JPS633501Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、Ｏリング保持部材がこれを洞貫する
軸部材に対して軸線方向に相対移動可能とされて
おり、前記Ｏリング保持部材の内周側にＯリング
を保持するための軸部材と同心的な環状のＯリン
グ溝が形成され、前記ＯリングがＯリング溝の底
壁面と軸部材の外周面に圧接してＯリング保持部
材と軸部材の間がシールされるシール装置に関す
るものである。

従来この種シール装置としては、例えば第１図
に示す如きメカニカルシールに２次シール用とし
て装備されるものが知られている。

すなわち、第１図に示すメカニカルシールは、
静止環５をケーシング６に固定させ、Ｏリング保
持部材たる回転環１を、両環１，５を洞貫する軸
部材たる回転軸２に嵌着固定したスプリングリテ
ーナ７に図示されていないピン等を介して回転不
能に且つ軸線方向移動自在に保持させると共に、
スプリング８を介して静止環５に押圧させてあつ
て、前記両環１，５の相対摺接回転作用によつて
密封流体側たる高圧側Ａと大気側たる低圧側Ｂと
をシールさせるように構成されており、さらに前
記回転環１と回転軸２との間を、回転環１の追隨
つまり回転軸２に対する軸線方向相対移動に拘わ
らず、回転環１に形成せる回転軸２と同心的な環
状のＯリング溝４に嵌入保持させたＯリング３で
もつてシールさせるように構成されている。

而して、かかるメカニカルシールに装備された
従来のシール装置にあつては、第２図に示す如
く、Ｏリング溝４の底壁面４ｂから回転軸２（軸
部材）方向に起立される低圧側側壁面４ａが回転
軸２の軸線に直交すべく形成されていて、回転環
１が高圧側Ａ方向（第１図上、矢印方向）へ相対
移動せしめられる場合、Ｏリング３は、初期の段
階では、Ｏリング溝４の低圧側側壁面４ａに押圧
されるも、Ｏリング３の周面と回転軸２の外周面
２ａ及びＯリング溝４の底壁面４ｂとの間の摩擦
力によつて高圧側Ａ方向に移動せしめられず、そ
の位置で押圧変形せしめられるのみであり、その
後この変形がある程度進行した時点で高圧側Ａ方
向に滑動し始めることになる。

このとき、回転環１が高圧側Ａ方向に相対移動
されるに要する力Ｆは、Ｏリング３が滑動し始め
るまではＯリング３の変形抵抗つまりねじれ変形
抵抗によるものであり、Ｏリング３が滑動し始め
た後においてはＯリング３とこれに接触する前記
各面２ａ，４ｂとの間の摩擦力によるのである。

そして、上記力Ｆと回転環１の高圧側Ａ方向へ
の相対移動量Ｓとの関係は、第４図に実線で示さ
れる如くとなる。

したがつて、従来のシール装置によれば、回転
環１の移動量Ｓが極めて小さい（0.01〜0.2mm）
初期の段階で、既に回転環１を移動させるに要す
る力Ｆが急激に増大することになり、このため回
転環１の追隨不良つまり特に高圧側Ａ方向への相
対移動が円滑に行われ難いといつた不都合を生
じ、延いては前記両環１，５の相対摺接回転作用
によるシール機能が良好に行われ得ないといつた
不都合を生じる。

本考案は、上記した点に鑑みてなされたもの
で、前記回転環等のＯリング保持部材の高圧側方
向への相対移動を可及的に小さい力で円滑に行わ
しめるように改良されたシール装置を提供しよう
とするものであつて、その要旨とするところは、
特にＯリング溝の底壁面から軸部材方向に起立さ
れる低圧側側壁面を、低圧側方向に順次窄まる傾
斜状に形成した点にある。

