JP7272827B2

JP7272827B2 - シールリング

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Publication number: JP7272827B2
Application number: JP2019040922A
Authority: JP
Inventors: 達夫葛山
Original assignee: Furukawa Industrial Machinery Systems Co Ltd
Current assignee: Furukawa Industrial Machinery Systems Co Ltd
Priority date: 2019-03-06
Filing date: 2019-03-06
Publication date: 2023-05-12
Anticipated expiration: 2039-03-06
Also published as: JP2020143630A

Description

本発明は、シールリングに係り、特に、シールリングの嵌め合い部の構造に関する。

例えば特許文献１に記載のポンプは、複数のシールリング（オイルシール）がスタフィングボックスの内周面に嵌め込まれた軸封部を有する。この種のシールリングは、固定部材であるスタフィングボックスと、回転部材であるポンプの回転軸と、の間に介装されて両部材間の環状隙間をシールする。

特開２００３－２２２２４６号公報

ここで、この種の軸封部では、スタフィングボックスの内周面に対してシールリングが締りバメになっているものがある。この場合、シールリングをスタフィングボックスに装着する際は、シールリングの側面に押しゴマを当接させ、押しゴマをハンマで叩いてシールリングを装着している。そのため、装着性を向上させる上で改善の余地がある。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、装着性を向上させ得るシールリングを提供することを課題とする。

上記第一の課題を解決するために、本発明の一態様に係るシールリングは、外側の固定部材と内側の回転部材との間に介装されて両部材間の環状隙間をシールするシールリングであって、前記固定部材の内周面に装着される環状の装着部と、該装着部の一端側から他端側に向かいつつ前記回転部材側に向かうように斜めに伸びるとともに内周側の先端で前記回転部材の外周面に摺接する環状のリップ部と、を備え、前記装着部の前記他端側の端部外周面には、前記一端側に向けて拡径するくさび状に形成された環状突起が設けられるとともに、前記装着部内には、前記環状突起が形成された部分以外の部分に限って芯金が埋入されていることを特徴とする。

本発明の一態様に係るシールリングによれば、装着部の他端側の端部外周にくさび状に形成された環状突起を設け、さらに、この環状突起が形成された部分以外の部分に限って位置するように、装着部内の芯金の長さを短くして埋入したので、くさび状の環状突起は、装着時に軸方向に押し込まれたときには、径方向内側に向けて容易に弾性変形可能である。
これにより、シールリングをハウジング等の固定部材に装着する際は、ハンマで叩くことなく、シールリングを手で軸方向に押し込んで固定部材内の所期の装着位置に容易に装着できる。そして、装着後には、装着状態のシールリングに内圧がかかると、くさび状の環状突起が固定部材の内周面にくい込んで抜き方向に逆らう抗力を発生し、装着位置が確実に保持される。よって、本発明の一態様に係るシールリングによれば、装着性を向上させことができる。

上述のように、本発明によれば、装着性を向上させることができる。

本発明の一態様に係るシールリングを軸封部に備えるポンプの一実施形態を説明する模式的縦断面図である。図１の軸封部の拡大図である。本発明の一態様に係るシールリングの一実施形態を説明する図であり、同図（ａ）は一部を破断して示す正面左上方から見た斜視図、（ｂ）は一部を破断して示す背面右上方から見た斜視図、（ｃ）は正面図である。本発明の一態様に係るシールリングの一実施形態を説明する図であり、同図は、軸線に沿った断面の一部を拡大図示している。従来のシールリングの一例を説明する図であり、同図では、軸線に沿った断面を拡大して示している。

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。本実施形態は、本発明の一態様に係るシールリングを、スラリの圧送に用いられるポンプにおける軸封部に適用した例である。
なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。

図１に示すように、本実施形態のポンプ１００は、ケーシング１と、ケーシング１内に突設するシャフト３の先端に支持されたインペラ２と、インペラ２の後方に設けられたエキスペラ５と、エキスペラ５の後方に設けられたシールリング方式の軸封部１０と、を備える。本実施形態の例では、シャフト３には、軸封部１０の部分の外周面に、中空円筒状のシャフトスリーブ４が同軸に嵌め込まれて一体で回転するようになっている。

図２に拡大図示するように、軸封部１０は、固定部材であるスタフィングボックス５０を有する。スタフィングボックス５０の内部には、本実施形態に係る複数（この例では３個）のシールリング３１，３２，３３を軸方向に多段に配置してなる多段シール構造３０が設けられている。
そして、スタフィングボックス５０の内周面には、軸方向に沿って凹の円環筒状段部が形成されることにより、多段シール構造３０の各シールリング３１，３２，３３が装着されるシール装着部５１が設けられている。

