JPH0228297Y2

JPH0228297Y2 -

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Publication number: JPH0228297Y2
Application number: JP1984133296U
Authority: JP
Priority date: 1984-08-31
Filing date: 1984-08-31
Publication date: 1990-07-30
Also published as: JPS6147161U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、たとえばターボドリルの軸封部にお
いてタービン側の泥水と潤滑室側の油とを遮蔽シ
ールさせる場合に用いて好適であるメカニカルシ
ールに関する。

上記メカニカルシールは通常第３図に示すよう
に、シールハウジング１内の中心に回転軸２が挿
通された状態で、この回転軸２とシールハウジン
グ１との環状空間部３に装備される。即ち、４は
支持ピン５によりシールハウジング１に固定され
た静止シールリングであり、６は回転軸２に装着
された回転シールリングであつて、両リング４，
６はシール端面４ａ，６ａをして面接触され、該
シール面において摺接される。一方、シールハウ
ジング１と静止シールリング４との間はＯリング
７によりシールされ、高圧側（潤滑油室側）の圧
力によつて静止シールリング４はシールハウジン
グ１側へ押圧され、Ｏリング７が静止シールリン
グ４の背面とシールハウジング１の内端面との間
において挾圧され、高圧側圧力p₁と低圧側圧力p₂
との差圧（密封圧）ｐに基づいて静止シールリン
グ４とシールハウジング１との間の微細な間隙を
通る流体を遮蔽する。尚、１７′は回転シールリ
ング６と回転軸２との間に介装されたＯリングで
ある。

ところで、Ｏリング７には密封圧ｐ（＝p₁−p₂）
として π（r₆ ²−r₁ ²）ｐ但し r₆：静止シールリング外径 r₁：Ｏリング１７′が接する部位の回転軸外径なる軸方向推力Ｆが作用するが、この密封圧ｐが
数10Kgｆ／cm²以上の過大なものになると、推力Ｆ
は数トンにも及び、この推力方向とＯリング７の
挾圧方向とが一致するために、該Ｏリング７は過
大推力をもろに受け、シールリング４とシールハ
ウジング１間で圧潰される事態が生じる。

そのため、従来の行圧シールにあつては、Ｏリ
ング７が軸方向推力Ｆをもろに受けないように、
第４図のように静止シールリング４の背面４ｂを
シールハウジング１の内端面１ａに面接触させて
シールハウジング１により過大推力を支えると共
に、静止シールリング４を囲繞するシールハウジ
ング内周面１ｂにＯリング７を嵌着し、該部でシ
ールを施す構造が採用される。しかし乍ら、軸方
向推力を利用せずにシールハウジング・シールリ
ング間のシールを施す第４図構造では、そのシー
ル効果を顕著にするため、前記密封圧ｐが大きく
なればなる程、Ｏリング７の径方向の圧縮代を大
きくとらなければならず、このためＯリング７の
内径を狭くして静止シールリング外周面に対する
該Ｏリング７の圧接力を高める必要があり、シー
ルハウジング１に対する静止シールリング４の嵌
めこみ時に、シールハウジング内周面１ｂから突
出するＯリング７に阻害されて、メカニカルシー
ルの組立或いは取外しが困難になる欠点がある。

また、静止シールリング背面４ｂとシールハウ
ジング内端面１ａとの接触面には高精度の仕上げ
が必要で、その精度が少しでも悪いと、シール面
にその悪影響が表われ、シール性能が劣化する欠
点があり、通常はこの精度維持のため、接触面を
共摺り（ラツプ仕上げ）したり、大推力を受けて
も変形しないようにシールハウジング内端面１ａ
に大きな強度を持たせる如き工夫をしていたが、
このような加工および工夫も多大な手間とコスト
がかかるものであつた。

本考案はこのような欠点に鑑みなされたもの
で、静止シールリングとシールハウジングとの間
に介装したＯリングを静止シールリングに作用す
る軸方向推力を利用して挾圧し、かつシール作用
を発揮させるものであり乍ら、上記軸方向推力を
上記Ｏリングの配置位置構造をもつて減殺して、
前述の欠点をすべて解消できるメカニカルシール
を提供するものである。

