JP2000291810A - メカニカルシール - Google Patents

メカニカルシール

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JP2000291810A
JP2000291810A JP2000090953A JP2000090953A JP2000291810A JP 2000291810 A JP2000291810 A JP 2000291810A JP 2000090953 A JP2000090953 A JP 2000090953A JP 2000090953 A JP2000090953 A JP 2000090953A JP 2000291810 A JP2000291810 A JP 2000291810A
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ring
seal
sealed
mechanical seal
rotating
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JP2000090953A
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English (en)
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Kenji Nakano
ナカノ・ケンジ
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Carl Freudenberg KG
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Carl Freudenberg KG
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Publication date
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    • 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
    • F16J15/348—Pre-assembled seals, e.g. cartridge seals

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Sealing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転リングに対してスライドリング及び対向
リングが回転不能であるような配置が保証されるメカニ
カルシールを提供する。 【解決手段】 スライドリングが第１シールリングを介
して第１回転リングと、及び／又は対向リングが第２シ
ールリングを介して第２回転リングと、回転不能に密封
を行うように結合されており、第１シールリング（５）
の被密封媒質（９）に対面する表面が、第１回転リング
（６）のフランジ（10）によって、及び／又は第２シー
ルリング（７）の被密封媒質（９）に対面する表面が、
第２回転リング（８）のフランジ（11）によって、被覆
されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スライドリング及
び対向リングを含むメカニカルシールに関する。このと
きスライドリング及び対向リングは、相互に回転可能に
かつ弾力的に当接して、軸方向の初期応力により密封を
行うように接触しており、さらにスライドリングは第１
シールリングを介して第１回転リングと、及び／又は対
向リングは第２シールリングを介して第２回転リング
と、互いに回転不能に密封結合されている。
【０００２】
【従来の技術】上記のようなメカニカルシールは、DE 1
96 37 813A1から周知である。シールリングには、各々
被密封媒質が衝突する、接触する自由表面がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、最初に述べ
た種類のメカニカルシールをさらに発展させることによ
って、以下のようなメカニカルシールを得ることを目的
とする。すなわち、メカニカルシールを規定通りに使用
している間に発生するシールリングの膨潤、及びその結
果として生じるシールリングの自由表面の移動、ずれを
著しく防止し、あるいは最小限に抑えることができるメ
カニカルシール得ること。またそれによって長期の使用
において、被密封媒質の広範にわたる種類に依存せず、
各々の回転リングに対してスライドリング及び対向リン
グの一定の防回転性をもって、すなわち各々の回転リン
グがスライドリング及び対向リングに対して回転不能に
配置されることが保証されるメカニカルシールを得るこ
と。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題は、１つのスラ
イドリング及び１つの対向リングを有するメカニカルシ
ールにおいて、スライドリング及び対向リングが、相互
に回転可能にかつ弾力的に当接して、軸方向の初期応力
により密封を行うように接触しており、スライドリング
が第１シールリングを介して第１回転リングと、及び／
又は対向リングが第２シールリングを介して第２回転リ
ングと、回転不能に密封結合されており、第１シールリ
ングの被密封媒質に対面する表面が、第１回転リングの
フランジによって、及び／又は第２シールリングの被密
封媒質に対面する表面が、第２回転リングのフランジに
よって、完全に被覆されていることを特徴とするメカニ
カルシールによって解決される。
【０００５】上記課題を解決するために、第１及び／又
は第２シールリングの被密封媒質すなわち密封されるべ
き媒質に対面する面が、各々対応する回転リングのフラ
ンジによって完全に被覆される。本発明において完全に
