JPH1047494A - 高圧用メカニカルシール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 プロセス流体を密封する二次シール構造を改
良して、シールリングがハミ出す可能性のある間隙を小
さくし、高圧下で長期間にわたって安定にプライマリー
リングの変動に追従して密封することが可能な構造と
し、特に高圧ガスシールとして優れた高圧用メカニカル
シールを提供する。 【解決手段】 プライマリーリング３の二次シール面１
２とディスク９の二次シール面１４とを気密接触し、デ
ィスクの内外フランジ部１３，１５間に形成した環状溝
１６内にシールリング６を装着し、プライマリーリング
をリテーナー４及びディスクより弾性係数及び熱膨張係
数が小さい素材で形成し、プライマリーリングの内周面
３Ａとリテーナースリーブの外周面との間に逃がし間隙
１８を、リテーナースリーブの外周面とディスクの内方
フランジ部の内周縁との間に逃がし間隙よりも狭い微小
間隙１９を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高圧用メカニカル
シールに係わり、更に詳しくはガスタービンやブロア
ー、遠心コンプレッサ等の流体機器の軸封装置として、
特に高圧ガスシールとして使用する高圧用メカニカルシ
ールに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンプレッサ等における回転軸と
ケーシング間を密封する非接触メカニカルシールは既に
提供されている。例えば、本出願人の先願に係る特開平
５−１６４２４９号公報には、回転軸に密封固定したメ
ーティングリングとシールハウジングに密封装着し且つ
押圧手段にて軸方向へ付勢したプライマリーリングとの
対面する各シール面の何れか一方のシール面に、相対的
回転方向に対して前進角を有する複数の螺旋溝を円周方
向に一定間隔で設けて封入流体をシール面間に圧送して
なる非接触メカニカルシールが提供されている。

【０００３】そして、この非接触メカニカルシールは、
プライマリーリングとメーティングリングのシール面間
に中心に向かう動圧が発生し、この動圧により両シール
面間にミクロン単位のギャップを生じさせて非接触状態
を保持して高周速回転を可能にしたものである。

【０００４】ここで、前記プライマリーリングは、回転
軸の軸振れや軸方向の変移に起因するメーティングリン
グの微少変移に追従し、またシール面間の動圧によるギ
ャップ形成のために、リテーナースリーブに対して軸方
向に変移可能となすとともに、その間を密封する必要が
ある。そのため、前述の公報記載のものは、リテーナー
スリーブの外周面とプライマリーリングの内周面間に、
二次シールとしてゴム製のＯリングを介在させているの
である。

【０００５】図５は二次シールとしてＯリングを用いた
従来例を示すものである。プライマリーリング１００
は、リテーナー１０１を介してケーシングに軸方向にの
み可動となして装着され、ディスク１０２とスプリング
１０３からなる押圧手段にて図示しないメーティングリ
ング側に弾性付勢している。前記プライマリーリング１
００の円筒状内周面１００Ａの半径方向内方にリテーナ
ースリーブ１０４の円筒状外周面１０４Ａ（シールバラ
ンス径）が延びており、前記ディスク１０２の半径方向
内周部にＯリング１０５を保持する環状段部１０６が形
成され、該環状段部１０６にＯリング１０５が装着され
た状態では、Ｏリング１０５はディスク１０２の押圧側
よりも軸方向へ突出し且つ半径方向内方へ突出し、それ
ぞれプライマリーリング１００の端面１００Ｂの半径方
向内周部とリテーナースリーブ１０４の円筒状外周面１
０４Ａに接触して両者間を密封している。

【０００６】ここで、前記プライマリーリング１００は
カーボンで作製され、またリテーナー１０１（リテーナ
ースリーブ１０４）とディスク１０２はステンレス鋼で
作製されており、カーボンの弾性係数及び熱膨張係数が
ステンレス鋼より小さいことからプライマリーリング１
００の円筒状内周面１００Ａとリテーナースリーブ１０
４の円筒状外周面１０４Ａとの間に十分な間隙ｄを設け
ておく必要がある。例えば、プライマリーリング１００
の円筒状内周面１００Ａは高圧のプロセス流体によって
内径が小さくなる（図５(b) の２点鎖線を参照）ので、
その間隙は小さくなる。従って、プライマリーリング１
００やリテーナースリーブ１０４の圧力や温度による径
変化を見越して、両部材が接触しないように間隙ｄを大
きく設定している。しかし、間隙ｄが大きくなると、Ｏ
リング１０５がこの間隙ｄに、ハミ出すことから一定の
制限があり、そのためメカニカルシールとしての耐圧限
度はこの間隙ｄの限度に依存していた。つまり、この構
造のメカニカルシールは高圧用には不向きである。

