JPH04127469U - 回転ベローズ型メカニカルシール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 摺動環の摺動トルクによる金属ベローズ９０
の破損及び軸方向作動性の低下を防止して密封性及び耐
久性に優れた構造とする。 【構成】 回転側摺動環５０とスリーブ８０の間に気密
的に介装された軸方向伸縮自在な金属ベローズ９０の自
由端のリテーナ９４と、回転側摺動環５０を密接衝合
し、回転側摺動環５０の内径に周方向に対して適当な間
隔で形成した複数の切欠５１と、この切欠５１と同位相
で前記スリーブ８０に形成した軸方向に延びる複数の突
起８２とを周方向に係合させ、金属ベローズ９０の内周
にあって回転側摺動環５０を静止側摺動環４０側に押圧
付勢する複数のコイルスプリング１３０を、前記突起８
２間の各凹部８３内に配設してそれぞれ軸方向に固定し
たピン１４０でガイドする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、高温あるいは特殊な流体を取り扱う機器の軸封部に用いられ、回転 側摺動環を気密的かつ軸方向作動可能に支持する作動用パッキンとして金属ベロ ーズを用いた回転型メカニカルシールに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来から、加熱融解物等の高温流体を取り扱うポンプ等回転機器の軸封装置と しては、メカニカルシールを軸方向に二段に設けて、両メカニカルシール間に中 間液を外部から循環供給させてなるダブルメカニカルシールを用いることが多い が、この場合、中間液を適当な圧力で供給する加圧循環供給装置が必要となり、 装置全体が大掛かりになるばかりでなく、ランニングコストが高くなる問題があ る。

【０００３】 そこで、単独のメカニカルシールで軸封を行う場合は、流体の熱に対処するた め、一方の摺動環を気密的かつ軸方向移動自在に支持する作動用パッキンに代え て、軸方向伸縮自在な金属ベローズを用いたベローズ型メカニカルシールを使用 するが、前記金属ベローズは、摺動環の摺動トルクによる捩りを受けて破損する 恐れがある。また、回転によるバネ荷重への影響等を避けるため、この金属ベロ ーズを静止側に用いた静止ベローズ型メカニカルシール構造とするのが一般的で あるが、この場合は、金属ベローズが前記流体の付着・固化または流体中の異物 の堆積等によってその伸縮性に悪影響を及ぼし、静止側摺動環の軸方向作動性が 低下して漏れを生じることがある。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、以上のような問題に鑑みてなされたもので、単独で用いるベローズ 型メカニカルシールにおいて、摺動環からの摺動トルクによる金属ベローズの破 損及び軸方向作動性の低下を防止して密封性及び耐久性に優れた構造とすること を課題としてなされたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するため、本考案の回転ベローズ型メカニカルシールは、静止 側摺動環に軸方向に対接する回転側摺動環とシャフト外周のスリーブの間に気密 的に介装された軸方向伸縮自在な金属ベローズを備え、前記金属ベローズの自由 端のリテーナと回転側摺動環を密接衝合し、前記回転側摺動環の内径に周方向に 対して適当な間隔で形成した複数の切欠と、この切欠と同位相で前記スリーブに 形成した軸方向に延びる複数の突起とを周方向に係合させ、金属ベローズの内周 にあって回転側摺動環を静止側摺動環側に押圧付勢する複数のコイルスプリング を、前記スリーブの突起間の各凹部内に配設してそれぞれ軸方向に固定したピン でガイドしてなる構成とした。

【０００６】

【作用】

上記構成によると、金属ベローズは、回転側摺動環をシャフト側に軸方向移動 自在に担持するものであって回転側の各要素と一体に回転するため、流体の付着 ・固化または流体中の異物の堆積等が起こらない。

【０００７】 回転側摺動環は、その内径の切欠とスリーブの突起との係合によってシャフト の回転トルクが伝達されて回転する一方、回転側摺動環と金属ベローズ自由端の リテーナは密接衝合されて互いに摺動可能な状態にあるため、金属ベローズには 前記摺動トルクによる捩りが作用しない。

【０００８】 回転側摺動環に対する軸方向付勢力は、前記スリーブの突起間の各凹部内に配 設したそれぞれ複数のコイルスプリングで付与しており、各コイルスプリングは ピンでガイドされることによって回転時の変形が規制されているため、シャフト の外周側を取り巻く単独のコイルスプリングの場合と異なり、回転時の遠心力に よる影響を受けることなく、周方向に均一な付勢力が得られる。

【０００９】

【実施例】

図１に示す一実施例において、１０は加熱融解物等の高温あるいは特殊な流体 を取り扱うポンプ等の回転機器の軸封部ハウジング、３０はこのハウジング１０ の軸孔２０を通るシャフトで、このシャフト３０の軸周空間を密封するメカニカ ルシールは、シャフト３０の外周に遊嵌されて対向端面同士で互いに密接摺動す る静止側摺動環４０と回転側摺動環５０を有する。

【００１０】 このうち静止側摺動環４０はカーボン材からなり、外周面４１を前記軸孔２０ の段差部内周面２１にＯリング６０を介して気密的に嵌着されるとともに、背面 ４２を前記軸孔２０の段差部端面２２に当接支持され、この段差部端面２２にね じ込まれたドライブピン７０との係合によって非回転状態に保持されている。こ れに対し、回転側摺動環５０はＳｉＣからなり、シャフト３０と一体に回転する もので、このシャフト３０に気密的に外装固定されたスリーブ８０との間には溶 接金属ベローズ９０が気密的に介装されている。

