JP2003021242A - ドライガスシール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転環のシール材として利用可能な領域を増
大し、次に回転環を交換するまでの時間を延長するドラ
イガスシールを提供する。 【解決手段】 使用中に回転環２１が磨耗し、その露出
長さＬが使用限界の長さＬ１まで達したときには、回転
環ホルダ２２に収納・保持された回転環２１の一部を、
シール露出長さ調整手段Ａを使って引き出す。こうし
て、回転環２１の外部露出長さが、元の長さＬに戻る。
これにより、回転環２１のシール材として利用可能な領
域を増大することができる。その結果、次に回転環２１
の交換を行うまでの時間を延長することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はドライガスシー
ル、例えば反応タンクなどの密閉容器の内圧を保持する
ため、密閉容器内に収納された攪拌羽根などの回転軸の
容器貫通部分を機械的にシールするドライガスシールに
関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば複数の薬液を化学反応させる反応
タンクには、薬液を攪拌して反応を促進させる攪拌装置
が搭載されている。攪拌装置は、反応タンクに差し込ま
れた回転軸を回転モータによって回転し、回転軸の先端
に固着された攪拌羽根により薬液の攪拌を行なう。とこ
ろで、反応タンクは、その回転軸が挿入される開口部分
が、タンク内圧を保持するドライガスシールによりシー
ルされている。ここで、従来のドライガスシールを、図
７を参照して説明する。図７は、従来手段に係るドライ
ガスシールの要部縦断面図である。

【０００３】図７に示すように、従来のドライガスシー
ル１００は、反応タンク１０１の上端部の開口部に固定
され、回転軸１０２が遊挿される固定環１０３と、この
固定環１０３の上面に押し付けられ、回転軸１０２の上
部付近に固定される回転部１０４とを有している。回転
軸１０２の元部（上端部）は、図示しない回転モータの
出力軸に連結されている。回転軸１０２の先部（下端
部）には、図示しない複数枚の回転羽根が固着されてい
る。固定環１０３はセラミックス製で、その外周部に金
属製の外輪部１０３ａが外嵌されている。また、固定環
１０３と外輪部１０３ａとは、下方から連結リング１０
３ｂにより連結されている。反応タンク１０１の開口部
には、上端のフランジ１０６ａを外方に配置して貫通ノ
ズル１０６の元部が固定されている。これらのフランジ
１０６ａと外輪部１０３ａとが、シール材１０７を介し
て、ボルト連結されている。

【０００４】回転部１０４はシール用スリーブ１０９を
有している。このシール用スリーブ１０９は、六角穴付
きの装着ねじ１０８を介して、回転軸１０２に着脱自在
に外嵌されている。すなわち、シール用スリーブ１０９
の厚肉な周壁の上端フランジ部には、半径方向へ向かう
ねじ孔が形成されている。このねじ孔に装着ねじ１０８
が、六角棒レンチでねじ込まれている。シール用スリー
ブ１０９の外周には、円筒形状の回転環ホルダ１１０
が、その軸線方向へ摺動自在に挿入されている。回転環
ホルダ１１０の下端部の内周面には、環状の切欠部１１
０ａが形成されている。この切欠部１１０ａに、円筒形
状の回転環１１１が内嵌されている。回転環ホルダ１１
０の先端面には、周方向へ向かって一定角度ごとに複数
の円形凹部１１０ｂ…が形成されている。各円形凹部１
１０ｂ…には、コイルばね（押し付けばね）１１２…が
それぞれ収納されている。シール用スリーブ１０９の下
端部の内外周面には、直径が異なるＯリング１０５，１
０５がそれぞれ介装されている。

【０００５】回転環１１１は、カーボン繊維を混入した
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製で、その下
端部の内周部は、全周にわたって厚肉化されている。回
転軸１０２を図示しない回転モータにより回転すると、
回転部１０４が回転軸１０２と一体的に回転軸１０２の
軸線回りに回転する。このとき、前述したように各コイ
ルばね１１２…のばね力によって、回転環１１１の平坦
な下端面が、固定環１０３の平坦な上面に、所定のばね
圧で押し付けられる。これにより、この隙間が機械的に
シールされることになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のドラ
イガスシール１００にあっては、回転環１１１の露出部
分の長さ、すなわちシール部材として実際に利用される
部分の長さＬは、回転部１０４の初期装着時に決定され
ていた。それ以降は、この長さＬの調整は不可能であっ
た。そのため、常時、固定環１０３に圧接された状態で
回転する回転環１１１の磨耗に伴い、その露出長さＬは
減少することになる。そして、この磨耗が大きくなり、
固定環１０３が使用の限界の長さ（例えば１ｍｍ程度）
Ｌ１まで達すると、面倒な回転環１１１の交換作業を行
わなければならなかった。