【０００７】一方、前述のようにプライマリーリングが
圧力によって縮んでも、その二次シール部の隙間が変化
しないように、端面シール構造をプライマリーリングの
背面に設け、その部分に高圧時の信頼性が高い樹脂シー
ルを設けた二次シール構造（図６参照）も提案されてい
る。即ち、プライマリーリング２００の半径方向端面２
００Ａと、該プライマリーリング２００を弾性付勢する
押圧部材２０１（前記ディスク１０２に相当する要素）
の押圧面２０１Ａを面接合可能とするとともに、該押圧
面２０１Ａに形成した環状のシール溝２０１Ｂに断面略
Ｕ字形の樹脂シール２０２を装着して前記端面２００Ａ
に圧接し、プライマリーリング２００と押圧部材２０１
との間の密封を行い、また押圧部材２０１に一体形成し
たスリーブ部２０３の円筒状外周面２０３Ａをリテーナ
ー２０４の円筒状内周面２０４Ａの半径方向内方に微小
間隙を設けて位置させるとともに、前記内周面２０４Ａ
に形成した環状のシール溝２０４Ｂに断面略Ｕ字形の樹
脂シール２０５を装着して前記外周面２０３Ａに圧接
し、押圧部材２０１とリテーナー２０４との間の密封を
行う構造のものである。ここで、前記プライマリーリン
グ２００と押圧部材２０１とに半径方向の変位差が生じ
た場合には、前記樹脂シール２０２が端面２００Ａを摺
動して吸収し、またプライマリーリング２００が軸方向
に変動した場合には、前記樹脂シール２０５が外周面２
０３Ａを摺動して追従するのである。

【０００８】図６に示した構造の場合、部品点数が多く
なる欠点があり、また前記押圧部材２０１は小さな断面
積で全圧力を受ける構造であるので、スリーブ部２０３
の厚みを十分に確保する必要があり、寸法が大きくなる
傾向があった。また、従動する部品の全質量が大きくな
り、振動等の速い動きに対する従動機能が劣る傾向があ
った。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明が前述
の状況に鑑み、解決しようとするところは、高圧用メカ
ニカルシールにおけるプライマリーリングとリテーナー
との間でプロセス流体を密封する二次シール構造を改良
して、高圧下でシールリングがハミ出す可能性のある間
隙を小さくすることができるとともに、その間隙が圧力
や温度の負荷で変化し難く、高圧下で長期間にわたって
安定にプライマリーリングの変動に追従して密封するこ
とが可能な構造とし、特に高圧ガスシールとして優れた
高圧用メカニカルシールを提供する点にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題解
決のために、回転軸に密封固定したメーティングリング
の一次シール面と、ケーシングにリテーナーを介して軸
方向にのみ可動となして密封装着し且つリテーナーに設
けたディスクとスプリングからなる押圧手段にて前記メ
ーティングリング側へ付勢したプライマリーリングの一
次シール面とを、接触又は非接触の状態で回転密封する
メカニカルシールにおいて、前記プライマリーリングの
一次シール面とは反対側の半径方向端面であって内周側
縁部に形成した二次シール面と前記ディスクの押圧面側
の内方フランジ部に形成した二次シール面とを気密接触
するとともに、該ディスクの内周部であって内方フラン
ジ部と外方フランジ部間に形成した半径方向内方へ開放
した環状溝内にシールリングを装着して前記ディスクと
リテーナースリーブの円筒状外周面との間を摺動可能に
密封し、前記プライマリーリングを前記リテーナー及び
ディスクより弾性係数及び熱膨張係数が小さい素材で形
成し且つ前記リテーナーとディスクとを弾性係数及び熱
膨張係数が一致又は近似した素材で形成し、プライマリ
ーリングの円筒状内周面とその半径方向内方に位置する
リテーナースリーブの円筒状外周面との間に、該プライ
マリーリングとリテーナースリーブの圧力及び温度によ
る径変化差を許容する逃がし間隙を形成するとともに、
リテーナースリーブの円筒状外周面とディスクの内方フ
ランジ部の内周縁との間に、前記逃がし間隙よりも狭い
微小間隙を形成してなる高圧用メカニカルシールを構成
した。

