JP2009144918A - 搭載部で軸方向へ可動に保持されるメカニカルシールアセンブリのシールリングを回転方向に固定するための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メカニカルシールアセンブリの構築長を最小化すると共にシールリング断面の脆弱化を最小限にとどめる。
【解決手段】搭載部１で軸方向へ可動に保持される力伝達リング１０と、形状嵌合方式で搭載部１および力伝達リング１０と係合するように構成される少なくとも１つの第１の係合部材１７、ならびに、形状嵌合方式で力伝達リング１０およびシールリング４と係合するように構成される少なくとも１つの第２の係合部材１８であって、第１の係合部材１７が第２の係合部材１８に対して円周方向にずらして配置される係合部材を含む回転防止手段を含み、係合部材１７、１８が、力伝達リング１０またはシールリング４からそれぞれ他方の部品（シールリングまたは力伝達リング）の方へ軸方向に突出し、それぞれ遊隙のある他方の部品に設けられる軸方向の凹部１９、２０で受けられるように構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、メカニカルシールアセンブリのシールリングを回転方向に固定する装置であって、該シールリングが搭載部で軸方向へ可動に保持されるものに関し、特に、搭載部で軸方向へ可動に保持される力伝達リング、ならびに、形状嵌合方式で搭載部および力伝達リングと係合するように構成される少なくとも１つの第１の係合部材と、形状嵌合方式で力伝達リングおよびシールリングと係合するように構成される少なくとも１つの第２の係合部材を有する回転防止手段を含むような装置において、第１の係合部材が第２の係合部材に対して円周方向にずらして配置される装置に関する。このような配置は、米国特許第３４７９０３９Ａ号から基本的に公知である。

このような公知の配置において、シールリングに作用するトルクを筐体に伝達するために、またそれと共に筐体に対してシールリングが回転するのを防止するために、力伝達リングから半径方向に突出するフラップは、一方がシールリングの溝で、他方が搭載部の溝で係合する。力伝達リングの軸方向への可動性は、このような配置において制約され、またこの配置は組立てや保守に関して多大な労力を要する。さらに、力伝達リングの機能は当然、付勢力をシールリングに伝達することだけに制約される。固定接続を介して有効となる同様の回転固定手段も公知であり、例えばシールリングの周縁部における軸方向の溝で係合する半径方向係合ピンの形態である。公知の配置に共通する特徴は、溝または設けられるべき係合部材によってシールリングが比較的明白に減衰することである。さらに、シールリングの軸方向への可動性も、摩擦の影響と同様に、途中の伸張に関して制約や悪影響を受けうる。

米国特許第３４７９０３９Ａ号

したがって、本発明の基本的な目的は、メカニカルシールアセンブリの構築長を最小化する一方で、シールリング断面の脆弱化を最小限にとどめることを可能にする汎用タイプの回転を固定する手段を提供することにある。また、この手段は、組立てや保守の労力を最小限にすることを特徴とし、力伝達リングの機能を機能拡張することができる。

この目的は、請求項１の特徴により解決される。

本発明の特徴は、係合部材が公知の配置とは逆に、半径方向ではなく軸方向に延びることにある。シールリングから搭載部（例えば筐体）へのトルク伝達は２段階で行われ、トルクはまずシールリングから力伝達リングへ、そしてその後、力伝達リングから、円周方向にずらして配置された位置にある筐体へ伝達される。軸方向に延びる係合部材は、シールリングの脆弱化がわずかな程度にすぎず、単純な構築手法で十分にシールリングで回転方向に固定できるように、力伝達リングの浅い穿孔またはシールリングの凹部と係合する。本発明により、シールリングの軸方向可動性をまったく制約することなく、メカニカルシールアセンブリの構築長を実質的に短縮することができる。また、半径方向に係合するフラップなどがないため、自由に可動する力伝達リングが、搭載部に対してシールリングを密封するための二次シールアセンブリを受けるさらなる機能を果たしてもよい。本発明の好ましい実施形態によれば、弾性材で作られた少なくとも１つの環状シール部材がシールリングに面した力伝達リングの端面の近くに設けられる。この意味において、シール部材は、搭載部のガイド面とシール係合してもよく、それに沿って力伝達リングが軸方向に案内される。これらの手法で、断面を脆弱化させる、例えばＯリングなどの二次シール部材を受けるための溝をシールリング自体に設ける必要がなくなり、シールリングの可動性も促進されるものが提供される。

