JPH02283972A

JPH02283972A - 端面メカニカルシール

Info

Publication number: JPH02283972A
Application number: JP2080575A
Authority: JP
Inventors: Anthony Charles Back; アンソニー　チャールズ　バック
Original assignee: John Crane UK Ltd
Current assignee: John Crane UK Ltd
Priority date: 1989-03-28
Filing date: 1990-03-28
Publication date: 1990-11-21
Also published as: GB9005506D0; EP0390243A2; GB2229777A; BR9001426A; ZA902354B; GB8906901D0; AU5145290A; KR900014805A; EP0390243A3; CA2012724A1

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　　′！本発明は、端面メカニカルシールに係わり、特に、弾性
のベローズ・ユニットにより、相対的に回転し得る一対
の構成部分の一方に対して流体密の様態で一方のシール
面部材が保持されるようにした端面メカニカルシールに
関するものである。

従来技術　および発明が解決しようとする課題端面メカ
ニカルシール用の弾性べＯ−ズ拳ユニットを設計する際
には、べＯ−ズ・ユニットが、ベローズ・ユニットの圧
縮とベローズ・ユニットを横切って存在する差圧とによ
って付加される応力に耐え且つ、シール面部材を横切っ
て過度の軸線方向葡φを付加せずに、シール面部材の相
対運動に摩耗を調整さＶるに必要な程度にまでベローズ
・ユニットを圧縮し得るほど充分に低いぼねレートを備
え得ることが必要である。従って、その上方応力限界の
付近での作動に適するベローズ・ユニツ１〜を設計する
ことが望ましい。しかしベローズについての製造公差の
故に、ベローズが呼び寸法よりも長い場合には、べ［−
１−ズの余分なＪｆ縮が付加的な応力を加え、これによ
りそれが応力限界に達し、従ってベローズは機能を停止
し勝ちとなる。更にまた付加的な圧縮ｌよシール面部材
への葡重を増し、従って摩耗速度を増大さゼる。

課題を解決するための手段本発明によれば、ベローズ・ユニットの圧縮とその結束
生ずる応力とのレベルの程度を最小限度となし得るよう
にベローズ・ユニットの製作公差を調整できる端面メカ
ニカルシールが１ｊ１られる。

本発明の一態様によれば、相対的に回転し得る一対の構
成部分間にシールを施す端面メカニカルシールが、流体
密の様態で一方の構成部分に対し軸線り向に固定されな
がら回転する相互関係を以て保持された第一シール面部
材と、流体密の様態で固定されて回転づる相互関係にあ
りながら弾性のベローズ・ユニツ］・により使方の構成
部分の軸線方向へ移動自在に保持された第二シール面部
材とを含み、前記ベローズ・ユニツ］・がその関連構成
部分に対し管状保持リングによって保持され、前記保持
リングが、平たんな円筒状部分と、それを関連構成部分
に対して軸線方向に位置決めする装置とを備え、ベロー
ズ・ユニットの一方の端部が保持リングの平たｌυな円
筒状部分に係合してそこに流体密の様１ｆ３で保持され
ることを特徴としている。

−Ｆ記に開示されたシールを用いれば、ベローズ・ユニ
ットの端部が保持リングの平たんな円筒状部へ保持され
る軸線方向の位置は、製作公差によるべ〔１−ズ・ユニ
ットの長さの変動に適応するように調節できる。このよ
うに、ベローズ・ユニット／保持リング組立体を、それ
が予定の使用高さで予定の軸線方向荷重を受けるように
予め組み立てることができる。

本発明のそれ以上のｆト様によれば、第一シール面部材
が流体密の様態で一対の構成部分の一方に対し軸線方向
に固定されながら回転する相］１１１係を以て保持され
、第二シール面部材が固定されて回転する相互関係にあ
りながら弾性のベローズ・ユニットにより他の構成部分
の軸線方向へ移動自在な如く保持され、前記ベローズ・
ユニットがその関連構成部分に対し管状保持リングによ
って保持されるようにした端部メカニカルシールを生成
する方法において、前記方法が、予定された軸線方向荷
重までベローズ・ユニットを軸線方向に圧縮する段階と
、保持リングの平たんな円筒状部分の円筒面がベローズ
・ユニツ］−の一方の端部に係合され且つベローズ・ユ
ニットの端部が保持リングの位置決め形成部の軸線方向
へ予定された距離だけ隔離されるように管状保持リング
をベローズ・ユニットと相対的に位置決めする段階と、
保持リングの平たんな円筒状部分の円筒面に対してベロ
ーズ・ユニットの端部を流体密の様態で保持する段階と
を含むことを特徴としている。

