JPH0674347A - 釣り合い型の機械式シールアセンブリー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軸振れ或は軸端遊びの有無にかかわらず、回
転する軸に対し、また相互に対し一次シール部材が直交
状態に維持される釣り合いシールアセンブリーを提供す
ること。 【構成】 シールアセンブリー１０はポンプ軸１２に隣
り合うスリーブ２０を含む。スリーブ２０の内側端部は
段付構造とされそれによってフランジ２６が画定され
る。フランジ２６の軸方向外側には設けた段３０の外側
表面の溝３２がＯ−リング３４を受ける。複数のボス３
６がスリーブ２０の、段３０に隣り合う周囲部分に設け
られる。第１の回転シール部材４２に段５０が形成さ
れ、段３０の溝３２内部のＯ−リング３４は、段５０が
段３０に対して弾性的にシールされ且つそこから離間さ
れるよう、第１の回転シール部材４２の段５０の内径を
シールする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本件出願は１９９０年１１月２８
日に出願された米国特許出願第０７／６１９２０７号の
部分継続出願である。本発明は機械式シール、釣り合い
機械式シール、及びシール内部のバリヤー流れを加速さ
せるための流れリングに関する。

【０００２】

【従来技術】機械式シールでは、相対回転及び相対接触
するシール面、即ち、グランドに固定したステーターリ
ング及び回転装置の軸に固定されたローターリングの合
致するシール面が、加圧液体、即ちプロセス流体を装置
の軸に沿って隔離し且つシールするために使用される。
シール部を冷却し且つシール面を横断してのプロセス流
体の通過をなくすようにするために第２の加圧液体、即
ちバリヤー流体がシール部の、前記プロセス流体と接触
するシール面と反対側のシール面の後方にしばしば導入
される。代表的に、前記軸及びグランド間を流動するバ
リヤー流体を加速させるためのベーンが回転軸上に形成
され、ばねが前記シール面を相互に常偏倚する。釣り合
いシール配列構成では加圧流体は、シール面の閉鎖を助
成するためにシール面に対向するシール部材の後方側に
画定されたピストン領域にもまた適用される。一般に、
より高い圧力と関連するピストン面積はシール面の接触
領域の１００％以下、好ましくは約７０％とするべきで
ある。この関係は、シール面の摩擦接触によって発生す
る熱を最小限とする一方、シール面を閉鎖しようとする
力を適正なシールを保証するために十分高く維持する。
シール面が相対的に回転する際の発生熱が最小化される
よう、シール面の接触領域を最小化することもまた望ま
しい。更に、バリヤー流体が使用される場合、２重シー
ル配列がしばしば使用される。この２重シール配列で
は、プロセス流体がシール部の一端に収容され、バリヤ
ー流体がシール部の中心に収納され、バリヤー流体の各
側には相対回転するシール面が配置され、この局部的環
境がシール部の他端に於てシールされる。従来技術の釣
り合い２重シールの１形式に於ては、両流体はシール面
と対向する夫々のシール部材の後方へのアクセスを有
し、シール面接触領域に対するピストン領域の所望の釣
り合い比は、シール部材の夫々のシール面の背後のＯ−
リング溝内を摺動し得るＯ−リングを設けることによっ
て達成される。そうしたＯ−リング溝内を摺動するＯ−
リングが、最高圧力を有する流体からの流体圧力の、シ
ール面と対向するシール部材の各側の適宜のピストン領
域への適用を可能とする。シール面を相互に偏倚するば
ねがシール部内部の、シール面の各側に位置付けられ、
プロセス流れ及びバリヤー流れの一方か或は両方に対し
て露呈され得る。この配列構成には著しい制限がある。
先ず第１に、Ｏ−リングの内径部及び外径部によって各
流体のための釣り合い圧力点が画定されることから、シ
ール面の半径方向の接触寸法形状をＯ−リングの肉厚に
対応するための十分な大きさのものとしなければならな
くなることである。これが、最初の接触領域が所望され
るシール面の設計形状を限定する。第２には、Ｏ−リン
グがその溝内を意図された如くには摺動しない場合、意
図された釣り合い圧力が達成されなくなることであり、
更には、プロセス流れ及びバリヤー流れに対して露呈さ
れたばねが汚染され、腐蝕することである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明が解決
しようとする課題は、従来技術の欠点を克服する機械式
シールアセンブリーを提供することであり、釣り合い圧
力がＯ−リングの動作によって影響を受けない釣り合い
型シールアセンブリーを提供することであり、釣り合い
圧力が、合致する一次シールリングの軸方向後方面に画
定される固定ピストン領域によって決定される２重釣り
合い式の２重式シールアセンブリーを提供することであ
り、軸振れ或は軸端遊びの有無にかかわらず、一次シー
ル部材回転する軸に対し、また相互に直交状態に維持さ
れる釣り合い型シールアセンブリーを提供することであ
り、更には、浮遊する流れリングを具備し、これが軸の
変則性にかかわらず、シールアセンブリーのバリヤー流
体チャンバー内部のバリヤー流体の加速及び送達を最適
化するシールアセンブリーを提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記及びその他の課題は
本発明によって解決される。本発明の１様相に従えば、
シールアセンブリーがシールプロセスにおける被シール
装置の軸及び装置自体間の不整合、即ち前記軸とシール
グランドをそこに取付ける装置のパッキン箱の端部面と
直交する平面との間の不整合をなくす。好ましい具体例
ではシールアセンブリーは、相対回転し得る環状の一次
シール部材を有し、該一次シール部材がその半径方向内
側周囲におけるプロセス流れ及びバリヤー流れを夫々シ
ールし且つ分離し、また、予備決定された接触領域を覆
って相互に接触し合う、対向状態で半径方向に伸延する
環状のシール面をそれらの間部分に画定する。その一端
にフランジを具備する軸スリーブが設けられ、この軸ス
リーブに対し前記フランジと軸スリーブの他端のばねと
の間にシール部材が取付けられる。各一次シール部材の
軸方向内側の、シール面から軸方向に離間し且つ対向す
る位置で、且つ一次シール部材の一定直径位置に二次シ
ール部材が接触されそれにより、一次シール部材の軸方
向に沿っての流体の通過が防止される。前記一次シール
部材が第１及び第２の一対の一次シール部材を形成し、
関連する二次シール部材が、第１及び第２の一対の二次
シール部材を形成し、またこれらの一次及び二次シール
部材対が、シールされたバリヤー流体チャンバーをその
間部分に含む内側シール及び外側シールを形成する。装
置上にグランドが軸に対して公称同軸的に取付けられ、
静置された２つの一次シール部材が弾性的且つ摺動自在
にそこに取付けられる。他の２つの一次シール部材が軸
と共に回転するためにスリーブ上に取付けられ、軸と共
に回転するためにスリーブ上に取付けられた一次シール
部材の一方が摺動自在に取付けられ、他方の一次シール
部材がスリーブフランジと衝接状態に取付けられる。ば
ねが一次シール部材を相互に且つフランジ内部へと偏倚
することから、一次シール部材は軸端遊び及び軸振れに
かかわらず、フランジに関する整列状態に維持される。
本発明の他の様相に従えば、２重釣り合い式２重シール
が開示される。該２重釣り合い式２重シールでは一定の
且つ予備決定されたピストン領域が、二次シール部材位
置或は肉厚にかかわらず、各一次シール部材の軸方向後
方側に画定される。好ましい具体例ではピストン領域は
シール面の接触領域よりも小さく且つそこに軸方向に整
列される（即ち同軸とされる）。そうしたピストン領域
の各々が、好ましくは接触領域の主要部分と等しい予備
決定領域を形成する。１つのピストン領域が一次シール
部材の内側周囲と流体連通状態で半径方向内側に伸延
し、他のピストン領域が一次シール部材の外側周囲と流
体連通状態で半径方向外側に伸延する。軸方向に外側の
ピストン領域が、バリヤー流体のためのピストン領域と
して作用し、軸方向内側の他のピストン領域がプロセス
流体のためのピストン領域として作用する。種々の具体
例に於て、第１及び第２の一対のシール面の接触領域は
等しい。第１の対における軸方向内側の一次シール部材
はシールアセンブリーの、一次シール部材の軸方向外側
の第２の対の一次シール部材と対向する端部側に位置決
めされる。各々の一次シール部材は一次シール部材の各
対における他方の一次シール部材から離間する後方部分
を具備し、その半径方向内側をピストン領域が伸延しま
た該半径方向内側は全ての一次シール部材の内側周囲部
分と連通される。これら第１及び第２の一対の一次シー
ル部材ピストン領域は等しく、好ましくは各一次シール
部材の半径方向内側周囲部分はバリヤー流体と連通され
る。

