JPH045864B2 - - Google Patents

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JPH045864B2
JPH045864B2 JP1142861A JP14286189A JPH045864B2 JP H045864 B2 JPH045864 B2 JP H045864B2 JP 1142861 A JP1142861 A JP 1142861A JP 14286189 A JP14286189 A JP 14286189A JP H045864 B2 JPH045864 B2 JP H045864B2
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JP
Japan
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elastomer
assembly
ring
seal ring
elastomeric
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JP1142861A
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Esu Uentowaasu Robaato
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BW IP International Inc
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BW IP International Inc
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Publication of JPH045864B2 publication Critical patent/JPH045864B2/ja
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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に対向する磨れたシー
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り付け及び取り外しを容
易にするために、モータの外周に嵌られかつ一つ
又はそれ以上の止めねじによつて固定された円筒
状のスリーブの上に予め組み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
ジ式に組み立てることが普通である。
上記形式の殆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
つ産出流体に露されている。産出流体が非摩耗性
及び非腐食性の場合に適用するときは何等問題は
ないが、スラリーポンプにおいて汲み上げられる
流体の又は摩損作用は金属部品を侵しかつ寿命を
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、精密に作られた部品の特徴を
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ている方法
にも影響している。例えば、前述ように、殆どの
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
緩めるのに長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われるスラリ
ーポンプを取り扱うに当たり、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材料すなわちエラ
ストマ質の材料で置き代えられた従来の技術シー
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、引つ張り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亙つて
応力がほぼ均一に分散するので、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
に殆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、引つ張り状態に置かれ
ると、例えば引つ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の永久歪
みを引き受ける。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、エラストマは膨
らみ更に僅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を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てかつ背
景には、軸受け区域内へのごみ、砂、岩の切りく
ず、腐食性流体及び他の汚染物の侵入するのを防
