JPH0446113Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本考案は回転軸と回転軸周囲に囲繞された固定
ハウジング間のシール機構に係り、特に回転軸と
直交する平面上におけるメカニカルシール機構に
関する。

「従来の技術」 従来より回転軸と該回転軸周囲に囲繞されたケ
ーシング間のシール機構としては、例えばメカニ
カルシールのようにシール部材を介して両者間が
接触状態を維持するもの（以下接触シールとい
う）や、シール部材にラビリンス効果をもたし、
シール部材とケーシング間又はシール部材と回転
軸間が非接触の状態を維持してシールを行うもの
（以下非接触シールという）が存在する。

「考案が解決しようとする問題点」 前者においては回転軸の回転時及び停止時のい
ずれもシール効果は完全であるが、回転軸におい
てはシール部材と被シール面間が、回転軸の回転
により摺接されながらシールを行う構成を取る
為、例え前記シール部材に低摩擦部材を用いた
り、又水その他の液シール剤等を介在させたとし
ても両者間の摺擦により熱や摩耗等が発生し、耐
久性の面から問題がある。

又後者においては回転中は非接触状態が維持さ
れる為に、前述した接触シールの欠点は解消され
るが、回転停止中はシール部材と被シール部材間
が非接触状態となり、且つ回転軸とシール部材間
の軸心が軸受け間のクリアランス分だけずれが生
じている場合がある為にシール効果が不完全にな
り、両者間の僅かな空隙より漏れが生じ易い。

尚、前記非接触シール構造のものとして一般的
に、スラスト方向、即ち回転軸の周面にラビリン
スシールを配したものは存在するが、ラジアル方
向、即ち回転軸と直交する平面上に配したメカニ
カルシール部にラビリンス効果をもたせたものは
存在しない。

この為、メカニカルシールその他の接触シール
部に潤滑油を使用出来る構造のものは、前記シー
ル部が摺擦しても熱や摩耗の問題はすくないが、 例えばポンプや冷凍機機のように水や冷媒等の
被圧縮媒体である流体そのものの液体を潤滑液と
するものは、回転軸とケーシング間のシール部を
ラビリンス構造にせず、接触シールであるメカニ
カルシール構造にすると、回転中にかじりや焼付
けが発生する恐れが高い。

従つてこのような冷凍機等の回転機械において
は回転軸とケーシング間のシール部にラビリンス
シールを用いざるを得ないが、特に前記シール部
を回転軸のラジアル方向に形成した場合は、回転
中は隙間を有していてもラビリンス効果で液シー
ルが可能であるが、停止時において回転シールリ
ングが隙間のあるまま停止するとガス漏洩が起
き、圧縮冷媒その他が外部に排出されてしまうと
いう重大な問題が派生する。

本考案はかかる従来技術の欠点に鑑み、回転軸
と直交する平面上におけるメカニカルシール機構
において、回転時においてはシール部材とシール
面間が非接触状態でシールされ、一方回転停止時
においては前記両者間を接触状態でシールを行
い、回転時における摺擦による熱発生や摩耗等を
防止すると共に、回転時及び停止時のいずれもシ
ール効果の完全化を図つたシール機構を提案す
る。従つて順滑油を用いない無給油のメカニカル
シールが可能になるものであり、特にオイルフリ
ーの冷凍機やポンプに好ましいシール機構を提供
する事にある。

「問題点を解決しようとする手段」 本考案はかかる技術的課題を達成する為に、 回転軸と直交する平面に沿つて配置され、該回
転軸に追従して回転するシール部材と、 該シール部材の回転軸と直交する面と対面し、
固定ハウジング側に位置するシール面と、 前記シール部材をシール面に圧接する付勢部材
と、 回転軸の回転時に生じる遠心力により前記付勢
部材をその付勢力に抗してシール面離間方向に移
動させる移動部材とを有し、 回転停止中は前記付勢部材の付勢力によりシー
ル部材がシール面を圧接した状態で、 一方回転軸回転中は、前記移動部材により前記
付勢部材をその付勢力に抗してシール面離間方向
に所定距離移動させ、前記シール部材がシール面
に対し非接触の状態を維持しながら 夫々シールを行うように構成した事を特徴とす
るシール機構を提案する。

この場合、前記シール部材とシール面が非接触
の状態でシール可能に構成するには、例えば前記
シール面と対面するシール部材表面を、ラビリン
ス状に形成する事により容易に達成される。

