JP2000130605A - 軸封装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インフレータブルリング１２を用いた軸封装
置１０において、回転軸２の停止時のほか、高速回転時
の軸封も可能とする。 【解決手段】 インフレータブルリング１２を加圧空気
で内周側へ膨らませることによって、回り止めフランジ
部１３２において回り止めされたシールリング１３のベ
ローズ状本体１３１がインフレータブルリング１２及び
回転軸２に適当なシール面圧で密接するように構成され
る。回転軸２が回転していても、シールリング１３は回
り止めされていると共に低摩擦摺動材料からなるため、
摺動発熱やインフレータブルリング１２に作用する捩り
トルクが小さく抑えられる。前記ベローズ状本体１３１
の内周面の経時的な摩耗によるシール面圧の低下は、加
圧空気によるインフレータブルリング１２の加圧力の増
大により補償する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は軸封技術に属するも
のであって、特に、軸孔内周部に装着した弾性を有する
インフレータブルリングの中空部内を加圧して軸の外周
面に密接させることにより軸周を密封する軸封装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】インフレータブルリングを用いた軸封装
置の典型的な従来技術としては、例えば図２に示すよう
なものが知られている。この図において、参照符号１は
機器の軸孔ハウジング、参照符号２はこの軸孔ハウジン
グ１の内周に回転自在に挿通された回転軸である。従来
技術による軸封装置１００は、軸孔ハウジング１の外端
面に取り付けられたシールフランジ１０１と、このシー
ルフランジ１０１の内周段差部に非回転状態に保持され
た中空エラストマからなるインフレータブルリング１０
２と、前記シールフランジ１０１の外端面内周部に取り
付けられて前記インフレータブルリング１０２を押さえ
るフランジカバー１０３と、前記シールフランジ１０１
を径方向に貫通して設けられると共に内端が前記インフ
レータブルリング１０２に連結されたアンカーピン１０
４とを備える。

【０００３】すなわちこの軸封装置１００は、図示され
ていない空圧源からの加圧空気を、給気管を兼ねるアン
カーピン１０４を通じてインフレータブルリング１０２
の中空部１０２ａ内に供給することによって、軸方向両
側面及び外周面をシールフランジ１０１及びフランジカ
バー１０３で押さえられたこのインフレータブルリング
１０２が内周側へ膨らみ、その内周面１０２ｂが回転軸
２の外周面に密接することによって、機内の密封対象空
間Ｓを軸周において密封するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この種の軸封装置１０
０においては、次のような問題が指摘される。すなわち
インフレータブルリング１０２は、加圧空気を供給して
膨らませることにより回転軸２に密接させて軸封を行う
ものであるため、ゴムのような伸縮自在な材料に限定さ
れる。ところがゴム材は摩擦が大きいため、回転してい
る回転軸２の外周面に密接させた場合は摩擦熱によって
高温になり、焼き付きや材質の劣化等を来す。また、ア
ンカーピン１０４はインフレータブルリング１０２の回
り止め手段を兼ねているが、このインフレータブルリン
グ１０２がを密接した態で回転軸２を回転させた場合
は、摺動によるトルクが前記アンカーピン１０４による
回り止め部に集中するため、この部分に破損を生じやす
い。

【０００５】したがって、インフレータブルリングによ
る従来の軸封装置１００は、基本的には回転軸２が非回
転状態にある場合でのみ使用されるものであり、例えば
別途設けられたメカニカルシール等の回転用軸封装置に
異常が発生した場合にこのメカニカルシールを交換する
場合や、メンテナンス等のために、軸を停止させて一時
的に軸封を行うための手段としては有用であるが、回転
している軸に対する軸封手段としては不向きであり、特
に高速回転時には対応できなかった。

