JPH05106746A - 回転軸のシール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 この発明の目的は、運転中におけるＶ型モー
ルドパッキンのリップの磨耗あるいは高圧側の圧力の減
少にもかかわらず、所定のシール機能を保持することが
できる、回転軸のシール装置を提供することである。 【構成】 この発明による回転軸のシール装置２は、内
部の圧力がＰ１である圧力容器の壁を貫通した回転軸８
の周囲に設けられた、第１のシール手段１０と第２のシ
ール手段１２とを含む。第１のシール手段と第２のシー
ル手段とは軸方向に間隔をおいて配置され、第１のシー
ル手段のＶ型モールドパッキン１６と第２のシール手段
のＶ型モールドパッキン１８とは、Ｖ型開放側が軸方向
に向き合って配置されている。第１のシール手段と第２
のシール手段との間隔内には、圧力Ｐ２を有する流体が
供給される。圧力Ｐ１とＰ２とは、Ｐ１≦Ｐ２の関係を
有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内外で圧力差を有す
る圧力容器の壁を貫通して設けられた回転軸のシール装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３により、従来の回転軸のシール装置
の一例を説明する。符号１００は、全体を図示しない圧
力容器の底壁の一部を示す。底壁１００の上部は圧力容
器の内部であり、下部は大気側である。圧力容器内には
所定の圧力をもって流体が供給されている。この流体
は、例えば空気、ガス等の気体、水、油等の液体、ある
いはガスにより所定の圧力をかけられた粉体等を含んで
いる。底壁１００には貫通孔が形成され、この貫通孔を
介してシールケース１０２が挿入固定されている。シー
ルケース１０２は、円筒部と取付けフランジ部とを有し
ており、その中央部には支持孔が形成されている。回転
軸１０４が、シールケース１０２の支持孔を介して、底
壁１００の内外にわたって延びるよう配置されている。
シールケース１０２の支持孔内には、第１のシール手段
１０６が保持されている。第１のシール手段１０６は回
転軸１０４の周囲を覆うよう配置されている。

【０００３】シールケース１０２には、また、第１のシ
ール押さえ１０８が、その軸方向位置調整自在に取付ら
れている。第１のシール押さえ１０８は、円筒部と取付
けフランジ部とを有しており、その中央部には貫通孔が
形成されている。第１のシール押さえ１０８の円筒部
は、シールケース１０２の支持孔と回転軸１０４との間
の環状隙間に位置付けられ、その上端部は、第１のシー
ル手段１０６の下端位置を規定している。なお第１のシ
ール手段１０６の上端位置は、シールケース１０２の支
持孔上端部に形成された位置決めフランジにより規定さ
れている。第１のシール押さえ１０８の貫通孔の下端部
側に位置する支持孔内には、第２のシール手段１１０が
保持されている。第２のシール手段１１０は、回転軸１
０４の周囲を覆うよう配置されている。

【０００４】第１のシール押さえ１０８には、第２のシ
ール押さえ１１２が、軸方向位置調整自在に取付られて
いる。第２のシール押さえ１１２は、円筒部と取付けフ
ランジ部とを有しており、その中央部には貫通孔が形成
されている。第２のシール押さえ１１２の円筒部の上端
部は、第１のシール押さえ１０８の支持孔と回転軸１０
４との間の環状隙間に位置付けられ、その上端部は、第
２のシール手段１１０の下端位置を規定している。なお
第２のシール手段１１０の上端位置は、第１のシール押
さえ１０８の支持孔の上端位置に形成された位置決めフ
ランジにより規定されている。

【０００５】第１のシール押さえ１０８の貫通孔の中央
部と回転軸１０４との間の環状隙間１１４には、潤滑用
のグリースが供給されている。このグリースは、シール
ケース１０２に形成されたグリース供給通路１１６を介
して、図示しないグリース供給源から供給される。

