JPS6298071A - シール組立体及びシール組立体用弾性取付け装置の成形方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、遠心ポンプ、特に、当山願人による米国特許
第４，４１８，９１９号「スラリーポンプ用取付はブロ
ックを備えたメカニカルシール」（”Ｈｅｃｈａｎｉｃ
ａｌ　５ｅａｌｓ　Ｗｉｔｈ　Ｓｅｔｔｉｎｇ　Ｂｌｏ
ｃｋ　Ｆｏｒｌｌｓｅ　Ｗｉｔｈ　５ｌｕｒｒｙ　Ｐｕ
ｍｐｓ　”　）に開示した型式の回転メカニカルシール
を改良した新規な形態に関する。

［従来の技術および問題点１ 本発明が対象どする型式のシールは、スラリーおよび沈
澱液等と接触する過酷な条件下で運転されるポンプに使
用することを目的としている。この型式のシールは回転
駆動軸が伸長する軸穴を有する遠心ポンプハウジングの
回転駆動軸を隔自１し且つ密封覆る作用をする。このシ
ールは、一般に、ポンプハウジングに接続した非回転シ
ールリングと、およびポンプ軸に接続した回転シールと
を備え、各シールリングのシール面は、ラップ加工して
あり、他方のシールリングと対向している。１方又は双
方のシールリングは軸方向に動くことができるようにし
、バネ、その他の独立した手段によって、相互に弾性押
圧し、シール面同志を係合させることができる。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記の如きシールは、スラリーおよび沈澱流体等の存在
する過酷な条件の環境で使用する場合、特有の問題が生
ずる。かかる環境においては、正規の半径方向への撓み
およびポンプ軸の位置決め誤差は、茗るしく増大する。

さらに、部品の摩損と腐食、並びに固形分と沈澱物質に
よるバネの固着といった問題が常時存在する。上記の如
き従来のシール組立体は、高価な外部的手段を使用しな
い限り、上記の如き苛酷な使用条件下では使用できない
。即ち、従来のシール組立体は、別の洗滌流体を連続的
に供給しない限り、シール組立体の周囲に脆く硬質の沈
澱物質が付着することとなる。

このため、シール面同志のフレキシビリティが低下し、
結局、シール性能が損われることとなる。

当然、かかる外部的な洗滌装置および液、あるいはその
何れか１方をほとんど、又は全く使用せずにポンプを作
動させることが可能であれば、コストおよび実際の使用
上、顕著な利点が得られる。

かかる業界の要請に答える上記米国特許のシールは、独
創的な設計であるため、アブラシブなスラリーおよび沈
澱物、あるいはその何れか１方を圧送する遠心ポンプに
使用した場合、極めて効果的であることが確認されてい
る。この特許に係るシールは、各々、並置状態のシール
面を有する一般的な静止シールリング、および回転シー
ルリングを備えている。これらシールリングは、少なく
とも１つの弾性組立体によって、弾性押圧され、密封状
態になる。弾性組立体は、半径方向に間隔を防いて配設
した１対の内外金属帯またはリングに化学的に結合され
た環状の弾性リングを備えている。外側支持リングおよ
び弾性体の一部は、ポンプ流体に暴露され、一方、内側
支持リングは、加圧状態の腐食性ポンプ流体から隔離さ
れ、弾性組立体とポンプハウジングを作用可能なように
接続する。このシールをポンプハウジング内の所定位置
に位置決めしたとき、支持リング間に配設した弾性体が
せｌυ断応力を受ける位置どなるように、弾性組立体が
上記シールリングの１方を支持する設計にしである。こ
の設計により、弾性体は、遠心ポンプの運転に伴なう心
向き力を吸収し、シールリング間で半径方向に僅かに動
くことができる。

上記の如き長所に拘わらず、高ＩＩＩ食性物質を高圧に
よって圧送する環境にシールを配設した場合、問題が生
ずる。外側リングおよび弾性体は、ポンプ流体に暴露さ
れるため、こうしたシールの構成要素同志を結合し、作
用可能な組立体にする化学的結合は、ポンプ流体によっ
て侵かされる。腐食性ポンプ流体が弾性体自体よりも、
結合剤により大きな悪影響を及ぼす上記の如き用途の場
合、ポンプ流体は、支持リングを弾性体に接続する結合
剤を侵し、劣化させる。

かかる事情に鑑み、本発明の主な目的は、弾性体のせん
断応力を利用し、１方のシールリングを他方のシールリ
ングに押圧し、使用寿命を引延ばす手段を備えたシール
組立体を提供することである。

本発明の別の目的は、比較的、低廉に製造でき、しかも
独創的で且つ長期に亘る密封性能を保持するシール組立
体を提供することである。

［発明の概要コ 本発明は、従来技術の上述した問題点を解決するため、
上記米国特許の長所を備えると共に、これら欠点を解決
し得るよう独創的に設計し、改良した回転メカニカルシ
ール組立体並びにその製造方法を提供するものである。

