JPH051737Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は河川水汲上用ポンプ、ドレツジヤポン
プ等に好適な軸封装置に関する。

（従来の技術） 従来のこの種軸封装置の１例が第４図及び第５
図に示され、第４図において、０１は回転軸、０
２はケーシングボス、０３は回転軸０１の外周面
にボルト０４で締結された回転カラーで、その内
周面と回転軸０１の外周面との間はＯリング０９
でシールされている。０５は回転リング、０６は
固定リング、０７は回転カラー０３の勾配面k₁と
回転リング０５の勾配面k₂との間に挟圧抱持され
たＯリング、０８はケーシングボス０２の勾配面
k₃と固定リング０６の勾配面k₄との間に挟圧抱持
されたＯリングである。

回転軸０１を回転させると、回転カラー０３、
Ｏリング０７、回転リング０５が回転し、回転リ
ング０５が静止している固定リング０６とシール
面Ｓで摺接する。

しかして、第５図に示すように、Ｏリング０８
は勾配面k₃とk₄とによつて挟圧されることにより
圧縮代ε₁，ε₂だけ圧縮され、勾配面k₃とk₄をシー
ルすると同時に圧縮力の軸方向成分w₁により勾
配面k₄の大径側壁０６ａを回転リング０５に向か
つて押推する。同様に回転リング０５も力w₁に
よつて固定リング０６に向かつて押推されてい
る。また、ポンプ内の軸封される流体の圧力Po
がＯリング０７，０８、固定リング０６及び回転
リング０５に作用し、従つて、シール面Ｓにおけ
るシール面圧Ｐは流体圧力Poの増加に応じて第
６図の線Ｂのように変化する。

（考案が解決しようとする問題点） 上記従来の軸封装置においては、１段のフロー
テイングシール機構を有するに止まるので、その
耐久性に限界があるとともにこれが破損した場合
には軸封される流体が外部に洩出するという不具
合があつた。

（問題点を解決するための手段） 本考案は上記問題点に対処するために提案され
たものであつて、その要旨とするところは、ケー
シングボスに固定された固定カラーの両端にそれ
ぞれ形成されその中央から端に向かつて次第に拡
開する勾配面と固定リングに形成されて上記勾配
面と間隔を隔てて対向する勾配面とによつてＯリ
ングを挟圧せしめるとともに上記固定カラーの各
端に間隔を隔てて隣接するように回転軸に固定さ
れた回転カラーに形成され、上記固定カラーの勾
配面に対して逆向きに拡開する勾配面と上記固定
リングにその勾配面の大径側においてシール面を
介して摺接する回転リングに形成され上記回転カ
ラーの勾配面と間隔を隔てて対向する勾配面とに
よつてＯリングを挟圧抱持させることによつて上
記固定カラーの両端に第１及び第２のフローテイ
ングシール機構を構成し、これらフローテイング
シール機構の内周側に潤滑油を導くとともにいず
れか一方のフローテイングシール機構の外周側に
軸封される流体を、いずれか他方のフローテイン
グシール機構の外周側に大気を導き、かつ、上記
固定リング及び回転リングの勾配面の大径側に上
記Ｏリングが接触する壁の端側にこれより大径の
突起を形成し、上記壁の外径を上記シール面の外
径より小径で、上記フローテイングシール機構の
外周側に上記軸封される流体の圧力又は上記大気
圧が作用したときにも同じシール圧を与えるバラ
ンス径としたことを特徴とする軸封装置にある。

（作用） 本考案においては、上記構成を備えているた
め、軸封される流体は第１及び第２のフローテイ
ングシール機構によつて２段にシールされ、これ
ら第１及び第２のフローテイング機構のシール面
圧は軸封される流体の圧力が外周側から作用した
場合も内周側から作用した場合も変わらず、従つ
て、安定したシール性能を得ることができる。

