JPH0423149B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は大体において固定のシールリングと回
転可能なシールリングとを備え、各シールリング
がシール面を有し、弾性装置がこれらシールリン
グを互いに接近するよう押圧しているメカニカル
シール組立体に係るものである。シール組立体は
更にまた固定のシールリングをハウジングに固着
する改良されたキーすなわち係止装置も含んでい
る。

（従来技術） 前記型式のメカニカルシール組立体において
は、固定のシールリングをハウジングにこのシー
ルリングとハウジングとに並んで設けたキー溝に
収容した金属製のキーにより接続することが一般
に通例である。そのような配置の１例が1971年12
月21日付でダブリユー・ジエイ・ワイズに許可さ
れ本出願人に譲渡されている米国特許第3628799
号に記載されている。

典型的なメカニカルシール組立体においては、
シールリングのうちの一つは種々の炭素−黒鉛
（カーボン−グラフアイト）物質の如きもろい物
質で作られ、これら物質は炭素の強度、硬さおよ
び耐摩性を黒鉛の自然の潤滑性、高い伝熱性、寸
法安定性と加工性と組合わせている。他方のシー
ルリングはタングステン、種々の第１鉄合金等の
如きもつと硬いがもろさが低い物質で作られてい
る。多くのメカニカルシールはシール面間の流体
フイルムと共働し、相対的に回転する面間で潤滑
剤として作用するこの流体フイルムがない場合に
は両方のシールリングが急に動かなくなり一般に
はもろさが高い方の物質で作られている一方のシ
ールリングが破損することになる。

従来技術ではまた一緒に回転する部材を接続す
る弾性装置を使用することを教示している。その
ような継手の例が米国特許第3987042号、第
3421783号および第4172678号に記載されている。
本発明では、固定のシールリングを関係したハウ
ジング内に固定するため弾性物質を使用する。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的はシール面間の潤滑フイルムがな
くなつた場合でもシールリングが破損しかつ損傷
を受けるのを阻止できるメカニカルシール組立体
を提供することである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、比較的大きくかつ高圧の条件下で使
用するのに適した、二つの流体を隔離するための
メカニカルシール組立体であつて、ハウジング
と、前記ハウジング内にありかつ前記ハウジング
によつて囲まれた回転可能な軸と、前記ハウジン
グ内にありかつそのハウジングに直接接続されて
いて前記軸を囲んでいる固定のシールリングと、
前記軸を囲みかつその軸に接続された回転可能の
シールリングと、シールリングを互いに向かう方
向に偏倚するばね装置とを備え、前記回転可能の
シールリングが前記ハウジングによつて囲まれ、
前記シールリングが対抗するシール面を有してい
てそのシール面がシール面に沿つて流れる流体に
よつて潤滑されるメカニカルシール組立体におい
て、一方のシールリングが炭化黒煙材料から成る
比較的もろい材料でつくられ、少なくとも一つの
軸方向に長いキー溝が前記静止シールリングに重
なるように配置された前記ハウジングに設けら
れ、少なくとも一つの相補のキー溝が前記ハウジ
ングのキー溝と半径方向に整合して前記固定のシ
ールリングの外側部分に設けられ、ほぼ方形断面
の軸方向に長いエラストマーのキーが前記キー溝
に設けられ、前記エラストマーのキーは、前記シ
ールリングが圧力の下で収縮するとき又は前記流
体フイルムが前記シール面を横切つて流れること
ができないとき半径方向に歪んで、前記比較的も
ろいシールリングが破損し並びに損傷を受けるの
を防止できるように構成されている。