【００１１】 溶接金属ベローズ９０は、軸方向伸縮自在な蛇腹状本体プレート９１と、その 固定端に溶接されたアダプタ９２と、このアダプタ９２の背面に溶接されたカラ ー９３と、前記蛇腹状本体プレート９１の自由端に溶接されたリテーナ９４から なり、カラー９３がスリーブ８０のフランジ部８１にガスケット１００を介して 図示しないボルトにより固定されるとともに、リテーナ９４の先端面がＯリング １１０を介して回転側摺動環５０の背面に密接衝合している。１２０はリテーナ ９４と回転側摺動環５０を互いに同芯的関係に保持するケースである。

【００１２】 回転側摺動環５０の内径には、軸方向に延びる複数の切欠５１が周方向に等間 隔で形成されており、リテーナ９４の内径にも同様の切欠９４ａが形成されてい る。一方、スリーブ８０の内径部には、軸方向に延びる複数の突起８２が前記切 欠５１，９４ａと同位相で形成されており、この切欠５１，９４ａと周方向に係 合している。

【００１３】 図２に示すように、溶接金属ベローズ９０の内周であって前記スリーブ８０の 複数の突起８２間の軸方向に延びる各凹部８３内には、それぞれ凹部端壁８３ａ に軸方向に立設したピン１４０で内側からガイドされたコイルスプリング１３０ が配設されている。回転側摺動環５０は、このコイルスプリング１３０によって リテーナ９４を介して軸方向に付勢され、静止側摺動環４０の対向端面に押し付 けられて、密封摺動面Ｓを形成する。

【００１４】 以上の構成になる回転ベローズ型メカニカルシールは、密封摺動面Ｓ及び溶接 金属ベローズ９０の外周側に流入する流体１５０を密封対象として軸封機能を営 むもので、二組のメカニカルシールを用いたダブルシール構造とすることなく単 独で用いられ、シャフト３０及びこれと一体のスリーブ８０が回転すると、コイ ルスプリング１３０で付勢された回転側摺動環５０が、その内径の凹部８３とス リーブ８０の突起８２との係合によってシャフト３０と同期回転し、密封摺動面 Ｓにおいて静止側摺動環４０と密接摺動する。また、カラー９３がスリーブ８０ のフランジ部８１に固定された溶接金属ベローズ９０も、シャフト３０と同期回 転する。

【００１５】 このとき、前記溶接金属ベローズ９０の自由端のリテーナ９４は、単にＯリン グ１１０を介して回転側摺動環５０の背面に密接衝合しているだけであって、こ の回転側摺動環５０に対する軸回転力の伝達機能を担うものではなく、回転側摺 動環５０とスリーブ８０との間の気密保持機能のみを有するものであるため、こ の溶接金属ベローズ９０は、スリーブ８０のフランジ部８１と回転側摺動環５０ との間で捩り作用を受けて破損するようなことがない。

【００１６】 そして、溶接金属ベローズ９０は回転側にあるため、密封対象流体１５０の付 着・固化または該流体１５０中の異物の堆積等によってその伸縮性が阻害される ようなことがなく、また、コイルスプリング１３０は前記溶接金属ベローズ９０ の内周の反密封空間にあるため、前記密封対象流体１５０の付着等による詰まり が生じない。

【００１７】 ここで、回転側摺動環５０に静止側摺動環４０との摺動面圧を付与する手段と して、例えばスリーブ８２の外周を取り巻く単一のコイルスプリングを装着した 場合を想定すると、この場合は、回転に伴う遠心力の影響によって前記コイルス プリングが拡径変形を受けて軸方向の付勢力が低下するので、高速回転の条件に は使用できない。これに対し、本考案では複数のコイルスプリング１３０を周方 向に配設したマルチスプリング型とし、しかも各コイルスプリング１３０をピン １４０でガイドして遠心力による変形を防止しているので、高速回転域でも回転 側摺動環５０に対する付勢力が低下せず、周方向均一な付勢力が得られる。

【００１８】

【考案の効果】

以上、本考案の回転ベローズ型メカニカルシールによると、軸方向に移動自在 な摺動環を回転側とした回転型シール構造とし、金属ベローズを回転側に設けた ため、この金属ベローズへの流体の付着や詰まりによる回転側摺動環の軸方向作 動性の低下がなく、また、金属ベローズは回転側摺動環へのトルク伝達を行わな いので、捩りによる破損を受けるおそれがなく、回転側摺動環に摺動面圧を付与 するコイルスプリングを周方向に複数配設し、各コイルスプリングをピンでガイ ドすることによって遠心力による変形を阻止したため、高周速条件にも使用する ことができるといった優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す断面図である。

【図２】同じく一部破断した要部斜視図である。

【符号の説明】

１０ ハウジング ３０ シャフト ４０ 静止側摺動環 ５０ 回転側摺動環 ５１ 切欠 ８０ スリーブ ８２ 突起 ８３ 凹部 ９０ 溶接金属ベローズ ９４ リテーナ １３０ コイルスプリング １４０ ピン

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 静止側摺動環に軸方向に対接する回転側
   摺動環とシャフト外周のスリーブの間に気密的に介装さ
   れた軸方向伸縮自在な金属ベローズを備え、前記金属ベ
   ローズの自由端のリテーナと回転側摺動環を密接衝合
   し、前記回転側摺動環の内径に周方向に対して適当な間
   隔で形成した複数の切欠と、この切欠と同位相で前記ス
   リーブに形成した軸方向に延びる複数の突起とを周方向
   に係合させ、金属ベローズの内周にあって回転側摺動環
   を静止側摺動環側に押圧付勢する複数のコイルスプリン
   グを、前記スリーブの突起間の各凹部内に配設してそれ
   ぞれ軸方向に固定したピンでガイドしてなることを特徴
   とする回転ベローズ型メカニカルシール。