【０００６】本発明は、上記のような事情のもとになさ
れたもので、その技術的課題とするところは、インフレ
ータブルリングを用いた軸封装置において、回転軸の停
止時ばかりでなく、高速回転時の軸封をも可能とするこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した技術的課題は、
本発明によって有効に解決することができる。すなわち
本発明に係る軸封装置は、シールフランジの内周に非回
転状態かつ加圧流体の供給によって内周側へ膨らむよう
に保持された中空エラストマからなるインフレータブル
リングと、このインフレータブルリングとその内周側に
位置する回転軸の外周面との間に介在されると共に前記
シールフランジ側に対して回り止めされたシールリング
とを備える。そして前記シールリングは、前記インフレ
ータブルリングよりも低摩擦であって可撓性を有する摺
動材料からなる。

【０００８】上記構成によれば、加圧流体の供給によっ
てインフレータブルリングを膨らませると、可撓性を有
するシールリングが外周面を前記インフレータブルリン
グに押されて回転軸の外周面に密接し、かつシールリン
グとインフレータブルリングも互いに密接してシール状
態となる。シールリングが内周面及び外周面に円周方向
に連続した所要数のシール突条が形成されたベローズ状
のものであれば、一層優れたシール性を発揮することが
できる。回転軸が回転している場合は、前記シールリン
グは回転軸の外周面に摺接されるが、このシールリング
はシールフランジ側に対して回り止めされていると共に
低摩擦の摺動材料からなるため、インフレータブルリン
グに作用する捩りトルクが小さく抑えられる。

【０００９】シールリングと回転軸及びインフレータブ
ルリングとの間のシール面圧は、密封対象流体の圧力
や、回転軸が回転している場合の回転速度等を考慮し、
インフレータブルリングに供給される加圧流体の圧力に
よって適切に調整される。シールリングを回転軸に摺接
させた場合は、このシールリングの内周面に経時的な摩
耗を生じるが、前記加圧流体の圧力を増大させることに
よって、前記摩耗によるシール面圧の低下を補償する。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る軸封装置の
好ましい一実施形態を示す半断面図で、参照符号１は機
器の軸孔ハウジング、参照符号２はこの軸孔ハウジング
１の内周に回転自在に挿通された回転軸の一部をそれぞ
れ示している。この実施形態による軸封装置１０は、シ
ールフランジ１１と、このシールフランジ１１の内周部
に配置されたインフレータブルリング１２と、このイン
フレータブルリング１２と回転軸２との間でシール機能
を奏するシールリング１３とを備える。

【００１１】シールフランジ１１はアクリル樹脂からな
るものであって、軸孔ハウジング１の外端面にボルト１
１１及びこれに螺合するナット１１２を介して取り付け
られている。シールフランジ１１と軸孔ハウジング１と
の間には気密性を保持するためにＮＢＲ（ニトリルゴ
ム）からなるＯリング１１３が介在されている。

【００１２】軸孔ハウジング１の内径より内周側に延び
るシールフランジ１１の内周部には、内周側及び機外側
へ向けて開放された内周凹部１１ａが円周方向に連続し
て形成されている。インフレータブルリング１２は例え
ばＣＲ（クロロプレンゴム）等のエラストマ材料で成形
された中空の環状体であり、前記内周凹部１１ａ内に収
容された状態に配置されている。

【００１３】シールフランジ１１の外端面内周部にはア
クリル樹脂からなるフランジカバー１１４が取り付けら
れている。このフランジカバー１１４は、内径がシール
フランジ１１の内径と略同等であって、前記シールフラ
ンジ１１の内周凹部１１ａ内に配置されたインフレータ
ブルリング１２は、前記フランジカバー１１４の内径部
によって機外側の面を押さえられている。

【００１４】すなわち、インフレータブルリング１２の
外周面及び両側面はシールフランジ１１の内周凹部１１
ａ及びフランジカバー１１５の内側面にほぼ接した状態
に包囲されている。また、インフレータブルリング１２
の軸方向両側面外周部にはそれぞれ係合突条１２ａ，１
２ｂが形成されており、これと対応して前記内周凹部１
１ａの内側面及びフランジカバー１１５の内側面に形成
された係合溝（符号省略）と嵌合されている。

