JPH10299904A - ばね付勢プラスチックシールおよびそのシールを用いたメカニカルシール - Google Patents

ばね付勢プラスチックシールおよびそのシールを用いたメカニカルシール

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JPH10299904A
JPH10299904A JP10077262A JP7726298A JPH10299904A JP H10299904 A JPH10299904 A JP H10299904A JP 10077262 A JP10077262 A JP 10077262A JP 7726298 A JP7726298 A JP 7726298A JP H10299904 A JPH10299904 A JP H10299904A
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plastic ring
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 高い圧力、温度の影響をうけることの少ない
ばね付勢プラスチックシール、およびそのシールを使用
したメカニカルシールを得る。 【解決手段】 相対的に軸線方向に移動可能な、同軸の
キャリヤリング１２とリテーナリング１４との間に軸線
方向に設置され、高圧流体区域と低圧流体区域とを分離
する、ばね付勢プラスチックシール２２が提供される。
シール２２はプラスチックリング２４およびばね装置３
０よりなる。プラスチックリング２４は本体部分２６、
本体部分２６の高圧側に同軸に延長する一対のシール要
素２８および本体部分２６の低圧側にその外周に隣接し
て同軸に延長する突出部３４を有する。ばね装置３０
は、環状のコイルリングで、リング２４の一対のシール
要素２間に設置され、シール要素２８をそれぞれキャリ
ヤリング１２およびリテーナリング１４の軸線方向対向
面に押付ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はばね付勢プラスチッ
クシールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】たとえば、第１シールリングが軸に軸線
方向および回転方向に固定した関係で取付けられ、第２
シールリングがハウジングに回転方向に固定した関係で
取付けられ、第２シールリングがハウジングの軸線方向
に移動可能であり、そこで第１シールリングに対して軸
線方向に押されて密封係合するメカニカルシールにおい
て、第２シールリングの軸線方向摺動を許す、第２シー
ルリングとハウジングとの間の二次シールリングを設け
る必要が生ずる。
【０００３】従来、ばね付勢プラスチックシールがこの
目的に使用されてきた。かかるシールは一対のシール要
素を画定するプラスチックリングを有し、シール要素は
ばね装置によって押離される。ばね付勢プラスチックシ
ールはハウジングの環状溝に設置され、一方のシール要
素は押されて溝底部と密封係合せしめられ、他方のシー
ル要素は押されて第２シールリングと密封係合せしめら
れる。プラスチックリングはシールされる流体の圧力が
ばね装置によってシール要素に加えられる負荷を増強す
るように設置される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この型のばね付勢プラ
スチックシールが高い温度および圧力をうけるとき、プ
ラスチックリングは溝の形状まで容易に変形し、永久的
に動かなくなる。装置が冷却されるとき、大きい線膨脹
係数を有するプラスチックリングはかなりの量収縮し、
第２シールリングをつかみ、第２シールリングの軸線方
向の移動を制限する。シールリングの面の間に形成され
る流体クッションに依存する液圧シールにおいて、この
ことは低温から始動するとき、ばね付勢プラスチックシ
ールが両面の分離を阻止し、その結果それらはかなりの
摩耗を生じて、シールが早期に故障するかもしれない、
という重大な問題を生ずる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によるばね付勢プ
ラスチックシールは液圧またはガスシールに対してとく
に有利であるが、ばね付勢プラスチックシールが使用さ
れるいかなる用途にも、とくにばね付勢プラスチックシ
ールが高い温度および圧力をうける危険がある用途に使