その他の実施形態に関しては、特許請求の範囲を参照されたい。

以下、図面に基づき、より詳細に本発明を説明する。

本発明による好ましい実施形態の回転防止手段について部分的に簡略化した長手方向の断面図を示す。

図面において、符号１は、静止部、特にメカニカルシールアセンブリの筐体を指し、符号２は、ガイドリング空間部、すなわち筐体内に軸方向に位置する端部側の開口端部を有する環状凹部を指し、この端部の中に、回転方向に固定され軸方向へ可動するシールリング４の軸状突起部３が、シールリング４がガイドリング空間部２内に保持され軸方向に案内されるように突出している。

回転方向に固定されたシールリング４は、共回転するためにスリーブ６上に搭載されるシールリング、すなわち対向リング５と協働し、そのスリーブは一緒に回転するために回転部（シャフト）上に設置され一緒に組み立てられてもよい。回転部の回転時には、シールリング５も同じく回転させられるのに対して、シールリング４は、以下より詳細に説明する手段によって筐体１に対して回転方向に固定されたまま保持される。

シールリング４、５は、向かい合わせの摺動、すなわちシール面７、８を有し、その間には、一対のシールリングの一方の周縁部の周辺を他方の周縁部の周辺に対して密封するため、動作中にシール間隙が形成される。メカニカルシールアセンブリの停止時に、シール面７、８は、付勢力により相互にシール係合状態を維持される。この目的のため、付勢部材９が設けられ、これはガイドリング空間部２の周りに円周方向に配置される１または複数の付勢バネであってよい。

付勢部材９の付勢力は、直接シールリング４に作用せず、軸方向に可動なようにガイドリング空間部２内に配置される力伝達リング１０を介して作用する。付勢部材９の一方の軸方向端部は、力伝達リング１０で支持され、他方の軸方向端部は、筐体１で支持される。付勢力の影響により、力伝達リング１０は、付勢力がシールリングに伝達されるようにシールリング４の隣接する端面の方へガイドリング空間部２内を軸方向に移動する。

力伝達リング１０は、筐体１に対してシールリング４を密封する、エラストマーなどの弾性材で作られた一対のシール部材１１、１１'を含んでもよい。好ましくは、シール部材１１、１１'は市販のＯリングであって、各シール部材１１、１１'の断面が、適切なわずかの距離分だけ端面１３を超えて軸方向に突出するようにシールリング４に面した力伝達リング１０の端面１３と内外周との間の角領域内で、例えばピッチ円状断面などシール部材１１、１１'の断面形状に適合した断面を有し円周方向に延びる凹部１２、１２'に配置されているＯリングである。好ましくは、シール部材１１、１１'もわずかの距離分だけ力伝達リング１０の内外周を超えて突出する。

シール部材１１、１１'が軸方向の力をかけられることにより半径方向に伸張するとき、シール部材１１、１１'は、隣接するガイドリング空間部２の内外周面１４、１５と係合するように構成される。該軸方向の力がない場合は、力伝達リング１０の軸方向の可動性がこのような条件下で悪影響を受けないように、シール部材１１、１１'は、周縁面１４、１５と係合しないか、あるいは非常にわずかに係合するだけである。

本発明によれば、部品の軸方向可動性が制約されずに筐体１に対して回転方向に固定されたシールリング４を保持するために回転防止手段が具備される。本発明の回転防止手段は、それぞれ、力伝達リング１０が筐体１に対して回転するのを防止する、またはシールリング４が力伝達リング１０に対して回転するのを防止する第１および第２の係合部材１７、１８を含む。図示されているように、第１の係合部材１７は、適切な軸方向の距離分だけガイドリング空間部２の中に軸方向に突出する円筒形の部材で構成され、例えば圧入などによって固定されて筐体１の止まり穴内に保持される。

力伝達リング１０において、凹部、すなわち穿孔１９は、係合部材１７と軸方向に整列して設けられ、力伝達リング１０が軸方向に移動するときその穿孔の中で係合部材１７が延びてもよく、この力伝達リング１０において図面上部に示されているように遊隙のある凹部１９で係合部材１７を受ける。

第２の係合部材１８も、力伝達リング１０の嵌め込み穿孔内に力嵌めで保持され、力伝達リング１０からシールリング４の方へ適切な、しかしながら第１の係合部材１７が軸方向に延びる距離よりも短くなくてはならない軸方向の距離分だけ軸方向に突出する、円筒形の部材であってよい。

シールリング４において、凹部２０は第２の係合部材１８と整列して設けられ、その凹部内では、図面の下部に示されているように、力伝達リング１０とシールリング４の位置関係に対応した遊隙で第２の係合部材１８を受けることができる。

