JPS62167979A

JPS62167979A - 機械面シ−ル装置

Info

Publication number: JPS62167979A
Application number: JP25871786A
Authority: JP
Inventors: ジヨン　ケンプ; デイビツド　ジエイムス　ロウ
Original assignee: Crane Packing Ltd
Current assignee: Crane Packing Ltd
Priority date: 1985-07-05
Filing date: 1986-10-31
Publication date: 1987-07-24
Also published as: ZA868332B; GB8527022D0

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、機械面シール装置に関するものである。

本発明の一態様によれば、一対の相対的に回転可能な素
子の間に液密シールを与えるための機械面シール装置は
、次の様な特徴を有する。

一対の相対的に回転可能な素子の一方と固定した回転関
係において設けられ、且つ、それに関してシールされて
いる第１の環状シール面部材と；該素子の他方と固定し
た回転関係において設けられ、且つ、それに関してシー
ルされている第２の環状シール面部材と；第１及び第２
のシール面部材の間に配置され、且つ、それらに関して
自由に１回転できる第３の環状シール面部材と；第２の
シール面部材と組み合わされており、第１のシール面部
材の方へ軸方向にそれを取り立て、第３のシール面部材
の対向したシール面を第１及び第２のシール面部材のシ
ール面とシール係合にそれぞれ維持するばね手段とから
成り、第２のシール面部材は２つの素子に関しでに関し
て軸方向に動くことができるものにおいて、第１、第２
及び第３のシール面部材のシール面は、第１及び第２の
シール面部材が第３のシール面部材に半径方向負荷を与
える。

第１及び第２のシール面部材の傾斜したシール面は、斯
くして、第３のシール面部材に背分力を働かせる。

この背分力は、第３のシール面部材に集中し、そして、
半径方向の安定性を与える。好適には、第１及び第２の
シール面部材の傾斜したシール面は、対向して傾斜して
おり、そして、第３のシール面部材に内向きの半径方向
負荷を働かせる。

この様な２個の機械面シール組立体を互いに共軸になる
様に設けてダブルシールを得ることができる。好適には
、この様な形状のダブルシールにおいては、第１のシー
ル面部材のシール面は対向して傾斜しており、第２のシ
ール面部材のシール面は、対向して傾斜しており、そし
て、軸方向に対向した第１及び第２のシール面部材の多
対のシール面は、対向して傾斜している。

内側及び外側の第１シール面部材は、１個の環状素子に
よって画成されていてもよい、然しなから、多対の第２
のシール面部材と多対の第３のシール面部材とは、好適
には別々の環状素子によって画成される。名筆２のシー
ル面部材を第１のシール面部材のシール面の方に駆り立
てるために、別々のばね手段を設けることができる。

上述のダブルシール組立体では、対になった第３のシー
ル面部材の間に一つの部屋が画成され、第１または第２
のシール面部材の同心のシール面の間を通る１以上の通
路をこの部屋に設けることもできる。こうすることによ
って、シール面を通って洩れる液体は、この部屋から排
出され、或いはこの部屋へ導かれて、潤滑用及び／また
は冷却用のバリアーとなることができる。

以下、本発明のいくつかの実施例を、添付図面を参照し
て例示的に記述する。

第１図は、軸１１がハウジング１０を貫通する位置でハ
ウジング１０と回転軸１１との間のシールを形成する機
械面シールを図示している。第１の環状シール面部材即
ちシート１２は、軸１１の貫通する孔の周壁をとりまい
てハウジング１０の凹部１３の内部に配置されている。

シート１２は、弾性０−リング１４により、またはその
他の便宜な方法によって、ハウジングＩＯにシールされ
ている。

スリーブ部材１５は、ハウジング１０に近く、但し軸方
向に間隔をとって軸ｌｌ上に設けられており、且つ、複
数の放射杖に配置された締め付けねじ（図示せず）を担
持する締め付はリング１６によって軸１１に締め付けら
れている。このスリーブ１５は、弾性〇−リング１７に
よって、軸１１ヘシールされている。第２の環状シール
面部材１８は、スリーブ１５上に滑り配置されており、
且つ、弾性０−リング１９によって、スリーブ１５ヘシ
ールされている。軸方向に伸び、締め付はリング１６と
第２環状シール面部材１８との間で働く複数の圧縮ばね
２０が円周上に間隔をおいて設けられており、そのシー
ル面部材１８をシート１２の方向へ駆り立てる０図示さ
れていない１本のビンまたは類似の駆動素子が、第２シ
ール面部材１８と締め付はリング１６とにある対向した
孔に係合し、その第２シール面部材１８が軸１１に関し
て回転する様になっている。