【００１５】シールフランジ１１には、その外周面と内
周凹部１１ａとの間を径方向に貫通した複数のアンカー
ピン挿通孔１１ｂが円周方向等間隔で開設されており、
このアンカーピン挿通孔１１ｂの各々に挿通されたアン
カーピン１４の内端の雄螺子部１４ａが、インフレータ
ブルリング１２の外周部に円周方向等間隔で埋設された
雌螺子状の連結金具１２ｃと螺合連結された状態に固定
されている。このアンカーピン１４はインフレータブル
リング１２を回り止めした状態で前記内周凹部１１ａ内
に固定するものであるが、その軸心部には給気孔１４ｂ
が貫通形成されることによってインフレータブルリング
１２への給気路としての機能を兼ねている。すなわち、
前記給気孔１４ｂの内端開口部はインフレータブルリン
グ１２の中空部１２ｄに開口されており、外端には図示
されていない空圧源側から延びる給気チューブ１５が管
継手１６を介して接続されている。

【００１６】シールリング１３は、低摩擦係数で適度な
可撓性を有ししかも耐摩耗性に優れた例えばＰＴＦＥ
（４フッ化エチレン）からなるものであって、インフレ
ータブルリング１２とその内周側の回転軸２との間に介
在されるベローズ状本体１３１と、その機外側の端部か
ら延在された回り止めフランジ部１３２とからなる。前
記ベローズ状本体１３１は、その外周面にインフレータ
ブルリング１２の内周面１２ｅと密接される複数の外周
シール突条１３１ａが、また内周面に回転軸２の外周面
と密接される複数の内周シール突条１３１ｂが、それぞ
れ円周方向に連続して形成されている。また、回り止め
フランジ部１３２は、フランジカバー１１４の内径部外
側面と、このフランジカバー１１４と共にボルト１１６
によってシールフランジ１１に取り付けられたアクリル
樹脂からなる固定プレート１１５の内径部内側面との間
に挟圧された状態で固定されている。

【００１７】以上のように構成された軸封装置１０によ
って、回転軸２の軸周をシールするには、図示されてい
ない空圧源からの加圧空気を、給気チューブ１５及びア
ンカーピン１４の中空部を通じてインフレータブルリン
グ１２の中空部１２ｄ内に供給する。すると、これによ
って膨らむインフレータブルリング１２の軸方向両側面
及び外周面がシールフランジ１１の内周凹部１１ａ及び
フランジカバー１１４の内径部内側面に密着状態とな
り、かつ内周面１２ｅが内周側へ変位するため、その内
周側にあるシールリング１３のベローズ状本体１３１
は、外周シール突条１３１ａが前記インフレータブルリ
ング１２の内周面１２ｅに適当なシール面圧で密接し、
内周シール突条１３１ｂが回転軸２の外周面に適当なシ
ール面圧で密接するので、機内の密封対象空間Ｓの流体
が軸周から機外へ漏洩するのを有効に防止することがで
きる。前記シール面圧はインフレータブルリング１２の
中空部１２ｄに供給される加圧空気の圧力によって設定
可能であり、密封対象空間Ｓの圧力に応じて適切に調整
することができる。

【００１８】シールリング１３は、その回り止めフラン
ジ部１３２がフランジカバー１１４と固定プレート１１
５で挟持固定されることによって非回転状態に保持され
ているので、回転軸２が回転している場合は、加圧空気
を供給してインフレータブルリング１２を膨らませるこ
とによって、シールリング１３はそのベローズ状本体１
３１の内周シール突条１３１ｂが回転軸２の外周面と摺
接される。したがって前記ベローズ状本体１３１には摺
動トルク、摺動熱及び摩耗を生じるが、このシールリン
グ１３は低摩擦係数で耐摩耗性に優れたＰＴＦＥ摺動材
料からなるため、インフレータブルリング１２へ供給す
る加圧空気の圧力を適切に調整することによって、前記
摺動トルク、摺動熱及び摩耗が有効に抑制される。ま
た、前記ベローズ状本体１３１に摺動トルクによってあ
る程度の捩り力を生じても、この捩り力はインフレータ
ブルリング１２には殆ど作用しないため、アンカーピン
１４との連結部が捩りトルクによって破損するのを有効
に防止することができる。

