JPH0129332Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案はメカニカルシールのバツクアツプリ
ングに関し、特に高圧、高温下で使用するメカニ
カルシールにおけるバツクアツプリングの耐熱膨
張特性、低摩擦特性の改良に係るものである。

〔従来の技術〕

従来例によるこの種の高圧、高温用メカニカル
シール装置の概要構成を第３図に示す。この第３
図において、高圧、高温用のメカニカルシール装
置は、シールフランジ２を設けたシールハウジン
グ１と、このシールハウジング１内に回転自在に
軸装される回転軸３との間に、シールフランジ２
側に固定される静止シールリング４と、この静止
シールリング４の静止シール面４ａに、回転シー
ル面５ａを接圧させてシール作用を得る回転シー
ルリング５、およびこの回転シールリング５を一
端面側に保持して回転軸３側に連繋固定される回
転作動リング６とを有している。

すなわち、前記静止シールリング４は、前記シ
ールフランジ２に対し、Ｏリング７によりシール
され、かつ止めボルト８により廻り止めして装着
されており、また前記回転作動リング６は、その
所定内径とされた空間部９内で、同リング６の内
端面側のバツクアツプリング１０と、これに接す
るＯリング１１とを介して前記回転軸３に嵌装さ
れると共に、このＯリング１１には、同回転作動
リング６の他端面側から、ガイドピン１３とガイ
ド孔１４とで軸方向にのみ摺動自在な押圧リング
１２を接し、かつ回転軸３に固着したスプリング
リテーナ１５に保持されるスプリング１６によつ
て、この押圧リング１２を介し、バツクアツプリ
ング１０およびＯリング１１を押圧させたもので
ある。

そしてこの従来例装置の構成では、前記各シー
ル面４ａ，５ａによる回転接圧シール面、および
前記回転軸３に対するＯリング１１の静止接圧シ
ール面をそれぞれに境界として、静止シールリン
グ４の内周側が大気圧もしくは低圧側Ａとされ、
回転シールリング５の外周側、ひいてはＯリング
１１への押圧リング１２の接圧側が機内流体の高
圧側Ｂとされて、それぞれにシール作用を得られ
るようになつている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかして前記従来例構成の場合、前記回転作動
リング６の内端面とＯリング１１との間に介装さ
れるバツクアツプリング１０の材質としては、通
常、耐熱膨張性に優れ、かつ低摩擦係数のPTFE
（ポリテトラフルオルエチレン），TFE（テトラフ
ルオルエチレン）などの耐熱樹脂が使用されてい
る。

しかしながらこれらのPTFE，TFEなどの耐
熱樹脂は、これを適用する部分の軸、リングなど
の金属材料に比較してその線膨張係数が大きく、
例えば金属材料の10〜15×10^-6／℃に対して約10
倍の数値を示し、軸径100mm、温度100℃のとき、
直径で1.5mmも大きくなることが知られており、
従つてこゝでは回転軸３との隙間を可及的に小さ
くしてＯリング１１のはみ出しを防止するために
設けられる高温用のバツクアツプリング１０とし
ては、同部の回転軸３と線膨張係数の近い金属製
のものを使用せざるを得ないものであり、しかも
この場合には、回転軸３とバツクアツプリング１
０との隙間をあまり小さくはできない。すなわ
ち、このバツクアツプリング１０を介装させる部
分は、シール面での半径方向作動の追従によるシ
ール作用確保のために常時微動しており、この部
分の隙間が微少であると、回転軸外周面とリング
内周面との間にカジリ焼付きを生じたり、あるい
は部分接触による引掛りがあつたりして、さきの
追従性が損なわれることになると共に、このよう
なリング内周面での抵抗だけでなく、リング端面
にも大きな抵抗を生ずることになる。そしてまた
バツクアツプリング１０は、第４図に示すよう
に、前記回転作動リング６の軸方向内端面に対し
て、Ｏリング１１を介し高圧側Ｂでの液圧Ｐによ
る推力により押圧されており、しかもこの推力
は、当然、液圧Ｐが大きいほど、その接面での摩
擦係数も大きくなつて、このバツクアツプリング
１０自体が恰かも回転作動リング６と一体である
かのように作用することになり、このようにして
バツクアツプリング１０の半径方向作動に対する
追従性が損なわれると、それ自体の存在意義が失
なわれるために、このバツクアツプリング１０自
体の接面抵抗を低下させることが極めて重要であ
り、これらの各点を達成させるのには、バツクア
ツプリング１０を金属製とすること自体が不利な
ものであつた。

