JPS62501985A - 機械的シ−ル - Google Patents

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】 機械的シール 本発明は静止部材と静止部材を通過する回転部材との間に流体密封を与える機械 的シールに関する。

本発明は回転式装置（液体ポンプ等の）に設けて機械の静止部品と、該静止部品 を通過する駆動軸との間に液体密封を施すのに特に適している。

回転自在な駆動軸を設けた回転式装置においては、装置の駆動軸と静止部品との 間に密封のための配慮が必要である。この目的のために機械的シールがしばしば 使用される。

従来の機械的シールは回転シールリングと、これと密封接触する静止シールリン グからなり、この２つは、共に駆動軸と同心をなす。静止リングは機械的シール の静止部分にしっかりと支持されており、機械的シールは機械の静止部分に対し て固定されている。回転シールリングは機械的シールの回転部分にしっかりと支 持される。該回転部分は軸と共に回転でき、軸の半径方向の動きは防止されてい る一方、一定限の幅で軸方向の動きができるようになっている。機械的シールの 回転部分は静止シールリングに対して偏向しているため、回転シールリングと静 止シールリングとを効果的に密封する一方、機械的シールと駆動軸との間で駆動 軸の軸方向に限定的な相対運動が可能となっている。これにより機械的シールは 軸での軸揺れの補正が可能になる。

しかし従来の機械的シールは、回転シールリングが機械的シールの回転部分に固 定されているため回転シールリングを制御することになり、その結果、熱膨張や 軸と回転式装置との不整合を補正する回転式装置の能力が著しく損なわれるとい う欠点がある。

本発明の目的は機械的シール内部で弾性をもたせて支持される回転シールリング を有する機械的シールを提供することにある。

本発明の一形態によれば、静止部材とこれを通過する回転部材との間に流体密封 を与える機械的シールは、回転部材に装着してこれと共に回転するようにした回 転部分と、静止部材に装着した静止部分からなり、該静止部分は密封面を有する 静止シールリングを含み、該回転部分は回転部材の回転軸と同心をなす円形凹部 を内部に設けたハウジングを含む。円形凹部内に位置する回転シールリングは弾 性をもたせてこの中で支持され、ハウジングに相対的な回転に対しては固定され ている。該回転シールリングは密封面を有し、回転及び静止リングの各密封面は 互いに接している。

回転シールリングは、エラストマー材で形成した台部で支持して、回転シールリ ングに弾性支持を与えることが望ましい。

回転シールリングをハウジングに固定するには、回転シールリングをエラストマ ー材の台部に接着その他の方法で固定し、該台部に第１の保合手段を設けて、こ れをハウジング上に設けた第２の係合手段と係合させればよい、好ましくは、第 １係合手段は台部に少なくとも１つ半径方向の突起部を設け、該突起部が第２係 合手段を構成するハウジング内の対応凹部に位置するようにする。

台部の外側壁に円周方向のリブを少なくとも１つ設け、台部リング）の挿入を容 易にすることが好ましい。

ハウジングは、回転部材と共に回転するよう回転部材上に配設されこれに固定さ れるようにしたスリーブに装着するのが好ましい６回転部材にはハウジングとス リーブを連結する手段を設けて、この２つが互いに回転するのを防止する一方、 一定限層の相対的軸方向の動きが可能になるようにする。さらに回転部材の回転 軸に対して軸方向にハウジングを偏向させる手段を設けて、回転及び静止シール リングの各密封面を押圧接触させる。偏向手段には円錐形ばねを設け、その内側 端部がスリーブに、外側がハウジングに作用するようにしてもよい。

本発明の他の態様によれば、回転シールリングと該シールリングを機械的シール の回転部分に対して弾性をもたせて支持するための略環状弾性台部を組合わせて 用いる。シールリングは台部に接着し、台部は回転部分内の円形凹部に嵌合自在 であって、第１の保合手段とこれに対応して回転部材内に形成した第２の係合手 段が係合するようになっている。