【００１１】このような構成の高圧用メカニカルシール
は、高圧下でプライマリーリングの半径が小さくなって
も、プライマリーリングの円筒状内周面とリテーナース
リーブの円筒状外周面との間にその径変化差を吸収し得
る十分な逃がし間隙を形成していることから、両部材が
接触する恐れがなく、またリテーナースリーブとディス
クとは圧力、温度の負荷によって略同様な径変化を生じ
るので、リテーナースリーブの円筒状外周面とディスク
の内方フランジ部の内周縁との間に、高圧下でのシール
リングのハミ出しを規制することができる程度の微小間
隙を形成しても、両部材が接触する恐れや両部材間の間
隔が開いてシールリングがハミ出す恐れが全くなく、従
って高圧のプロセス流体の密封に適したものである。

【００１２】ここで、前記プライマリーリングの素材を
カーボンとし、前記リテーナー及びディスクの素材をス
テンレス鋼としてなることが好ましい。カーボン素材
は、熱に対する変形が少なく且つ低摩擦性を有すること
から、高速に回転する回転軸とケーシング間において、
高温のプロセス流体を密封するのに適しており、またス
テンレス鋼素材は、加工の容易性と圧力に対する変形が
小さいので好ましいものである。

【００１３】また、前記シールリングとして、高圧プロ
セス流体側に開放した凹溝内に予圧スプリングを内蔵し
た樹脂シールを用いる。即ち、低摩擦性に優れた樹脂シ
ールを用いることによって、樹脂シールとリテーナース
リーブの円筒状外周面との摺動摩擦抵抗が少なくなっ
て、プライマリーリングの軸方向への変動に対して優れ
た追従性を確保できる。そのため、樹脂シールを用いた
場合の本発明は、プロセス流体がガスの場合に特に有効
である。つまり、プロセス流体がガスの場合には、樹脂
シールとリテーナースリーブとの接触部がドライコンタ
クトであるため、液体の場合に比べて摺動摩擦抵抗は高
くなり、更にメーティングリングとプライマリーリング
の両シール面間が非接触シールである場合には、回転に
伴って発生する動圧が液体の場合に比べて小さいので、
プライマリーリングの良好な追従性を確保するにはその
動作を阻害する抵抗を小さくする必要があるからであ
る。

【００１４】更に、前記ディスク及びプライマリーリン
グの一方の二次シール面であって半径方向外方の一部分
に、高圧プロセス流体が侵入可能な複数の溝を円周方向
に沿って隔設してなることがより好ましい。二次シール
面に前記溝を形成することにより、この溝内にプロセス
流体が侵入し、その流体圧力が二次シール面の接触面に
侵入し、摩擦抵抗を小さくする作用をなすことから、カ
ーボン製プライマリーリングが高圧下で径方向に縮んだ
り、減圧下で径方向に大きくなったりする時のディスク
との相対変位による滑りが円滑になり、プロセス流体が
ガスの場合にドライコンタクトであるため特に有効であ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に添付図面に示した実施形態に
基づき更に本発明の詳細を説明する。図１は本発明の高
圧用メカニカルシールの要部を示し、図２は本発明の主
要部である二次シール構造の拡大断面図を示し、図中１
は回転軸、２はメーティングリング、３はプライマリー
リング、４はリテーナー、５は押圧手段、６はシールリ
ングをそれぞれ示している。