又、このようなラビリンス効果を有するシール
部材の場合、完全なシール効果を得る為にはシー
ル部材とシール面間のクリアランス精度が極めて
重要であり、この為前記離間間隔は調整可能に構
成するのが好ましい。

「作用」 かかる技術手段によれば回転停止中は前記付勢
部材の付勢力によりシール部材がシール面を圧接
した状態でシールされ 回転軸回転中は、回転軸の回転により生じる遠
心力の作用により揺動可能に構成した移動部材に
より前記付勢部材をその付勢力に抗してシール面
離間方向に所定距離移動させ、前記シール部材が
シール面に対し非接触の状態を維持しながら状態
でシールが行われる為に特に無給油式シール機構
の場合において回転非回転夫々に最も適したシー
ル効果を得ることが出来る。

特に回転時はシール部材とシール面が非接触の
状態でシールが行われる為に、回転軸回転中にシ
ール部材がシール面に摺接する事なく回転する為
に、熱が発生したり摩耗したりする事なく、該シ
ール部材の耐久性が大幅に向上する。

而も前記シール状態の切換は特別な駆動手段を
設けること無く、回転軸の回転により生じる遠心
力の作用により自動的にシール面の圧接と離間が
可能であるために、簡単な構成で且つシール動作
が確実である。

尚、好ましい実施例においては回転時において
は、前記シール部材とシール面を回転軸と直交す
る平面に沿つて配置し、シール面と対面するシー
ル部材表面にラビリンスシール効果をもたせる事
により、回転軸により圧縮され固定ハウジング内
部に封入された冷媒その他の被圧縮流体に遠心力
の作用が働き、固定ハウジング外部への漏洩防止
と共に、流体（液）シール効果が得られ、シール
効果がより完全になる。この時前記被圧縮流体に
は無潤滑液を使用する。

「実施例」 以下、図面を参照して本考案の好適な実施例を
例示的に詳しく説明する。ただしこの実施例に記
載されている構成部品の寸法、材質、形状、その
相対配置などは特に特定的な記載がない限りは、
この考案の範囲をそれのみに限定する趣旨ではな
く、単なる説明例に過ぎない。

第１図及び第２図はいずれも本考案の実施例に
係る回転機械の要部断面図で、第１図は回転停止
時、第２図は回転状態を示す。

本回転機械は、例えば駆動モータに連結された
冷凍機等として構成され、回転軸１の他側（図上
左方）にはケーシング２により囲繞されたスクリ
ユーロータその他の圧縮本体側が延設されてお
り、回転軸１は図示しない軸受を介して回転軸１
周囲を囲繞するケーシング２に回転自在に支持さ
れている。（図中においては回転軸１の中心線の
下側のケーシング２内部構造のみを示し、中心線
Ｃ−C′の上側のケーシング２内部構造は下側のそ
れと対称形状の為その記載を省略している。） ケーシング２は軸端側回転軸１と対面する内周
側にリング状の矩形凹所３を形成し、該矩形凹所
３の垂直壁面にシールリング４を取り付け、該シ
ールリング４のシール面４ａが回転軸１軸線Ｃ−
C′と直交する面（回転軸１のラジアル方向と平行
な平面）になるよう構成すると共に、該矩形凹所
３左方（圧縮本体側）ケーシング２と回転軸１の
隙間２０より矩形凹所３内に冷媒ガス（液）が流
入する構成を採る。

一方回転軸１の前記矩形凹所３と対応する位置
には、リング状のシールケース５が固着され、該
回転軸１に追従してシールケース５が回転するよ
う構成する。

シールケース５の前記シール面４ａと対面する
側にはベローズ６を介して回転軸１軸線Ｃ−C′と
平行に移動可能な、リング状のシール部材７が取
付られており、該シール部材７の前面（シール面
４ａと対面する側）をラビリンス面７ａとなすと
共に、その背面側の、円周方向に所定間隔離間し
た複数個所に凹部７ｂを形成し、該凹部７ｂに後
記する作動軸が当接可能に構成する。

シールケース５内には円周方向に所定間隔離間
させて作動軸８と遠心コマ９の作動部が夫々複数
個収納されている。

作動軸８は回転軸１と平行に配設され、その先
端部をシールケース５軸孔５１よりシール部材７
背面側の凹部７ｂに当接させると共に、その後端
側にバネ受け８１を介して圧縮バネ１０が介装さ
れ、シール部材７をシール面４ａ側に弾性的に押
圧させている。

