JPH02296076A

JPH02296076A - シール装置およびシール組立体

Info

Publication number: JPH02296076A
Application number: JP2115366A
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: 1989-05-03
Filing date: 1990-05-02
Publication date: 1990-12-06
Also published as: CA2015658A1; EP0396275A2; US5009437A; GB2231373B; EP0396275A3; GB2231373A; GB8910106D0

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、相対的に回転可能な一対の構成要素の間に流
体密封シールを形成するためのシール装置、とりわけ、
主要シール手段の損傷時に補助シール手段が機能するよ
うにしたシール装置に係る。

本発明の１つの実施形態によれば、一方の構成要素に対
し軸方向に固定され且つ回転可能な関係に装着され、し
かもこの一方の構成要素に対しシールされた第１のシー
ル面部材と、他方の構成要素に対しシールされた第２の
シール面部材とを備えている、相対的に回転可能な一対
の構成要素の間に流体密封シールを形成するためのシー
ル装置にして、第２のシール面部材は、半径方向に位置
するダイアフラムにより付属する構成要素に対しシール
されており、ダイアフラムはシール面部材の高圧側に配
置され、加圧された流体に晒された場合、このダイアフ
ラムに作用する力が第２のシール面部材を押して第１の
シール面部材に係合させることを特徴とするシール装置
が得られる。

第２のシール面部材はキャリアリングに配置され、構造
体は付属の構成要素に設置しておくことが好ましい。こ
の構成要素によりキャリアリングは案内され、１８造体
の付属する構成要素に対し軸方向に移動することができ
る。互いに係合し合う構造体をキャリアリングと付属す
る構成要素の構造体に設置してお番ノば、両者が相対回
転するのを防ぐこともできる。

好ましい実施例によれば、第２のシール面部材とこれに
付属する構成要素の間には両者間で作用Ｊる別の弾性的
なダイアフラムが設けられている。

この新たなダイアフラムは、加圧された流体が第１のダ
イアフラムに作用しない場合、第２のシール面部材を僅
かに偏倚して第１のシール面部材に係合させ、両者間に
シールを形成するようになっている。

以下、シール装置を断面にして示す添付図面に沿って本
発明の一実施例を詳細に説明する。

’ＸＪＩＬｆＡ図示のシール装置は、シャフト１０とハウジング１１の
間に第２の封入体を備えており、従来構造の第１の機械
的な面シールの外部に配置されている。

第１の機械的な面シールは環状シート１３を備えている
。この環状シート１３はハウジング１１に装着され、ま
たグラファイト・リング１４によりハウジングに対しシ
ールされている。ハウジング１１に装着され且つこのハ
ウジングから半径方向内向きに延びているビン１５はシ
ート１３のボア１６に係合し、ハウジング１１に対しシ
ート１３が回転するのを防いでいる。

シール面部材１７はシャフト１０にスライド可能に設置
され、このシャフト１０と共に回転することができる。

シール面部材１７はシャフト１０に対しシールされ、ま
た軸方向に押圧されて、周知のように（図示せず）シー
ト１３に係合している。

第１のシールの外部には、クランブリング２１により保
持リング２０がシャフト１０に固定されている。クラン
ブリング２１は、等しい角度間隔を設けて配置した複数
の固定ねじ２２によりシ１７フト１０に固定されている
。軸方向に延びるボルト２３が保持リング２０をクラン
ブリング２１にクランプし、シールリング２４をシャフ
ト１０に対し固定している。

シート２５が保持リング２０に装着され、シールリング
２６により保持リングに対しシールされている。シート
２５の廻りには支持バンド２７が配置され、ビン２８に
より保持リング２０にピン止めされ、両者が相対回転ｊ
るのを防いでいる。

第１の環状ダイアフラム３０は、クランププレート３２
により外周がハウジング１１と環状グランドプレート３
１の間にクランプされている。クランププレート３２は
、角度を設けて配置した一連のボルト（図示せず）によ
りハウジング１１にボルト止めされている。