多段シール構造３０を構成する各シールリング３１，３２，３３は、スタフィングボックス５０に形成されたシール装着部５１に軸方向に沿って順に装着される。シール装着部５１の大気側の後縁部には、円盤状のシールカバー５７が装着され、シールカバー５７の適所が固定ボルト５８によってスタフィングボックス５０の後端面に固定されている。
本実施形態では、スタフィングボックス５０は、シール装着部５１の接液側の前縁部に、径方向内側に突設された円環状凸部５１ａが形成されている。そして、シール装着部５１の大気側の後縁部が、各シールリング３１，３２，３３の挿入口とされ、シール装着部５１の接液側の前縁部の円環状凸部５１ａが、軸方向前方のシールリング３１の位置を決めるストッパになっている。

このように、本実施形態の軸封部１０は、複数のシールリング３１，３２，３３による多段シール構造３０が構成され、これにより、各シールリング３１，３２，３３は、外側のスタフィングボックス５０と内側のシャフトスリーブ４との間に介装されて両部材間の環状隙間を多段階で確実にシール可能になっている。
ここで、本実施形態の各シールリング３１，３２，３３は同一形状なので、以下、第一シールリング３１の構成について詳しく説明し、第二および第三シールリング３２，３３の構成については説明を省略する。

第一シールリング３１は、図３に示すように、ゴム等のエラストマから略円環状に形成されて可撓性を有するゴム部１３０と、ゴム部１３０の内部に埋入された芯金１２０と、を有する。ゴム部１３０の材料としては、例えば、ニトリルゴム、フッソ系ゴムなどを使用できる。また、芯金１２０の材料としては、例えば、鉄材などを使用できる。
ゴム部１３０は、図４に拡大図示するように、環状の装着部１３１と、環状のリップ部１３３と、を備える。装着部１３１は、スタフィングボックス５０に形成されたシール装着部５１の内周面に装着される部分である。

リップ部１３３は、装着部１３１の一端側から他端側に向かいつつ、装着時にシャフトスリーブ４側に向かうように斜めに伸びており、内周側先端面１３８でシャフトスリーブ４の外周面に摺接するように装着される。
装着部１３１の他端側（前側側面１３４の側）に、一端側に向けて拡径するくさび状に形成された外周面１３５を有する環状突起１４０が設けられる。そして、上記芯金１２０は、装着部１３１内に、環状突起１４０が形成された部分以外の部分に限って埋入されている。

本実施形態の芯金１２０は、子午面断面形状がＬ字状に形成された金属製の板部材であり、Ｌ字状をなす一方の側が、シールリング３１の軸線方向に沿って埋入された円環部１２１とされ、Ｌ字状をなす他方の側が、シールリング３１の径方向に沿って埋入された円板面部１２３とされている。円板面部１２３の下端部の埋入位置は、リップ部１３３の基端部近傍で留められている。
円環部１２１と円板面部１２３とが連続する部分は、円環部１２１の面と円板面部１２３の面とが相互に直交するように曲げ加工されて曲げＲ部１２２が形成されている。円環部１２１の前側端面１２４の埋入位置は、環状突起１４０の最も後端部の位置よりも軸方向後方の位置とされている。

環状突起１４０の外周面１３５は、前方から後方に向かって拡径するテーパ状に傾斜されている。水平な軸線ＨＬに対する環状突起１４０の外周面１３５の傾斜角度θは、第一シールリング３１の硬度に応じて調節される（例えば、硬度が大きいと傾斜角度θが小さくされ、硬度が小さいと傾斜角度θが大きくされる）。この傾斜角度θは、当該用途においては、例えば５～３０度の範囲が好ましい。

次に、上記軸封部１０への各シールリング３１，３２，３３の組み付け工程について説明する。
スタフィングボックス５０のシール装着部５１に各シールリング３１，３２，３３を装着する際は、図２に装着後の状態を示すように、まず、組付け作業者は、スタフィングボックス５０の後部開口５０ｇから、シール装着部５１前側の円環状凸部５１ａの側面に向けて、シール装着部５１内に第一シールリング３１を手で軸方向奥側に押し込んで挿入する。

次いで、組付け作業者は、第一シールリング３１の後側側面１３９（図４参照）に、その後側から第二シールリング３２の前側側面１３４（図４参照）を当接させて、シール装着部５１の内面に沿わすように、軸方向前方に向けて第一シールリング３１と共に第二シールリング３２を押し込む。
ここで、本実施形態のシールリング３１，３２によれば、装着部１３１の他端側の端部外周に、くさび状に形成された環状突起１４０を設け、さらに、この環状突起１４０が形成された部分以外の部分に限って位置するように、装着部１３１内の芯金１２０の長さを短くして埋入したので、くさび状の環状突起１４０は、装着時に軸方向に押し込まれたときには、径方向内側に向けて容易に弾性変形可能である。

これにより、装着部１３１をシール装着部５１内に容易に嵌入させることができる。以下、同様にして、シールリング３２の後側側面１３９にその後側から第三シールリング３３を容易に挿入できる。
このように、本実施形態の各シールリング３１，３２，３３によれば、それぞれの環状の装着部１３１は、環状突起１４０の外周面１３５が、前方から後方に向かって拡径するテーパ状に傾斜されているため、スタフィングボックス５０のシール装着部５１への装着作業が極めて容易となる。

