JPH0536144Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、二次シールとしてテフロンベローズ
を用いた外向き流れメカニカルシールであるテフ
ロンベローズシールに関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、この種のテフロンベローズシールは、
第３図に示す如く、回転軸２側の密封要素が、筒
状のリテーナ７と、外周部がリテーナ７の前端に
相対回転不能且つ軸線方向相対移動可能に凹凸係
合４ｃ，７ｃされており、ケーシング１側の静止
密封環３に当接する回転密封環４と、リテーナ７
に内嵌する前端部５ａに嵌合筒部分５ｂ及びその
内周側の環状リツプ部分５ｃを突設し、両部分５
ｂ，５ｃ間に回転密封環４の後端部に突設せる環
状突起部分４ｂを嵌合連結したテフロンベローズ
５とを具備してなり、両密封環３，４の相対回転
摺接作用により、その相対回転摺接部分３ａ，４
ａの内周側たる被密封流体側Ａと外周側たる非密
封流体側Ｂとを遮蔽シールするように構成されて
いる。回転密封環４は、これに凹凸係合４ｃ，７
ｃさせたリテーナ７を介して回転軸２の回転力が
伝達されるようになつており、リテーナ７を前方
に押圧附勢するスプリング（図示せず）及びテフ
ロンベローズ５により、静止密封環３に押圧接触
されるようになつている。また、回転密封環４と
テフロンベローズ５との嵌合連結部分において
は、主として、回転密封環４の環状突起部分４ｂ
に内嵌するリツプ部分５ｃにより回転軸２と回転
密封環４との間を二次シールしうるようになつて
いる。

ところで、このようなテフロンベローズシール
にあつては、回転密封環４とテフロンベローズ５
との嵌合連結部分において、両者４，５をテフロ
ンベローズ５の弾性を利用して密封嵌合させる以
上、両者４，５の嵌合連結部分において閉塞され
た微小な間〓部１２ａが不可避的に生じることに
なり、また同様に、回転密封環４の後端面とテフ
ロンベローズ５の嵌合筒部分５ｂの前端面との間
にも微小な間〓部１２ｃが生じることになる。ま
た、回転密封環４とリテーナ７とを相対回転不能
且つ軸線方向相対移動可能に凹凸係合４ｃ，７ｃ
させる構造上、この凹凸係合部分にはリテーナ７
内から非密封流体側Ｂへの連通空〓部１２ｂが不
可避的に生じる。

したがつて、回転密封環４とリテーナ７との間
に生じる間〓部のうち、一方の間〓部１２ｃは連
通空〓部１２ｂにより開放されているが、他方の
間〓部１２ａについては、これが二次シール部分
に連なる閉塞状のものであるため、被密封流体側
Ａの被密封流体たる高圧流体がリツプ部分５ｃに
よる二次シール部分から僅かでも漏れると、両密
封環３，４の相対回転摺接作用によるシール機能
が損なわれ、大量漏れを引き起こす虞れがある。

すなわち、高圧流体が二次シール部分から漏れ
ると、その漏洩流体が閉塞間〓部１２ａに侵入し
て溜り、その流体圧力によつて回転密封環４とテ
フロンベローズ５とを軸線方向に離間させようと
する力が作用することになる。つまり、リテーナ
７を回転密封環４から離脱させようとする力が生
じる。また、かかる漏れが生じない場合にも、閉
塞間〓部１２ａ内の空気が温度上昇により膨張し
て、圧力が上昇し、同様な現象が生じる。そし
て、このようなリテーナ７を回転密封環４から離
脱させようとする力（以下「間〓部内圧による離
脱力」という）がリテーナ７を回転密封環４方向
に附勢するスプリング荷重より大きくなると、回
転密封環４とリテーナ７との係合連結４ｃ，７ｃ
が解除されたり、解除されないまでも、両者４，
７間の係合量が減少して係合連結部分４ｃ，７ｃ
が破損したりする。このような状態になると、回
転軸２の回転力が回転密封環４に伝達されなくな
り、静止密封環３と回転密封環４との間にスリツ
プを生じて、致命的な大量漏れが発生することに
なる。特に、テフロンベローズシールは濃硫酸、
塩酸等の化学薬品をシールする場合に使用される
がことが多く、このような化学薬品の大量漏れは
大事故に繋がる虞れが強い。

