JPS6325228B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6325228B2 JPS6325228B2 JP58145237A JP14523783A JPS6325228B2 JP S6325228 B2 JPS6325228 B2 JP S6325228B2 JP 58145237 A JP58145237 A JP 58145237A JP 14523783 A JP14523783 A JP 14523783A JP S6325228 B2 JPS6325228 B2 JP S6325228B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- retainer
- sealing material
- gap
- seal
- sealing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 claims description 40
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 16
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
- F16J15/3464—Mounting of the seal
- F16J15/3468—Means for controlling the deformations of the contacting faces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
- F16J15/3404—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal
- F16J15/3408—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal at least one ring having an uneven slipping surface
- F16J15/3412—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal at least one ring having an uneven slipping surface with cavities
- F16J15/3416—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal at least one ring having an uneven slipping surface with cavities with at least one continuous groove
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mechanical Sealing (AREA)
Description
本発明は、各種の流体機器の軸封装置として好
適に採用できる静圧型の非接触式メカニカルシー
ルに関する。 この種の非接触式メカニカルシールとしては、
例えば第１図に示す如きものが知られている。こ
のメカニカルシールは、一方のシール材１０１を
固着したリテーナ１０２を回転軸１０３に取付け
ると共に、他方のシール材１０４を固着したリテ
ーナ１０５をハウジング１０６に取付け、シール
材１０１の端面とシール材１０４のテーパ付きの
端面とを対向させて、両者の間に微小間隙ｓを存
置したものであるが、このものには以下の如き問
題がある。 即ち、シール材１０１，１０４とリテーナ１０
２，１０５が異種材料（例えばアルミナセラミツ
クスとステンレス鋼）で造られ、焼嵌めやプレス
イン方式で固着一体とされているため、熱膨張率
や縦弾性係数の差異によつてシール材とリテーナ
とが接触部を通して互いに干渉し合い、その結
果、圧力歪や熱歪を生じてシール材１０４のテー
パ量ａが変化する。シールの特性上、平衡時の微
小間隙ｓとテーパ量ａとの比ｓ／ａは一定に保た
れる関係にあるため、微小間隙ｓが変化するよう
になる。このように微小間隙ｓが変化すると、こ
の間隙ｓを通して流出する流体量は一般に微小間
隙ｓの３乗に略比例して変化することから、流体
量が著しく増減してシール特性の大巾な変化を生
じ、極端な場合にはシール材１０１，１０４の相
互の接触トラブルや、流体の大量漏れを生じるの
である。 本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、
シール材とリテーナとの相互干渉による歪が抑制
され、流体の流出量変化が少なくてほぼ一定した
シール特性を発揮することができる非接触式メカ
ニカルシールを提供せんとするものである。 以下、第２〜第５図に示す実施例を参照しなが
ら本発明を詳細に説明する。 即ち、本発明の非接触式メカニカルシールは、
回転側及び静止側の双方のシール材の間に微小間
隙が存置され、且つ少なくともこれらシール材の
一方がシール材保持用のリテーナに対し軸方向に
移動自在に取付けられて該リテーナとの間にも微
小間隙が存置されていることを要旨とするもの
で、第２図の実施例に於ては、回転側の環状のシ
ール材１が回転軸２に外嵌され、回り止めピン３
によつて空回り不能に取付け固定されている。こ
れに対し、静止側の環状のシール材４は、リテー
ナ５の外筒６の内側に遊嵌され、回り止めピン７