本発明のメカニカルシールは、端面を並置した密封状態
となるように配設した１対のシールリングを備えている
。１方または両方のシールリングは、圧入摩擦接続また
は確実駆動ビンによる接続によって、支持されたシール
リングに嵌合する弾性組立体に作用可能に支持されてい
る。何れの場合でも、弾性組立体は、シール面を相互に
滑り１釈合状態に保持する心向き偏倚力を提供し、ポン
プハウジングのインペラー側からシール組立体を取付け
ることを可能にする。弾性組立体は、内端縁と外端縁が
係合し、これら内外端縁を間隔を置いて配設した１対の
非弾性の金属リングと化学的に結合させた環状の弾性本
体またはゴム本体を備えている。上記リング門の弾性本
体部分は、シールをその作用可能位置に配設したとき、
ぜん断力を受ける。ポンプ流体に暴露される外側金属製
支持リングが近接するシールリングと直接接触する場合
、シールリングから発生する熱は、伝熱によって、ポン
プ流体に伝えられる。内側支持リングは、作用可能なよ
うにポンプハウジングに接続され、弾性組立体およびシ
ールリングに対する支持リングとして・作用する。

本発明の顕著な特徴は、弾性本体およびその支持リング
を接続、または一体化する化学的結合を保護し且つ維持
するメカニカルシールである。このメカニカルな保護手
段は、弾性本体とその支持リング間の化学的結合に代替
しようとするものではなく、化学的結合剤が腐食性の加
圧環境に暴露されるのを防止するものである。構成要素
間に設けられるメカニカルな保護手段は、加硫中、弾性
材料の伸長部または突起部が流入する、！ｉＡ露した支
持リングの端部に近接して形成した端開放の溝を備えて
いる。加硫工程と同時に、または、その後の工程におい
て、この溝の開口部をクリップする。その結果前られる
溝の断面形状により、特に、弾性本体にぜん断力が作用
したとき、ポンプ流体のこの溝への流入を防止できる。

上記メカニカルな部品間の保護的な協働作用によって、
ポンプ流体の圧力または腐食作用に拘わらず、部品間の
化学的結合が侵かされることがなくなる。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例について説明するが、簡略化のた
め、図面には本発明を適用するポンプ構造はほとんど省
略して示しである。第１図は、メカニカルシール組立体
１２を備えた典型的なポンプ組立体１０を示す図である
。ポンプ組立体は、本発明の理解に必要な範囲でのみ図
示しである。ポンプ組立体１０は、１端にインペラー１
４を備えた被駆動軸１４を有する回転組立体を備えると
説明するだけで十分である。被駆動軸１４の他端は、イ
ンペラーを比較的高速にて回転させるに適した電気モー
タ（図示せず）またはその他の回転手段等の原動機に接
続されている。インペラー１６は、ハウジング１８内に
収納されており、このハウジング１８内では、インペラ
ーが動く結果、流体人口２０と流体出口２２間には加圧
流体が流動する。このハウジング１８は、軸受ハウジン
グ２５を支承づ−る枠組立体２４にボルト、その他の手
段により、調整可能なように固定されている。

アブラシブなスラリーの圧送を目的とする多くのポンプ
と異なるのは、ハウジング１８に対してインペラー１６
を軸方向に調整する調整手段を設けた点である。かかる
調整手段によって、全体として２６で示した領域には、
密であるが、作用可能な空隙を保持することが可能とな
る。この領域の公差を厳密にすることによって、過酷な
使用環境に起因して、インペラーが摩耗した場合でも、
ポンプ流体の再循環を、最小限に止めることができる。

図示した態様の場合、上記調整手段は、調整ねじ２７を
備えている。この調整ねじ２７は、軸受ハウジング２５
と作用可能に関係するため、ハウジング１８および枠組
立体２４に対する、軸受ハウジング、支承軸１４および
インペラー１６の軸方向位置を調整することができる。

ハウジング１８に対するインペラー１６の軸方向の位置
、ボルト２９、その他の適当な締結手段を調整すること
により、軸受ハウジングはロックされ、動きを阻止する
ことができる。

本発明のメカニカルシール組立体は、圧送された流体お
よびポンプ流体、またはその何れか１万がインペラー、
ポンプハウジング１８から、軸１４に沿って流動し、最
終的にモータまたは大気中に排出されるのを略防止し得
る構造を備え且つぞのように配設されている。即ち、本
発明のシールは、工程温度圧力のポンプ流体が存在する
第１領域又は室２８と、軸に沿ったモータまで伸長する
第２領域又は室３０間におけるポンプ流体の流動を阻止
する略流体密の運動用シールを提供する。本発明の密封
手段は、略流体密と考えることができるが、幾分かの漏
れはシール面からどうしても生ずることを理解する必要
がある。これは、あらゆる面型式のメカニカルシールに
該当することであり、シール構造体の寿命を長くする上
で重要である。

第２図に示すように、メカニカルシール組立体１２は、
＠１４を囲繞する１対のシールリング３２．３４を備え
ている。この好適実／ＩＮ態様において、シールリング
３２．３４は、略同−とし、ポンプを使用する特定の環
境に応じて、セラミック、即ち、炭化ケイ素、その他の
適当な摩損材料を用いて構成することが望ましい。各シ
ールリングは、ラップ加工した対向シール端面３６．３
８を備えている。両端面３６．３８が当接することで、
その間に運動用シールが形成される。シールリング３２
は、半径方向に段差を付けた円筒状スリーブ４０との接
続を介して、軸１４と共に回転する。この円筒状スリー
ブ４０は、＠１４と作用可能に関係し、インペラー１６
と当接する。これに対して、他方のシールリング３４は
、相対的に静止している。他のシール手段と異なり、本
発明のメカニカルシール組立体１２は、以下に説明する
手段によって、ポンプハウジングのインペラー側から取
付けられる。この構造によって、駆動組立て時および駆
動モータとポンプ軸１４間の連結心合せ時、邪魔になら
ない。