【０００５】有益には、本発明に従うシールアセンブリ
ーは装置の軸を、軸及び装置間の不整合にかかわらずシ
ールし、構成部品の幾何形状によって圧力均衡を達成し
それにより、損耗或は機能停止し得る任意の可動構成部
品（Ｏ−リング等）に依ることなく、シール面に対向す
る一次シール部材の側面の一定の、予備決定されたピス
トン領域を提供する。個々のピストン領域は一方の流体
だけに露呈される。更には、シール面の接触領域は釣り
合い圧力点を画定するＯ−リングの寸法によって付与さ
れるいかなる制限をも受けることなく最適化され得る。
本発明の他の特徴によれば、シール面を偏倚するばねは
シールアセンブリーの一方の端部に位置決めされしかも
プロセス流体或はバリヤー流体の何れにも露呈されな
い。有益には、これらのばねはシール面に於ける損耗の
度合いとして観察され得る。追加的に、ばね負荷は一般
にシールアセンブリー及びシールアセンブリーを取付け
る装置の軸間の不整合による影響を受けない。有益に
は、シール面の圧力均衡は、釣り合いを達成するために
必要なシールアセンブリー構成部品を相対運動させるこ
となく両方向に於て達成される。また、本発明によって
シール面の接触領域を小さくした設計が可能とされるこ
とから、シールアセンブリーの作動に伴う熱発生量が最
小化される。本発明の更に他の変更例は、バリヤー流体
の、このバリヤー流体と接触されるべき部品への送達を
最適化するための配列構成に於て更に利用される。そう
した配列構成では、静置された、回転しない一次シール
部材の対面する後端が、軸に同心状態で取付けられた、
回転抵抗性を提供する環状の流れリングの、軸方向に浮
遊する軸方向側部と衝接される。この環状の流れリング
は一般に環状であり、その側壁によって境界付けられる
第１の内径位置の内側周囲床部分にして、その位置にお
ける軸スリーブの局部外径よりも僅かに大きいだけの、
より小さい第２の内径位置に於て終端する前記内側周囲
床部分を具備することにより内側流路或は内側流れチャ
ンネルを画定する。軸或はスリーブの種々の具体例に
は、軸の回転に際してバリヤー流体を加速させるための
ポンプベーンが含まれる。有益には、この具体例では前
記環状の流れリングは回転しない静置された一次シール
部材の移動と共に軸方向に浮動する。この浮動が、軸振
れが生じた場合に、軸方向にずれたシール面への冷却さ
れたバリヤー流体の送達が最適化されるよう、流れチャ
ンネルをポンプベーンを覆って中心合わせされた状態に
維持する、画定された流れチャンネルの一方の部分を流
動する流体は環状の流れリングの内側に形成されたダム
部によって観察される。環状の流れリングは更に、軸の
回転方向によって流体入口ポート或は流体出口ポートと
して作用する、一対の流体ポートを画定する。各々の流
体ポートは、環状の流体リングの円周を半径方向に貫い
て伸延し、画定された流れチャンネル内に開放するポー
トとして環状の流れリングの内側位置で終端する。流れ
チャンネルの障害部の無い部分が、流体入口ポートから
流体出口ポートに至る所望の流体流れ方向でのバリヤー
流体の流路を提供し、一方、前記ダム部が流体流れが反
対方向に流れないようにする。前記ダム部は、環状の流
れリングの外側周囲の共通の原点から半径方向内側に伸
延する一対のフランジによって形成される。各々のフラ
ンジは環状の流れリングを貫いて半径方向に伸延する夫
々の周囲開口を画定する。入口ポート及び出口ポート
が、フランジによって画定される半径方向に伸延する周
囲開口の各一方と連結する半径方向周囲開口として夫々
形成される。作動に際し、入口ポート位置で、関連する
フランジが流体流れを回転する軸と流れチャンネルのダ
ム部のない部分との間を内側方向へと差し向け、また出
口ポート位置の関連するフランジが、流れチャンネルか
ら出る加速された流体を外側に差し向ける。環状の流れ
リングの外側周囲には、前記回転しない一次シール部材
の対面する後端の、回転に抵抗するための切欠きと係合
する抗−回転ボスが含まれる。抗−回転ラグが、環状の
流れリングをシールのグランドに固定する。かくして、
前記切欠きを設けた前記回転しない一次シール部材と環
状の流れリングとは回転しないように固定され、流れチ
ャンネルの入口ポート及び出口ポートとグランドの半径
方向の入口ポート及び出口ポートの各々の口との整合が
保証される。シールの入口ポート及び出口ポートは、軸
の中心と実質的に接する環状の流れリングの入口ポート
及び出口ポートと連結される。入口ポート及び出口ポー
トの各々の口の内径は関連するポートの内径よりも大き
く、従って流体流れが、環状の流れリングが軸方向に浮
動するに際しても容易化される。

【０００６】

【実施例】図１から図５を参照するに、本発明に従う機
械式シールアセンブリー１０（以下単にシールアセンブ
リー１０と称する）がポンプ軸１２に取付けられ、ボル
ト１６によってポンプハウジング１４に固定されてい
る。シールアセンブリー１０はポンプハウジングのパッ
キン箱１８の内部に部分的に伸延される。シールアセン
ブリー１０はポンプ軸１２に隣り合うスリーブ２０を含
んでいる。このスリーブ２０の内側端部、即ちパッキン
箱１８に挿通された端部位置に於て、スリーブ２０の内
側周囲の溝２２がポンプ軸１２に隣り合うＯ−リング２
４を受けそれによって、プロセス流体がスリーブ２０及
びポンプ軸１２間を通過しないようにしている。スリー
ブ２０の内側端部は段付構造とされそれによってフラン
ジ２６が画定される。このフランジの外径はパッキン箱
１８の内径よりも小さくまた、ポンプ軸１２に隣り合う
スリーブ２０の内面と直交する外側を向いた壁２８を具
備している。フランジ２６の軸方向外側には、その直径
がスリーブ２０の主要部分の直径よりも大きいがしかし
フランジ２６のそれよりは小さい段部３０が設けられ
る。段部３０の外側表面の溝３２がＯ−リング３４を受
ける。複数のボス３６がスリーブ２０の、段部３０に隣
り合う周囲部分に設けられる。記載された具体例では等
間隔の３つのボスがスリーブの周囲に設けられる。図５
を参照するに、スリーブの外側端部に隣り合って複数の
円形孔がスリーブを貫いて伸延される。これらの円形孔
は３つの大孔３８と各３つの小孔３９、４０とを有し、
これらの孔はスリーブの円周に沿って等間隔に交互に配
置される。

【０００７】スリーブ２０の内側端部には第１の回転シ
ール部材４２が設けられる。この第１の回転シール部材
４２は、軸方向外側を向いたシール面４６を具備する比
較的幅広のシール部分４４を有する。この第１の回転シ
ール部材４２の前記比較的幅広のシール部分４４はスリ
ーブ２０のボス部３６と係合する複数の切欠き４８をそ
の内径部に有する。前記ボス部３６と係合することによ
り第１の回転シール部材４２はスリーブ２０に対して錠
止されスリーブ２０と共に回転する。第１の回転シール
部材４２の外径はスリーブ２０のそれよりは僅かに小さ
く、従ってパッキン箱１８の内壁からは離間される。第
１の回転シール部材４２の前記段部３０に隣り合う内径
部は、シール面４６と対向する前記比較的幅広のシール
部分４４よりも軸方向後方側（図２で左側方向）に於て
大きくされそれにより、第１の回転シール部材４２にお
ける段部５０が形成される。この段部５０の内径は段部
３０の外径と概略等しい。段部３０の溝３２内部に受容
されたＯ−リング３４は、第１の回転シール部材４２の
段部５０の内径をシールそれによって段部５０が段部３
０に対して弾性的にシールされ且つそこから離間される
ようにする。第１の回転シール部材４２の比較的幅広の
シール部分４４の内径は、ボス部３６が切欠き４８と遊
嵌し得るようスリーブ２０のその位置における外径より
も僅かに大きい。第１の回転シール部材４２の、シール
面４６と対向する軸方向内側に面する壁５２は、段部３
０の端部壁３１から離間されそれにより、その間部分へ
の流体の接近を可能とし、かくして壁５２にはピストン
領域Ａが形成される。別態様に於ては端部壁３１は、そ
れもやはり軸と直交していることから、フランジ２６の
壁２８に代わる参照表面として使用される。

