JPH0121250Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 一般にメカニカルシールは、固定密封環とこれ
に圧接された摺動密封環との相対回転摺接作用に
よつて、両密封環の摺接面たる密封端面で密封流
体を遮蔽シールさせるように構成されているが、
本考案はこのようなメカニカルシールの固定密封
環に関するものである。

従来のこの種の固定密封環は、シールハウジン
グ等に固定保持させるステンレス鋼製の固定保持
体と摺動密封環に接触させる超硬合金製のチツプ
とを、銀ろう付等の溶着手段により接着一体化し
て構成されているのが普通である。

ところが、両密封環の摺接作用に伴う摩擦熱等
によつて固定密封環の温度が上昇せしめられる
と、固定密封環は熱膨張係数の異なる（例えば、
ステンレス鋼では11×10^-6／℃であり、超硬合金
では4.5×10^-6／℃である）２種類の金属からな
り、しかもこれらが接着一体化されていることか
ら、固定保持体とチツプとの間には一種のバイメ
タル作用が生じて、チツプの端面つまり密封端面
に歪が生じる虞れがある。

このように固定密封環の密封端面に歪が生じる
と、両密封環の接触面積が小さくなるから、両密
封環の接触面圧が過大となつて焼付きを生じた
り、シール機能が低下して流体漏れを生じるとい
つたシール機能上極めて不都合な事態を招来させ
る虞れがある。

本考案は、かかる点に鑑みてなされたもので、
温度が上昇せしめられたときにも密封端面に歪が
殆ど生じることのない好ましい固定密封環を提供
し、もつて良好なシール機能を発揮できるように
図つたものである。

この課題を解決した本考案のメカニカルシール
の固定密封環は、一側端部に環状のチツプ嵌入凹
部が形成されており、該チツプ嵌入凹部の内周面
に沿つて前記一側端部から突出する筒状の保持部
を備えた金属製のチツプ保持体を一体加硫成形に
よつて抜脱不能に埋込保持させたゴム製の固定保
持体と、前記チツプ嵌入凹部に嵌入され、前記保
持部を内方に折曲させることによつて該保持部と
前記チツプ嵌入凹部の底面との間で軸方向に挟圧
保持せしめられるチツプと、からなるものであ
る。

次に、その一実施例を第１図〜第３図について
説明する。

この実施例は、水中モータポンプに装備される
メカニカルシールの固定密封環に、本考案を適用
した例に係る。

第１図において、１は右端側にインペラ（図示
せず）を設けると共に左端側をモータ（図示せ
ず）に連動連結された回転軸、２はインペラ側ハ
ウジング３とモータ側ハウジング４との間に形成
された軸受用潤滑油の貯蔵室、５はこの貯蔵室２
とインペラ側６及びモータ側７とを遮蔽シールす
るメカニカルシールで、次のように構成されてい
る。

すなわち、インペラ側ハウジング３に第１固定
密封環８を及びモータ側ハウジング４に第２固定
密封環９を夫々固定保持させ、回転軸１に、第１
及び第２固定密封環８，９に夫々対向させた第１
及び第２摺動密封環１０，１１を遊嵌させると共
に両摺動密封環１０，１１間に配してベローズ状
の第１及び第２パツキン１２，１３を嵌着させ、
各摺動密封環１０，１１と各パツキン１２，１３
とを各々連結金具１４，１５を介して一体連結し
て、各摺動密封環１０，１１を軸線方向摺動可能
に且つ回転不能に支持させ、両連結金具１４，１
５間に圧縮バネ１６を介装して、各摺動密封環１
０，１１をこれに各々対向する各固定密封環８，
９に圧接させている。なお、各パツキン１２，１
３は各締付リング１７，１８でもつて回転軸１に
締付けられており、各締付リング１７，１８の外
周部に形成した凹溝１７ａ，１８ａには、各連結
金具１４，１５に形成した係合部１４ａ，１５ａ
が係合されている。

第１固定密封環８は、第２図及び第３図に示す
如く、金属製のチツプ保持体１９を埋込んだ状態
で一体加硫成形されたゴム製の固定保持体２０と
炭化ケイ素製のチツプ２１とからなる。

チツプ２１は、第１摺動密封環１０の密封端面
１０ａに接触される密封端面２１ａを形成した環
状の密封端面形成部２１ｂと該密封端面形成部２
１ｂより大径の環状の嵌入部２１ｃとを備えた断
面Ｌ字状の環状形状に成形されている。

