JP2000291809A - メカニカルシール - Google Patents

メカニカルシール

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JP2000291809A
JP2000291809A JP2000092881A JP2000092881A JP2000291809A JP 2000291809 A JP2000291809 A JP 2000291809A JP 2000092881 A JP2000092881 A JP 2000092881A JP 2000092881 A JP2000092881 A JP 2000092881A JP 2000291809 A JP2000291809 A JP 2000291809A
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Kenji Nakano
ナカノ・ケンジ
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Carl Freudenberg KG
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    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Sealing (AREA)
  • Sealing Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単純かつ安価に製造可能であり、さらに使用
後、構成要素毎に容易に分離することができるメカニカ
ルシールを提供する。 【解決手段】 本発明のメカニカルシールは、スライド
リング及び対向リングが、相互に回転可能かつ弾力的に
当接して、軸方向の初期応力により密封接触しており、
スライドリングが、シールリングを介して回転リングに
対して回転不能に密封結合し、シールリング（５）が、
スライドリング（１）と回転リング（６）の間に、接着
されることなく配置され、スライドリング（１）、シー
ルリング（５）、回転リング（６）が、予め組立て可能
なユニット（７）を形成しており、さらにこのユニット
（７）の外周面が、ハウジングフランジ（８）による半
径方向の初期応力を受け、それによってユニット（７）
がハウジングフランジ（８）に回転不能に取り囲まれる
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スライドリング及
び対向リングを含むメカニカルシールに関する。より詳
細には、スライドリング及び対向リングは、密封面が相
互に回転可能かつ弾力的に当接して、軸方向の初期応力
により密封を行うように接触しており、さらにスライド
リングがシールリングを介して回転リングに対して回転
不能に密封結合されている。
【０００２】
【従来の技術】上記のようなメカニカルシールは一般に
周知である。もっとも従来公知のメカニカルシールで
は、シールリングと回転リングが一緒に加硫化されてお
り、これは製造技術的及び経済的観点において余り満足
できるものではないことに注意を払わなければならな
い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
種類のメカニカルシールを、製造技術的及び経済的観点
からより単純に、かつ原価を安く製造可能とすると共
に、さらに製造されたメカニカルシールの構成要素が、
規定通りの使用の後、種類別に問題なく分離することが
でき、それによって構成要素の再利用が良好に行われる
ようにすることを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題は、１つのスラ
イドリング及び１つの対向リングを含むメカニカルシー
ルにおいて、スライドリング及び対向リングが、相互に
回転可能かつ弾力的に当接して、軸方向の初期応力によ
り密封接触しており、スライドリングが、シールリング
を介して回転リングに対して回転不能に密封結合し、シ
ールリングが、スライドリングと回転リングの間に、接
着されることなく配置され、スライドリング、シールリ
ング、回転リングが、予め組立て可能なユニットを形成
しており、さらにこのユニットの外周面が、ハウジング
フランジによる半径方向の初期応力を受け、それによっ
てユニットがハウジングフランジに回転不能に取り囲ま
れることを特徴とするメカニカルシールよって解決され
る。
【０００５】上記課題を解決するために、シールリング
は、スライドリングと回転リングとの間で、接着されず
に配置され、その際にスライドリング、シールリング及
び回転リングが予め組立て可能なユニットを形成し、さ
らにそのユニットの外周面が、ハウジングフランジによ
る半径方向の初期応力を受け、それによってユニットが
ハウジングフランジに回転不能に取り囲まれる。このよ
うな実施態様においては、予め組立て可能なユニットの
構成要素が、まず最初に相互に個別に製造可能であり、
それらの製造に引き続き、初めて予め組立て可能なユニ
