JPH0252141B2 - - Google Patents

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JPH0252141B2
JPH0252141B2 JP62201675A JP20167587A JPH0252141B2 JP H0252141 B2 JPH0252141 B2 JP H0252141B2 JP 62201675 A JP62201675 A JP 62201675A JP 20167587 A JP20167587 A JP 20167587A JP H0252141 B2 JPH0252141 B2 JP H0252141B2
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JP
Japan
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housing
seal
shaft sleeve
shaft
ring
Prior art date
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JP62201675A
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Esu Uentowaasu Robaato
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Borg Warner Corp
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Borg Warner Corp
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/36—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member connected by a diaphragm or bellow to the other member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3436—Pressing means
    • F16J15/344—Pressing means the pressing force being applied by means of an elastic ring supporting the slip-ring
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S415/00—Rotary kinetic fluid motors or pumps
    • Y10S415/912—Interchangeable parts to vary pumping capacity or size of pump

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Sealing (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Details Of Reciprocating Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はスラリーポンプに使用するのに適した
メカニカルシール組立体に関する。
（従来技術） モータと製品ポンプとの間に使用される通常の
メカニカルシールは、モータハウジングに接続さ
れた静止シールリングとモータ軸に接続された回
転可能なシールリングとを備え、各シールリング
は他のシールリングのシール面と対抗する磨かれ
たシール面を有している。コイルばね及び（又
は）ベローのような弾性装置が一方のシールリン
グの表面を他方のシールリングの表面に密封状態
に押圧している。
このようなシールの取付け及び取外しを容易に
するために、モータ軸の外径すなわち（O.D.）
に滑らされた一つ又はそれ以上の止めねじによつ
て固定された円筒状スリーブ上に予め組立てられ
たシールを取り付ける等して、シールをいわゆる
「カートリツジ」式に組立てることが普通である。
上記の形式がほとんどのメカニカルシールは、
ベロー及びばねのような数個の金属部品を含み、
そのベロー、ばねはシールリングを密封関係に偏
倚しかつ製品流体に露されている。製品流体が非
摩耗性および非腐食性の場合に適用するときは何
ら問題は生じないが、スラリーポンプにおいては
汲み上げられる流体の摩損作用は金属部品を侵し
かつ寿命を非常に短くする。
典型的なメカニカルシールはコンパクトであり
かつ密に嵌合され、精密につくられた部品に特徴
を有するが、スラリーポンプのシールには、動作
寿命を延ばそうとする努力にもかかわらずそれが
すぐに摩耗するので、大きな寸法公差でつくられ
したがつてコストが低い粗加工の部品が望まし
い。これはシールがポンプに取り付けられる方法
にも影響して来る。例えば、前述のように、ほと
んどのカートリツジシールは数個の止めねじで固
定され、その止めねじはしばしば固着してしまい
かつ暖めるのに長たらしい時間を浪費する操作が