【０００８】第１の静置シール部材５４が第１の回転シ
ール部材４２の軸方向前方（図２で右側）に設けられ
る。該第１の静置シール部材５４は、スリーブ２０の外
径部よりも幾分大きな内径部から、パッキン箱１８の内
径部よりも僅かに小さい外径部へと伸延するシール部分
５６を含む。狭幅の、軸方向後方を向いたシール面５８
が、シール部分５６から第１の回転シール部材４２のシ
ール面４６に向けて伸延し且つ該シール面４６とシール
状態で係合する。第１の静置シール部材５４のシール部
分５６の外側の、該シール部分５６に対して減径された
外径部の段部６０によって二次的なシール部分５５が画
定され、またシール部分５６の前記シール面５８と反対
側には、軸方向前方を向いた壁６２が画定される。図５
に示されるように、等間隔の４つの切欠き６４が段部６
０の外側端部を半径方向に貫いて形成される。特定具体
例に於ては、第１の静置シール部材５４はカーボン製で
あり、第１の回転シール部材４２はシリコンカーバイド
製である。

【０００９】第２の静置シール部材５４’が第１の静置
シール部材５４の軸方向前方に逆向きに、即ちシール面
５８’が軸方向前方を向く状態で配置される。第２の静
置シール部材５４’は第１の静置シール部材５４と同一
であり、その対応部分はダッシュを付けた同一参照番号
によって示される。第２の静置シール部材５４’及び第
１の静置シール部材５４の、シール面５８、５８’と反
対側の端部は整列する切欠き６４、６４’に於て互いに
接触する。同様に、第２の静置シール部材５４’の軸方
向前方には、第１の回転シール部材４２と同一で且つ該
第１の回転シール部材４２とは逆向きにの第２の回転シ
ール部材４２’が設けられる。該第２の回転シール部材
４２’のシール面４６’は第２の静置シール部材５４’
のシール面５８’と接触する。第２の回転シール部材４
２’は回転シール部材４２の参照番号にダッシュを付け
た参照番号によってその対応部分が示される。

【００１０】スリーブ２０の外側端部には錠止リング６
６が取付けられる。錠止リング６６は、図２及び図５に
例示されるように半径方向に拡開された外側端部を具備
し、該外側端部には、シールアセンブリーを軸１２に対
して錠止しシールアセンブリーを軸１２と共に回転させ
るための締め具６９を受けるための、前記大孔３８と整
列するねじ溝付き孔６８が形成される。錠止リング６６
の前記外側端部には、ねじ溝付き締め具７１を受けるた
めの、前記小孔４０と整列するねじ溝付き孔７０が具備
される。前記ねじ溝付き締め具７１は、前記小孔４０の
端部と係合しポンプへの組み立てに先立ってシール構成
部品を軸方向に位置付けするようになっている筒状端部
を具備する。センタリングクリップ７４を錠止リング６
６に固定するねじ溝付き締め具７３を受けるためのねじ
溝付き孔７２が、錠止リングの外側に於て小孔３９と整
列状態で等間隔に追加配置される。錠止リングの、スリ
ーブの大孔３８、小孔３９、４０そして錠止リングのね
じ溝付き孔６８、７０、７２から内側方向に隔設された
内側表面には溝７６が設けられる。この溝７６にはスリ
ーブ２０の外面及び錠止リング６６の内面での流体の移
動を防止するためのＯ−リング７８が設けられる。錠止
リング６６の内側端部には、スリーブ２０の他側の端部
位置のボス部３６と対応する、軸方向に伸延する３つの
突出部８０が設けられる。第２の回転シール部材の切欠
き４８’がこの突出部８０と係合して前記第２の回転シ
ール部材４２’をそこに錠止し、この第２の回転シール
部材４２’が軸１２及びスリーブ２０と共に回転するよ
うにする。前記突出部８０及びねじ溝付き孔６８、７
０、７２間に於て、前記錠止リング６６はスリーブの他
側の端部の段部３０と対応するが、しかし段部３０より
も僅かに減径された直径を有する段部８２を有してい
る。段部８２は、第２の回転シール部材４２’の内径部
の位置で、段部５９’に対するシールを提供するＯ−リ
ング８６を受ける溝８４を有する。第２の回転シール部
材４２’のシール部分４４’位置の内径は、その位置で
のスリーブの外径よりも僅かに大きい。第２の回転シー
ル部材４２’のシール面４６に対向する壁５２’は、錠
止リング６６の段部８２の端部壁３１’から離間されそ
れによってそこへの流体の接近を可能とし、かくして図
２に示されるような、ピストン領域Ａと等しいピストン
領域Ａ’が形成される。環状の錠止リング６６の内側に
面する壁に沿った一連の軸方向孔８７が、第２の回転シ
ール部材４２’の外側端部に当接状態で支承されるばね
８８のためのポケットを提供する。ばね８８は全てのシ
ール面をスリーブ２０の内側端部位置に於てフランジ２
６に向けて偏倚する。

【００１１】シールグランド９０が、シールアセンブリ
ーの一般に中央に位置決めされる。シールグランド９０
は、図１に示されるように、このシールグランド及びシ
ールアセンブリーをポンプハウジング１４に取付けるた
めの取付けボルト１６を受けるための複数の長孔９２を
その外側に沿って具備している。図２に示されるよう
に、シールグランド９０の内側の環状溝９４が、ポンプ
ハウジング及びシールグランド間からの流体の漏れを防
止するためのガスケット９６を受ける。シールグランド
９０の内径部には、第１及び第２の静置シール部材５
４、５４’の段部（或は段部付の壁）６０、６０’に当
接状態で上被し且つシールするＯ−リング１０２、１０
４の夫々を受けるための、軸方向に離間した一対の溝９
８、１００が設けられる。シールグランド９０の、軸方
向後方に面する端部９９は第１の静置シール部材５４の
軸方向前方に面する壁６２から離間されそれにより、プ
ロセス流体の接近を可能とし、斯くしてピストン領域Ｂ
が形成される。また、シールグランドの軸方向前方に面
する壁９９’は第２の静置シール部材５４’の軸方向内
側に面する壁６２’から離間されそれにより、シールさ
れた環境流体（例えばから気）の接近を可能とし、斯く
してピストン領域Ｂ’が形成される。段部６０、６０’
は、第１及び第２の静置シール部材５４、５４’の二次
シール部分５５、５５’をシールグランド９０の内径よ
りも小さい半径方向位置に位置付けし、Ｏ−リング１０
２、１０４が弾性シール状態でそれによって生じた分離
状態を収受するべく選択される。この配列構成ではＯ−
リングがその弾性によって、軸１２がシールグランドの
中心軸と平行でなくともシールグランド及び第１及び第
２の静置シール部材５４、５４’、段部６０、６０’間
に於て二次シール部分をシール状態に維持するための手
段部を提供するべく利用される。前記分離状態が生じた
結果、また前記Ｏ−リング１０２、１０４の弾性によっ
て、第１及び第２の静置シール部材５４、５４’は軸振
れを収受するために半径方向に錠止され得る。

【００１２】軸振れは、例えば歪んだ、即ち曲がった軸
によって生じ得、回転するシール面４６、４６’、また
回転するシールアセンブリー６７全体をシールグランド
の中心軸から偏心せしめる。静置シール部材をこの回転
偏心と共に錠止可能とすることにより、シール面対４
６、５８及び４６’、５８’は夫々、相互にばかりかフ
ランジ２６の壁２８とも接触し且つ平行状態に維持さ
れ、しかも軸と直交する。かくして、第１及び第２の静
置シール部材５４、５４’を弾性的に取り付けすること
により、軸振れに対する全ての調節を、Ｏ−リング１０
２、１０４位置での第２の回転シール部材及び第２の静
置シール部材のシール機能及び第１の回転シール部材及
び第１の静置シール部材のシール面位置での主たるシー
ル機能とは別に為し得るようになる。これにより、シー
ル面の損耗は減少され、軸振れによって引き起こされ
る、そうでない場合には揺動するシール部材を継続的に
収受することによって生じるばねの疲労が排除される。
同様に、第２の回転シール部材４２’をシールするＯ−
リング８６におけるスリーブに対する摩擦が有益に低減
される。

