JPH0461986B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、液体機器の軸封部を構成しているグ
ランドパツキンボツクスに係り、特に、グランド
パツキンに密封流体圧が不均等に負荷されること
によつて生じる種々の不都合を改善して、シール
性の向上と動力損失の低減を図るとともに、グラ
ンドパツキンの延命化を達成できるグランドパツ
キンボツクスの構造に関する。

［従来の技術］ 流体機器の回転軸を軸封する一般的なパツキン
ボツクスの構造として、第１１図に示すものが知
られている。図においてパツキンボツクスＡには
複数のグランドパツキンＢが装入され、パツキン
押えＣにより、所定の締付圧によつてグランドパ
ツキンＢを軸方向に押圧することで、回転軸Ｄの
外周とグランドパツキンＢの内周との間に、密封
流体のわずかな漏れを許容する隙間（図示せず）
を形成してシールするように構成されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、前記従来のパツキンボツクスの構造
では、第１２図において矢印で示すように、グラ
ンドパツキンＢの内周にのみ密封流体圧が偏つて
負荷される。つまり半径方向のそれも一方向にの
み密封流体圧が偏つて負荷される圧力のアンバラ
ンスが生じる。

このようなアンバランス状態では、グランドパ
ツキンＢの内周が密封流体圧によつて拡径する異
常変形を生じ易く、その結果、前述の隙間が拡大
され、漏れ量の増大を招いて、シール性を低下さ
せることになるとともに、グランドパツキンＢの
異常変形によりパツキン寿命が短縮される等の不
都合を生じる。

一方、圧力のアンバランスによつて、隙間が拡
大されることを予め見込んで、パツキン押えＣに
よる締付圧を大きくして、グランドパツキンＢの
内周を回転軸Ｄ側に膨出させることが行なわれて
いるけれども、このようにすると、回転軸Ｄに対
するグランドパツキンＢの締付面圧が増大して、
動力損失が大きくなり、しかも密封流体による潤
滑機能が低下して、異常摩耗あるいはドライ運転
によるシール部の焼付等を招く欠点がある。

また、密封流体圧が高い程グランドパツキンＢ
の異常変形が大きく、漏れ量が多くなるため、高
圧密封流体のシールが困難である問題点もある。

そこで、密封流体圧を軸方向および半径方向に
負荷させて、圧力のバランスを確保したものとし
て、セグメントシールが提案されているけれど
も、この種のものは、構造がきわめて複雑な上、
組付性が悪く、しかも実用上の信頼性に劣る等の
欠点を有している。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもの
で、簡単な構造で圧力のバランスを確保すること
ができ、したがつてグランドパツキンの異常変形
が回避されシール性の低下を防止するとともに、
グランドパツキンの延命化を図り、高圧密封流体
のシールが容易になされ、しかも組付性にすぐれ
かつ信頼性の高いグランドパツキンボツクスの構
造の提供を目的としている。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するために、本発明は、グラン
ドパツキンボツクスの内面と前記グランドパツキ
ンの密封流体側端面および外周面との間ならびに
前記パツキン押えとグランドパツキンのパツキン
押え側端面との間のそれぞれに、密封流体を導入
して、該密封流体圧を前記密封流体側端面、外周
面およびパツキン押え側端面に負荷させる密封流
体導入手段を具備したものである。

［作 用］ 本発明によれば、密封流体導入手段によつて導
入された密封流体の圧力が、グランドパツキンの
密封流体側端面、外周面およびパツキン押え側端
面にもそれぞれ負荷されることになる。そのため
に圧力のバランスが確保され、グランドパツキン
の異常変形を回避できる。

［実施例］ 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳
細に説明する。

第１図は第１実施例の断面図であり、図におい
て、１はパツキンボツクス、２は複数のグランド
パツキンで、これらグランドパツキン２はパツキ
ンボツクス内において、回転軸３に外嵌されてい
る。そして、パツキンボツクス１の奥面１１とグ
ランドパツキン２の密封流体側端面２Ａの間、パ
ツキンボツクス１の内周面１２とグランドパツキ
ン２の外周面２Ｂとの間およびグランドパツキン
２のパツキン押え側端面２Ｃとパツキン押え５と
の間に密封流体導入手段４が介装されている。