必要となる。よりしばしば調整及び修理が行なわ
れるスラリーポンプを取り扱うに当り、軸にシー
ルを取り付け或は軸からシールを取り外すために
迅速かつ簡単な装置を得ることが重要である。
スラリーポンプのシールの設計における別の考
察はシールリングに負荷を加える面積にある。シ
ールリングを密封関係に保つために必要な「ば
ね」を与えるためにばねが弾性すなわちエラスト
マ質の（elastomeric）材料で置き代えられた従
来技術のシールの例がある。
エラストマすなわちゴムのような弾性体は捩
り、圧縮、引張及び剪断状態に応力が加えられ得
る。後者は、エラストマの体積全体にわたつて応
力がほぼ均一に分散されるので、最も有益であ
る。捩り状態に応力が加えられると、応力は内部
にほとんど加えられないで主に外側繊維に加えら
れ、かつ摩損又は化学的な攻撃により最初に失な
われるのはこれらの繊維である。更に捩り状態に
応力が加えられたエラストマはすぐにばね作用を
失つてしまう。エラストマは、引張状態におかれ
ると、例えば引張られたゴムバンドが永久に伸ば
されるように、応力が加えられた材料を引受け
る。もしエラストマ本体が閉じ込められている
と、圧縮不可能である。もし閉じ込められずかつ
圧縮が加えられると、エラストマはふくらみ更に
わずかな移動で高いばね率を有し、したがつてば
ねとして代用するのは好ましくない。
例えば、米国特許第4306727号はドリルビツト
の環境に金属シールリングと接触している静止エ
ラストマリングを使用することを教示しかつ背景
には、軸受区域内へのごみ、砂、岩の切くず、腐
食性液体及び他の汚物が侵入するのを防止するた
めに回転するカツタと軸受ジヤーナルとの間にエ
ラストマリングを使用することが、示されてい
る。この特許のエラストマリングは一方のシール
リングを他方に押圧するためにエラストマを使用
することを示しているけれども、くずが漏れ側に
集まるようにつくられ、このことはエラストマの
悪化を生起しかつシール機構の分解による以外に
掃除が困難である。
米国特許第3272519号において、トラクタの後
輪とトラクタのフレームとの間で使用されるシー
ルが示されている。シールの各々は一対のエラス
トマ質の「角が丸くされた」構断面を有するシー
ル要素を使用し、そのシール要素は一対のシール
リングを互いに係合するように押圧しかつ使用中
は応力が加えられダイヤモンド形に変形されて凹
状溝に裂け目を残し、くずを集めるようにエラス
トマ質の部材はその裂け目の中に受けられてい
る。
上記特許のいずれもエラストマ質の要素を剪断
状態にするという概念は示していない。
（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、修理又はメインテナンスのた
めにポンプのインペラ軸に容易に取り付け、取り
外しができる新規なカートリツジ型のメカニカル
シール組立体を提供することである。
（課題を解決するための手段） 本発明は、ポンプのインペラ軸の外周に支持さ
れるようになつている軸スリーブと、前記軸スリ
ーブに取り付けられた第１の回転可能なシールリ
ングと、前記軸スリーブの回りに配置されかつポ
ンプのハウジングに取り付けられるようになつて
いる第２の静止シールリングとを備えたカートリ
ツジ型のメカニカルシール組立体において、前記
第２のシールリングが、前記軸スリーブの回りに
配置されかつハウジングの一部と係合するように
なつている環状フランジを介して前記ハウジング
の一部に取り付けられ、前記環状フランジに据付
けブロツクが取り付けられ、前記据付けブロツク
は前記第２のシールリングが前記ハウジングに固
定されるとき前記ハウジングの一部と係合可能で
かつ前記メカニカルシールが前記ハウジングと前
記ポンプインペラ軸との間に挿入されるとき前記
軸スリーブと係合可能であるように構成されてい
る。
（作用） 本発明の一つの実施例において、メカニカルシ
ールの据付けブロツクは、前記軸スリーブのみと
係合する挿入位置、(2)据付けブロツクが前記軸ス
リーブ及び前記ハウジングの一部の両方と係合す
る調整位置及び(3)据付けブロツクが前記ハウジン
グの一部のみと係合する運転位置に回転可能であ
る。
本発明の他の実施例において、メカニカルシー
ル組立体は、メカニカルシール組立体が取り替え
られるとき簡単に取り外せるくさび装置によりポ
ンプのインペラ軸に係止されるようになつている
軸スリーブを備えている。くさび装置はドライバ
ロツド等をハンマで打つことによつて係止位置か
ら移動され得る。
本発明の他の実施例において、第１のシールリ
ングはエラストマ組立体によつてへんいされかつ
エラストマ材料の被いによつて被われている。
（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例について
説明する。
第１図において本発明の好ましい実施例が示さ
れ、この実施例はモータ１８の軸１６によつて駆
動されるインペラ１４（略図で示す）を有するス
ラリーポンプに取り付けられたメカニカルシール
組立体１０からなつている。シール組立体１０は
ハウジング２０内に収容されかつユニツトとして
軸に取り付けられ或は軸から取外されるカートリ
ツジの形式である。第１図に示されている実施例
において、組立体１０は軸１６を囲みかつ汲み上