シール組立体１２は、また、単一化したシールリング支
承または支持弾性組立体４４を備えている。

好適実施態様において、第２図および第３図に示すよう
に、弾性組立体４４は、シールリング３４の後側に取付
けられ、心向きの偏倚力を作用させシール面３６．３８
を相互に滑り係合する状態に維持する。

弾性組立体４４の顕著な特徴は、ショアかたさ５０乃至
６０のゴムで構成することが望ましい弾性部材４８の環
状コアである。この弾性部材４８には、略円筒状の内面
５０、外面５２が設けである。非弾性状態に内向き軸方
向に間隔を置いて配設した１対の環状リング５４．５６
が内面５０、外面５２と密封係合状態にて化学的に結合
されている。これら環状リング５４゜５６はステンレス
鋼、その他の適当な材料で製造することが望ましい。弾
性組立体をポンプ内に作用可能なように配設したとき、
弾性組立体の断面によってシール組立体のシール面３６
．３８に対する流体圧力の伝達を制限する引張り力およ
び圧縮力の成分が得られる。

第５図に示すように、内側帯、またはリング５４は、内
向きフランジ部分５８を備え、このフランジ５８は、シ
ールリング３４より大きい径を備え、弾性組立体とこの
組立体が支承するシールリング３４を回転リング３２に
対して、非回転状態に保持する取付はフランジとして作
用する。内向きフランジ部分５８には、シールリング支
承部材７２によって支承される駆動ビン６２の自由端を
入れる、円周に沿って間隔を置いて配設した一連の穴６
０を形成することができる。第２図および第３図に戻っ
て、環状リング５４．５６は、弾性コア部材４８の補強
要素として作用する。弾性組立体４４とポンプハウジン
グ内の作用位置に調整したとき、環状リング５４．５６
の位置Ｊ３よび配設方向に起因して、環状リング５４゜
５６間に配設した環状の弾性本体４８の部分は、環状リ
ング５６が環状リング５４の上方を左方向（第２図およ
び第３図に見た場合）に押圧され、両リング５４、５６
はせん断力の作用を受ける。即ち、シールリング３４が
ポンプハウジング内にてその作用位置に初さ、他方のシ
ールリング３２に向けて押圧されると、弾性組立体の環
状リング５６は、環状リング５４上方にて左側（第２図
および第３図で見た場合）に押圧、または偏倚される。

かかる動作は、両環状リング５４．５６間の略全断面積
領域に亘って、弾性本体４８内に内部せん断応力を作用
させ、よってリング３４のシール面３８をリング３２の
シール面３６に対して弾性状態に押圧する。

上ｊホしたように、本発明の重要な特徴は、弾性部材４
８が環状リング５４．５６と確実に係合した状態に維持
されることである。この目的のため、両リングの内面に
は、各種の化学的結合剤が使用されている。第３図およ
び第４図に示し、以下に説明するように、表面領域１１
４は、化学的結合剤を塗布し、支持リングを弾性本体に
固着している。しかし、環状リング５４と断線本体４８
間の接合部は、ゴムの内部せん断応力、圧ツノ増、腐食
性流体への暴露といったことを原因として、特に破損す
る可能性がある。圧力増と共に、ポンプ流体の腐食作用
は、化学的結合剤を侵し、ゴム装または弾性本体を支持
リング５６から分離させることが多い。ゴム製本体４８
と環状リング５６同志が分離すると、その間に腐食性物
質が侵入し、画構成要素間の化学的結合および密接状態
をさらに侵し、結局、シール性質のＩ８損という結果に
至る。

弾性本体と支持リングの分離という問題点を解消するた
め、弾性本体４８と環状リング５６間には、第３図およ
び第４図に示した保護用のメカニカルシール手段６４が
設けられている。かかるメカニカル手段は、高圧および
ＩＩ８食性物質に暴露される領域にて弾性本体と環状リ
ング同志を結合させる化学的結合剤に代わることを目的
とするものではなく、化学的結合剤のポンプ流体への露
呈を防止するものである。このメカニカルシール６４は
、環状リング５６に設けた環状溝６６を備えている。第
３図および第４図に示した実施態様において、環状溝６
６は、環状リング５６の境界端縁７６に設けた穴７４ｈ
１ら、環状リング５６に沿って縦方向に伸長する両壁６
８、７０によって画成されている。弾性本体と一体の伸
長体または突起８０は、支持リング組立体４４の製造時
の加硫工程中、ｉ７／ｉ６６内に流動する。その後、環
状リングの最上方または壁６８は、別の壁１０方向に向
けて無理に押圧され、よって、穴７４の領域の加硫した
ゴム材料をクリップまたは狭窄する。第４図から明らか
なように、溝の断面幅は、穴７４から満６６の最後部に
かけて幅広となる。この構造によって、特に、弾性本体
にぜん断力が作用するとき、腐食性ポンプ流体は表面領
域１１４に達することがない。従って、腐食性ポンプ流
体によって、弾性本体と環状リング間の化学的結合が損
われる可能性はない。