本発明の好適な実施例によれば、保持リングはそれがＩ
ＩＩ連する構成部分に対してプレスばめされ、第一シー
ル面部材は、関連する構成部分に対してプレスばめされ
た保持スリーブへ位置決めされる。

次いで保持リングと保持スリーブとが、予め定めた軸線
方向の相互関係を以て保持リングと保持スリーブとに係
合するプレス工具により、それぞれの構成部分に対して
取り付番ブられ、プレス工具に荷重が付加されて、保持
リングの位置決め形成部が他の何れかの基準面と相対的
な軸線方向の位置へ定置される、例えばそれが保持リン
グにＩＮ！連する構成部分の対応的な形成部に当接し若
しくはプレス工具がプレスの止めに係合する、まで保持
リングと保持スリーブとをそれらの関連構成部分に対し
て軸線方向に押しやる。このように、ベローズを圧縮し
てシール面部材間に予定の荷重が付与されるようにシー
ルを組み立てることができる。

実施例および作用ここで、例示のみのため、添付図面について本発明の詳
細な説明する。

１１１図に示す如く、回転し得る軸１０とハウジング１
１との間のシールには、軸線方向に固定されながら回転
する相ｎ関係を以て軸１０に取り（ｌけられた第一シー
ル面部材または受座１２が含まれる。受座１２は、軸１
０にプレスばめされた保持スリーブ１３上に位置決めさ
れている。受座１２は、フランジ形成部１４により、ス
リーブ１３の軸線方向に位置決めされている。受座１２
はスリーブ１３に対して締りばめさせることができ、あ
るいは、例えば、それに対し弾性のカップ・ラバーでシ
ールしまたはそれに対し適宜の接着剤または封止剤で接
合させることもできる。

ベローズ・ユニット１６の一方の端部には第二シール面
部材１５が位置決めされ、ベローズ・−Ｌニット１６の
ぞの端部の円筒状端部形成部１７がシール面部材１５の
保持器を形成する。受座１２の場合と同じく、締りばめ
により、または例えば接着剤若しくは封止剤にＪ：るな
どして、シール面部材１５を形成部１７内に保持するこ
とができる。

べ０−ズ・ユニツｌ〜１６の使方の端部には、管状保持
リング２０の平たんな円筒状部分２１に夕・１し１軽く
締りばめされた円筒状形成部１８がある。

ベローズ・ユニット１６の端部形成部１８は流体密の様
態でリング２０の平たんな円筒状部分２１へ保持される
が、これは例えば溶接、ろう飼け、または接着剤での接
合により達成でさる。

保持リング２０は、軸１０と同軸の、ハウジング１１を
員く孔２５内にプレスばめされる。円筒状形成部２１か
ら遠いリング２０の端部の７リング形成部２２はハウジ
ング１１に係合して、リング２０とそこに取り付けられ
たベローズ・ユニット１６とを、ハウジング１１に対し
で軸線方向に位置決めさせる。

組み立てられた際、シール面部材１５は受座１２に係合
し、ベローズ・コニツ］−１６の軸線方向の圧縮によっ
て、それとシール係合の状態に維持される。

スリーブ１３と軸１０との間、およびリング２０とハウ
ジング１１との間のプレスばめにより、それらの間に適
切な流体密が得られるはずである。

しかし随意選択的に、スリーブ１３と軸１０との問おＪ
：び／またはリング２０とハウジング１１との間に封止
剤を塗布しても良い。あるいはまた、軸１０とスリーブ
１３との１ｚまたはリング２０とハウジング１１との間
にシールを施すためにシール装置、例えば軸１０または
ハウジング１１の環状溝内に位置決めされたＯリングを
用いても良い。

更にまたシール装置を、受座１２とスリーブ１３との問
および／またはシール面部材１５とベローズ・ユニツ；
・１６との間にシールを施すために用いても良い。

８１Ｔ２図〜第４図に示す如く、第１図に示したシール
に用いられるベローズ・ユニット１６／保持リング２０
組立体は次の諸段階によって製作される。

＾、第２図に示す如く、シール面部材１５を円筒状端部
形成部１７に位置決めさせたベローズ・ユニツ１〜１６
がロードセル３０−Ｌに位置決めされ、ラム３１により
予定の軸線方向前型まで圧縮され、ラム３１の運動は「
」−ドヒル３０によって制御される。