ダイアフラム３０は、第１のシールとグランドプレート
３１の間にあって、ハウジング１１から半径方向内向き
に突き出している。ダイアフラム３０の内周はキャリア
リング４０に溶接されている。Ｆセリアリング４０は、
グランドプレート３１の内周により、ハウジング１１と
シ１１フト１０に対し軸方向に移動できるように設置さ
れている。

シール面部材４５は、シート２５に対し軸方向に向かい
合った関係にキャリアリング４０に取り付けられている
。シール面部材４５は、シールリング４６によりキャリ
アリング４０に対しシールされ、また支持バンド４７が
シール面部材４５の外周に沿って設ｄされている。支持
バンド４７は、ビン４８によりキャリアリング４０にピ
ン止めされている。キャリアリング４０もビン４９によ
りグランドプレート３１にピン止めされ、キャリアリン
グ４０とハウジング１１の間の相対回転を防いでいる。

第２の環状ダイアフラム５０は、外周がグランドプレー
ト３１とクランププレート３２の間にクランプされてい
る。この第２の環状ダイアフラム５０は弾性材料から作
られており、内周がキャリアリング４０のＰＴＦＥワッ
シャー５１を押さえ、シール面部材４５を僅かに編伺し
てシート２５にシール係合させている。

前述したシール装置によれば、第１のシールと、シール
面部材４５がシート２５に係合して構成されるシールと
の間にシールチャンバ６０が形成される。ドレン６１が
設置してあり、通常運転に際し第１のシールを通じて漏
洩してくる流体をこのチャンバから取り除き、通常運転
中にチャンバ６０内の圧力が高まることがないようにし
ている。

ただしドレン６１の通路は、第１のシールから異常な唇
の漏洩が起きるとチャンバ６０内の圧力が増加する程度
に狭められている。

通常運転中には、シール面部材４５は第２のダイアフラ
ム５０によりシート２５に軽く係合した状態に保持され
ており、従って摩耗は（Φかですむ。

そうした運転が行なわれている間、第１のダイアフラム
３０は完全に負荷のない状態にあり、長期間使用しても
疲労および応力腐食の問題は生じない。

仮に第１のシールが損伽してもダイアフラム３０は加圧
流体に晒されており、ダイアフラム３０に作用している
力がシール面部＠４５を押してシート２５に流体密封シ
ール係合させるようになる。

ダイアフラム３０の露出面が比較的大きいため、チャン
バ６０内に比較的低い圧力が存７Ｆシさえすればシール
面部材４５とシート２５の間に大きなｌ］１ｔ１４力を
生み出すことができる。

ダイアフラム３０に隣接したグランドプレート３１の表
面には、外周にダイアフラム３０から遠ざかる向きに僅
かにテーパー６５が付けてあり、また内周にはダイアフ
ラム３０から遠ざかる向きに拡大するテーパー６６が形
成されている。ダイアフラム３０が漏洩した流体の圧力
により変形する際、このダイアフラムは先ずテーパー６
５に係合する・。ダイアフラム３０の外周部分はグラン
ドプレート３１に対し支持されているため、ダイアフラ
ム３０の面積は所定の漏洩圧力の下で効果的に減少する
ようになる。シールＶｔ置は、このように、漏洩した流
体の圧力とシール面部材４５の表面を押してシート２５
に保合さぼる力とが適当にバランスするようにｌ５Ｊｉ
！ｃすることができる。

前述したシール装置の′ＩＲ造によれば、ダイアフラム
３０と５０が汚染物質の侵入を防ぎ、グランドプレート
３１の内周とキャリアリング４０の間が詰まることはな
くなる。

ダイアフラム３０は、エラストマ材料、弾性プラスチッ
ク材料または金屑材料から作ることができる。ダイアフ
ラム５０も任意の弾性材料から製作することができる。

シール面部材４５とシート２５は任意の適当な材料から
作ることもできるが、硬い材料、例えば長期間使用して
も摩耗の少ない耐摩耗材料から製作するのが好ましい、
高温の用途ではエラストマ材料の使用は避けた方がよく
、ダイアフラム３０．５０は金属から構成し、シール面
部材４５とシート２５は耐熱材料から製作し、またシー
ルリング２４，２６．４６はグラファイトから構成して
おくのが好ましい。