第６図乃至第８図は、本発明に依る単一化した弾性支持
組立体の別の構造の一部を示づ図である。

第６図乃至第８図に示した別の弾性組立体は、上述した
と略同様の礪能を備えた別型式の協働するメカニカルな
保護手段を採用する点で、第２図乃至第５図のものと異
なっている。第６図乃至第８図の対応する部品は、第３
図乃至第４図と同一符号をもって表示したが、以下の説
明は、全体として、両実施態様の構造上の相違にのみ止
める。第６図に示すように、弾性支持組立体４４は、内
周縁端５０と外周端縁５２が密封状態に係合し、非弾性
の環状リング５４　、５　Ｇに化学的に結合された環状
の弾性部材４８を備えている。ポンプハウジング内に作
用可能なように配設したとき、環状リング５４．５６間
に配設された弾性部材の断面には、せん断力が作用し、
このため、環状部材によって支承された非回転のシール
リング３４は、他方のシールリング３２方向に向けて軸
方向に押圧される。第７図に示すように、環状外リング
５６の１端には、拡大した環状の垂下部分８２が設けら
れている。

本実施態様のメカニカルな協働手段６４は、ゴム製また
は弾性本体４８と環状外リング５６間同志の化学的結合
と保護する作用をし、環状外リング５６の垂下部分８２
に形成した端開放の環状ｔ１６６を備えている。第６図
乃至第８図に示した実１１１１！ｆｍ様において、環状
溝６６は、半径方向に配設されており、横方向に伸長す
る壁８８によって接続した略垂直の２つの壁８４．８６
を備えている。弾性本体４８の一体の伸長部または突起
８０は、支持リング組立体４４の製造時の加硫工程中、
環状溝６６内に流動する。加硫工程中、または、その後
の工程中、溝６６の壁８４は、他方の壁８６に向けて無
理に押圧され、溝の開口部７４内に突出する加硫した弾
性部材をクリップする。

かかるクリップによって、ゴムの内部せん面応力に起因
する、メカニカルな手段に対する作用と相俟って、ポン
プ流体が室内に流動し、さらに、弾性本体と外側支持リ
ング間の化学的結合を侵し、または劣化させる可能性を
なくすことができる。

第９図は、本発明に依る単一化した弾性支持組立体の別
の実施態様の１部を示づ図である。第９図の対応する部
品は、第２図と同一の符号で図示し、また、以下の説明
は、両実施態様の相違点と構造に限る。第９図の弾性支
持組立体４４は、内端縁５０および外端縁５２をそれぞ
れ非弾性の環状リング５４．５６に化学的に結合させた
環状の骨性部材４８を備えている。他の実ＭＱＩ様と同
様、外側環状リング５６と弾性部材４８間の化学的結合
は、環状リング５６に設けられ、弾性本体４８の加硫９
８Ｉ！１′！シた伸長部または突起８０が略嵌入する溝
６６を含む、メカニカルな協働手段によって保護される
。この実施態様において、環状リング５６は、弾性の環
状本体またはスリーブ４８および非回転のシールリング
３４の双方に連続して形成した環状の垂下伸長体９０を
備えている。この環状の垂下伸長体９０は、円周に沿っ
て配設した１連のビン９２を崗えている。このピン９２
の自由端は、シールリング３４に適宜形成した止め部９
４と作用可能に嵌合し、このメカニカル手段は、他の図
面に示した圧入ｎ横と比べて、より大きいトルク伝達能
力を備えることができる。環状リング５６の横伸長部９
６は、非回転リング３４の支持体として作用する。第９
図に示すように、伸長部９０とシールリング３４の中間
には、０リングシールを配設し、ポンプ流体の侵入を防
止することができる。

第５図に示すように、弾性本体４８の伸ｒｅ部１０２は
、環状リング５４の内向きフランジ５８に近接して伸長
し■つこの内向きフランジ５８に化学的に結合されてい
る。腐食性ポンプ流体によって、この化学的結合が侵さ
れるのを防止するため、伸長部１０２には、円錐形表面
１０４が設けである。この円錐形表面１０４の自由端は
、シール支承組立体手段１００　　（第２図）のシール
支承ブラケット手段７２に形成した適当な環状溝１０６
内に嵌入している。幾多の設計が可能であるが、好適実
ＩＭ態様の場合、円錐形表面１０４および環状溝１０６
は、相ユに相補的であり、この領域における高圧と低圧
間の静止シール手段の一部を形成する。即ち、内向きフ
ランジ５８の径をシールリング３４の径より著るしく大
きくすることにより、室２８内の圧力は、伸長部１０２
を押圧し、円錐形表面１０４と内向きフランジ５８は、
シールリング支承部材７２と密に接触する。

当然、上記部材間の密封効果は、室２８内の圧力増加を
関数として増大する。上記部材間の協働関係によって、
弾性組立体とキャリヤ部材７２間の二次的漏れは防止さ
れ、伸長部１０２と内向ぎフランジ５８同志を固着する
化学的結合が腐食性流体によって侵かされるのを防止す
る静止シールが１′、７られる。

表面１０４および環状溝１０６との解放可能な嵌合を理
由とし、シールリング３４を最初にポンプハウジング内
に位置決めしたとき、ｔｐ−化した弾性支持組立体４４
はシール支承組立体手段１００と作用可能な関係に維持
されるため、シール組立体のむ脱が容易となる。

次に第１０図を参照すると、中−化した弾性支持組立体
４４を形成する加硫装置の略図が示しである。

弾性組立体４４は、最初、加硫装置１１２の金型１０８
゜１１０内に環状リング５４．５６を内向き軸方向に配
設することによって、形成される。メカニカル保護手段
６４の一部を提供する環状溝６６は、この段階で、既に
外側環状リング５６に形成されている。さらに、第３図
、第６図および第１０図に全体として１１４で示した表
面領域は、環状リング間に弾性材料を射出または挿入す
る前に、適当な化学的結合剤によって処理される。環状
リング５４．５６は、加硫工程中、その間に弾性材料を
導入すると、略固着する。