【０００７】また、従来のドライガスシール１００にあ
っては、例えば反応タンク１０１の中での化学反応がガ
スの発生を伴う場合、その化学反応の促進によって反応
タンク１０１の内圧が上昇すると摺動面圧が急激に増大
し、ドライガスシール１００のシール材の磨耗が大きく
なっていた。そのため、反応タンク１０１の内圧が比較
的低くなければドライガスシール１００を使用すること
はできなかった。

【０００８】

【発明の目的】そこで、この発明は、回転環の全体のう
ち、シール材として利用可能な領域を増やし、これによ
り次に回転環を交換するまでの時間を延長することがで
きるドライガスシールを提供することを、その目的とし
ている。また、この発明は、シール面の内外の差圧を一
定とすることにより、被シール容器の内圧の大きさにか
かわりなく、安定した長寿命のドライガスシールを提供
することを、その目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、被シール容器の開口部に固定され、この被シール容
器の内部に差し込まれる回転軸が内挿される固定環と、
この固定環のシール面に、対応するシール面が押し付け
られ、内部空間に上記回転軸が内挿される回転環と、上
記回転軸に着脱自在に固定されるシール用スリーブと、
このシール用スリーブに、上記固定環のシール面に向か
って移動自在に装着され、この回転環のシール面側の端
部を外部露出させてこの回転環を保持する回転環ホルダ
と、上記シール用スリーブに設けられ、回転環ホルダを
上記固定環のシール面に向かって付勢し、上記回転環の
シール面を、上記固定環の対応するシール面に押し付け
る押し付けばねとを備えたドライガスシールにおいて、
上記回転環ホルダに、上記回転環のシール面側の端部の
外部露出長さを調整するシール露出長さ調整手段を設け
たドライガスシールである。

【００１０】ドライガスシールの用途は限定されない。
例えば、攪拌装置付きの反応タンクなどの密封型の容器
類、そのほかコンプレッサ、タービンなどの回転軸を有
する機器類などにおける回転軸のシールが挙げられる。
シール露出長さ調整手段の構成は限定されない。例え
ば、雄ねじと雌ねじとのねじ込み長さを調整するねじ込
み式でもよいし、油圧シリンダのロッドの突出長さを調
整するアクチュエータ式でもよい。要は、回転環ホルダ
から外部突出される回転環のシール面側の端部の長さを
調整することができればよい。

【００１１】請求項２に記載の発明は、上記被シール容
器の開口部に取り付けられ、上記ドライガスシールを密
閉するシールボックスを有し、このシールボックスの内
圧と、上記被シール容器の内圧とを略均一にする均圧手
段を設けた請求項１に記載のドライガスシールである。
均圧手段の構造は限定されない。要は、被シール容器の
内圧に応じてシールボックスの内圧を概略同じ大きさに
保持することができればよい。

【００１２】

【作用】この発明によれば、例えば使用中、回転環が磨
耗してその露出長さが短くなった場合には、シール露出
長さ調整手段を用いて、回転環ホルダの内部に収納・保
持された回転環の一部を引き出す。こうして、回転環の
外部露出長さを変更する。これにより、回転環の全体の
うち、シール材として利用可能な領域を増やすことがで
きる。その結果、次に回転環の交換を行うまでの時間を
延長することができる。

【００１３】特に、請求項２に記載の発明によれば、ド
ライガスシールを密閉したシールボックスの内圧と被シ
ール容器の内圧とを均圧手段によって略均一にするの
で、仮に被シール容器の内圧が高まったときでも、回転
環の内外の差圧を一定とし、摺動面圧を一定とすること
ができ、ドライガスシールのシール性能は被シール容器
の内圧の大きさにかかわりなく安定し、低下することが
ない。また、長寿命が期待できる。なお、シールボック
ス内のガスに代えて液体を注入することも可能である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき、この発明に
係る実施例のドライガスシールを説明する。図１は、こ
の発明の第１の実施例に係るドライガスシールの要部縦
断面図である。図２（ａ）〜図２（ｂ）は、この発明の
第１の実施例に係るドライガスシールの回転環の目減り
解消手順を示す要部縦断面図である。図３（ａ）〜図３
（ｂ）は、この発明の第１の実施例に係るドライガスシ
ールのコイルばねのばね力回復手順を示す要部縦断面図
である。図１〜図３において、１０はドライガスシール
であり、このドライガスシール１０は、主に、反応タン
ク（被シール容器）１１の上端部の開口部に固定され、
回転軸１２が内挿される固定環１３と、この固定環１３
の上面に押し付けられ、回転軸１２の上部付近に固定さ
れる回転部１４とからなる。