さらに図面の上部で示されているように、第１の係合部材１７と整列した凹部２１がシールリング４内に設けられてもよく、第１の係合部材１７がシールリング４に面した力伝達リング１０の端面１３を超えて突出するとき、その凹部の中に第１の係合部材１７の端部が突出してもよく、これは部品が図面の上部に示されている相互の位置を占める場合であってよい。シールリング４の凹部２０に対する第２の係合部材１８の場合と同様に、シールリング４の凹部２１においてより大きい遊隙で第１の係合部材１７を受けるべきである。これらの手法により、力伝達リング１０に対してシールリング４が硬く押し込むおそれのある位置関係になることが防止される。力伝達リング１０に面した側のシールリング４の端面に設けられる両凹部２０、２１は、シールリング４が脆弱化されないか、あるいはわずかにしか脆弱化されないように、本発明の実施形態の回転方向の固定による最小限の奥行を有してもよい。

好ましくは、円周方向に離間された複数の第１の係合部材１７、および、円周方向に離間された同一または異なる複数の第２の係合部材１８が設けられ、ここで第１および第２の係合部材１７、１８は円周方向にずらした位置に設けられる。力伝達リング１０内の凹部１９やシールリング４内の凹部２０および２１はそれぞれ、各係合部材１７、１８と整列する方法で対応する各部に設けられる。

上記の実施形態では、静止筐体１に対する、シールリング４の回転方向の固定について説明したが、本発明による回転方向の固定は、これが回転性に加えて回転部（シャフト）に対する軸方向可動性にも維持されることを所望する場合、必要に応じて回転シールリング５に具備されてもよい。

Claims (8)

1. 搭載部（１）で軸方向へ可動に保持されるメカニカルシールアセンブリのシールリング（４）を回転方向に固定する装置であって、該装置が
   搭載部で軸方向へ可動に保持される力伝達リング（１０）と、
   形状嵌合方式で搭載部および力伝達リングと係合するように構成される少なくとも１つの第１の係合部材（１７）、ならびに、形状嵌合方式で力伝達リングおよびシールリングと係合するように構成される少なくとも１つの第２の係合部材（１８）であって、第１の係合部材が第２の係合部材に対して円周方向にずらして配置される係合部材を含む回転防止手段
   を含み、
   係合部材（１７、１８）が、力伝達リング（１０）またはシールリング（４）からそれぞれ他方の部品（シールリングまたは力伝達リング）の方へ軸方向に突出し、それぞれ遊隙をもって他方の部品に設けられる軸方向の凹部（１９、２０）で受けられるように構成されることを特徴とする装置。
2. 第１の係合部材（１７）が、力伝達リング（１０）およびシールリング（４）の相互に整列した凹部（１９、２１）で同時に受けられるように構成されることを特徴とする、請求項１記載の装置。
3. 相互に円周方向にずらされた複数の第１の係合部材（１７）と、第１の係合部材に対してずらされ、かつ相互に円周方向にずらされた複数の第２の係合部材（１８）が、力伝達リング（１０）およびシールリング（４）内の対応する複数の軸方向の凹部（１９、２０）に割り当てられて設けられ、第１の係合部材（１７）が、力伝達リングおよびシールリング内の相互に整列した凹部（２０、２１）で同時に受けられるように構成されることを特徴とする、請求項１記載の装置。
4. 各第１および第２の係合部材（１７、１８）が円筒形に形成され、圧入によって力伝達リング（１０）または搭載部（１）内に保持されることを特徴とする、請求項１〜３の１項記載の装置。
5. 弾性材で作られた少なくとも１つの環状シール部材（１１）がシールリング（４）に面した力伝達リング（１０）の端面（１３）の近くに設けられ、シール部材が搭載部（１）のガイド面（１４、１５）とシール係合するように構成され、その面に沿って力伝達リングが軸方向に案内されることを特徴とする、請求項１〜４の１項記載の装置。
6. 搭載部（１）と力伝達リング（１０）の間にある付勢部材（９）が、シールリング（４）に対して軸方向に力伝達リングを付勢するのに有効であることを特徴とする、請求項１〜５の１項記載の装置。
7. 搭載部（１）が、力伝達リング（１０）およびシールリング（４）の少なくとも一部分を軸方向へ可動に受けるガイドリング空間部（２）を含むことを特徴とする、請求項１〜６の１項記載の装置。
8. 搭載部が、静止筐体（１）を含むことを特徴とする、請求項１〜７の１項記載の装置。

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