JPH0130690Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、各種機器において回転軸を軸封する
ために用いられるメカニカルシールの改良に関す
る。

〔従来の技術〕

従来より、機器のハウジング側に気密的に固定
された固定摺動リングと、シヤフト側に気密的に
固定されて該シヤフトとともに回転する回転摺動
リングとが、その対向端面において互いに密接摺
動し、該摺動によつて内封流体を密封するメカニ
カルシールが広く知られている。第４図はこの種
従来のメカニカルシールの一例を示すもので、符
号ａは、ハウジングｂ内周にケースｃおよび弾性
材製パツキンｄを介して気密的に固定されてなる
固定摺動リング、符号ｅは、シヤフトｆ外周にス
リーブｇおよび弾性材製パツキンｈを介して気密
的に固定され、前記シヤフトｆとともに回転する
回転摺動リング、符号ｉは、両摺動リングａ，ｅ
を適宜面圧をもつて互いに密接摺動せしめるため
に弾装されたコイルスプリングである。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかし、上記従来の構成によれば、高速回転時
において両摺動リングａ，ｅの摺動面a′，e′に非
常に高い摺動熱が発生し、該摺動面a′，e′間に介
在して潤滑作用を果たす液膜が部分的に破壊され
て焼付事故等が起こり易い等、シール耐久性に問
題点を有しており、また、このため高速回転の条
件に耐え得る摺動材を選択使用しなければなら
ず、価格の高騰をもたらしていた。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案のメカニカルシールは、以上の問題点に
鑑みて、高速回転の条件に耐え得る構造を提供す
ることを目的とするもので、両端面の外径部に、
回転によつて流体を内径側へ流動せしめる方向に
傾斜するスパイラル溝を、かつ前記両端面の内径
部に、回転によつて流体を外径側へ流動せしめる
方向に傾斜するスパイラル溝を有する中間リング
が、ハウジング側に気密的に固定される固定摺動
リングと、シヤフト側に気密的に固定されて該シ
ヤフトとともに回転する回転摺動リングとの間に
回転自在に介装され、該両摺動リングに対し、前
記両端面をもつて摺接するよう構成されたもので
ある。

上記本考案によれば、中間リングは、その一端
面において摺接している回転摺動リングとの摺動
トルクにより、該回転摺動リングに追随して回転
するが、他端面において摺接している固定摺動リ
ングとの摺動トルクが、該回転を抑制するごとく
作用するため、前記回転摺動リングの回転に比較
して低速度で回転する。すなわち前記中間リング
は回転摺動リングと固定摺動リングの双方に対し
て相対的に回転することとなり、その相対回転速
度は、いずれも前記回転摺動リングの回転速度よ
りも低く（双方の相対回転速度の和は回転摺動リ
ングの回転速度に等しい）、また、中間リングの
両端面に形成されたスパイラル溝の、回転に伴う
ポンプ作用により、該中間リングと、回転摺動リ
ングおよび固定摺動リングの摺動面間には常に安
定した液膜が形成されるようになり、これらの作
用から、摺動トルクは著しく低下する。

〔実施例〕

つぎに、本考案のメカニカルシールに係る好ま
しい実施例を図面にしたがい説明する。

まず第１図は、本実施例を示す半裁断面図で、
図において符号１は、機器のハウジング２内周に
気密的に内挿嵌着された断面略コ字形の環状の金
属ケース３および該金属ケース３の内径筒部３′
外周に外挿嵌着された弾性材製のパツキン４を介
して、軸方向移動自在、かつ周方向に回り止めさ
れた状態で前記ハウジング２に支持された固定摺
動リングである。前記パツキン４は、補強バンド
５により、金属ケース３の内径筒部３′に対して
適宜締め代をもつて圧接するとともに、補強ケー
ス６により、固定摺動リング１外周に対して適宜
締め代をもつて圧接しており、該固定摺動リング
１と金属ケース３との間を気密保持している。７
は、ハウジング２内周に回転自在に遊挿されたシ
ヤフト８外周に気密的に外挿嵌着されたスリーブ
９および該スリーブ９に形成された断面略Ｌ字形
のフランジ９′に嵌着された弾性材製のパツキン
１０を介して、前記シヤフト８外径側に気密的に
固定され、該シヤフト８とともに回転する回転摺
動リングである。１１は、スリーブ９（シヤフト
８に対して回転自在に遊嵌外挿されかつ固定摺動
リング１と回転摺動リング７との間に摺回動自在
に介装された中間リングである。これら各リング
１，１１，７は、前記金属ケース３と補強ケース
６との間に弾装されたコイルスプリング１２の弾
発力により、適宜面圧をもつて互いに摺接してい
る。また、前記中間リング１１の固定摺動リング
１側端面１１ａおよび回転摺動リング７側端面１
１ｂには、それぞれ所要数の外径スパイラル溝１
３および内径スパイラル溝１４が周方向等配状に
形成されており、第２図に示すように、外径スパ
イラル溝１３は中間リング１１の矢印方向への回
転によつて流体を端面１１ａおよび１１ｂの内径
部へ流動せしめる方向に、内径スパイラル溝１４
は流体を端面１１ａおよび１１ｂの外径部へ流動
せしめる方向に、適宜角度をなして傾斜してい
る。なお、外径スパイラル溝１３の内径端部に内
接する仮想の円周１３′は、内径スパイラル溝１
４の外径端部に外接する仮想の円周１４′よりも
適宜大径となつている。