（作用） 本発明の原理を使用する通常のメカニカルシー
ルでは、シールを互いに接近するよう弾性的に押
圧している。一方のシールリングは高温に耐えら
れる点が相違している種々の炭素−黒鉛組成物で
作られ他方のシールリングはコバルト−クロム−
タングステン合金（たとえば、「ステライト」）、
耐摩性オーステナイト鋳鉄（たとえば、「Ni−
Resist、）、炭化タングステンおよび種々の合金鋼
の如き非常に硬いがもろさの低い物質で作られて
いる。一般に、そのようなメカニカルシールにお
いては、向かい合わせのシール面はそれを半径方
向に横切り流れる流体フイルムにより潤滑する。
そのような流体の流れが停止するかその他の理由
で潤滑フイルムがなくなると、シール面は急に動
かなくなりもろい方のシールリングが割れるか破
損する。

本発明では、固定のシールリングをハウジング
にエラストマー物質のキーにより接続し、このキ
ーは衝撃を吸収し、もろいシールリングを保護し
シールリングが急に動かなくなることにより割れ
るかまたはその他の損傷の恐れを非常に減少す
る。

本発明のエラストマー製キーの型式の接続手段
はそのような場合に作用する回転動力を吸収する
ようにしてある。本発明の一つの好ましい具体例
では、エラストマーはＯ−リングおよび種々のガ
スケツト用に通常使用されるエラストマーから選
択し、これらエラストマーはその使用温度範囲の
みならずまたそれが露出される流体に耐する化学
的抵抗性により選択される。これらの特性はメカ
ニカルシールに精通した者には良く知られメカニ
カルシールの種々の基準に適合する。

（実施例） 本発明の一つの実施寸法を本発明の特定の一つ
の具体例を示す添付図面を参照して説明する。

第１図にはハウジング１４に接続した固定のシ
ールリング１２と軸１８に接続した回転可能のシ
ールリング１６とを備えている。シールリング１
２，１６は従来のシールリング用物質で作られ向
い合つたシール面２０，２２をそれぞれ有してい
る。シールリング１２，１６をエキスパンダリン
グ２８のばねポケツト２６に収容されたコイルば
ね２４によりエラストマー製Ｕ−字形カツプ３０
を介して互いに接近するよう押圧する。エキスパ
ンダリング２８は軸１８に接続されシールリング
１６を駆動するようにしてある。バツクアツプリ
ング３２がシールリング１２の後部に位置決めさ
れている。シールリング１２か１６は通常炭素−
黒鉛組成物の如き比較的にもろい物質で作られて
いる。これら炭素−黒鉛組成物は使用する特定の
バインダ、充填材および製造方法の如何により広
範囲の特性を有する種々の供給源から入手でき
る。シール面に使用するには、これら炭素−黒鉛
組成物は一般にシールを使用する用途に推奨され
る温度範囲に基いて選択する。

他方のシールリングはずつと硬くもろさの低い
物質で作る。そのような物質の例としては、ステ
ライト（コバルト−クロム−タングステン合金）、
Ni−Resist（耐摩オーステナイト鋳鉄）、炭化タ
ングステン、炭素ホウ素、マンガン青銅／サフア
イア、440ステンレス、316ステンレスおよび種々
の合金工具鋼がある。これら物質の使用は当業界
で良く知られている。

一般に、向かい合つたシール面はそれらを横切
り半径方向に流れる流体フイルムにより潤滑にす
る。このような構造が本願にも引用した前記米国
特許第3628799号に更に詳細に記載されている。
もしそのような流体フイルムの流れが途切れるか
汚染等によりその潤滑機能を失うと、シールリン
グが急に動かなくなりまた前記したように、一層
もろい方のシールリングが破損または割れる可能
性が大である。

このような結果になることを回避するため、固
定のシールリングをハウジングにシールリングが
急に動かなくなることにより生じる衝撃を吸収し
てシールリングを損傷から保護できる手段により
接続する。例示のため、シールリング１２にはそ
の周囲に一つまたはそれ以上の数のキー溝３４が
設けてあり、またハウジング１４にはキー溝３４
と並ぶよう半径方向に間隔をあけた同数の補完す
るキー溝３６が設けてある。キー溝３４，３６は
ほぼ同様な半径および横方向寸法を有している。