密封流体導入手段４は金属線ニツト網を加圧成
形したもの、または焼結材等の連続気孔を有する
多孔体によつてなり、断面略Ｌ形の環状形成され
た導入手段４Ａと、断面略正方形の環状に形成さ
れた導入手段４Ｂとからなる。したがつて、その
組付は、パツキンボツクス１内に一方の導入手段
４Ａを装入したのち、複数のグランドパツキン２
Ａを装入し、ついで他方の導入手段４Ｂを装入す
る手順によつてなされる。

パツキン押え５には、その先端部に環状突部５
Ａが形成されており、この環状突部５Ａに密封流
体導入手段４Ｂが外嵌される。そのために、グラ
ンドパツキン２はパツキン押え５における環状突
部５Ａの先端によつて、所定の締付圧でパツキン
押え側端面２Ｃの内周部を局部的に軸方向に強く
押圧されるとともに、密封流体導入手段４Ｂを介
してパツキン押え５の前端押圧面５Ｂによつて所
定の締付圧でパツキン押え側端面２Ｃの内周部を
除く領域の殆どが前記押圧力よりも若干小さい押
圧力で軸方向に押圧されることになる。その結
果、回転軸３の外周とグランドパツキン２の内周
との間に、密封流体のわずかな漏れを許容する隙
間（図示せず）が形成され、この隙間から密封流
体を若干漏出させ、この漏出する流体に潤滑機能
と冷却機能をもたせて回転軸２の異常摩耗あるい
はドライ運転による焼付を防止してシールするよ
うになつている。

前記構成によれば、密封流体は前述の回転軸３
の外周とグランドパツキン２の内周との間に形成
される隙間を通つて漏出する過程で、グランドパ
ツキン２の内周にその圧力を負荷するとともに、
金属線ニツト網を加圧成形したものまたは焼結材
等によつてなる密封流体導入手段４Ａ，４Ｂの連
続気孔に密封流体が導入されることになる。その
結果、第２図に示す分布状態でグランドパツキン
２の密封流体側端面２Ａ、外周面２Ｂおよびパツ
キン押え側端面２Ｃのそれぞれにその圧力を負荷
させることになる。つまり、グランドパツキン２
の圧力バランスが確保されることになる。したが
つて、グランドパツキン２には、従来のような異
常変形、つまり内周が密封流体圧によつて拡径さ
れる変形を生じない。そのために前述の隙間の拡
大を回避して、シール性が低下するのを防止でき
るとともに、グランドパツキン２が異常変形しな
いので、グランドパツキンの延命化を図ることが
できる。

また、圧力バランスを確保することで隙間の拡
大が回避されることにより、従来のように予め隙
間の拡大を見込んでパツキン押え５による締付圧
を大きくすることが不要になる。したがつて、回
転軸３に対するグランドパツキン２の締付面圧が
増大し、その結果、動力損失の増大、密封流体に
よる潤滑機能および冷却機能の低下による異常摩
耗あるいはドライ運転によるシール部の焼付等の
不都合を回避することができる。これらのこと
は、パツキン押え５の先端部に形成した環状突部
５Ａの先端で、グランドパツキン２のパツキン押
え側端面２Ｃの内周部を局部的に押圧した構成、
即ち、小さい締付荷重で締付圧を高めるようにし
た構成によつても助長される。

さらに、密封流体圧が高くなつても、高圧流体
によつて前述の圧力バランスが確保されるので、
流体圧の高低に関係なく確実にシールすることが
できる。

第３図は本発明の第２実施例を示す。この実施
例では、密封流体導入手段４がパツキンボツクス
１の奥面１１とグランドパツキン２の密封流体側
端面２Ａとの間に介装される密封流体導入手段４
Ａ１、パツキングランド１の内周面１２とグラン
ドパツキン２の外周面２Ｂとの間に介装される密
封流体導入手段４Ａ２およびグランドパツキン２
のパツキン押え側端面２Ｃとパツキン押え５との
間に介装される密封流体導入手段４Ｂによつて構
成され、密封流体導入手段４Ａ１，４Ｂそれぞれ
のパツキン当接面を軸方向に変位して形成してい
る。したがつて、グランドパツキン２は軸方向変
位部を備えた密封流体導入手段４Ａ１，４Ｂによ
つて挾着されて軸方向に変位するから、前記第１
実施例と同様の作用効果を奏する上、さらに隙間
および密封流体導入手段４Ａ２に導入された流体
は、回転軸３の回転にともなつて、グランドパツ
キン２の内周面における軸方向オーバラツプ領域
にも送り込まれることになり、この部分の潤滑と
冷却を一層有効に行うことになる。