上記構成において、シヤフト８が回転し、これ
に伴い回転摺動リング７が回転すると、該回転摺
動リング７に端面１１ｂにおいて摺接する中間リ
ング１１はその摺動トルクにより追随回転する
が、他方、端面１１ａにおいて固定摺動リング１
と摺接しているため、その摺動トルクが前記回転
を阻害するごとく作用し、よつて中間リング１１
は、回転摺動リング７に比較して低速度で回転す
るようになる。すなわち回転摺動リング７の回転
は、該回転摺動リング７と中間リング１１との摺
動および該中間リング１１と固定摺動リング１と
の摺動に分解されるため、該双方の摺動速度は回
転摺動リング７の回転速度よりも低くなる。ま
た、中間リング１１が回転すると、その両端面１
１ａ，１１ｂに形成された外径スパイラル溝１３
のポンプ作用により、前記端面１１ａと固定摺動
リング１の端面１′との間および前記端面１１ｂ
と回転摺動リング７の端面７′との間には絶えず
当該メカニカルシールの外周に充満する密封液Ａ
の一部が補填されて安定した液膜が形成され、該
液膜のリフト作用（揚力）により潤滑が保持され
る。以上の理由により、摺動トルクは著しく低減
され、発熱も抑制される。また、前記外径スパイ
ラル溝１３の内径側には、流体を外径方向へ吐出
せしめる作用を有する内径スパイラル溝１４が形
成されているため、密封液Ａの当該メカニカルシ
ールの内周の大気Ｂ側への漏洩は防止される。

なお、本実施例においては、外径スパイラル溝
１３の内径端部が内径スパイラル溝１４の外径端
部よりも外径側に位置する構成としたが、これは
限定されるものではなく、たとえば第３図に示す
ように、外径スパイラル溝１３の内径端部と内径
スパイラル溝１４の外径端部の径方向位置が一致
するよう構成しても略同様の効果が得られる。

〔考案の効果〕

以上述べたように、本考案メカニカルシール
は、回転摺動リングと固定摺動リングとの間にス
パイラル溝が形成されてなる中間リングを介装し
たことにより、摺動速度が低下し、かつ摺動トル
クが低減されるため、摺動発熱および摩耗が抑制
され、高速回転の条件にも十分に耐え得るように
なり、その実用的効果はきわめて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案メカニカルシールに係る一実施
例を示す半裁正断面図、第２図は同実施例を構成
する中間リングの側面図、第３図は中間リングの
他の実施態様を示す側面図、第４図は従来のメカ
ニカルシールの一例を示す半裁正断面図である。 １……固定摺動リング、１′，７′，１１ａ，１
１ｂ……端面、２……ハウジング、７……回転摺
動リング、８……シヤフト、１１……中間リン
グ、１３，１４……スパイラル溝、Ａ……密封
液。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 両端面の外径部に、回転によつて流体を内径側
   へ流動せしめる方向に傾斜するスパイラル溝を、
   かつ前記両端面の内径部に、回転によつて流体を
   外径側へ流動せしめる方向に傾斜するスパイラル
   溝を有する中間リングが、ハウジング側に気密的
   に固定される固定摺動リングと、シヤフト側に気
   密的に固定されて該シヤフトとともに回転する回
   転摺動リングとの間に回転自在に介装され、該両
   摺動リングに対し、前記両端面をもつて摺接して
   なることを特徴とするメカニカルシール。