用することができる。
【０００６】本発明の一局面によれば、高圧流体区域を
低圧流体区域から分離するため外側要素に対して軸線方
向に設置されるばね付勢プラスチックシールによって形
成された一対の相対的に軸線方向に移動可能な同軸要素
間のシールであって、ばね付勢プラスチックシールがプ
ラスチックリングを有し、プラスチックリングが本体部
分および本体部分の高圧側に同軸に延長する一対のシー
ル要素を有し、シール要素が半径方向に分離され、ばね
装置がシール要素を押離して二つの要素の対向面に密封
係合せしめるためそれらの間に設置される前記シールに
おいて、突出部がその外径に隣接する本体部分の低圧側
から軸線方向に延長し、突出部が外側要素の突出部に係
合し、外側要素の軸線方向突出部がシールの高圧側に向
かって延長しかつプラスチックリングの突出部の半径方
向内方に設置され、その係合によってプラスチックリン
グを半径方向に支持することを特徴とするものである。
【０００７】本発明によれば、プラスチックリングの軸
線方向突出部と外側要素の軸線方向突出部との係合によ
って、ばね付勢プラスチックシールの本体部分を半径方
向に支持し、その内部要素上への収縮を阻止する。本発
明の好適な実施例によれば、外側要素の突出部は外側要
素の半径方向面における環状溝によって形成され、プラ
スチックリングの突出部は環状溝内に設置される。外側
要素の半径方向面はシールの低圧側に設置され、ばね付
勢プラスチックシールを要素の軸線方向に設置するのに
役立つ。本発明のばね付勢プラスチックシールにおける
プラスチックリングは、ＰＴＦＥ、ＰＴＦＥ複合材料ま
たは他の適当なプラスチック材料から作ることができ
る。プラスチック材料は、たとえばガラスまたは炭素の
ような無機材料、またはアラミドのような他のプラスチ
ック材料を充填することができる。充填物は繊維または
粒子の形式とすることができる。
【０００８】本発明の別の実施例によれば、プラスチッ
クリングは、外側要素の軸線方向突出部に係合するため
の突出部を画定する第１部分およびシール構造を画定す
る第２部分を有する複合構造のものとすることができ
る。複合リングの第１および第２部分は補完的当接面を
有し、それらによって第２部分に加えられた軸線方向負
荷は、第１部分を内部要素に向かって押してそれらの間
の隙間を閉じる。補完的面は切頭円錘形または湾曲形状
のものとすることができ、またたとえば段付きまたは複
雑に湾曲したものとすることができる。好適には、複合
リングの第１および第２部分は異なった材料から作ら
れ、第１部分は一層堅い材料から作られる。以下、本発
明を単に例示として、添付図面を参照して説明する。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１に示されたように、ガスシー
ルはシールリング１０を有する。シールリング１０は、
（図示されない）通常の方法でキャリヤリング１２に取
付けられ、それぞれシール要素１３によってそこに対し
てシールされる。キャリヤリング１２は固定関係でハウ
ジング１５に固定されるように構成されたリテーナリン
グ１４に摺動可能に設置される。複数の角度的に離され
た圧縮ばね１６が、リテーナリング１４とキャリヤリン
グ１２との間に、キャリヤリング１２およびその上に取
付けられたシールリング１０を押して、軸１８上に回転
すべく取付けられた補完的シールリング１７と軸線方向
に係合せしめる。
【００１０】溝のパターンが、補完的シールリング１７
が軸１８とともに回転するとき、シール面間のガスクッ
ションの形成を誘起するため、シールリング１０または
１７の向合ったシール面の一方に設けられている。ガス
クッションは、シールリング１０および１７が相対的に
移動するとき、それらの間の面接触を阻止するように作
用する。シールリング１０および補完的リング１７は、
それらの外径において高圧ガスにさらされている。
【００１１】環状凹所２０がリテーナリング１４に設け
られ、またばね付勢プラスチックシール２２が、リテー
ナリング１４とキャリヤリング１２との間の二次シール
を形成するため、凹所２０内に設置されている。ばね付
勢プラスチックシール２２はたとえばＰＴＦＥまたはＰ
ＴＦＥ混合物から作られた、プラスチックリング２４を
有する。リング２４は本体部分２６、本体部分２６の一
側から二次シールの高圧側に向かって同軸に延長する一
対のシール要素２８を有する。シール要素２８は半径方
向に離され、環状らせんばね要素３０がシール要素２８