によつて回転不能に取付けられている。この回り
止めピン７を受けるシール材４の穴８は軸方向に
長い長穴とされており、そのためシール材４は軸
方向に移動できるようになつている。 このようにリテーナ５に取付けられた静止側の
シール材４は、回転側のシール材１と対向する前
面、及びリテーナ５と対向する背面に、それぞれ
テーパを付すことにより、軸方向に略対称の台形
断面形状としたもので、このシール材４と回転側
のシール材１との間には微小間隙ｓ（以下、シー
ル面間隙ｓと記す）が、またこのシール材１とリ
テーナ５との間には微小間隙s1（以下、背面間隙
s1と記す）が、それぞれ存置されている。このシ
ール材４の背面のテーパ量a1はリテーナ５の最大
歪と同等程度に設定されるもので、前面のテーパ
量ａより小さくても構わない。 尚、第２図中、９は圧力流体の漏れを防止する
Ｏリングであり、１０はリテーナ５とハウジング
１１との間に設けられたリテーナ押圧ばねであ
る。 上記の如き構成の非接触式メカニカルシールに
あつては、ハウジング１１内部の高圧流体Ｆがシ
ール面間隙ｓ及び背面間隙S1を通つて低圧流体ｆ
の方へ少しづつ流出することにより、シール作用
を発揮するが、その場合、静止側のシール材４は
前面及び背面の両方に流体圧力を受けて流体中に
完全にフロートした状態となるため、シール面間
隙ｓが一定に維持されるのである。そして、リテ
ーナ５に歪が生じても、シール材４の背面テーパ
量a1が該リテーナ５の最大歪と同等程度とされて
いるため、その歪は背面間隙s1の減少によつて吸
収されることになり、シール面間隙ｓが変化する
ことはない。 従つて、今、シール面間隙ｓの値を10μに、背
面間隙s1の値を5μに夫々設定した場合において、
リテーナ５が±5μの歪みを生じたとすると、シ
ール面間隙ｓが10μに維持されたまま背面間隙s1
のみが０〜10μの範囲で変化することになるか
ら、圧力流体の流出量の比は下記第１表の如く
1000〜2000の範囲内で変化するに過ぎない。これ
に対し、第１図の従来シールにおいてシール面間
隙ｓを10μに設定した場合は、リテーナに±5μの
歪を生じたとすると、シール面間隙ｓが５〜15μ
の範囲で変化することとなるため、下記第１表に
示す如く流出量の比は125〜3375の範囲で大きく
変化することになる。
適に採用できる静圧型の非接触式メカニカルシー
ルに関する。 この種の非接触式メカニカルシールとしては、
例えば第１図に示す如きものが知られている。こ
のメカニカルシールは、一方のシール材１０１を
固着したリテーナ１０２を回転軸１０３に取付け
ると共に、他方のシール材１０４を固着したリテ
ーナ１０５をハウジング１０６に取付け、シール
材１０１の端面とシール材１０４のテーパ付きの
端面とを対向させて、両者の間に微小間隙ｓを存
置したものであるが、このものには以下の如き問
題がある。 即ち、シール材１０１，１０４とリテーナ１０
２，１０５が異種材料（例えばアルミナセラミツ
クスとステンレス鋼）で造られ、焼嵌めやプレス
イン方式で固着一体とされているため、熱膨張率
や縦弾性係数の差異によつてシール材とリテーナ
とが接触部を通して互いに干渉し合い、その結
果、圧力歪や熱歪を生じてシール材１０４のテー
パ量ａが変化する。シールの特性上、平衡時の微
小間隙ｓとテーパ量ａとの比ｓ／ａは一定に保た
れる関係にあるため、微小間隙ｓが変化するよう
になる。このように微小間隙ｓが変化すると、こ
の間隙ｓを通して流出する流体量は一般に微小間
隙ｓの３乗に略比例して変化することから、流体
量が著しく増減してシール特性の大巾な変化を生
じ、極端な場合にはシール材１０１，１０４の相
互の接触トラブルや、流体の大量漏れを生じるの
である。 本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、
シール材とリテーナとの相互干渉による歪が抑制
され、流体の流出量変化が少なくてほぼ一定した
シール特性を発揮することができる非接触式メカ
ニカルシールを提供せんとするものである。 以下、第２〜第５図に示す実施例を参照しなが
ら本発明を詳細に説明する。 即ち、本発明の非接触式メカニカルシールは、
回転側及び静止側の双方のシール材の間に微小間
隙が存置され、且つ少なくともこれらシール材の
一方がシール材保持用のリテーナに対し軸方向に
移動自在に取付けられて該リテーナとの間にも微
小間隙が存置されていることを要旨とするもの
で、第２図の実施例に於ては、回転側の環状のシ
ール材１が回転軸２に外嵌され、回り止めピン３
によつて空回り不能に取付け固定されている。こ
れに対し、静止側の環状のシール材４は、リテー
ナ５の外筒６の内側に遊嵌され、回り止めピン７
によつて回転不能に取付けられている。この回り
止めピン７を受けるシール材４の穴８は軸方向に
長い長穴とされており、そのためシール材４は軸
方向に移動できるようになつている。 このようにリテーナ５に取付けられた静止側の
シール材４は、回転側のシール材１と対向する前
面、及びリテーナ５と対向する背面に、それぞれ
テーパを付すことにより、軸方向に略対称の台形
断面形状としたもので、このシール材４と回転側
のシール材１との間には微小間隙ｓ（以下、シー
ル面間隙ｓと記す）が、またこのシール材１とリ
テーナ５との間には微小間隙s1（以下、背面間隙
s1と記す）が、それぞれ存置されている。このシ
ール材４の背面のテーパ量a1はリテーナ５の最大
歪と同等程度に設定されるもので、前面のテーパ