【００１５】回転軸１２の元部は、図示しない回転モー
タの出力軸に連結されている。一方、回転軸１２の先部
には、図示しない複数枚の回転羽根が固着されている。
固定環１３はセラミックス製で、その外周部に金属製の
外輪部１３ａが外嵌されている。ただし、固定環１３の
素材はセラミックスに限定されない。固定環１３の外周
面と外輪部１３ａの内周面との間には、Ｏリング１５が
介在されている。また、固定環１３と外輪部１３ａと
は、下方配置された連結リング１３ｂにより連結されて
いる。反応タンク１１の開口部には、上端のフランジ１
６ａを外方に配置して貫通ノズル１６の元部が固定され
ている。フランジ１６ａと外輪部１３ａとは、シール材
１７を介して、ボルト連結されている。

【００１６】回転部１４は、六角穴付きの装着ねじ１８
を介して、回転軸１２に着脱自在に外嵌されたシール用
スリーブ１９を有している。このシール用スリーブ１９
の上部は厚肉化されている。この厚肉部の上端部には、
半径方向へ向かうねじ孔が形成されている。このねじ孔
に上記装着ねじ１８がねじ込まれている。シール用スリ
ーブ１９の厚肉部の下部の外周面には、全周にわたって
鍔部１９ａが一体形成されている。鍔部１９ａの下方空
間が、固定環１３に押し付けられる回転環２１を保持す
る回転環ホルダ２２の移動空間となっている。また、鍔
部１９ａには、その周方向へ向かって９０度ごとに４つ
の貫通孔１９ｂ…が穿設されている。ただし、各貫通孔
１９ｂ…の形成位置、形成数などは限定されない。

【００１７】一方、シール用スリーブ１９の厚肉部の下
面には、シール用スリーブ１９の周方向へ向かって所定
角度ごとに多数の円形凹部１９ｃ…が穿設されている。
各円形凹部１９ｃ…には、コイルばね（押し付けばね）
２３…がそれぞれ収納されている。これらのコイルばね
２３…のばね力により、回転環２１が下方へ押し出さ
れ、この回転環２１の平坦な下端面が、固定環１３の平
坦な上面に、所定の圧力で押し付けられている。なお、
シール用スリーブ１９の下端部の内周面と回転軸１２の
外周面との間、および、シール用スリーブ１９の下端部
の外周面と回転環２１との間に、直径が異なるＯリング
１５，１５がそれぞれ介在されている。

【００１８】この回転環２１は、カーボン繊維を混入し
たポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製で、その
下端部の内周部は、全周にわたって厚肉化されている。
ただし、回転環２１の素材は、ポリテトラフルオロエチ
レンに限定されない。上記回転環ホルダ２２は、主にホ
ルダ上部２４とホルダ下部２５とから構成されている。
ホルダ上部２４は、内部にホルダ下部２５の昇降空間が
形成された略下向きコの字形の環状部材である。ホルダ
上部２４の内周壁の下部は切除され、この切除部分に回
転環２１の上端が突き合わされている。すなわち、ホル
ダ上部２４の内周壁の厚さと、回転環２１の上部の厚さ
とは同じである。

【００１９】シール用スリーブ１９への回転環ホルダ２
２の装着時、このホルダ上部２４の内周面は回転環２１
の上部の内周面とともに、シール用スリーブ１９との摺
接面になっている。ホルダ上部２４の昇降空間の外周壁
面には内ねじ２４ａが刻設されている。また、ホルダ上
部２４の上壁には、その周方向へ向かって９０度ごとに
４つのねじ孔２４ｂ…が形成されている。ただし、ねじ
孔２４ｂ…は４つに限定されない。各ねじ孔２４ｂ…に
は、長尺な六角穴付き止めねじ２６…がそれぞれねじ込
まれている。各六角穴付き止めねじ２６…の上部は、上
記鍔部１９ａの対応する各貫通孔１９ｂ…にそれぞれゆ
とりをもって挿通されている。すなわち、各六角穴付き
止めねじ２６…の上端部は、鍔部１９ａの上方に突出さ
れている。なお、これらの突出部分には、必要時に大径
なナット２９…がそれぞれ螺合される。また、各貫通孔
１９ｂ…には、各挿通された六角穴付き止めねじ２６…
との隙間に、それぞれ筒形状のスペーサ３０…が遊挿さ
れている。