第１の係合手段は台部上に半径方向の突起部を少なくとも１つ有し、該半径方向 の突起部を第２の保合手段である回転部分内の対応凹部に嵌合させるのが望まし い。

好ましくは、弾性台部の外側壁部に円周方向のリブを少なくとも１つ設ける。

本発明を以下に２つの実施例について添付図面を参照して理解を深めるため詳述 する。

口中、第１図は液体ポンプに取付けた機械的シールの第１の実施例を断面立上り 図で示す。

第２図は第１図の機械的シールの断面図。

第３図は第１図の機械的シールの部分断面立上り図。

第４図は第１図の機械的シールの回転部分のうち、回転シールリングとその弾性 台部との一側面を示す透視図。

第５図は液体ポンプ内に取付けたｆｓＭ的シールの第２の実施例の断面図である 。

第１〜４図に示す第１実施例は、液体ポンプ（１３）用機械的シール１１である 。液体ポンプ１３はポンプハウジング１５、ポンプハウジング内での回転を行う 回転子１７及び回転子を回転させるための駆動軸１９を含む、ハウジング１５は アダプタプレート２１を含む、機械的シール１１は第１図に示すように、ポンプ のアダプタプレート２１と駆動軸１９の間に取付けられる０機械的シール１１は アダプタプレート２１に固着するようにした静止部分２３と駆動軸１９に固着す るようにした回転部２５を含む。

機械的シールの細部を示す第２図を特に参照すると、静止部分２３は装着用フラ ンジ３３を形成した固定支持部３１を含む、装着用フランジ３３には装着用穴（ 図示せず）が複数個設けられて、第１図に示すように固定支持部３１をポンプハ ウジングのアダプタプレート２１に装着するための装着用ボルト３７が嵌合する ようになっている。固定支持部３１には円形凹部３９が形成され、静止シールリ ング４３を受ける。静止シールリング４３は０リング台部４４により半径方向に 支持されている。だぼビン４５の一端が固定支持部３１に埋設されている。だぼ ピン４５の他端はシールリング４３に形成した切欠き４６内に位置し、これによ り固定支持部３１に相対的な回転に対しシールリングが固定される。シールリン グ４３は固定支持部３１を超えて伸びており、その面４７が密封面を形成してい る。

回転部分２５はポンプの軸１９に装着され、締付けねじ５３によりポンプに取付 けられるようになっているスリーブ５１を有する。

締付けねじ５３はスリーブの一端に隣接する半径方向の穴５５内で作用する。ス リーブ５１の他端に隣接しかつこの周囲にハウジング５７が位置する。ハウジン グ５７をスリーブ５１に連結して、スリーブと共に回転させると同時に、スリー ブに相対的な軸方向の動きが一定限度内で可能になるようにする。ハウジングと スリ−ブの連結は、ハウジングとスリーブの間に取付けた一対の直径方向に対向 する打込みキー５９によって行なわれる。

ハウジング５７は円形凹部６１を含み、該円形凹部は固定支持部３１に形成した 円形凹部３９に面している。回転シールリング６３が円形凹部６１内で弾力的に 支持されている。回転シールリングは、第２図に最もよく示されるように、凹部 ６１に嵌合した略環状の台部６４上に装着されている。台部６４はエラストマー 材で形成しシールリング６３上で加硫する。シールリング６３の一端は台部６２ に埋設され（第２図）、露出しな他端は静止リング４３の密封面と密封かつ摺動 可能な状態で当接するようにした密封面６５を規定している。

台部６４は第１の係合手段を有し、これがハウジング５７内に設けた対応する第 ２の係合手段と係合することにより、ハウジングに相対的な回転に対し台部を固 定している。第１係合手段は複数の半径方向の突起部６７であって、第４図に示 すように台部の外周面に設けられる。台部に形成した突起部６７は、円形凹部６ １の円形表面６１ａに形成した対応凹部６８内に嵌合する。凹部６８が前記第２ 係金手段を構成する。これによりエラストマー材の台部とハウジング５７が堅固 に係合され、その結果ハウジング５７と回転シールリング６３が堅固に係合され る。その結果ハウジング５７からの回転トルクが効果的に回転シールリングに伝 わる。

