JPH09317898A - メカニカルシール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 密封すべき流体Ａ、Ｂの圧力の変動による差
圧の変動に対しても漏洩を防止しすることができ、ま
た、従動パッキンの溝やその周辺部において結晶が析出
付着したりスケール等の固体が付着堆積するのを防止し
て、従動リングのフローテング不良を解消する。 【解決手段】 従動リングに２個の従動パッキンを設置
して２個のバランス径を設け、摺動面を境とする二つの
流体に対して別個、任意のバランス比を採用可能とす
る。また、従動パッキンを保持するパッキン溝の密封流
体側の壁をなくして結晶の析出付着、スケールの堆積を
防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、メカニカルシール
に関し、特に、密封すべき流体の圧力の変動による差圧
の変動に対しても漏洩を防止し得るような構成と、パッ
キン溝やその周辺部に析出付着する結晶やスケールの堆
積等による従動リングのフローティング不良を解消する
ためのシールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のメカニカルシールにおいては、従
動パッキン（２次シールとしてのＯリング等）を設置す
るための溝が設けられ、溝の開口部端面とシール面の間
には微小な隙間が設けられているために、シールする流
体、即ち、被密封流体（以下流体Ａと称する）が固体を
含んでいる場合や、その流体が結晶を析出する場合など
においては、この微小な隙間に固体析出物が付着して、
従動リングの緩衝作用が阻害され、従動リングの働きが
不良になり、これが原因で流体の洩れを生じ、シール寿
命が極端に短くなるものがあった。

【０００３】このために、結晶や固体が従動リングに付
着するような流体では、メカニカルシールの使用を避け
るか、或いは、その付着する箇所を常に清浄な流体で洗
い流しながら（フラッシング）使用してきた。

【０００４】さらに、摺動面の片側の流体Ａの流体圧力
に対しては自由にバランス比が設定できるが、その反対
側の流体（以下流体Ｂと称する）の流体圧力に対するバ
ランス比は、流体Ａに対するバランス比と従動パッキン
の径で許される制約範囲でのバランス比が設定できるだ
けであったので、設計条件も制約されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこれらの事項
に鑑み開発したもので、密封すべき流体の圧力の変動に
伴い、摺動面の片側の流体Ａの流体圧力とその反対側の
流体Ｂの流体圧力との差圧に変動が生じても漏洩の生じ
ないメカニカルシールを提供することを目的としてお
り、また、従動パッキンの溝やその周辺部において結晶
が析出付着したり、固体が付着することのないメカニカ
ルシールを提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、この発明のメカニカルシールは、従動リングに
２個の従動パッキンを設置して、２個のバランス径を設
け、メカニカルシールのバランス比を当該メカニカルシ
ールの摺動面を境界とする二つの流体に対して別個、任
意に設定し得るようにしたことを特徴としている。

【０００７】また、パッキン溝とその周辺における結晶
や異物の付着を防止する手段としては、従動パッキンを
保持するパッキン溝の密封流体側の壁を取り除く手段を
採用している。

【０００８】また、２個の従動パッキン間に減圧通路を
設け、２個の従動パッキン間の圧力を大気圧あるいはそ
れ以下にさせ得る手段も採用できる。

【０００９】またさらに、前記従動リングを２個のパッ
キン間で二分し、その二分された従動リング間にパッキ
ンを設けることにより、軸方向の曲りに対して追従性を
持たせ得る構成も採用し得る。

【００１０】メカニカルシールのバランス比は、摺動面
積と流体より受ける圧力の受圧面積により決定される
が、受圧面積は、結局従動パッキンの外径または内径、
即ちバランス径が基準となるため、本発明のように、従
動パッキンを流体Ａ及び流体Ｂに対してそれぞれ設けれ
ば、摺動面を境界とする二つの流体に対して別個、任意
にバランス径、バランス比を設定することが可能とな
る。

【００１１】また、従動パッキンを保持するパッキン溝
の密封流体側の壁を取り除けば、結晶や異物が付着堆積
する微小な隙間がなくなり、結晶や異物の詰まりによる
抵抗の増加はなく、従動リングのフローティング性を害
することがなく、摺動面の追従度が向上し、封じるべき
流体の漏洩を防止できる。

【００１２】さらにまた、従動リングを二つの従動パッ
キン間で二分し、その二分された従動リング間に液封用
のパッキンを設けておけば、従動リングは軸方向の曲り
に対して追従することができるため、摺動面の密着性を
向上させることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明について図面を参照しなが
らさらに詳細に説明する。

【００１４】図１は、本発明に係るメカニカルシールの
一実施例を示すもので、所謂静止型メカニカルシールを
示す。図２は、回転型メカニカルシールにおける本発明
の一実施例を示している。両者共に、２個の従動パッキ
ン２、３を従動リング８の２個所において対応させ、パ
ッキン溝４、５の中に設置している。図中のその他の符
号において、１は回転軸、９はメイティングリング、１
０は摺動面、１１はスプリングを示す。

【００１５】このような構成とすれば、図１のような静
止型メカニカルシールにおいては、従動パッキン２の内
径に応じたバランス径が設定され、また、図２のような
回転型メカニカルシールにおいては、従動パッキン２の
外径に応じたバランス径が設定される。また、従動パッ
キン３を設けることにより、静止型メカニカルシール及
び回転型メカニカルシールのいずれにおいても、流体Ｂ
の圧力に対応したバランス径を任意に設定することがで
きる。