Ｌ　第３図に示す如く、第二ラム３２の端部の段付き部
分３３に保持リング２０が位置決めされるが、第二ラム
３２はラム３１と同軸である。第二ラム３２は、ラム３
２のｈ１３４がラム３１の対応的なＪｉ１３５に係合す
るまで、ロードセル３０に向かって移動される。この位
置でリング２０は、第４図に示す如く、７ランジ２２が
シール面部材１５のシール面の軸線方向へ予定の酎だけ
隔置されるように位置決めされる。

Ｃ第４図に示す状態においては、ベローズ・ユニット１
６の端部１８がリング２０の円筒状部分２１に係合し、
流体密の４ｍ態でそこに保持される。

この、ベローズ・ユニット組立体１６．２０を製作する
方法は、予定の荷Φにおいて、シール面部材１５のシー
ル面が位置決めフランジ２２に対して正確に隔置され、
且つベローズ・ユニット１６の端部１８がリング２０の
円筒状部分２１へ保持される軸線方向の位置を変動させ
ることによりベローズ・ユニット１６と保持リング２０
との公差変動が調整されることを保証するものである。

シールは、軸線方向に隔離されたラムの両肩にリング２
０のフランジ２２とスリーブ１３のフランジ１４とを位
置決めさせ、また前記ラムにより、リング２０のフラン
ジ２２がハウジング１１に対して着座するまで、スリー
ブ１３を軸１０上で軸線方向へ、月つリング２０をハウ
ジング１１の孔ｑ２５内に軸線方向へ、温時に押圧することにより設賀さ
れる。次いで受座１２とシール面部材１５とがそれらの
開運構成部分と相対的に正確に位置決めされ、従ってベ
ローズ・ユニット１６の圧縮により、シール面部材１５
を押しやつで受座１２とシール係合さける軸線方向の力
が付加されるが、前記力は、過度の摩耗を生じ若しくは
ベローズ・ユニットに過大な応力を加えることなくシー
ル面部材１５と受座１２との間のシール係合を維持りる
のに充分である。

第５図に示す変更態様においては、シール面部材１５／
ベローズ１６組立体と受座１２／スリ一ブ１３組立体と
が、ｎいに同心に予め組み立てられる。受座１２から遠
いスリーブ１３の端部４０は、外方へ打ち伸ばされてフ
ランジ形成部４１を形成する。フランジ形成部４１は、
それがベローズ・ユニット１６とそのシール面部材１５
から遠い端部で係合し且つわずかな圧縮状態でベローズ
を保持するように位置決めされ、従ってシール面部材１
５は受座１２に係合する。次いでこの統合された組立体
は上記に開示されたように設置され、従ってフランジ２
２はハウジングに対して位置決めされ、スリーブ１３は
軸に対して位置決めされる。

７ランジ形成部４１は、それがベローズ・ユニット１６
に係合する場合には、シールが設置される際にベローズ
・ユニツ１〜１６が、その使用範囲を超えてそれが圧縮
されるそれよりも少ない程度にしか圧縮されないように
位置決めされる。それによりフランジ形成部４１は、シ
ールが設置される際にはベローズ・ユニット１６から離
れており、シールの作動を妨げることはない。

本発明から逸脱することなく、各種の修正を行うことが
できる。例えば、上記の実施例ではベローズ・ユニット
が金属で作られていたが、何れか適宜の弾性材料を用い
ても良い。更にまた、シール面部材１５がベローズ・ユ
ニット１６の端部の近傍に形成された形成部１７内に位
置決めされているが、この目的のため、別個の保持リン
グをベローズ・ユニツ１−１６の端部に固定しても良い
。受座１２は、他の装置、例えば周知の様態で軸１０ヘ
クランブされた保持リング、により軸１０へ固定しても
良い。更に、シール面部材は、受座１２を適宜の様態で
ハウジング１１へ固定して、ベローズ・ユニツ＋−１６
／保持リング２０組立体により軸１０へ固定しても良い
。上記の実施例においてはフランジ２２がハウジング１
１に当接しているが、例えば軸線方向の公差に適応づる
ために、７ランジ２２を何れか別の基準面に対して位置
決めさせることもできる。

上述のベローズ・１ニツｌ−１６／保持リング２０組立
体を生成する方払においては、ロードセル３０がラム３
１の運動を制御しているが、予定された軸方向荷重をベ
ローズ・ユニット１６へ付加するための、別のυｌｌ１
ｌ装置を用いることもできる。