突起部６８によりハウジング５７と台部６４が機械的に結合されることに加え、 台部が円形凹部６１内にある時は、台部とハウジングの間に素振グリップが働く 。第４図に示すように、エラストマー材の台部６４の外側壁部には円周方向に一 対のリブ７１が間隔をあけて設けられている。リブ７１はカップを不必要に歪め ることなくエラストマー材の台部をハウジング５７の円形凹部６１に挿入するの に役立っている。リブを用いることにより、エラストマー材の台部の外側壁と凹 部６１の円形表面６１ａとの接触面が小さくなり、そのため台部を挿入する際歪 曲の危険が少なくなる。

台部はワイパ一部分７３を具備しており、これが駆動軸１９に装着したスリーブ ５１と接触して台部とスリーブが密封される。

回転及び静止シールリングは炭化タングステンや炭化シリコン等の耐摩耗性材料 で作られる。

機械的シールをポンプ１３に取付けると、回転シールリングと静止シールリング の当接面は押圧接触する。これはハウジング５７をスリーブ５１に対し軸方向に 偏向させて、回転シールリング６３を静止シールリング４３に押しつけることに より達成される。

スリーブに対するハウジングの軸方向の動きは、この２つを連結している打込み キー５９によって可能となる。ハウジング５７をスリーブ５１に対して偏向させ るには、ハウジングとスリーブとの間で作用する偏向手段７５を用いる。偏向手 段７５はネオブレンあるいはヴイトン等のエラストマー材の被覆７９を施した円 錐形ばね７７として形成される。被覆ばね７７はスリーブとハウジング５７の間 で作用するものであり、ばねの内側端部はスリーブの周囲に円周方向に形成した 外向きの凹部８１に嵌合し、ばねの外側端部はハウジング内部に円周方向に設け た内向きの凹部８３と嵌合する７ばね被覆部のうち面８５はポンプによって汲出 される製品と接触するため第２図に示すように摩耗に備えて肉厚となっている。

機械的シールをポンプに取付ける際、回転シールリングと静止シールリングの当 接面の間に所定の予圧を与えておく必要がある。これを容易にするために、着脱 自在な調節板８７が複数個円周方向に間隔をあけて設けられている。スリーブ５ １の外部に円周方向の溝８９が形成され、この溝に該調節板が嵌合するようにな っていると同時に、ボルト９１を介して固定支持部３１のフランジ３３に着脱自 在に接続される。各調節板が正しい位置にある時、その面の１つがフランジ３３ の面３３ａを圧迫し、もう一方の面が円周方向の凹部の面８９ａを圧迫する。静 止シールリングを回転シールリングとの間に予圧がない場合は、スリーブの凹部 ８９はフランジ３３に対して角度をなし、そのためボルト９５を締付けるまで調 節板はフランジの面３３ａに対し角度を設けて位置決めされることになる（第３ 図）。ボルト９１を締めると、調節板８７はフランジの面３３ａと当接するまで 角運動をする。調節板が角運動を行うと、スリーブ５１はフランジに対し軸方向 の動きをする。

これにより回転シールリングと静止シールリングとの間に予圧がかかる。フラン ジがポンプハウジングのアダプタプレート２１に固定され、スリーブ５１がポン プの駆動軸１９に固定されてから調節板を取りはずす。

０リング状のシール９３が静止シールリングの固定支持部３１とポンプのアダプ タプレート２１との間に設けられる。さらに、Ｏリング状のシール９５が回転部 分のスリーシ５１とポンプの軸１９との間に設けられる。