【００１６】本発明の高圧用メカニカルシールは、回転
軸１に密封固定したメーティングリング２の一次シール
面７と、ケーシング８にリテーナー４を介して軸方向に
のみ可動となして密封装着し且つリテーナー４に設けた
ディスク９とスプリング１０からなる押圧手段５にて前
記メーティングリング２側へ付勢したプライマリーリン
グ３の一次シール面１１とを、接触又は非接触の状態で
回転密封するメカニカルシールにおいて、前記プライマ
リーリング３の一次シール面１１とは反対側の半径方向
端面であって内周側縁部に形成した二次シール面１２と
前記ディスク９の押圧面側の内方フランジ部１３に形成
した二次シール面１４とを気密接触するとともに、該デ
ィスク９の内周部であって内方フランジ部１３と外方フ
ランジ部１５間に形成した半径方向内方へ開放した環状
溝１６内にシールリング６を装着して前記ディスク９と
リテーナースリーブ１７の円筒状外周面１７Ａとの間を
摺動可能に密封し、前記プライマリーリング３を前記リ
テーナー４及びディスク９より弾性係数及び熱膨張係数
が小さい素材で形成し且つ前記リテーナー４とディスク
９とを弾性係数及び熱膨張係数が一致又は近似した素材
で形成し、プライマリーリング３の円筒状内周面３Ａと
その半径方向内方に位置するリテーナースリーブ１７の
円筒状外周面１７Ａとの間に、該プライマリーリング３
とリテーナースリーブ１７の圧力及び温度による径変化
差を許容する逃がし間隙１８を形成するとともに、リテ
ーナースリーブ１７の円筒状外周面１７Ａとディスク９
の内方フランジ部１３の内周縁との間に、前記逃がし間
隙１８よりも狭い微小間隙１９を形成してなることを要
旨としている。

【００１７】更に詳しくは、前記プライマリーリング３
は、少なくとも前記ディスク９と接触する端面の半径方
向内方部分に他の外方部分よりも軸方向に突出した二次
シール面１２を形成するとともに、ケーシング８に密封
固定したリテーナー４の外筒部２０の内面に軸方向に形
成したスプライン溝２１に、スライド係合して非回転且
つ軸方向可動とするために、その外周部に回転規制部２
２を突設している。

【００１８】また、前記リテーナー４は、リテーナース
リーブ１７と外筒部２０との間に凹所を形成して、該凹
所内にプライマリーリング３の一部を収容した状態で、
該凹所の一部に形成した係合孔２３に前記スプリング１
０の一端を受け入れるとともに、前記ディスク９の外周
部に形成した係合凹所２４にスプリング１０の他端を受
け入れて、ディスク９を介してプライマリーリング３を
メーティングリング２側に押圧する等、プライマリーリ
ング３を可動可能に支持する機能と、プライマリーリン
グ３とケーシング８間における二次シールの機能を果た
すものである。そして、リテーナー４の半径方向内周部
であってメーティングリング２側へ軸方向に延びたリテ
ーナースリーブ１７は、プライマリーリング３の半径方
向内方へ位置し、プライマリーリング３との間に該プラ
イマリーリング３の軸方向移動を許容するクリアランス
を設けている。

【００１９】前記ディスク９は、外周部に複数の前記係
合凹所２４，…を一定間隔で円周方向に設けるととも
に、その内方に半径方向内方へ延びた内方フランジ部１
３と外方フランジ部１５を形成し、その間の円筒壁面２
５とで前記環状溝１６を形成している。前記内方フラン
ジ部１３の内周縁は、外方フランジ部１５よりも半径方
向内方に延びているとともに、前記プライマリーリング
３の円筒状内周面３Ａの内径よりも半径を小さく設定
し、リテーナースリーブ１７の円筒状外周面１７Ａとの
間に微小間隙１９を形成している。前記リテーナー４と
ディスク９とは、弾性係数及び熱膨張係数が一致又は近
似した素材で形成するため、圧力や温度が変化しても前
記微小間隙１９の変化は極僅かであるので、この微小間
隙１９は、製造上の寸法誤差を許容し得る程度に小さく
できる。

【００２０】前記シールリング６には、本発明では予圧
スプリングを内蔵した樹脂シールを用いている。この樹
脂シール６は、基端部６Ａから半径方向内外に分岐した
一対のリップ部６Ｂ，６Ｂを有し、両リップ部６Ｂ，６
Ｂの間の凹溝内に予圧スプリング６Ｃを嵌合した構造の
ものである。そして、この樹脂シール６は、前記ディス
ク９の環状溝１６内に装着され、その装着された状態で
は、外方のリップ部６Ｂは前記円筒壁面２５に圧接する
とともに、内方のリップ部６Ｂは前記リテーナースリー
ブ１７の円筒状外周面１７Ａに圧接し、予圧スプリング
６Ｃによって緊迫され、また両リップ部６Ｂ，６Ｂは、
プロセス流体側に向いて基端部６Ａが内方フランジ部１
３に当接している。ここで、前記基端部６Ａは、半径方
向端面を有して、該端面がプロセス流体の圧力によって
内方フランジ部１３の内面に密接する構造が好ましい。