【００１３】図３、図４、そして図５を参照するに、第
１及び第２の静置シール部材５４、５４’の切欠き６
４、６４’の整列された組の一方にラグ１０６が配置さ
れ、溝９８、１００間でシールグランドの内径部に設け
られた凹所１０８の内部に伸延されている。ラグ１０６
は一般に四角形の台座を有し、該台座は切欠き６４、６
４’に貫入され横断方向のクロスバー１０７が切欠き６
４、６４’に隣り合う位置でシールグランド９０の凹所
１０８内部に伸延される。図３に示されるように、クロ
スバー１０７は凹所１０８の軸方向に離間された端部壁
から離間され、また図４に示されるように、その幅寸法
はその側面１０７Ａ或は１０７Ｂだけが凹所１０８の側
壁１０８Ａ或は１０８Ｂの一方と接触するよう減少され
ている。クロスバー１０７及び関連する凹所１０８は、
切欠き６４、６４’よりも幾分幅広且つ丸みを帯びそれ
により、ラグ１０６は組み立て状態に於てしかるべく維
持される。ラグ１０６は第１及び第２の静置シール部材
５４、５４’をシールグランド９０に対して錠止しまた
これらのシール部材を回転しないように固定する一方、
前記第１及び第２の静置シール部材５４、５４’の、シ
ールグランドによって妨害されることのない軸方向への
偏倚を可能とする。更には、シールグランドの、軸方向
に対面する壁９９、９９’は間隙１１１、１１１’の位
置で前記第１及び第２の静置シール部材５４、５４’の
シール面５６、５６’の軸方向前方に面する壁６２及び
軸方向後方に面する壁６２’から軸方向に離間される。
これによって生じたクリアランスが、軸方向の何れの方
向における軸偏倚を、前記シール面を合致させることな
く収受し得ることを保証する。シールグランド９０には
一対の半径方向入口ポート１１０、半径方向出口ポート
１１２が設けられる。これら半径方向ポートはシールグ
ランドの溝９８、１００間内部に開放される。半径方向
ポート１１０、１１２は、ラグ１０６を収容しない切欠
き６４、６４’を貫くバリヤー流体のための入口及び出
口として機能する。

【００１４】スリーブ２０の、切欠き６４、６４’及び
半径方向入口ポート１１０、半径方向出口ポート１１２
と整列する外側表面には好ましくは、その円周方向に沿
って軸方向に伸延する複数の溝６５が設けられる。これ
らの溝は半径方向入口ポートから半径方向出口ポートへ
のバリヤー流体汲み出しを助成するベーンとして機能す
る。図２に示されるように、シールグランド９０の内側
周囲に沿った外側には、センタリングクリップ７４を受
けるための溝１１４が設けられる。このセンタリングク
リップ７４はかくして、組立に際してのシールグランド
の軸方向の位置決め、そしてシールグランド及びそして
静置シール部材のセンタリングを保証する。図６を参照
するに、内側の第１のシール部材４２及び第１の静置シ
ール部材５４の最初の１対が、接触する一対のシール面
４６、５８を画定し、バリヤー流体をしてシール面４６
に対向する壁５２への圧力行使を可能とし、またプロセ
ス流体をしてシール面５８に対向する壁６２への圧力行
使を可能とする。こうした構成上、壁５２、６２は、一
方側の流体からの正味の流体圧力をシール面４６、５８
の最初の対に向けて伝達する、予備決定された一定のピ
ストン領域Ａ及びＢを夫々画定する。各ピストン領域
は、関連する壁５２、６２の、シール面４６、５８の接
触領域にオーバーラップする度合いによって定義され
る。従って、第１の回転シール部材４２の場合、壁５２
のピストン領域Ａは、シール面５８の一定内径部及び段
５０の位置での壁５２の一定直径部間を伸延するものと
して、同様に、静置シール部材５４の壁６２のピストン
領域Ｂは、シール面５８の一定外径部及び段６０の位置
での壁６２の一定直径部間を伸延するものとして定義さ
れる。例示された具体例では、Ｏ−リングシール３４及
び１０２が段５０及び６０をシールする位置が、シール
面５８の内径及び外径に関する、段５０及び６０を夫々
シールするためのピストン領域の限界を画定する。シー
ルリング３４、１０２を受ける段５０、６０を半径方向
に適正に位置付けすることにより、各方向のピストン領
域（ピストン領域Ａ及びＢ）を、シール面４６、５８の
接触領域の所望のパーセンテージを達成するべく容易に
設計可能である。

【００１５】図６に例示されるように、ある用途のため
の異なる流体圧力の夫々に対する異なるピストン領域を
設計可能である。従って、ある好ましい具体例では、第
１の静置シール部材５４の壁６２のピストン領域Ｂ部分
はシール面の、各１目盛りが接触領域の１０％を表す肉
厚目盛りによってダイヤグラム的に表示されたシール面
４６、５８の接触領域の７０％と等しく、一方、第１の
回転シール部材４２の壁５２におけるピストン領域Ａ
は、シール面４６、５８の接触領域の６０％に等しい。
仮に第１の回転シール部材４２幾何形状が壁５２のピス
トン領域Ａがシール面４６、５８の接触領域の更に１０
％半径方向外側に伸延（即ちラインＡＡ）したとすれ
ば、ピストン領域Ａもまた接触領域の７０％と等しくな
り且つピストン領域Ｂと同寸法となる。例示された具体
例では、段５０’、６０及び６０’に対するＯ−リング
の摩擦に打ち勝ってシール面を偏倚させるために必要な
ばね負荷は４０乃至５０ｐｓｉ（２．８乃至３．５ｋｇ
ｗ／ｃｍ² ）であり、ピストン領域Ａ及びＡ’は各々接
触するシール面４６、５８及び４６、５８の接触面の
（７０％よりはむしろ）６０％に選択され、それによっ
て閉鎖のための合計力は低減される。理想的には、ピス
トン領域は摩擦及び熱の発生を減少させる一方で尚、相
対回転するシール面を横断しての流体の漏れを防止する
ための安全要因を提供するべく最小限化される。ピスト
ン領域はシール面を開放させようとする反対方向のいか
なる正味の力をも回避するよう選択されるべきである。

【００１６】ピストン領域は一定且つ予備決定された寸
法形状のものであり、関連する二次的シール部材の肉厚
或は位置とは無関係である。シール面の、ピストン領域
と関連する接触領域もまた、二次的シール部材の肉厚と
無関係であり、従って極めて小さい。この構成は、シー
ルアセンブリーが、その内側及び外側のシールを横断す
る正味の液圧とばねによる閉鎖の力とを加えた力を、圧
力変動或はシールするべき圧力のオーダーが逆転（低圧
から高圧へ或は高圧から低圧へ）されるにかかわらず維
持する点で２重釣り合いされている。シールは、Ｏ−リ
ング２４を溝２２に、そしてＯ−リング３４を溝３２に
配置することによって組み立てられる。次いで第１の回
転シール部材４２が、その切欠き４８がスリーブ２０の
表面上のボス３６と係合する状態でスリーブ２０に取付
けられる。Ｏ−リング１０２及び１０４がシールグラン
ド９０の溝９８、１００に挿通され、第１の静置シール
部材５４が、切欠き６４内のラグ１０６が凹所１０８の
クロスバー１０７と共に配列される状態で、シールグラ
ンド内部に挿通される。そして第２の静置シール部材５
４’がシールグランドの他端に、ラグ１０６を１つの切
欠き６４’内部に伸延させる状態で第１の静置シール部
材と衝接関係を為す状態に挿通される。次いでＯ−リン
グ７８、８６が錠止リング６６の溝７６、８４に配置さ
れ、そして第２の回転シール部材４２’がばね８８に抗
して錠止リング６６に取付けられる。シールグランド９
０がスリーブ２０の端部に位置決めされる。ねじ溝付き
締め具７１が錠止リングのねじ溝付き孔７０内で締め付
けられ、スリーブ内の小孔４０内部に入りそれによって
シール構成部品を軸方向に位置付けし且つばね８８によ
って行使される圧力を画定する。センタリングクリップ
７４が、ねじ溝付き締め具７３の端部をシールグランド
９０の溝１１４内部に深遠させることによって上シリン
グ内部に締め付けされる。センタリングクリップはシー
ルグランドを軸方向に位置付けし且つポンプハウジング
内のアセンブリー間のシールグランド及び静置シール部
材をセンタリングする。