当然、この加硫工程中、端開放の溝６６内にも加硫材料
が導入される。金型１０８　、１１０およびこれら金型
の支承する関係インサート１１１が加硫工程中、骨性体
を形成し、支持する。

上述したように、環状溝６６の穴７４を通って伸長する
加硫した製品は、後述する目的のためクリップされる。

このクリップ処理は、加硫工程の侵に、または加硫工程
と共に、あるいは両工程を組合せて行なうことができる
。第８Δ図乃至第８Ｃ図に示すように、ある実施態様に
おいて、環状外リング５６には、最初、環状に配設した
周縁端縁７６を形成することができる。加硫工程中、金
型１０８゜１１０を相互に締付けると、加硫装置内に配
設した挿入可能な金型１１１（第８Ｂ図参照）は、周縁
端縁７６に嵌合し、環状溝６６の１方の壁８４を他方の
壁８６に向けて押圧し、よって、穴７４に位置決めした
加硫材料を環状溝６６にクリップする。第８Ｂ図は、加
硫装置１１２から取外した場合、弾性組立体の溝断面の
類似する様子を示す略図である。密封状態を確保するた
め、適当な工具１１６（第８Ｃ図参照）により、クリッ
プ加工を行ない、環状溝６６の穴７４をさらにクリップ
することができる。加硫材料を環状溝の略全長に亘って
導入し得るようにするため、弾性材料を環状リング間に
導入する前に、その間に真空を形成することができる。

この真空は、適当な形成した環状溝を減圧源に接続する
ことによって、金型セットまたは加硫装置１１２内に形
成することができる。

第２図を参照すると、非回転シールリング３４をポンプ
ハウジングのインペラー側から取付けるため、軸方向に
調整可能なシール支承組立体手段１００が設けられてい
る。第２図に示すように、取付は手段または支承手段１
００は、ポンプの駆動輪１４上方に伸縮可能なように配
設した管状部材またはブラケット手段１２を備えている
。単一化した弾性組立体４４は、上述した手段によって
、ブラケット手段７２の自由端７３と作用可能に関係す
る。取付はブラケット手段１２０は、箇所１２７にてブ
ラケッ１〜７２の反対側にピン固着されている。この実
施態様において、第２図、第１１図および第１２図に示
すように、取付はブラケット手段１２０は、穴を設けた
相補対の「Ｃ」型ブロック１２２　、１２４を備えてい
る。当業者は、上記効果を得るための「Ｃ」ボルトの配
設方法を容易に案出することができよう。

図示した実施態様において、各「ＣＪ型ブロックは、管
状部材７２の周縁に沿って設けた環状溝１２８内に嵌入
し得るように配設した環状突起１２６を備えている。各
「Ｃ」型ブロックは、適当な締結手段１３４によって、
着脱可能なように相互に固着した上方伸長フランジ部１
３０および下方伸長フランジ部１３２をそれぞれ備えて
いる。各ｒＣＪ型ブロックのフランジ部は、組立時、適
当な穴１３８を画成する相補的切欠け１３６（第１２図
）が形成される。

これら穴１３８は、ポンプハウジング１８の壁１４２（
第２図）から伸長するねじ付き部材１４０を嵌入し得る
よう配設され且つ適当に寸法を釣合せである。シール支
承ブラケット７２を軸方向に位置決めし、他方の環状リ
ング５６に対して、環状リング５４を動かし、弾性部材
４８にせん断応力を作用させ、よって、シールリング３
２に向けてシールリング３４を動かすため、フランジ部
１３０　、１３２の対向側に取付けたオペレータが操作
可能な調整手段またはナツト１４４は、シール支承ブラ
ケット７２、従って、シールリング３４を任意の所望の
軸位置にロックする作用をする。必要ならば、ポンプの
作動中、調整手段１４４を軸方向に調整することによっ
て、ブラケット７２の軸方向の位置、従って、シール組
立体に作用する応力を調整することができる。この構造
によって、さらに、上述した調整手段を介して、インペ
ラー１６の軸方向の伸長程度を調整することもできる。

上述した説明から、弾性シールリング支承紺立体の改良
した形態の得られることが明らかである。

単一化した支持組立体の弾性本体およびシールリングは
、加圧した腐食性ポンプ流体に暴露されたままであるが
、かかる暴露の結果、弾性本体とそのシールリングの分
離する可能性は少なくなる。

弾性本体４８と環状リング５６間に設けられたメカニカ
ルシール６４は、単一化した支持組立体が使用される苛
酷な使用条件にも拘わらず、ポンプ流体が上記構成要素
間の結合を化学的に侵すのを防止する。弾性本体の一体
部分即ち伸長部８０が、環状リングの溝内まで突出する
ことにより、上記構成要素間の化学的結合を保護し且つ
化学的影響や圧力の作用を受けない保護バリヤーが提供
される。