そこで、近時、上記した如く閉塞間〓部１２ａ
の近傍に非密封流体側Ｂに連なる連通空〓部１２
ｂ及び開放間〓部１２ｃが存在することに着目
し、第３図に鎖線図示する如く、回転密封環４の
環状突起部分４ｂの外周部に軸線方向に延びる圧
力逃げ溝１５を形成して、閉塞間〓部１２ａを前
記開放間〓部１２ｃに連通させておくことによつ
て、間〓部内圧による離脱力の発生を未然に防止
するように工夫したテフロンベローズシールが提
案されている。すなわち、このテフロンベローズ
シールにあつては、閉塞間〓部１２ａに侵入した
漏洩流体は、閉塞間〓部１２ａから圧力逃げ溝１
５に排出され、更に開放間〓１２ｃ、連通空〓部
１２ｂを経て非密封流体側Ｂに排出される。ま
た、閉塞間〓部１２ａが非密封流体側Ｂに連通さ
れていることから、間〓部１２ａ内の圧力が空気
の熱膨張により上昇することもない。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかし、かかるテフロンベローズシールにあつ
ても、間〓部内圧による離脱力の発生を確実には
防止し得ない。

すなわち、テフロンベローズシールの構造、機
能上、非密封流体による圧力の影響や回転密封環
４の静止密封環３への追従動作等により、テフロ
ンベローズ５が弾性変形して、テフロンベローズ
５の嵌合筒部分４ｂが回転密封環４の後端面に押
し付けられるような事態が発生することがある。
このような場合には、開放間〓部１２ｃが消失し
て前記した閉塞間〓部１２ａから非密封流体側Ｂ
への開放経路が閉ざされてしまうことになり、間
〓部内圧による離脱力の発生を防止できない。

なお、テフロンベローズ５の嵌合筒部分４ｂの
軸線方向長さを短くして、開放間〓部１２ｃを不
可避的に生じる〓間以上に大きくすることによつ
て、テフロンベローズ５の弾性変形による開放間
〓部１２ｃの消失を防止するようにしておくこと
も考えられるが、このような構成は、回転密封環
４の環状突起部分４ｂとテフロンベローズ５の嵌
合筒部分５ｂとの軸線方向嵌合量が小さくなつて
両者４，５の嵌合連結が不充分になるため、現実
には採用できない。

しかも、回転軸２の回転による遠心力の影響を
配慮していないため、上記した如く離脱力防止効
果の確実性が欠如するばかりでなく、実際には、
圧力逃げ溝１５を設けたことによる効果が殆ど期
待できない。

すなわち、圧力逃げ溝１５が軸線方向に延びる
ものであるから、回転軸２が高速回転されている
ことと相俟つて、圧力逃げ溝１５における軸線方
向への流体流動は遠心力によつて阻止されること
になる。また、連通空〓部１２ａが非密封流体側
Ｂに開放されていることから、この連通空〓１２
ｂに直接連通する開放間〓部１２ｃには回転に伴
う吸引力が作用するものの、この吸引力は、連通
空〓部１２ｂに直接連通していない圧力逃げ通路
１５には殆ど作用しない。

したがつて、二次シール部分からの漏洩流体
は、遠心力により、間〓部１２ａを径方向に流動
せしめられるものの、圧力逃げ溝１５への流出が
円滑且つ速やかには行われず、間〓部１２ａと圧
力逃げ溝１５との連結部分において滞留して、こ
の連結部分を液封してしまうことになる。つま
り、間〓部１２ａが閉塞された状態となる。この
ため、圧力逃げ溝１５を設けない場合と同様に、
漏洩流体の充満や空気の熱膨張により間〓部１２
ａ内の圧力が上昇して、間〓部内圧による離脱力
が発生する虞れがある。