【００１７】ポンプ内でシールを組み立てするために、
アセンブリーがポンプハウジング１４のパッキン箱１８
内部に伸延する第１の回転シール部材４２及び第１の静
置シール部材５４を具備するポンプ軸に沿って摺動され
る。次いでシールグランド９０の長孔９２内でボルト１
６が締め付けされそれにより、ガスケット９６がシール
グランド及びポンプハウジング間に介在される状態でシ
ールがポンプハウジングに固定される。次いでシールア
センブリーは、錠止リングのねじ溝付き孔６８及びスリ
ーブの大孔３８を貫いて伸延するねじ溝付き締め具６９
を軸１２に当接状態で錠止することにより軸１２に対し
て固定され、次いでセンタリングクリップ７４がシール
アセンブリーから取り外される。

【００１８】作動に際し、スリーブ２０が軸１２と共に
回転され、第１及び第２の回転シール部材４２、４２’
そして錠止リング６６及びばね８８がそこに担持され
る。第１及び第２の静置シール部材５４、５４’が、切
欠き６４、６４’及びシールグランド９０と係合するラ
グ１０６によって、回転しない、静置位置に保持され
る。ばね８８がシール面４６、５８及び４６’、５８’
の各対をスリーブ２０の他方の端部のフランジ２６に向
けて相互に偏倚させる。プロセス流れが、第１の回転シ
ール部材４２、第１の静置シール部材５４の外径部及び
パッキン箱１８の内径部間を移動する。相対回転するシ
ール面４６、５８がプロセス流れを、それらの静置／回
転界面（即ち前述のシール面接触領域）位置でシール
し。Ｏ−リング１０２がプロセス流れの、静置シール部
材５４を越えての通過流れをシールする。プロセス流れ
はそれがピストン領域Ｂに圧力を行使する際に、シール
面４６、５８にそれらを閉じる圧力を行使する。好まし
くはピストン領域Ｂはシール面４６、５８の接触領域の
７０％に等しい。シールグランド９０の半径方向入口ポ
ート１１０、半径方向出口ポート１１２の一方を貫いて
流入したバリヤー流れがシールグランドの溝９８、１０
０内のＯ−リング１０２及び１０４によって第１及び第
２の静置シール部材５４、５４’の外面上でシールされ
る。バリヤー流れは、それが切欠き６４、６４’を貫い
てスリーブ２０の外面に送通される際に第１及び第２の
回転シール部材４２、４２’の壁５２、５２’に対し、
ピストン領域Ａ及びＡ’の位置に於て圧力を行使する。
これらのピストン領域はシール面４６、５８及び４
６’、５８’の接触領域の７０％、好ましい具体例では
６０％である。シール面５８’の反対側における壁６
２’のピストン領域ｂ’は、その外径部がシール面５
８’によって、そしてその内径部が段６０’によって夫
々画定され、シールグランド及び第２の回転シール部材
４２’の内面及び第２の静置シール部材５４’の外面間
を通る大気その他外部流体の圧力によって、壁６２’に
対して作用する。

【００１９】有益には、シール面の接触領域はＯ−リン
グの寸法によっては限定されず、熱の発生を最小限化す
るために適する出来るだけ小型に設計可能である。第１
及び第２の回転シール部材４２、４２’の、バリヤー流
体からの圧力が加わるピストン領域Ａ、Ａ’は夫々、シ
ールされた圧力差を収受するための圧力がプロセス流体
からの加えられるところの、第１の静置シール部材５４
のピルトン領域Ｂよりも幾分小さくされる。かくして、
各ピストン領域の寸法は必要に応じて各々独立して調節
され得る。特に重要なのは、そうした調節がシール面を
閉じる正味の力がスリーブの端部のフランジに差し向け
られるように為される点である。ばね８８がフランジに
向けての初期の偏倚を提供し、そして第１の静置シール
部材５４の壁６２に力を行使するプロセス流体の圧力
が、シールアセンブリーをフランジに向けて更に偏倚す
る。ピストン領域Ａ、Ａ’位置で、何れの方向にも正味
の力が加えられない状態でアセンブリーの各端部から内
側方向に向けてバリヤー流体の圧力が加えられるに従
い、ばね力及びピストン領域Ｂ位置における任意のプロ
セス流体の圧力、そしてもしあれば、記号Ｂ’位置での
シール環境の正味圧力が常にフランジに向けられる正味
の力を創出する。有益には、シール面４６、５８、及び
４６’、５８’位置におけるシールはプロセス流体及び
バリヤー流体間の圧力変動によっては影響されない。こ
の圧力変動にかかわらず、ばね及びピストン領域Ｂ、
Ｂ’位置の圧力がシール面に対しこれを閉じる正味の力
を供給する。従って、そうした圧力変動によってはシー
ル面のＯ−リング３４、１０２に関するずれは引き起こ
されず、従ってピストン領域の均衡を破るＯ−リング
の”ハングアップ”の恐れが（仮にピストン領域がＯ−
リングによって画定されとすれば）ない。

【００２０】有益には、ばねに関してのシールの軸方向
運動は生じず、従って軸の軸方向の偏倚にかかわらず一
定のばね圧力が適用される。ばねがアセンブリーを直交
する端部に当接状態で偏倚ししかも静置シール部材が弾
性的に取付けられそれによってスリーブに関して調節し
得ることから、軸の半径方向の不整合はばねに影響せ
ず、従ってもしそうした半径方向の不整合が発生したと
してもばねを撓ませる必要はない。特に、もし軸１２が
パッキン箱１８と直交されない場合、第１及び第２の静
置シール部材５４、５４’は従ってシールグランド９０
に対して錠止される一方、これら第１及び第２の静置シ
ール部材５４、５４’並びに第１及び第２の回転シール
部材４２、４２’は相互に、及びフランジ２６に対し
て、また軸１２に対して直交状態のままとされる。ばね
がポンプ及びシールグランドの外側に位置付けられる場
合、それらはプロセス流体或はバリヤー流体によって腐
蝕され或は汚染されない。更には、シール面の損耗がば
ねの長さを観察することによって判定可能である。

【００２１】有益には、ばねに関するシールの軸方向運
動は生じない。かくして、スリーブが軸と共に移動する
に従い、軸の触れにかかわらず一定のばね圧力が加えら
れる。先の特徴及び利益にかかわらず、半径方向入口ポ
ート１１０、半径方向出口ポート１１２位置でのベーン
６５のポンピング効率は、軸触れによってベーンが固定
位置のポートからずれるに従い低下する。従って、図５
から図６に示される好ましい別態様では流路或はチャン
ネル１２１を画定する環状の流れリング１２０が設けら
れる。環状の流れリング１２０は、ベーンによって加速
されたバリヤー流体の、スリーブ２０の表面に沿って半
径方向入口ポート１１０及び半径方向出口ポート１１２
を貫き、冷却のために合致するシール面４６、５８、４
６’５８’に向けてのまたそこからの流動のための送達
を、軸触れにかかわらず最適化する。