【００１６】図３、図４は、流体Ａが結晶や固体がシー
ル部に付着するような流体を対象とした場合のメカニカ
ルシールの実施例を示したもので、図３は静止型、図４
は回転型を示している。この場合は前記パッキン溝４の
流体Ａ側の壁を取り除くとともに、従動パッキン２、３
の間の圧力を大気圧あるいはそれ以下にし得る構成とし
て減圧通路６を設けている。したがって、パッキン溝の
開口端面における微小な隙間がなくなるため、図５に示
すような固体、結晶の析出物等の付着物７の堆積を防止
することができる。なお、従動パッキン組み込み時の安
定性を考慮すれば、流体Ａ側の壁を取り除く際、第３図
に示すようにごく僅かな突部を残すことが好ましい。

【００１７】メカニカルシールの摺動面１０を構成する
従動リング８とメイティングリング９は、取り付けられ
るケース或いは取り付けられた回転軸１に対して、回転
軸の振動や狂いに追従するために微動しなければならな
いため、ＯリングやＶリング等の２次シールを介して取
り付けられている。

【００１８】流体Ａの漏洩について図５及び図６で説明
すると、メイティングリングＤと従動リング８との間に
流体Ａが侵入し、流体Ｂ内に流入して外部に漏洩するこ
とが一般的に多い事例である。図６では、流体Ａと流体
Ｂとの圧力の差によって、従動パッキンＣが移動してバ
ランスを取る様子を示しているが、中心線より上方では
流体Ａが流体Ｂより圧力が大きく、中心線より下方では
流体Ｂが流体Ａより圧力が大きくなっている状態を示し
ている。いずれにしても、図示の通り、パッキン溝内に
固体や析出した結晶が侵入して詰り、従動リングのフロ
ーティング不良を起し、摺動面から漏洩していたのであ
る。しかるに図３及び図４に示すような構成とすれば、
従動パッキン２、３は常に、互いの間の壁に押し付けら
れている状態になり、殆ど動くことなく、シールの役目
を果たすことが出来、詰りによるフローティング不良が
防止できるため長期に亘って良好なシール状態を保持出
来るものである。

【００１９】前記のようにパッキン溝４の流体Ａ側の壁
を取り除けば、従動パッキン２の耐圧に方向性が生じ設
置状態が不安定になるおそれがあるが、他方の従動パッ
キン３を設置し、両者間に減圧通路６を設けておけば問
題はなくなる。

【００２０】図２及び図４においては、従動リング８を
二分割して両者の間に液封用のパッキン１２を設けた実
施例も示している。この様に従動リング８を二分割をす
れば、回転軸１の振動や曲りにも極めて高い追従性を発
揮するため、摺動面１０の密着性も向上する。

【００２１】なお、従動パッキン３、４の形状として
は、Ｏリング型以外にも図７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示す
ような種々の断面形状の従動パッキンが採用可能であ
る。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、本発明に係るメカニカル
シールは、従動リング側に２個の従動パッキンを設置し
て２個のバランス径を設けることにより、メカニカルシ
ールのバランス比を、摺動面を境界とする二つの流体に
対して別個、任意に設定可能としたので、密封すべき流
体の圧力の変動による差圧の変動に対しても漏洩を防止
することができ、また、従動パッキンを保持するパッキ
ン溝の密封流体側の壁をなくすことによって、結晶や異
物が付着する微小な隙間がなくなり、従動リングのフロ
ーティング不良を解消して良好なシール効果を持続し得
るメカニカルシールとなし得たのである。

【００２３】また、２個の従動パッキン間で従動リング
を二分し、その二分された従動リング間に、液封用のパ
ッキンを設ければ、軸方向の曲りに対して追従性を持た
せることができ、摺動面の密着性を向上することができ
る。

【００２４】したがって、この発明に係るメカニカルシ
ールは、各種ポンプ、圧縮機、攪拌機などの各種流体機
器に必須の接触式シール機構として流体の種類を問わず
良好なシール機能を発揮するものとして有効であり、特
に摺動面を境として密封すべき流体圧力の変化が生じる
ような流体機器や、従動パッキンの溝やその周辺部にお
いて結晶が析出付着したり、スケール等の固体が付着堆
積するおそれのある流体を対象とした流体機器に用いる
のに好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】静止型メカニカルシールにおける本発明の一実
施例を示す断面図。

【図２】回転型メカニカルシールにおける本発明の一実
施例を示す断面図。

【図３】静止型メカニカルシールにおける本発明の他の
実施例を示す断面図。

【図４】回転型メカニカルシールにおける本発明の他の
実施例を示す断面図。

【図５】静止型メカニカルシールにおける従来例を示す
断面図。

【図６】回転型メカニカルシールにおける従来例を示す
断面図。

【図７】従動パッキンの種々の断面形状を示す。

【符号の説明】

１……回転軸 ２、３……従動パッキン ４、５……パッキン溝 ６……減圧通路 ７……付
着物 ８……従動リング ９……メイティングリング １０……摺動面 １１……スプリング Ａ、Ｂ……流体 Ｃ……従動パッキン Ｄ……メイティングリング

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 メカニカルシールにおいて、従動リング
   側に２個の従動パッキンを設置することにより、２個の
   バランス径を設け、メカニカルシールのバランス比を当
   該メカニカルシールの摺動面を境界とする二つの流体に
   対して別個、任意に設定可能としたことを特徴とするメ
   カニカルシール。
2. 【請求項２】 従動パッキンを保持するパッキン溝の密
   封流体側の壁をなくしたことを特徴とする請求項１記載
   のメカニカルシール。
3. 【請求項３】 ２個の従動パッキン間に減圧通路を接続
   し、両者間の圧力を大気圧あるいはそれ以下に減圧し得
   るようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の
   メカニカルシール。
4. 【請求項４】 従動リングを２個の従動パッキン間で二
   分し、その二分された従動リング間にパッキンを設けた
   ことを特徴とする請求項１、２または３記載のメカニカ
   ルシール。