固定保持体２０は、一側端部にチツプ２１の嵌
入部２１ｃが嵌入しうる環状のチツプ嵌入凹部２
２を形成すると共に略半円状の係合凹部２３を形
成し、更に外周面部に環状の突条２０ａ，２０ａ
を突出形成した環状形状に成形されている。

チツプ保持体１９は、両端部に外方に延出する
環状の係止鍔２４ａ及び内方に延出する環状の抜
止鍔２４ｂを備えたステンレス鋼製の第１円筒体
２４と該第１円筒体２４に一端側部分を圧入して
一体化されたステンレス鋼製の第２円筒体２５と
からなり、係止鍔２４ａを固定保持体２０の一側
端部に被覆状に接着させると共に第２円筒体２５
の他端部つまり保持部２５ａをチツプ嵌入凹部２
２の内周面２２ａに沿つて固定保持体２０の一側
端部から突出させた状態で、固定保持体２０に抜
脱不能に埋込保持されている。なお、第１円筒体
２４の係止鍔２４ａの、前記係合凹部２３に相当
する部分は切欠かれている。

而して、第１固定密封環８は、チツプ２１の嵌
入部２１ｃを固定保持体２０のチツプ嵌入凹部２
２に嵌入させた上、チツプ保持体１９の保持部２
５ａをプレス加工若しくはロール加工等により内
方へ折曲させて（第２図参照）、チツプ２１つま
り嵌入部２１ｃを折曲された保持部２５ａとチツ
プ嵌入凹部２２の底面２２ｂとの間で軸方向に水
密状に挟圧保持せしめることによつて、固定保持
体２０とチツプ２１とを一体化して構成されてい
る。

このように構成された第１固定密封環８は、第
１図に示す如く、固定保持体２０をインペラ側ハ
ウジング３に形成した環状凹部３ａに嵌入させる
と共に、インペラ側ハウジング３に取付けたステ
ンレス鋼製の環状の押圧板２６でもつて固定保持
体２０を押圧させることによつて、インペラ側ハ
ウジング３に固定保持されている。なお、押圧板
２６はチツプ保持体１９の係止鍔２４ａに接触し
ており、押圧板２６に膨出形成した回り止め突部
２６ａは固定保持体２０の係合凹部２３に係合さ
れている。

また、第２固定密封環９は、前記第１固定密封
環８と同一構造のものであるから、第１図におい
て、第１固定密封環８の各構成部材に相当する部
分についてはダツシユを付した同一符号を付すこ
とによつて、その詳細は省略する。なお、この第
２固定密封環９は、モータ側ハウジング４の環状
凹部４ａに固定保持体２０′を嵌入させることに
よつて固定保持されており、前記押圧板２６に相
当する部材は用いていない。したがつて、前記係
合凹部２３に相当する部分はこれを形成していな
い。

以上のように構成されたメカニカルシール５に
あつては、回転軸１の回転に伴う第１密封環８，
１０及び第２密封環９，１１の相対回転摺接作用
によつて、インペラ側６と貯蔵室２とが第１密封
環８，１０の密封端面２１ａ，１０ａで及び貯蔵
室２とモータ側７とが第２密封環９，１１の密封
端面２１′ａ，１１ａで夫々遮蔽シールせしめら
れる。

そして、第１密封環８，１０の摺接作用に伴う
摩擦熱等により第１固定密封環８の温度が上昇せ
しめられると、密封端面２１ａが形成されたチツ
プ２１は膨張変形せしめられるが、チツプ２１が
チツプ保持体１９の保持部２５ａとチツプ嵌入凹
部２２の底面２２ｂとの間で軸方向に挟圧保持さ
れていること及びチツプ２１を保持する固定保持
体２０が弾性を有するゴム材からなることから、
上記チツプ２１の径方向や軸方向の膨張変形は何
ら阻止されることなく固定保持体２０に吸収され
ることになる。

したがつて、冒頭に述べた従来の固定密封環に
おけるようなバイメタル作用を生じることがな
く、チツプ２１の端面たる密封端面２１ａには、
第１摺動密封環１０の密封端面１０ａに対する接
触面積を変化させるような歪を生じることがな
い。このため、第１固定密封環８の温度が上昇し
ても、両密封環８，１０の接触面積が小さくなる
ようなことがなく、両密封環８，１０の接触面圧
が過大となつて焼付きを生じたり、シール機能が
低下したりするような虞れはない。

