JPH0750606Y2 - 軸封装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、例えば水車、ポンプ等のターボ機械の回転軸
貫通部に適用される軸封装置に関する。

従来の技術 軸封装置は、よく知られているように、水車やポンプ等
のターボ機械の軸貫通部で流体を密封する目的で設置さ
れる。このような軸封装置として、従来、回転軸の外周
面とこの回転軸が挿通される静止構造体との間で、回転
軸に一体回転可能に設けられた回転側シール部材と静止
構造体に一体的に設けられた静止側シール部材とを圧接
させ、その圧接面をシール面とする構成のものが多用さ
れている。

第８図は、このような構成の従来の軸封装置の一例を示
している。すなわち、回転軸１の外周面にスリーブ２が
一体回転可能に嵌挿され、このスリーブ２が回転側シー
ル部材とされている。また、回転軸１が挿通される静止
構造体としてのケーシング３には筒状のシールボックス
４が固定され、このシールボックス４の内周部に複数の
グランドパッキン５が嵌挿され、このグランドパッキン
５が静止側シール部材とされている。

そして、スリーブ２の外周面とグランドパッキン５の内
周面とが圧接し、この圧接面がシール面Ｓとされて、異
物を含んだ圧力流体６の軸方向不要箇所への流通が防止
されている。

なお、シールボックス４にはパッキン押え７が設けら
れ、これをボルト８で締付けることによりシール面Ｓに
必要な密封面圧を付与するようになっている。

また、グランドパッキン５の中間位置に中間リング９が
介挿されて一定の空間10が形成され、この空間10に清水
供給機11から配管12を介して清水が供給され、グランド
パッキン５の締込みによるシール面Ｓの発熱や潤滑不足
を防止するようになっている。

考案が解決しようとする課題 ところが、上述した従来の軸封装置では、グランドパッ
キン５の冷却および潤滑のために設けられる清水供給機
11の構成が複雑かつ大形であることから、これにより軸
封装置全体が大形化となっていた。

また、グランドパッキン５において規定以上の漏れが生
じた場合は、ボルト８を増締し、パッキン押え７を押込
む等の調整管理が常時必要であり、このような密封性保
持用の調整により運転管理が比較的面倒であった。

更に、グランドパッキン５は多段構造でスリーブ２の外
周面上に締付けられるため、潤滑不足による焼付けが生
じることがあり、また流体漏れが生じて流体に含まれる
異物がグランドパッキン５やスリーブ２に噛い込み、摩
耗や損傷等が生じて軸封装置の寿命が比較的短いなどの
問題もあった。

本考案は、このような従来技術の課題を解決するために
なされたもので、密封性向上により清水供給機等が省略
でき構成のコンパクト化が図れるとともに、運転管理が
容易に行え、かつ組立て分解等が容易で保守性を改善で
きるとともに、長寿命化も有効に図れる軸封装置を提供
することを目的とする。

課題を解決するための手段 上記の課題を解決するために、本考案は、回転軸の外周
面とこの回転軸が挿通される静止構造体との間で、前記
回転軸に一体回転可能に設けられた回転側シール部材と
前記静止構造体に一体的に設けられた静止側シール部材
とを圧接させ、その圧接面をシール面とする軸封装置に
おいて、前記回転側シール部材および静止側シール部材
は、共に複数の円弧板状高硬度材製の分割ピースを周方
向に接合してリング状に組立てられる回転側シールリン
グおよび静止側シールリングとし、これらを前記回転軸
の外周側に同軸的に配置するとともに、その両シールリ
ングの軸方向に直角の一端面を対向させ、これらの一端
面と軸方向において反対側となる他端面側にそれぞれ配
置した弾性体により前記一端面をシール面として互いに
圧接させ、かつ両シールリングをそれぞれその外周面側
に配置した他の弾性体によって軸心側に常時付勢したも
のである。

作用 上記の手段によれば、静止側シールリングと回転側シー
ルリングとの接合面からなるシール面が、回転軸の外周
側で軸方向と直交する圧接面となっているので、シール
対象となる加圧流体の軸方向移動の抵抗作用が大きく、
シール面が軸方向に沿う従来構造に比して密封性が向上
する。

また、各シールリングは周方向に分割された円弧板状の
分割ピースからなり、その外周面側から弾性体によって
中心方向へ加圧されるが、この場合弾性体によって加圧
されるシールリングの外周面は上記シール面に対して直
角面となっているので、弾性体の反力の全てが分割合せ
面の半径方向に作用し、したがって分割合せ面の隙間が
常に微小となり、隙間からの漏れ量も少いため、清水供
給機等が省略でき、構成のコンパクト化が図れるととも
に、運転管理が容易に行える。

