JPH06105106B2 - メカニカルシール - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、メカニカルシールに係り、特に、固定環およ
び回転環との摺動面における粗さの方向性を特定するこ
とにより、密封性を向上させたものに関する。

〔従来の技術〕

メカニカルシールは、概略つぎのような構成となってい
る。

軸とハウジングとの間には、固定環が配置されており、
同じく軸とハウジングとの間には回転環が配置されてい
る。この回転環は上記固定環に当接配置されている。ま
た、上記固定環および回転環は、弾性部材により圧接さ
れている。

そして、上記固定環および回転環とが摺動接触すること
により、両者間に液膜が形成され、これによって潤滑状
態を保ちつつ液の漏洩を防止するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、固定環および回転環との摺動面における粗さ
の方向性は、メカニカルシールとしての密封性に大きな
影響を与えるものである。

しかしながら、従来この摺動面における粗さの方向性に
ついての考案は十分であるとはいえなかった。

本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目
的とするところは、摺動面における粗さの方向性を考察
しかつ最善のものとすることにより密封性の向上を図る
ことが可能なメカニカルシールを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するべく本願発明によるメカニカルシー
ルは、軸の外周に配置された固定環と、上記軸の外周で
あって上記固定環に当接配置された回転環と、軸の外周
に配置され上記固定環および回転環とを相互に圧接させ
る弾性部材とを備えたメカニカルシールおいて、上記固
定環および回転環との摺動面における粗さの方向性を、
つぎの式（Ｉ）、（II）を満足するように設定したこと
を特徴とするものである。

γ＜１ ……（Ｉ） γ＝λ0.5x/λ0.5y ……（II） 但し λ ：粗さの方向性を表す特性値 λ0.5x:流体流れ方向に測定した表面粗さ曲線の自己相
関係数が50％になる時の波長 λ0.5y:流体流れ方向の直角方向に測定した表面粗さ曲
線の自己相関係数が50％になる時の波長 〔作用〕 固定環および回転環との摺動面における粗さの方向性
を、式（Ｉ）、（II）を満足するように設定するという
のは、粗さの方向を流体流れ方向に対して直交する方向
とすることである。

これによって、漏れ量を少なくして、密封特性の向上を
図るものである。

粗さの方向性をそのようにする方法としては、表面仕上
げ加工により行う、固定環および回転環を構成する材料
自身の方向性を工夫する、成形時の配向性を工夫する、
等の手段があるが、特にそれらの手段を限定するもので
はない。

〔実施例〕

以下第１図ないし第４図を参照して本発明の一実施例を
説明する。第１図はメカニカルシールの構成を示す断面
図であり、軸１とハウジング３との間には、固定環５が
配置されている。同様に、軸１とハウジング３との間に
は、回転環７が配置されている。

上記固定環５はスプリング９により回転軸７方向に押し
付けられており、それによって、固定環５と回転環７と
は圧接状態となっている。

上記スプリング９はスプリングリテイナ11に支持されて
いる。また、固定環７と軸１との間には軸パッキン13が
装着されており、さらに、回転環７とハウジング３との
間には、Ｏリング15,17が装着されている。

つぎに、固定環5,回転環７の摺動面の粗さの方向性につ
いて説明する。第２図は回転環７の平面図であり、その
摺動面19における粗さの方向性は、つぎの式（Ｉ）、
（II）を満足するように設定されている。

γ＜１ ……（Ｉ） γ＝λ0.5x/λ0.5y ……（II） 但し λ ：粗さの方向性を表す特性値 λ0.5x:流体流れ方向に測定した表面粗さ曲線の自己相
関係数が50％になる時の波長 λ0.5y:流体流れ方向の直角方向に測定した表面粗さ曲
線の自己相関係数が50％になる時の波長 なお、これは固定環５の摺動面における粗さの方向性に
ついても同様である。

ここで、式（Ｉ）、（II）の示す意味を説明する。既に
説明したように、γは粗さの方向性を表す特性値であ
り、第３図に示すように、λの値が小さくなるにしたが
って、流体漏れ量は減少する関係にある。なお、第３図
は、横軸に押付面圧をとり、縦軸に流体漏れ量をとっ
て、両者の関係を異なるλの値について示したものであ
る。

また、λ＞１の場合、λ＝１の場合、λ＜１の場合につ
いて、摺動面の状態（第２図中符号21で示す部分）をみ
ると、それぞれ第４図（ａ），（ｂ），（ｃ）のように
なる。

すなわち、λ＞１の場合には、第４図（ａ）に示すよう
に、粗さの方向が流体流れ方向と平行になっている。な
お、流体流れ方向は、第２図に示すように、内流型の場
合には矢印ａで示す方向であり、外流型の場合には矢印
ｂで示す方向である。また、λ＝１の場合には、第４図
（ｂ）に示すように、等方性となっており、さらに、λ
＜１の場合には、第４図（ｃ）に示すように、粗さの方
向が流体流れ方向に対して直交する状態となっている。

本実施例の場合には、まさに第４図（ｃ）に示すもので
あり、つまり、摺動面における粗さの方向が流体流れ方
向に対して、直交する方向となっている。このように、
粗さの方向性を、流体流れ方向に対して直交する方向と
することにより、流体漏れを抑制して、密封性を向上さ
せることができる。

以上本実施例によると以下のような効果を奏することが
できる。

まず、摺動面における粗さの方向性を、λ＜１を満足す
るようなものとすることにより、密封性の向上を図るこ
とができる。

また、構成を変更することなく、かつ複雑化させること
なく、所望の効果を得ることができる。

なお、本発明は前記一実施例に限定されるものではな
く、メカニカルシールとしては、内流型あるいは外流
型、回転型あるいは静止型、等を問わず種々のタイプの
ものに適用可能である。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明によるメカニカルシールによ
ると、摺動面における粗さの方向性を所定のものとする
ことにより、密封性を大幅に向上させることができる。
しかも、粗さの方向性によって流体の漏れ方向の流れを
阻害するものであるため、その効果は回転時であるか停
止時であるかに拘らず発揮される。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示す図で、第
１図はメカニカルシールの半裁断面図、第２図は回転環
の平面図、第３図は流体漏れ特性を示す特性図、第４図
（ａ）ないし（ｃ）は摺動面の状態を示す図である。 １……軸、３……ハウジング、５……固定環、７……回
転環、９……スプリング（弾性部材）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸の外周に配置された固定環と、上記軸の
   外周であって上記固定環に当接配置された回転環と、軸
   の外周に配置され上記固定環および回転環とを相互に圧
   接させる弾性部材とを備えたメカニカルシールにおい
   て、上記固定環および回転環との摺動面における粗さの
   方向性を、つぎの式（Ｉ）、（II）を満足するように設
   定したことを特徴とするメカニカルシール。 γ＜１ ……（Ｉ） γ＝λ0.5x/λ0.5y ……（II） 但し λ ：粗さの方向性を表す特性値 λ0.5x:流体流れ方向に測定した表面粗さ曲線の自己相
   関係数が50％になる時の波長 λ0.5y:流体流れ方向の直角方向に測定した表面粗さ曲
   線の自己相関係数が50％になる時の波長