JPH01320375A - グランドパッキン - 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、ボンンブ撹拌機等の機器の軸封部に適用され
るグランドパツキンに関する。

［従来の技術］ 従来における一般的なグランドパツキンとして、第１２
図に示すように、端面が回転軸２１の軸線に対して鉛直
且つ一様に交叉する形状に形成された複数のパツキン２
２・・−を軸方向の挟圧力で挟着したものがある。しか
し、このようなグランドパツキンでは、パツキン２２と
回転軸２１の接触部分に潤滑及び冷却用の流体を供給す
ることができず、高速、高圧条件下で焼き付きが生じる
という問題が生じていた。

こうした問題を解消する手段として、出願人は本願に先
立ち出願した特願昭６１−２６６４６９号において、第
１３図に示すように、パツキンボックス３１内で回転軸
３２に外嵌されたパツキン３３・・・を軸方向に挟着す
るパツキン挟着部材３４．３４の挟着面に、パツキン３
３・・・を軸方向に部分変位させる少なくとも１つの変
位部３４ａ、　３４ａが形成されてなるグランドパツキ
ンボックスの構造を提案している。この第１３図に示す
グランドパツキンボックスの構造を採用してパツキン挟
着部材３４．３４間に複数のパツキン３３・・−を挟着
するようにすると、パツキン挟着部材３４．３４内周面
と回転軸３２の外周面とで形成される環状空隙３６．３
６の一部が円周方向に右いてパツキン３３・・・の内周
面にオーバラップするため前記空隙３６．３６に送り込
まれた流体が、回転軸３２の回転に伴い、パツキン３３
・・・のオーバラップしている内周面に強制的に送り込
まれることになり、その結果潤滑機能と冷却機能を著し
く向上させることができる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、第１３図に示すようなグランドパツキン
ボックスは、変位部を形成したパツキン挟着部材の製作
費が高くつきコスト面で問題がある、また、前記パツキ
ン挟着部材は、その性格上金属や硬質合成樹脂等で製作
されきわめて変形性に乏しいものであるため、リング状
に成形した状態のものでは回転軸に装着するのが不可能
であるという問題もある。さらに、前記パツキン挟着部
材は、パツキンボックスとの間に大きな摩擦力を得るこ
とができないため回転軸と共廻りする虞れがあり、これ
を防止するためにパツキンボックスと一体化させる廻り
止めビンを設けなければならないという煩わしさもあっ
た。

本発明は上記のような事情に鑑みなされたものであって
、高い潤滑機能や冷却機能を有するにも拘らず比較的低
コストででき、しかも組立性もよいグランドパツキンを
提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明によるグランドパツキンは上記目的を達成するた
めに、複数のパツキンが、端面に軸方向に部分変位した
少なくとも一つの変位部が形成されるとともに回転軸と
の間に環状空隙を形成する硬質パツキンと、この硬質パ
ツキンの間に配された軟質パツキンとで構成されている
ことを特徴としている。

［作用］ 上記のようにしたグランドパツキンは、硬質パツキンの
内周面が回転軸の外周面とに圧接されずに取付けられて
いる。そして、硬質パツキンの内周面と回転軸の外周面
とで形成される環状空隙の一部が円周方向において軟質
パツキンの内周面の一部にオーバラップするため、回転
軸の回転に伴って流体がこのオーバラップしている軟質
パツキンの内周面に強制的に送り込まれる。また、硬質
パツキンは外周面がパツキンボックスに圧接されてこの
パッキンボ・ンクスと一体化している。

［実施例］ 第１図は本発明に係るグランドパツキンの一実゛施例を
示す縦断面図であり、図においてｌはパツキンボックス
で、例えばポンプケーシングの一端部に構成されている
。このパツキンボックスｌ内において、硬質パツキン２
．２とこれら硬質パツキン２．２の間に配されるパツキ
ン３が回転軸４に外嵌されている。５はパツキン押えで
あって、前記パツキンボックスｌの開口部に先端部を嵌
入し、前記硬質パツキン２．２及び軟質パツキン３から
なるパツキン群を、図示しない締付手段による軸方向の
挟圧力で挟着している。以下、さらに詳説する。

硬質パツキン２は、鉛合金箔をひねり加工したメタリッ
クパツキンであって、第６図に示すように、この硬質パ
ツキン２の内外周面と両端面を形成する４つの型材Ａ〜
口よりなる金型にパツキン材２°を装着し、一方の端面
と型材Ｃの間に変位治具Ｅを介挿して型材Ｃを押圧する
ことにより、第７図に示すように、一方の端面に軸方向
に部分変位した変位部２ａが形成されたリング状に製作
されている。また、この硬質パツキン２はパツキンボッ
クスｌ内に装着したとき、パツキンボックス１との間の
隙間は小さく、また回転軸４との隙間は後述するように
挟着後もこの隙間が維持されるように若干大きくなるよ
う形成されている。