量ａより小さくても構わない。 尚、第２図中、９は圧力流体の漏れを防止する
Ｏリングであり、１０はリテーナ５とハウジング
１１との間に設けられたリテーナ押圧ばねであ
る。 上記の如き構成の非接触式メカニカルシールに
あつては、ハウジング１１内部の高圧流体Ｆがシ
ール面間隙ｓ及び背面間隙S1を通つて低圧流体ｆ
の方へ少しづつ流出することにより、シール作用
を発揮するが、その場合、静止側のシール材４は
前面及び背面の両方に流体圧力を受けて流体中に
完全にフロートした状態となるため、シール面間
隙ｓが一定に維持されるのである。そして、リテ
ーナ５に歪が生じても、シール材４の背面テーパ
量a1が該リテーナ５の最大歪と同等程度とされて
いるため、その歪は背面間隙s1の減少によつて吸
収されることになり、シール面間隙ｓが変化する
ことはない。 従つて、今、シール面間隙ｓの値を10μに、背
面間隙s1の値を5μに夫々設定した場合において、
リテーナ５が±5μの歪みを生じたとすると、シ
ール面間隙ｓが10μに維持されたまま背面間隙s1
のみが０〜10μの範囲で変化することになるか
ら、圧力流体の流出量の比は下記第１表の如く
1000〜2000の範囲内で変化するに過ぎない。これ
に対し、第１図の従来シールにおいてシール面間
隙ｓを10μに設定した場合は、リテーナに±5μの
歪を生じたとすると、シール面間隙ｓが５〜15μ
の範囲で変化することとなるため、下記第１表に
示す如く流出量の比は125〜3375の範囲で大きく
変化することになる。
【表】
このように、本発明のメカニカルシールは、リ
テーナの歪がない場合には従来のシールよりも圧
力流体の流出量がわずかに多いものであるが、歪
を生じた場合の流出量変化が従来シールに比べて
はるかに小さなものであり、従つてほぼ一定した
シール特性を発揮することができるのである。し
かも静止側のシール材４がフロート状態にあつ
て、その周辺の圧力分布の解析把握を正確に行な
うことができるため、圧力歪の生じ難い形状の設
計が容易となり、たとえ歪を生じたとしても、既
述したようにシール面間隙ｓが一定に保たれるの
で、シール材相互間の接触トラブルを生じること
がないのである。 以上、第２図に示す実施例に基づいて本発明を
詳述したが本発明は斯る実施例のみに限定される
ものではなく、第３〜第５図に例示の如き種々の
態様をも包含するものである。 即ち、第３図は、回転側及び静止側の双方のシ
ール材１，４をリテーナ５，１２に対し軸方向に
移動自在に夫々取付けて背面間隙s1，s2を存置す
る構成とした実施例を示すもので、回転側のシー
ル材１も前面及び背面にテーパを付した軸方向に
略対称の台形断面形状とされ、回転軸２に固定の
リテーナ１２の外筒１３の内部に遊嵌されて、回
り止めピン１４により空回り不能且つ軸方向に移
動自在に取付けられている。その他の構成は第２
図の実施例と同様であり、その作用効果も第２図
の実施例と実質的に同様であることは言うまでも
ない。 第４図及び第５図は、いずれも第２図の実施例
と同様、回転側のシール材１を回転軸２に固定
し、静止側のシール材４をリテーナ５に対し軸方
向に移動自在に取付けて背面間隙s1を存置させた
実施例の要部説明図であるが、静止側のシール材
４の形状が第２図の実施例とは異なつている。即
ち、第４図の実施例では、シール材４の前面及び
背面をステツプカツトして凸形断面形状となして
あり、第５図の実施例では、シール材４の前面を
ステツプカツトし背面にテーパを付した形状とな
してある。このような形状のシール材４を使用し
ても、第２図の実施例と同様の作用効果を奏する
ことは勿論である。 以上の説明から理解できるように、本発明の非
接触式メカニカルシールは、回転側存び静止側の
双方のシール材の間にシール面間隙を存置し、少
なくともこれらシール材の一方をリテーナに対し
軸方向に移動自在に取付けて該リテーナとの間に
も背面間隙を存置する構成とすることによつて、
シール面間隙を一定に保つたまま歪を背面間隙で
吸収できるようにし、それによつて圧力流体の流
出量変化を少なくしてほぼ一定したシール特性を
発揮し得るようにしたものであり、シール材相互
の接触トラブルや圧力流体の大量漏れのおそれが
なく、各種流体機器の軸封装置として好適に採用
できる極めて優れたシールである。
テーナの歪がない場合には従来のシールよりも圧
力流体の流出量がわずかに多いものであるが、歪
を生じた場合の流出量変化が従来シールに比べて
はるかに小さなものであり、従つてほぼ一定した
シール特性を発揮することができるのである。し
かも静止側のシール材４がフロート状態にあつ
て、その周辺の圧力分布の解析把握を正確に行な
うことができるため、圧力歪の生じ難い形状の設
計が容易となり、たとえ歪を生じたとしても、既
述したようにシール面間隙ｓが一定に保たれるの
で、シール材相互間の接触トラブルを生じること
がないのである。 以上、第２図に示す実施例に基づいて本発明を
詳述したが本発明は斯る実施例のみに限定される
ものではなく、第３〜第５図に例示の如き種々の
態様をも包含するものである。 即ち、第３図は、回転側及び静止側の双方のシ
ール材１，４をリテーナ５，１２に対し軸方向に
移動自在に夫々取付けて背面間隙s1，s2を存置す
る構成とした実施例を示すもので、回転側のシー
ル材１も前面及び背面にテーパを付した軸方向に
略対称の台形断面形状とされ、回転軸２に固定の
リテーナ１２の外筒１３の内部に遊嵌されて、回
り止めピン１４により空回り不能且つ軸方向に移