このように圧力逃げ溝１５を回転密封環４に形
成するのみでは、間〓部内圧による離脱力の発生
を確実に防止することができない。

しかも、回転密封環４に圧力逃げ溝１５のよう
な凹凸加工を施しておくことは、両密封端面３
ａ，４ａの相対回転摺接作用によつてシールさせ
るテフロンベローズシールの如きメカニカルシー
ルにあつては決して好ましいことではない。すな
わち、このような凹凸を形成しておくと、回転密
封環４の強度低下及び密封端面４ａにおける歪発
生を招来して、良好なシール機能を期待し得なく
なる。また、回転密封環４は一般に炭化珪素等の
加工困難な材料で成形されたものであるから、こ
れに圧力逃げ溝１５を形成するのは容易ではな
い。

本考案は、このような問題を生じることなく、
テフロンベローズによる二次シール部分から非密
封流体が漏れた場合にも大量漏れに繋がるような
事態の発生を確実に回避し得る信頼性の高いテフ
ロンベローズシールを提供することを目的とする
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は、上記の目的を達成すべく、特に、テ
フロンベローズ７の嵌合筒部分５ｂに、回転密封
環４とテフロンベローズ５との嵌合連結部分に不
可避的に生じる密閉された微小な間〓部１２ａか
ら直接径方向に延びる圧力逃げ通路１３を穿設す
ると共に、リテーナ７の前端内周部分に、回転密
封環４とリテーナ７との凹凸係合部分４ｃ，７ｃ
に不可避的に生じるリテーナ７内から非密封流体
側Ｂへの連通空〓部１２ｂに前記圧力逃げ通路１
３を連通させる環状の圧力逃げ溝１４を形成して
おくことを提案するものである。

〔作用〕

二次シール部分からの漏洩流体が回転密封環４
とテフロンベローズ５との間〓部１２ａに侵入し
た場合、この漏洩流体は、回転軸２の回転による
遠心力の作用により、間〓部１２ａから圧力逃げ
通路１３、圧力逃げ溝１４、連通空〓部１２ｂを
経て非密封流体側Ｂに速やかに排出されることに
なる。

すなわち、圧力逃げ通路１３が間〓部１２ａか
ら直接径方向に延びるものであるため、回転軸２
の回転による遠心力の作用によつて、間〓部１２
ａに漏洩流体が侵入すると、それが速やかに圧力
逃げ通路１３に排出されることになる。つまり、
第３図に鎖線図示する如く軸線方向に延びる圧力
通路逃げ溝１５を設けた場合には、遠心力が間〓
部１２ａからの漏洩流体排出を妨げるのに対し、
径方向に延びる圧力逃げ通路１３を設けた場合に
は、遠心力が逆に間〓部１２ａからの漏洩流体排
出を促進させることになるのである。さらに、圧
力逃げ溝１４は遠心力の作用方向に直交するもの
の、連通空〓部１２ｂに直接連通されたものであ
るから、回転による吸引力が強力に作用する。し
たがつて、圧力逃げ通路１３に流出された漏洩流
体は、上記吸引力によつて圧力逃げ溝１４へと流
入して、圧力逃げ溝１４から連通空〓部１２ｂを
経て速やかに非密封流体側Ｂに排出される。

〔実施例〕

以下、本考案の構成を図面に示す実施例に基づ
いて具体的に説明する。

第１図に示すテフロンベローズシールにおい
て、１はケーシング、２はケーシング１を洞貫す
る回転軸、３はケーシング１に固定保持された静
止密封環、４は回転軸２に挿通保持された回転密
封環、５は回転軸２と回転密封環４との間に介装
された弗素樹脂製ベローズであるテフロンベロー
ズ、６は回転軸２に取付けた回転側アツセンブリ
保持体、７は保持体６にドライブピン（図示せ
ず）を介して回転不能に且つ軸線方向摺動自在に
保持されたリテーナ、８は保持体６とリテーナ７
との間に介挿されたスプリングである。