即ち本考案によるメカニカルシールは、シール
ハウジングにＯリングを介し受支された静止シー
ルリングと、シールハウジングを挿通する回転軸
に対し軸パツキンたる別のＯリングを介し装着さ
れた回転シールリングを備え、且つ上記静止シー
ルリング側のＯリングがその静止シールリング背
面と該背面に対向するシールハウジング内端面と
の間に高圧側からの軸方向推力にて挾圧されるよ
う配置された状態で、静止シールリングと回転シ
ールリングの面接触を保つようにしているメカニ
カルシールにおいて、前記静止シールリング側のＯリングの内外径寸
法が回転シールリングの軸パツキンとしてのＯリ
ングのそれとほぼ同一に設定されるとともに、上
記静止シールリング背面のうちＯリング配置位置
よりも外側の部位に高圧側に連通する推力減殺用
面部が形成されていることを特徴としている。

以下、本考案の一実施例を図面に基づき説明す
る。

第１図において、シールハウジング８と、これ
を挿通する回転軸９との環状空間部１０に装着さ
れるメカニカルシールは、静止シールリング１１
と回転シールリング１２とを含み、シールハウジ
ング８におけるシールフランジ１３の内部に静止
シールリング１１が嵌めこまれ、このシールフラ
ンジ１３に螺着した止めボルト１４を静止シール
リング１１の凹孔１５に突入させることで該リン
グ１１の廻り止めがなされると共に、静止シール
リング１１の背面１１ｂと、これに対向するシー
ルフランジ内端面（シールハウジング内端面）１
３ａとの間にＯリング１６が介装されて、後述す
る軸方向推力によりＯリング１６が両面１３ａ，
１１ｂ間に挾圧され、しかして所定のシール力を
発揮すべく構成される。

他方、回転シールリング１２は、これと回転軸
９との間にいわゆる軸パツキンたる別のＯリング
１７を介装する状態で該軸に嵌装されており、回
転シールリング１２の後部には焼きばめ等の手段
でドライブカラー１８が被着され、かつ回転軸９
に固着したスプリングリテーナー１９とドライブ
カラー１８とを第１図右部のドライブピン２０に
より相対遠近移動可能に接続し、また両者１８，
１９間に圧縮スプリング２１を介在させる。しか
して静止シールリング１１と回転シールリング１
２とは両者のシール端面１１ａ，１２ａをして摺
接される。

以上の構成において、静止シールリング側Ｏリ
ング１６と回転シールリング側Ｏリング１７と
は、両者の内外径寸法を同一もしくは近似的に設
定している。即ち、第２図においてr₁＝r₃，r₂＝
r₄なる関係が成立するよう構成している。そし
て、静止シールリング背面１１ｂにあつては、そ
のリング装着位置よりも外部側に、高圧側に連通
する推力減殺用面部２２が形成される。尚、この
連通は静止シールリング１１とシールフランジ１
３との対接面間に形成される隙間によつてなされ
るが、この隙間は加工によつて特に積極的に形成
されるものではなく、高圧流体がその圧力でもつ
て上記対接面間に流入することで行われる。

しかして、以上の構成による時は、高圧力流体
によつて回転シールリング１２を介し静止シール
リング１１に作用する密封圧Ｐは、第２図に示す
如くＯリング１６，１７の内径r₁，r₃よりも外側
の径方向幅d₁に対応する円環部面積に作用する。
一方、静止シールリング１１の背面１１ｂに高圧
側に連通する推力減殺用面部２２が形成されてい
るがため、該面部２２の径方向幅d₂に対応する円
環部面積には背圧が作用する。すなわち、上記構
成によれば、高圧側圧力p₁と低圧側圧力p₂の差圧
である密封圧ｐ（＝p₁−p₂）によつて静止シール
リング１１に作用する軸方向推力Ｆ、は、前記減
殺用面部２２が形成されたことでＯリング１６の
外径よりも外側部分において前記背圧と推力が相
殺されるため、Ｏリング１６の外径よりも内側部
分にのみ作用する。これを数式で表すと、 F′＝π（r₄ ²−r₁ ²）ｐ ……(イ) となる。

