JPH0633263Y2

JPH0633263Y2 - メカニカルシール

Info

Publication number: JPH0633263Y2
Application number: JP1988154330U
Authority: JP
Inventors: 寛男田上
Original assignee: Eagle Industry Co Ltd
Current assignee: Eagle Industry Co Ltd
Priority date: 1988-11-29
Filing date: 1988-11-29
Publication date: 1994-08-31
Anticipated expiration: 2003-11-29
Also published as: JPH0274665U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案はメカニカルシールに係り、特に、摺動面に異常
が発生して温度が上昇した場合に、楔効果による潤滑作
用を提供して、健全性の維持を図ることができるものに
関する。

〔従来の技術〕メカニカルシールは、回転環、固定環、軸パッキンおよ
びスプリングから構成されており、上記回転環および固
定環を摺動接触させることにより、液膜を形成し、この
液膜により潤滑状態を保持しつつ液密を保つものであ
る。

〔考案が解決しようとする課題〕

上記従来の構成によると次のような問題があった。すな
わち回転環および固定環との摺動面に異常が発生して、
温度が上昇するようなことが予想される。このような場
合には回転環および固定環の間に形成されている液膜が
破断して、潤滑機能が喪失され、さらに回転環および固
定環同士が直接接触して、焼き付き、過大摩耗が発生し
てしまう。

ところが従来このような事態に対してメカニカルシール
自体はなんの補償機能をもっておらず、温度検出等より
検出して処置しているのが一般的である。

本考案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、摺動面における異常発生により温度
が上昇した場合に、これを補償して潤滑機能を維持し、
二次災害を未然に防止す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考案の第１請求項によるメ
カニカルシールは、回転環または固定環が、摺動リング
と、この摺動リングの背面に当接された金属製リング
と、上記摺動リングおよび金属製リングの径方向の一部
を軸方向両側から互いに一体的に挟持する固定部材とを
含み、上記金属製リングは他の部材よりも熱膨張係数が
大きくかつ周方向所定間隔で形成された複数の凸部で上
記摺動リングの背面と当接されたものである。

第２請求項によるメカニカルシールは、回転環または固
定環が、摺動リングと、この摺動リングの背面に当接さ
れた金属製リングと、上記摺動リングおよび金属製リン
グの径方向の一部を軸方向両側から互いに一体的に挟持
する固定部材とを含み、上記金属製リングはその母材よ
りも熱膨張係数の大きな埋め込み部材が上記摺動リング
の背面との当接面に周方向所定間隔で埋設されたもので
ある。

〔作用〕

まず第１請求項によるメカニカルシールの場合には、回
転環および固定環との摺動面に異常が発生して温度が上
昇すると、固定部材によって摺動リングと当接状態に挟
持されている金属製リングが他の部材よりも大きく熱膨
張するので、その熱膨張差によって、金属製リングの凸
部と摺動リング背面との圧接力が増大する。その結果、
摺動リングに金属製リングの凸部の周方向位置に対応し
たうねりが発生し、回転環と固定環の互いの摺動面に周
方向に断続した楔（楔状微小間隙）が形成され、この楔
による楔効果によって密封液が摺動面に導入される。し
たがって温度上昇による液膜破断を防止することがで
き、機能維持を図ることができる。

第２請求項によるメカニカルシールの場合には、金属製
リングに埋設された埋め込み部材が、金属製リングの母
材よりも熱膨張係数が大きいため、温度上昇に伴って大
きく熱膨張する埋め込み部材の先端が摺動リングの背面
を強圧し、その結果、摺動リングに埋め込み部材の周方
向位置に対応したうねりが形成されるものである。

