JP2001132852A - メカニカルシール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 摺動環の径方向の小型化及び製作コストの低
減を可能とし、使用可能なパッキンの寸法の範囲を広げ
ることの可能な構造とする。 【解決手段】 シールリング１２は、最外径Ｄｏ及び最
内径Ｄｉが、相手摺動環との摺動面１２ａの外径及び内
径にそれぞれ一致する略円筒状を呈し、その外周面に、
円周方向に連続したパッキン保持溝１２ｃが形成されて
いる。リテーナ１４におけるシールリング１２の外周面
との嵌合面には、内周側及び相手摺動環側へ開放される
と共に円周方向へ連続したパッキン保持段部１４ｃが形
成されている。パッキン保持溝１２ｃとパッキン保持段
部１４ｃにおける前記相手摺動環と反対側の端部立上り
面１２ｃ’、１４ｃ’が互いに対応する位置にあり、パ
ッキン１５がパッキン保持溝１２ｃとパッキン保持段部
１４ｃとの間に所要の径方向潰し代をもって介在され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は回転軸の軸周を密封
するメカニカルシールであって、特に、摺動環が他の環
状部材に嵌合保持された構造を備えるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】メカニカルシールには、回転側摺動環及
びこれに摺接される静止側摺動環のうち、スプリングあ
るいはベローズ等によって軸方向の押し付け力が付勢さ
れた側の摺動環が、例えば径方向の肉厚が数ｍｍ程度の
薄いものとして形成され、前記スプリングあるいはベロ
ーズ等の先端に設けられた環状の保持部材に嵌合状態に
保持されてなるものがある。この場合、前記保持部材と
摺動環との間はパッキンによってシールする必要がある
が、その形態としては、従来、図３に示されるようなも
のが知られている。

【０００３】図３において、（Ａ）は、摺動環１０１を
嵌合保持するリテーナ１０２の外周円筒部１０２ａの内
周面に、円周方向へ連続したパッキン装着溝１０２ｂを
形成し、このパッキン装着溝１０２ｂと前記摺動環１０
１の外周面１０１ａとの間にＯリング等のパッキン１０
３を介在させてなるものである。また（Ｂ）は、摺動環
１０１の外周面１０１ａに、円周方向へ連続したパッキ
ン装着溝１０１ｂを形成し、このパッキン装着溝１０１
ｂとその外周側を覆うように延びるリテーナ１０２の円
筒部１０２ａとの間にＯリング等のパッキン１０３を介
在させてなるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来構造のうち、
図３（Ａ）に示されるものは、摺動環１０１の径方向肉
厚が、パッキン装着溝１０１ｂの内周側で溝深さｄ１の
分だけ薄くなるため、摺動環１０１が、その最外径Ｄｏ
と最内径Ｄｉを相手摺動環（図示省略）との摺動面１０
１ｃの外径及び内径と同等とした薄い円筒状のものであ
る場合は、パッキン装着溝１０１ｂの内周側での肉厚Ｔ
が薄くなり過ぎて、強度不足になるおそれがある。した
がって、この場合は摺動環１０１の内周面全体を小径に
するか、あるいは図中に二点鎖線で示されるように、摺
動環１０１の内周面に段差部を設けて、摺動環１０１の
最内径Ｄｉを摺動面１０１ｃの内径よりも小径にするこ
とによって、前記パッキン装着溝１０１ｂの内周側の肉
厚Ｔが所定以下にならないようにする必要がある。

【０００５】ところが、摺動環１０１の内周面全体を小
径にした場合は、摺動面１０１ｃの径方向幅Ｗが大きく
なるので、摺動面圧や摺動発熱量等が変化してしまい、
使用条件に適合しなくなるおそれがある。また、摺動環
１０１の内周面に段差部を設けた場合は加工工数が増大
し、コストが高くなる。そしていずれの場合も摺動環１
０１の径方向寸法が大きくなるので、小型化が困難にな
る。

【０００６】一方、図３（Ｂ）に示されるものは、パッ
キン装着溝１０２ｂがリテーナ１０２の円筒部１０２ａ
側に形成されているため、パッキン１０３は、摺動環１
０１の外径を基準とした内径寸法のものでなければなら
ない。このため、摺動環１０１の外径寸法を僅かに変更
した場合でも、既存の寸法のＯリング等が使えなくなっ
て、新規設計のものが必要になることがある。