また、チツプ２１はチツプ保持体１９の保持部
２５ａによつてチツプ嵌入凹部２２の底面２２ｂ
に押圧されており、チツプ保持体１９は抜止鍔２
４ｂ等により固定保持体２０に抜脱不能に埋込保
持されているから、インペラ側６からの内圧が作
用した場合にも、チツプ２１がチツプ嵌入凹部２
２から抜脱されたり、チツプ２１と固定保持体２
０との間からインペラ側２の流体たる水が貯蔵室
２へと漏れたりする虞れはない。

さらに、固定保持体２０とインペラ側ハウジン
グ３の環状凹部３ａの内周面との接触面圧は、固
定保持体２０の外周面部に突条２０ａ，２０ａを
形成したことによつて高められており、固定保持
体２０は前記環状凹部３ａの底面に押圧板２６に
より押圧されているから、インペラ側６が圧力変
動した場合にも、固定保持体２０とインペラ側ハ
ウジング３との間から水漏れが生じたり、固定保
持体２０がインペラ側ハウジング３の環状凹部３
ａから抜脱されたりする虞れはない。

しかも、ステンレス鋼製のチツプ保持体１９は
チツプ２１及びステンレス鋼製の押圧板２６に接
触されているから、チツプ２１に発生した熱は、
チツプ保持体１９及び押圧板２６を介してインペ
ラ側ハウジング３へと放熱されることになり、こ
れによつてチツプ２１の温度上昇が緩和されるこ
とになる。

また、チツプ保持体１９はその一部が固定保持
体２０に埋込まれているから、ゴム製の固定保持
体２０の補強材としても機能する。したがつて、
チツプ２１の保持状態は、ゴム製の固定保持体２
０を用いたことによつて何ら不都合を生じるもの
ではない。

第２固定密封環９についても、上記同様の作用
効果が奏せられること勿論である。なお、第２固
定密封環９については、前記押圧板２６に相当す
る部材を用いていないが、これはシール条件の相
違に基づくものである。

ところで、近年、チツプの構成材として、超硬
合金に比して耐摩耗性及び耐食性等が更に富む炭
化ケイ素を用いる傾向にあるが、炭化ケイ素は超
硬合金と異なつてろう付が極めて困難であり、し
かも複雑な形状に加工するのが困難であるため、
チツプの保持手段に問題があつた。

しかしながら、本考案によれば、炭化ケイ素の
チツプ２１，２１′をも、複雑な形状とすること
なく良好に固定保持させておくことができ、メカ
ニカルシール５のシール機能及び寿命上極めて有
利となる。

なお、本考案に係る固定密封環は上記実施例に
限定されるものではなく、例えば第１固定密封環
８を第４図若しくは第５図に示す如く構成してお
いてもよい。

すなわち、第４図に示すものでは、チツプ２１
の嵌入部２１ｃの周端部２１ｄを傾斜状に形成す
ると共に、チツプ嵌入凹部２２の底面周縁部２２
ｃを傾斜状に形成してある。このようにすれば、
チツプ２１がチツプ嵌入凹部２２に楔作用をなし
て嵌入されるため、チツプ２１と固定保持体２０
との密封性をより高めることができる。また、固
定保持体２０の側端面部には環状の突条２０ｂを
突出形成してあつて、インペラ側ハウジング３の
環状凹部３ａの底面への接触面圧を高めるように
工夫してある。

また、第５図に示すものでは、チツプ保持体１
９の第２円筒体２５の内周面２５ｂをチツプ嵌入
凹部２２の内周面として兼用し、該第２円筒体２
５に膨出形成した突部２５ｃをチツプ２１の嵌入
部２１ｃの外周面部に形成した凹溝２１ｅに係合
させてある。

さらに、前記各実施例では、チツプ保持体１９
を第１円筒体２４とこれに圧入一体化された第２
円筒体２５とでもつて構成したが、このチツプ保
持体１９は第１及び第２円筒体２４，２５を溶着
一体化させたものでもよく、また一体成形したも
のでもよい。