シート１２と第２シール面部材１８とには、対向した相
互に１頃斜した切頭錐形シール面２４．２５が設けられ
ている。第３の環状シール面部材２１は、シール面２４
と２５との間に置かれ、且つ、それに対応するシール面
２２．２３を有している。この対応シール面２２．２３
は、それぞれシール面２４．２５と係合し、且つ、ばね
２０によって働く軸方向の力によって、シール係合状態
に維持されている。また、切頭錐形表面２４．２５は、
第３のシール部材２１に対して内向の背分力をも働かせ
て、当該表面に関してその力を集中する。

上述したシール構成において、第３のシール面部材２１
は、シート１２と第２のシール面部材１８との間に浮い
ており、そして、軸１１またはハウジングｌＯのどちら
に関しても回転について強制されない。通常のシール条
件下では、この第３のシール面部材２１は、シール面２
３と２５との間に存する少量のすべりのために、第２の
シール面部材１Ｂと共に回転しようとする。然しなから
、若し何等かの理由、例えば一時的な予行運転のために
、１対のシール面２２と２４または２３と２５との間の
摩擦が例外的に高くなった時には、その対になった面と
の間の相対運動は止まり、そして他の対になった面でそ
の相対運動が生じ、斯くして、若しそうでなかったら高
摩擦面で生じる過度の損耗を防ぐ。

上記したシールにおいて、第３のシール面部材２１は、
消耗素子であってもよく、それ故、シート１２や第２の
シール面部材１８よりも軟らかい材料で製作されるであ
ろう０例えば、第３のシール面部材２１は、グラファイ
ト、炭素またはプラスチック材料から製作することがで
き、また、シート１２と第２のシール面部材１８とは、
金属、または焼結耐火材料例えばアルミナから製作する
ことができる。然しなから、シール面部材２１は、シー
ト１２や第２のシール面部材１８と類似したまたはより
堅い材料で製作してもよい。更に、シール面２４を形成
するために、またはシール面２５を形成するために、シ
ート１２またはシール面部材１８にそれぞれ取換可能な
消耗面を設けることもできる。

第３のシール面部材が消耗した時に、その取り外しまた
は交換を容易にするために、この部材は、便宜上、軸方
向に複数の弓形部分に分割されていてもよい。その場合
には、部材２１は、単に第２のシール面部材１８を後退
させることによって、取り外しまたは交換される。第３
のシール面部材２１を構成するそれぞれの弓形部分は、
シールが組み立てられる時シート１２及び第２のシール
面部材１８の錐面２４，２５により加えられる内向きの
背分力によって結合される。

シート１２及び第２のシール面部材１８は、取り外し及
び変換を容易にするために、やはり軸方向に分割されて
いてもよい、この構造のときには、シート１２の各部分
は、囲んでいるハウジングによって結合される。或いは
、これら各部分は、接線ボルトまたは適当な締め付はリ
ングを使用してボルト結合されてもよい。

シール面２２，２３．２４及び２５が機械加工されて、
合理的な仕上げになっているものとすれば、面のラップ
仕上げは必要でなく、そして、ある期間の−同の運転で
面との間の液密シールが得られるであろう。

この構造はまた、例えば軸ラジアル（ｓｈａｆｔ　ｒａ
ｄｉａｌ）またはシールハウジングの不整による偏心の
バラツキを収容する。然しなから、大きな不整を収容す
ることが必要であったり、またはシーリングが運転開始
から必要な場合には、シール面２２，２３．２４及び２
５は、第２図に示す様に半球形に製作されてもよい、こ
の構造では、シート１２及び第２のシール面部材１８に
関する第３のシール面部材２１の軸方向の整合は、尚、
十分なシール係合を維持しながら著しく変化することが
ある。