次に、その一実施例を第３図及び第４図につい
て説明する。

この実施例は、第１図に示すものと同一構造の
メカニカルシールに２次シール用として装備され
たシール装置に係り、第３図は第２図に相当する
部分を示したものである。

第３図において、１１は前記回転環１に相当す
るＯリング保持部材たる回転環、１２は前記回転
軸２に相当する軸部材たる回転軸、１３は回転環
１１に形成した回転軸１２と同心的な環状のＯリ
ング溝１４に嵌入保持させたＯリングで、このＯ
リング１３がＯリング溝１４の底壁面１４ｂと回
転軸１２の外周面１２ａに圧接することによつ
て、回転環１１と回転軸１２との間をシールさせ
ている。

そして、前記Ｏリング溝１４の低圧側側壁面１
４ａは、低圧側Ｂ方向へ順次直線的に窄まる、つ
まりＯリング溝１４の底壁面１４ｂに対して適宜
の角度θをなした傾斜状に形成されている。

したがつて、このような構成であれば、回転環
１１を高圧側Ａ方向に相対移動させるに要する力
Ｆが冒頭に述べた従来のシール装置による場合に
比して極めて小さくなり、回転環１１の高圧側Ａ
方向への追隨移動が円滑に行われて、メカニカル
シールのシール機能が低下する虞れがないのであ
る。

すなわち、第３図に示す断面部分について考え
ると、Ｏリング溝１４の低圧側側壁面１４ａが低
圧側Ｂ方向に傾斜面となつているから、回転環１
１が高圧側Ａ方向へ相対移動せしめられると、Ｏ
リング１３の外周側部分１３ａが傾斜面たる低圧
側側壁面１４ａの押圧作用によつて高圧側Ａ方向
へ回転せしめられる如く変形され、これと相俟つ
てＯリング１３の内周側部分１３ｂが高圧側Ａと
低圧側Ｂとの差圧△ＰによつてＯリング１３と低
圧側側壁面１４ａとの間の空隙部分１５内へと押
込まれるべく変形されることになり、したがつて
Ｏリング１３には、上記両変形作用によつて必然
的にＯリング１３を高圧側Ａ方向に転動せしめよ
うとする回転モーメントが与えられる。かくし
て、回転環１１の高圧側Ａ方向への相対移動に伴
つて、Ｏリング１３は高圧側Ａ方向に転動せしめ
られることになるのである。

而して、Ｏリング１３と回転軸１２の外周面１
２ａ及びＯリング溝１４の底壁面１４ｂとの間に
作用する摩擦力は、Ｏリング１３が滑動する場合
に比して転動する場合の方がはるかに小さくなる
ことから、回転環１１を高圧側Ａ方向に移動させ
るに要する力Ｆは、第２図に示す如くＯリング溝
４の低圧側側壁面４ａを底壁面４ｂに対して直交
状とさせた従来シール装置における場合に比して
極めて小さくなり、したがつて回転環１１の追隨
移動が円滑に行われるのである。

このことは、第４図に示す、Ｏリング溝１４の
低圧側側壁面１４ａの傾斜角度θを種々変更して
行つた実験結果からも明確に理解される。

すなわち、この実験は、密封流体として例えば
窒素ガスといつた気体を用い、高圧側Ａと低圧側
Ｂとの差圧△Ｐが５Kg／cm²であり且つ無潤滑の条
件下で、回転環１１を高圧側Ａ方向に相対移動さ
せるに要する力つまり抵抗力Ｆとその移動量Ｓと
の関係を測定したものである。第４図において、
前記傾斜角度θが90゜の場合（つまり冒頭の従来
シール装置の場合）を実線で、θが60゜の場合を
一点鎖線で、またθが30゜の場合を二点鎖線で
夫々示してある。なお、回転環１１の必要相対移
動量は僅かであり、一般には１mm前後である。

