JPH054548B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は流体機械の軸封部を構成するグランド
パツキンボツクスに係り、さらに詳しくはシール
部の潤滑機能と冷却機能を向上させて動力損失を
可久的に小さく押えたグランドパツキンボツクス
の構造に関する。

（従来の技術） 従来の一般的なグランドパツキンの構造とし
て、第６図に示すものが知られている。図におい
て２０は、例えばポンプケーシング一端部に形成
したパツキンボツクス、２１はネツクブツシユ、
２２Ａ，２２Ｂはグランドパツキン、２３はパツ
キン押え、２４は回転軸を示し、グランドパツキ
ン２２Ａ，２２Ｂは、パツキンボツクス２０の奥
部に装入したネツクブツシユ２１とバツキンボツ
クス２０の開口部に先端部を嵌入したパツキン押
え２３とで、所定の締付圧によつて軸方向に挾着
され回転軸２４に対するシール性を確保してい
る。

ところで、グランドパツキンボツクスの構造
は、回転軸２４の外周面とグランドパツキン２２
Ａ，２２Ｂの内周面とのシール部２５から流体を
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２４の異常摩耗あるいは
ドライ運転によるシール部２５の焼付等を防止す
るように構成されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、前記従来のパツキンボツクスの構造で
は、ネツクブツシユ２１とパツキン押え２３それ
ぞれの、グランドパツキン２２Ａ，２２Ｂに当接
するグランドパツキン挾着面２１Ａ，２３Ａが、
回転軸２４の軸線に対して鉛直かつ一様に交叉す
る形状に形成され、これらのパツキン挾着面２１
Ａ，２３Ａによつてグランドパツキン２２Ａ，２
２Ｂを挾着しているから、グランドパツキン２２
Ａ，２２Ｂの軸方向端面は当然回転軸２４の軸線
に対して鉛直かつ一様に交叉する。

したがつて、ネツクブツシユ２１の内周面と回
転軸２４の外周面とで形成される環状の小さい空
隙２６は、その軸方向内端がグランドパツキン２
２Ａの軸方向端面に対応するのみで、円周方向に
おいてクランドパツキン２２Ａの内周面にオーバ
ラツプしない。

そのために、潤滑材および冷却材として機能す
る漏れ流体は環状の小さい空隙２６の軸方向内端
のみからシール部２５に送り込まれることにな
る。しかし、パツキン押え２３を所定の締付圧に
よつてネツクブツシユ２１方向に締付けること
で、クランドパツキン２２Ａ，２２Ｂそれぞれの
内周面を回転軸２４の外周面に圧接させ、これに
より好適なシール性を確保するようになつている
から、シール部２５を形成するグランドパツキン
２２Ａ，２２Ｂの内周面と回転軸２４の外周面は
密接状態を呈しており、このようなシール部２５
に対してケーシング内の流体圧のみによつて洩れ
流体を送り込むことは事実上困難であつて、漏れ
流量が小さく制限され、潤滑機能と冷却機能を有
効に発揮することができない。

しかも、パツキン押え２３の締付圧が過剰な場
合、あるいはグランドパツキン２２Ａ，２２Ｂの
内部応力の影響等によつてグランドパツキン２２
Ａの内周縁部が環状の小さい空隙２６内にはみ出
すと、このはみ出し部は局部的に高密度になるか
ら、シール部２５への漏れ流量が著しく制限さ
れ、さらに潤滑機能と冷却機能を低下させて回転
軸の異常摩耗あるいはドライ運転によるシール部
の焼付等の不具合を招く問題点を有している。

尚、このような問題点は第６図においてパツキ
ン押え２３の内周面と回転軸２４の外周面とで形
成される環状の小さい空隙２７部分においても生
じる。

そこで、パツキンボツクス２０の周壁に冷却ジ
ヤケツト２８を形成して、例えば冷却水を循環さ
せるとともに、パツキン押え２３に環状の小さい
空隙２７に連通する通路２９を形成し、この通路
２９を介して例えば冷却水を環状の小さい空隙２
７に導入して冷却効果を向上させる工夫がなされ
ているけれども、冷却ジヤケツト２８はグランド
パツキン２２Ａ，２２Ｂを間接的に冷却させるだ
けのものであるから、シール部２５に対する冷却
効果はあまり期待できず、潤滑効果は全く期待で
きない。

また、冷却水が通路２９を介して環状の小さな
空隙２７に導入されたとしても、この冷却水によ
つてグランドパツキン２２Ｂにおける環状の小さ
い空隙２７に対応する僅かな部分、あるいははみ
出し部分のみが直接冷却されるだけであるから、
前記冷却ジヤケツト２８と同様にシール部２５に
対する冷却効果と潤滑効果を期待することができ
ない。