〔問題点を解決するための手段〕

この考案は従来のこのような問題点を改善する
ためになされたものであり、バツクアツプリング
自体については、これを適用回転軸などゝ線膨張
係数のほゞ等しく金属製にすると共に、この金属
製バツクアツプリングの少なくとも受圧面である
両端面部に対して、耐熱膨張特性、低摩擦特性に
優れたPTFE，TFEなどの樹脂層を形成し、も
しくはリング状樹脂板を配設させたものである。

すなわち、この考案は、静止および回転両シー
ルリングのシール面を相互に接圧させて回転接圧
シール面を形成し、また回転シールリング、もし
くはこの回転シールリングを保持する回転作動リ
ングと回転軸との間で、リングの内端面にバツク
アツプリング部材、それにＯリングを順次に介装
させて静止接圧シール面を形成し、静止シールリ
ングの内周側を低圧側、回転シールリングの外周
側を高圧側としたメカニカルシールにおいて、前
記バツクアツプリング部材を、前記回転軸などゝ
線膨張係数のほゞ等しい金属製にすると共に、こ
の金属製バツクアツプリングの受圧両端面部に対
し、PTFE，TFEなどの耐熱膨張特性、低摩擦
特性に優れた樹脂層を形成し、もしくはリング状
樹脂板を配設させたことを特徴とするメカニカル
シールのバツクアツプリング装置である。

〔実施例〕

以下この考案に係るバツクアツプリング装置の
実施例につき、第１図および第２ａ，２ｂ図を参
照して詳細に説明する。

これらの第１図および第２ａ，２ｂ図は、それ
ぞれに第１および第２実施例による装置構成の概
要を示しており、各図中、前記第３図および第４
図従来例装置と同一符号は同一または相当部分を
示している。

まず第１図に示す第１実施例装置では、前記従
来例装置でのバツクアツプリング１０に対応する
バツクアツプリング部材２として、金属製バツク
アツプリング２２の全周面に対し、耐熱膨張特
性、低摩擦特性に優れたPTFE，TFEなどの樹
脂層２３をコーテイングにより付着形成したもの
であり、樹脂層２３のコーテイング厚さは、使用
対象部分での密封条件によつても異なるが、20〜
100μｍ程度であれば良く、この場合、特に前記
回転軸３に接する部分、すなわち内周面でのコー
テイング厚さが余り厚いと、さきにも述べた同樹
脂単体によるものと同様の不都合を生ずる惧れが
あるため、その厚さについては充分に留意するの
が望ましい。

また第２ａ図に示す第２実施例装置では、同様
にバツクアツプリング部材２１として、金属製バ
ツクアツプリング２２と、この金属性バツクアツ
プリング２２の両端面に配される耐熱膨張特性、
低摩擦特性に優れたPTFE，TFEなどのリング
状樹脂板２４とを設けたものであり、このリング
状樹脂板２４については、前記回転軸３との間に
所定の隙間２５を生ずる内径として、高温使用条
件での熱膨張分を吸収できるようにし、かつその
軸方向厚さについても、使用対象部分での密封条
件により異なるが、１〜1.5mm程度であれば良い。

そしてこの第２実施例装置の場合には、第２ｂ
図にみられるように、リング状樹脂板２４の一部
を所定の隙間２６で切欠させて、こゝでもまた高
温使用条件での熱膨張分の吸収を図るようにする
のが効果的である。

従つてこれらの各実施例の装置構成によるとき
は、金属製バツクアツプリング２２と、その全周
面でのPTFE，TFEなどのコーテイング樹脂層
２３、あるいはその両端面でのPTFE，TFEな
どのリング状樹脂板２４とを併用することによ
り、シール作用確保のための半径方向への作動追
従の摩擦抵抗力についてみると、金属とPTFEの
摩擦係数の差、こゝではそれぞれ約0.3と0.06の
差に等しい約1/5程度まで低下させることができ、
このために例えば密封条件が、圧力80Kg／cm²、温
度250℃での密封油の場合、従来例装置では追従
性不良のために密封できなかつたのに、この実施
例装置では無漏洩の密封作用を可能にし得た。