【００２１】ここで、予圧スプリングを内蔵した樹脂シ
ール６の特徴と利点を簡単に説明する。 優れた耐薬品、耐食性能（ゴムＯリングより遙に広い
範囲の薬品や溶剤に耐えられる。） 高圧からの耐急減圧（ゴムＯリングに起こる急減圧破
損がない。） 高圧下の耐ハミ出し性能（ゴムＯリングより大きいハ
ミ出し限度の特性をもっている。） 優れた耐熱性能（一般のゴムＯリングより高い耐熱限
度特性を持っている。） 優れた耐低温性能（広い使用温度範囲で、ゴムＯリン
グより低温度まで耐えられる。） 優れた耐候性：長期保管寿命（長期保管しても材質劣
化がほとんど皆無である。） 摩擦力安定性（ゴムＯリングでの長期間使用時の密着
面状態変化に伴う摩擦変化が起こり難く、可動部にて摩
擦力が安定で、ガス・シールの性能をより安定化させ
る。）

【００２２】そして、前記メーティングリング２とプラ
イマリーリング３の各一次シール面７，１１の何れか一
方に、図例ではメーティングリング２の一次シール面７
に相対的回転方向に対して前進角を有する複数の螺旋溝
２６を円周方向に一定間隔で設けてプロセス流体を一次
シール面７，１１間に圧送し、両シール面７，１１間を
非接触状態で密封するようにすれば、高速回転用、ガス
シール用として適している。

【００２３】このように本発明は、前記プライマリーリ
ング３の二次シール面１２と前記ディスク９の二次シー
ル面１４とを密接するとともに、該ディスク９の環状溝
１６に装着した樹脂シール６を前記リテーナースリーブ
１７の円筒状外周面１７Ａに摺接させる構造とし、しか
も前記プライマリーリング３を前記リテーナー４及びデ
ィスク９より弾性係数及び熱膨張係数が小さい素材で形
成し且つ前記リテーナー４とディスク９とを弾性係数及
び熱膨張係数が一致又は近似した素材で形成したことに
より、前記プライマリーリング３の円筒状内周面３Ａと
リテーナースリーブ１７の円筒状外周面１７Ａとの間に
比較的大きな逃がし間隙１８を形成することができるの
で、両部材間の圧力による半径方向の変形量差を吸収す
ることができるとともに、ディスク９の内方フランジ部
１３の内周縁とリテーナースリーブ１７の円筒状外周面
１７Ａとの間に、シールリング（樹脂シール）６の圧力
変形によってハミ出すことがないような微小間隙１９を
形成することが可能となったのである。

【００２４】次に、本発明の代表的実施形態として図１
に示した高圧ガスシール用非接触メカニカルシールを簡
単に説明するが、液体シール用でも同様である。図１
は、非接触メカニカルシールＭの要部の構造を示し、流
体機器の密封容器であるケーシング８と、該ケーシング
８の開放端を貫通する回転軸１との間に設けている。こ
こで、図中Ａは大気圧（低圧）側、Ｂはプロセス（高
圧）側を示している。

【００２５】本実施形態の非接触メカニカルシールは、
前記ケーシング８の回転軸１を貫通する開口部にリテー
ナー４を密封状態で固定し、回転軸１にはアセンブリス
リーブ２７を外挿固定し、該アセンブリスリーブ２７の
内方端外周に一体形成したフランジ２８にメーティング
リング２を密封保持するとともに、その外方に固定スリ
ーブ２９を密封外嵌し、フランジ２８と固定スリーブ２
９とでメーティングリング２を挟み込んで固定してい
る。また、回転軸１とアセンブリスリーブ２７との間、
アセンブリスリーブ２７とメーティングリング２及び固
定スリーブ２９との各間に、トレランスリング３０，…
を介在させて、各部材の熱膨張率の差に起因するガタつ
きを防止するとともに、調心を行っている。そして、ケ
ーシング８とリテーナー４間の密封、アセンブリスリー
ブ２７のフランジ２８とメーティングリング２間の密
封、アセンブリスリーブ２７と固定スリーブ２９間の密
封には、Ｏリング３１，…を用いて行っている。

