から
負荷を与える。さらに、シールされるべき流体の圧力は
テンションリング2の外側から及ぼされ、それにより、
上記圧力は、管状部12の外側表面に伝達され伝えられ
る。
シールエッジ131とシャフト表面41の間に働く半径方
向の力は、主として2つの成分からなる。すなわち第1
はシャフト直径に対してオーバーサイズとなるようにシ
ールエッジを初期拡張する間に生ずる圧縮応力(プレス
トレス)を与える力と、テンションリング2の圧縮応力
を与える力による成分であり、第2は管状部に外側から
と内側から及ぼされる圧力による力の差による成分であ
る。低い圧力がシールエッジ平面と端面31の間の狭い環
状領域に効力を生じ、この領域のみに管状部12に半径方
向外側からと内側から補正されることなく及ぼされる圧
力が存在するので、この領域で効力を生ずる圧力の差の
みが、既述の第2の力成分を決定する。更なる詳細はず
っと先で第3図を参照して述べる。
第1図の考察から以下のことが明らかになる。それ
は、シールリング1とテンションリング2からなるシー
ル手段は、差圧の効果のもとで、いったん端面34から離
れるやいなや実質的に自由に動くことができるように浮
動的な方法でハウジング3に配置され、それゆえにシャ
フト4の静的および動的の両方の半径方向の動きに対応
できるということである。慣性力は別として、テンショ
ンリング2のごく僅かな弾性力のみが、そのような補正
の動きに対抗できる。この点で、ハウジング3のボア32
を貫通する管状部12のポーション121は、上記ボア32の
直径よりもはるかに小さい直径を有しているので、シー
ルリング1の十分な半径方向の動きが可能となるという
ことが注目されるであろう。シールリングがそれ自身旋
回するのを防ぐため、ハウジング3に連結した突起33
を、シールリング1の凹部14に嵌装している。
第2図は、本発明による別のシール装置を示してお
り、そのシール装置のシールリング1は、プラスチック
で一体に作られた支持部11と円錐形の管状部12とからな
る。テンションリング2は、支持部11の端面111とシー
ル手段を収容する環状の空間35の端面31との間にクラン
プされる。なぜならば、支持部11は、高圧空間5に面し
た側で圧縮応力を与えられたバネ6により負荷を受けて
いるからである。管状部12のシールエッジ131は、管状
部の内側の面と端面とからの遷移エッジにより形成され
る。管状部とシャフト4の間にはギャップ422があり、
そのギャップ内においては、シールされるべき流体であ
って高圧空間5に含まれる流体が、シールエッジまで入
り込み、その流体の圧力によって、管状部12に内側から
負荷を与える。さらに、シールされるべき流体の圧力
は、弾性材料により作られたテンションリング2に外側
から及ぼされ、それにより上記圧力は伝播されて、テン
ションンリングが当接している管状部12の外側表面に伝
えられる。支持部11の一部とシャフト表面との間のギャ
ップ423は狭く、その領域での支持部表面には、シャフ
トの軸に対して相対的に斜めに伸びる溝112が形成され
ている。この構成は、シャフトが回転している間、シー
ル面付近で強い流体の流れと流体交換とを引き起こすの
で、摩擦熱がシール面から効果的に排除される。なお、
上記シールリングがそれ自身回転するのを防止するため
に、ハウジング3に接続された凸部33をシールリングの
凹部14に噛み合わせている。
第3A乃至3C図に示すように、シールリング1とテンシ
ョンリング2より形成されるシール手段が一つのシール
ユニットとして、シールハウジングの中に装備された状
態で入れられている。このシールハウジングは互いに他
方に押しつけられた2つのシートメタル部3aと3bによっ
て形成されており、ハウジング3の中の対応する穴には
め込まれている。シールハウジング3a,3bはエラストマ
ーのO−リング7によってハウジングに対してシールさ
れている。
第3A図は、圧力がかかっていない組立て状態にある装
置を示している。シールリング1はシートメタル部3aに
当接して静止しており、その寸法はテンションリング2
が半径方向と軸方向の両方にわずかにプレストレスがか
かるように選定されている。シールエッジ平面132は端
面31から距離aの位置にある。第3B図はシールされるべ
き流体が中間圧を有する動作状態を示している。シール
リングはシートメタル3aからすでに離れてしまってお
り、より高い圧力がその上に及ぼす軸方向のスラストの
結果として、テンションリング2を更に圧縮する。その
結果として、シールエッジ平面が移動し、端面31からの
距離bは、圧力のない状態における値aよりも小さくな
っている。その結果として、シールエッジ上に働く半径
方向の力のうちシールされるべき圧力によって発生する
力成分は、軸方向にリジッドに据付けられたシールリン
グを有する場合に同じ圧力のもとに発生する力よりも小
さくなる。最後に、第3C図は高い圧力がシールされると
きの状態を示している。テンションリング2は一層圧縮
され、シールエッジ平面は逃がし効果でもって低圧側に
向かって更に一層移動するので、c<b<aとなる。
第4図は第1の機械部分としてのピストン3の中に配
置されたシール手段を示しており、このシール手段はシ
ールリング11,12とテンションリング2から成ってい
る。上述された例に比して、シールリングの支持部分11
は半径方向に短くされている。このことは可能である。
なぜならばシールリングの内側と外側とに働く圧力を均
等化することにより半径方向の支持効果に対する必要性
がほとんどないからである。支持部11の端面111は、シ
ールリングがテンションリング2上に軸方向に十分支持
され得ることを保証するだけ半径方向へ延びていれば十
分である。
圧力のない組立て状態においては、テンションリング
2は取り付け空間36の端面31と、それの反対側に位置す
る円錐形の端面37と、管状部12の内面121との間にクラ
ンプされており、端面31と管状部12の内面121とにおけ
る十分な洩れ防止接触が得られるようにクランプされて
いる。より高い圧力が、端面31,37とテンションリング
2によって画定される空間36の中のテンションリング2
の内周面にも達することができるように、ダクト38が設