軟質パツキン３は、炭化繊維をＰＴＦＥ　（四フッ化エ
チレン樹脂）に含浸した編組パツキンであって、第６図
に示したと略同様の金型を用い、軟質パツキンの両端面
側に変位治具を介装することによって、第８図に示すよ
うに１両方の端面に軸方向に部分変位した変位部３ａ、
　３ａが形成されたリング状に製作されている、この軟
質パツキン３の製作に用いる変位治具は、前記硬質パツ
キン２の製作に用いた変位治具Ｅとほぼ等しい軸方向の
変位量を有するものである。但し、この軟質パツキン３
の回転軸４との隙間は、前記締付機能による挟着後この
内周面が回転軸４の外周面に密着するように、前記硬質
パツキン２の場合よりも小さ（設定されている。

パツキン押え５は、その先端面が回転軸４の軸線に対し
て鉛直且つ一様に交叉する形状に形成されたもので、こ
の先端面は一方の硬質パツキン２の変位部２ａを形成さ
れていない端面に全端面にわたって当接する。

上記のような構成でパツキン押え５を図示しない締付機
能によりパツキン群側へ押圧すると、硬質パツキン２．
２の外周面はパツキンボックスｌの内周面に圧接してこ
のパツキンボックス１と一体化する一方、内周面は装着
時に回転軸４との間の隙間を大きくとっであるために、
その環状空隙６゜７を残したまま回転軸４の外周面と対
向する。

一方、軟質パツキン３は、内周面の大部分が回転軸４の
外周面に密着するが、両端面に変位部３ａ、３ａを形成
されているために、この内周面のうち変位部３ａ、　３
ａから変位していない部分への過渡部に至る第２図の斜
線ｘ、Ｙで示す領域が、前記硬質パツキン２．２内周側
の空隙６もしくは７とオーバラップする。そのために、
空隙６．７内の流体は、回転軸４の回転にともなって、
前記Ｘ、Ｙで示す領域に漏れ流体として強制的に送り込
まれ、さらに、この送り込まれた領域Ｘ、Ｙからシール
部８に多量の流体が均等に行きわたるから潤滑機能と冷
却機能が向上する。

第３図は本発明の他の実施例を示している。この実施例
では中央部に軟質パツキン３と同様、両側の端面に変位
部２Ａａ、　２Ａａを形成した硬質パツキン２Ａを配し
、この硬質パツキン２Ａと、両端に配される前述の第１
実施例で使用したものと同様の硬質パツキン２．２との
間に、それぞれ軟質パツキン３．３を挟着している。こ
のように、両端面に変位部を形成した硬質パツキンを用
いることにより。

パツキンの段数を増やしてよりシール性を向上させたグ
ランドパツキンを得ることができる。

ところで上記各実施例では、一方の端面に一つの変位部
を形成したパツキンを用いた例を示しているが、第４図
に示す第３実施例のように、一つの端面に三箇所の変位
部２ａ’もしくは２ｂ°（共に一箇所のみ図示）を形成
した硬質パツキン２°、２゜や、同じく一端面に三箇所
の変位部３ａ’もしくは３ｂ°（共に一箇所のみ図示）
を形成した軟質パツキン３°を用いるようにしてもよい
し、あるいはそれ以上の変位部を形成した硬質及び軟質
パツキンを用いるようにしてもよい。この第３実施例の
ように変位部を円周上の２箇所に設けた場合は、第５図
に示すように、軟質パツキン３°の内周面は両端面Ｑそ
れぞれ三箇所、すなわち凸状変位部３ａ°。

３ａ’を有する端面側ではこの凸状変位部３ａ’　、　
３ａ’に対応する斜線り、Ｌで示す領域に、また凹状変
位部３ｂ’、３ｂ’を有する端面側ではこの凹状変位部
３ｂ’、３ｂ’から回転方向側へずれた位置に対応する
斜線Ｙｌ、Ｙ２で示す領域において、それぞれ硬質パツ
キン２゛、２°と回転軸４の間に形成される空隙６゜７
にオーバラップする。このように、一つの端面に形成さ
れる変位部の数を増やすことにより、流体は軟質パツキ
ンと回転軸の密着面により均等に行きわたることができ
る。

なお、上記実施例では、硬質パツキンを鉛合金箔をひね
り加工したもので形成しているが、鉛合金箔に代えてア
ルミニウム箔を使用するようにしてもよいし、鉛線、銅
線、ステンレス繊維等を編組したもので形成するように
してもよい、また、黒鉛、ゴム等を混練したプラスチッ
クパツキンを硬質パツキンとして用いてもよい、すなわ
ち、硬質パツキンは、パツキンボックス内において軸方
向の挟圧力で挟着された使用状態で、流体圧では変形し
ない程度の硬さを有するものであることが望ましいもの
である。