このように、上述した目的、および利点を完全に達成す
るポンプ用の改良したメカニカルシールおよびその製造
方法を得ることができる。本発明は、特定の実Ｍｉ態様
について説明したが、上述のの説明から、当業者は多数
の応用例を案出することが明らかである。従って、露呈
されたリングと弾性本体間に形成されるあらゆる応用例
が本発明、　　の特許請求の範囲に包含されるものであ
る。単一化した弾性組立体の製造方法も開示したのであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従って構成したメカニカルシール組
立体を内蔵する典型的な遠心ポンプの一部切欠き断面図
、 第２図は、本発明のメカニカルシール組立体の好適実施
態様の拡大した部分断面図、 第３図は、応力を作用させる前の第２図に示した実施態
様の弾性組立体の拡大部分断面図、第４図は、第３図に
示した弾性組立体の一部の拡大部分断面図、 第５図は、弾性組立体の取付は手段の拡大部分断面図、 第６図は、応力を作用さゼる前の第２実施態様の弾性組
立体の拡大部分断面図、 第７図は、第６図に図示した弾性組立体の一部の拡大部
分断面図、 第８Ａ図乃至第８Ｃ図は、第６図に図示した弾性組立体
の成形工程における幾多の段階を示す図、第９図は、応
力を作用させる前における、１方のシールリングを取付
ける、別の実ｍｓ様による弾性組立体の拡大部分断面図
、 第１０図は、弾性組立体の加硫工程中に使用する加硫装
百の略図、 第１１図は、第２図の線１１−１１に関する喘面図、お
よび 第１２図は、第１１図に図示したブラケット組立体の一
部の斜視図である。 （外５名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ポンプハウジング（１８）およびポンプインペラー
   を駆動する被駆動軸（１４）を有するポンプに使用する
   メカニカルなシール組立体（１２）において、 ａ、前記軸に作用可能なように接続し、前記軸によって
   駆動される回転可能なシールリング（３２）と、 ｂ、各々、他方のシールリングの面に対向する面（３６
   、３８）を備え、他方のシールリングと密封状態に協働
   する、前記ハウジング（１８）に作用可能に固着された
   非回転可能なシールリング（３４）と、および ｃ、略円筒状の内表面（５０）および外表面（５２）を
   有する環状の弾性部材（４８）および前記弾性部材の円
   筒状の内表面並びに外表面に化学的 に結合された金属製の内リング（５４）並びに外リング
   （５６）を有し、前記シールリングの１方（３４）を支
   持し且つ偏倚力を作用させて、シール面（３６、３８）
   を相互に滑り嵌合状態に維持する弾性組立体（４４）と
   を備え、 ｄ、少なくとも１方のリングおよび前記弾性部材には、
   弾性部材と前記１方のリング間に形成された化学的結合
   を保護するメカニカルな協働手段（６４）を設け、 ｅ、前記シールリング間の領域は、弾性組立体を作用位
   置に位置決めしたとき、せん断力の作用を受けることを
   特徴とする、シール組立体（１２）。 ２、前記メカニカルな協働手段（６４）が、前記弾性部
   材の伸長部（８０）が密封状態に伸長する、前記１方の
   リング（５６）に形成した溝（６６）を備えることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載したシール組立体
   （１２）。 ３、前記メカニカルな協働手段（６４）が、加硫工程中
   、前記弾性部材の一体部分が流動する、前記１方のリン
   グ（５６）に形成した縦方向の溝（６６）を備えること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載したシール組
   立体（１２）。 ４、前記溝（６６）が、穴（７４）から端部壁（７８）
   まで縦方向に伸長する２つの側壁（６８、７０）によっ
   て画成され、前記端部壁（７８）によつて、前記両側壁
   （６８、７０）が接続され、前記溝の断面形状がポンプ
   流体の前記溝への流入を阻止することを特徴とする特許
   請求の範囲第３項に記載したシール組立体（１２）。 ５、前記メカニカルな協働手段（６４）が、加硫工程中
   、前記弾性部材（４８）の伸長部を挿入する、前記１方
   のリング（５６）に半径方向に形成した溝（６６）を備
   えることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載した
   シール組立体（１２）。 ６、被駆動軸（１４）を回転可能に支持するハウジング
   （１８）を有するポンプ用の軸のためのシール組立体（
   １２）において、 ａ、前記ハウジングによつて作用可能に支承された非回
   転のシールリング（３４）と、 ｂ、端面が前記他方のリングと相互に接触する状態に配
   設され且つ前記軸内で回転可能なように支承された回転
   シールリング（３２）と、 ｃ、前記ハウジングによつて支承され、環状の弾性シー
   ルリング支持部材（４８）の第１および第２円筒状端縁
   に化学的に結合された半径方向に間隔を置いて配設した
   第１リング（５４）および第２リング（５６）を有する
   単一化した弾性シールリング支承組立体（４４）とを備
   え、 ｄ、弾性組立体をポンプハウジング内に作用可能なよう
   に配設したとき、前記リング間の前記弾性シールリング
   支持部材（４８）の本体部がせん断力の作用を受け、ポ
   ンプ流体に露呈されるようにし、および ｅ、ポンプ流体による影響から化学的結合を保護するメ
   カニカルなシール（６４）を前記少なくとも１方のリン
   グと前記弾性部材間に設けることを特徴とするシール組
   立体（１２）。 ７、前記メカニカルなシール（６４）が、前記弾性部材