【００２０】上記ホルダ下部２５は、ホルダ上部２４の
昇降空間にゆとりをもって収納される厚肉な環状部材で
ある。ホルダ下部２５の外周面には、上記内ねじ２４ａ
に対する外ねじ２５ａが刻設されている。また、ホルダ
下部２５の内周面の下端部には、環状の突条部２５ｂが
周設されている。この突条部２５ｂは、使用時、回転環
２１の外周面と、ホルダ下部２５の内周面との間に介在
されるパッキン２７の下受部分となっている。パッキン
２７はゴム製である。ただし、これに限定されない。ホ
ルダ下部２５の上面には、パッキン押さえ２８が配置さ
れている。パッキン押さえ２８は、上記各六角穴付き止
めねじ２６…により上方から押し付けることで、回転環
２１とホルダ下部２５との間のパッキン２７を押し潰
す。これにより、回転環２１が、シール用スリーブ１９
の下部とホルダ下部２５との間でしっかりと支持され
る。その際、回転環２１のシール面側の端部が、露出長
さＬだけホルダ下部２５から下方へ突出する。以上の構
成部品のうち、ホルダ上部２４と、ホルダ下部２５と、
六角穴付き止めねじ２６…と、パッキン２７、パッキン
押さえ２８により、回転環２１のシール面側の端部の外
部露出長さを調整するシール露出長さ調整手段Ａが構成
される。これにより、簡単な構成で、確実に突出長さを
調整することができる。また、六角穴付き止めねじ２６
…とナット２９…とにより、コイルばね２３…を圧縮状
態で保持するばね圧縮保持手段Ｂが構成される。

【００２１】次に、第１の実施例に係るドライガスシー
ル１０の使用方法を説明する。まず、図１を参照して、
回転部１４の組み立て作業を順に説明する。突条部２５
ｂ上にパッキン２７を載置し、かつホルダ下部２５の上
面にパッキン押さえ２８を載置する。この状態で、ホル
ダ上部２４の空洞部にホルダ下部２５を若干量だけねじ
込む。それから、各六角穴付き止めねじ２６…の下部を
この空洞部にそれぞれねじ込み、弱い力でパッキン押さ
え２８を介してパッキン２７を突条部２５ｂに押し付け
る。その後、回転環２１の外周面をパッキン２７の内周
面に軽く押し付けながら、手作業により、回転環２１の
上面がホルダ上部２４の内周壁の下面に突き当たるま
で、シール用スリーブ１９とパッキン２７との隙間に差
し込む。この際、ホルダ上部２４の内周壁の下面と、回
転環２１の上面とが突き合わされる。次いで、回転環２
１のシール面側の端部の露出長さがＬに到達するまで、
ホルダ上部２４にホルダ下部２５をねじ込む。その際、
途中でパッキン２７が圧縮され、ねじ込みが困難になっ
た場合は、各六角穴付き止めねじ２６…を緩めてから作
業を継続する。この露出長さＬに達したなら、各六角穴
付き止めねじ２６…を上記空洞部へさらにねじ込む。こ
れにより、パッキン押さえ２８が強く押し下げられ、パ
ッキン２７が、このパッキン押さえ２８と突条部２５ｂ
との間で上下方向から押し潰される。その結果、環状の
回転環２１とホルダ下部２５とがしっかりと一体化す
る。

【００２２】次に、回転環ホルダ２２のシール用スリー
ブ１９への初期装着作業を説明する。あらかじめ各円形
凹部１９ｃ…にコイルばね２３…が挿着されたシール用
スリーブ１９の下部に、下方から回転環ホルダ２２を外
挿する。この際、各六角穴付き止めねじ２６…の先端部
を、対応する貫通孔１９ｂを介して、鍔部１９ａの上方
にそれぞれ配置しておく。その後、これらの六角穴付き
止めねじ２６…に上方からスペーサ３０…を遊挿し、さ
らに各六角穴付き止めねじ２６…の先端部に、対応する
ナット２９…を徐々にスペーサ３０…に当たるまでねじ
込んでいく。これにより、各コイルばね２３…のばね力
に抗して、回転環ホルダ２２が鍔部１９ａに次第に近接
して、最終的にスペーサ長の距離に保持される。

【００２３】こうして、組み立てられた回転部１４は、
その後、回転軸１２の全長のうち、反応タンク１１の開
口部との対向部分に固定される。すなわち、回転軸１２
に外挿された回転部１４を、固定環１３上に載置する。
このとき、固定環１３のシール面（上面）と、回転環２
１のシール面（下面）とが接触する。それから、装着ね
じ１８により、シール用スリーブ１９を回転軸１２に螺
着することで、この回転部１４が回転軸１２にしっかり
と固定される。その後、各ナット２９…を六角穴付き止
めねじ２６…から外すと、各コイルばね２３…のばね力
により、常時、回転環２１のシール面が固定環１３のシ
ール面に、所定のばね圧で押し付けられる。攪拌装置の
運転時、回転軸１２を図示しない回転モータにより回転
すると、回転部１４が回転軸１２と一体的に回転軸１２
の軸線回りに回転する。このときも、各コイルばね２３
…のばね力により、回転環２１の下面は固定環１３の上
面に押し付けられ、この隙間はシールされる。