間に設置され、それらを半径方向に押離し、一方のシー
ル要素２８を凹所２０の基部３２と接触せしめ、他方の
シール要素２８をキャリヤリング１２と密封係合せしめ
る。
【００１２】突出部３４は、本体部分２６の外径におい
て、シール要素２８から離れた本体部分の側から軸線方
向に延長している。突出部３４は、二次シールの低圧側
の、凹所２０の端壁３８において軸線方向に延長する環
状溝３６に係合している。溝３６内における突出部３４
の係合によって、プラスチックリング２４はリテーナリ
ング１４に対して半径方向に支持され、それがキャリヤ
リング１２上に収縮することを阻止している。したがっ
てキャリヤリング１２は、リテーナリング１４の軸線方
向に自由に移動する。シールされたガスの圧力はシール
要素２８を押離してばね要素を補強するように作用し、
またプラスチックリング２４の突出部３４を押して溝３
６と係合せしめる。
【００１３】上記実施例に関して、ＰＴＦＥリング２４
がキャリヤリング１２とハウジング１４との間に押出さ
れる傾向が生ずる。この傾向は高圧のキャリヤリング１
２の変形によって増大し、シールリング１０から離れた
キャリヤリング１２端部の外径を縮小する。この問題は
ハウジング１４の孔とキャリヤリング１２との隙間を閉
じる設備によって緩和される。しかしながら、その結果
きわめて高い振動状態の下で、金属同志のフレッティン
グを生ずる。押出しの問題を緩和するため、プラスチッ
クリング２４に対して押出し抵抗性の大きい材料を使用
することが望ましい。かかる材料は通常、材料の摩擦性
したがってキャリヤリング１２の摩耗を増大する、ガラ
ス繊維充填物を必要とする。
【００１４】添付図面の図２に示された変形によれば、
プラスチックリング２４′は二つの部分４０および４２
から構成されている。第１部分または制御リング４０は
環状溝に係合するための突出部３４を画定し、かつ拡大
する切頭円錐形端面４４を有する。第２部分４２はシー
ル要素２８を画定し、かつ面４４の係合のための収斂す
る補完的切頭円錐形端面４６を有する。
【００１５】複合リング２４′の第１部分４０は、半径
方向負荷に抵抗するための大きい強度、小さい線膨脹係
数および低摩擦特性を有する材料、たとえは炭素繊維充
填ＰＴＦＥ複合体から作られる。複合リング２４′の第
２部分４２は、主としてそれらの低摩擦特性に対して選
択されたプラスチック材料、たとえばエコノールのよう
な、線状芳香族ポリエステルを充填されたＰＴＦＥから
作ることができる。本発明のこの実施例によれば、複合
リング２４′の第１部分４０は、溝３６内における突出
部３４の係合によって半径方向に設置される。複合リン
グ２４′の第２部分４２は、円錐面４４および４６の相
互の係合によって半径方向に設置される。
【００１６】変形シールが流体圧力をうけるとき、シー
ル要素２８は上記のように押離されて向合った要素１２
および１４と密封係合せしめられる。しかしながら相互
係合円錐面４４および４６は複合リング２４′の第１部
分に半径方向負荷をも加え、第１部分４０のノーズ４８
は変形して隙間を閉じるためキャリヤリング１２に係合
せしめられ、そこで複合リング２４′の第２部分４２の
いかなる押出しも発生し得ない。複合リング２４′の第
１部分は、ノーズ４８の変形が高圧の下でキャリヤリン
グ１２の変形より僅かに大きい割合になるように構成さ
れ、キャリヤリング１２に対する第１部分の係合は、過
大な負荷なしに維持される。
【００１７】図２に示された変形は、それにより、押出
しの問題を克服し、摩擦がさらに大きい押出し抵抗が大
きい材料の使用が回避される。さらに、複合リング２
４′の第１部分４０は低摩擦材料から作られ、狭い隙間
が第１部分４０とキャリヤリング１２の内径の間の設け
られ、それにより金属相互間のフレッティングの危険な
しに、押出し隙間は最小になる。
【００１８】種々の変形が本発明から離れることなしに
可能である。たとえば、上記実施例においてばね付勢プ
ラスチックシール２２がシールリング１０とハウジング
１５との間の二次シールを形成しているが、代わりにシ
ールリング１７を軸１８に対して軸線方向に移動するよ
うに取付けることができ、ばね付勢プラスチックシール
２２はシールリング１７と軸１８との間の二次シールを
形成することができる。図２に示された実施例におい
て、複合プラスチックリングの第１および第２部分は切
頭円錐形状のものであるが、その代わりそれらは、リン
グの第２部分における軸線方向負荷が第１部分における
