JPS62261764A

JPS62261764A - 軸封装置

Info

Publication number: JPS62261764A
Application number: JP10340786A
Authority: JP
Inventors: Toshio Harada; 利雄原田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-05-06
Filing date: 1986-05-06
Publication date: 1987-11-13

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は軸封装置に係わり、特にシール部に押圧力を付
与するためのスプリングに形状記憶合金を用いた軸封装
置に関する。

（従来の技術）従来、流体機器の回転軸部から内部流体が外部に漏洩す
るのを防止するものとして、回転摺動環と固定摺動環と
の接触摺動部で漏洩防止を行う軸封装置が用いられてい
る。この装置は、回転軸に装着された回転摺動環と、固
定部に装着された固定摺動環とを、互いの摺接面で接触
させて、この摺接部で圧力流体のシール機能を発揮させ
るものである。そして、上記摺接部に一定の押圧力を付
与するものとしては、一般に、スプリングが用いられて
いる。

しかしながら、この樺の装置にあっては次のような問題
があった。即ち、スプリングは流体機器の停止中でも回
転摺動環（或いは固定摺動環）を固定摺動環（或いは回
転摺動環）側に予圧してぃる。このため、長時間停止後
に運転を開始しようとすると、摺接部の潤滑油膜切れ等
により摺接部が乾燥摩擦状態となり：摩擦係数が大とな
る。この場合、起動に大きなトルクを必要とし起動不能
となったり、容量の大きなモータが必要となり、機器が
大型化したり高価になると云う問題があった。また、ス
プリングの押圧力を弱くしておけば上記問題は生じない
が、この場合漏洩防止を確実に行うことはできなくなる
。

（発明が解決しようとする問題点）このように従来装置では、スプリングの押圧力を強くす
ると起動トルクが大きくなり、逆にスプリングの押圧力
を小さくするとシールが不確実になると云う欠点があっ
た。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、流体機器の起動トルクを小さくするこ
とができ、且つ流体のシールを離水発明の骨子は、流体
機器の起動時におけるスプリングの押圧力を小さくし、
定常運転時におけるスプリングの押圧力を大きくするこ
とにあり、このための手段として形状記憶合金を用いる
ことにある。

即ち本発明は、回転軸の外周に密着装着されて該回転軸
と共に回転する回転震動環と、上記回転軸とは非接触に
嵌合した状態で固定部に固定されると共に、その端面が
上記回転摺動環の端面と摺接する固定摺動環と、上記回
転摺動環或いは固定摺動環の一方を他方に押圧して付勢
するスプリングとを具備し、上記回転摺動環と固定摺動
環との摺接部で軸封効果を発揮させ、回転軸部からの圧
力流体の漏洩を防止する軸封装置において、前記スプリ
ングを形状記憶合金で形成するようにしたものである。

（作用）流体機器の起動トルクを小さくするにはスプリングの押
圧力を小さくしてやればよいが、運転時の回転摺動環の
追従性を良くするためにはスプリングの押圧力を大きく
しなければならない。そこで、流体機器の温度が運転開
始と共に上昇すると云う特性を利用し、スプリングに形
状記憶合金を用いることにより、起動時と運転時におけ
るスプリングの押圧力をそれぞれに適した状態に変化さ
せることが可能となる。つまり、停止時メカニカルシー
ル部の温度が低い時はスプリングを縮めて押圧力を小さ
くし、運転時メカニカルシール部の温度が上昇したらス
プリングを伸ばして押圧力を大きくすることが可能とな
る。

（実施例）以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は本発明の一実施例に係わる軸封装置の概略構成
を示す断面図である。図中１１は図示しない駆動装置に
結合された回転軸である。この回転軸１１は、一端側を
開口部とし他端側に図示しない流体機器を収容するケー
ジング１２と、このケージング１２に結合された７ラン
ジ１３とを、同軸的に且つ非接触に貫通している。

フランジ１３の内周面には、オーリング１４を介して固
定階動環１５が、回転軸１１に非接触で嵌合する関係に
固定されている。この固定摺動環１５には、後述する回
転震動環と対向する面に軸方向に突出する突出壁１５ａ
が設けられており、この突出壁１５ａの端面が回転震動
環の端面と面接触して摺動するものとなっている。

また、回転軸１１の外周面には、オーリング１６を介し
て回転摺動環１７が装着されている。

さらに、回転軸１１の外周面には、カラー１８及び駆動
リング１９が装着されている。駆動リング１９は、ボル
ト等によって回転軸１１に固定されており、回転軸１１
と一体に回転する。駆動リング１９とカラー１８との闇
には、複数のスプリング２０が配置されており、また駆
動リング１９とカラー１８とはビン２１により連結され
ている。

カラー１８は回転摺動環１７に連結されており、回転摺
動環１７はカラー１８の掛止部１８ａで駆動されるもの
となっている。

なお、図中２２は駆動リング１９を回転軸１１に固定す
るためのネジ、２３は駆動リング１９に６一設けられた透孔な示している。

ここで、前記スプリング２０は、第２図に第１図の矢視
Ａ−Ａ断面を示す如く、回転軸１１を中心として等間隔
に３個設けられている。そして、これらのスプリング２
０により、カラー１８を介して回転摺動環１７を均等に
押圧し、該摺動環１７を前記固定摺動環１５側に付勢し
ている。