本発明のｌｌｉ的シールは固い粒子の懸濁液等、摩耗性媒体を汲出すポンプに特 に好適である。第１図にこの種のポンプを示した。静止及び回転シールリングは 汲出されるべき液体と直接接触させて、この液体を潤滑剤として利用する。固定 支持部３１の面３１ａを傾斜させて潤滑作用のためにシールリングに液体が連続 して流れるようにする。

機械的シールの静止部分２３はスリーブ５１から離してその間に間隔９７を形成 する。この間隔を介して回転及び静止シールリングに加圧水を送り、シール面の 大気と触れる側にできるスケールその他沈澱物を洗い流す。

第５図を委照すると、機械的シールの第２実施例は、回転及び静止シールリング を当接させることにより密封面が２つ設けられる点を除けば、第１実施例と全く 同一である（同じ部分には同一の参照番号を用いた）。このシールには２つの密 封面の間にある領域１０１に冷媒を導入して除熱できるようになっている。

本発明の範囲は上記２つの実施例に限定されるものではない。

本発明はポンプ以外の回転式装置に応用できる。

荷大昭６２−５０１９８５　（４） 国際調査報告

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．静止部材とこれを通過する回転部材の間で流体密封を行う機械的シールであ って、該機械的シールは、回転部材に装着してこれと共に回転するようにした回 転部分と、静止部材に装着される静止部分からなり、該静止部分は密封面を有す る静止シールリングを含み、該回転部分は回転部材の回転軸と同心をなす円形凹 部をその中に含み、回転シールリングが該円形凹部に嵌合されると共にその中で 弾力的に支持されてハウジングに相対的な回転に対し固定されており、回転シー ルリングは密封面を有し、回転及び静止シールリングの密封面は互いに密封接触 することを特徴とする機械的シール。
2. ２．該回転シールリングがエラストマー材で形成した台部内で支持されることに より、回転シールリングの弾性支持を行うことを特徴とする特許請求の範囲第１ 項に記載の機械的シール。
3. ３．回転シールリングがエラストマー材の台部に接着その他固定され、該台部が 第１の係合手段とこれに対応するハウジングに設けた第２の係合手段を具備する ことを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の機械的シール。
4. ４．該第１係合手段が台部上の半径方向の突起部を少なくとも１つ含み、該突起 部はハウジングの対応する凹部と嵌合し、該凹部が第２の係合手段を構成するこ とを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の機械的シール。
5. ５．台部がその外側壁に円周方向のリブを少なくとも１つ有することを特徴とす る特許請求の範囲第２、３又は４項に記載の機械的シール。
6. ６．回転部材に嵌合しこれに固定されて共に回転するようにしたスリーブ上にハ ウジングが装着され、ハウジングとスリーブを連結する手段を設けてこれらの間 での相対的な回転を防止する一方、相対的な軸方向の運動を可能とし、ハウジン グを回転部材の回転軸に対して軸方向に押圧して、回転及び静止シールリングの 各密封面を圧迫接触させるための偏向手段を設けることを特徴とする前記特許請 求の範囲のいずれかに記載の機械的シール。
7. ７．該偏向手段は円錐形ばねを含み、その内側端部がスリーブに作用し、外側が ハウジングに作用することを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の機械的シ ール。
8. ８．添付図面を参照して本書に実体が記載される機械的シール。
9. ９．シールリングが台部に接着され、台部が回転部分内の円形凹部に嵌合自在で あって、かつ回転部分に形成した第２の対応係合手段と係合する第１の係合手段 を有することを特徴とする、機械的シールの回転部分上で回転シールリングを弾 性的に支持するための回転シールリングと略環状をなす弾性台部の組合わせ。
10. １０．該第１係合手段が台部上に半径方向の突起部を少なくとも１つ有し、該突 起部は回転部分の対応凹部に嵌合するようになっており、該凹部が第２係合手段 を構成することを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載の組合わせ。
11. １１．該弾性台部がその外側壁部に円周方向のリブを少なくとも１つ有すること を特徴とする特許請求の範囲第９又は１０項に記載の組合わせ。
12. １２．添付図面を参照して本書に実体が記載される組合わせ。