げられる製品および摩耗性スラリーから軸１６を
保護するように包囲しているスリーブ２２が取り
付けられている。
メカニカルシールカートリツジすなわちメカニ
カルシール組立体１０は、各々がシール面２８及
び３０をそれぞれ有する回転可能なシールリング
２４と静止シールリング２６とを有し、各シール
面は対向して配置され互いに弾力的に押圧されて
いる。好ましい実施例では同じ形状及び材料であ
るシールリング２４及び２６は、好ましくは酸化
アルミニウムのようなセラミツクでつくられかつ
それに接合されたシヨアー硬さ約50〜60のゴムの
ようなエラストマ質の材料の部分的に角を被つて
いる被い３２及び３４が設けられている。エラス
トマ質の被いは約90゜で円周方向に隔てられた駆
動溝３６が設けられている。なおこの間隔はもし
必要ならば他の角度にすることができる。
シール組立体１０は、全体が３７で示された
（第１図及び第２図において）エラストマ組立体
を備え、そのエラストマ組立体は一対のほぼ同心
であるが軸方向及び半径方向に隔てられた好まし
くはステンレススチールのバンド４０及び４２に
接合されたシヨアー硬さ50〜60のゴムのようなエ
ラストマ質の材料の環状コア４４でつくられてい
る。内側バンド４０は約90゜で円周方向に隔てら
れた穴４６が設けられ、かつエラストマ質の材料
の部材４４はシールリング２４の被い３２の駆動
溝３６と係合する形状、寸法、間隔の円周方向に
隔てられたラグ４８が形成されている。バンド４
２はシールリング２４を円周方向に囲みかつ被い
３２の上にあつてそれと接触している。バンド４
０は、各々がバンド４０の穴４６の一つ内に受け
られる部分を有する駆動ピン５２によつて、円筒
状の軸スリーブ５０に接続されている。
前述したように、要素のほぼ全横断面にわたつ
て応力が均一であるようにエラストマ組立体が剪
断状態に負荷されることが、極めて重要である。
バンド４０及び４２は補強要素として作用し、そ
の補強要素はその位置及び方向により、二つのシ
ールリングが互いに接近する方向に動かされたと
き環状のエラストマ質の本体が剪断状態になるよ
うにする。第１図に最もよく示されるように、偏
倚がシールリング２４に加えられると、他のバン
ドはバンド４０の外側で左に滑動しようとする。
これは、環状エラストマ質の本体４４を二つのバ
ンドの間でほぼ全横断面積にわたり剪断状態にす
る。
シールリング２６は、リング２６及び被い３４
の上にありかつそれらを密に被つているブルノー
ズすなわち大荒削り（bull−nose）部分５８が形
成されたフランジ部材によつて支持されている。
フランジ部材５６によつて支持された円周方向に
隔てられた駆動ピン５９は被い３４の駆動溝３６
と係合する。フランジのブルノーズ部分５８はポ
ンプで汲まれる製品によつて浸されるのを防止す
るため、５８Ａにおいてエラストマ質の材料で被
覆されている。この被覆は好ましくはシヨア硬さ
50〜60のゴムである。
フランジ５６は各々が刻み目６１を有する少な
くとも三つの円周方向に隔てられた据付けブロツ
ク６０によつてハウジングのフランジ２０Ａに締
結されている。マシンボルト６２は据付けブロツ
クの対応するボルト穴６４を貫通しフランジ５６
のねじ穴６６内に伸びている。
シールをユニツトとして取付け或は取外し可能
にするために、主要な要素の全てはスリーブ２２
の外周（O.D.）で滑動可能な軸スリーブ５０に
取り付けられている。軸スリーブ５０はリング３
８の位置と反対の端部にスリーブフランジ６８が
形成されかつ第６図に示されるように係止くさび
７２を受ける穴７０があけられ、そのくさびは穴
内に打ち込まれたとき軸スリーブ５０及びメカニ
カルシール組立体１０をくさび止めする。
シール組立体１０は、インペラ１４が軸１６に
接続される前に軸１６のポンプ端から運転位置に
挿入され、その部分の間〓は取付け前に調整され
る。カートリツジは次のように組立てられる。
(a) シールリング２４は駆動溝３６を駆動ラグ４
８と整合させてエラストマ組立体３７内にセツ
トされる。
(b) シールリング２６はフランジ５６内にセツト
される。
(c) シールリング２６のあるエラストマ組立体３
７はスリーブの左端に滑らされかつ適所に一時
的にテープ止めされ得るピン５２によつて固定
される。
(d) 三つの調整すなわち据付けブロツク６０がフ
ランジ５６に固定されかつボルト６２のフイン
ガは据付けブロツクを「運転」位置（第５図）
に保持するように締め付けられる。
(e) フランジ、据付けブロツク、静止シールリン
グの組立体は軸スリーブ５０の右端に滑動さ
れ、かつ据付けブロツクはスリーブフランジ６
８が刻み目６１によつて据付けブロツク内に補
捉されるように「挿入」位置（第３図）まで
180゜回転される。
組立てられたカートリツジすなわちシール組立
体１０は今や運転位置に容易に取り付けられる。
シールリング２４に取り付けられたエラストマ組
立体３７が（第１図に示されるように）剪断状態
にあるため、そのエラストマ組立体はシールリン
グ２４をシールリング２６に向つて押圧する。シ
ール組立体１０は包囲するスリーブ２２の左端に
滑らされ、かつ駆動ピン５２がスリーブ２２の左
端に達するとテープはピンがスリーブの外周によ
つて適所に保持されるように取り除かれる。フラ