また、スプリング２０は、例えばＮ＋−Ｔｔ系の形状記
憶合金で形成されている。形状記憶合金とは、任意の８
１度以上或いは以下の範囲において特定の形状を有する
ように加工可能な合金である。

本実施例では、この性質を利用してメカニカルシール部
のスプリング２０を第３図に示す如く変化させる。即ち
、スプリング２０は設定濃度以上で第３図（ａ）に示す
如く自由長ρ里となり、設定温度以下で同図（ｂ）に示
す如く自由長２２（２２くβ１）となるように形成され
ている。そして、装着時には第３図（Ｃ）に示す如＜０
３の長さくｆｆ１ａ　＜０２＞に圧縮されるものとなっ
ている。

このような構成であれば、流体機器の起動時、つまり設
定温度以下では、バネ定数をに２とするとスプリング力
ＦＷ２はＦＷ２−（β２−／ｌ！ｓ）・β２　　［Ｎｇ］となる
。一方、流体機器が運転を開始しメカニカルシール部の
温度が設定温度以上になると、スプリング力ＦＷｔはＦＷＩ　＝　（ｆｆｉｔ−（１２）・ｋ、　　　［Ｋ９
Ｅとなる。ここで、適当な形状記憶合金を選択するなら
ば、ｋｌ　＞β２となり、スプリング力はＦＷｔ　＞Ｆｗ２となって、起動時と運転中のスプリング力、即ち回転震
動環１７を固定震動環１５に押圧する力を制御すること
が可能となる。つまり、起動時は小さい押圧力ＦＷ２と
し、運転時には大きな押圧力Ｆ　Ｗ　ｓ　とすることが
可能となる。

従って、第４図に示す如く流体機器の運転状態に応じて
スプリング力を可変することが可能となり、起動時には
スプリング力を小さくして起動トルクを小さくし、圧力
が高くなる定常運転時にはスプリング力を大きくして十
分なシール性を持たせることができる。なお、第４図中
Ｓは流体機器の運転状態、■はメカニカルシール部にお
ける濃度、Ｆはスプリング力、Ｐは流体機器の内部圧力
を示し、さらに一点鎖ＩＱは設定Ｉ！度を示している。

このように本実施例によれば、スプリング２０に前記第
３図に示す特性の形状記憶合金を用いることにより、ス
プリング２０による押圧力を起動時には小さく運転時に
は大きくすることが可能である。このため、流体機器の
起動トルクを小さくすることができ、モータ容量を大き
くする必要もなく、機器の大型化等を防止することがで
きる。

さらに、運転時における回転震動環１７の追従性を良く
することができるので、流体の濡洩を確実に防止するこ
とができる。また、従来装置に対し、スプリング２０を
形状記憶合金で形成するのみでよく、簡易に実現し得る
等の利点がある。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば、前記スプリングは回転摺動環側でなく、固
定震動源側に設けるようにしてもよい。さらに、スプリ
ングを形成する形状記憶合金の設定温度以上及び以下に
おける自由長ａ！。

ｅ２は、仕様に応じて適宜窓めればよい。また、回転摺
動環、固定Ｉ動環、他の部分の材料や形状等は、仕様に
応じて適宜変更可能である。その他、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明によれば、回転摺動環と固定
摺動環との間に押圧力を付与するスプリングに形状記憶
合金を用いることにより、起動時における押圧力と運転
時における押圧力を可変することが可能となり、起動ト
ルクの低減化とシール性の確実化と云う両方の効果を同
時に達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わる軸封装置の概略構成
を示す断面図、第２図は第１図の矢視Ａ−Ａ断面図、第
３図はスプリングの設定温度以上。以下における自由長及び装着時の長さを示す模式図、第
４図は上記実施例の作用を説明するための特性図である
。１１・・・回転軸、１２・・・ケージング、１３・・・
７ランジ、１４．１６・・・オーリング、１５・・・固
定摺動環、１７・・・回転摺動環、１８・・・カラー、
１９・・・駆動リング、２０・・・スプリング、２１・
・・ビン、２２・・・ネジ。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図フ０一島山）１５Ｍ）ｄｃｇ邑　臣　−〔６翅」αが６．Ｌχ ０−〔つ−）ｌ　＊”Ａ’＝

Claims

【特許請求の範囲】

（１）回転軸の外周に密着装着されて該回転軸と共に回
転する回転摺動環と、上記回転軸とは非接触に嵌合した
状態で固定部に固定されると共に、その端面が上記回転
摺動環の端面と摺接する固定摺動環と、上記回転摺動環
或いは固定摺動環の一方を他方に押圧して付勢するスプ
リングとを具備し、上記回転摺動環と固定摺動環との摺
接部で軸封効果を発揮させ、回転軸部からの圧力流体の
漏洩を防止する軸封装置において、前記スプリングを形
状記憶合金で形成してなることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の軸封装置。
（２）前記スプリングは、設定温度以上における自由長
が設定温度以下における自由長よりも長いものであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の軸封装置。