【００２６】本実施形態では、メーティングリング２と
プライマリーリング３の対が軸方向に一対あるシングル
型の非接触メカニカルシールを示したが、勿論メーティ
ングリング２とプライマリーリング３が二対のタンデム
型のものでも良く、更に両一次シール面７，１１とが接
触して密封するものであっても良い。

【００２７】そして、本実施形態では、前記プライマリ
ーリング３の素材をカーボンとし、前記リテーナー４及
びディスク９の素材をステンレス鋼としている。勿論、
前記プライマリーリング３の素材は、前記リテーナー４
及びディスク９より弾性係数や熱膨張係数が小さく、ま
た前記リテーナー４とディスク９の素材は、弾性係数及
び熱膨張係数が一致又は近似したものであれば、他の素
材を採用することができる。例えば、プライマリーリン
グ３とリテーナー４及びディスク９の素材の組合せとし
て、カーボンとステンレス鋼の他に、シリコンカーバイ
ドとインコネル、シリコンカーバイドとハステロイ、シ
リコナイズド・カーボンとインコネル、シリコナイズド
・カーボンとハステロイ等が挙げられる。ここで、シリ
コナイズド・カーボンとは、カーボンを溶融シリコンに
浸漬してカーボンの表面にシリコンカーバイドの合金を
形成したものである。次の表１に、代表的なカーボンと
ステンレス鋼の素材の熱膨張係数と弾性係数を示す。
尚、カーボン素材においては、材料メーカーによってそ
の特性はバラツキがあるため、その概略範囲を示してい
る。

【００２８】

【表１】

【００２９】次に、図３及び図４には、本発明の他の実
施形態を示し、前記ディスク９の二次シール面１４であ
って半径方向外方の一部分に、高圧プロセス流体が侵入
可能な複数の溝３２，…を円周方向に沿って隔設した例
を示している。尚、前記溝３２は、プライマリーリング
３の二次シール面１２であって半径方向外方の一部に形
成することも可能である。この二次シール面１４に溝３
２，…を形成することにより、該溝３２内にプロセス流
体が圧力によって侵入し、摺動摩擦抵抗を小さくするの
で、プライマリーリング３が高圧下で縮んだり、減圧下
で伸びたりする時の両二次シール面１２，１４間の滑り
を円滑にすることが可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上にしてなる本発明の高圧用メカニカ
ルシールによれば、高圧下でプライマリーリングの半径
が小さくなっても、プライマリーリングの円筒状内周面
とリテーナースリーブの円筒状外周面との間にその径変
化差を吸収し得る十分な逃がし間隙を形成していること
から、両部材が接触する恐れがなく、またリテーナース
リーブとディスクとは圧力、温度の負荷によって略同様
な径変化を生じるので、リテーナースリーブの円筒状外
周面とディスクの内方フランジ部の内周縁との間に、高
圧下でのシールリングのハミ出しを規制することができ
る程度の微小間隙を形成しても、両部材が接触する恐れ
や両部材間の間隔が開いてシールリングがハミ出す恐れ
が全くなく、従って高圧のプロセス流体の密封に適して
いる。

【００３１】また、前記プライマリーリングの素材をカ
ーボンとし、前記リテーナー及びディスクの素材をステ
ンレス鋼とすると、カーボン素材は、熱に対する変形が
少なく且つ低摩擦性を有することから、高速に回転する
回転軸とケーシング間において、高温のプロセス流体を
密封するのに適しており、またステンレス鋼素材は、加
工の容易性と圧力に対する変形が小さいので高い精度で
作成できる。

【００３２】更に、前記シールリングとして、高圧プロ
セス流体側に開放した凹溝内に予圧スプリングを内蔵し
た樹脂シールを用いると、樹脂シールとリテーナースリ
ーブの円筒状外周面との摺動摩擦抵抗が少なくなって、
プライマリーリングの軸方向への変動に対して優れた追
従性を確保できる。また、ゴムＯリングが耐食限度が狭
い範囲であるのに対し、樹脂シールを用いることにより
高耐食性が得られる。更に、高圧からの脱圧でＯリング
は破損するが、樹脂シールはそれに耐えられるので、高
圧ガス・シールとして特に優れている。