   の一体伸長部（８０）を密封状態に嵌入させる、前記１
   方のリング（５６）に形成した溝（６６）を備えること
   を特徴とする特許請求の範囲第６項に記載したシール組
   立体（１２）。 ８、前記メカニカルなシール（６４）が、加硫工程中、
   前記弾性部材の一体伸長部が流入する縦方向の伸長穴（
   ６６）を備えることを特徴とする特許請求の範囲第６項
   に記載したシール組立体。 ９、前記メカニカルなシール（６４）が、加硫工程中、
   前記弾性部材の一体伸長部（８０）が流入する溝（６６
   ）を備えることを特徴とする特許請求の範囲第６項に記
   載したシール組立体（１２）。 １０、前記メカニカルなシール（６４）が、加硫工程中
   、前記弾性部材の一体伸長部（８０）が流入する半径方
   向に配設した溝（６６）を備えることを特徴とする特許
   請求の範囲第６項に記載したシール組立体。 １１、インペラー（１６）に接続した回転可能なように
   駆動される軸（１４）を支持するハウジング（１８）を
   有するポンプ（１０）に使用するメカニカルなシール組
   立体（１２）において、 ａ、前記被駆動軸（１４）を囲繞し且つ前記ハウジング
   によつて支承された非回転のシールリング（３４）と、 ｂ、前記被駆動軸（１４）を囲繞し且つ前記軸（１４）
   によつて作用可能なように駆動され、端面が相互に接触
   するように押圧される回転可能なシールリング（３２）
   と、および ｃ、内向き軸方向に間隔を置いて配設した非弾性の環状
   内側部材（５４）および外側部材（５６）と、並びに内
   端縁（５０）および外端縁（５２）が各非弾性の環状部
   材（５４、５６）に化学的に結合された環状の弾性部材
   （４８）とを有し、内部せん断応力を利用して、非回転
   のシールリング（３４）を押圧し、相対的に回転するシ
   ールリング（３２）と滑り嵌合させ、よつて、間に運動
   用シールを形成する弾性シールリング取付け組立体（４
   ４）とを備え、 ｄ、前記弾性部材（４８）および前記非弾性の環状外側
   部材（５２）には、ポンプ流体による化学的影響から化
   学的結合を保護するメカニカルな協働手段（６４）を設
   けることを特徴とするシール組立体（１２）。 １２、前記シールリング（３２、３４）がセラミック材
   料製であることを特徴とする特許請求の範囲第１１項に
   記載したシール組立体（１２）。 １３、前記非弾性の環状部材が金属製リング（５４、５
   ６）であることを特徴とする特許請求の範囲第１１項に
   記載したシール組立体（１２）。 １４、前記メカニカルな協働手段（６４）が、加硫中、
   前記弾性部材（４８）の伸長部（８０）が略嵌入する、
   前記非弾性の環状外側部材（５６）に設けた端開放の溝
   （６６）を備えることを特徴とする特許請求の範囲第１
   １項に記載したシール組立体（１２）。 １５、前記メカニカルな協働手段（６４）が、前記弾性
   部材の加硫した伸長部（８０）を密封状態に嵌入させる
   、前記非弾性の外側部材（５６）に形成した、端開放の
   縦方向溝（６６）を備えることを特徴とする特許請求の
   範囲第１１項に記載したシール組立体（１２）。 １６、前記メカニカルな協働手段（６４）が、前記弾性
   部材の加硫した伸長部（８０）を挿入する、前記非弾性
   の外側部材（５６）に形成した端開放の半径方向に配設
   した溝（６０）を備えることを特徴とする特許請求の範
   囲第１１項に記載したシール組立体（１２）。 １７、ハウジング（１８）と、回転可能な駆動軸（１４
   ）および前記駆動軸に接続したポンプインペラー（１６
   ）を有する前記ハウジング内の回転組立体とを備えるポ
   ンプ（１０）用のメカニカルなシール手段（１２）にお
   いて、 ａ、圧力領域（２８）から別の領域（３０）まで、ポン
   プ流体が流動するのを阻止する方法にて、相互に対向す
   る面（３６、３８）を密封し、前記軸を囲繞する１対の
   シールリング（３２、３４）と、 ｂ、前記軸およびインペラーと共に回転可能な前記１方
   のシールリング（３２）および非回転可能な前記他方の
   シールリング（３４）と、 ｃ、前記ハウジングによって調整可能に支承されたシー
   ルリング支承手段（１００）および前記シールリング支
   承手段に作用可能なように接続され、前記非回転のシー
   ルリング（３４）をハウジングのインペラー側から弾性
   状態に取付ける単一化した弾性組立体（４４）を有する
   、前記非回転のシールリング（３４）の取付け手段とを
   備え、 ｄ、前記単一化した弾性組立体が、各円筒状の内面（５
   ０）および外面（５２）に化学的に結合された金属製の
   内側リング（５４）および外側リング（５６）を有する
   環状の弾性部材を備え、 ｅ、前記内側リング（５４）を前記シールリング支承手
   段の自由端に固着し、および前記外側リング（５６）を
   ポンプの圧力領域（３８）内でポンプ流体に露呈させ、
   および ｆ、前記外側リング（５６）と弾性組立体（４８）間に
   は、メカニカルな保護手段（６４）を設け、ポンプ流体
   による影響から化学的結合を保護し、 ｇ、弾性組立体を作用位置に置いたとき、前記リング間
   の領域にせん断力が作用するようにしたことを特徴とす
   るシール手段（１２）。 １８、前記シールリング支承手段（１００）が、前記駆
   動軸（１４）に沿つて伸縮可能なように配設した円筒状
   のブラケット手段（７２）を備えることを特徴とする特
   許請求の範囲第１７項に記載したシール手段（１２）。 １９、前記シールリング支承手段（１００）が、前記ハ
   ウジングに対する前記非回転可能なシールリングの位置