段付きラムを用いる代りに、別の装置、例えば電気／Ｉ
ｌｌ械装置により、ベローズ・ユニットと保持リングと
の間の空間的な相互関係を達成することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従って形成されたシールの断面図を示
し、第２図から第４図ｔま第１図に示したシールに用い
られるベローズ組立体の製作方法を示し、第５図は第１
図に示したシール組立体に対する変更態様を示す。１０．１１・・・構成部分　１２：第一シール面部材１
３・・・保持スリーブ　　１５：第二シール面部月１６
：ベローズ・ユニット１７：円筒状端部形成部　１８：端部２０：管状保持リング　２１：円筒状部分２２：位置決
め形成部　３０：ロードセル３１：第一ラム　　　　３
２：第二ラム３３：第一形成部　　　３４：第二形成部
３５：形成部　　　　　４１：７ランジ形成部。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）相対的に回転し得る一対の構成部分（１０）、（
１１）間にシールを施す端面メカニカルシールにして、
流体密の様態で一方の構成部分（１０）に対し軸線方向
に固定されながら回転する相互関係を以て保持されるよ
うにされた第一シール面部材（１２）と、流体密の様態
で固定されて回転する相互関係にありながら弾性のベロ
ーズ・ユニット（１６）により他方の構成部分（１１）
の軸線方向へ移動自在に保持されるようにされた第二シ
ール面部材（１５）とを含み、前記ベローズ・ユニット
（１６）がその関連構成部分（１１）に対し管状保持リ
ング（２０）によつて保持されるようにされた端面メカ
ニカルシールにおいて、前記保持リング（２０）が、円
筒面を画定する平たんな円筒状部分（２１）と、それを
関連構成部分（１１）に対して軸線方向に位置決めする
装置（２２）とを備え、ベローズ・ユニット（１６）の
一方の端部（１８）が保持リング（２０）の平たんな円
筒状部分（２１）の円筒面に係合してそこに流体密の様
態で保持されることを特徴とする端面メカニカルシール
。
（２）請求項１に記載された端面メカニカルシールにお
いて、保持リング（２０）が関連構成部分（１１）の孔
にプレスばめされることを特徴とする端面メカニカルシ
ール。
（３）請求項１または２に記載された端面メカニカルシ
ールにおいて、保持リング（２０）のフランジ形成部（
２２）が関連構成部分（１１）に当接して、その関連構
成部分（１１）に対する保持リング（２０）の軸線方向
の位置決めが得られるようにされたことを特徴とする端
面メカニカルシール。
（４）請求項１から請求項３の何れか一つの項に記載さ
れた端面メカニカルシールにおいて、ベローズ・ユニッ
ト（１６）の円筒状端部形成部（１７）により形成され
た保持形成部内に第二シール面部材（１５）が位置決め
されることを特徴とする端面メカニカルシール。
（５）請求項１から請求項４の何れか一つの項に記載さ
れた端面メカニカルシールにおいて、ベローズ・ユニッ
ト（１６）が、溶接、ろう付け、または接着剤による結
合により保持リング（２０）へ固定されることを特徴と
する端面メカニカルシール。
（６）請求項１から請求項５の何れか一つの項に記載さ
れた端面メカニカルシールにおいて、ベローズ・ユニッ
ト（１６）が金属で作られることを特徴とする端面メカ
ニカルシール。
（７）請求項１から請求項６の何れか一つの項に記載さ
れた端面メカニカルシールにおいて、第一シール面部材
（１２）が、第一シール面部材（１２）と共同で構成部
分（１０）にプレスばめされる保持スリーブ（１３）へ
位置決めされることを特徴とする端面メカニカルシール
。
（８）請求項７に記載された端面メカニカルシールにお
いて、第二シール面部材（１５）／ベローズ・ユニット
（１６）組立体が第一シール面部材（１２）／保持スリ
ーブ（１３）組立体の軸線方向に位置決めされ、保持ス
リーブ（１３）のフランジ形成部（４１）がベローズ・
ユニット（１６）と、その第二シール面部材（１５）か
ら遠い端部で係合し、相対的に回転し得る構成部分（１
０）、（１１）に対するシールの設置に先立つて第一お
よび第二シール面部材（１２）、（１５）が係合する際
に保持スリーブ（１３）がベローズ・ユニット（１６）
をわずかな圧縮を以て保持することを特徴とする端面メ
カニカルシール。
（９）第一シール面部材（１２）が流体密の様態で、相