【００２４】次に、図２および図３を参照し、使用中に
回転環２１が磨耗してその露出長さＬが、使用限界の長
さ（ここでは１ｍｍ）Ｌ１まで短くなったときの対処法
を説明する。このように回転環２１が磨耗すると、各コ
イルばね２３…が伸びてしまい、回転環２１から固定環
１３に作用するばね圧が低下するおそれがある。具体的
な対処法は、まず六角棒レンチにより各六角穴付き止め
ねじ２６…を緩める。これにより、ホルダ下部２５と回
転環２１とに作用しているパッキン２７の圧縮力が開放
される（図２（ａ））。その後、ホルダ下部２５をホル
ダ上部２４にねじ込む。具体的には、鋼製の棒レンチの
先端部（図示せず）を、ホルダ下部２５の外周面に周方
向へ９０度ごとに形成したレンチ孔（図示せず）に差し
込み、この棒レンチを利用して作業者がホルダ下部２５
を回転する。このときのねじ込み深さは、回転環２１の
先端部が磨耗した分である（図２（ｂ））。

【００２５】それから、各六角穴付き止めねじ２６…に
各ナット２９…をねじ込み、その後、操作中に六角穴付
き止めねじ２６…が回転しないように、六角穴付き止め
ねじ２６…を六角棒スパナＳで固定したまま、ナット２
９…を徐々に締め付ける（図３（ａ））。これにより、
回転環２１を伴って回転環ホルダ２２が上昇し、各コイ
ルばね２３…が圧縮される。回転環ホルダ２２の上昇距
離は、各コイルばね２３…が初期装着時の長さに圧縮さ
れるまでとする。すなわち、ナット２９…でスペーサ３
０…が押圧されるまでとする。次いで、装着ねじ１８を
緩め、回転部１４を回転軸１２に沿って押し下げ、この
回転部１４を固定環１３上に載置する。その後、装着ね
じ１８を締め付け、回転部１４を回転軸１２にしっかり
と固定する。それから、各ナット２９…を対応する各六
角穴付き止めねじ２６…から外す。これにより、各コイ
ルばね２３…が伸長し、回転環２１の作用面が固定環１
３の作用面に、初期装着時と同じばね圧で押し付けられ
る（図３（ｂ））。その後、六角穴付き止めねじ２６…
によってパッキン２７をしっかりと締め込む。

【００２６】このように、回転環ホルダ２２に、回転環
２１のシール面側の端部の外部露出長さを調整するシー
ル露出長さ調整手段Ａを設けたので、回転環２１の全体
のうち、シール材として利用可能な領域を増大すること
ができる。その結果、次に回転環２１の交換を行うまで
の交換期間を延長することができる。また、この第１の
実施例では、回転環ホルダ２２として、互いに螺合する
ホルダ上部２４とホルダ下部２５とにより構成したの
で、ホルダ下部２５のホルダ上部２４へのねじ込み長さ
を変更することで、正確かつ簡単に回転環２１のシール
面側の端部の露出長さを調整することができる。

【００２７】次に、図４〜図６に基づき、この発明の第
２の実施例に係るドライガスシールを説明する。図４
は、この発明の第２の実施例に係るドライガスシールの
使用状態の縦断面図である。図５は、この発明の第２の
実施例に係るドライガスシールの要部縦断面図である。
図６は、この発明の第２の実施例に係るドライガスシー
ルの均圧バルブの縦断面図である。図４〜図６に示すよ
うに、この第２の実施例は、ドライガスシール１０をシ
ールボックス２００の内部に密閉し、シールボックス２
００の内圧と反応タンク１１の内圧とを略均一にする均
圧手段１５０を備えた均圧式のドライガスシール構造を
採用した例である。

【００２８】以下、第２の実施例の均圧手段１５０を詳
細に説明する。反応タンク１１の上側部には、反応タン
ク１１の内圧を検出するための短尺なサンプリング管１
１ａの元部が連結されている。このサンプリング管１１
ａの先端に、直立筒体の支持台２２９を介して、均圧バ
ルブ３５０が立設されている。この均圧バルブ３５０の
内部は、細孔３３０を介して、シールボックス２００の
内部空間に連通されている。

【００２９】次に、このシールボックス２００を詳しく
説明する。ただし、シールボックスの構造は、これに限
定されない。シールボックス２００は、断面略コの字形
の胴部２００ａと、円形リング状の軸受板２００ｂと、
蓋板２００ｃとを具備している。胴部２００ａは、上下
両端にフランジを有し、このうち下側のフランジが上記
外輪部１３ａにボルト連結されている。この胴部２００
ａの上側のフランジに軸受板２００ｂがボルト連結され
ており、この軸受板２００ｂには、回転軸１２の上部に
外挿されたスリーブ１２ａの外周面との間に介在される
ベアリング３０１が組み込まれている。この軸受板２０
０ｂよりも小径な円形リング状の蓋板２００ｃは、この
ベアリング３０１の外部への飛び出しを防ぐために軸受
板２００ｂにボルト連結されている。