【００２２】環状リング１２０が、シールグランドに軸
と同中心に且つ非回転状態に取付けられる。詳しくは、
環状リング１２０はシールグランド９０の、該環状リン
グをそこで受ける、隣り合う内面１２４の内径よりも僅
かに小さい外径位置の外側円周表面１２２を有する。環
状リング１２０は軸方向側壁１２６、１２６’を具備
し、その各々には軸方向外側に伸延するフランジ或はボ
ス１２８、１２８’が設けられる。この具体例では、第
１及び第２の静置シール部材５４、５４’の端部には少
なくとも１つの前記切欠き６４、６４’が含まれ、これ
ら切欠きを設けた端部が、前記切欠き６４、６４’が夫
々フランジ１２８、１２８’と合致し、シール部材を回
転しない状態で、環状リングを介してシールグランドに
合致させる。環状リングの側壁１２６、１２６’は、軸
のスリーブに向けて半径方向内側に、環状リングの半径
方向の内面１３０、１３０’の、好ましくは軸のスリー
ブのその位置における外径よりも僅かに大きいだけの直
径位置に伸延される。フランジ１２８、１２８’は種々
の様式で構成され得る。例えば、図７の具体例では、フ
ランジ１２８、１２８’は、環状リング１２０の外面１
２２の円周方向長孔１３４に、前記外面から４５度の角
度を為すフランジ１２８、１２８’を具備するストリッ
プ１３２を付設することによって形成される。図８では
４５どのフランジが側壁１２６、１２６’から外側に切
り開けられている。環状リング１２０は側壁１２６、１
２６’の内側間を軸方向に伸延する内側円周方向表面１
３６を更に画定し、かくしてスリーブの、ベーンを支承
するその位置における表面と協動する内側流れチャンネ
ル１２１を形成する。この流れチャンネルが、バリヤー
流体を半径方向入口及び出口ポート１１０、半径方向出
口ポート１１２を貫いて出入りさせ、またバリヤー流体
をシール部、即ちスリーブの外面及び全てのシール部材
（４２、５４、４２’、５４’）の、Ｏ−リング３４、
８６に至るまでの内側表面間のバリヤー流体需要領域１
４０を通して有効に搬送する作用を為す。

【００２３】環状リング１２０には更に、半径方向内側
に偏向され環状リングの外面１２２及び内面１３６を貫
いて伸延するフランジ１４２、１４４もまた設けられ
る。これらのフランジは流れチャンネル１２２内部のそ
れらの間部分にダム１５０を画定する。ダム１５０がそ
の位置における流体流れを妨害する一方、流れチャンネ
ルの残余部分での流体流れは妨害されない。フランジ形
成のプロセスに於て、一対の半径方向通路１４６、１４
８が、フランジ１４２、１４４に隣り合って環状リング
の円周部分を半径方向に貫いて夫々形成される。流れチ
ャンネルの、ダムを設けない部分が半径方向通路１４
６、１４８間を通るバリヤー流体流路を提供し、一方、
前記フランジ１４２、１４４が、バリヤー流体の流れを
流れチャンネルに向けて或はそこから外へと偏向する。
半径方向通路１４６、１４８はその間部分を通してバリ
ヤー流体を搬送するためにシールグランドの半径方向入
口ポート１１０及び半径方向出口ポート１１２の口と合
致しそれにより、軸の回転方向によって入口通路か或は
出口通路を形成する。作動に際し、入口通路位置に関連
するフランジが、流体流れを回転するベーン支承軸スリ
ーブ及びダムのない流れチャンネル間を内側に差し向
け、また出口通路を形成する半径方向通路位置に関連す
るフランジが、加速された流体を流れチャンネルから隣
り合う半径方向出口ポートへと差し向ける。こうした配
列構成により装置の軸は時計方向或は反時計方向に回転
され得、何れの場合もバリヤー流体の送達は最適化され
る。

【００２４】本具体例のシールグランドは、半径方向入
口ポート１１０及び半径方向出口ポート１１２が半径方
向通路１４６、１４８の位置に対応して再位置付けされ
ていることを除き、図１に示されるものと同様のもので
ある。例えば、図７に示されるように、半径方向通路１
４６、１４８は約４０度の鋭角を為し、その間部分にダ
ム１５０を包囲し、それによって半径方向入口ポート１
１０及び半径方向出口ポート１１２が位置付けされてい
る。環状リング１２０のダム１５０の部分が、環状リン
グをシールグランドに対して回転自在に錠止するための
ラグ１０６を受ける、環状リングの円周から半径方向外
側に開放する円周方向長孔１５４を画定する。これが、
第１及び第２の静置シール部材５４、５４’を環状リン
グを介してシールグランドに非回転状態で錠止させ、ま
た流れチャンネルの入口通路及び出口通路を形成する各
半径方向通路とシール部における半径方向入口ポート及
び半径方向出口ポートの夫々の口との整列をも保証す
る。半径方向入口ポート及び半径方向出口ポートの夫々
が環状リングの半径方向通路と連結されることにより、
流れチャンネルにおける流体移送時の乱流を最小限とす
る、軸の中心軸に対して実質的に接線方向を為す流体送
達が提供される。好ましくは、半径方向入口ポート及び
半径方向出口ポートの夫々の口（例えば図８に示される
半径方向入口ポートの口１５６）の断面は、半径方向通
路１４６或は１４８の関連する断面よりも大きくそれに
より、環状リングのシールグランドに関する軸触れによ
ってその間部分に不整合が生じるにかかわらず、流体流
路が維持され得る。

【００２５】作動に際し、スリーブ及びスリーブ上のベ
ーン６５が軸方向にずれるに従い、第１の回転シール部
材４２、第１の静置シール部材５４、第２の回転シール
部材４２’、第２の静置シール部材５４’は環状リング
１２０が第１及び第２の静置シール部材５４、５４’間
を軸方向に浮動する状態でずれる。こうした配列構成に
よって流れチャンネルはベーンを越えてセンター位置決
めされそれによって、軸振れにかかわらず、軸方向にず
れたシール面への冷却用のバリヤー流体の送達を最適化
する。理想的には環状リングは、回転する軸の遊び及び
振れを収受するべく、環状リングをシールグランドに取
付けた第１及び第２の静置シール部材５４、５４’と共
にずらすことを可能とする寸法形状及び許容誤差を有す
る軸スリーブ及びシールグランドと協動される。以上本
発明を具体例を参照して説明したが、本発明の内で多く
の偏向を成し得ることを理解されたい。例えば、スプリ
ットグランドと関連する２つのシール面を具備する単一
の静置シール部材を使用することが出来る。

【００２６】

【発明の効果】

１．釣り合い圧力がＯ−リングの動作によって影響を受
けない釣り合いシールアセンブリーが提供される。 ２．釣り合い圧力が、合致する一次シールリングの後面
に画定される一定のピストン領域によって決定される２
重釣り合い式の２重シールアセンブリーが提供される。 ３．軸振れ或は軸端遊びの有無にかかわらず、回転軸に
対し、また相互に対し一次シール部材が直交状態に維持
される釣り合いシールアセンブリーが提供される。 ４．浮動する流れリングを具備することによって、軸端
遊びにかかわらずシールアセンブリーのバリヤー流体チ
ャンバー内部のバリヤー流体の加速及び送達が最適化さ
れるシールアセンブリーが提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の機械式シールアセンブリーの平面図で
ある。

【図２】図１を線２−２で切断した部分拡大断面図であ
る。

【図３】図２を９０度異なる方向から見た、図２と類似
の部分拡大断面図である。

【図４】図３を線４−４で切断した部分拡大断面図であ
る。

【図５】図１の分解斜視図である。

【図６】図２の部分拡大断面図である。

【図７】本発明の環状の流れリングの側面断面図であ
る。

【図８】図７を線８−８で切断した断面図である。

【図９】図１のシールの、環状の流れリングを組み込ん
で成る１具体例の、図１を線２−２で切断した断面図で
ある。

【符号の説明】

１０：機械式シールアセンブリー １２：ポンプ軸 １８：パッキン箱 ２０：スリーブ ３６：ボス ４２：第１の回転シール部材 ４２’：第２の回転シール部材 ４４：比較的幅広のシール部分 ５４：第１の静置シール部材 ５４’：第２の静置シール部材 ６６：錠止リング ７０：ねじ溝付き孔 ７１：ねじ溝付き締め具 ７４：センタリングクリップ

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【手続補正書】

【提出日】平成５年８月３１日

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図８】

【図６】

【図７】

【図９】

フロントページの続き (72)発明者 マーガレット・ビー・ウィルブラント アメリカ合衆国ニューハンプシャー州デリ ー、ゲイタ・ドライブ30 (72)発明者 アン・ティー・アテナシオ アメリカ合衆国マサチューセッツ州レビ ア、イースタン・アベニュー９