【０００６】第１のシール手段１０６は、３個の同形の
Ｖ型モールドパッキン１１６を含んでいる。各Ｖ型モー
ルドパッキン１１６は、それらのＶ型開放側が、いずれ
も圧力容器方向に向くよう配列されている。第１のシー
ル手段１０６の上端位置には、端部リング１１８が配置
され、その下端部の一部は、最上部に位置するＶ型モー
ルドパッキン１１６のＶ型開放側に接触し、上端部がシ
ールケース１０２の前記位置決めフランジに接触するよ
う構成されている。一方、第２のシール手段１１０は、
４個の同形のＶ型モールドパッキン１２０を含んでい
る。各Ｖ型モールドパッキン１２０は、それらのＶ型開
放側が、いずれも圧力容器方向に向くよう配列されてい
る。第２のシール手段１１０の上端位置には、端部リン
グ１２２が配置され、その下端部の一部は、最上部に位
置するＶ型モールドパッキン１２０のＶ型開放側に接触
し、上端部が第１のシール押さえ１０８の位置決めフラ
ンジに接触するよう構成されている。各Ｖ型モールドパ
ッキン１１６及び１２０、各端部リング１１８及び１２
２は、いずれもこの例では、グラスファイバ混入のテフ
ロン（商品名）から構成されている。

【０００７】概略以上のように構成された従来のシール
装置のシール作用を、第１のシール手段１０６を例に説
明する。図３及び図４を参照して、第１のシール手段１
０６は、第１のシール押さえ１０８により軸方向の力が
付与される。これにより各Ｖ型モールドパッキン１１６
のリップは、半径方向の内外方向に押し広げられ、その
内径側のリップは、回転軸１０４の外周面に押し付けら
れてシールする。一方、圧力容器側からの流体の圧力に
より、Ｖ型モールドパッキン１１６のリップは、半径方
向の内外方向に押し広げられ、その内径側のリップは、
回転軸１０４の外周面に押し付けられてシールする。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の回転軸のシ
ール装置は、以上のような構成及び作用を有するので、
次のような解決すべき課題を有している。 （１）運転中に、Ｖ型モールドパッキン１１６あるいは
１２０のリップが磨耗すると、パッキンの厚さ（半径方
向の厚さ）が薄くなるので、第１のシール押さえ１０８
あるいは第２のシール押さえ１１２で増し締めを行わな
ければならない。しかしながら、増し締めを行うための
力を適正に設定することはきわめて難しい。また、増し
締めを必要とする状態になってから、増し締め作業を行
うまでの間は、シール性能が低下した状態にあるため、
高圧側（圧力容器側）にある気体、液体あるいは粉体等
がシール部に侵入するため、回転軸１０４やシール（各
Ｖ型モールドパッキン）を損傷することがある。特に、
粉体が混入した場合には、それらを短時間で磨耗させる
ことになる。 （２）圧力容器側の流体の圧力によりＶ型モールドパッ
キン１１６あるいは１２０のリップが押し広げられて、
回転軸１０４に押し付けられてシールを行う。しかしな
がら、圧力容器側の圧力が減少して、底壁１００の上下
（圧力容器の内外）で圧力差がなくなると、前記流体の
圧力によりＶ型モールドパッキン１１６あるいは１２０
のリップを押し広げる力がなくなる（図５参照）。した
がって、前記（１）に記載したと同様に、高圧側（圧力
容器側）にある気体、液体あるいは粉体等がシール部に
侵入するため、回転軸１０４やシール（各Ｖ型モールド
パッキン）を損傷することがある。特に、粉体が混入し
た場合には、それらを短時間で磨耗させることになる。

【０００９】したがってこの発明の主な目的は、運転中
におけるＶ型モールドパッキンのリップの磨耗あるいは
高圧側の圧力の減少にもかかわらず、所定のシール機能
を保持することができる、改良された回転軸のシール装
置を提供することである。

【００１０】この発明のその他の目的は、この発明に従
って構成された回転軸のシール装置の実施例について、
添付図面を参照して詳細に説明する後の記載から明らか
になるであろう。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明によれば、内部圧力がＰ１である圧力容器
の壁に固定されたシールケースと、該シールケースを介
して該壁を貫通するよう設けられた回転軸と、該回転軸
の周囲を覆うよう該シールケース内の所定位置に保持さ
れたシール手段とを備え、該シール手段は、少なくとも
１個のＶ型モールドパッキンを含む第１のシール手段
と、少なくとも１個のＶ型モールドパッキンを含む第２
のシール手段とを含み、該第１のシール手段と該第２の
シール手段とは、軸方向に所定の間隔を置いて配置さ
れ、該第１のシール手段のＶ型モールドパッキンと該第
２のシール手段のＶ型モールドパッキンとは、Ｖ型開放
側が軸方向に向き合って配置され、該第１のシール手段
と該第２のシール手段との間に設けられた該間隔内に
は、圧力Ｐ２を有する流体が供給され、該圧力Ｐ１とＰ
２とは、Ｐ１≦Ｐ２の関係を有するよう設定されたこと
を特徴とする回転軸のシール装置、が提供される。