第４図に示す実験結果からも明確なように、傾
斜角θを90゜とした場合は、Ｏリングが滑動し始
める以前の初期段階つまり回転環の移動量Ｓが僅
か0.01〜0.2mmとなつた時点から抵抗力Ｆが急激
に増大するが、傾斜角θを60゜ないし30゜とした場
合は、このような初期段階で抵抗力Ｆが急増する
ようなことはない。ところで、前記傾斜角θは、
差圧△Ｐが大きい場合には、Ｏリング１３の内周
側部分１３ｂの空隙部１５への食込み変形を必要
以上に生じさせないため、大きい設定しておくこ
とが望ましいが、前述した如きＯリング１３の外
周側部分１３ａに対する効果を損う程度以上に大
きくしてはならないこと勿論である。

なお、Ｏリング溝１４の低圧側側壁面１４ａの
内周端縁は、上記各実施例の如く、必ずしも回転
軸１２の外周面１２ａに近接する箇所まで延設さ
せておかなくともよいものであり、回転環１１の
必要相対移動量等の諸条件に応じて、第５図に示
す如き箇所で止めておいてもよい。

また、本考案に係るシール装置は、第１図に示
す如きメカニカルシールの２次シール用として適
用されるばかりでなく、油圧機器等のＯリングを
用いてシールさせるような部分にも好適に用いる
ことができるものである。特に、圧力条件にもよ
るが（好ましくは高圧側と低圧側との圧力差が10
Kg／cm²以下）、Ｏリング保持部材と軸部材との相
対移動量が０〜２mmの範囲内である場合に好適す
る。さらに、密封流体も気液区別されないが、特
にＯリングの摩擦抵抗が大きくなる気体をシール
させる場合において、従来シール装置に対する効
果は著しい。

以上の説明からも容易に理解されるように、本
考案のシール装置は、Ｏリング保持部材が高圧側
方向に相対移動せしめられる場合において、低圧
側方向に順次窄まる傾斜状に形成したＯリング溝
の低圧側側壁面によるＯリングの押圧作用と、該
低圧側側壁面とＯリングとの間に存在する空隙部
にＯリングを押込ませようとする高圧側と低圧側
の差圧作用との相乗効果によつて、Ｏリングを高
圧側方向へ転動させるように構成したものである
から、冒頭に述べた従来のシール装置による場合
に比して、Ｏリング保持部材を高圧側に相対移動
させるに要する力を大巾に小さくすることがで
き、その相対移動を極めて円滑に行わしめうるも
のである。

したがつて、本考案のシール装置によれば、Ｏ
リング保持部材の追隨性が極めて良好となり、当
該装置を組込んだメカニカルシール等の機器の性
能を向上させることができる。

しかも、以上のような効果を奏するものであり
ながら、僅かにＯリング溝の低圧側側壁面の形状
を改良するだけでよく、何ら複雑な改良を必要と
するものでないから、設計製作上極めて有利であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のシール装置を示す縦断側面図、
第２図は同要部の拡大図であり、第３図は本考案
のシール装置の一実施例を示す要部の第２図相当
図、第４図は実験結果を示すグラフであり、第５
図は他の実施例を示す第３図相当図である。 １１……回転環（Ｏリング保持部材）、１２…
…回転軸（軸部材）、１３……Ｏリング、１４…
…Ｏリング溝、１４ａ……底圧側側壁面、１４ｂ
……低壁面、１５……空隙部、Ａ……高圧側、Ｂ
……低圧側。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. Ｏリング保持部材がこれを洞貫する軸部材に対
   して軸線方向に相対移動可能とされており、前記
   Ｏリング保持部材の内周側にＯリングを保持する
   ための軸部材と同心的な環状のＯリング溝が形成
   され、前記ＯリングがＯリング溝の底壁面と軸部
   材の外周面に圧接してＯリング保持部材と軸部材
   の間がシールされるシール装置において、前記Ｏ
   リング溝の底壁面から軸部材方向に起立される低
   圧側側壁面を、低圧側方向に順次窄まる傾斜状に
   形成したことを特徴とするシール装置。