更に、各シールリングは周方向に分割された円弧板状の
分割ピースからなるものであるから、組立てや分解が比
較的容易で、保守性を改善できるに加え、分割ピースの
材料である高硬度材の破損を防止して、長寿命化と信頼
性向上を有効に図れる。

しかも、各シールリングは軸方向においても弾性体で支
承されており、微小域では半径方向にも柔軟に弾性支持
されるので、各シールリングの外周面側に配置されてい
る他の弾性体の作用力で分割合せ面を閉じる作用が容易
となる。

実施例 以下、本考案の一実施例を第１図〜第６図を参照して説
明する。

本実施例の軸封装置では、第１図及び第２図に示すよう
に、回転軸21が静止構造体としてのケーシング22に貫通
し、この回転軸21のケーシング貫通部位近傍にディスク
状の回転リングハウジング23が同軸的に嵌装されてい
る。この回転リングハウジング23は、回転軸21に螺合し
たねじスリーブ24によって、回転軸21に一体回転可能に
締着固定されている。回転リングハウジング23は、略半
円状の一対のハウジングエレメント23aをボルト等の締
付け具25によって着脱可能に接合して構成されている。

一方、ケーシング22には、回転リングハウジング23と軸
方向で対向する配置で、ディスク状の静止リングハウジ
ング26が軸方向にスライド可能に嵌合されている。この
静止リングハウジング26は、ケーシング22への嵌合挿入
部をＯリング27によってシールされており、また圧縮コ
イルスプリング等の弾性部材28によって回転リングハウ
ジング23側に付勢されている。この静止リングハウジン
グ26も、回転リングハウジング23と同様に、略半円状の
一対のハウジングエレメント26aをボルト等の締付け具2
9によって着脱可能に接合して構成されている。

ところで、回転リングハウジング23には、回転側シール
部材としての回転側シールリング30が設けられ、また静
止リングハウジング26には、静止側シール部材としての
静止側シールリング31が設けられている。そして、回転
側シールリング30は、例えばゴムリングよりなる弾性体
32によって回転リングハウジング23の底面側から静止側
シールリング31に向って付勢され、先端面側が押え板33
によって保持されている。

また、静止側シールリング31も、例えばゴムリングより
なる弾性体34によって静止リングハウジング26の底面側
から回転軸シールリング30に向って付勢され、先端面側
が押え板35によって保持されている。そして、これら両
シールリング30,31の軸方向に直角の一端面が回転軸21
の外周側で互いに対向し、上記弾性体32,34によりこれ
ら対向面がシール面Ｓとして互いに圧接している。

これら回転側シールリング30および静止側シールリング
31は、第２図に回転側シールリング30の場合を示すよう
に、共に複数の円弧板状高硬度材製の分割ピース30a（3
1a）をそれぞれ周方向に接合した構成とされている。そ
して、両シールリング30,31は、それぞれその外周面側
に配置した例えば側面ゴムよりなる弾性体36（37）によ
って軸心側に常時付勢されている。

第３図および第４図は、回転側シールリング30を構成す
る分割ピース30aの取付け作用を示したものである。第
３図に示すように、各分割ピース30aは、内径Ｄを目標
として円弧長さ１で製作される。これらの分割ピース30
aを円板状に配置した場合、製作時の長さ１の公差等に
より、合せ面隙間ｄが発生する。そして、第４図に示す
ように、合せ面隙間ｄより圧力流体39の隙間漏れＱが発
生することになる。しかし、前記の如く、分割ピース30
aを周方向に接合して構成される本実施例の回転側シー
ルリング30は、その外周面側に配置した側面ゴムよりな
る弾性体36によって中心方向（矢印Ａ方向）へ加圧され
るが、この場合弾性体36によって加圧されるシールリン
グ30の外周面は上記シール面Ｓに対して直角面となって
おり、弾性体36の反力の全てが分割合せ面の半径方向に
作用し、したがって分割合せ面の隙間ｄは殆ど無くな
り、隙間漏れＱは極めて微小なものとなる。

また、第５図は、回転側シールリング30の分割ピース30
a及び静止側シールリング31の分割ピース31aの各合せ面
隙間ｄと、両シールリング30,31の相対シール面隙間δ
との関係を示し、第６図は流体圧力と漏洩量との関係を
示したものである。