ットに組み合わされることが長所として挙げられる。予
め組立てられたユニットは、その後ハウジングフランジ
の穴に押し込まれるが、このとき回転リングの外周面は
ハウジングフランジに直接密接に接触する。このように
構成された密封はめ合わせは、スライドリング上で半径
方向の高い初期応力を達成することができる。したがっ
てスライドリングは、ユニットの構成要素として確実に
ハウジングフランジと一緒に回転する。よってスライド
リングとシールリングの間の相対回転は確実に排除され
る。
【０００６】このような場合に、ユニットの設置スペー
スを画定するハウジングフランジの内壁及びシールリン
グは、スライドリングを受容するために、基本的に被密
封媒質もしくは密封されるべき媒質に対面する側が開放
するＬ字形として形成される。すなわちユニットの設置
スペースを画定するハウジングフランジの内壁の輪郭
が、シールリングを受容するように、被密封媒質に対面
する側に開放するＬ字形であり、シールリングの形状
が、スライドリングを受容するように、被密封媒質に対
面する側に開放するＬ字形である。シールリングがＬ字
形の形状であることによって、衝撃に弱いスライドリン
グと、同様に不撓性のハウジングフランジとの間の直接
接触が回避される。設置スペースを画定している内壁と
シールリングの外側形状が完全に一致する形状であるこ
とによって、ハウジングフランジはスライドリングの反
対側でシールリングを良好に支えることが可能になる。
【０００７】一好適実施態様にしたがうと、回転リング
には回転フランジがあり、回転フランジがシールリング
の被密封媒質に対面する表面を完全に被覆する。本発明
において完全に被覆するとは、被密封媒質に対面する面
が実質上全て覆われていることを意味する。つまりシー
ルリングが通常の使用において移動しないように、ずれ
ないように回転フランジよって覆われているということ
を意味する。このようなメカニカルシールにおいて、回
転フランジは各々のシールリングの表面に隣接して軽く
接触していることが好ましい。回転フランジ及びシール
リングの表面が、相互に極めて僅かな間隔をおいて配置
されることも可能である。このような場合に理想的に
は、回転フランジがシールリングの被密封媒質に対面す
る面を、スライドリングに至るまで覆う。しかしこのよ
うな構成では、例えば金属製材料からなる回転フランジ
により、例えば脆性材料からなるスライドリングが破壊
される危険性が生じる。したがって実用的には回転フラ
ンジとスライドリングは、半径方向に僅か間隔をもって
配置される。このような場合にも本願においては、回転
フランジがシールリングの被密封媒質に対面する表面を
完全に被覆すると表現する。
【０００８】例えば被密封媒質としてベンジンが使用さ
れる場合は、シールリングの自由表面すなわち被密封媒
質に曝される表面が回転フランジによって実質上完全に
被覆されることによって、シールリングの膨潤及びその
結果として生じる自由表面の移動、ずれが著しく防止さ
れる、あるいは最小限に抑えられる。それによって被密
封媒質の種類に依存せずに、長期の使用期間にわたって
変化しない、スライドリングの回転リングに対する回転
不能な組み込みが保証される。シールリングには上記の
回転フランジの態様によって、被密封媒質と接触する可
能性のある自由表面がほとんどない。それによってシー
ルリングの材料の膨潤は最小限に抑えられる。スライド
リングと回転リングの間にあるシールリングの初期応力
が、シールリングの膨潤及び自由表面の移動、ずれによ
って減少し、その結果スライドリングがシールリングに
対して回転するという危険性が、どのような場合におい
ても上記のような態様によって確実に回避される。すな
わちスライドリングがシールリングに対して確実に固定
され、相互に回転しない。したがって回転リングに対す
るスライドリングの回転不能な組み込みが常に確実に保
証される。
【０００９】例えば被密封媒質としてベンジンが使用さ
れる場合は、このような形態でシールリングを保持して
いる回転フランジを備えていないシールリングは、メカ
ニカルシールの使用期間が長くなるにつれて膨潤して移
動しあるいはずれるであろう。
【００１０】シールリングは圧縮不能な材料から製造さ
れる。シールリングの材料がフランジ、回転フランジの
存在によって移動不能であることにより、シールリング
の僅かな膨潤は、スライドリングと回転リングの間に極
めて強い弾性初期応力を発生させる。
【００１１】シールリングは、好ましくはポリマー材
料、例えばＦＫＭ（フッ素重合体）から製造される。こ
れに対してスライドリングは多くの場合、例えば炭素の
ような脆性材料から製造され、例えば炭化ケイ素から製
造されている対向リングと密封面で密接接触している。
回転リングは、好ましくはステンレス鋼材料から製造さ
れる。
【００１２】被密封媒質に対面するシールリングの表面
は、弾性初期応力下で回転フランジに密封接触可能であ
る。この場合に、シールリングと被密封媒質と衝突、接
触することによるシールリングの膨潤が回避されること