【００３３】そして、前記ディスク及びプライマリーリ
ングの一方の二次シール面であって半径方向外方の一部
分に、高圧プロセス流体が侵入可能な複数の溝を円周方
向に沿って隔設すると、この溝内にプロセス流体が侵入
し、その流体圧力が二次シール面の接触面に侵入し、摩
擦抵抗を小さくする作用をなすことから、カーボン製プ
ライマリーリングが高圧下で径方向に縮んだり、減圧下
で径方向に大きくなったりする時のディスクとの相対変
位による滑りが円滑になり、特にプロセス流体がガスの
場合にはドライコンタクトであるため有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高圧用メカニカルシールの要部の省略
断面図である。

【図２】同じく主要部の拡大断面図である。

【図３】本発明の他の実施形態を示す部分断面図であ
る。

【図４】同じく二次シール面側から見たディスクの部分
平面図である。

【図５】従来例を示し、(a) は部分断面図、(b) はその
要部の拡大断面図である。

【図６】同じく他の従来例を示す要部の省略断面図であ
る。

【符号の説明】 １ 回転軸 ２ メーティングリング ３ プライマリーリング ３Ａ 内周面 ４ リテーナー ５ 押圧手段 ６ シールリング（樹脂シール） ６Ａ 基端部 ６Ｂ リップ部 ６Ｃ 予圧スプリング ７ 一次シール面 ８ ケーシング ９ ディスク １０ スプリング １１ 一次シール面 １２ 二次シール面 １３ 内方フランジ部 １４ 二次シール面 １５ 外方フランジ部 １６ 環状溝 １７ リテーナースリーブ １７Ａ 外周面 １８ 逃がし間隙 １９ 微小間隙 ２０ 外筒部 ２１ スプライン溝 ２２ 回転規制部 ２３ 係合孔 ２４ 係合凹所 ２５ 円筒壁面 ２６ 螺旋溝 ２７ アセンブリスリーブ ２８ フランジ ２９ 固定スリーブ ３０ トレランスリング ３１ Ｏリング ３２ 溝

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸に密封固定したメーティングリン
   グの一次シール面と、ケーシングにリテーナーを介して
   軸方向にのみ可動となして密封装着し且つリテーナーに
   設けたディスクとスプリングからなる押圧手段にて前記
   メーティングリング側へ付勢したプライマリーリングの
   一次シール面とを、接触又は非接触の状態で回転密封す
   るメカニカルシールにおいて、前記プライマリーリング
   の一次シール面とは反対側の半径方向端面であって内周
   側縁部に形成した二次シール面と前記ディスクの押圧面
   側の内方フランジ部に形成した二次シール面とを気密接
   触するとともに、該ディスクの内周部であって内方フラ
   ンジ部と外方フランジ部間に形成した半径方向内方へ開
   放した環状溝内にシールリングを装着して前記ディスク
   とリテーナースリーブの円筒状外周面との間を摺動可能
   に密封し、前記プライマリーリングを前記リテーナー及
   びディスクより弾性係数及び熱膨張係数が小さい素材で
   形成し且つ前記リテーナーとディスクとを弾性係数及び
   熱膨張係数が一致又は近似した素材で形成し、プライマ
   リーリングの円筒状内周面とその半径方向内方に位置す
   るリテーナースリーブの円筒状外周面との間に、該プラ
   イマリーリングとリテーナースリーブの圧力及び温度に
   よる径変化差を許容する逃がし間隙を形成するととも
   に、リテーナースリーブの円筒状外周面とディスクの内
   方フランジ部の内周縁との間に、前記逃がし間隙よりも
   狭い微小間隙を形成してなることを特徴とする高圧用メ
   カニカルシール。
2. 【請求項２】 前記プライマリーリングの素材をカーボ
   ンとし、前記リテーナー及びディスクの素材をステンレ
   ス鋼としてなる請求項１記載の高圧用メカニカルシー
   ル。
3. 【請求項３】 前記シールリングとして、高圧プロセス
   流体側に開放した凹溝内に予圧スプリングを内蔵した樹
   脂シールを用いてなる請求項１記載の高圧用メカニカル
   シール。
4. 【請求項４】 前記ディスク及びプライマリーリングの
   一方の二次シール面であって半径方向外方の一部分に、
   高圧プロセス流体が侵入可能な複数の溝を円周方向に沿
   って隔設してなる請求項１又は２記載の高圧用メカニカ
   ルシール。