【００３０】胴部２００ａの周側板には、内周面と外周
面とを連通する短尺な小孔２００ｄが形成されている。
また、軸受板２００ｂの下部には、その内周面のベアリ
ング３０１よりも下側の部分と、この軸受板２００ｂの
外周面とを連通する長尺な小孔２００ｅが形成されてい
る。そして、軸受板２００ｂの内周部の下面および蓋板
２００ｃの上面には、円形リング状をした１対の薄肉な
仕切り板３０２，３０２がそれぞれボルト締結されてい
る。また、スリーブ１２ａの各仕切り板３０２，３０２
との対向位置には、１対のＶリング３０３，３０３がそ
れぞれ設けられている。このうち、下側のＶリング３０
３はグリースのシールである。また、上側のＶリング３
０３は、大気中の粉塵の侵入を防ぐためのダストシール
である。さらに、上側の仕切り板３０２の下面とスリー
ブ１２ａの外周面との間には、耐圧オイルシールなどの
大気側シール３０３ａが配置されている。

【００３１】スリーブ１２ａには、その内周面の上端部
および下端部に、それぞれＯリング１５，１５が埋め込
まれている。また、シール用スリーブ１９の下部にも、
その回転軸１２の外周面と接する内周面および回転環２
１と接する外周面に、それぞれＯリング１５，１５が埋
め込まれている。このように、多数のシール用の部材を
適宜位置に配置するようにしたので、下側の仕切り板３
０２により上下に区画されたシールボックス２００の内
部空間は、外部から密閉されることになる。この内部空
間のうち、比較的容積の大きな下側の空間がドライガス
シール１０の収納空間３０４であり、比較的容積の小さ
な上側の空間がベアリング３０１の収納空間３０５であ
る。これらの空間３０４，３０５は、後述する細管３３
０を介して、上記均圧バルブ３５０の内部空間とそれぞ
れ連通している。

【００３２】次に、図４および図６を参照して、上記均
圧バルブ３５０を詳細に説明する。ただし、均圧バルブ
の構造はこれに限定されない。均圧バルブ３５０は、支
持台２２９の先端に連結され、軸線が垂直なシリンダ２
０６を有している。支持台２２９の内部空間には、厚肉
な円筒ノズル２３５が固定状態で収納されている。一
方、シリンダ２０６の上側の開口部には、栓蓋３５１が
螺合されている。栓蓋３５１は、シリンダ２０６の上端
部に嵌入してこれを密封する栓本体２０９と、シリンダ
２０６の上端部の外周部に螺合されるキャップ３５２
と、栓本体２０９上に螺合される上栓ブロック３５３と
を有している。キャップ３５２は、その内周縁が栓本体
２０９と上栓ブロック３５３との間に挟まれ、かつ、こ
れらに対して周方向にスライド自在に嵌入されている。
よって、キャップ３５２を軸線回りに回すことにより栓
蓋３５１全体が上下に移動する構造である。

【００３３】栓本体２０９の軸線上には、その上端から
長さ方向の中間部までの間にねじ孔２０９ａが形成され
ている。このねじ孔２０９ａには、上栓ブロック３５３
の下面の中央部から突出した外ねじ管３５３ａがねじ込
まれている。栓本体２０９のねじ孔２０９ａの底面形成
部には、上部がねじ孔２０９ａに比べて小径な短尺孔で
あって、下部が下方へ向かって徐々に先細り化した絞り
孔２０９ｂが形成されている。絞り孔２０９ｂの上端開
口にはＯリングが装着されている。上栓ブロック３５３
の内部には、外ねじ管３５３ａの内部空間と連通した連
通孔３５３ｂが形成されている。上栓ブロック３５３の
周側部には、連通孔３５３ｂの上端部と連通し、図示し
ない圧縮空気供給装置で発生した均圧操作用の圧縮空気
をシリンダ２０６の上部空間内に供給するエア供給孔２
３６が形成されている。これらの外ねじ管３５３ａの内
部空間と連通孔３５３ｂとによって画成された空間に
は、下端部が上記絞り孔２０９ｂの上側部分である短尺
ねじ孔に螺合された細長いピン弁昇降用筒体３５４が立
設されている。