各密封環３，４は炭化ケイ素等のセラミツク、
超硬合金、カーボン等で成形されており、回転密
封環４の前端部には静止密封環３の後端面たる密
封端面３ａに相対回転摺接しうる環状の密封端面
４ａが形成されていると共にその後端部には環状
突起部分４ｂが突出形成されている。

回転密封環４は、その外周部に形成した凹溝４
ｃにリテーナ７の前端に形成した突部７ｃを係合
させることによつてリテーナ７に相対回転不能且
つ軸線方向相対移動可能に連結されており、且つ
スプリング８により静止密封環３方向に押圧附勢
されている。したがつて、両密封環３，４は密封
端面３ａ，４ａで相対回転摺接せしめられ、その
相対回転摺接部分３ａ，４ａにおいて、該部分３
ａ，４ａの内周側たる被密封流体側Ａとその外周
側たる非密封流体側Ｂとを遮蔽シールしうるよう
になつている。なお、ケーシング１には、密封端
面３ａ，４ａに向けて開口するクエンヂング液の
噴出孔１ａが形成されている。

テフロンベローズ５は回転軸２とリテーナ７と
の間に介装されており、その後端部は保持体６に
取付けた締付環９及びこれに内嵌させた楔環１０
を介して回転軸２に締付固定されている。また、
テフロンベローズ５の前端部５ａはリテーナ７の
前端部分に内嵌されており、前端部５ａに突設し
た嵌合筒部分５ｂとその内周側の環状リツプ部分
５ｃとの間には回転密封環４の環状突起部分４ｂ
に密封状に嵌合連結されている。すなわち、第２
図に示す如く、環状突起部分４ｂに嵌合筒部分５
ｂを外嵌させると共にリツプ部分５ｃを内嵌さ
せ、更にリツプ部分５ｃをこれに内嵌させた押圧
環１１により環状突起部分４ｂに押圧密着させて
あつて、回転軸２と回転密封環４との間をシール
させている。なお、かかる二次シール機能は、主
として、リツプ部分５ｃにより発揮される。

ところで、冒頭でも述べたように、不可避的
に、テフロンベローズ５のリツプ部分５ｃの外周
側には、回転密封環４の環状突起部分４ｂとテフ
ロンベローズ５の前端部５ａ、嵌合筒部分５ｂ、
リツプ部分５ｃとで密閉囲繞された微小な環状の
間〓部１２ａが、また回転密封環４の凹部４ｃと
リテーナ７の突部７ｃとの係合部分にはリテーナ
７内から非密封流体側Ｂへの連通空〓部１２ｂ
が、夫々生じている。

而して、本考案に係るテフロンベローズシール
にあつては、第２図に示す如く、テフロンベロー
ズ５の嵌合筒部分５ｂに、前記間〓部１２ａから
直接径方向に延びる適当数の圧力逃げ通路１３を
穿設すると共に、嵌合筒部分５ｂが内嵌している
リテーナ７の内周部分に、圧力逃げ通路１３を前
記連通空〓部１２ｂに連通させる環状の圧力逃げ
溝１４を形成して、間〓部１２ａを非密封流体側
Ｂに連通開放させてある。

したがつて、被密封流体側Ａの被密封流体がリ
ツプ部分５ｃによる二次シール部分から漏れて間
〓部１２ａに侵入すると、この漏洩流体は、回転
軸２の回転による遠心力によつて、間〓部１２ａ
から圧力逃げ通路１３へと速やかに排出され、更
に圧力逃げ溝１４に作用する回転に伴う吸引力に
よつて、圧力逃げ通路１３から圧力逃げ溝１４を
通つて連通空〓部１２ｂから非密封流体側Ｂに速
やかに排出されることになる。その結果、間〓部
１２ａにはテフロンベローズ５を回転密封環４か
ら離間させようとする力が作用せず、回転密封環
４とリテーナ７との係合連結４ｃ，７ｃが解除さ
れて大量漏れに繋がるような事態の発生は確実に
回避される。なお、密封端面３ａ，４ａ及び圧力
逃げ通路１３から非密封流体側Ｂに漏洩した被密
封流体はクエンヂング液により稀釈されることに
なるから、被密封流体が濃硫酸等である場合にも
問題はない。