【００１２】

【実施例】以下、この発明に従って構成された回転軸の
シール装置の実施例を、添付図面により詳細に説明す
る。図１を参照して、全体を番号２で示す回転軸のシー
ル装置は、内部圧力がＰ１である、全体を図示しない圧
力容器の壁４に固定されたシールケース６と、シールケ
ース６を介して壁４を貫通するよう設けられた回転軸８
と、回転軸８の周囲を覆うようシールケース６内に保持
された第１のシール手段１０及び第２のシール手段１２
からなるシール手段と、シールケース６に取り付けられ
かつシール手段の軸方向の一端位置を規定するシール押
さえ１４とを備えている。

【００１３】壁４は、圧力容器の底壁の一部である。壁
４の上部は、圧力容器の内部であり、下部は、大気側で
ある。圧力容器内には所定の圧力Ｐ１をもって流体が供
給されている。この流体は、先の従来例の説明において
述べた通りである。なお、この例では、壁４の下部は大
気側であるが、壁４が圧力容器内を仕切る仕切り壁であ
る場合もある。その場合、仕切り壁の上部の室の圧力
は、下部の室の圧力より高く設定される。壁４には貫通
孔が形成され、この貫通孔を介してシールケース６が挿
入固定されている。シールケース６は、円筒部と取付け
フランジ部とを有しており、その中央部には支持孔が形
成されている。回転軸８が、シールケース６の支持孔を
介して、壁４の内外にわたって延びるよう配置されてい
る。なお回転軸８は、シールケース６の下方に位置する
図示しない支持手段により回転自在に支持されるととも
に、図示しない駆動源に連結されている。シールケース
６の支持孔内には、第１のシール手段１０及び第２のシ
ール手段１２が、軸方向に所定の間隔を置いて保持され
ている。これらのシール手段は回転軸８の周囲を覆うよ
う配置されている。

【００１４】第１のシール手段１０は、少なくとも１
個、この例では３個のＶ型モールドパッキン１６を含
み、第２のシール手段１２は、少なくとも１個、この例
では３個のＶ型モールドパッキン１８を含んでいる。各
Ｖ型モールドパッキン１６及び１８は、実質的に同形で
ある。第１のシール手段１０のＶ型モールドパッキン１
６と第２のシール手段１２のＶ型モールドパッキン１８
とは、Ｖ型開放側が軸方向に向き合って配置されてい
る。シールケース６の上端部には、位置決めフランジ２
０が半径方向内側に延びるよう形成されている。シール
手段の一端位置すなわち第１のシール手段１０の上端位
置は、このフランジ２０により規定され、シール手段の
下端位置すなわち第２のシール手段１２の下端位置は、
前記シール押さえ１４の端部により規定される。すなわ
ちシール押さえ１４は、円筒部と取付けフランジ部とを
有しており、円筒部が、シールケース６の貫通孔と回転
軸８との間の環状隙間に挿入されている。この円筒部の
端部が、第２のシール手段１２の下端位置を規定してい
る。シール押さえ１４は、シールケース６に対し、その
軸方向位置が調整自在に取付けられている。

【００１５】第１のシール手段１０の上端には、端部リ
ング２２が配置されている。端部リング２２はテフロン
（商品名）により形成され、軸方向の両端部は軸線に直
交する平坦面をなしている。第１のシール手段１０及び
第２のシール手段１２における、軸方向に互いに向き合
った端部には、それぞれ、端部リング２２及び２４が配
置されている。端部リング２２の軸方向の一端側（上端
側）の一部がＶ型モールドパッキン１６のＶ型開放側に
接触するよう構成されかつ他端側（下端側）が軸方向に
直交する平坦面により構成されている。端部リング２４
の軸方向の一端側（下端側）の一部がＶ型モールドパッ
キン１８のＶ型開放側に接触するよう構成されかつ他端
側（上端側）が軸方向に直交する平坦面により構成され
ている。前記Ｖ型モールドパッキン１６及び１８と、端
部リング２２及び２４とは、グラスファイバ混入のテフ
ロン（商品名）から構成されている。