第５図に示すように、一般に相対シール面隙間δは数十
μｍ程度であり、各分割ピース30a,31aの製作公差によ
る合せ面隙間ｄは長さ１にもよるが数百μｍとなる。こ
れに対し、本実施例の場合は、合せ面隙間ｄが約1/10と
なる。したがって、合せ面隙間ｄが数百μｍとなる一般
的な場合には、第６図に曲線Ａで示すように、漏れ量が
多くなるが、本実施例の場合には曲線Ｂで示すように、
漏れ量が少なくなる。

以上述べたように、本考案によれば、静止側シールリン
グ31と回転側シールリング30との接合面からなるシール
面Ｓが、回転軸21の外周側で軸方向と直交する圧接面と
なっているので、シール対象となる加圧流体39の軸方向
移動の抵抗作用が大きく、シール面が軸方向に沿う従来
構造に比して密封性が向上する。

また、各シールリング30,31は周方向に分割された円弧
板状の分割ピース30a,31aからなり、それぞれその外周
側からゴムリングよりなる弾性体36,37によって中心方
向へ加圧されるが、この場合弾性体36,37によって加圧
されるシールリング30,31の外周面は上記シール面Ｓに
対して直角面となっているので、弾性体36,37の反力の
全てが分割合せ面の半径方向に作用し、したがって分割
合せ面の隙間が常に微小となり、隙間からの漏れ量も少
く、清水供給機等を省略して構成のコンパクト化が図れ
るとともに、運転管理が容易に行える。

更に、各シールリング30,31は周方向に分割された円弧
板状の分割ピース30a,31aからなるものであるから、組
立てや分解が比較的容易で保守性を改善できるに加え、
分割ピース30a,31aの材料である高硬度材の破損を防止
して、長寿命化と信頼性向上を有効に図れる。

すなわち、各シールリング30,31は河川水等の密封に用
いられるため、耐摩耗性の観点から高硬度材（例えば、
炭化硅素、窒化硅素等のセラミックス）で作られている
が、この種の高硬度材は大径かつ薄肉状の一体形状では
強度的に破損しやすいことに鑑み、本考案では高硬度材
製の各シールリング30,31を複数の分割ピース30a,31aか
らなる分割構造として、高硬度材の破損を防止するよう
にしたものである。

また、本考案によれば、各シールリング30,31は軸方向
においても弾性体32,34で支承されており、微小域では
半径方向にも柔軟に弾性支持されるので、各シールリン
グ30,31の外周側に配置されている他の弾性体36,37の作
用力で分割合せ面を閉じる作用が容易となる。

なお、前記実施例では、各シールリング30,31をその外
周面側から中心方向へ加圧する弾性体36,37を側面ゴム
としたが、第７図に示すように、圧縮コイルスプリング
からなる弾性体38としてもよい。

考案の効果 以上述べたように、本考案によれば、軸封装置の密封性
を向上でき、これにより清水供給機等が省略できて、構
成のコンパクト化が図れるとともに、運転管理が容易に
行え、かつ組立て分解等が容易で保守性を改善できると
ともに、長寿命化も有効に図れるなどの優れた効果が奏
される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す断面図、第２図は第１
図の横断面図、第３図〜第５図は前記実施例の作用説明
図、第６図は前記実施例の漏洩特性を従来例との比較に
おいて示すグラフ、第７図は本考案の他の実施例を示す
断面図、第８図は従来例を示す断面図である。 21……回転軸、22……ケーシング、30……回転側シール
リング、31……静止側シールリング、30a.31a……分割
ピース、32,34,36,37,38……弾性体、Ｓ……シール面。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸の外周面とこの回転軸が挿通される
   静止構造体との間で、前記回転軸に一体回転可能に設け
   られた回転側シール部材と前記静止構造体に一体的に設
   けられた静止側シール部材とを圧接させ、その圧接面を
   シール面とする軸封装置において、前記回転側シール部
   材および静止側シール部材は、共に複数の円弧板状高硬
   度材製の分割ピースを周方向に接合してリング状に組立
   てられる回転側シールリングおよび静止側シールリング
   とし、これらを前記回転軸の外周側に同軸的に配置する
   とともに、その両シールリングの軸方向に直角の一端面
   を対向させ、これらの一端面と軸方向において反対側と
   なる他端面側にそれぞれ配置した弾性体により前記一端
   面をシール面として互いに圧接させ、かつ両シールリン
   グをそれぞれその外周面側に配置した他の弾性体によっ
   て軸心側に常時付勢してなることを特徴とする軸封装
   置。