【００３４】このピン弁昇降用筒体３５４の内部には、
スプリング２３４のばね力により、常に絞り孔２０９ｂ
の先細り部分のＯリングの内面に押し付けられているピ
ン弁２２２が昇降可能に収納されている。このピン弁２
２２の下端中央部には、短尺なピン２２２ａが下方に突
設されている。ピン２２２ａの先端部は、栓本体２０９
の下面からシリンダ２０６内の均圧室２２１の上部に突
出している。また、栓本体２０９の周側面の一部と下面
の外周部の一部との間には、断面視して略Ｌ字形の貫通
孔２１２が形成されている。この貫通孔２１２は、キャ
ップ３５２の周側板の上端部の一部に形成された貫通孔
２１０を介して、均圧バルブ３５０の外の大気と連通し
ている。

【００３５】上記シリンダ２０６の周側板の長さ方向の
中間部には、１つの小径な側孔２０６ａが形成されてい
る。この側孔２０６ａには、細管３３０の元側の開口部
が連通されている。この細管３３０の先端部には、圧力
計が組み込まれた分岐部材３３１が連結されている。こ
の分岐部材３３１の上端部と下端部とには、それぞれ短
尺細管３３０ａ，３３０ｂの元部が連結されている。こ
のうち、一方の短尺細管３３０ａの先側の開口部が上記
小孔２００ｄに連通され、他方の短尺細管３３０ｂの先
側の開口部が上記小孔２００ｅに連通されている。シリ
ンダ２０６の下部には、内部フランジ２０７によって上
昇が制限されたピストン２０１が収納されている。この
ピストン２０１の下部は、蛇腹２０３の上端に連結され
ている。蛇腹２０３の下端は、上記支持台２２９の中間
部に挟持されている。これらのピストン２０１と蛇腹２
０３とは耐薬品性が高いフッソ樹脂（商品名テフロン）
で一体に成形されている。また、ピストン２０１の中央
部上には、ボルト２０４が垂直に立設されている。この
ボルト２０４の頭部の下面には、ピストン２０１と略同
じ直径を有する円形リング状の昇降円板２０５が螺合さ
れている。この昇降円板２０５の外周部と上記内部フラ
ンジ２０７との間には、常時、昇降円板２０５を上方付
勢するコイル状の内部ばね２０８が配置されている。

【００３６】この昇降円板２０５の外周部の一部には、
小径な貫通孔が形成されている。この貫通孔にはニード
ル弁２１４の弁棒２１７が遊挿されている。このニード
ル弁２１４の円錐状の弁体２１６は、上記貫通孔２１２
の下端に内嵌された弁座２１５（Ｏリング）に抜き差し
自在となっている。また、これらの昇降円板２０５と弁
体２１６との間には、ニードル弁２１４を常に上方付勢
する小径なコイルばね２１３が介在されている。上記弁
棒２１７の下端部にはダブルナット２１９が螺合されて
いる。このダブルナット２１９のねじ込み量を調整する
ことで、ニードル弁２１４の設定水準を定め、反応タン
ク１１の内圧（Ｐ１）と、ドライガスシール１０の収納
空間３０４の内圧（Ｐ２）との差圧（Δｐ）の最高値を
制御することができる。図４中、Ｍは回転軸１２の回転
モータ、１５１は回転モータＭを反応タンク１１の開口
部上に固定するための架台である。また、図４および図
５中、１５２は回転モータＭの出力軸と、回転軸１２と
を連結するジョイントである。

【００３７】次に、この第２の実施例の作動を説明す
る。図６に示すように反応タンク１１の内圧が上昇し、
均圧室２２１の内圧とタンク内圧との差圧が小さくなる
方向に作用すると、ピストン２０１が上昇し、蛇腹２０
３が伸びる。よって均圧室２２１の内圧も上昇し、差圧
の低下が防止される。さらに反応タンク１１の内圧が上
昇すると、ピストン２０１がさらに上昇することで、ボ
ルト２０４の先端２０４ａがピン２２２ａに衝突し、ス
プリング２３４のばね力に抗してピン弁２２２が上昇す
る。その結果、絞り孔２０９ｂが開口され、図示しない
圧縮空気発生装置で発生した圧縮空気が、エア供給孔２
３６、連通孔３５３ｂ、ピン弁昇降用筒体３５４の内部
空間および絞り孔２０９ｂを経て均圧室２２１に供給さ
れ、差圧の低下を抑える作用をする。反応タンク１１の
圧力上昇が止まると、内部ばね２０８のばね力に抗して
昇降円板２０５が押し下げられ、ピン弁２２２が閉じて
安定する。この均圧室２２１に流入した圧縮空気の一部
は、側孔２０６ａ、細管３３０および短尺細管３３０
ａ，３３０ｂを経て、ドライガスシール１０の収納空間
３０４とベアリング３０１の収納空間３０５とに供給さ
れる。その結果、反応タンク１１の内圧（Ｐ１）とドラ
イガスシール１０の収納空間３０４の内圧（Ｐ２）との
差圧（Δｐ）がほとんどなくなり均圧化される。詳しく
は、定常時の差圧は略内部ばね２０８のたわみによるば
ね力に対応した値となるので、このばね２０８のばね力
の設定により略均圧化できる。