〔実施例〕

以下第１図ないし第４図を参照して本考案の第１の実施
例を説明する。第１図は内流形（漏れが外から内に向か
うタイプ）であって、回転形（スプリングが回転するタ
イプ）のメカニカルシールの構成を示す半裁断面図であ
り、図中符号(1)はハウジングであり、このハウジング
(1)には軸(3)が回転可能に貫通配置されている。上記軸
(3)の外周には回転環としてのメイティングリング(5)が
配置されており、このメイティングリング(5)には固定
環としてのシートリング(7)が当接配置されている。上
記メイティングリング(5)は部材(9)(11)を介してスプリ
ング(13)によってシートリング(7)方向に押圧されてお
り、この押圧力および密封液(15)の圧力により、メイテ
ィングリング(5)およびシートリング(7)間に液膜が形成
される。なお、上記スプリング(13)はスプリングリテー
ナ(17)に収容されている。

上記シートリング(7)は第２図に示すような構成となっ
ている。図中符号(19)は摺動リングであり、この摺動リ
ング(19)は硬質金属よりなり、前記メイティングリング
(5)との間に液膜を形成する。上記摺動リング(19)の端
部には金属製リング(21)が当接配置されている。この金
属製リング(21)は熱膨張係数の大きな金属、たとえば、
銅合金、あるいはアルミニウム合金から製造されてい
る。上記摺動リング(19)および金属製リング(21)は、そ
の外径部が、リテーナ(23)と押え板(27)によって軸方向
両側から互いに一体的に挟持されており、摺動リング(1
9)とリテーナ(23)との間はＯリング(25)により密封され
ている。

上記金属製リング(21)は第３図および第４図に示すよう
な構成となっている。金属製リング(21)の摺動リング(1
9)側の端面には第３図に示すように、周方向等間隔に４
個の凸部(29)が形成されており、凸部(29)相互間は凹部
(30)となっている。つまり金属製リング(21)は４個の凸
部(29)を介して摺動リング(19)に当接されている。

以上の構成を基にその作用を説明する。メイティングリ
ング(5)と摺動リング(19)との摺動面に異常が発生し
て、温度が上昇したとする。該温度上昇により各部材は
熱膨張するが、その中でも熱膨張係数の大きな金属製リ
ング(21)の熱膨張は大きく、その結果金属製リング(21)
の凸部(29)の突出量は大きくなる。そして摺動リング(1
9)は上記凸部(29)により部分的に強く押され、その結果
摺動リング(19)とメイティングリング(5)との摺動面に
うねりが発生し、周方向４箇所に楔が形成される。かか
る楔による楔効果によって密封液(15)が摺動面に導入さ
れて、液膜の破断が防止され、それによって潤滑機能が
回復して、機能維持が図られる。

つぎに温度が低下した場合であるが、この場合には各部
材が収縮して元の状態に復帰する。

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。

まずメイティングリング(5)と摺動リング(19)との摺動
面に異常が発生して温度が上昇した場合であっても、メ
イティングリング(5)と摺動リング(19)との間に形成さ
れた液膜が破断することはなく、安定したシール機能を
維持することができる。これは金属製リング(21)の凹凸
により摺動面にうねりが発生し、それによって形成され
る楔の楔効果により密封液(15)が摺動面に導入されて液
膜が維持されるからである。

また、本実施例の場合には特に複雑な構成を要すること
なく、凹凸面を備えた金属製リング(21)を設置するだけ
で所望の効果を発揮することができる。

つぎに第５図および第６図を参照して第２の実施例を説
明する。第５図に示す金属製リング(31)は鋼製であり、
周方向４箇所（90°の位置）に穴(33)が形成されてい
る。上記穴(33)には円筒状の埋込み部材(35)が埋め込ま
れている。この埋込み部材(35)は熱膨張係数の大きな金
属、たとえば、銅合金あるいはアルミニウム合金から製
造されている。