半径方向内向き負荷に変換されるように湾曲させること
もできる。さらに、当接面はたとえば段付きまたは複雑
な構造のものとすることもできる。また記載された実施
例において、複合リング２４′の第１部分４０は変形し
てキャリヤリング１２と係合せしめられるが、第１部分
４０はキャリヤリング１２が圧力で変形するとき、小さ
い隙間を維持するのに十分な角度に変形されることで十
分である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるばね付勢プラスチックシールを利
用する、ガスシールの部分断面図。
【図２】図１に示されたばね付勢プラスチックシールの
変形の図。
【符号の説明】
１０ シールリング １２ キャリヤリング １３ シール要素 １４ リテーナリング １５ ハウジング １６ 圧縮ばね １７ シールリング １８ 軸 ２０ 凹所 ２２ ばね付勢プラスチックシール ２４ プラスチックリング ２４′プラスチックリング ２６ 本体部分 ２８ シール要素 ３０ ばね要素 ３２ 基部 ３４ 突出部 ３６ 溝 ３８ 端壁 ４０ 第１部分 ４２ 第２部分 ４４ 円錐面 ４６ 円錐面 ４８ ノーズ

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高圧流体区域を低圧流体区域から分離す
    るため外側要素（１４）に対して軸線方向に設置される
    ばね付勢プラスチックシール（２２）によって形成され
    た一対の相対的に軸線方向に移動可能な同軸要素（１
    ２，１４）間のシールであって、ばね付勢プラスチック
    シール（２２）がプラスチックリング（２４）を有し、
    プラスチックリング（２４）が本体部分（２６）および
    本体部分（２６）の高圧側に同軸に延長する一対のシー
    ル要素（２８）を有し、シール要素（２８）が半径方向
    に分離され、ばね装置（３０）がシール要素（２８）を
    押離して二つの要素（１２，１４）の対向面に密封係合
    せしめるためそれらの間に設置される前記シールにおい
    て、突出部（３４）がその外径に隣接する本体部分（２
    ６）の低圧側から軸線方向に延長し、突出部（３４）が
    外側要素（１４）の軸線方向突出部に係合し、外側要素
    （１４）の軸線方向突出部がシールの高圧側に向かって
    延長しかつプラスチックリング（２４）の突出部（３
    ４）の半径方向内方に設置され、その係合によってプラ
    スチックリング（２４）を半径方向に支持することを特
    徴とする前記シール。
  2. 【請求項２】 外側要素（１４）の突出部（３８）が外
    側要素（１４）の半径方向面（３８）に形成された環状
    溝（３６）によって形成され、半径方向面（３８）がば
    ね付勢プラスチックシール（２２）の低圧側に設置され
    ることを特徴とする請求項１に記載されたシール。
  3. 【請求項３】 外側要素（１４）の半径方向面（３８）
    が外側要素（１４）の内径における円周方向凹所（２
    ０）によって形成され、円周方向凹所（２０）がばね付
    勢プラスチックシール（２２）を要素（１２，１４）に
    対して軸線方向に設置するのに役立つことを特徴とする
    請求項２に記載されたシール。
  4. 【請求項４】 プラスチックリング（２４）がポリテト
    ラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）、その混合物または他の
    適当なプラスチック材料から形成されたことを特徴とす
    る請求項１から３のいずれか一項に記載されたシール。
  5. 【請求項５】 プラスチック材料がガラスまたは炭素の
    ような無機材料またはアラミドのような他のプラスチッ
    ク材料を充填されていることを特徴とする請求項４に記
    載されたシール。
  6. 【請求項６】 充填材は繊維または粒子の形式であるこ
    とを特徴とする請求項５に記載されたシール。
  7. 【請求項７】 プラスチックリング（２４′）は、外側
    要素（１４）の軸線方向突出部と係合するための突出部
    （３４）を画定する第１部分（４０）およびシール要素
    （２８）を画定する第２部分（４２）を有する複合構造
    のもので、第１および第２部分（４０，４２）は補完的