又圧縮バネ１０は、その後端側をケーシング２
に螺合された調整螺子１１に支持され、該調整螺
子１１の回動により作動軸８を介してシール部材
７を押圧する弾性力の調整を行う。

遠心コマ９は略Ｌ字状をなし、中央基部に軸支
させた支点ピン１２により作動軸８進退方向に回
動可能に構成すると共に、該遠心コマ９の上端凸
部９ａをバネ受け８１前面側に当接させ、一方下
端側には重錘９１が設けられており、回転軸１回
転の際に生じる遠心力により、遠心コマ９が回動
偏位するよう構成している。

又、前記重錘９１と対面するケーシング２周面
個所には調整螺子１３が螺合されており、前記遠
心コマ９の回動角度の位置規制を行う。

次にかかる実施例の作用について説明する。

回転軸１が回転していないときは、圧縮バネ１
０の力によりシール部材７のラビリンス面７ａを
シール面４ａに押し付け、いわゆるメカニカルシ
ール構成によりシールが完全となり、ケーシング
２内の内部圧力が外部に逃げる恐れがない。

そして回転軸１が回転を始めると遠心コマ９に
働く遠心力を利用して圧縮バネ１０の弾性力に抗
して作動軸８を退避させ、この結果シール部材７
がシールリング４から離間し、ラビリンス面７ａ
とシール面４との間にクリアランスが発生し、回
転軸１の回転によつて生じるシール部材７とシー
ルリング４間の焼き付けを防止すると共に、ラビ
リンス効果により前記シール部材７とシールリン
グ４間のシールが行なわれ、更に矩形凹所３左方
（圧縮本体側）のケーシング２と回転軸１の隙間
２０より流入した冷媒ガス（液）により前記シー
ル部材７とシールリング４間で液シールが行わ
れ、より完全なシールが可能となる。

従つて本実施例によれば前記シール部材７に潤
滑油を封入する必要がなく、前記被圧縮媒体に如
何なる流体又はガス体を用いてもシールが可能と
なる。

尚、シール部材７をシールリング４から離間さ
せるタイミング（回転数）は遠心コマ９の先端部
の重錘９１の重さ調整や調整螺子１１を回動して
圧縮バネ１０の弾性力を調整する事により、自由
に設定出来る。

又回転軸１回転中における４とシールリング４
との間のクリアランス調整も調整螺子１３を回動
させて調整螺子１３先端と遠心コマ９重錘９１先
端間の隙間調整を行う事により簡単に調整が可能
である。

「考案の効果」 以上記載した如く、本考案によれば、回転停止
時においては前記両者間を接触状態でシールを行
う為にシール効果が完全になると共に、回転時に
おいては非接触シールに切り換わる為に、潤滑油
を使用しない時において、摺擦による熱発生や摩
耗等が完全に防止でき、シール部材の耐久性が大
幅に向上し、特に特にオイルフリーの冷凍機やポ
ンプに好ましいシール機構を提供する事が可能と
なる。

等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はいずれも本考案の実施例に
係る回転機械の要部断面図で、第１図は回転停止
時、第２図は回転状態を示す。 １……回転軸、７……シール部材、２……固定
体（固定ハウジング）、４ａ……シール面、１０
……付勢部材（圧縮バネ）、９……切換手段（遠
心コマ）、１３……クリアランス調整螺子。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 回転軸と直交する平面に沿つて配置され、該
   回転軸に追従して回転するシール部材と、 該シール部材の回転軸と直交する面と対面
   し、固定ハウジング側に位置するシール面と、 弾性力により前記シール部材をシール面に圧
   接する付勢部材と、 回転軸の回転時に生じる遠心力により前記付
   勢部材をその付勢力に抗してシール面離間方向
   に移動させる移動部材とを有し、 回転停止中は前記付勢部材の付勢力によりシ
   ール部材がシール面を圧接した状態で、 一方回転軸回転中は、前記移動部材により前
   記付勢部材をその付勢力に抗してシール面離間
   方向に所定距離移動させ、前記シール部材がシ
   ール面に対し非接触の状態を維持しながら 夫々シールを行うように構成した事を特徴と
   するシール機構。 ２ 前記シール面と対面するシール部材表面を、
   ラビリンス状に形成した実用新案登録請求の範
   囲第１項記載のシール機構。 ３ 前記シール部材とシール面間の離間間隔が調
   整可能に構成された実用新案登録請求の範囲第
   １項記載のシール機構。