【００３８】反対に、反応タンク１１の内圧が低下し、
均圧室２２１の内圧と反応タンク１１の内圧との差圧が
増大の方向に作用すると、内部ばね２０８のばね力に抗
してピストン２０１が引き下げられる。これにより、ボ
ルト２０４の頭部がピン２２２ａから離れ、スプリング
２３４のばね力でピン弁２２２がＯリングを装着した絞
り孔２０９ｂの内周面に押し付けられ、この絞り孔２０
９ｂを閉じてエア供給孔２３６からの圧縮空気の侵入を
阻止する。一方、昇降円板２０５の下降により、ニード
ル弁２１４が開き、均圧室２２１の内圧が低下する。こ
の内圧の低下に伴いピストン２０４，ニードル弁２１４
が上昇し、再び、閉となって、反応タンク１１の内圧と
略一定差圧にて平衡する。また、ドライガスシール１０
を密閉したシールボックス２００の内圧と反応タンク１
１の内圧とを均圧手段１５０によって略均一にするの
で、仮に反応タンク１１の内圧が高まっても、常時、回
転環２１の平坦な下端面が固定環１３の平坦な上面に略
一定の圧力で押し付けられ、ドライガスシールのシール
性能は低下しない。しかも、摺動面積をある程度大きく
採ってもばね力を強くすることなしに充分なシール性を
確保することができるので、摺動面圧も従来品よりも遙
かに低くなるのでこの点でも長寿命を期待できる。

【００３９】

【発明の効果】この発明によれば、回転環ホルダに、回
転環のシール面側の端部の外部露出長さを調整するシー
ル露出長さ調整手段を設けたので、回転環の全体のう
ち、シール材として利用可能な領域を増大することがで
き、これにより次に回転環の交換を行うまでの交換期間
を延長することができる。特に、請求項２に記載の発明
によれば、ドライガスシールを密閉したシールボックス
の内圧と、被シール容器の内圧とを均圧手段により略均
一化したので、被シール容器の内圧が高まっても、ドラ
イガスシールのシール性能には変化がなく、しかもシー
ル材の面圧は増大することもないので、シール材の寿命
の低下を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例に係るドライガスシー
ルの要部縦断面図である。

【図２】（ａ）〜（ｂ）は、この発明の第１の実施例に
係るドライガスシールの回転環の目減り解消手順を示す
要部縦断面図である。

【図３】（ａ）〜（ｂ）は、この発明の第１の実施例に
係るドライガスシールのコイルばねのばね力回復手順を
示す要部縦断面図である。

【図４】この発明の第２の実施例に係るドライガスシー
ルの使用状態の縦断面図である。

【図５】この発明の第２の実施例に係るドライガスシー
ルの要部縦断面図である。

【図６】この発明の第２の実施例に係るドライガスシー
ルの均圧バルブの縦断面図である。

【図７】従来手段に係るドライガスシールの要部縦断面
図である。

【符号の説明】

１０ ドライガスシール、 １１ 反応タンク（被シール容器）、 １２ 回転軸、 １３ 固定環、 １９ シール用スリーブ、 ２１ 回転環、 ２２ 回転環ホルダ、 ２３ コイルばね（押し付けばね）、 １５０ 均圧手段、 ２００ シールボックス、 ３５０ 均圧バルブ、 Ａ シール露出長さ調整手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J041 AA07 BA04 BA20 BB02 BD01 DA20

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被シール容器の開口部に固定され、この
   被シール容器の内部に差し込まれる回転軸が内挿される
   固定環と、 この固定環のシール面に、対応するシール面が押し付け
   られ、内部空間に上記回転軸が内挿される回転環と、 上記回転軸に着脱自在に固定されるシール用スリーブ
   と、 このシール用スリーブに、上記固定環のシール面に向か
   って移動自在に装着され、この回転環のシール面側の端
   部を外部に露出させてこの回転環を保持する回転環ホル
   ダと、 上記シール用スリーブに設けられ、回転環ホルダを上記
   固定環のシール面に向かって付勢し、上記回転環のシー
   ル面を、上記固定環の対応するシール面に押し付ける押
   し付けばねとを備えたドライガスシールにおいて、 上記回転環ホルダに、上記回転環のシール面側の端部の
   外部露出長さを調整するシール露出長さ調整手段を設け
   たドライガスシール。
2. 【請求項２】 上記被シール容器の開口部に取り付けら
   れ、上記ドライガスシールを密閉するシールボックスを
   有し、このシールボックスの内圧と、上記被シール容器
   の内圧とを略均一にする均圧手段を設けた請求項１に記
   載のドライガスシール。