【００１９】シールリング１３におけるベローズ状本体
１３１の各内周シール突条１３１ｂは、回転している回
転軸２の外周面と摺接させることによって、経時的な摩
耗を発生するが、この摩耗によるシール面圧の低下は、
インフレータブルリング１２内の加圧空気の圧力により
前記ベローズ状本体１３１を前記摩耗に追随して内周側
へ変位させることにより補償することができる。なお、
前記内周シール突条１３１ｂは、予め摩耗を考慮した所
要の突出高さに形成される。

【００２０】シールリング１３は外周シール突条１３１
ａ及び内周シール突条１３１ｂをそれぞれ複数備えてい
るので、インフレータブルリング１２からの加圧力が比
較的小さくても優れたシール性を奏することができる。
これは、外周シール突条１３１ａ及び内周シール突条１
３１ｂの形成によってインフレータブルリング１２及び
回転軸２との接触幅が小さくなるので、局部的に大きな
シール面圧が得られ、かつラビリンスシール効果が期待
できるからである。

【００２１】また、シールリング１３のベローズ状本体
１３１は回転軸２の偏心に良好に追随することができ
る。そしてこの偏心状態においても、インフレータブル
リング１２の中空部１２ｄの内圧は全ての面に均一に作
用するから、円周方向一部でシール面圧の過不足を生じ
るようなことがなく、優れたシール性が維持される。

【００２２】なお、本発明は、図示の実施形態によって
限定的に解釈されるものではない。例えば、シールリン
グ１３は、予めフランジカバー１１４及び固定プレート
１１５と一体化したもの等も考えられる。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明のとおり、本発明に係る軸封
装置によると、回り止めされた低摩擦摺動材からなるシ
ールリングが、インフレータブルリングの加圧によって
回転軸の外周面に密接されるため、回転軸を回転させて
もインフレータブルリングが大きな捩りトルクによって
破損することがなく、摺動発熱も抑えられる。このため
回転軸の停止時のみならず、高速回転時の軸封手段とし
ても使用可能となる。しかも、シールリングの摩耗によ
るシール面圧の低下はインフレータブルリングの加圧力
により補償されるので、優れたシール性を長期にわたっ
て維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る軸封装置の好ましい一実施形態
を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。

【図２】インフレータブルリングによる軸封装置の典型
的な従来技術を、軸心を通る平面で切断して示す半断面
図である。

【符号の説明】

１ 軸孔ハウジング ２ 回転軸 １０ 軸封装置 １１ シールフランジ １２ インフレータブルリング １３ シールリング １３１ ベローズ状本体 １３１ａ 外周シール突条 １３１ｂ 内周シール突条 １３２ 回り止めフランジ部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールフランジの内周に非回転状態かつ
   加圧流体の供給によって内周側へ膨らむように保持され
   た中空エラストマからなるインフレータブルリングと、 このインフレータブルリングとその内周側に位置する回
   転軸の外周面との間に介在されると共に前記シールフラ
   ンジ側に対して回り止めされたシールリングとを備え、 前記シールリングは前記インフレータブルリングよりも
   低摩擦であって可撓性を有する摺動材料からなることを
   特徴とする軸封装置。
2. 【請求項２】 請求項１の記載において、 シールリングは内周面及び外周面に円周方向に連続した
   所要数のシール突条が形成されたベローズ状を呈するも
   のであることを特徴とする軸封装置。