止するために回転するカツタと軸受けジヤーナル
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のシールリングに押圧す
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、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「角が丸くなつた」横断面を有するシー
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
状の溝に裂け目を残し、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。
上記特許のいづれもエラストマ質を要素を剪断
状態に負荷するという概念は示されていない。
（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、メカニカルシール組立体にお
いて、回転可能なシールリングと軸との間及び静
止シールリングとハウジングとの間に、エラスト
マ部材に二つのバンドを接合して構成されたエラ
ストマ組立体を設け、その一方のバンドのエラス
トマ部材の付いていない面を軸に固定した位置決
めリング及びハウジングに位置調整可能に設けら
れたアダツプタスリーブに固定することによつ
て、メカニカルシール組立体をポンプの軸及びハ
ウジングに容易かつ確実にしかも漏れを防止して
取り付け得るようにすることである。
（課題を解決するための手段） 本発明は、ポンプハウジングとポンプインペラ
を駆動するための軸とを有するポンプと共に使用
するためのメカニカルシール組立体であつて、前
記軸に作動的に接続されかつその軸と共に回転す
る回転可能シールリングと、前記ハウジングに作
動的に接続された静止シールリングと、前記回転
可能シールリング及び前記静止シールリングをそ
れぞれ支持するための環状のエラストマ部材をそ
れぞれ有する第１及び第２のエラストマ組立体と
を備え、前記シールリングの各々が、他のシール
リングの表面に対向しかつポンプで汲み上げられ
る流体が高圧領域から軸に沿つて伸びている低圧
領域に流れるのを阻止するようにその表面と密封
関係で協働するようになつている表面を有し、前
記エラストマ部材が前記各シールリングの表面の
一部に対して弾性の被いを与えるメカニカルシー
ル組立体において、前記メカニカルシール組立体
が、前記軸に対して固定されていて前記第１のエ
ラストマ組立体を前記軸に取り外し可能に取り付
けるための位置決めリングと、前記第２のエラス
トマ組立体を前記ハウジングに取り外し可能に取
り付けるアダツプタスリーブとを有し、前記位置
決めリングが前記第１のエラストマ組立体を取り
付けるための半径方向に伸びる取付け面を有し、
前記アダツプタスリーブが前記ハウジングに調整
可能に取り付けられかつ前記第２のエラストマ組
立体を取り付けるための半径方向に伸びる取付け
面を有し、前記エラストマ組立体の各々が、前記
エラストマ部材に接合されかつ互いに軸方向及び
半径方向に隔てられた同心の内側及び外側の金属
バンドを有し、前記第１のエラストマ組立体の内
側バンドは前記エラストマ部材が付いていずかつ
前記位置決めリングの前記取付け面と係合するよ
うになつている環状面を有し、前記第２のエラス
トマ組立体の内側バンドは前記エラストマ部材が
付いていずかつ前記アダツプタスリーブの前記取
付け面と係合するようになつている環状面を有
し、前記内側バンドのエラストマ部材が付いてな
い環状面及び前記エラストマ部材の一部は、高い
圧力に耐え得る静的シールが前記第１のエラスト
マ組立体のエラストマ部材と前記位置決めリング
との間並びに前記第２のエラストマ組立体のエラ
ストマ部材と前記アダツプタスリーブとの間で保
たれてそれらの間の漏れを防止するように、前記
位置決めリング及び前記アダツプタスリーブとそ
れぞれ接触し、前記各エラストマ部材は動作状態
に置かれたとき前記各エラストマ部材が前記回転
可能シールリング又は静止シールリングを前記静
止シールリング又は回転可能シールリングに向か
つて偏倚しかつ前記バンドの間で前記各エラスト
マ部材に負荷が剪断状態で加えられるように構成
されている。
（作 用） 本発明のメカニカルシール組立体は、特に摩耗
性スラリーポンプと共に使用するように作られ、
かつシール面を有する静止シールリングと回転可
能シールリングとを備ている。シールリングは一
対のエラストマ組立体によつて密封関係に弾圧さ
れ、そのエラストマ組立体は産出流体による摩
耗、腐食に抵抗する。
各エラストマ組立体は一対のほぼ同軸の軸方向
及び半径方向に隔てられた金属性のバンドに接合
されているエラストマ部材を有する。その結果メ
カニカルシール組立体が適所に組み立てられたと
きバンドが軸方向に移動されると、エラストマ部
材は剪断状態に負荷が加えられる。エラストマ部
材よるシールリングの押圧はハウジングに関して
アダツプタスリーブの位置を調節することによつ
て調整される。
（実施例） 第１図において、本発明の好ましい実施例が示
されている。この実施例はモータ１２２とポンプ