一方、軟質パツキンは、油分を多量に含み、パツキン押
えにより締め付けで容易に変形するパツキンであること
が必要で、前述した炭化繊維にＰＴＦＥを含浸した編組
パツキンの他、アラミド繊維にＰＴＦＥを含浸した編組
パツキン等が好適である。

また、個々のグランドパツキンにおける硬質及び軟質パ
ツキンの軸方向の変位量、すなわち、第７図及び第８図
に示す変位量ｔは、パツキン幅Ｔの３倍以下、望ましく
は１倍以下とする。これはあまり大きな変位量とすると
、軟質パツキンの内周面と回転軸の外周面の間に十分な
密着部を確保することができないようになるためである
。

［実験例］ 上記第１図に示した本発明第１実施例のグランドパツキ
ンと、第１２図に示した従来品グランドパツキンとの、
パツキン温度、流体漏洩量、重力トルクの比較を第９Ａ
図〜第１１図に示す、前述の通り、硬質パツキンとして
は鉛合金箔をひねり加工したもの、軟質パツキンとして
は炭素繊維をＰＴＦＥに含浸した編組パツキンを用いて
いる。他のテスト条件は以下の通りである。

■流体の種類、流体圧力及び流体温度 工業用水　　５　Ｋｇ／ｃｍ”　　　２０℃■回転数 １９１０　　Ｒ，Ｐ、Ｍ ■回転軸軸径 φ１００　ｍｍ ■パツキンボックス内径 Φ１２９　ｍｍ 従来品のグランドパツキンは、第９Ｂ図に示すように、
使用開始後３時間近くにわたり５０℃程度迄パツキン温
度が上昇し、且つ第１０Ｂ図に示すように、特に使用開
始後きわめて多量の流体漏洩が発生しているのに対し、
本発明によるグランドパツキンは、第９Ａ図に示すよう
に、常時はぼ２５℃以下のパツキン温度に抑制され、し
かも第１０Ａ図に示すように、使用開始直後の流体漏洩
量も従来例の場合の半分程度しかない、また、第１１図
に示すよ、うに１重力トルクも従来品が高レベルで且つ
不安定な変化を示しているのに対し１本発明によるグラ
ンドパツキンでは、低レベルでしかもきわめて安定して
おり、潤滑が良好に行なわれていることが推察される６ ［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によるグランド
パツキンによれば、潤滑機能と冷却機能が著しく向上す
るから、回転軸の異常摩耗あるいはドライ運転によるシ
ール部の焼付等の発生を防止して動力損失を可及的小さ
く押えることができる。また、既存のパツキンボックス
やパツキン押えをそのまま使用することができ、組み立
て性も従来品と変わらないから、製作コストの上昇が少
なくて済む。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るグランドパツキンの第１実施例を
示す縦断正面図、第２図は軟質パツキンの内周面の状態
を説明する展開図、第３図は第２実施例の縦断正面図、
第４図は第３実施例の縦断面図１．第５図は軟質パツキ
ンの内周面の状態を説明する展開図、第６図は金型の縦
断面図、第７図は硬質パツキンの縦断面図、第８図は軟
質パツキンの縦断面図、第９Ａ図は本発明によるグラン
ドパツキンのパツキン温度の変化を示すグラフ、第９Ｂ
図は従来品のパツキン温度の変化を示すグラフ、第１０
Ａ図は本発明によるグランドパツキンの流体漏洩量の変
化を示すグラフ、第１０Ｂ図は従来品の流体漏洩量の変
化を示すグラフ、第１１図は本発明によるグランドパツ
キンと従来品の重力トルクを比較するグラフ、第１２図
は従来品の縦断面図、第１３図は他の従来品の縦断面図
である。 ｌ・・・パツキンボックス、　　　　−′２．２Ａ、２
°・・・硬質パツキン、 ２ａ、　２Ａａ、　２ａ　’　、　２ｂ　’　・・・変
位部。 ３．３°・・・軟質パツキン、３ａ、３ａ’、３ｂ’−
・・変位部、４・・−回転軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）パッキンボックス内で回転軸に外嵌された複数の
   パッキンを軸方向の挟圧力で挟着したグランドパッキン
   において、前記複数のパッキンが、端面に軸方向に部分
   変位した少なくとも一つの変位部が形成されるとともに
   回転軸との間に環状空隙を形成する硬質パッキンと、こ
   の硬質パッキンの間に配された軟質パッキンとで構成さ
   れていることを特徴とするグランドパッキン。