が長所として挙げられる。シールリングと被密封媒質と
の衝突、接触は、回転リングにシールリングがはめ込ま
れていることによって、スライドリングに対する初期応
力の増大をもたらす。シールリングが回転フランジによ
り、移動しないように、ずれないように回転リング内に
嵌め込まれているので、被密封媒質がシールリングに衝
突、接触してシールリングが膨張して、スライドリング
に向かう初期応力が増大する。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明にしたがうメカニカルシー
ルの一実施例を、略図的に示す図１に基づいて下記で詳
細に説明する。
【００１４】図１にはメカニカルシールの実施例が示さ
れている。このメカニカルシールは、炭化ケイ素から製
造されている対向リング２と、基本的に炭素から製造さ
れているスライドリング１から構成されている。そして
このメカニカルシールは、軸方向の初期応力下で、対向
リング２とスライドリング１とが、それぞれの平らな密
封面４と平らな密封面３で弾性的に支持されている。
【００１５】本実施例において、スライドリング１は、
被密封媒質に対面する側に開放するＬ字形シールリング
５によって取り囲まれている。このＬ字形シールリング
はＦＫＭから製造される。またＬ字形シールリング５
は、回転リングを介してハウジングフランジ８により取
り囲まれている。このハウジングフランジ８の内側輪郭
もまた、被密封媒質に対面する側に開放するＬ字形であ
り、この場合設置スペースを画定している内壁すなわち
ハウジングフランジ８の内側輪郭とシールリング５の外
側形状が完全に一致する形状となっている。すなわちハ
ウジングフランジ８がシールリング５を適切に受容する
ように、ハウジングフランジ８の内壁輪郭とシールリン
グ５の外側輪郭は互いに適合している。ここでＬ字形と
は、シールリングの片側の断面形状が略Ｌ字のように見
ることができる形状を意味する。例えば図１に示される
例では、シールリング５の片側断面は、90度右に回転し
たＬ字形として図示されている。
【００１６】メカニカルシールの金属製コンポーネント
は特殊鋼から製造されており、例えばベンジンのような
被密封媒質12に対して耐性を備える。つまりベンジンの
ような媒質によって冒されない特殊鋼から、メカニカル
シールの金属製コンポーネントが形成される。
【００１７】メカニカルシールを機能させるために下記
のようにメカニカルシールが構成される。
【００１８】対向リング２は、ベローズ14を介して、ハ
ウジングとして形成されている直角薄板15に対して回転
不能に結合されている。この場合ベローズ14は、シール
リング５と同様にＦＫＭから製造されている。ここで直
角薄板とは、例えば断面においてその形状が直角に屈曲
する部分を備える薄板から形成される部材を意味する。
ベローズ14は、圧力リング22によってシャフト16の表面
上に押し付けられている。このとき圧縮ばね17は、一方
では直角薄板15の半径方向フランジで、他方ではばね保
持リング18で軸方向に支持されている。
【００１９】これに対してスライドリング１は、シール
リング５によって取り囲まれているが、スライドリング
１とシールリング５との間は接着されない。このときス
ライドリング１、シールリング５及び回転リング６は、
予め組立て可能なユニット７を形成して、このユニット
７はハウジングフランジ８の穴へ押し込まれている。予
め組み立てられたユニット７が、ハウジングフランジ８
の穴の中に収容される。
【００２０】密封は、スライドリング１と対向リング２
の平らな密封面３と４が弾力的にぶつかって接触するこ
とによって、もしくは弾力的に当接することによって行
われる。
【００２１】特殊鋼から製造される回転リング６には、
半径方向フランジとして形成されていて、対向リング２
と向かい合うように配置されているシールリング５の被
密封媒質に対面する表面を実質上完全に被覆している回
転フランジ13が設けられている。それによってメカニカ
ルシールの規定通りの使用中に、シールリング５の膨潤
が回避され、それに伴ってスライドリング１がシールリ
ング５から取り囲まれていることによって生じる半径方
向の初期応力が減少する。それでもシールリング５と被
密封媒質12との僅かな衝突、接触が生じ、それによって
シールリング５が膨潤するので、シールリング５の設置
スペースの容積が基本的に一定であることから、スライ
ドリング１と回転リング６の間に半径方向の初期応力の
増加がもたらされる。
【００２２】本実施例では、ハウジングフランジ８はベ
ンジンポンプのポンプハウジング19内に押し込まれてお
り、この場合にハウジングフランジ８は、ＦＫＭから製
造されているＯリング20によって密閉されている。ハウ
ジングフランジ８は、被密封媒質12と反対側の面で玉軸
受け21のハウジングと接触している。
【００２３】上記のように構成されているメカニカルシ
ールは、特にシールリング５が、接着されることなく、
スライドリング１と回転リング６の間に配置されること
により、規定通りの使用の後、構成要素毎に分離するこ
