JPH0685967U - メカニカルシール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】回転軸に保持されたランナに接するシールリン
グが強い接触を受けて異常摩耗や焼付きが生じないよう
にしたメカニカルシールを提供する。 【構成】回転軸１に保持されたランナ２に当接するシー
ルリング３１の背面にリテーナ３３を設け、シールリン
グの外周部とリテーナの一部を覆うホルダー３２を設け
る。シールリング３１、ホルダー３２、リテーナ３３の
間に３個のＯリング３５，３６，３７を設け、Ｏリング
３５，３６の溝径に大小差を形成する。リテーナ３３と
ケーシング５の間に２個のＯリング３８，３９を設ける
と共に、リテーナ３３とシールリング３１に設けた連通
孔４２，４３を通してリング３５，３６，３７で囲まれ
た部分に圧力コントロール装置４０を設ける。圧力コン
トロール装置４０により３個のＯリングで囲まれた部分
の圧力を調整してランナ２に対するシールリング３１の
接触状態を調節する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、回転式流体機械の軸シールに適用されるメカニカルシールに関する 。

【０００２】

【従来の技術】

図５に、従来のメカニカルシールの一例を示す。回転軸１にランナ２が取付け られ、これに対峙してシール面を形成するカーボン製のシールリング３を金属製 のシールホルダー４に圧入し、静止リングを構成する。 シールホルダー４の小径の外周部がケーシング５にＯリング６を介して嵌装され る。シールホルダー４とケーシング５間には円周上に複数本のバネ７が取付けら れ、シールリング３をランナ２へ押しつけている。 ８は回り止めピンである。回転軸１とランナ２間には、Ｏリング９を、ランナ２ を回転軸１に固定保持するためのスリーブ１０を設けている。 以上のように構成したメカニカルシールは、機内流体Ａが機外Ｂへ漏洩するのを 防止するよう作動している。

【０００３】 回転軸１の回転中、シールリング３やランナ２は、機内流体Ａの圧力・温度や 、摺動面の発熱による温度上昇に伴い変形する。 この変形によって例えば、シールリング３のシール面の内周側３’のみが、ラン ナ２に強く接触した場合は、この部分は摩擦発熱のため加熱され温度が高くなり 、シールリング３の内周部やランナ２が、熱膨張により盛り上って来て、ますま す厳しい接触をすることになり、ますます温度も上昇する。

【０００４】 この結果、シールリング３は異常摩耗を生じたり、ひどい場合は焼付きに至る 場合もある。 従って、シールリング３のシール面の変形をコントロールできれば、内周側のみ ランナに強く接触することを回避でき、前述のような不具合は発生しない。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、回転軸に保持されたランナに接するシールリングが強い接触を受け るように変形して異常摩耗や焼付きが生じないようシールリングの変形を制御可 能としたメカニカルシールを提供することを課題としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案によるメカニカルシールでは前記課題を解決するため、その静止リング にシールリングの背面に接しケーシングに取付けられるリテーナと、シールリン グのシール面側の外側面の一部にかかるツバ部を持ち、シールリング外周部及び リテーナ外周部の一部を覆うように設けるホルダーとを設けこのホルダーとリテ ーナをボルト結合により一体化構造とし、シールリング外周部とホルダー内周面 の間、リテーナの外周面とホルダーの内周面の間にそれぞれＯリングを設け、両 者のＯリング溝径に差をつける。更に、シールリングとリテーナの接する面にも Ｏリングを設ける。

【０００７】 以上の３個のＯリングで囲まれる部分が、機外に設ける圧力コントロール装置 へ連通するよう、リテーナとケーシングの嵌合部に２個のＯリングを設けこの間 から前述の３個のＯリングで囲まれた部分に到る連通孔をリテーナに設ける。 そして、シールリングとリテーナとが接する側面のいづれか一方をテーパ状や凸 状（本考案ではテーパ状と総称する）にし、シールリングが容易に変形しやすい ようにしておく。 前記した３個のＯリングで囲まれた部分を機外の圧力コントロール装置へ連通す る連通孔はリテーナに加えシールリング内にも設けた構成としてもよい。