エラストマー製のキー３８が並んだキー溝３
４，３６に収容されハウジング１４に設けた溝４
２に収容された一つまたはそれ以上の数のスナツ
プリング４０により軸線方向に保持されている。
エラストマーは合成ゴム等で良くネオプレン（２
−クロロブダジエン１，３をベースとした重合
体）、ヴイトン（クロロ−エラストマー）、ニトリ
ルゴム、エチレン−プロピレンゴムおよび温度と
流体抵抗とを基盤としてメカニカルシール業界で
使用される同様な物質の如き種々のエラストマー
物質から選択する。

従つて、キー３８はハウジングと固定のシール
リングとの間を弾性的に接続し、従つて、特にシ
ール面間に潤滑フイルムがないか機能しない場合
に接線方向における動力を吸収するクツシヨンと
して機能する。キーはまた支え荷重を均一に分布
しもろい物質で作つたシールリングが破損したり
割れたりするのを防止できる。キーは、静止シー
ルリングが剪断荷重の下で半径方向に歪むことに
よつて、熱及び圧力の影響によりハウジングに関
して摩擦もなく半径方向に歪むのを許容する。

（効果） 本発明によれば固定のシールリングがエラスト
マーのキーにより円周方向にわずかに変位可能に
保持されるのでシールリングに加わる衝撃を緩和
し、シール面間に流体のフイルムがなくなつた場
合でもシールリングが破損し或は損傷を受けるの
が防止できる。

本発明を細長いキーに関連して説明したが、キ
ーの形状は重要でなくピン、デイスクおよびその
他の幾何学的形状でも良いことは理解する必要が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るメカニカルシール組立体
を第２図の１−１線に沿い切断して示した縦断面
図、第２図は第１図の２−２線に沿い切断して示
した断面図である。 １０：メカニカルシール組立体、１２：固定の
シールリング、１４：ハウジング、１６：回転可
能のシールリング、１８：回転軸、２０，２２：
シール面、２４：ばね手段、３６：キー溝、３
４：キー溝、３８：キー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 比較的大きくかつ高圧の条件下で使用するの
   に適した、二つの流体を隔離するためのメカニカ
   ルシール組立体であつて、ハウジング１４と、前
   記ハウジング内にありかつ前記ハウジングによつ
   て囲まれた回転可能な軸１８と、前記ハウジング
   内にありかつそのハウジングに直接接続されてい
   て前記軸を囲んでいる固定のシールリングと、前
   記軸を囲みかつその軸に接続された回転可能のシ
   ールリングと、シールリングを互いに向かう方向
   に偏倚するばね装置２４とを備え、前記回転可能
   のシールリングが前記ハウジングによつて囲ま
   れ、前記シールリング１２，１６が対抗するシー
   ル面２０，２２を有していてそのシール面がシー
   ル面に沿つて流れる流体によつて潤滑されるメカ
   ニカルシール組立体において、一方のシールリン
   グが炭化黒煙材料から成る比較的もろい材料でつ
   くられ、少なくとも一つの軸方向に長いキー溝３
   ６が前記固定のシールリングに重なるように配置
   された前記ハウジングに設けられ、少なくとも一
   つの相補のキー溝３４が前記ハウジングのキー溝
   と半径方向に整合して前記固定のシールリングの
   外側部分に設けられ、ほぼ方形断面の軸方向に長
   いエラストマーのキー３８が前記キー溝３４，３
   ６に設けられ、前記エラストマーのキーは、前記
   シールリングが圧力の下で収縮するとき又は前記
   流体フイルムが前記シール面を横切つて流れるこ
   とができないとき半径方向に歪んで、前記比較的
   もろいシールリングが破損し並びに損傷を受ける
   のを防止できることを特徴とするメカニカルシー
   ル組立体。