対的に回転し得る一対の構成部分の一方（１０）へ軸線
方向に固定された相互関係を以て保持されるようにされ
、第二シール面部材（１５）が固定されて回転する相互
関係にありながら弾性のベローズ・ユニット（１６）に
より他方の構成部分（１１）の軸線方向へ移動自在な如
く保持されるようにされ、前記ベローズ・ユニット（１
６）がその関連構成部分（１１）に対し管状保持リング
（２０）によつて保持されるようにされた端面メカニカ
ルシールを生成する方法において、前記方法が、予定さ
れた軸線方向荷重までベローズ・ユニット（１６）を軸
線方向に圧縮する段階と、保持リング（２０）の平たん
な円筒状部分（２１）の円筒面がベローズ・ユニット（
１６）の一方の端部（１８）に係合され且つベローズ・
ユニット（１６）の他方の端部（１７）が保持リング（
２０）の位置決め形成部（２２）の軸線方向へ予定され
た距離だけ隔置されるように管状保持リング（２０）を
ベローズ・ユニット（１６）と相対的に位置決めする段
階と、保持リング（２０）の平たんな円筒状部分（２１
）の円筒面に対してベローズ・ユニット（１６）の端部
（１８）を流体密の様態で保持する段階とを含むことを
特徴とする方法。
（１０）請求項９に記載された方法において、ベローズ
・ユニット（１６）が第一ラム（３１）により予定の軸
線方向荷重まで圧縮され、保持リング（２０）が第二ラ
ム（３２）によりベローズ・ユニット（１６）に対して
位置決めされ、第二ラム（３２）が第一ラム（３１）と
同軸であつて保持リング（２０）の位置決め形成部（２
２）の係合のための第一形成部（３３）と、第一ラム（
３１）の対応的な形成部（３５）の係合のための第二形
成部（３４）とを備え、従って第二形成部（３４）が第
一ラム（３１）の対応的な形成部（３５）に係合する際
、保持リング（２０）に係合するそれから遠いベローズ
・ユニット（１６）の端部が保持リング（２０）の位置
決め形成部（２２）の軸線方向へ予定された距離だけ隔
置されることを特徴とする方法。
（１１）請求項９または１０に記載された方法において
、ベローズ・ユニット（１６）がロードセル（３０）上
に位置決めされてラム（３１）により軸線方向に圧縮さ
れ、ベローズ・ユニット（１６）が予定の荷重まで圧縮
されるようにラム（３１）の運動をロードセル（３０）
が制御することを特徴とする方法。
（１２）請求項９から請求項１１の何れか一つの項に記
載された方法において、保持リング（２０）の平たんな
円筒状部分（２１）の円筒面に係合するベローズ・ユニ
ット（１６）の端部（１８）がそれに対してわずかに締
りばめされることを特徴とする方法。
（１３）請求項９から請求項１２の何れか一つの項に記
載された方法において、ベローズ・ユニット（１６）が
、溶接、ろう付け、または接着剤による結合により保持
リング（２０）へ固定されることを特徴とする方法。
（１４）請求項９から請求項１３の何れか一つの項に記
載された方法において、保持リング（２０）がその関連
構成部分（１１）の軸線方向の孔内にプレスばめされ、
関連構成部分（１０）の軸線方向の面上にプレスばめさ
れた保持スリーブ（１３）へ第一シール面部材（１２）
が取り付けられ、保持リング（２０）と保持スリーブ（
１３）とがラムによりそれらの関連構成部分（１１）、
（１０）へ軸線方向に押圧され、保持リング（２０）の
位置決め形成部（２２）に係合する第一形成部と保持ス
リーブ（１３）に係合する第二形成部とを前記ラムが備
え、保持リング（２０）の形成部（２２）が他の何れか
の基準面と相対的な軸線方向の位置へ定置されるまで、
保持リング（２０）と保持スリーブ（１３）とをそれら
の関連構成部分（１１）、（１０）へ同時に押圧するよ
うにラムが動かされることを特徴とする方法。
（１５）請求項９から請求項１４の何れか一つの項に記
載された方法において、第一シール面部材（１２）が保
持スリーブ（１３）へ取り付けられ、第一および第二シ
ール面部材（１２）、（１５）を係合させて第一シール
面部材（１２）／保持スリーブ（１３）組立体が第二シ
ール面部材（１５）／ベローズ・ユニット（１６）組立
体と同軸に位置決めされ、フランジ形成部（４１）が保
持スリーブ（１３）上に立てられてベローズ・ユニット
（１６）と、その、第二シール面部材（１５）から遠い
端部（１８）で係合し且つシールの設置に先立ちわずか
な圧縮を以てベローズ・ユニット（１６）を保持するこ
とを特徴とする方法。