なお、前記実施例装置においては、回転シール
リング５を保持する回転作動リング６と回転軸３
との間に介装されて、いわゆる静止接圧シール面
を形成するＯリング１１の構成にあつて、このＯ
リング１１を受圧するためのバツクアツプリング
部材２１について述べたが、このバツクアツプリ
ング部材２１を回転シールリング５と回転軸３と
の間に直接介装させる場合についても同様に適用
できることは勿論である。

〔考案の効果〕

以上詳述したようにこの考案によれば、静止接
圧シール面を形成するＯリングのための受圧用バ
ツクアツプリング部材にあつて、このバツクアツ
プリング部材を回転軸などゝ線膨張係数のほゞ等
しい金属製にすると共に、この金属製バツクアツ
プリングの受圧両端面部に対し、PTFE，TFE
などの樹脂層を形成し、もしくはリング状樹脂板
を配設させたから、これらの両者、すなわちバツ
クアツプリングの材質としての、金属および
PTFE，TFEなどの樹脂における長所、短所を
相互に補い合うことが可能となつて、摩擦抵抗力
を充分に軽減し得るのであり、特に高温、高圧条
件下での使用に際してその潤滑性を飛躍的に向上
できるほか、構成も簡単で容易かつ安価に提供し
得るなどの実用上有益な諸効果を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係るバツクアツプリング装
置の第１実施例による概要構成を示す一部縦断面
図、第２ａ図および第２ｂ図は同上第２実施例に
よる概要構成を示す一部縦断面図およびリング状
樹脂板の正面図であり、また第３図は従来例によ
るバツクアツプリング装置を適用したメカニカル
シールの概要構成を示す一部縦断面図、第４図は
同上装置要部を拡大して示す縦断面図である。 １……シールハウジング、２……シールフラン
ジ、３……回転軸、４……静止シールリング、４
ａ……静止シール面、５……回転シールリング、
５ａ……回転シール面、６……回転作動リング、
８……止めボルト、９……空間部、１１……Ｏリ
ング、１２……押圧リング、１５……スプリング
リテーナ、１６……スプリング、２１……バツク
アツプリング部材、２２……金属製バックアップ
リング、２３……PTFE，TFEなどのコーテイ
ング樹脂層、２４……PTFE，TFEなどのリン
グ状樹脂板、２５，２６……隙間、Ａ……低圧
側、Ｂ……高圧側、Ｐ……流体液圧。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 静止および回転両シールリングのシール面を
   相互に接圧させて回転接圧シール面を形成し、
   また回転シールリング、もしくはこの回転シー
   ルリングを保持する回転作動リングと回転軸と
   の間で、リングの内端面にバツクアツプリング
   部材、それにＯリングを順次に介装させて静止
   接圧シール面を形成し、静止シールリングの内
   周側を低圧側、回転シールリングの外周側を高
   圧側としたメカニカルシールにおいて、前記バ
   ツクアツプリング部材を、前記回転軸などゝ線
   膨張係数のほゞ等しい金属製にすると共に、こ
   の金属製バツクアツプリングの受圧両端面部に
   対し、PTFE，TFEなどの耐熱膨張特性、低
   摩擦特性に優れた樹脂層を形成し、もしくはリ
   ング状樹脂板を配設させたことを特徴とするメ
   カニカルシールのバツクアツプリング装置。 (2) 金属製バツクアツプリングの少なくとも両端
   面部、内周面部に、PTFE，TFEなどの樹脂
   層をコーテイングにより付着形成したことを特
   徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記載の
   メカニカルシールのバツクアツプリング装置。 (3) 金属製バツクアツプリングの少なくとも両端
   面部に対して、回転軸との間に所定隙間をもつ
   PTFE，TFEなどのリング状樹脂板を配設し
   たことを特徴とする実用新案登録請求の範囲第
   １項記載のメカニカルシールのバツクアツプリ
   ング装置。 (4) リング状樹脂板の一部を所定隙間で切欠させ
   たことを特徴とする実用新案登録請求の範囲第
   ３項記載のメカニカルシールのバツクアツプリ
   ング装置。