けられている。シールリングは支持部分11の凹部14に嵌
合するピン33によってピストン3の回転に対して固定さ
れる。上記装置の対向面81はシリンダ8によって形成さ
れており、このシリンダ8はここでは第2の機械部分を
形成している。他の点では、この装置の設計と機能に関
しては同じ参照番号を用いた第1図の記述を参照するこ
とができる。

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シール手段と、 高圧空間(5)を低圧空間から分離すると共に、上記シ
    ール手段を収納するために、上記シール手段を支持する
    端面(31)によって低圧側が画定される環状の空間(3
    5)を形成する第1機械部(3)と、 上記第1機械部(3)に対して相対的に可動であり、内
    周面または外周面が、上記環状の空間(35)に収納され
    たシール手段に対向する対向面を形成する第2機械部
    (4,8)とを有し、 上記シール手段は、上記対向面(41)と共にギャップ
    (422)を囲み、また、上記シール手段は、 柔軟な材料で作られ、管状部(12)において上記対向面
    (41)に向かって突出するシールエッジ(131)を形成
    しているシールリングと、 高圧側で上記シールリングの管状部(12)を支持する支
    持部(11)と、 弾性材料で作られ、上記シールリングの管状部(12)に
    接触し、上記高圧空間の高圧を受け、上記環状の空間
    (35)の端面(31)に当接するテンションリング(2)
    とを備えるシールリング装置において、 上記支持部(11)は、上記シールエッジ(131)から所
    定距離のところで上記シールリングの管状部(12)に連
    結されると共に、上記高圧空間からの加圧時に上記テン
    ションリング(2)に向けてスラストを伝達するために
    端面(111)を介して上記テンションリングと相互に作
    用し合い、 上記高圧空間(5)は、上記シールリング管状部(12)
    と上記対向面(41)との間にあるギャップ(422)と、
    上記第2機械部の反対側にある上記テンションリング
    (2)の周面との両方に連通していることを特徴とする
    シール装置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載のシール装置において、 作動状態において、上記シールリング(1)は上記テン
    ションリング(2)のみを介して上記第1機械部(3)
    に力を伝達するように連結されることを特徴とするシー
    ル装置。
  3. 【請求項3】請求項1または2に記載のシール装置にお
    いて、 上記テンションリング(2)はプレストレスを与えるバ
    ネにより上記支持部(11)と上記環状の空間(35)の端
    面(31)との間にクランプされていることを特徴とする
    シール装置。
  4. 【請求項4】請求項3に記載のシール装置において、 上記環状の空間(35)の軸方向の取り付け長さは上記シ
    ール手段の弛緩状態での長さよりも短く、上記プレスト
    レスを与えるバネは上記テンションリング(2)によっ
    て形成されることを特徴とするシール装置。
  5. 【請求項5】請求項1乃至4のいずれかに記載のシール
    装置において、 シールエッジ平面(132)と上記支持部(11)の端面(1
    11)との間の軸方向の距離は、シールエッジ平面(13
    2)と上記環状の空間(35)の端面(31)との間の距離
    よりも大きいことを特徴とするシール装置。
  6. 【請求項6】請求項1乃至5のいずれかに記載のシール
    装置において、 上記テンションリング(2)はエラストマーのシールリ
    ングであり、該エラストマーのシールリングは、圧力が
    かからない組立状態において、プレストレスのかかった
    状態で上記管状部(12)に当接していることを特徴とす
    るシール装置。
  7. 【請求項7】請求項1乃至6のいずれかに記載のシール
    装置において、 上記管状部(12)が円筒形であることを特徴とするシー
    ル装置。
  8. 【請求項8】請求項1乃至6のいずれかに記載のシール
    装置において、 上記管状部(12)の直径は該管状部の自由端に向かうに
    つれて減少していることを特徴とするシール装置。
  9. 【請求項9】請求項8に記載のシール装置において、 上記シールエッジ(131)は、上記管状部(12)の内側
    の面と低圧側端面と間のエッジにより形成されているこ
    とを特徴とするシール装置。
  10. 【請求項10】請求項1乃至9のいずれかに記載のシー
    ル装置において、 上記シール手段を収納する環状の空間(35)は、上記低
    圧側の端面(31)と向かい合って位置している端面(3
    7)を有し、この端面(37)は、上記テンションリング
    を、圧力のかからない状態で、上記低圧力側の端面(3
    1)にクランプしていることを特徴とするシール装置。
  11. 【請求項11】請求項10に記載のシール装置において、 上記低圧側の端面(31)と向かい合って位置している上
    記端面(37)が円錐形であることを特徴とするシール装
    置。
  12. 【請求項12】請求項10または11に記載のシール装置に
    おいて、 上記2つの端面(31,37)とテンションリング(2)と
    により画定される空間(36)は上記高圧空間(5)と連
    通していることを特徴とするシール装置。
  13. 【請求項13】請求項1乃至12のいずれかに記載のシー
    ル装置において、 上記シールリング(1)は、上記対向面(41)と対向す
    る面に、流体を移動させる手段(112)を有することを
    特徴とするシール装置。
JP62503131A 1986-05-16 1987-05-15 シール装置 Expired - Lifetime JPH083349B2 (ja)

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