本発明はこのような従来技術の問題を解決する
ためになされたもので、簡単な構成を付加するだ
けで、流体を有効にシール部に送り込んで潤滑機
能と冷却機能を向上させ、回転軸の異常摩耗ある
いはドライ運転によるシール部の焼付等の発生を
防止して、動力損失を可及的に小さく押えること
ができ、しかも既存のものにも容易に装備させる
ことができるグランドパツキンボツクスの構造を
提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明に係るグランドパツキンボツクスの構造
は、前記目的を構成するために、パツキンボツク
ス内で回転軸に外嵌されたグランドパツキンと、
このグランドパツキンを軸方向の両側から挾着す
るグランドパツキン挾着部材の挾着面との間に、
グランドパツキンの内周面を軸方向に部分変位さ
せる円周方向で少なくとも１つの変位部が形成さ
れているリング状板状体を配設して、前記グラン
ドパツキンの内周面部分の軸方向変位によりグラ
ンドパツキン挾着部材の内周面と回転軸の外周面
で形成される環状空〓の一部がグランドパツキン
の内周面に拡大するように構成したものである。

（作用） 本発明においては、グランドパツキン挾着部材
により軸方向の両側からグランドパツキンを挾着
することによつて、リング状板状体の変位部を介
してグランドパツキンの内周面部分を軸方向に部
分変位させ、これによつて、グランドパツキン挾
着部材の内周面と回転軸の外周面とで形成される
環状空〓の一部がグランドパツキンの内周面に拡
大することになる。したがつて、洩れ流体は回転
軸の回転にともない、グランドパツキンの内周面
に強制的に送り込まれ、グランドパツキンの内周
面を潤滑及び冷却する。また、そのグランドパツ
キンを軸方向に部分変位させるものが板状体であ
るが故に、既存のものにも容易に装備させること
ができ、さらにその板状体の製作も容易に行え
る。

（実施例） 第１図は本発明に係るグランドパツキンボツク
スの構造の一実施例を示す縦断面図であり、図に
おいて１はパツキンボツクスで、例えばポンプケ
ーシングの一端部に形成されている。２はグラン
ドパツキン挾着部材で、本実施例ではパツキンボ
ツクス１の奥部に装入されたネツクブツシユ２Ａ
とパツキンボツクス１の開口部に先端部を嵌入し
たパツキン押え２Ｂとからなり、グランドパツキ
ン３Ａ，３Ｂはパツキンボツクス１内において、
ネツクブツシユ２Ａとパツキン押え２Ｂとによつ
てリング状の板状体１０，１０を介して軸方向に
挾着されて回転軸４に外嵌している。

即ち、グランドパツキン３Ａの軸方向一端面
が、ネツクブツシユ２Ａの挾着面２ａに配設した
板状体１０の挾着面１０ａに当接し、グランドパ
ツキン３Ｂの軸方向他端面が、パツキン押え２Ｂ
の挾着面２ｂに配設した板状体１０の挾着面１０
ａに当接している。そして、パツキン押え２Ｂを
図示されていない締付機により所定の締付圧でネ
ツクブツシユ２Ａ方向に締付けることで、グラン
ドパツキン３Ａ，３Ｂの内周面を回転軸４の外周
面に密接させて、グランドパツキン３Ａ，３Ｂの
内周面と回転軸４の外周面とでシール部５を形成
している。

ところで、前記板状体１０は板金材からなり、
その挾着面１０ａ側の内周縁部には、第２図に詳
細に示すように、グランドパツキン３Ａ，３Ｂの
内周面を軸方向に変位させる円周方向で複数（本
実施例では４つ）の変位部１０axをプレス成形
によつて所定間隔ごとに形成している。

したがつて、グランドパツキン３Ａ，３Ｂは、
前記の変位部１０axを備えた一対の板状体１０，
１０の挾着面１０ａ，１０ａによつて挾着される
から、その板状体１０の変位部１０axに対応す
るグランドパツキン３Ａ，３Ｂの内周面部分３
ａ，３ｂが各変位部１０axの突出量分だけ軸方
向に部分変位した状態になる。

そのため、ネツクブツシユ２Ａの内周面と回転
軸４の外周面とで形成される環状の小さい空隙６
は、前記軸方向に変位した内周面部分３ａにまで
拡大され、この拡大された空〓６の部分６ａと、
軸方向に変位させなかつたグランドパツキン３Ａ
の内周面とが円周方向においてオーバラツプする
ことになる。このため、空隙６内の流体は、回転
軸４の回転にともなつて、軸方向に変位させなか
つたグランドパツキン３Ａの内周面と回転軸４の
外周面とで形成されるシール部５に強制的に送り
込まれるから潤滑機能と冷却機能が向上する。

一方、パツキン押え２Ｂの内周面と回転軸４の
外周面とで形成される環状の小さい空隙７は、こ
れも板状体１０の変位部１０axによつてグラン
ドパツキン３Ｂの内周面部分３ｂを軸方向に部分
変位させた部分にまで広がり、この広がつた空隙
７の部分７ａと、軸方向に変位させなかつたグラ
ンドパツキン３Ｂの内周面とが円周方向において
オーバラツプすることになる。したがつて、ネツ
クブツシユ２Ａ側からシール部５を通つて環状の
小さい空隙７に洩出した流体は、回転軸４の回転
にともなつて、軸方向に変位させなかつたグラン
ドパツキン３Ａの内周面に強制的に送り込まれ、
この部分の潤滑と冷却を有効に行うことになる。