動自在に取付けられている。その他の構成は第２
図の実施例と同様であり、その作用効果も第２図
の実施例と実質的に同様であることは言うまでも
ない。 第４図及び第５図は、いずれも第２図の実施例
と同様、回転側のシール材１を回転軸２に固定
し、静止側のシール材４をリテーナ５に対し軸方
向に移動自在に取付けて背面間隙s1を存置させた
実施例の要部説明図であるが、静止側のシール材
４の形状が第２図の実施例とは異なつている。即
ち、第４図の実施例では、シール材４の前面及び
背面をステツプカツトして凸形断面形状となして
あり、第５図の実施例では、シール材４の前面を
ステツプカツトし背面にテーパを付した形状とな
してある。このような形状のシール材４を使用し
ても、第２図の実施例と同様の作用効果を奏する
ことは勿論である。 以上の説明から理解できるように、本発明の非
接触式メカニカルシールは、回転側存び静止側の
双方のシール材の間にシール面間隙を存置し、少
なくともこれらシール材の一方をリテーナに対し
軸方向に移動自在に取付けて該リテーナとの間に
も背面間隙を存置する構成とすることによつて、
シール面間隙を一定に保つたまま歪を背面間隙で
吸収できるようにし、それによつて圧力流体の流
出量変化を少なくしてほぼ一定したシール特性を
発揮し得るようにしたものであり、シール材相互
の接触トラブルや圧力流体の大量漏れのおそれが
なく、各種流体機器の軸封装置として好適に採用
できる極めて優れたシールである。
第１図は従来例の片側断面図、第２図は本発明
の一実施例の片側断面図、第３図は本発明の他の
実施例の片側断面図、第４図及び第５図はそれぞ
れ本発明の更に他の実施例を示す要部断面図であ
る。 １…回転側のシール材、４…静止側のシール
材、５，１２…リテーナ、ｓ…シール面間隙、s1
…背面間隙。
の一実施例の片側断面図、第３図は本発明の他の
実施例の片側断面図、第４図及び第５図はそれぞ
れ本発明の更に他の実施例を示す要部断面図であ
る。 １…回転側のシール材、４…静止側のシール
材、５，１２…リテーナ、ｓ…シール面間隙、s1
…背面間隙。
Claims (1)
- １ 回転側及び静止側の双方のシール材の間に微
小間隙が存置され、少なくともこれらシール材の
一方のシール材保持用のリテーナに対し軸方向に
移動自在に取付けられて該リテーナとの間にも微
小間隙が存置されていることを特徴とする非接触
式メカニカルシール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14523783A JPS6037463A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | 非接触式メカニカルシ−ル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14523783A JPS6037463A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | 非接触式メカニカルシ−ル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6037463A JPS6037463A (ja) | 1985-02-26 |
| JPS6325228B2 true JPS6325228B2 (ja) | 1988-05-24 |
Family
ID=15380501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14523783A Granted JPS6037463A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | 非接触式メカニカルシ−ル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6037463A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0556766U (ja) * | 1992-01-06 | 1993-07-27 | 株式会社豊田自動織機製作所 | スポイラーの取付構造 |
| GB0412612D0 (en) * | 2004-06-07 | 2004-07-07 | Aesseal Plc | Mechanical seal with floating face |
| WO2020218286A1 (ja) * | 2019-04-24 | 2020-10-29 | イーグル工業株式会社 | 摺動部品 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4933614A (ja) * | 1972-07-24 | 1974-03-28 |
-
1983
- 1983-08-08 JP JP14523783A patent/JPS6037463A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4933614A (ja) * | 1972-07-24 | 1974-03-28 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6037463A (ja) | 1985-02-26 |
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