支持バンド２７．４７は、シール面部材４５とシート２
５のほぼ軸方向全長にわたって位置し、シール面の摩耗
を補償する外側の支持体を￥ＩＰＪ成している。これら
バンド２７．４７は、圧力が加わる場合にシール面部材
４５とシート２５のトロイド歪み（ｔｏｒｏｉｄａｌ　
ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）に抵抗し、シールの耐圧能力を
高めることができる。

シール面部材４５とシート２５の表面は平滑に形成して
おくこともできるが、溝を設けたり、あるいはラップ角
度（ｌａｐｐｅｄ　ａｎｇｌｅ）を持たせて、液体およ
び気体のいずれにも効果的なシールの行なえる流体力学
シールを形成することもできる。

本発明から逸脱することなく様々な修正を加えることが
できる。例えば、先の実施例では、ビン４９がグランド
プレート３１とキャリアリング４０の間の相対回転を防
いでいるが、この方法に代えて、キャリアリング４０が
グランドプレート３１の内周のスプラインにスライド可
能に係合する構成を取ることもできる。またダイアフラ
ム５０に加えて、あるいはこれとは別の方法で、１つま
たはそれ以上のスープリングエレメントがキャリアリン
グ４０に作用し、シール面部材４５を僅かに偏倚してシ
ート２５に係合させるようにもできる。