被覆するとは、被密封媒質に対面する面が実質上全て覆
われていることを意味する。つまりシールリングが通常
の使用において移動しないように、ずれないようにフラ
ンジよって覆われているということを意味する。このよ
うなメカニカルシールにおいて、フランジは各々のシー
ルリングの表面に隣接して軽く接触していることが好ま
しい。フランジ及びシールリングの表面が相互に極めて
僅かな間隔を置いて配置されることも可能である。本発
明にしたがう一実施態様では、第１及び／又は第２シー
ルリングには被密封媒質と接触する自由表面もしくは表
面がほとんどないことが長所である。それによってシー
ルリングの材料の膨潤は最小限に抑えられる。本発明に
したがう実施態様によれば、あらゆる場合において、ス
ライドリングと第１回転リングとの間のシールリング及
び／又は対向リングと第２回転リングとの間のシールリ
ングの初期応力が、各々のシールリングの膨潤及び自由
表面の移動、ずれによって減少し、それによってスライ
ドリング及び／又は対向リングがそれぞれ対応するシー
ルリングに対して回転するという危険性を確実に回避す
ることができる。つまりそれぞれ対応するシールリング
に対して、スライドリング及び／又は対向リングが確実
に固定され、回転しない。したがってそれぞれの回転リ
ングに対してスライドリング及び／又は対向リングの回
転不能な配置が、被密封媒質には依存せずに常に確実に
保証される。
【０００６】シールリングは圧縮不能な材料から製造さ
れる。シールリングの材料がフランジの存在によって移
動不能であることにより、シールリングの僅かな膨潤
は、スライドリングと第１回転リングとの間及び／又は
対向リングと第２回転リングとの間に強められた弾性初
期応力を発生させる。
【０００７】第１及び／又は第２シールリングは、好ま
しくはポリマー材料、例えばＦＫＭ（フッ素重合体）か
ら製造される。スライドリング及び／又は対向リングは
多くの場合、例えば炭素又は炭化ケイ素のような脆性材
料から製造される。そしてこれらのスライドリング及び
／又は対向リングは、好ましくはステンレス鋼材料から
製造される対応する回転リングによって各々半径方向に
間隔をあけて取り囲まれている。この半径方向の間隔を
形成している間隙には、各々シールリングが配置され
る。使用期間を短縮させる、つまり寿命を短くする、ス
ライドリング及び／又は対向リングに対する対応する回
転リングによる望ましくない高い機械的負荷が、シール
リングによって回避される。
【０００８】第１シールリングには、ポリマー材料によ
って完全に取り囲まれている補強部材を設けることがで
きる。この補強部材は、多くの場合に鋼製であり、完全
にポリマーによって被覆されることによって、すなわち
ポリマー材料によりその周囲を完全に取り囲まれること
によって、例えば被密封媒質による腐食から保護され
る。この補強部材は、第１シールリングにより大きな剛
性をもたらし、それによって相互に向い合う密封される
べき面、密封面の間の密封性を向上させる。
【０００９】第１及び第２シールリングは、被密封媒質
に対面し、相互に対向する表面を備える。この第１及び
第２シールリングに設けられる各表面は、対応する回転
リングの各フランジと弾性初期応力の下で密封接触す
る。この場合には、被密封媒質と衝突するあるいは接触
するときにシールリングの容積の増大が防止されること
が長所として挙げられる。シールリングと被密封媒質と
の衝突、接触は、フランジによって回転リング内へシー
ルリングをはめ込むことにより、スライドリング及び／
又は対向リング上での初期応力の上昇を生じさせる。シ
ールリングがフランジにより回転リング内に嵌め込まれ
ているので、被密封媒質がシールリングに衝突、接触す
ることにより、スライドリング及び／又は対向リングに
向かう初期応力が上昇する。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明にしたがうメカニカルシー
ルの実施例を略図的に示した図１に基づいて、以下に詳
細に説明する。
【００１１】このメカニカルシールは基本的に、炭化ケ
イ素から製造されている対向リング２と、炭素から製造
されているスライドリング１から構成されている。そし
てこのシールは軸方向の初期応力下で、対向リング２と
スライドリング１とが、それぞれの平らな密封面４と平
らな密封面３で弾性的にかつ密封するように支持されて
いる。
【００１２】スライドリング１及び対向リング２は、ど
ちらも外周側面と、各々密封面とは反対側の面12及び13
の領域を、断面形状が角張ったシールリング５及び７に
よって各々取り囲まれている。スライドリング１上の面
12及び対向リング２上の面13は、軸方向で互いに反対側
を向く。これら２つのシールリング５、７は同一材料で
形成されており、この実施態様ではＦＫＭから製造され
ている。
【００１３】メカニカルシールの金属製コンポーネント
は、この実施例では各々特殊鋼から製造されており、被
密封媒質９に対して耐性がある。すなわち被密封媒質９
によって冒されない特殊鋼から、メカニカルシールの金
属部分が形成されている。
【００１４】メカニカルシールを機能させるために下記
のようにメカニカルシールが構成される。
【００１５】対向リング２、第２シールリング７及び第
２回転リング８は、密封されるべきシャフト14に対して
回転不能に結合されている。
【００１６】同様にスライドリング１、第１シールリン
グ５及び第１回転リング６は、相互に回転不能に配置さ
れている。この実施例においては、特殊鋼から製造され
ているひだ状ベローズ15、ハウジング16、支持リング17
及び圧縮ばね18もまたスライドリング１に対して回転不
能に配置されている。
【００１７】圧縮ばね18及びひだ状ベローズ15は、相互
に工学的な並列回路で組み込まれており、スライドリン
グ１の密封面３と、対向リング２の密封面４との軸方向
の相互の弾性押し付けを生じさせる。