   を軸方向調整する調整手段（１２０）を備えることを特
   徴とする特許請求の範囲第１８項に記載したシール手段
   （１２）。 ２０、前記メカニカルな保護手段（６４）が、前記弾性
   部材の加硫伸長部（８０）を密封可能に嵌入させる、前
   記外側リング（５６）に形成した端開放の溝（６６）を
   備えることを特徴とする特許請求の範囲第１７項に記載
   したシール手段（１２）。 ２１、前記溝（６６）が加圧ポンプ流体の前記溝内への
   流入を阻止する断面形状を備えることを特徴とする特許
   請求の範囲第２０項に記載したシール手段（１２）。 ２２、前記メカニカルな保護手段（６４）が、前記弾性
   部材の加硫伸長部を嵌入する、前記外側リング（５６）
   に形成した端開放の縦溝（６６）を備えることを特徴と
   する特許請求の範囲第１７項に記載したシール手段（１
   ２）。 ２３、前記メカニカルな保護手段（６４）が、前記弾性
   部材の加硫突起（８０）を固着状態に嵌入させる、前記
   外側リング（５６）に形成した半径方向に配設した溝（
   ６６）を備えることを特徴とする特許請求の範囲第１７
   項に記載したシール手段（１２）。 ２４、ハウジングと、および回転可能な軸（１４）およ
   びインペラー（１６）を有する回転可能な組立体とを備
   えて腐食性ポンプ流体を圧送し得るようにしたポンプ（
   １０）に使用され、インペラーの動作によつて高圧が形
   成される第１室（２８）と第２室（３０）間で、軸に沿
   つて、圧送したポンプ流体の漏れを阻止するためのメカ
   ニカルなシール組立体（１２）において、 ａ、前記ハウジングに作用可能なように固着された非回
   転可能なシールリング（３４）と、 ｂ、前記軸およびインペラーと共に回転し得るようにし
   た回転可能なシールリング（３２）と、 ｃ、非回転可能なシールリング（３４）を支持する外側
   支持リング（５６）と、前記外側支持リング（５０）か
   ら内向き軸方向に間隔を置いて配設され、前記ハウジン
   グに作用可能に接続した内側支持リング（５４）と、お
   よび前記支持リング問に固着状態に介装され、且つ前記
   支持リングに化学的に結合され、前記リング間の領域に
   せん断力を作用させたとき、前記非回転可能なシールリ
   ング（３４）を支持し且つ前記非回転可能なシールリン
   グ（３４）に弾性状態にて軸圧力を作用させ、前記非回
   転可能なシールリング（３４）のシール面（３８）を押
   圧し、回転するシールリング（３２）のシール面（３６
   ）と密封係合させる環状の弾性スリーブ（４８）とを有
   し、前記非回転可能なシールリングを取付ける単一化し
   た取付け手段とを備え、および ｄ、協働するメカニカルな保護手段を前記スリーブと前
   記外側支持リング（５６）間に設け、間に形成した化学
   的結合がポンプ流体および圧力に暴露され、影響を受け
   るのを保護するようにしたことを特徴とするシール組立
   体（１２）。 ２５、前記外側支持リング（５６）が、前記非回転可能
   なシールリング（３４）に連続して配設され、外側支持
   リング（５６）および最終的に、ポンプ流体まで熱を伝
   導する環状の垂下伸長部（９０）を備えることを特徴と
   する特許請求の範囲第２４項に記載したシール組立体（
   １２）。 ２６、前記環状の垂下伸長部（９０）が、嵌合し、隣接
   するシールリングにトルクを伝達する半径方向に配設し
   た複数の突起（９２）を備えることを特徴とする特許請
   求の範囲第２５項に記載したシール組立体（１２）。 ２７、前記メカニカルな保護手段（６４）が、前記環状
   の弾性スリーブの加硫伸長部（８０）を挿入し、間にメ
   カニカルな結合を形成する、端開放の室（６６）を備え
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２６項に記載した
   シール組立体（１２）。 ２８、メカニカルなシール組立体の弾性的な取付け方法
   において、 ａ、横方向に伸長する壁（７８）によって接続された２
   つの壁（６８、７０）が形成する端開放の環状溝（６６
   ）を有する環状リング（５６）および環状リング（５４
   ）を半径方向に間隔を置いて配設する段階と、 ｂ、加硫工程中、前記リング間および前記溝内に導入し
   た弾性材料と共に、間隔を置いて配設した前記２つの壁
   を固着する段階と、 ｃ、前記溝の前記壁の１方を他方に対して押圧し、間に
   加硫した弾性材料をクリップする段階とを備えることを
   特徴とする取付け方法。 ２９、さらに、段階ｂの前に、化学的結合剤によるリン
   グの処理段階を備えることを特徴とする特許請求の範囲
   第２８項に記載した取付け方法。 ３０、さらに、弾性材料を導入する前、前記溝に真空を
   形成する段階を備えることを特徴とする特許請求の範囲
   第２８項に記載した取付け方法。 ３１、前記リングを前記リングに対して、縦方向に配設
   することを特徴とする特許請求の範囲第２８項に記載し
   た取付け方法。 ３２、前記溝を前記リングに対して半径方向に配設する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２８項に記載した取
   付け方法。 ３３、静止シールを前記単一化した弾性組立体と前記シ
   ールリング支承手段間に設け、間の二次的漏れを防止す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１７項に記載した
   メカニカルシール組立体。 ３４、静止シールの効果が、加圧された領域のポンプ圧
   力を関数として増加することを特徴とする特許請求の範
   囲第３３項に記載したメカニカルシール組立体。