【００１６】図１とともに図２を参照して、端部リング
２２と２４との間には、ランタンリング２６が配置され
ている。第１のシール手段１０と第２のシール手段１２
との間の前記間隔は、ランタンリング２６により規定さ
れる。ランタンリング２６は、例えば砲金、ステンレス
等により形成されている。ランタンリング２６の内径と
回転軸８の外径との間及びランタンリング２６の外径と
シールケース６の支持孔の内径との間には、それぞれ隙
間が形成されている。ランタンリング２６により形成さ
れる前記間隔には、圧力Ｐ２を有する流体が供給され
る。ランタンリング２６部に供給された流体の圧力は、
前記隙間の各々を介して第１のシール手段１０と第２の
シール手段１２とに作用するよう構成されている。具体
的に説明すると、ランタンリング２６は、円筒部２８
と、円筒部２８の両端に直交して設けられたリングプレ
ート部３０及び３２とから構成されている。円筒部２８
にはその周方向に複数個の貫通孔３４が形成されてい
る。リングプレート部３０及び３２の各々の内径と回転
軸８の外径との間及びリングプレート部３０及び３２の
各々の外径とシールケース６の支持孔の内径との間に、
それぞれ前記隙間が形成される。

【００１７】シールケース６には、流体供給通路３６と
流体排出通路３８が形成されている。流体供給通路３６
の一端は、シールケース６の支持孔内の、ランタンリン
グ２６が位置する前記間隔部に開口し、他端は取付けフ
ランジ部から通路４０を介して圧力流体収納容器４２に
連結されている。圧力流体収納容器４２内には、グリー
スが収納されている。圧力流体収納容器４２はまた、図
示しない圧力源に通路４４を介して連結され、高圧ガス
が圧力Ｐ２をもって供給されるよう構成されている。圧
力Ｐ１とＰ２とは、Ｐ１≦Ｐ２の関係を有するよう設定
されている。なお圧力Ｐ１は、圧力容器内の最高圧力で
ある。流体排出通路３８の一端は、シールケース６の支
持孔内の、ランタンリング２６が位置する前記間隔部に
開口し、他端は取付けフランジ部から通路４６を介して
開閉弁４８に連結されている。開閉弁４８は通常閉じら
れている。

【００１８】したがって、運転中、圧力流体収納容器４
２内のグリースは、圧力Ｐ２をもった高圧ガスにより加
圧されて、ランタンリング２６の部分に供給される。ラ
ンタンリング２６部に供給された加圧グリースは、前記
隙間の各々を介して端部リング２２及び２４の各々の平
坦面に作用する。Ｖ型モールドパッキン１６及び１８の
各々のリップは、半径方向の内外方向に押し広げられ、
その内径側のリップは、回転軸８の外周面に押し付けら
れてシールする。圧力容器内の圧力Ｐ１が減少しても、
Ｖ型モールドパッキン１６及び１８の各々のリップは、
一定の圧力Ｐ２で押されている。また運転中にＶ型モー
ルドパッキン１６及び１８の各々のリップが磨耗してそ
の厚さが薄くなっても、磨耗に応じてリップは押し広げ
られる。加圧グリースはまた、回転軸８の周囲に拡散し
てこれを潤滑する。

【００１９】以上、この発明を、実施例に基づいて詳細
に説明したが、この発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、この発明の範囲内において、さまざまな変形
あるいは修正ができるものである。例えば、ランタンリ
ング２６の部分に供給される流体は、この例では加圧さ
れたグリースであるが、単なる高圧流体、例えば高圧ガ
スのみであってもよい。

【００２０】

【発明の効果】この発明によれば、次のような効果が達
成される。 （１）この発明においては、第１のシール手段と第２の
シール手段とが、軸方向に所定の間隔を置いて配置さ
れ、第１のシール手段のＶ型モールドパッキンと第２の
シール手段のＶ型モールドパッキンとが、Ｖ型開放側が
軸方向に向き合って配置され、第１のシール手段と第２
のシール手段との間に設けられた間隔内には、圧力Ｐ２
を有する流体が供給され、圧力Ｐ１とＰ２とは、Ｐ１≦
Ｐ２の関係を有するよう構成されている。したがって、
運転中に、Ｖ型モールドパッキンのリップが磨耗してそ
の厚さが薄くなっても、圧力Ｐ２の作用により、磨耗の
程度に応じて自動的にＶ型モールドパッキンのリップが
押し広げられ、所定のシール機能を確実に保持すること
ができる。 （２）また、前記したこの発明の構成により、運転中
に、高圧側の圧力が減少しても、それに関係なく、圧力
Ｐ２の作用によりＶ型モールドパッキンのリップが押し
広げられているので、所定のシール機能を確実に保持す
ることができる。 （３）前記（１）及び（２）の結果、高圧側にある気
体、液体あるいは粉体等のシール部への侵入を確実に防
止することができ、Ｖ型モールドパッキン等のシールの
寿命を飛躍的に長くできる。 （４）第１のシール手段と該第２のシール手段との間に
設けられた間隔内に供給する流体が、圧力Ｐ２で加圧さ
れたグリースである場合には、グリースが潤滑機能をも
有するので、低コストで高い機能が得られ、その実用的
価値は著しく向上する。 （５）第１のシール手段と該第２のシール手段との間に
設けられた間隔を、ランタンリングにより規定するよう
構成された場合には、きわめて簡単な構成により、低コ
ストで、前記間隔を安定して得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に従って構成された回転軸のシール装
置の一実施例を示す断面図。