また、第２図に示されている様に、第２のシール面部材
１８上に緊急シール面２６を設けることもでき、そのた
め、第３のシール面部材２１がある限度に達したとき、
または、例えば偶発的な損傷の結果、第３のシール面部
材２１が壊れたときには、緊急シール面部材２６がシー
ト１２と係合して、緊急シールが得られる。

第３図に示すダブルシールでは、第１の環状シール面組
立体またはシート１１２は、複数の角度的に隔たったボ
ルト１１４によって、軸Ｉｌｌ上の軸方向に伸びるフラ
ンジ１１３にボルト締めされている。このシー）１１２
は、弾性０−リング１１．５により、またはその他の便
宜な方法によって、フランジ１１３にシールされている
。シート１１２は、１対の対向して傾斜した切頭シール
面１１６及び１１７を画定している。

フランジ部分１２２を貫通する複数の角度的に隔たヮた
ボルト１２１によって、管状の支持部材１２０が、ハウ
ジング１１０にボルト締めされており、支持部材１２０
の管状部分は、軸１１１と共軸になる様にシート１１２
の方へ伸びている。支持部材１２０のフランジ部分１２
２は、弾性０−リング１２３によって、ハウジング１１
０に関してシールされている。１対の共軸シールリング
１２４及び１２５が、支持部材１２０の管状部分の内側
面と外側面とにそれぞれ滑る様に設けられている。この
リング１２４及び１２５は、弾性Ｏ−リング１２６によ
って、支持部材１２０に関してシールされている。支持
部材１２０に設けられた複数のキー１２７は、シールリ
ング１２４及び１２５の軸方向に伸びるキー溝１２８と
係合し、その結果、リング１２４及び１２５が、支持部
材１２０に関して軸方向に動くことを可能にし、且つ回
転することを阻止する。

軸方向に伸び角度的に隔たった一部円形断面の複数の溝
１３０及び１３１が、リング１２４の外側面とリング１
２５の内側面に設けられ、これらの溝１３０及び１３１
は、整合したときに、複数の螺旋圧縮ばね１３２のため
の位置を提供する。溝１３０及び１３１は、支持部材１
２０と係合するリング１２４及び１２５の表面に開口し
、他端で閉鎖している。そのため、ばね１３２は、支持
部材１２０の端と溝１３０及び１３１の閉鎖端との間で
動き、リング１２４＆び１２５を軸方向でシート１１２
の方へ駆り立てる。リング１２４の一つおきの溝１３０
とリング１２５の一つおきの溝１３１とは、中間の溝よ
りも長さが長く、そしてリング１２４の短いＹａ　ｌ　
３０は、リング１２５の長い溝と整合している。そのた
め、隣り合ったばね１３２は、支持部材１２０とリング
１２４の溝１３０の端部またはリング１２５の溝１３１
の端部との間で働く。この様に、リング１２４及び１２
５は、シート１１２の方向に独立して装填されている。

対向して傾斜している切頭錐形シール面１３５及び１３
６が、それぞれ、リング１２４及び１２５の端部に設け
られており、このシール面１３５は、シート１１２のシ
ール面１１６と軸方向に整合し、且つ、対向した（填料
になっており、そして、シール面１３６は、シート１１
２のシール面１１７と軸方向に整合し、且つ、対向した
傾斜になっている。

一対の第３のシール面部材１４０及び＋４１が、シート
１１２のシール面とリング１２４及び１２５との間に配
置されており、このシール面部材１４０は、一対の切頭
錐形シール面１４２及び１４３を有しており、このシー
ル面１４２及び１４３は、それぞれ、シート１１２のシ
ール面１１６とリング１２４のシール面１３５とに対応
し、且つ、それらと係合している。同様に、シール面部
材１４１は、一対の切頭錐形シール面１４４及び１４５
を有し、このシール面１４４及び１４５は、それぞれ、
シート１１２のシール面１１７及びリング１２５のシー
ル面１３６に対応し、且つ、それらと係合している。シ
ール面１１６及び１４２．１４３及び１３５，１１７及
び１４４，１４５及び１３６は、ばね１３２によって働
く軸方向の力により、シール係合状態に保たれる。切頭
錐形シール面１１６及び１３５，１１７及び１３６も、
それぞれ、シール面部材１４０及び１４１に半径方向荷
重を働かせてこれらをその切頭錐形シール面に集中する
。