    当接面（４４，４６）を有し、当接面（４４，４６）は
    第２部分（４２）に加えられた軸線方向負荷を第１部分
    （４０）をそれらの間の隙間をなくすため内部要素（１
    ２）に向かって押す半径方向負荷に変換するように構成
    されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか
    一項に記載されたシール。
  8. 【請求項８】 補完的当接面（４４，４６）が切頭円錐
    形または湾曲した形状のものであることを特徴とする請
    求項７に記載されたシール。
  9. 【請求項９】 第１部材（４０）の当接面（４４）が拡
    大していることを特徴とする請求項７または８に記載さ
    れたシール。
  10. 【請求項１０】 複合プラスチックリング（２４′）の
    第１および第２部分（４０，４２）が異なった材料から
    作られていることを特徴とする請求項７から９のいずれ
    か一項に記載されたシール。
  11. 【請求項１１】 複合プラスチックリング（２４′）の
    第１部分（４０）が半径方向負荷に抵抗するため大きい
    強度を、また小さい線膨脹係数および低い摩擦係数を有
    するプラスチック材料から作られていることを特徴とす
    る請求項７から１０のいずれか一項に記載されたシー
    ル。
  12. 【請求項１２】 複合プラスチックリング（２４′）の
    第１部分（４０）が炭素繊維を充填されたＰＴＦＥ複合
    体から作られていることを特徴とする請求項１１に記載
    されたシール。
  13. 【請求項１３】 複合プラスチックリング（２４′）の
    第２部分（４２）が線状芳香族ポリエステルを充填され
    たＰＴＦＥ複合体から作られていることを特徴とする請
    求項７から１２のいずれか一項に記載されたシール。
  14. 【請求項１４】 複合プラスチックリング（２４′）の
    第１部分（４０）における内径が内部要素（１２）に近
    接していることを特徴とする請求項７から１３のいずれ
    か一項に記載されたシール。
  15. 【請求項１５】 一方の要素（１８）に対して軸線方向
    および回転方向に固定した関係で取付けられる第１シー
    ルリング（１７）および他方の要素（１５）に対して回
    転方向には固定ただし軸線方向には移動可能に取付けら
    れた第２シールリング（１０）を有する一対の相対的に
    回転可能な要素（１５，１８）の間に流体密シールを形
    成するメカニカルシールにおいて、第２シールリング
    （１０）が請求項１から１４のいずれか一項に記載され
    たシールによって前記他方の要素（１５）に対してシー
    ルされたことを特徴とする前記メカニカルシール。
  16. 【請求項１６】 メカニカルシールがガスシールまたは
    液圧シールであることを特徴とする請求項１５に記載さ
    れたメカニカルシール。
JP07726298A 1997-03-25 1998-03-25 ばね付勢プラスチックシールおよびそのシールを用いたメカニカルシール Expired - Lifetime JP4121607B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB9706172.5A GB9706172D0 (en) 1997-03-25 1997-03-25 Improvements in and relating to spring energised plastic seals
GB97061725 1997-03-25

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JPH10299904A true JPH10299904A (ja) 1998-11-13
JP4121607B2 JP4121607B2 (ja) 2008-07-23

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP07726298A Expired - Lifetime JP4121607B2 (ja) 1997-03-25 1998-03-25 ばね付勢プラスチックシールおよびそのシールを用いたメカニカルシール

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