（実施例） 本考案の１実施例が第１図及び第２図に示され
ている。

第１図において、１は回転軸、２はケーシング
ボス、３は回転軸１まわりに嵌合されたスリーブ
で、その一端を回転軸１に形成された段部１ａに
当接せしめ、その他端に当接するナツト４を回転
軸１に螺入することによつて固定される。ケーシ
ングボス２に固定カラー５が固定され、ケーシン
グボス２の内周面と固定カラー５の外周面はこの
間に介装されたＯリング６によつてシールされて
いる。固定カラー５の両端にはその中央から端に
向かつて次第に拡開する勾配面k₃がそれぞれ設け
られ、これら一対の勾配面k₃にそれぞれＯリング
７の外周面が当接せしめられ、このＯリング７の
内周面には固定リング８の外周に設けられ勾配面
k₃と間隔を隔てて対向する勾配面k₄が当接せしめ
られている。かくして、Ｏリング７は固定カラー
５の勾配面k₃と固定リング８の勾配面k₄により挟
圧抱持されて若干量圧縮され、勾配面k₃及びk₄を
シールしている。各固定リング８はこれに隣接し
て対向するように配設された回転リング９とシー
ル面Ｓを介して摺接する。これら回転リング９の
外周に設けられた勾配面k₂にはＯリング１０の内
周面が当接せしめられ、これらＯリング１０の外
周面は回転カラー１１の内周に設けられた勾配面
k₁に当接せしめられている。そして、この回転カ
ラー１１は固定カラー５の両端と軸方向に間隔を
隔てて隣接せしめられ、回転カラー１１の勾配面
k₁は固定カラー５の勾配面k₃に対して逆向きに拡
開し、固定リング９の勾配面k₂は勾配面k₁と間隔
を隔てて対向する。かくして、Ｏリング１０は回
転リング９の勾配面k₂と回転カラー１１の勾配面
k₁により抱持されて若干量圧縮され、勾配面k₂及
びk₁をシールしている。回転カラー１１はそれぞ
れボルト１２によりスリーブ３に締結され、回転
カラー１１の内周面とスリーブ３の外周面はこれ
らの間に介装されたＯリング１３によつてシール
されている。

そして、固定カラー５、固定リング８、Ｏリン
グ７、回転カラー１１、回転リング９、Ｏリング
１０によつて固定カラー５の左端に第１のフロー
テイングシール機構Ａが構成され、右端に第２の
フローテイングシール機構Ｂがそれぞれ構成され
る。そして、これら第１及び第２のフローテイン
グシールＡ及びＢの内周側に油室１４が限界さ
れ、第１のフローテイングシール機構Ａの外周側
には軸封される流体が、また、第２のフローテイ
ングシール機構Ｂの外周側に大気がそれぞれ作用
するようになつている。１５は油タンクで、この
内部に貯溜された潤滑油はバルブ１６を通り、ケ
ーシングボス２を貫通して固定カラー５の中央部
に穿設された油孔１７内に先端が挿入された管１
８及び油孔１７を経て油室１４に供給され、第１
及び第２のフローテイングシール機構Ａ，Ｂのシ
ール面Ｓを潤滑する。管１８の外周面と油孔１７
の内周面はこれらの間に介装されたＯリング１９
によつてシールされている。

なお、スリーブ３、固定カラー５、回転カラー
１１、固定リング８、回転リング９、Ｏリング
７，１０は予め外部で組み立てられた後、回転軸
１とケーシングボス２との間に挿入されてナツト
４で締結される。

回転リング９には第２図に示すようにその勾配
面k₂の大径側においてＯリング１０が接触する壁
８１には段部８ａが設けられ、この段部８ａの外
側にシール面Ｓで発生する摺動熱を放熱するため
の突起８ｂが立設され、シール面Ｓの外周側には
凹所８ｃが形成されている。そして、段部８ａの
径、即ち、壁８１の外径r₁はシール面Ｓの外径r₂
より小径で、かつ、フローテイング機構の外周側
に軸封される流体の圧力Po又は大気圧Paが作用
したときにもシール面Ｓに同じシール面圧力Ｐを
与えるバランス径とされている。

第７図に示すように、壁８１の外径をr₁、シー
ル面Ｓの外径をr₂、シール面Ｓの内径をr₃とし、
フローテイングシール機構の内周側に内圧Poが
作用し、外周側に外圧P₁が作用する場合につい
て考える。径r₃より内周側においてはリング９及
びＯリング１０の右側面及び左側面には内圧P₀
が作用し、これらの力は互いに相殺される。同様
に径r₂の外周側においては突起８ｂの右側面及び
左側面には外圧P₁が作用しこれらの力は互いに
相殺される。

突起８ｂの左側面の面積A₁＝π（r₂ ²−r₁ ²）に
外圧P₁が作用することによつて発生する力F₁は F₁＝P₁・A₁ ……(1) 径r₃の外周側においてＯリング１０の左端面の
受圧面積A₀に内圧P₀が作用することによつて発
生する力F₀は F₀＝P₀・A₀ ……(2) 従つて、外圧P₁と内圧P₀がそれぞれ別々に作
用したときにも、シール面Ｓに作用するシール面
圧を等しくするためには式(1)(2)から F₁＝F₀ P₁・A₁＝P₀・A₀ ……(3) が成立する。そして、式(3)におけるP₁，P₀及
びA₁が既知であるため、式(3)を満足するr₁、即
ち、バランス径を選定できる。なお、図示してな
いが固定リング８も回転リング９と同様の形状を
有する。なお、段部８ａに代えて第３図に示すよ
うに傾斜面Ｋを設けても良い。

回転リング９及び固定リング８の形状をこのよ
うに定めると、第１及び第２のフローテイングシ
ール機構Ａ，Ｂの外周に軸封される流体の圧力
Poが作用した場合及び大気圧Paが作用した場合
にもシール面Ｓのシール面圧Ｐは第６図に線Ｃで
示すようになり、いずれの場合も変わらない。