第１図及び第２図を参照して説明された実施例と同様に
、上記のシール構造においては、第３のシール面部材１
４０及び１４１は、第２のシール面組立体のシー）１１
２とリング１２４及び１２５との間に浮いており、そし
て、軸１１１またはハウジング１１０の何れかに関して
回転上で強制されず、斯くして、一対の面が高摩擦運転
状態におかれた時に過度の損耗を回避し得る。

環状の部屋１５０がシール面部材１４０と１４１との間
に画成されている。一つ以上の通路１５１が、支持部材
１２０の管状部分に貫設されており、この環状室１５０
と連通ずる０例えば、シールが、リング１２５及びシー
ル面部材１４１の外側での仕事とリング１２４及びシー
ル面部材１４０の内側での仕事とを分離するために使用
される場合には、通路１５１は、シール面１１６と１４
２の間、１４３と１３５との間、１７７と１４４との間
、または、１４５と１３６との間を通って洩れる液体を
取り除（のに役立ち、一方の仕事での液体は、いくらか
の洩れはシール面を通って生じても、他方の仕事での液
体によって汚染されない。

或いは、若し例えばシールがまわりからの有害であるか
も知れないガスまたは蒸気をシールするために用いられ
る場合には、部屋１５０は、シール面を潤滑及び冷却す
るのにも役立つバリアー液で充たすことができる。

第１図及び第２図を参照して説明した様に、部材１１２
．１２４，１４０及び１４１を製作するのに使用される
材料は、それぞれの消耗特性に照らして選ぶことができ
、或いは、消耗インサートがついていてもよい０種々の
環状部材は、取外し及び交換を容易にするため分割形状
でもよく、また、シール面は、切頭錐形でなく半円形で
あってもよい。

本発明から離脱することなしに、種々の変形を施すこと
ができる０例えば、シー）１２．１１２は、ハウジング
１０に関して設けることができ、また部材１８゜１２４
．１２５は、軸１１．１１１に関して設けることができ
る。なお、部材１２，１１２は、軸方向に移動可能であ
ってもよい。

更に、ダブルシールにおいては、シー）１１２のシール
面１１６及び１１７は、別々のリング上に形成してもよ
い。第３図に示した実施例においては、リング１２４及
び１２５は、類偵した形状であるが、これらのリングの
形状は、内側及び外側シール面部材の差分ローディング
が得られる様に、圧力のバランス、そしてその結果内側
及び外側シール上の液体圧力の効果を調整するため、ま
たは、シールの差圧を補償するために変えることもでき
る。また、リング１２４及び１２５に働くばね１３２の
ばね率は、内側及び外側シール面部材１４０及び！４１
に与えられる軸方向の負荷を変えるため異なってもよい
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によって形成された機械面シール装置
の部分断面図である。第２図は、第１図に示すシールの一つの変形の部分断面
図である。第３図は、本発明によって形成されたダブルシールの部
分断面図である。１０・・・ハウジング、１１・・・回転軸、１２・・・
環状シート、１３・・・四部、１４．１７．１９・・・
弾性０−リング、１５・・・スリーブ、１６・・・締め付はリング、１８・・・第２環状シール面部材、２０・・・圧縮ばね、２１・・・第３環状シール面部材、２２．２３・・・シール面、２４．２５・・・切頭錐形シール面特許出願人　　フレイン　バッキング　リミテッド化　
理　人　　弁理士　鈴木守三部ＦＩＧ、１゜ＦＩＧ、２゜