【図２】図１に示す回転軸のシール装置に含まれるラン
タンリングと端部リングの一部を破断して示す斜視図。

【図３】従来の回転軸のシール装置の一実施例を示す断
面図。

【図４】図３に示す回転軸のシール装置のシール作動を
説明するためのモデル図。

【図５】図４の他の作動態様を示すモデル図。

【符号の説明】

２ 回転軸のシール装置 ４ 壁 ６ シールケース ８ 回転軸 １０ 第１のシール手段 １２ 第２のシール手段 １４ シール押さえ １６ Ｖ型モールドパッキン １８ Ｖ型モールドパッキン ２２ 端部リング ２４ 端部リング ２６ ランタンリング ４２ 圧力流体収納容器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部圧力がＰ１である圧力容器の壁に固
   定されたシールケースと、該シールケースを介して該壁
   を貫通するよう設けられた回転軸と、該回転軸の周囲を
   覆うよう該シールケース内の所定位置に保持されたシー
   ル手段とを備え、 該シール手段は、少なくとも１個のＶ型モールドパッキ
   ンを含む第１のシール手段と、少なくとも１個のＶ型モ
   ールドパッキンを含む第２のシール手段とを含み、 該第１のシール手段と該第２のシール手段とは、軸方向
   に所定の間隔を置いて配置され、 該第１のシール手段のＶ型モールドパッキンと該第２の
   シール手段のＶ型モールドパッキンとは、Ｖ型開放側が
   軸方向に向き合って配置され、 該第１のシール手段と該第２のシール手段との間に設け
   られた該間隔内には、圧力Ｐ２を有する流体が供給さ
   れ、 該圧力Ｐ１とＰ２とは、Ｐ１≦Ｐ２の関係を有するよう
   設定されたことを特徴とする回転軸のシール装置。
2. 【請求項２】 該流体は、該圧力Ｐ２をもって加圧され
   たグリースであることを特徴とする請求項１記載の回転
   軸のシール装置。
3. 【請求項３】 該第１のシール手段及び該第２のシール
   手段は、該シールケースに設けられた支持孔内に保持さ
   れ、 該第１のシール手段と該第２のシール手段との間の該間
   隔は、該第１のシール手段と該第２のシール手段との間
   に配置されたランタンリングにより規定され、 該ランタンリングの内径と該回転軸の外径との間及び該
   ランタンリングの外径と該シールケースの該支持孔の内
   径との間には、それぞれ隙間が形成され、 該ランタンリング部に供給された該流体の圧力は、該隙
   間の各々を介して該第１のシール手段と該第２のシール
   手段とに作用するよう構成されたことを特徴とする請求
   項１又は請求項２記載の回転軸のシール装置。
4. 【請求項４】 該第１のシール手段及び該第２のシール
   手段における、軸方向に互いに向き合った端部には、そ
   れぞれ、軸方向の一端側の一部がＶ型モールドパッキン
   のＶ型開放側に接触するよう構成されかつ他端側が軸方
   向に直交する平坦面により構成された端部リングが配置
   され、 該端部リングの各々における該平坦面間には、該ランタ
   ンリングが配置されて該間隔を規定し、 該ランタンリングは、円筒部と、該円筒部の両端に直交
   して設けられたリングプレート部とから構成され、該円
   筒部にはその周方向に複数個の貫通孔が形成され、 該リングプレート部の各々の内径と該回転軸の外径との
   間及び該リングプレート部の各々の外径と該シールケー
   スの該支持孔の内径との間に、それぞれ該隙間が形成さ
   れ、 該ランタンリング部に供給された該流体の圧力は、該隙
   間の各々を介して該端部リングの各々の該平坦面に作用
   するよう構成されたことを特徴とする請求項３記載の回
   転軸のシール装置。