次に、上記各シールリング３１，３２，３３を用いた多段シール構造３０の作用効果について説明する。
ここで、従来のシールリングの一例について図５を参照しつつ説明する。
同図に示すように、従来のシールリング２００は、ゴム部３００と、ゴム部３００の内部に埋入された芯金２１０と、を有する。ゴム部３００は、スタフィングボックス５０等のシール装着部の内周面に装着される環状の装着部３０１と、装着部３０１の一端側から他端側に向かいつつシャフトスリーブ４側に向かうように斜めに伸びるとともに内周側の先端３０８でシャフトスリーブ４の外周面に摺接する環状のリップ部３０３と、を備える。装着部３０１の外周面３０７は、水平な軸線ＨＬに沿って形成された円筒面とされ、外周面３０７の前端および後端には、それぞれ面取り部３０５、３０６が形成されている。

ここで、装着部３０１の外周面３０７は、スタフィングボックスのシール装着部の内周面に対して締りバメになっており、シールリング２００をスタフィングボックスに装着する際は、シールリング２００の側面に押しゴマを当接させ、押しゴマをハンマで叩いてシールリング２００を装着するようになっている。
芯金２１０は、子午面断面形状がＬ字状に形成された金属製の板部材であり、Ｌ字状をなす一方の側が、シールリング２００の軸線方向に沿って埋入された円環部２０１とされ、Ｌ字状をなす他方の側が、シールリング２００の径方向に沿って埋入された円板面部２０３とされている。円板面部２０３の下端部の埋入位置は、リップ部３０３と装着部３０１とを繋ぐ連結部３０２の内部にまでシールリング２００の後端面３０９に沿って張り出している。

円環部２０１と円板面部２０３とが連続する部分は、円環部２０１の面と円板面部２０３の面とが相互に直交するように曲げ加工されて曲げＲ部２０２が形成されている。円環部２０１の前側端面２０４の埋入位置は、装着部３０１の前端部３０４の近傍（面取り部３０５の形成位置に軸方向で重なる位置）まで伸びている。
このような従来のシールリング２００に対し、本実施形態の多段シール構造３０では、上述したように、各シールリング３１，３２，３３が、装着部１３１の他端側の端部外周にくさび状に形成された環状突起１４０を有し、さらに、装着部１３１内の芯金１２０は、環状突起１４０が形成された部分以外の部分に限って位置するように、芯金１２０の長さを短くして装着部１３１内に埋入している。

そのため、くさび状の外周面１３５を有する環状突起１４０は、スタフィングボックス５０のシール装着部５１への装着時に、スタフィングボックス５０の後部開口５０ｇから軸方向奥側に押し込まれたときには、径方向内側に向けて容易に弾性変形可能である。
これにより、本実施形態に係る各シールリング３１，３２，３３によれば、スタフィングボックス５０等の固定部材に装着する際は、図５に例示したシールリング２００のようにハンマで叩いたり、強い力を加えて押し込むことなく、シールリング３１，３２，３３を、手で軸方向に比較的弱い力で押し込むだけで、固定部材内の所期の装着位置に容易に装着できる。

そして、各シールリング３１，３２，３３の装着後には、装着状態の各シールリング３１，３２，３３に内圧がかかると、くさび状の外周面１３５を有する環状突起１４０が、スタフィングボックス５０のシール装着部５１の内周面にくい込んで、抜き方向に逆らう抗力を発生して装着位置が確実に保持される。よって、本実施形態に係るシールリング３１，３２，３３によれば、装着性を向上させることができる。

なお、本発明に係るシールリングは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能であることは勿論である。

１ケーシング
２インペラ
３シャフト（回転軸）
４シャフトスリーブ
５エキスペラ
６ワッシャ
７軸支部
７ａ，７ｂ軸受
８ハウジング
１０軸封部
２０ランタンリング
３０多段シール構造
３１第一シールリング（シールリング）
３２第二シールリング（シールリング）
３３第三シールリング（シールリング）
５０スタフィングボックス
５１シール装着部
５７シールカバー
５８固定ボルト
１００ポンプ（流体機器）
１２０芯金
１２１円環部
１２２曲げＲ部
１２３円板面部
１２４前側端面
１３０ゴム部
１３１装着部
１３３リップ部
１３４前側側面
１３５外周面
１３８内周側先端面
１３９後側側面
１４０環状突起

Claims

外側の固定部材と内側の回転部材との間に介装されて両部材間の環状隙間をシールするシールリングであって、
前記固定部材の内周面に装着される環状の装着部と、該装着部の一端側から他端側に向かいつつ前記回転部材側に向かうように斜めに伸びるとともに内周側の先端で前記回転部材の外周面に摺接する環状のリップ部と、を備え、
前記装着部の前記他端側の端部外周面には、前記一端側に向けて拡径するくさび状に形成された環状突起が設けられるとともに、前記装着部内には、前記環状突起が形成された部分以外の部分に限って芯金が埋入されていることを特徴とするシールリング。
請求項１に記載のシールリングを軸封部に備えることを特徴とするポンプ。