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一対の相対的に回転可能な素子の間の液密シール
を可能にする機械的シール装置であって、該素子の一方
（１０；１１１）と固定した回転関係において設けられ
、且つ、それに関してシールされている第１の環状シー
ル面部材（１２；１１２）と；該素子の他方（１１；１
１０）と固定した回転関係において設けられ、且つ、そ
れに関してシールされている第２の環状シール面部材（
１８；１２４、１２５）と；第１及び第２のシール面部
材（１２、１８；１１２、１２４、１２５）の間に配置
され、且つ、それらに関して自由に回転できる第３の環
状シール面部材（２１；１４０、１４１）と；第２のシ
ール面部材（１８；１２４、１２５）と組み合わされて
おり、第１のシール面部材（１２；１１２）の方へ軸方
向にそれを駆り立て、第３のシール面部材（２１；１４
０、１４１）の対向したシール面（２２、２３；１４２
、１４３、１４４、１４５）を第１及び第２のシール面
部材（１２、１８；１１２、１２４、１２５）のシール
面（２４、２５；１１６、１１７、１３５、１３６）と
シール係合にそれぞれ維持するばね手段（２０；１３２
）とから成り、第２のシール面部材（１８；１２４、１
２５）は２つの素子（１０、１１；１１０、１１１）に
関してに関して軸方向に動くことができるものにおいて
、第１、第２及び第３のシール面部材（１２、１８、２
１；１１２、１２４、１２５、１４０、１４１）のシー
ル面（２２、２３、２４、２５；１４２、１４３、１４
４、１４５、１１６、１１７、１３５、１３６）は、第
１及び第２のシール面部材（１２、１８；１１２、１２
４、１２５）が第３のシール面部材（２１；１４０、１
４１）に半径方向負荷を与えることを特徴とする機械面
シール装置。
（２）第１及び第２のシール面部材（１２、１８；１１
２、１２５）の傾斜した面（２４、２５；１１７、１３
６）が第３のシール面部材（２１；１４１）に内向きの
背分力を働かせることを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載の機械面シール装置。
（３）一対のシール組立体が互いに共軸状に設けられて
いることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２
項に記載の機械面シール装置。
（４）第１のシール面組立体（１１２）が対向して傾斜
した一対のシール面（１１６、１１７）を画成し、第２
のシール面組立体（１２０、１２４、１２５）が一対の
対向して傾斜したシール面（１３５、１３６）を画成し
、第１及び第２のシール面組立体（１１２、１２０、１
２４、１２５）の軸方向に対向した各対のシール面（１
１６、１３５及び１１７、１３６）が対向して傾斜して
いることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の機
械面シール装置。
（５）第１のシール面組立体（１１２）が、一対の傾斜
した同心の環状シール面（１１６、１１７）を有するリ
ングから成ることを特徴とする特許請求の範囲第４項に
記載の機械面シール装置。
（６）第２のシール面組立体（１２０、１２４、１２５
）のシール面（１３５、１３６）と第３のシール面部材
（１４０、１４１）とが、別々の同心のシール面部材（
１２４、１２５、１４０、１４１）によって画成されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第４項または第５
項に記載の機械面シール装置。
（７）第２のシール面組立体のシール面部材（１２４、
１２５）が管状支持部材（１２０）の内径及び外径に滑
る様に設けられ、且つ、それに関してシールされている
ことを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の機械面
シール装置。
（８）管状支持部材（１２０）上に設けられたキー（１
２７）が、第２のシール面組立体のシール面部材（１２
４、１２５）内の軸方向に伸びるキー溝（１２８）と係
合して、シール面部材（１２４、１２５）の軸方向の動
きを許容しながら、該シール面部材（１２４、１２５）
が支持部材（１２０）に関して回転することを阻止する
ことを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の機械面
シール装置。
（９）別々のばね手段（１３２）が、第２シール面組立
体のシール面部材（１２４、１２５）を第１のシール面
組立体（１１２）の方へ独立に駆り立てるために設けら