また、チツプ２１の構成材としては、炭化ケイ
素の他、超硬合金等を選定することも可能であ
る。

また、前記各実施例では、本考案を水中モータ
ポンプ用メカニカルシール５の固定密封環８，９
に適用したが、本考案はあらゆるメカニカルシー
ルの固定密封環に好適に適用できるものである。

以上の説明からも容易に理解されるように、本
考案のメカニカルシールの固定密封環は、密封端
面を形成するチツプを、ゴム製の固定保持体のチ
ツプ嵌入凹部に嵌入させると共に、固定保持体に
一体加硫成形によつて埋込保持させた金属製のチ
ツプ保持体の筒状の保持部を内方に折曲させるこ
とによつて、この折曲された保持部と前記チツプ
嵌入凹部の底面との間で軸方向に挟圧保持させて
なるものであるから、固定密封環の温度が上昇し
た場合にも、チツプの径方向や軸方向の膨張変形
が阻止されることなく固定保持体に吸収され、チ
ツプに形成された密封端面に歪が生じる虞れはな
い。さらに、チツプと固定保持体とを、固定保持
体に一体加硫成形によつて抜脱不能に埋込保持さ
せたチツプ保持体でもつて圧接状に一体化させて
いるから、超硬合金よりもシール作用上優れたも
のでありながら、ろう付や複雑形状加工が困難で
あるが故に従来ではチツプ構成材として用い難い
とされていた炭化ケイ素をも、チツプ構成材とす
ることができるものである。また、本考案のよう
に構成すると、チツプの裏側（チツプ嵌入凹部の
底面側）に高圧が作用されても、チツプ保持体を
ゴム製の固定保持体に一体加硫成形によつて抜脱
不能に埋込保持したことによつて、チツプ保持体
は簡単には抜けず、該チツプ保持体ならびにチツ
プの飛び出しを有効に阻止することができる。こ
のことはゴム製の固定保持体が多少劣化しても維
持することができる。

また、本願考案の場合、一体加硫成形によつて
抜脱不能に埋込保持されたチツプ保持体の、内方
に折曲させた保持部と、ゴム製の固定保持体のチ
ツプ嵌入凹部の底面との間で、チツプを軸方向に
挟圧保持せしめているので、多少ゴム製の固定保
持体が劣化しても、それら内方に折曲させた保持
部とチツプ嵌入凹部の底面側のゴム製部分との相
乗的な弾性作用によつてチツプを挟圧保持しつづ
け、ゴム製の固定保持体が多少劣化すると、すぐ
にチツプが摺動密封環と供回りするといつた不具
合が有効に防止される。そのため、チツプがゴム
製の固定保持体とスリツプすることによるスリツ
プ箇所からの流体漏れ事故や、チツプが摺動密封
環と供回りすることによる密封端面からの漏れ増
大の問題を未然に防止することができる。

したがつて、本考案の固定密封環を備えたメカ
ニカルシールによれば、以上のことによつて長期
に亘つて常に良好なシール機能を発揮させること
ができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本考案に係る固定密封環の一
実施例を示したもので、第１図は水中モータポン
プに装備されたメカニカルシールの縦断側面図、
第２図は固定密封環の半截縦断側面図、第３図は
固定密封環の分解斜視図であり、第４図は他の実
施例を示す第２図同様の半截縦断側面図であり、
第５図は更に他の実施例を示す第４図同様の半截
縦断側面図である。 ８，９……固定密封環、１９，１９′……チツ
プ保持体、２０，２０′……固定保持体、２１，
２１′……チツプ、２１ａ，２１′ａ……密封端
面、２２，２２′……チツプ嵌入凹部、２２ａ，
２２′ａ……チツプ嵌入凹部の内周面、２２ｂ，
２２′ｂ……チツプ嵌入凹部の底面、２５ａ，２
５′ａ……チツプ保持体の保持部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 一側端部に環状のチツプ嵌入凹部が形成されて
   おり、該チツプ嵌入凹部の内周面に沿つて前記一
   側端部から突出する筒状の保持部を備えた金属製
   のチツプ保持体を一体加硫成形によつて抜脱不能
   に埋込保持させたゴム製の固定保持体と、前記チ
   ツプ嵌入凹部に嵌入され、前記保持部を内方に折
   曲させることによつて該保持部と前記チツプ嵌入
   凹部の底面との間で軸方向に挟圧保持せしめられ
   るチツプと、からなるメカニカルシールの固定密
   封環。