JP6637527B2

JP6637527B2 - シールデバイス

Info

Publication number: JP6637527B2
Application number: JP2017567535A
Authority: JP
Inventors: レネネレ，; マルティンオーベルシャイト，; ゲラルトシュープリング，
Original assignee: ハンメルマンゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツング
Priority date: 2015-03-18
Filing date: 2016-03-02
Publication date: 2020-01-29
Anticipated expiration: 2036-03-02
Also published as: CN107567556B; EP3271621A1; DK3271621T3; AU2016232510A1; CN107567556A; US10480652B2; WO2016146388A1; SI3271621T1; EP3271621B1; US20180051807A1; PT3271621T; AU2016232510B2; JP2018511018A; PL3271621T3; HUE053976T2; ES2856488T3; RS61468B1; HRP20210439T1; DE102015104073A1

Description

本発明は、請求項１の前提部に従ったシールデバイスに関する。

そのようなシールデバイスは、ユニットが高い流体圧(200-4000bar)で用いられる箇所で特に使用される。
実施されている極端な作動条件故に、互いに移動する要素をシールするのに低摩擦ギャップシールが用いられる。即ち、円筒形の内側本体と外側スリーブとの間に配置されたタイプに従って、ギャップシールは中間ブッシュを有し、該ブッシュは非鉄金属からなり、外側スリーブの孔の壁と内側本体との間に配置されるのが好ましい。

この場合、システムに起因する漏れが許容されるが、これは可成りのエネルギーの損失に繋がる。従って、システムに最適化された既知のシールでは、例えば2000barの流体圧力で約600ml /分の漏れ量が得られ、3000barの流体圧力で約1200ml / 分の漏れ量が得られる。しかし、これは経済的に最適化されたユニットの操作には貢献しない。
これはまた、システム内に含まれる要素の腐食によって、高い漏れ量が摩耗と裂け目に繋がるとの事実を含有し、比較的短い耐用年数に繋がり、修理及び休止時間のコストに繋がる。

そのようなシールデバイスはこの場合、内側スリーブの外側スリーブに対する相対移動が軸方向又は回転方向に生じるアセンブリで使用される。
この回転ユニットは例えば、油圧工具用の回転ドライブとして構成される。回転ドライブの電気ドライブの場合、外側スリーブはステータに作動可能に接続されたロータに連結され、その一方、静止した内側本体はスリーブからなり、該スリーブを通って高圧流体が案内される。

本発明の目的は、シール効果が改善された汎用タイプのシールデバイスをさらに開発することである。
この目的は、請求項１の特徴を有するシールデバイスによって達成される。

意外にも、見出されたように、本発明は従来技術に従ったシールデバイスと異なり、漏れ量における著しい減少に繋がり、故に動作に殆ど関連しない環状ギャップの拡大がこれまで以上に可能となる。
この工程において、高圧下の流体が内側本体と中間ブッシュとの間に供給され、該流体は各チャンバに割り当てられた貫通開口を通って対応するチャンバに供給され、環状ギャップの圧力プロファイルの後に階段状に続くチャンバの圧力プロファイルとの結果となる。内部圧力と外部圧力の間のこのほぼ完璧な補償により、ギャップの拡大は殆ど完全に阻止される。この圧力補償はチャンバの数によって最適化される。

中間ブッシュと内側本体との間のギャップの拡大は、貫通開口と同様に、チャンバの位置及び区分によって影響され、少なくとも１つの貫通開口は各チャンバに繋がっている。
流れる流体による圧力均一化の代わりに、圧力を伴う流体がチャンバ内に導入される貫通開口を省いて特別な外部ポンプによって外部圧力が加えられる。一般的に、この外部圧力は内側本体と中間ブッシュの間のギャップの内部圧力に対応する。外側圧力は対応するポンプ制御により決定される内部圧力に適応する。

上記の如く、従前では漏れ量は流体圧の上昇と比例しないように上昇し、作動圧に依存する漏れの比例しない増加は、もはやそうではない。換言すれば、許容される作動圧は構成要素の強度のみに制限され、既知のシールに比較してより大きな公称幅が可能となる。
従来技術に従った上記の漏れ量と比較して、約90ml /分の2000barの作動圧力、およびほぼ同じ、即ち約92ml / 分の3000barの作動圧力で漏れ量が得られる。