れていることを特徴とする特許請求の範囲第６項乃至第
８項のいずれかに記載の機械面シール装置。
（１０）複数の角度的に隔たった軸方向に伸びる溝（１
３０、１３１）が、第２のシール面組立体の内側シール
面部材（１２４）の外側面と、第２のシール面組立体の
外側シール面部材（１２５）の内側面とに設けられ、溝
（１３０、１３１）は、整合した時に、管状支持部材（
１２０）の端部と軸方向に伸びる溝（１３０、１３１）
の閉鎖端部との間で働き、第２のシール面組立体のシー
ル面部材（１２４、１２５）を第１のシール面組立体（
１１２）の方へ駆り立てる複数の角度的に隔たった圧縮
ばね（１３２）のための位置を与えることを特徴とする
特許請求の範囲第９項に記載の機械面シール装置。
（１１）第２のシール面組立体の外側シール面部材（１
２５）にある一つおきの軸方向に伸びる溝（１３１）と
、第２のシール面組立体の内側シール面部材（１２４）
にある一つおきの軸方向に伸びる溝（１３０）とが、中
間の溝よりも長さが長く、外側シール面部材（１２５）
の短い溝（１３１）が内側シール面部材（１２４）の長
い溝（１３０）と整合しており、隣り合ったばね（１３
２）が、支持部材（１２０）と外側シール部材（１２５
）の短い溝（１３１）か内側シール面部材（１２４）の
短い溝（１３０）の端部との間で働くことを特徴とする
特許請求の範囲第１０項に記載の機械面シール装置。
（１２）第２のシール面組立体の内側及び外側シール面
部材（１２４、１２５）に働くばね手段（１３２）のば
ね率が異なることを特徴とする特許請求の範囲第９項乃
至第１１項に記載の機械面シール装置。
（１３）第２のシール面組立体の同心のシール面部材（
１２４、１２５）の寸法が異なることを特徴とする特許
請求の範囲第４項乃至第１２項に記載の機械面シール装
置。
（１４）環状の部屋（１５０）が第３のシール面部材（
１４０、１４１）の間に画成され、通路（１５１）が第
１または第２のシール面部材（１１２、１２４、１２５
）のシール面（１１６、１１７）または（１３５、１３
６）の間の該環状の部屋に設けられ、それによって、液
体が環状の部屋（１５０）から除去され、またはそこへ
導入することができることを特徴とする特許請求の範囲
第３項乃至第１３項に記載の機械面シール装置。
（１５）第３のシール面部材（２１；１４０、１４１）
が、第１及び第２のシール面部材（１２、１８；１１２
、１２４、１２５）のシール面を画成するのに使用され
る材料よりも軟らかい材料から製作されていることを特
徴とする特許請求の範囲第１項乃至第１４項に記載の機
械面シール装置。
（１６）第３のシール面部材（２１；１４０、１４１）
がグラファイト、炭素、またはプラスチック材料から製
作され、且つ、第１及び第２のシール面部材（１２、１
８；１１２、１２４、１２５）が金属または焼結耐火材
料から製作されていることを特徴とする特許請求の範囲
第１５項に記載の機械面シール装置。
（１７）第１及び第２のシール面部材（１２、１８；１
１２、１２４、１２５）のシール面（２４、２５；１１
６、１１７、１３５、１３６）が交換可能なインサート
によって画成されていることを特徴とする特許請求の範
囲第１項乃至第１６項のいずれかに記載の機械面シール
装置。
（１８）１つ以上の環状部材（１２、１８；１１２、１
２４、１４０、１４１）が軸方向に複数の弓形部分に分
割されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃
至第１７項のいずれかに記載の機械面シール装置。
（１９）シール面部材（１２、１８、２１；１１２、１
２４、１２５、１４０、１４１）のシール面（２２、２
３、２４、２５；１１６、１１７、１３５、１３６、１
４２、１４３、１４４、１４５）が切頭錐形であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第１８項のいず
れかに記載の機械面シール装置。
（２０）シール面部材（１２、１８、２１）のシール面
（２２、２３、２４、２５）が半円形であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項乃至第１９項のいずれかに
記載の機械面シール装置。
（２１）緊急シール面（２６）が、第３のシール面部材
（２１）の消耗がある限度に達した時または第３のシー
ル面部材（２１）が壊れた時に、第１のシール面部材（
１２）との係合のために、第２のシール面部材（１８）
に設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第１
項乃至第２０項のいずれかに記載の機械面シール装置。