【０００８】

【作用】

前記したように、本考案ではシールリングの外周面とホルダーの内周面の間の Ｏリング径をｄ₁ 、リテーナの外周面とホルダー内周面間のＯリング径をｄ₂ と 差をつけて配置し、これら２つのＯリング及びシールリングとリテーナの接する 面の間に設けたＯリングの３個のＯリングで囲まれた部分をリテーナに設けられ た連通孔を介して外部に設置する圧力コントロール装置につなぐことにより、機 内流体Ａの圧力Ｐ_A 、コントロールした圧力（径ｄ₁ ，ｄ₂ をもつ２個のＯリン グ間の圧力）Ｐ_C とすると数１式に示す流体圧力差による力がホルダーに作用す るため、ホルダーのツバ部を介してこのＦ_H がシールリングに作用する。

【０００９】

【数１】

【００１０】 また、シールリングには、シールリングとリテーナの接する面に配置したＯリ ング部の径をｄ₅ 、ランナーと接するシールリングのシール面の外径をｄ₃ ，シ ール面の内径をｄ₄ とすると数２式の流体圧力差による力が作用する。なお、シ ールリングにおけるシール面の圧力分布は直線的に圧力低下しているとして近似 している。

【００１１】

【数２】

【００１２】 従って合計のＦ＝Ｆ_H ＋Ｆ_S がシールリングに作用することになる。 シールリングとリテーナとが接する側面のいづれか一方をテーパ状や凸状にして いることと相まって、Ｆの大きさによりシールリングの変形量が変るため、外部 でコントロールする圧力Ｐ_C を変えることで、シールリングのシール面の変形を コントロールすることが可能となる。

【００１３】

【実施例】 以下、本考案によるメカニカルシールを図１〜図４に示した一実施例に基づい て説明する。 図１〜図４において、図５に示した従来のメカニカルシールと同一機能部品には 同一番号を付しており、説明を省略する。 図１〜図４に示したメカニカルシールを構成する静止リングは、シールリング３ １、ホルダー３２、リテーナ３３、これらを結合するため円周上に複数個配置し たボルト３４、シールリング３１とホルダー３２間に配置したＯリング３５、及 びホルダー３２とリテーナ３３間に配置したＯリング３６、シールリング３１と リテーナ３３間に配置したＯリング３７を内蔵している。

【００１４】 また、リテーナ３３のケーシング５に嵌装される小径部にＯリング３８、Ｏリ ング３９を設けている。 シールリング３１、リテーナ３３、ケーシング５には、外部に設置する圧力コン トロール装置４０（圧力のコントロール方法は問わない）に通じる連通孔４１、 連通孔４２、連通孔４３を設けている。 更に、シールリング３１のリテーナ３３に接する面はテーパ状３１’や凸状の形 状とし、ホルダー３２には、シールリング３１のシール面側の外周面の一部にか かるツバ部３２’を有する構造としている。

【００１５】 図２は、図１に示されたメカニカルシールにおける静止リングの部分拡大図で 、図３，図４はこれの作用説明図である。 図２に示すように、Ｏリング３５の径をｄ₁ 、Ｏリング３６の径をｄ₂ と差をつ け配置しておく。 機内流体Ａの圧力Ｐ_A 、外部でコントロールされた圧力Ｐ_C とすると前記数１式 の流体圧力差による力がホルダーに作用し、ツバ部３２’を介してシールリング ３１にＦ_H が作用することになる。

【００１６】 Ｏリング３７の内径をｄ₅ 、シール面の外形をｄ₃ 、シール面の内径をｄ₄ と するとシールリング自体に前記数２式の流体圧力差による力が作用している。 従って、合計のＦ＝Ｆ_H ＋Ｆ_S がシールリングに作用する。 以上よりＰ_A に対してＰ_C を変えることでＦの大きさが変ると共に、作用する方 向が変わる。