このようにエネルギー損失が低減されているために、漏れ量が著しく改善されたことに加えて、装置の経済的操作が大幅に改善される。本発明は、負荷が低減されることによるシールデバイスの耐用年数の顕著な延長も付与し、その結果、関連する構成要素の摩耗が減少する。

実験に示されているように、従来技術のシールデバイスの漏れ量と2500barの作動圧力は約125時間後に1600ml /分に増加し、一方、新規性のあるシールデバイスでは2,800barのより高い作動圧力で同じ運転時間で、漏れ量は約150ml /分、すなわち約9％に過ぎない。
全体として、本発明は、シーリング装置を備えたユニットの経済的な動作を大幅に改善する。

これは一方では前記の低いエネルギー損失に起因し、他方では長い耐用年数に起因するから、システムに含まれる構成要素は、以前よりも可成り遅く交換される。これはシールデバイスが電気的回転デバイスに用いられるときに特に有利である、何故なら分解及び/又は取付け作業は骨が折れ、コストが集中するからである。
本発明の更なる有利な実施形態は、従属項にて付与される。

本発明の実施形態は、添付の図面を参照して以下に記載される。
従来技術に従ったシールデバイスを長手方向に破断して示す。本発明に従ったシールデバイスを備えた回転デバイスを長手方向に破断して示す。回転ドライブの詳細を示し、同様に長手方向に破断して示す。図３に従って、詳細箇所の一部を拡大して長手方向に破断して示す。図４に従った箇所の更なる拡大図を示す。本発明の更なる実施形態を同様に長手方向に破断して示す。

図１は、最先端のシールデバイスを示し、スリーブとして構成される内側本体6と、スリーブを囲み、ギャップシールを形成することにより外側スリーブ7に取り付けられる中間ブッシュ8を有し、環状ギャップ15が内側本体6と中間ブッシュ8との間に形成される。この構成に関して、シールされるべき流体の圧力によりスリーブは広がり、その結果、漏れが増大する。

図２は、ハウジング1と、その中に回転可能に固定されたステータ2と、外側スリーブ7が回転可能に固定されたロータ3とを有する油圧工具用の電気的回転駆動装置を示しており、高圧(> 2000bar)の流体は、流体接続部4を介して供給することができる。
外側スリーブ7は、本発明によるシールデバイス5の構成要素であり、図３-図６にて拡大してより明確に示される。

外側スリーブ7に取り付けられ、外側スリーブ7に対して移動可能な内側本体6は、シールデバイス5のさらなる構成要素として外側スリーブ7と軸方向に合わせて配置されている。即ち、この例では、軸方向に貫通して両端が開口しているスリーブとして形成されている内側本体6は、流体接続部4、ひいてはハウジング1に回転可能に固定されて接続され、一方、外側スリーブ7は内側本体6に対して回転可能である。
中間ブッシュ8が外側スリーブ7と内側本体6の間に配置されて、ギャップシールを形成し、中間ブッシュ8は、好ましくは、ステンレス鋼または他の適切な材料、例えばセラミックス等から作られる。

本発明によれば、中間ブッシュ8と外側スリーブ7との間にチャンバ9が形成され、該チャンバはシール11により横方向に区切られており、シール11は例えばＯリングであるシールリングからなり、ホルダ12によって保持される。
更に、中間ブッシュ8は、内側本体6と中間ブッシュ8との間に形成された環状ギャップ15から出発して、半径方向又は斜めに向けられた貫通開口10を有し、チャンバの1つに開口している。これは特に、図４及び図５に明瞭に示される。

チャンバの形成のために、図３-図５に示すリング14が設けられ、該リングは外側スリーブ7の壁に当接しており、リング14と中間ブッシュ8との間にチャンバ9が形成されるように、チャンバの明確な(clear)直径は中間ブッシュ8の外径より大きくなるように寸法決めされている。この場合、各シール11は、外側スリーブ7の壁と中間ブッシュ8との両方に載っている。