一方、第３図に示すように、減殺用面部２２が
形成されていない場合には、前述したように、Ｆ＝π（r₆ ²−r₁ ²）ｐなる軸方向推力Ｆが作用する。第２図から明らか
なように、r₆＝d₂＋r₄であるから、Ｆ＝π｛（d₂＋r₄）²−r₁ ²｝ｐ＝π（d₂ ²＋2d₂r₄＋r₄ ²−r₁ ²）ｐ＝π（d₂ ²＋2d₂r₄）ｐ＋π（r₄ ²−r₁ ²）ｐとなり、したがつて、上記(イ)式を代入することに
よりＦ＝π（d₂ ²＋2d₂r₄）ｐ＋F′ ∴F′＝Ｆ−π（d₂ ²＋2d₂r₄）ｐとなる。このように、本考案によるメカニカルシ
ールは第３図に示すような従来品のように、静止
シールリング１１に作用する軸方向推力は面積d₁
に作用する全圧力ではなく、上記の如くπ（d₂ ²＋
2d₂r₄）ｐ分が減殺された残余の圧力がＯリング
１６に軸方向推力F′として作用し、故に高圧側と
低圧側との差圧が高い高圧メカニカルシールであ
り乍ら、Ｏリング１６に働く挾着力はシール作用
を良好に発揮する程度に抑えられ、しかして過大
な軸方向推力に基づく該Ｏリング１６の圧潰が阻
止される。

しかも、上記構成によれば、Ｏリング１６，１
７の内径寸法をほぼ同一（同一もしくは近似的）
に設定しているから、Ｏリング１６全体に前記推
力F′を作用させることができるにもかかわらず、
静止シールリング１１の外径寸法を大きくするこ
となく前記推力減殺用面部２２の径方向幅d₂を広
範囲に確保することができる。

実験によれば、上記構成の実施例のメカニカル
シールでは、静止シールリング１１の外径寸法を
変えることなく、Ｏリング１６に作用する軸方向
推力を1/5程度に軽減することができた。

上記構成のメカニカルシールではまた、Ｏリン
グ１６，１７の外径寸法もほぼ同一に設定してい
るから、一種類のＯリングを用意しておくだけで
いずれのＯリングに取り替えの必要が生じた場合
にも対応でき、メンテナンス上も有利である。

以上の説明からも容易に理解されるように、本
考案によれば、静止シールリング側Ｏリングの内
外径寸法を回転シールリング側Ｏリングの内外径
寸法とほぼ同一にし、このようにした静止シール
リング側Ｏリングの外側の部位に推力減殺用面部
を形成するようにしたから、高圧側に連通する推
力減殺用面部が静止シールリングの外径を大きく
することなく形成され、しかもこの推力減殺用面
部に作用する背圧分で、静止シールリング側Ｏリ
ングにかかる軸方向推力を減殺することができ
る。したがつて、静止シールリングの全体形状に
影響を与えることなく、Ｏリングの圧潰を防ぐよ
うにすることができる。

また、本考案は軸方向推力をＯリングに印加し
て静止シールリングとシールハウジングとのシー
ルを司るものであるから、第４図従来例のよう
に、Ｏリングの圧縮代を大きくとることにより静
止シールリングの着脱が困難になるような欠陥は
全く生じない。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本考案の一実施例を示
し、第１図はメカニカルシール装着部分の断面
図、第２図は動作説明図、第３図および第４図は
従来のメカニカルシール概略構成図である。８……シールハウジング、９……回転軸、１１
……静止シールリング、１１ｂ……静止シールリ
ング背面、１２……回転シールリング、１３ａ…
…シールハウジング内端面、１６，１７……Ｏリ
ング、２２……推力減殺用面部。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】シールハウジングにＯリングを介し受支された
静止シールリングと、シールハウジングを挿通す
る回転軸に対し軸パツキンたる別のＯリングを介
し装着された回転シールリングを備え、且つ上記
静止シールリング側のＯリングがその静止シール
リング背面と該背面に対向するシールハウジング
内端面との間に高圧側からの軸方向推力にて挾圧
されるよう配置された状態で、静止シールリング
と回転シールリングの面接触を保つようにしてい
るメカニカルシールにおいて、前記静止シールリング側のＯリングの内外径寸
法が回転シールリングの軸パツキンとしてのＯリ
ングのそれとほぼ同一に設定されるとともに、上
記静止シールリング背面のうちＯリング配置位置
よりも外側の部位に高圧側に連通する推力減殺用
面部が形成されていることを特徴とするメカニカ
ルシール。