第３図は本発明の第２実施例を示し、この実施
例では４つのグランドパツキン３Ａ，３Ｂ，３
Ｃ，３Ｄが用いられ、グランドパツキン３Ｂ，３
Ｃ間にランタンリング８を介在させて、ネツクブ
ツシユ２Ａ、パツキン押え２Ｂおよびランタンリ
ング８によつてグランドパツキン挾着部材２を構
成し、パツキン押え２Ｂの挾着面２ｂおよびラン
タンリング８の両挾着面８ａ，８ｂに、それぞ
れ、板状体１０，１０，１０を配設して、その変
位部１０ax…でグランドパツキン３Ｂ，３Ｃ，
３Ｄの内周面部分３ｂ，３ｃ，３ｄを軸方向に部
分変位させるようにしている。このように構成す
ることにより、注入通路１１からランタンリング
８に注入された封液が前記実施例と同様に理由で
軸方向に変位させなかつたグランドパツキン３
Ｂ，３Ｃ，３Ｄの内周面に強制的に送られ、シー
ル部５の全長が長くても潤滑機能と冷却機能を効
果的に発揮できる。

第４図は本発明の変形使用例を示し、ネツクブ
ツシユ２Ａとパツキンボツクス１の奥端部との間
にコイルスプリング１２を介装し、常時そのばね
力をネツクブツシユ２Ａおよび板状体１０を介し
てグランドパツキン３Ａ，３Ｂ，３Ｃの軸方向に
付勢している。

したがつて、グランドパツキン３Ａ，３Ｂ，３
Ｃに生じる経時的な応力緩和をコイルスプリング
１２のばね力によつて補償できるから、シール部
５のシール劣化を有効に防止でき延命化が実現で
きる。

第５図は第１図に示した実施例を水平軸を有す
る機器（例えば横型ポンプ）に適用する場合の縦
断面図である。

横軸の場合シール部５より漏出した流体は空隙
７に滞留せず外部に排出される。このためこれを
防止する手段として補助シール１３を設置したも
のである。

ここで使用する補助シール１３は図示したリツ
プシールあるいはグランドパツキンでも良い。

またこの実施状態は第３図、第４図に示した実
施例を横軸機器に使用する場合にも同様に適用で
きる。

なお、前記実施例では、板状体１０を板金材で
形成している場合について説明したが、勿論この
板状体は合成樹脂等で一体形成しているものを用
いてもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、パツキ
ンボツクス内で回転軸に外嵌されたグランドパツ
キンと、このグランドパツキンを軸方向の両側か
ら挾着するグランドパツキン挾着部材の挾着面と
の間に、グランドパツキンを軸方向に部分変位さ
せる少なくとも１つの変位部を形成している板状
体を配設して、グランドパツキン挾着部材により
グランドパツキンを軸方向の両側から挾着したと
き、そのグランドパツキン挾着部材の内周面と回
転軸の外周面とで形成される環状空〓の一部が、
グランドパツキンの内周面に拡大するように構成
したから、流体を回転軸の回転にともない、拡大
空〓部分からグランドパツキンの内周面に、さら
にシール部へと強制的に確実・十分に送り込ませ
ることができるので、シール部における潤滑機能
と冷却機能を著しく向上することができる。しが
つて、リング状板状体を追加するだけの極く簡単
な、かつ低コストな改良によつて、回転軸の異常
摩耗あるいはドライ運転によるシール部の焼付等
の発生を防止して動力損失を可及的に小さく押え
ることができる。

しかも、グランドパツキンを軸方向に部分変位
させるものが板状体であるが故に、既存のものに
も容易に装備させて実施することができるという
実用上、非常に優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るグランドパツキンボツク
スの構造の第１実施例を示す縦断正面図、第２図
は板状体の斜視図、第３図は第２実施例の縦断正
面図、第４図は変形使用例の縦断正面図、第５図
は第１図に示した実施例の変形実施例を示す縦断
面図、第６図は従来のグランドパツキンボツクス
の構造である。 １……パツキンボツクス、２……グランドパツ
キン挾着部材、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ……グラ
ンドパツキン、４……回転軸、１０……板状体、
１０ax……変位部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ パツキンボツクス内で回転軸に外嵌されたグ
   ランドパツキンと、このグランドパツキンを軸方
   向の両側から挟着するグランドパツキン挟着部材
   の挟着面との間に、グランドパツキンの内周面を
   軸方向に部分変位させる円周方向で少なくとも１
   つの変位部が形成されているリング状板状体を配
   設して、前記グランドパツキンの内周面部分の軸
   方向変位によりグランドパツキン挟着部材の内周
   面と回転軸の外周面で形成される環状空〓の一部
   がグランドパツキンの内周面に拡大するように構
   成したことを特徴とするグランドパツキンボツク
   スの構造。