【０００７】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
もので、その主な技術的課題とするところは、摺動環の
径方向の小型化及び製作コストの低減を可能とし、使用
可能なパッキンの寸法の範囲を広げることの可能な構造
とすることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した技術的課題を有
効に解決するための手段として、本発明に係るメカニカ
ルシールは、摺動環の外周面に円周方向へ連続したパッ
キン保持溝が形成され、前記摺動環を保持する部材にお
ける前記摺動環の外周面との嵌合面に、内周側及び相手
摺動環側へ開放されると共に円周方向へ連続したパッキ
ン保持段部が形成され、前記パッキン保持溝とパッキン
保持段部における前記相手摺動環と反対側の端部が互い
に対応する位置にあり、パッキンが前記パッキン保持溝
とパッキン保持段部との間に所要の径方向潰し代をもっ
て介在される構成を備える。この場合、好ましくは前記
摺動環の最外径及び最内径が、前記相手摺動環との摺動
面の外径及び内径にそれぞれ一致するものである。

【０００９】上記構成によれば、パッキンの保持空間
が、摺動環と、摺動環を保持する部材とに跨がって設け
られているので、摺動環の径方向肉厚の減少量が小さく
なり、したがって摺動環を、その最外径及び最内径が摺
動面の外径及び内径にそれぞれ一致する略円筒状に形成
して、径方向の小型化を図ることができる。しかも摺動
環と保持部材との間に介在させるパッキンの内径寸法
が、摺動環の外径によって制限を受けることがなく、そ
の装着も容易になる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係るメカニカル
シール１の好ましい一実施形態を示すものである。この
図において、参照符号２は機器の軸封部のハウジング、
３はハウジング２の内周に挿通されてその軸心Ｏの周り
に回転される回転軸である。

【００１１】メカニカルシール１は、ハウジング２側に
非回転状態に配置されたメイティングリング１１と、回
転軸３側に軸方向移動自在に配置されてこの回転軸３と
共に回転されるシールリング１２と、このシールリング
１２を前記メイティングリング１１へ軸方向に押し付け
る金属製ベローズ１３とを備える。そして、メイティン
グリング１１とシールリング１２が、軸心Ｏとほぼ直交
する平面をなす密封摺動面１１ａ，１２ａ同士で摺接さ
れることによって、前記ハウジング２と回転軸３との間
の軸周隙間を通じて機内の密封対象流体Ｓが機外（図中
右側）へ漏洩するのを防止するものである。

【００１２】詳しくは、静止側摺動環であるメイティン
グリング１１は、ハウジング２の内周部に段付形成され
たシール保持部２１に、Ｏリング２２を介して密嵌され
ると共に、機外側（図中右側）の端部に形成された切欠
１１ｂが、前記シール保持部２１に打ち込まれたピン２
３と円周方向に係合することによって回り止めされ、非
回転状態に保持されている。なお、参照符号２４は、ハ
ウジング２の分割・衝合部を密封するＯリングである。

【００１３】一方、回転側摺動環であるシールリング１
２は、全体としてほぼ円筒形をなすものであって、密封
摺動面１２ａの外径が外周面の最大径Ｄｏと一致し、密
封摺動面１２ａの内径が内周面の内径Ｄｉと一致してい
る。そしてこのシールリング１２は、環状の金属製リテ
ーナ１４に嵌合保持されており、リテーナ１４との間は
Ｏリング等からなるパッキン１５で密封されると共に、
リテーナ１４に打ち込まれたピン１４１と、密封摺動面
１２ａと反対側の端部に形成された切欠部１２ｂとの掛
合によって、リテーナ１４との相対回転が阻止されてい
る。

【００１４】シールリング１２における密封摺動面１２
ａと反対側の端部と、リテーナ１４との対向面間には、
エラストマ等からなるダンパ１６が介在されており、そ
の内周部には、回転軸３の外周面と接触部１６ａが円周
方向所定間隔で形成されている。このダンパ１６は、シ
ールリング１２が大きく偏心しないように回転軸３の外
周に支持すると共に、ベローズ１３の自励振動や共振等
によるシールリング１２の振動を抑制するものである。

【００１５】シールリング１２をメイティングリング１
１側へ向けて付勢するベローズ１３は、回転軸３の外周
面に円周方向複数のセットスクリュ１７１で固定される
と共にＯリング１７２で回転軸３との間が密封されたカ
ラー１７と、リテーナ１４に、軸方向両端を溶接等によ
って全周が接合されている。したがって、シールリング
１２は、回転軸３からの回転力をカラー１７、ベローズ
１３、リテーナ１４及びピン１４１を介して伝達され、
ベローズ１３からの付勢力によって、摺動幅Ｗをもって
メイティングリング１１と摺接される。