〔考案の効果〕 以上の説明から明らかなように、本考案によれ
ば、二次シール部分から間〓部１２ａに侵入した
漏洩流体を、回転軸の回転による遠心力の作用に
よつて、圧力逃げ通路１３、圧力逃げ溝１４及び
連通空〓部１２ｂを介して非密封流体側Ｂに確実
且つ速やかに排出させることができ、テフロンベ
ローズ５が変形する等の事態が発生した場合に
も、間〓部内圧による離脱力の発生を確実に防止
することができる。

しかも、圧力逃げ通路１３及び圧力逃げ溝１４
をテフロンベローズ５及びリテーナ７に形成し
て、回転密封環４には不必要な凹凸加工を施さな
いから、回転密封環４の強度低下及び密封端面４
ａにおける歪発生を招来させるすることがなく、
上記効果と相俟つて、安定したシール機能を発揮
しうる信頼性の高いテフロンベローズシールを提
供することができる。

また、圧力逃げ通路１３及び圧力逃げ溝１４を
形成するテフロンベローズ５及びリテーナ７は回
転密封環４のような加工困難材からなるものでな
いから、その形成加工が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るテフロンベローズシール
の一実施例を示した半裁縦断側面図、第２図はそ
の要部の拡大図であり、第３図は従来技術を示す
要部の縦断側面図である。 １……ケーシング、２……回転軸、３……静止
密封環、３ａ，４ａ……密封端面（相対回転摺接
部分）、４……回転密封環、４ｂ……環状突起部
分、４ｃ，７ｃ……凹凸係合部分、５……テフロ
ンベローズ、５ａ……前端部、５ｂ……外嵌筒
部、５ｃ……環状リツプ部分、７……リテーナ、
１２ａ……間〓部、１２ｂ……連通空〓部、１３
……圧力逃げ通路、１４……圧力逃げ溝、Ａ……
被密封流体側、Ｂ……非密封流体側。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 回転軸２側の密封要素が、筒状のリテーナ７
   と、外周部がリテーナ７の前端に相対回転不能且
   つ軸線方向相対移動可能に凹凸係合４ｃ，７ｃさ
   れており、ケーシング１側の静止密封環３に当接
   する回転密封環４と、リテーナ７に内嵌する前端
   部５ａに嵌合筒部分５ｂ及びその内周側の環状リ
   ツプ部分５ｃを突設し、両部分５ｂ，５ｃ間に回
   転密封環４の後端部に突設せる環状突起部分４ｂ
   を嵌合連結したテフロンベローズ５とを具備して
   なり、両密封環３，４の相対回転摺接作用によ
   り、その相対回転摺接部分３ａ，４ａの内周側た
   る被密封流体側Ａと外周側たる非密封流体側Ｂと
   を遮蔽シールするように構成されたテフロンベロ
   ーズシールにおいて、テフロンベローズ７の嵌合
   筒部分５ｂに、回転密封環４とテフロンベローズ
   ５との嵌合連結部分に不可避的に生じる密閉され
   た微小な間〓部１２ａから直接径方向に延びる圧
   力逃げ通路１３を穿設すると共に、リテーナ７の
   前端内周部分に、回転密封環４とリテーナ７との
   凹凸係合部分４ｃ，７ｃに不可避的に生じるリテ
   ーナ７内から非密封流体側Ｂへの連通空〓部１２
   ｂに前記圧力逃げ通路１３を連通させる環状の圧
   力逃げ溝１４を形成したことを特徴とするテフロ
   ンベローズシール。