上記構成によると通常温度時には第６図に示すように埋
込み部材(35)は金属製リング(31)の端面より突出してお
らず、平坦面となっている。一方、メイティングリング
(5)と摺動リング(19)との摺動面に異常が発生して温度
が上昇した場合には、各部材が熱膨張するが、その中で
も埋込み部材(35)の膨張は大きく、その先端が金属製リ
ング(31)の端面より突出する。したがって金属製リング
(31)に凹凸が形成されることになり、前記第１の実施例
の場合と同様の作用・効果を奏することができる。

また、本考案は前記第１および第２の実施例に限定され
るものではない。たとえば、凸部を金属製リングの半径
方向内周側または外周側に偏った状態で形成する構成が
考えられる。これを第７図および第８図を参照して説明
する。第７図は内流形のメカニカルシールに適用される
金属製リング(41)を示す図であり、凸部(43)が半径方向
内周側に偏った状態で４個形成されている。また、第８
図に示すのは外流形のメカニカルシールに適用される金
属製リング(51)を示す図であり、凸部(53)が半径方向外
周側に偏った状態で形成されている。このように凸部(4
3)または(53)を半径方向に偏った状態で形成することに
より、前記第１および第２の実施例の場合に形成されて
いた周方向の楔とともに、半径方向にも楔が形成される
ことになる。したがって楔効果が向上してより効果的に
密封液の摺動面への導入がなされる。

〔考案の効果〕

以上詳述したように本考案によるメカニカルシールによ
ると、摺動面に異常が発生して温度が上昇した場合であ
っても、金属製リングの凹凸により摺動面にうねりを発
生させて、それにより形成される楔の楔効果によって摺
動面に密封液を導入することができるので、摺動面にお
ける液膜の破断、それによる健全性の喪失および機能喪
失を防止することができる。しかも、摺動リングに対す
るうねりの形成は、摺動面とは反対側から熱膨張による
部分的な押圧作用によって行われるので、摺動面の摩耗
によってうねり形成機能が損なわれることがなく、この
ため、初期の効果を長期間維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本考案の第１の実施例を示す図
で、第１図はメカニカルシールの半裁断面図、第２図は
シートリングの構成を示す半裁断面図、第３図は金属製
リングの正面図、第４図は第３図のIV−IV断面図、第５
図および第６図は第２の実施例を示す図で、第５図は金
属製リングの正面図、第６図は第５図のVI−VI断面図、
第７図および第８図はその他の実施例を示す金属製リン
グの正面図である。 (1)……ハウジング、(3)……軸 (5)……メイティングリング（回転環） (7)……シートリング（固定環） (13)……スプリング（弾性部材）、(15)……密封液 (21)(31)(41)(51)……金属製リング (29)(43)(53)……凸部、(30)……凹部

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】軸の外周に配置された回転環と、上記軸の
外周にあってハウジングに固定され上記回転環に当接さ
れた固定環と、上記回転環と固定環を圧接させる弾性部
材と、を具備してなるメカニカルシールにおいて、上記
回転環または固定環が、摺動リングと、この摺動リング
の背面に当接された金属製リングと、上記摺動リングお
よび金属製リングの径方向の一部を軸方向両側から互い
に一体的に挟持する固定部材とを含み、上記金属製リン
グは他の部材よりも熱膨張係数が大きくかつ周方向所定
間隔で形成された複数の凸部で上記摺動リングの背面と
当接されたことを特徴とするメカニカルシール。
【請求項２】軸の外周に配置された回転環と、上記軸の
外周にあってハウジングに固定され上記回転環に当接さ
れた固定環と、上記回転環と固定環を圧接させる弾性部
材と、を具備してなるメカニカルシールにおいて、上記
回転環または固定環が、摺動リングと、この摺動リング
の背面に当接された金属製リングと、上記摺動リングお
よび金属製リングの径方向の一部を軸方向両側から互い
に一体的に挟持する固定部材とを含み、上記金属製リン
グはその母材よりも熱膨張係数の大きな埋め込み部材が
上記摺動リングの背面との当接面に周方向所定間隔で埋
設されていることを特徴とするメカニカルシール。