【００１６】シールリング１２とリテーナ１４及びパッ
キン１５との関係を更に詳しく説明すると、図２に要部
を拡大して示されるように、リテーナ１４は、シールリ
ング１２における密封摺動面１２ａと反対側の端部をダ
ンパ１６を介して支承する背面支持部１４ａと、その外
周からメイティングリング１１側へ向けてシールリング
１２の外周を包囲するように延びる外周円筒部１４ｂと
からなる。シールリング１２と前記外周円筒部１４ｂ
は、微小隙間を介して嵌合されており、シールリング１
２の密封摺動面１２ａ側の端部は、前記外周円筒部１４
ｂの先端から露出している。

【００１７】リテーナ１４の外周円筒部１４ｂで包囲さ
れたシールリング１２の外周面には円周方向に連続した
パッキン保持溝１２ｃが形成されており、リテーナ１４
の外周円筒部１４ｂの内周面には、内周側及びメイティ
ングリング１１側へ開放されると共に円周方向へ連続し
たパッキン保持段部１４ｃが形成されている。前記パッ
キン保持溝１２ｃにおける後端立上り面１２ｃ’と、パ
ッキン保持段部１４ｃの後端立上り面１４ｃ’は、互い
に対応する位置にある。そして、パッキン１５は、前記
パッキン保持溝１２ｃとパッキン保持段部１４ｃとの間
に所要の径方向潰し代をもって介在されている。

【００１８】上記構成のメカニカルシール１によれば、
パッキン１５が、シールリング１２の外周面に形成され
たパッキン保持溝１２ｃと、リテーナ１４の外周円筒部
１４ｂの内周面に形成されたパッキン保持段部１４ｃに
跨がって保持されているので、シールリング１２側のパ
ッキン保持溝１２ｃの溝深さｄは、パッキン１５の径方
向装着幅より十分に浅いものとすることができる。この
ためシールリング１２が図示のように最外径Ｄｏと最内
径Ｄｉ間の肉厚が摺動面１２ａの幅Ｗと等しい、比較的
薄肉の円筒状のものであっても、パッキン保持溝１２ｃ
の内周側における肉厚Ｔの減少量を小さくして強度低下
を抑えることができ、その結果、シールリング１２及び
リテーナ１４からなる回転側密封要素の半径方向の寸法
を小さくして、小型化を図ることができる。

【００１９】シールリング１２は、その外周面のパッキ
ン保持溝１２ｃにパッキン１５を嵌着してから、リテー
ナ１４の外周円筒部１４ｂの内周に圧入する。その際、
シールリング１２における密封摺動面１２ａと反対側の
端部が、先に装着されたダンパ１６と当接し、かつピン
１４１と切欠１２ｂと遊嵌状態となるようにし、これに
よって、パッキン１５は、パッキン保持溝とパッキン保
持段部１４ｃとの間で適当に圧縮された状態に介装され
る。

【００２０】パッキン１５はパッキン保持溝１２ｃに嵌
着されるものであるため、その内径寸法は、シールリン
グ１２の最外径Ｄｏを基準にするものではなく、したが
って前記最外径Ｄｏをある程度任意にとっても、前記パ
ッキン装着溝１２ｃに適切な状態で嵌め込むことができ
る。

【００２１】なお、上記実施形態においては、回転側の
摺動環（シールリング１２）が保持部材（リテーナ１
４）に嵌合された構造のものに本発明を適用した場合に
ついて説明したが、静止側の摺動環が、ハウジングにベ
ローズ等を介して設けられた保持部材に嵌合された構造
のものについても、同様に構成することができる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るメカ
ニカルシールによると、摺動環の径方向寸法の小型化が
可能となり、前記摺動環と、これを嵌合保持する部材と
の対向周面間に介在させるパッキンの寸法の範囲を広げ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るメカニカルシールの好適な一実施
形態を軸心を通る平面で切断して示す断面図である。

【図２】上記実施形態における要部を拡大して示す断面
図である。

【図３】従来技術を示す説明図である。

【符号の説明】

１２ シールリング（摺動環） １２ａ 摺動面 １２ｃ パッキン保持溝 １４ リテーナ（摺動環を保持する部材） １４ｃ パッキン保持段部 １５ パッキン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 摺動環の外周面に円周方向へ連続したパ
   ッキン保持溝が形成され、 前記摺動環を保持する部材における前記摺動環の外周面
   との嵌合面に、内周側及び相手摺動環側へ開放されると
   共に円周方向へ連続したパッキン保持段部が形成され、 前記パッキン保持溝とパッキン保持段部における前記相
   手摺動環と反対側の端部が互いに対応する位置にあり、 パッキンが前記パッキン保持溝とパッキン保持段部との
   間に所要の径方向潰し代をもって介在されることを特徴
   とするメカニカルシール。
2. 【請求項２】 摺動環の最外径及び最内径が、相手摺動
   環との摺動面の外径及び内径にそれぞれ一致しているこ
   とを特徴とする請求項１に記載のメカニカルシール。