支持バンド２７と４７は、シート２５およびシール面部
材４５の構造並びにこれらを構成する素材によっては使
用しても使用しなくてもよい場合がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るシール装置の一実！ｌＡ例を示
す断面図である。１０・・・シＶフト、１１・・・ハウジング、１３・・
・環状シート、１４・・・グラフフィト・リング、１７
・・・シール面部材、２０川保持リング、２１・・・ク
ランブリング、２２・・・固定ねじ、２４・・・シール
リング、２５・・・シート・、２６・・・シールリング
、２７・・・支持バンド、３０・・・第１の環状ダイア
フラム、３１・・・グランドプレート１３２・・・クラ
ンププレート、４０・・・キャリアリング、４５・・・
シール面部材、４６・・・シールリング、４７・・・支
持バンド、５ｏ・・・第２の環状ダイアフラム、６０・
・・シールチャンバ、６１・・・ドレン。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一方の構成要素（１０）に対し軸方向に固定され
且つ回転可能な関係に装着され、しかもこの一方の構成
要素に対しシールされた第１のシール面部材（２５）と
、他方の構成要素（１１）に対しシールされた第２のシ
ール面部材（４５）とを備えている、相対的に回転可能
な一対の構成要素（１０、１１）の間に流体密封シール
を形成するためのシール装置において、前記第２のシー
ル面部材（４５）は、半径方向に位置するダイアフラム
（３０）により付属する構成要素に対しシールされてお
り、前記ダイアフラム（３０）はシール面部材（２５、
４５）の高圧側に配置され、加圧された流体に晒された
場合、このダイアフラム（３０）に作用する力が第２の
シール面部材（４５）を押して第１のシール面部材（２
５）に係合させることを特徴とするシール装置。
（２）請求項１に記載されたシール装置において、ダイ
アフラム（３０）はシャフト（１０）のほぼ半径方向に
配置された環状エレメントであり、ダイアフラム（３０
）の一方の周縁部が第２のシール面部材（４５）に固定
され、また他方の周縁部が付属の構成要素（１１）に固
定されていることを特徴とするシール装置。
（３）請求項２に記載されたシール装置において、表面
はダイアフラム（３０）に対し並列した関係に位置し、
加圧された流体の影響を受けてダイアフラム（３０）が
変形するのを制限していることを特徴とするシール装置
。
（４）請求項３に記載されたシール装置において、前記
表面は、ダイアフラム（３０）の他の部分の変形の限界
が変化するような輪郭形状を備え、ダイアフラム（３０
）に作用する流体の圧力と第２のシール面部材（４５）
に加わる荷重とが非直線的な関係になるようにしてある
ことを特徴とするシール装置。
（５）請求項１から４の何れか一つの項に記載されたシ
ール装置において、第２のシール面部材（４５）はキャ
リアリング（４０）に装着され、キャリアリング（４０
）を構成要素（１１）に対し軸方向に移動できるようス
ライド可能に案内するための手段（３１）が設けられて
いることを特徴とするシール装置。
（６）請求項５に記載されたシール装置において、第２
のシール面部材（４５）の付属する構成要素（１１）に
対しキャリアリング（４０）が回転するのを防ぐために
互いに係合する構造体（４９）が設けられていることを
特徴とするシール装置。
（７）請求項１から６の何れか一つの項に記載されたシ
ール装置において、第２のダイアフラム（５０）は第２
のシール面部材（４５）またはキャリアリング（４０）
と付属する構成要素（１１）との間に作用し、前記第２
のダイアフラム（５０）が第２のシール面部材（４５）
を偏倚して第１のシール面部材（２５）にシール係合さ
せる働きをすることを特徴とするシール装置。
（８）請求項１から７の何れか一つの項に記載されたシ
ール装置において、第１のシール面部材（２５）はシャ
フト（１０）と共に回転するように装着され、第２のシ
ール面部材（４５）は第１のシール面部材（２５）に軸
方向に向かい合った関係でキャリアリング（４０）に装
着され、第１の環状ダイアフラム（３０）は外周部がハ
ウジング（１１）にまた内周部がキャリアリング（４０
）に固定され、前記第１のダイアフラム（３０）は、ハ
ウジング（１１）とキャリアリング（４０）の間に流体
密封シールを形成しており、第２の弾性的な環状ダイア
フラム（５０）は外周部がハウジング（１１）に固定さ
れ、また内周部がキャリアリング（４０）に作用して第
２のシール面部材（４５）を押し、第１のシール面部材
（２５）にシール係合させることを特徴とするシール装
置。
（９）請求項８に記載されたシール装置において、第１
のダイアフラム（３０）はハウジング（１１）とグラン
ドプレート（３１）の間にクランプされており、また第
２のダイアフラム（５０）はグランドプレート（３１）
とクランププレート（３２）の間にクランプされており
、前記グランドプレート（３１）は第１および第２のダ
イアフラム（３０、５０）に半径方向に平行に位置して
おり、第１のダイアフラム（３０）に隣接したグランド
プレート（３１）の表面が第１のダイアフラム（３０）
の変形を制限していることを特徴とするシール装置。
（１０）請求項９に記載されたシール装置において、第
１のダイアフラム（３０）に隣接したグランドプレート
（３１）の表面の輪郭には、外周部分にダイアフラム（
３０）から遠去かる向きに僅かにテーパー（６５）が形
成してあり、また内周部分にダイアフラム（３０）から
遠去かる向きに拡大するテーパー（６６）の形成されて
いることを特徴とするシール装置。
（１１）請求項８から１０の何れか一つの項に記載され
たシール装置において、キャリアリング（４０）はグラ
ンドプレート（３１）の内周にスライド可能に係合する
ことを特徴とするシール装置。
（１２）請求項８から１１の何れか一つの項に記載され
たシール装置において、互いに係合する構造体（４９）
をグランドプレート（３１）とキャリアリング（４０）
に設け、両者間の相対回転を防ぐようにしていることを
特徴とするシール装置。
（１３）請求項１から１２の何れか一つの項に記載され
たシール装置において、支持バンド（２７、４７）がシ
ール面部材（２５、４５）の周囲に沿った低圧側に設置
されていることを特徴とするシール装置。
（１４）請求項１から１３の何れか一つの項に記載され
たシール装置を第１のシール手段（１３、１７）の外部
に配置し、第２のシール面部材（４５）を付属の構成要
素（１１）に対しシールする前記ダイアフラム（３０）
が、第１のシール手段（１３、１７）と第１および第２
のシール面部材（２５、４５）の間に配置されているこ
とを特徴とする相対的に回転可能な一対の構成要素の間
にシールを形成するためのシール組立体。