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸手段を具備する装置のハウジング
   に対して固定状態で付設されるためのグランドを具備
   し、前記回転軸手段が、軸端遊びの有る軸と該軸に位置
   付けられた流体流れ加速ベーンとを含み、前記グランド
   がその内側表面位置でそこに関連する環状の一次シール
   部材対を非回転状態で受け、各前記一次シール部材のシ
   ール面が、環状の二次シール部材対の各一方を前記回転
   軸手段に対して非回転状態で取り付けるべく合致され、
   前記一次シール部材対が、シールされたバリヤー流体環
   境を画定する合致する２対のシール面を形成し、前記合
   致する２対のシール面の一方が、プロセス流体を前記軸
   手段に沿ったプロセス流体環境内にシールし、前記グラ
   ンドが半径方向にそこを貫いて伸延する一対のポートを
   具備し、前記ポート対が、前記バリヤー流体環境内の前
   記流体流れ加速ベーンに隣り合って開口された口にし
   て、前記グランドが前記軸手段と同心状態で前記装置に
   取り付けられた場合に前記軸手段の回転方向に於てその
   位置にバリヤー流体流れを提供するべく位置付けされて
   なる口を具備する２重の機械式シールアセンブリーであ
   って、 軸方向に浮動する環状の流れリングにして、前記グラン
   ドの、前記ポートの口に隣り合い且つ前記グランドと関
   連する前記一次シール部材間に於て軸方向に取り付けす
   るための円周方向外面を具備し、その内側に障害部分を
   設けた流れチャンネルを有し、 環状の流れリングがその内径部に向けて半径方向内側に
   伸延する側壁を具備し、前記流れチャンネルが前記側壁
   間で軸方向に位置付けられた前記環状の流れリングの円
   周方向内面に沿って画定され、 環状の流れリングが更に前記円周方向外面及び円周方向
   内面を貫いて半径方向に伸延された一対の半径方向通路
   を含み、該一対の半径方向通路間に位置付けられたダム
   部を含み、該ダム部が前記流れチャンネル内における前
   記一対の半径方向通路間での第１の回転方向における流
   体流れを阻止し、前記一対の半径方向通路が前記グラン
   ドのポートの各一方と浮動状態で夫々連通しそれによ
   り、前記ポート及び半径方向通路、そして流れチャンネ
   ル内を貫いてのバリヤー流体の第２の回転方向における
   流動を容易化するための前記環状の流れリングと、 該環状の流れリング及び前記グランドと関連する一次シ
   ール部材を非回転状態で前記グランドに取り付けするた
   めの取付け手段にして、前記軸手段の軸方向のずれを収
   受するための、前記グランドに取付けた一次シール部材
   及び前記環状の流れリングの軸方向移動を可能とする一
   方、前記バリヤー流体環境内におけるバリヤー流体流れ
   をシールしそれによりその軸方向への移動が、前記流体
   チャンネルを軸振れにかかわらず前記流体流れ加速ベー
   ンに隣り合って位置付けし、一方前記合致するシール面
   を合致状態に維持する前記取付け手段とによって構成さ
   れる２重の機械式シールアセンブリー。
2. 【請求項２】 側壁は各々錠止構造を含み、一次シール
   部材対の各一方がその一方の端部に軸方向のシール面を
   具備し、一次シール部材対を非回転状態で前記グランド
   に取り付けするための取付け手段は一次シール部材対の
   各々の他方の端部を含み、各前記他方の端部は少なくと
   も１つのキー構造を含み、側壁の各前記錠止構造が前記
   一次シール部材対を非回転状態で環状の流れリングに対
   して錠止するために前記少なくとも１つのキー構造と協
   動する請求項１の２重の機械式シールアセンブリー。
3. 【請求項３】 側壁の錠止構造はフランジを含み、少な
   くとも１つのキー構造は切欠きを含む請求項２の２重の
   機械式シールアセンブリー。
4. 【請求項４】 一次シール部材を非回転状態で前記グラ
   ンドに取り付けするための取付け手段は、グランド内に
   画定される凹所と環状の流れリングの円周方向外面に画
   定される凹所とこれら各凹所に於て合致し且つ前記グラ
   ンドにおける回転に抗して前記環状の流れリングを錠止
   するがしかし該環状の流れリングの軸方向の移動を容易
   化するためのラグとを含む請求項１の２重の機械式シー
   ルアセンブリー。
5. 【請求項５】 一次シール部材を非回転状態で前記グラ
   ンドに取り付けするための取付け手段は、グランドに関
   連する一次シール部材対の各々を前記グランドに取付け
   るための弾性の二次シール部材対を含んでいる請求項１
   の２重の機械式シールアセンブリー。
6. 【請求項６】 一次シール部材対を非回転状態で前記グ
   ランドに取り付けするための取付け手段は、前記グラン
   ドの内側と該グランドに関連する一方の前記一次シール
   部材対のシール面の特定部分との間に取付けられ、それ
   によって物理的に接触しないよう僅かに分離された第１
   のＯ−リングと、前記グランドの内側と前記グランドに
   関連する他方の前記一次シール部材対のシール面の特定
   部分との間に取付けられそれによって物理的に接触しな
   いように分離された第２のＯ−リングとを含む請求項４
   の２重の機械式シールアセンブリー。
7. 【請求項７】 環状の流れリングは、その円周方向外面
   及び円周方向内面から半径方向内側に向けて偏向された
   一対のフランジを含み、該フランジが前記円周方向外面
   及び円周方向内面を半径方向に貫いて伸延する一対の半
   径方向通路を創出する請求項１の２重の機械式シールア
   センブリー。
8. 【請求項８】 環状の流れリングの一対のフランジは該
   環状の流れリングの内径に向けて半径方向内側方向に偏
   向される請求項７の２重の機械式シールアセンブリー。
9. 【請求項９】 プロセス流体を装置のパッキン箱内部の
   内側シール部位置で、前記装置の軸と同心状態で第１の
   流体環境に於てシールするための予備決定圧力釣り合い
   状態を有し、第２の流体環境をそれ自身及び前記内側シ
   ール部間に於てシールするための外側シール部を具備
   し、その場合、相対回転する一次シール部材が、前記装
   置の軸と公称同軸に取付けられた前記内側シール部及び
   外側シール部を画定し、複数の二次シール部材の各１つ
   が、前記第２の流体環境から前記第１の流体環境をシー
   ルするために前記シールアセンブリー内部で前記装置に
   関して前記一次シール部材の各１つをシールする２重釣
   り合い式２重の機械式シールアセンブリーであって、 各々の一次シール部材がその内径部及び外径部間を伸延
   する軸方向のシール面側部を具備し、該シール面側部が
   半径方向に伸延するシール面を各々画定し、一次シール
   部材の第１の対における前記シール面が合致して、第１
   の内側及び外側の一次シール面接触領域をそれらの直径
   方向に伸延する第１の一次シール面接触領域を覆う前記
   内側シール部を形成し、前記一次シール部材の第２の対
   のシール面が合致して、第２の内側及び外側一次シール
   面接触領域をそれらの直径方向に伸延する第２の一次シ
   ール面接触領域を覆う前記外側シール部を形成し、 各前記一次シール部材の各々が、その前記軸方向のシー
   ル面側部と対向する側部にして、各々その中間直径部と
   その前記内径部及び外径部の一方との間を反対方向に伸
   延する前記側部と、その各々に関連する、一定に予備決
   定された、一般に半径方向に伸延する一次シール部材ピ
   ストン領域とを含み、 各前記一次シール部材ピストン領域が、各前記一次シー
   ル部材の関連する中間直径部と前記第１の内側或は外側
   の一次シール面接触領域の直径部分の一方との間を半径
   方向に伸延するものとして画定され、 各前記一次シール部材ピストン領域が、前記第１の内側
   或は外側の一次シール面接触領域の主要部分と等しい、
   前記二次シール部材の肉厚或は位置とは無関係の、予備
   決定された一定の領域である前記２重釣り合い式２重の
   機械式シールアセンブリー。
10. 【請求項１０】 ２つの、一次シール部材ピストン領域
    が第２の流体環境に対して露呈され、他の一次シール部
    材ピストン領域が第１の流体環境に対して露呈されてい
    る請求項９の２重釣り合い式２重の機械式シールアセン
    ブリー。
11. 【請求項１１】 軸及び装置間における内側シール部及
    び外側シール部間の不整合から隔絶された配列構成を含
    み、一次シール部材が、前記軸と関連する回転するもの
    と前記装置と関連する、静置された回転しないものとを
    含み、 前記軸及び装置間における内側シール部及び外側シール