のインペラ１２４とを接続している軸１２０に取
り付けられているメカニカルシール組立体９０か
ら成つている。インペラはハウジング内に収容さ
れている。メカニカルシール組立体９０は軸１２
０を囲みかつ汲み上げられた産出流体及び摩耗性
のスラリーから軸１２０保護するようにその軸を
包囲しているスリーブ１１８を有している。
メカニカルシール組立体９０は、各々がシール
面９６及び９８をそれぞれ有する回転可能なシー
ルリング９２及び静止シールリング９４とを備え
ている。各シール面は対抗して配置され互いに弾
力的に押圧されている。好ましい実施例におい
て、同じ形状、材料であるシールリング９２及び
９４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ている。
シール組立体９０は、全体がそれぞれ９７及び
９９で示されたエラストマ組立体を備えている。
エラストマ組立体の一つの形状は第８図に示され
る。このエラストマ組立体は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はステンレ
ススチールの外側のバンド１０４及び内側のカツ
プ状リング部品すなわちバンド１０８と、それら
のバンドに接合された、シヨアー硬さ50ないし60
のゴム４４のようなエラストマ質の材料の環状の
コア（以下エラストマ部材）１００とでつくられ
ている。他のエラストマ組立体９９も前記エラス
トマ組立体と同様につくられていて、外側のバン
ド１０６及び内側のカツプ状リング部品すなわち
バンド１１０と、それらのバンドに接合されたエ
ラストマ質の材料の環状のコア（以下エラストマ
部材）１０２を有する。
回転可能シールリング９２が一方のエラストマ
組立体９７のエラストマ部材１００により保持さ
れかつ静止シールリング９４が他方のエラストマ
組立体９９のエラストマ部材１０２によつて保持
されている。したがつてバンド１０４は回転可能
シールリング９２の半径方向外側に配置されかつ
バンド１０６は静止シールリング９４の半径方向
外側に配置されている。
シール組立体の組立中にバンド１０８及び１１
０が互いに接近する方向に軸方向に動かされる
と、エラストマ部材１００及び１０２は剪断状態
に負荷が加えられ、かつこれはシールリング９２
及び９４をお互いの方向に押圧するばね力を与え
る。
内側のバンド１０８及び１１０は半径方向に伸
びかつエラストマ部材で被われていない環状の位
置決め面をそれぞれ有している。内側のバンド１
０８の位置決め面はスリーブ１１８の端部におい
て軸１２０に固定された位置決めリング１１４に
当接しかつそこには位置決めリングに取り付けら
れた駆動ピン１１３を受ける穴１１２が形成され
ている。したがつて、内側のバンド１０８は位置
決めリングによつて支持され、駆動ピン１１３に
よつて位置決めされている。位置決めリング１１
４にはスリーブ１１８を受ける凹部が形成されて
いる。内側のバンド１１０の位置決め面はアダツ
プタスリーブ１１６に当接しかつそこにはアダプ
タスリーブに取り付けられた駆動ピン１１３を受
ける穴１１２が形成されている。したがつて、内
側のバンド１１０はアダツプタスリーブによつて
支持され、駆動ピン１１３によつて位置決めされ
ている。
アダツプタスリーブ１１６は、ハウジング１２
６のフランジ１３２の穴内に軸方向に移動可能に
配置され、フランジのねじ穴１３０内に螺合され
た少なくとも一つの（通常は複数で円周方向に隔
てられている）ボルト１２８によつてハウジング
１２６接続されている。ボルト１２８に螺合され
たナツト１３４及び１３６の位置を移動させるこ
とによつてアダツプタスリーブ１１６の軸方向位
置を調整できる。このアダツプタスリーブの移動
により外側のバンド１０４，１０６に関して内側
のバンド１０８，１１０の軸方向に伸びる部分を
動かし、エラストマ部材１００及び１０２に剪断
状態の応力が作用する。したがつて、シールリン
グ９２及び９４は互いに向かい合う方向に押圧さ
れる。
本発明によれば次のような効果を奏することが
可能である。
エラストマ組立体に二つのバンドを軸方向及
び半径方向に隔てて設けたので、エラストマ部
材の環状の部分に必要な剪断変形を許容でき
る。
一つのバンドの一方の表面をエラストマ質の
材料で被わないままにし、その表面を位置決め
リング及びアダツプタスリーブに当接させて取
り付けると共に、エラストマ部材を位置決めリ
ング及びアダツプタスリーブに接触させるので
エラストマ組立体をしつかりと確実に支持でき
ると共にエラストマ組立体と位置決めリング及
びアダツプタスリーブとの間の漏れも確実に防
止できる。
ハウジングに関して位置調整可能なアダツプ
タスリーブに一方のエラストマ組立体を固定
し、そのエラストマ組立体により静止シールリ
ングを支持するようにしたのでエラストマ組立
体に加えられる軸方向力の調整が容易である。
【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実
施例の断面図、第２図は第１図のメカニカルシー
ル組立体のエラストマ組立体を示す図である。 ９０：メカニカルシール組立体、９２：回転可
能シールリング、９４：静止シールリング、９