【００１８】本実施例では、ひだ状ベローズ15の第１面
19はスライドリング１に、またひだ状ベローズ15の第２
面20はハウジング16に、非粘着性でもっぱら力の結果と
して組み込まれている。すなわち粘着、接着されること
なく、機械的な力によって組み込まれている。ひだ状ベ
ローズ15の第１面19及び第２面20が、それぞれ第１回転
リング６及び支持リング17によって挟み込まれて固定さ
れていることにより、メカニカルシールの組み立て及び
分解はどちらも基本的に容易になる。
【００１９】２つのシールリング５及び７の相互に向き
合う面22及び23は、各々フランジ10及び11によって基本
的に完全に被覆され、かつ密接して接触している。この
ような場合にはフランジ10及び11は各々半径方向フラン
ジとして形成されている。フランジ10及び11は、それぞ
れ内周側で半径方向に間隔を置いてスライドリング１及
び対向リング２を取り囲んでいるので、その結果メカニ
カルシールの規定通りの使用において、スライドリング
１及び対向リング２を形成する衝撃に弱い材料が、半径
方向フランジ10及び11により損傷を受けることが排除さ
れる。
【００２０】２つのシールリング５、７は、間隙24、25
に形成された間隔を介してのみ、被密封媒質９と衝突す
る。さらに第１及び第２シールリング５、７の設置スペ
ースの各々の容積は基本的に一定であり、したがってシ
ールリング５、７が膨潤したとしても空間的に移動する
ことができない、つまり各々のシールリングは各設置ス
ペースから、もしくは各対応する回転リングからはみ出
すことができない。したがってシールリング５、７を形
成するポリマー材料が被密封媒質９と衝突、接触して、
シールリング５、７の膨潤が生じると、スライドリング
１と第１回転リング６との間の、及び対向リング２と第
２回転リング８との間の半径方向の初期応力が上昇す
る。
【００２１】第１シールリング５は、面12に向いている
側で、すなわち面12においてヒダ状ベローズ15の側面の
ひだ状壁、もしくはひだ状ベローズ15の軸に垂直な壁に
よって被覆されている。それによって第１シールリング
５は面12において被密封媒質９と衝突、接触しない。も
しくはぶつからない。
【００２２】
【発明の効果】スライドリング（１）及び対向リング
（２）を含むメカニカルシールである。このときスライ
ドリング（１）及び対向リング（２）は、密封面（３、
４）が相互に回転可能かつ弾力的に当接して、軸方向初
期応力によって密封接触しており、スライドリング
（１）は第１シールリング（５）を介して第１回転リン
グ（６）と、及び／又は対向リング（２）は第２シール
リング（７）を介して第２回転リング（８）と、回転不
能に密封結合されている。第１シールリング（５）及び
／又は第２シールリング（７）は、それぞれの被密封媒
質（９）に対面する表面が各々対応する回転リング
（６、８）のフランジ（10、11）によって基本的に完全
に被覆されている。このような構成を備える本発明によ
るメカニカルシールは、規定通りに使用している間に発
生するシールリングの膨潤、及びその結果として生じる
シールリングの自由表面の移動を防止し、あるいは最小
限に抑えることができ、それによって長期の使用におい
て、媒質の種類によらず、各々の回転リングがスライド
リング及び対向リングに対して回転不能である配置が保
証される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるメカニカルシールである。
【符号の説明】
１ スライドリング ２ 対向リング ３、４ 密封面 ５ 第１シールリング ６ 第１回転リング ７ 第２シールリング ８ 第２回転リング ９ 被密封媒質 10、11 フランジ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １つのスライドリング及び１つの対向リ
    ングを有するメカニカルシールであって、 該スライドリング及び該対向リングが、相互に回転可能
    にかつ弾力的に当接して、軸方向の初期応力により密封
    を行うように接触しており、 前記スライドリングが第１シールリングを介して第１回
    転リングと、及び／又は前記対向リングが第２シールリ
    ングを介して第２回転リングと、回転不能に密封結合さ
    れており、 前記第１シールリング（５）の被密封媒質（９）に対面
    する表面が、前記第１回転リング（６）のフランジ（1
    0）によって、及び／又は前記第２シールリング（７）
    の被密封媒質（９）に対面する表面が、前記第２回転リ
    ング（８）のフランジ（11）によって、完全に被覆され
    ていることを特徴とするメカニカルシール。
  2. 【請求項２】 前記第１シールリング（５）及び／又は
    前記第２シールリング（７）が、ポリマー材料から製造
    されている、請求項１に記載のメカニカルシール。
  3. 【請求項３】 前記第１回転リング（６）及び／又は前
    記第２回転リング（８）が、金属材料から製造されてい
    る、請求項１又は２に記載のメカニカルシール。
  4. 【請求項４】 前記第１シールリング（５）及び前記第
    ２シールリング（７）が、被密封媒質（９）に対面しか
    つ互いに対向する表面（22、23）を備え、この各表面
    （22、23）が、それぞれ対応する前記第１回転リング
    （６）のフランジ（10）及び前記第２回転リング（８）
    のフランジ（11）と弾性初期応力下で密封接触する、請
    求項１〜３のいずれか１つに記載のメカニカルシール。
JP2000090953A 1999-04-01 2000-03-29 メカニカルシール Pending JP2000291810A (ja)

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