    部間の不整合から隔絶された配列構成が、 シール面を互いに偏倚するための偏倚手段と、 前記軸の周囲に同心状態で取り付けすためのスリーブに
    して、前記軸と実質的に直交状態で半径方向に伸延する
    フランジを具備し、シールアセンブリーに於て一次シー
    ル部材が、その前記シール面を前記軸と実質的に直交状
    態に保持した状態で前記フランジに関し取付けられ、前
    記回転する側の前記一次シール部材が前記軸に対して公
    称同軸状態で前記スリーブの二次シール部材の一方によ
    って取付けられ、前記回転する側の一次シール部材及び
    回転しない側の一次シール部材が夫々、前記二次シール
    部材によって前記軸と公称同軸に取付けられ、前記スリ
    ーブが前記偏倚手段及び一次シール部材の各々を前記偏
    倚手段からの偏倚によって前記シール面が前記フランジ
    に向けて一様に偏倚されるよう前記偏倚手段を支持しそ
    れにより、前記軸及び装置間における内側シール部及び
    外側シール部間の不整合が生じるにかかわらず、前記シ
    ール面を横断してのシールアセンブリーにおける圧力釣
    り合いが維持される請求項９の２重釣り合い式２重の機
    械式シールアセンブリー。
12. 【請求項１２】 シール面を互いに偏倚するための偏倚
    手段は、一次シール部材を、軸と実質的に直交状態で半
    径方向に伸延するスリーブのフランジに至るまで均一に
    偏倚させるために、第１の流体環境或は第２の流体環境
    の外側に於て前記スリーブに取付けられた圧縮ばねを含
    んでいる請求項１１の２重釣り合い式２重の機械式シー
    ルアセンブリー。
13. 【請求項１３】 シールされるべき装置のハウジングに
    固定状態で付設するためのグランドと、遊びを有する軸
    にして、スリーブに位置付けた流体流れ加速ベーンを具
    備する前記軸とを具備し、前記グランドがその内面位置
    で、関連する一対の一次シール部材を非回転状態で受
    け、前記一次シール部材のシール面の各々が前記軸と関
    連する一次シール部材の各々のシール面と合致しそれに
    より、内側及び外側シール部を形成し、また第１及び第
    ２のシール部間にシールされたバリヤー流体環境を画定
    し、前記合致されたシール面の第１の対が前記軸に沿っ
    てプロセス流体環境に於てプロセス流体をシールし、前
    記グランドが半径方向にそこを貫いて伸延する一対のポ
    ートを具備し、各ポートは前記バリヤー流体環境内で前
    記流体流れ加速ベーンに隣り合って開口しそれによっ
    て、前記グランドが前記軸と同軸状態で前記装置に取付
    けられた場合にその位置での前記軸の回転方向における
    バリヤー流体流れを提供するべく位置付けされた口を具
    備し、 シール部は更に、前記グランドの内側に於て前記ポート
    の口に隣り合って且つ前記グランドと関連する前記一次
    シール部材間で軸方向に取付けるための円周方向外面を
    具備し、軸方向に浮動する環状の流体リングはその内側
    に障害部を有する流れチャンネルを具備し、 前記環状の流れリングがその内径部に向けて半径方向内
    側に伸延する側壁を具備し、前記流れチャンネルが前記
    側壁間で軸方向に位置付けられた前記環状の流れリング
    の円周方向内面に沿って画定され、 前記環状の流れリングが更に前記円周方向外面及び円周
    方向内面を貫いて半径方向に伸延された一対の半径方向
    通路を含み、該一対の半径方向通路間に位置付けられた
    ダム部を含み、該ダム部が前記流れチャンネル内におけ
    る前記一対の半径方向通路間での第１の回転方向におけ
    る流体流れを阻止し、前記一対の半径方向通路が前記グ
    ランドのポートの各一方と浮動状態で夫々連通しそれに
    より、前記ポート及び半径方向通路、そして流れチャン
    ネル内を貫いてのバリヤー流体の第２の回転方向におけ
    る流動を容易化するための前記環状の流れリングと、 該環状の流れリング及び前記グランドと関連する一次シ
    ール部材を非回転状態で前記グランドに取り付けするた
    めの取付け手段にして、前記軸手段の軸方向のずれを収
    受するための、前記グランドに取付けた一次シール部材
    及び前記環状の流れリングの軸方向移動を可能とする一
    方、前記バリヤー流体環境内におけるバリヤー流体流れ
    をシールしそれによりその軸方向への移動が、前記流体
    チャンネルを軸振れにかかわらず前記流体流れ加速ベー
    ンに隣り合って位置付けし、一方前記合致するシール面
    を合致状態に維持する前記取付け手段とを包含する請求
    項１１の２重釣り合い式２重の機械式シールアセンブリ
    ー。
14. 【請求項１４】 軸の周囲に同中心で取付けるためのス
    リーブと装置に取付けるためのグランドとを含み、一次
    シール部材はその２つが、関連する二次シール部材にし
    て、前記２つの一次シール部材をそこにシールする前記
    二次シール部材と共に夫々前記グランドに対して非回転
    状態で取付けられ、前記一次シール部材の２つが、関連
    する前記二次シール部材にして、前記２つの一次シール
    部材をそこにシールする前記二次シール部材と共に前記
    スリーブに回転状態で取付けられ、前記グランドの内径
    部が、シールアセンブリー内部における前記二次シール
    部材の軸方向偏倚を防止するための、前記関連する二次
    シール部材の各一方を捕捉するための各々の凹所を画定
    し、前記スリーブが、前記関連する二次シール部材の各
    一方を、それらのシールアセンブリー内部での軸方向偏
    倚を防止するべく捕捉するための各々の凹所を画定する
    請求項９の２重釣り合い式２重の機械式シールアセンブ
    リー。
15. 【請求項１５】 シールされるべき装置のハウジングに
    固定状態で付設するためのグランドと、軸端遊びを有す
    る軸にして、スリーブに位置付けた流体流れ加速ベーン
    を具備する前記軸とを具備し、前記グランドがその内面
    位置で、関連する一対の一次シール部材を非回転状態で
    受け、前記一次シール部材のシール面の各々が前記軸と
    関連する一次シール部材の各々のシール面と合致しそれ
    により、内側及び外側シール部を形成し、また第１及び
    第２のシール部間にシールされたバリヤー流体環境を画
    定し、前記合致されたシール面の第１の対が前記軸に沿
    ってプロセス流体環境に於てプロセス流体をシールし、
    前記グランドが半径方向にそこを貫いて伸延する一対の
    ポートを具備し、各ポートは前記バリヤー流体環境内で
    前記流体流れ加速ベーンに隣り合って開口しそれによっ
    て、前記グランドが前記軸と同軸状態で前記装置に取付
    けられた場合にその位置での前記軸の回転方向における
    バリヤー流体流れを提供するべく位置付けされた口を具
    備し、 シール部は更に、前記グランドの内側に於て前記ポート
    の口に隣り合って且つ前記グランドと関連する前記一次
    シール部材間で軸方向に取付けるための円周方向外面を
    具備し、軸方向に浮動する環状の流体リングはその内側
    に障害部を有する流れチャンネルを具備し、またその内
    径部に向けて半径方向内側に伸延する側壁を具備し、前
    記流れチャンネルが、該側壁間で軸方向に位置付けられ
    た前記環状の流れリングの円周方向内面に沿って画定さ
    れ、前記円周方向外面及び円周方向内面を貫いて半径方
    向に伸延される一対の半径方向通路を含み、該一対の半
    径方向通路間に位置付けられたダムを含み、該ダムが前
    記流れチャンネル内における前記一対の半径方向通路間
    での第１の回転方向での流体流れを阻止し、前記一対の
    半径方向通路が前記グランドのポートの各一方と浮動状
    態で夫々連通しそれにより、前記ポート及び半径方向通
    路、そして流れチャンネル内のバリヤー流体の第２の回
    転方向に於て貫いての流動を容易化する前記環状の流れ
    リングと、 該環状の流れリング及び前記グランドと関連する一次シ
    ール部材を非回転状態で前記グランドに取り付けするた
    めの取付け手段にして、前記軸手段の軸方向のずれを収
    受するための、前記グランドに取付けた一次シール部材
    及び前記環状の流れリングの軸方向移動を可能とする一
    方、前記バリヤー流体環境内におけるバリヤー流体流れ
    をシールしそれによりその軸方向への移動が、軸振れに
    かかわらず前記流体チャンネルを前記流体流れ加速ベー
    ンに隣り合って位置付けし、一方前記合致するシール面
    を合致状態に維持する前記取付け手段とを包含する請求
    項９の２重釣り合い式２重の機械式シールアセンブリ
    ー。