図６にチャンバ9の形成の更なる変形例が示される。リング14がない場合、中間ブッシュ8には溝状の窪みが設けられており、これを通ってチャンバ9が外側スリーブ7の壁とともに形成される。この場合、シール11のホルダ12は外側スリーブ7の内壁に当接する中間ブッシュ8と一体の部品の形態である。
例において、チャンバは周方向に案内され、即ちチャンバは環状空間を形成する。しかし、周方向に複数のチャンバ9を設けることも考えられ、各場合にて少なくとも１つの貫通開口10が各チャンバ9内に開口する。

例示した回転駆動装置の場合のように、外側スリーブ7と内側本体6との間の相対的な回転移動に代えて、相対移動は軸方向にも生じ、この場合、内側本体6は固形材料、例えばシャフト又はロッドから形成され得る。
本発明は、内側本体6と内側本体6に堅固に設けられる外側スリーブ7が軸方向又は回転方向に移動可能であるのと同様に、外側スリーブ7と固定された内側本体6とが軸方向又は回転方向に移動可能であるのにも実施され得る。

参照符号のリスト
１ハウジング
２ステータ
３ロータ
４流体接続部
５シールデバイス
６内側本体
７外側スリーブ
８中間ブッシュ
９チャンバ
１０貫通開口
１１シール
１２ホルダ
１３シールリング
１４リング部分
１５環状ギャップ

Claims

外側スリーブ(7)と該外側スリーブ(7)に移動可能に取り付けられる内側本体(6)の間にギャップシールを形成する一体物である中間ブッシュ(8)を備えるシールデバイスであって、
加圧された流体で充填されるチャンバ(9)が、中間ブッシュ(8)と隣接する外側スリーブ(7)の間に付与される、シールデバイス。
前記チャンバ(9)はシール要素(11)によって軸方向に区切られる、請求項１に記載のシールデバイス。
前記中間ブッシュ(8)は、前記チャンバ(9)内に開口し、半径方向を向いた貫通開口(10)を備える、請求項１又は２に記載のシールデバイス。
各チャンバ(9)には、少なくとも１つの貫通開口(10)が割り当てられる、請求項１乃至３の何れかに記載のシールデバイス。
各チャンバ(9)は、周方向の環状空間として構成される、請求項１乃至４の何れかに記載のシールデバイス。
幾つかのチャンバ(9)は、周方向に分散されて配備される、請求項１乃至５の何れかに記載のシールデバイス。
前記外側スリーブ(7)は、前記内側本体(6)に対して、回転可能又は軸方向に移動可能である、請求項１乃至６の何れかに記載のシールデバイス。
前記シール(11)は、シールリング(13)を備え、該シールリングは一方が外側スリーブ(7)の内壁に支持され、他方が中間ブッシュ(8)に支持される、請求項１乃至７の何れかに記載のシールデバイス。
前記シールリング(13)は、ホルダ(12)に支持される、請求項８に記載のシールデバイス。
外側スリーブ(7)と該外側スリーブ(7)に移動可能に取り付けられる内側本体(6)の間にギャップシールを形成する中間ブッシュ(8)を備えるシールデバイスであって、
加圧された流体で充填されるチャンバ(9)が、中間ブッシュ(8)と隣接する外側スリーブ(7)の間に付与され、
前記外側スリーブ(7)の内壁上に置かれるリング(14)が、前記チャンバ(9)を形成する為に付与される、シールデバイス。
外側スリーブ(7)と該外側スリーブ(7)に移動可能に取り付けられる内側本体(6)の間にギャップシールを形成する中間ブッシュ(8)を備えるシールデバイスであって、
加圧された流体で充填されるチャンバ(9)が、中間ブッシュ(8)と隣接する外側スリーブ(7)の間に付与され、
前記中間ブッシュ(8)はチャンバ(9)の形成用に溝状の窪みを有し、該窪みは一体に形成されたホルダ(12)によって中間ブッシュ(8)の軸方向に区切られる、シールデバイス。
外側スリーブ(7)と該外側スリーブ(7)に移動可能に取り付けられる内側本体(6)の間にギャップシールを形成する中間ブッシュ(8)を備えるシールデバイスであって、
加圧された流体で充填されるチャンバ(9)が、中間ブッシュ(8)と隣接する外側スリーブ(7)の間に付与され、
前記チャンバ(9)はポンプに接続され、該ポンプによって加圧流体が供給され得る、シールデバイス。