ンジ５６は取付フランジ２０Ａの表面に対して着
座され、据付けブロツクはそれから「軸調整位
置」（第４図）に回転されかつボルト６２が締付
けられる。
このときポンプ組立体は完成されかつ全ての必
要な調整が軸に関して行なわれ、かつそれから軸
スリーブが着座するまで打込まれるピン７２の挿
入によつて軸に係止される。ボルト６２はそれか
ら暖められ、据付けブロツクは「運転
（running）」位置まで回転されかつボルトが再び
締められる。
エラストマ組立体３７は、その形状によりポン
プで汲まれる製品の残留物が集まることができる
亀裂がない。エラストマ内の剪断応力はエラスト
マ質の材料全体にわたつて分布される。エラスト
マ組立体３７はシールリング３４を支持するだけ
でなく、スリーブ５０とシールリング２４との間
に液体シールを与えかつスリーブ５０の少なくと
も一部をポンプで汲まれる製品から保護する。
（効果） 本発明によれば、第２シールリングをハウジン
グに固定するとき据付けブロツクをハウジングの
一部と係合可能しかつメカニカルシール組立体を
ハウジングとポンプのインペラ軸との間に挿入す
るときは軸スリーブと係合可能するようになつて
いるので、単に据付けブロツクを回転するだけで
カートリツジ型メカニカルシール組立体をポンプ
のインペラ軸に容易に取り付け、取り外しでき
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のメカニカルシール組立体の好
ましい実施例の部分横断面図、第１Ａ図は中にエ
ラストマ組立体の駆動ラグが受けられるシールリ
ングの一つの駆動溝を示している部分立面図、第
２図はエラストマに応力が加わる前のエラストマ
組立体の部分断面図、第３図、４図および第５図
はカートリツジ据付けブロツクの種々の位置を示
す部分断面図、第６図は本発明のメカニカルシー
ル組立体を軸に接続するための係止くさびを示し
ている第１図の線６−６に沿つて見た部分断面図
である。 １６：軸、２０：ハウジング、２４：第１のシ
ールリング、２６：第２のシールリング、３７：
エラストマ組立体、４０，４２：バンド、５６：
環状フランジ、６０：据付けブロツク。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ ポンプのインペラ軸の外周に支持されるよう
    になつている軸スリーブ５０と、前記軸スリーブ
    に取り付けられた第１の回転可能なシールリング
    ２４と、前記軸スリーブの回りに配置されかつポ
    ンプのハウジングに取り付けられるようになつて
    いる第２の静止シールリング２６とを備えたカー
    トリツジ型のメカニカルシール組立体において、 前記第２のシールリングが、前記軸スリーブの
    回りに配置されかつハウジングの一部と係合する
    ようになつている環状フランジ５６を介して前記
    ハウジングの一部に取り付けられ、 前記環状フランジに据付けブロツク６０が取り
    付けられ、前記据付けブロツクは前記第２のシー
    ルリングが前記ハウジングに固定されるとき前記
    ハウジングの一部と係合可能でありかつ前記メカ
    ニカルシールが前記ハウジングと前記ポンプイン
    ペラ軸との間に挿入されるとき前記軸スリーブと
    係合可能であることを特徴とするメカニカルシー
    ル組立体。 ２ 前記据付けブロツク６０が三つの位置、すな
    わち(1)据付けブロツクが前記軸スリーブのみと係
    合する挿入位置、(2)据付けブロツクが前記軸スリ
    ーブ及び前記ハウジングの一部の両方と係合する
    調整位置及び(3)据付けブロツクが前記ハウジング
    の一部のみと係合する運転位置に回転可能である
    特許請求の範囲１に記載のメカニカルシール組立
    体。 ３ 前記軸スリーブが前記軸スリーブの開口を通
    して伸びるくさび要素７２によつて前記ポンプ軸
    に取り付けられる特許請求の範囲１又は２に記載
    のメカニカルシール組立体。 ４ 前記第１のシールリング２４が剪断状態に負
    荷が加えられるようになつているエラストマ組立
    体３７によつて偏倚されている特許請求の範囲１
    ないし３のいずれかに記載のメカニカルシール組
    立体。 ５ 前記第１のシールリング２４がその表面の一
    部を被うエラストマ材料の被いによつて保護され
    ている特許請求の範囲４に記載のメカニカルシー
    ル組立体。
JP62201675A 1983-03-01 1987-08-12 メカニカルシ−ル組立体 Granted JPH01120487A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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EP (1) EP0120158B1 (ja)
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CA (1) CA1245684A (ja)
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