なお、第４図及び第５図に示す従来のものにお
いては流体の圧力Poがフローテイングシールの
外周側から作用した場合には第６図に線Ａで示す
ようになり、第６図に線Ｂで示されるフローテイ
ングシールの内周側から圧力Poが作用した場合
のシール面圧とは大きく異なる。

しかして、第１のフローテイングシール機構Ａ
が破損し又はその寿命に達して軸封される流体が
室１４内に入つてもこの流体は第２のフローテイ
ングシール機構Ｂでシールされ外部に漏洩するこ
とはない。

（考案の効果） 本考案においては、ケーシングボスに固定され
た固定カラーの両端にそれぞれ形成されその中央
から端に向かつて次第に拡開する勾配面と固定リ
ングに形成されて上記勾配面と間隔を隔てて対向
する勾配面とによつてＯリングを挟圧せしめると
ともに上記固定カラーの各端に間隔を隔てて隣接
するように回転軸に固定された回転カラーに形成
され、上記固定カラーの勾配面に対して逆向きに
拡開する勾配面と上記固定リングにその勾配面の
大径側においてシール面を介して摺接する回転リ
ングに形成され上記回転カラーの勾配面と間隔を
隔てて対向する勾配面とによつてＯリングを挟圧
抱持させることによつて上記固定カラーの両端に
第１及び第２のフローテイングシール機構を構成
し、これらフローテイングシール機構の内周側に
潤滑油を導くとともにいずれか一方のフローテイ
ングシール機構の外周側に軸封される流体を、い
ずれか他方のフローテイングシール機構の外周側
に大気を導いため、軸封される流体は第１及び第
２のフローテイングシール機構によつて２段にシ
ールされ、従つて、軸封される流体が外部に漏洩
するおそれは格段に少なくなり軸封装置の耐久性
が倍加する。

しかも、本考案においては、第１及び第２のフ
ローテイングシール機構の内周側に潤滑油を導く
とともにいずれか一方のフローテイングシール機
構の外周側に軸封される流体を、いずれか他方の
フローテイングシール機構の外周側に大気を導
き、かつ、上記固定リング及び回転リングの勾配
面の大径側に上記Ｏリングが接触する壁の端側に
これより大径の突起を形成し、上記壁の外径を上
記シール面の外径より小径で、かつ、上記フロー
テイングシール機構の外周側に上記軸封される流
体の圧力又は大気圧が作用したときにも同じシー
ル圧を与えるバランス径としたため、これら第１
及び第２のフローテイングシール機構のシール面
圧は変わらないので安定したシール性能を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本考案の１実施例を示し、
第１図は部分的縦断面図、第２図は第１図の部分
的拡大図である。第３図は本考案の他の実施例を
示す第２図に対応する部分的拡大図である。第４
図及び第５図は従来の軸封装置の１例を示し、第
４図は部分的縦断面図、第５図は第４図の部分的
拡大図である。第６図はシール面圧と流体圧力と
の関係を示す線図である。第７図は本考案の１実
施例における力の説明図である。 ケーシングボス……２、固定カラー……５、同
上の勾配面……k₃、Ｏリング……７、固定リング
……８、同上の勾配面……k₄、回転軸……１、回
転カラー……１１、同上の勾配面……k₁、Ｏリン
グ……１０、回転リング……９、同上の勾配面…
…k₂、第１のフローテイングシール機構……Ａ、
第２のフローテイングシール機構……Ｂ、壁……
８１、壁の外径……r₁、シール面の外径……r₂、
シール面の内径……r₃。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ケーシングボスに固定された固定カラーの両端
   にそれぞれ形成されその中央から端に向かつて次
   第に拡開する勾配面と固定リングに形成されて上
   記勾配面と間隔を隔てて対向する勾配面とによつ
   てＯリングを挟圧せしめるとともに上記固定カラ
   ーの各端に間隔を隔てて隣接するように回転軸に
   固定された回転カラーに形成され、上記固定カラ
   ーの勾配面に対して逆向きに拡開する勾配面と上
   記固定リングにその勾配面の大径側においてシー
   ル面を介して摺接する回転リングに形成され上記
   回転カラーの勾配面と間隔を隔てて対向する勾配
   面とによつてＯリングを挟圧抱持させることによ
   つて上記固定カラーの両端に第１及び第２のフロ
   ーテイングシール機構を構成し、これらフローテ
   イングシール機構の内周側に潤滑油を導くととも
   にいずれか一方のフローテイングシール機構の外
   周側に軸封される流体を、いずれか他方のフロー
   テイングシール機構の外周側に大気を導き、か
   つ、上記固定リング及び回転リングの勾配面の大
   径側に上記Ｏリングが接触する壁の端側にこれよ
   り大径の突起を形成し、上記壁の外径を上記シー
   ル面の外径より小径で、上記フローテイングシー
   ル機構の外周側に上記軸封される流体の圧力又は
   上記大気圧が作用したときにも同じシール圧を与
   えるバランス径としたことを特徴とする軸封装
   置。