とが容易である。
【００２４】
【発明の効果】スライドリング（１）及び対向リング
（２）を含むメカニカルシールである。このときスライ
ドリング（１）及び対向リング（２）は、密封面（３、
４）において相互に回転可能かつ弾力的に当接し、軸方
向の初期応力により密封接触している。このときスライ
ドリングはシールリングを介して回転リングに対して回
転不能に密封結合されている。シールリング（５）は、
スライドリング（１）と回転リング（６）の間で接着さ
れずに配置されており、スライドリング（１）、シール
リング（５）、回転リング（６）が前組立て可能なユニ
ット（７）を形成しており、さらにこのユニット（７）
の外周面が、ハウジングフランジ（８）による軸方向初
期応力を受け、それによってユニット（７）がハウジン
グフランジに（８）に回転不能に取り囲まれる。このよ
うに構成された本願のメカニカルシールは、単純かつ安
価に製造可能であり、さらに製造されたメカニカルシー
ルの構成要素は、使用の後、構成要素毎に容易に分離す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるメカニカルシールである。
【符号の説明】
１ スライドリング ２ 対向リング ３、４ 密封面 ５ シールリング ６ 回転リング ７ ユニット ８ ハウジングフランジ 13 回転フランジ 14 ベローズ 15 直角薄板 17 圧縮ばね

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １つのスライドリング及び１つの対向リ
    ングを含むメカニカルシールであって、 該スライドリング及び該対向リングが、相互に回転可能
    かつ弾力的に当接して、軸方向の初期応力により密封を
    行うように接触しており、 前記スライドリングが、シールリングを介して回転リン
    グに対して回転不能に密封結合し、 前記シールリング（５）が、前記スライドリング（１）
    と前記回転リング（６）の間に、接着されることなく配
    置され、 前記スライドリング（１）、前記シールリング（５）、
    前記回転リング（６）が、予め組立て可能なユニット
    （７）を形成しており、さらにこのユニット（７）の外
    周面が、ハウジングフランジ（８）による半径方向の初
    期応力を受け、それによって前記ユニット（７）が該ハ
    ウジングフランジ（８）に回転不能に取り囲まれること
    を特徴とするメカニカルシール。
  2. 【請求項２】 前記回転リング（６）の外周面（９）
    が、前記ハウジングフランジ（８）に直接密接に接触し
    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。
  3. 【請求項３】 前記ユニット（７）の設置スペース（1
    0）を画定する前記ハウジングフランジ（８）の内壁（1
    1）の輪郭が、前記シールリング（５）を受容するよう
    に、被密封媒質（12）に対面する側に開放するＬ字形を
    示し、前記シールリング（５）の形状が、前記スライド
    リング（１）を受容するように、被密封媒質（12）に対
    面する側に開放するＬ字形であることを特徴とする請求
    項１又は２に記載のメカニカルシール。
  4. 【請求項４】 前記回転リング（６）が回転フランジ
    （13）を備え、この回転フランジ（13）が前記シールリ
    ング（５）の被密封媒質（12）に対面する表面を完全に
    被覆していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか
    １つに記載のメカニカルシール。
  5. 【請求項５】 前記シールリング（５）が、ポリマー材
    料から製造されていることを特徴とする請求項１〜４の
    いずれか１つに記載のメカニカルシール。
  6. 【請求項６】 前記回転リング（６）が、金属材料から
    製造されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれ
    か１つに記載のメカニカルシール。
  7. 【請求項７】 前記シールリング（５）の被密封媒質
    （12）に対面する表面が、前記回転フランジ（13）と、
    弾性初期応力下で密接接触していることを特徴とする請
    求項１〜６のいずれか１つに記載のメカニカルシール。
JP2000092881A 1999-04-01 2000-03-30 メカニカルシール Pending JP2000291809A (ja)

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DE19914930.5 1999-04-01
DE19914930A DE19914930A1 (de) 1999-04-01 1999-04-01 Gleitringdichtung

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