【００１７】 今、Ｆがシールリング３１を押す方向に作用する時は図３に示すようにシール リング３１のシール面は内周当りの方向に＋θ傾斜しようとする。 Ｆがシールリング３１を引く方向に作用する時は図４に示すようにシール面は、 外周当りの方向に−θ傾斜しようとする。 すなわち、外部でコントロールする圧力Ｐ_C を任意に設定可能とすることで、連 通孔４１，４２，４３を介してホルダー３２の内周面の２つのＯリング３５とＯ リング３６及びシールリング３１とリテーナ３３間のＯリング３７間の圧力がＰ _C となり、これによりホルダー３２に作用するＦ_H を変え、シールリング３１に 作用するＦ_S を変えることでシールリング３１のシール面の傾斜を任意に変える ことが可能となった。 なお、シールリング３１のリテーナ３３に接する面をテーパ状や凸状の形状とす ることで、Ｆによるシールリングの変形が容易となる。また、テーパ状や凸状は リテーナ３３側につけてもよく、同様の作用となる。

【００１８】

【考案の効果】

以上具体的に説明したように、本考案によるメカニカルシールにおいては、そ のシールリングの変形を外部に設置する圧力コントロール装置で任意に変えるこ とが可能となったため、従来例として示した、シールリングのシール面の内周側 が強く接触する状態になった時は、Ｐ_A ＜Ｐ_C の方向に圧力をコントロールし、 シール面を外周当りの傾向にすることで、内周側の強い接触状態を回避すること ができる。 逆の場合はＰ_A ＞Ｐ_C とすることでよい。 圧力コントロールＰ_C を適正することで、シール面はランナに均一に接触するこ とが可能なので、従来例であったようなシール面の異常摩耗や焼付きを防止でき る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係るメカニカルシールの断
面図。

【図２】図１に示したメカニカルシールにおける静止リ
ング回りの部分拡大図。

【図３】図２に示した静止リング部分の作用を説明する
ための図２と同様の断面図。

【図４】図２に示した静止リングの作用を説明するため
の図２と同様の断面図。

【図５】従来のメカニカルシールを示す断面図。

【符号の説明】

１ 回転軸 ２ ランナ ５ ケーシング ３１ シールリング ３２ ホルダー ３３ リテーナ ３４ ボルト ３５ Ｏリング ３６ Ｏリング ３７ Ｏリング ３８ Ｏリング ３９ Ｏリング ４０ 圧力コントロール装置 ４１ 連通孔 ４２ 連通孔 ４３ 連通孔 ３１’ テーパ状 ３２’ ツバ部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転機械の軸封装置として用いられるメ
   カニカルシールにおいて、回転軸に保持されたランナに
   接するシールリング、同シールリングの背面に接しケー
   シングに取付けられたリテーナ、及び前記シールリング
   のシール面側となる外側面の一部にかゝるつば部を持ち
   同シールリングの外周部及び前記リテーナの外周部の一
   部を覆って設けたホルダーを有し、同ホルダーと前記リ
   テーナがボルト結合により一体化構造とされ、前記ケー
   シングに軸方向移動可能に取付けられて前記ランナに対
   峙する静止リング、前記シールリングの外周部と前記ホ
   ルダーの内周面の間と、これと径を異らせて前記リテー
   ナの外周面と前記ホルダーの内周面の間と、前記シール
   リングと前記リテーナの接する面の間とにそれぞれ設け
   られた３個のＯリング、及び前記リテーナと前記ケーシ
   ングの嵌合部に設けられた２個のＯリングを有し、前記
   リテーナには前記２個のＯリングを設けた間から前記３
   個のＯリングで囲まれる部分に到る連通孔を設けられて
   外部の圧力コントロール装置へ連通され、かつ、前記シ
   ールリングと前記リテーナとが接する側面のいづれか一
   方をテーパ状に形成されていることを特徴とするメカニ
   カルシール。