尚、パツキン押え５の先端部に形成した環状突
部５Ａの先端断面形状は、第１図のような円弧
状、第２図のような平坦状の他に、第４図に示す
ように、鋸歯状に形成してもよい。

前記第１および第２実施例では密封流体導入手
段４を、金属線ニツト網を加圧成形したものまた
は焼結材等の連続気孔を有する多孔体によつて形
成して説明しているが、本発明は前記実施例にの
み限定されるものではなく、第１実施例の場合に
は、第５Ａ図および第５Ｂ図に示すように、パツ
キンボツクス１の奥面１１に、周方向の間隔が密
な溝４ａを多数放射状に形成し、かつ第５Ａ図お
よび第６図に示すように、パツキンボツクス１の
内周面１２に周方向の間隔が密な溝４ｂを多数軸
方向に沿つて形成するとともに、第５Ａ図および
第７図に示すように、パツキン押え５の前端押圧
面５Ｂに、周方向の間隔が密な溝４ｃを多数放射
状に形成することで密封流体導入手段４とした構
成としてもよい。

また、第２実施例の場合は、第８Ａ図および第
８Ｂ図に示すように、グランドパツキン２との対
向面に周方向の間隔が密な溝４ａを多数放射状に
形成したネツクブツシユ６をパツキンボツクス１
に装入し、第８Ａ図および第９図に示すように、
パツキンボツクス１の内周面１２に、周方向の間
隔が密な溝４ｂを多数軸方向に沿つて形成すると
ともに、第８Ａ図および第１０図に示すように、
パツキン押え５の前端押圧面５Ｂに、周方向の間
隔が密な溝４ｃを多数放射状に形成することで密
封流体導入手段４とした構成としてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、グラン
ドパツキンボツクスの内面と前記グランドパツキ
ンの密封流体側端面および外周面との間ならびに
前記パツキン押えグランドパツキンのパツキン押
え側端面との間のそれぞれに、密封流体を導入し
て、該密封流体圧を前記密封流体側端面、外周面
およびパツキン押え側端面に負荷させる密封流体
導入手段を具備した構成としているので、密封流
体導入手段によつて導入された密封流体の圧力
が、グランドパツキンの密封流体側端面、外周面
およびパツキン押え側端面にもそれぞれ負荷され
ることになる。そのために圧力のバランスが確保
されるから、グランドパツキンに異常変形が生じ
ないので、グランドパツキンの内周と回転軸の外
周との間の隙間の拡大を回避して、シール性の低
下するのを防止でき、かつグランドパツキンの延
命化を図ることができる。

また、パツキン押えによりグランドパツキンを
不必要に締付て回転軸側に膨出させなくてもよい
から、動力損失の増大、密封流体による潤滑機能
および冷却機能の低下による異常摩耗あるいはド
ライ運転によるシール部の焼付等の不都合が発生
しない。

さらに、密封流体圧の値に関係なく確実にシー
ルすることができるとともに、構造が簡単で組付
性にすぐれ、かつ信頼性が高い等の利点を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第１０図は本発明の実施例を示
し、第１図は第１実施例の断面図、第２図はグラ
ンドパツキンに負荷される圧力分布状態の説明
図、第３図は第２実施例の断面図、第４図はパツ
キン押え先端部の変形例を示す拡大断面図、第５
Ａ図ないし第７図は第１実施例に採用可能な密封
流体導入手段の他の実施例を示す説明図、第８Ａ
図ないし第１０図は第２実施例に採用可能な密封
流体導入手段の他の実施例を示す説明図、第１１
図は従来例の断面図、第１２図は従来のグランド
パツキンに負荷される圧力分布状態の説明図であ
る。 １…パツキンボツクス、２…グランドパツキ
ン、２Ａ…密封流体側端面、２Ｂ…外周面、２Ｃ
…パツキン押え側端面、３…回転軸、４…密封流
体導入手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ パツキン押えにより軸方向に押圧されて、回
   転軸に対するシールがなされるグランドパツキン
   を装入するグランドパツキンボツクスであつて、
   このグランドパツキンボツクスの内面と前記グラ
   ンドパツキンの密封流体側端面および外周面との
   間ならびに前記パツキン押えとグランドパツキン
   のパツキン押え側端面との間のそれぞれに、密封
   流体を導入して、該密封流体圧を前記密封流体側
   端面、外周面およびパツキン押え側端面に負荷さ
   せる密封流体導入手段を具備していることを特徴
   とするグランドパツキンボツクスの構造。