６，９８：シール面、９７，９９：エラストマ組
立体、１００，１０２：エラストマ部材、１０
４，１０６：外側バンド、１０８，１１０：内側
バンド、１１４：位置決めリング、１１６：アダ
ツプタスリーブ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ ポンプハウジングとポンプインペラを駆動す
    るための軸とを有するポンプと共に使用するため
    のメカニカルシール組立体であつて、前記軸に作
    動的に接続されかつその軸と共に回転する回転可
    能シールリングと、前記ハウジングに作動的に接
    続された静止シールリングと、前記回転可能シー
    ルリング及び前記静止シールリングをそれぞれ支
    持するための環状のエラストマ部材１００，１０
    ２をそれぞれ有する第１及び第２のエラストマ組
    立体９７，９９とを備え、前記シールリングの
    各々が、他のシールリングの表面に対向しかつポ
    ンプで汲み上げられる流体が高圧領域から軸に沿
    つて伸びている低圧領域に流れるのを阻止するよ
    うにその表面と密封関係で協働するようになつて
    いる表面を有し、前記エラストマ部材が前記各シ
    ールリングの表面の一部に対して弾性の被いを与
    えるメカニカルシール組立体において、 前記メカニカルシール組立体が、前記軸に対し
    て固定されていて前記第１のエラストマ組立体９
    ７を前記軸に取り外し可能に取り付けるための位
    置決めリング１１４と、前記第２のエラストマ組
    立体９９を前記ハウジングに取り外し可能に取り
    付けるアダツプタスリーブ１１６とを有し、前記
    位置決めリングが前記第１のエラストマ組立体を
    取り付けるための半径方向に伸びる取付け面を有
    し、前記アダツプタスリーブが前記ハウジングに
    調整可能に取り付けられかつ前記第２のエラスト
    マ組立体を取り付けるための半径方向に伸びる取
    付け面を有し、 前記エラストマ組立体９７，９９の各々が、前
    記エラストマ部材（１００又は１０２）に接合さ
    れかつ互いに軸方向及び半径方向に隔てられた同
    心の内側及び外側の金属バンド（１０８，１０４
    又は１１０，１０６）を有し、前記第１のエラス
    トマ組立体の内側バンド１０８には前記エラスト
    マ部材が付いていずかつ前記位置決めリングの前
    記取付け面と係合するようになつている環状面を
    有し、前記第２のエラストマ組立体の内側バンド
    １１０は前記エラストマ部材が付いていずかつ前
    記アダツプタスリーブの前記取付け面と係合する
    ようになつている環状面を有し、 前記内側バンドのエラストマ部材が付いてない
    環状面及び前記エラストマ部材の一部は、高い圧
    力に耐え得る静的シールが前記第１のエラストマ
    組立体のエラストマ部材と前記位置決めリングと
    の間並びに前記第２のエラストマ組立体のエラス
    トマ部材と前記アダツプタスリーブとの間で保た
    れてそれらの間の漏れを防止するように、前記位
    置決めリング及び前記アダツプタスリーブとそれ
    ぞれ接触し、 前記各エラストマ部材は動作状態に置かれたと
    き前記各エラストマ部材が前記回転可能シールリ
    ング又は静的シールリングを前記静止シールリン
    グ又は回転可能シールリングに向かつて偏倚しか
    つ前記バンドの間で前記各エラストマ部材に負荷
    が剪断状態で加えられるメカニカルシール組立
    体。 ２ 前記第１及び第２のエラストマ組立体の内側
    バンドの面であつて前記エラストマ部材が付いて
    いない環状面及び前記位置決めリング及び前記ア
    ダツプタスリーブの前記取付け面が半径方向に伸
    びている請求項１に記載のメカニカルシール組立
    体。
JP1142861A 1983-03-01 1989-06-05 メカニカルシール組立体 Granted JPH0235274A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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Application Number Title Priority Date Filing Date
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JPH045864B2 true JPH045864B2 (ja) 1992-02-03

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US (1) US4418919A (ja)
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AU (2) AU571185B2 (ja)
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