JPH059664B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の利用分野） 本発明は、たとえばグランドパツキン、カニカ
ルシール、端面型リツプシール等ような通常運転
用の主軸封装置に異常が発生したような非常時
に、これに代つて軸封を行わしめるべく用いる回
転軸非常用の軸封装置であつて各種の液体機器や
船尾管等の軸封装置として好適な非常用の軸封装
置に関する。

（従来例） 例えば船尾管シール装置やポンプの軸封装置に
おける主軸封装置に併用される、この種の回転軸
の非常用軸封装置として代表的なものに、シール
ハウジングの内周部に、回転軸の外周に沿う環状
の中空弾性シール部材の外周部を取付け、このシ
ール部材の中空部にエア等の加圧流体を送り込む
ことによつて、シール部材の内周部を、回転軸の
外周面に圧接させるべく、弾性的に膨出変形さ
せ、もつてシールハウジングの内周部と回転軸と
の間をシールさせるように構成されたものがあ
る。

（発明が解決しようとする問題点） しかるに上記従来の回転軸の非常用軸封装置に
あつては、シール部材の外周部がシールハウジン
グに取付けられていることと、加圧流体によるシ
ール部材内周部の膨出変形量が円周方向において
略一定であることから、回転軸が径方向に偏心し
ているような場合には、膨出変形されたシール部
材内周部が円周方向のすべてに亘つて回転軸に良
好に圧接されない虞れがあり、したがつてそのシ
ール機能が確実に発揮されないといつた不都合が
ある。

しかも、使用中にシール部材に亀裂や割れ等が
発生した場合には、シール性能が急激且つ大幅に
低下してしまう虞れがある。

また、ポンプ等の各種の流体機器に用いられる
非常用軸封装置は、その性格上、保守点検の容易
な構造簡単なものであること及び小形化できるも
のであることが要求され、特に海水潤滑型船尾管
シール装置では、近年、船舶の安全性の点からも
非常用の軸封装置を設けておくことが義務付けら
れているが、上記の如き構成のものでは、どうし
ても構造が複雑化し易く、しかも取付けスペース
が大きくなつて小形化し辛いといつた不都合があ
るだけでなく、安全性を欠くといつた欠点があつ
た。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、構
造が簡単で、かつ小形化できるものでありなが
ら、たとえ回転軸が径方向に偏心していても、非
常時にシールリングの全周を回転軸の外周面に均
一に圧接させて、所定の軸シール機能を確実、良
好に発揮させることができる回転軸の非常用軸封
装置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） 上記目的を達成するために、主軸封装置の非常
時にこの主軸封装置に代つて軸封を行う本発明の
回転軸の非常用封軸封装置は、シールハウジング
の内周部に、回転軸の外周に沿い両側壁が互いに
平行でかつ回転軸の軸線に対して垂直な環状の収
納溝を形成し、この収納溝に、その内径が前記回
転軸の外径より大径された非圧縮性物質からなる
弾性材製の中実シールリングを、前記回転軸と該
シールリングの内周面との間にシールリングの肉
厚の（1/2）より小さい間〓を有するように遊嵌
させた状態で収容し、前記シールハウジング側
に、前記シールリングを回転軸に圧接させるべく
加圧流体でもつて押圧縮径変形させる押圧手段を
配設すると共に、前記シールリングの圧接面に回
転軸周面に向い突出する狭幅突条部を形成してな
るものである。

なお、上記非圧縮性物質からなる弾性材製の中
実シールリングとは、圧力を増加させて弾性変形
させていつた場合に、体積は元のままである中実
のシールリングのことを言う。

（作用） 上記のように構成された本発明によれば、主軸
封装置に異常が発生した場合、押圧手段を作動さ
せて、シールリングの背面に加圧流体を作用させ
ることによつて、非圧縮性物質からなる中実のシ
ールリングがその円周方向にわたつて均一に押圧
されて、回転軸の外周面に巻き付くように縮径変
形される。ここで、シールリングの変形量はその
肉厚の（1/2）程度と大きく、かつ、回転軸の周
面に対しては、該シールリングの圧接面のうち狭
幅突条部が圧接されるので、前記加圧流体による
加圧力をその挟幅突条部に集中させて、加圧力の
割に非常に高いシール力を発揮させることが可能
となる。また、シールリング自体が非圧縮性物質
からなる中実のものであるから、回転軸がその径
方向に多少偏心していても、シールリングがそれ
に追随して、円周方向の全周にわたつて均一、強
力に圧接されることになり、非常時の軸シール機
能を確実、良好に発揮させることができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図以下の図面に
基づき説明する。

第１図〜第４図において、１はシールハウジン
グ、２はシールハウジングを洞貫する回転軸、３
は主軸封装置、４は非常用軸封装置である。

主軸封装置３は一例としてメカニカルシールを
示し、回転軸２にＯリング５等を介して軸線方向
に摺動自在に且つ回転不能に嵌合支持された回転
密封環６と、この回転密封環６に対向させて、シ
ールハウジング１にリテーナ７を介して固定状に
支持された静止密封環８と、回転軸２に固設せる
スプリングリテーナ９と回転密封環６との間に介
装され、回転密封環６を静止密封環８に押圧させ
るスプリング１０とからなり、両密封環６，８の
相対回転摺接作用によつて、大気側Ａと密封流体
側Ｂとを遮蔽シールさせるように構成されてい
る。

そして、非常用軸封装置４は、前記主軸封装置
３の近傍位であつて、密封流体中に浸漬する部位
に配設されていて、本発明に従つて次のように構
成されている。

すなわち、シールハウジング１の円形状の内周
部１ｂに、回転軸２の外周面に沿い、両側壁が互
いに平行で、かつ回転軸２の線に対して垂直な環
状の収容溝１１を形成し、この収容溝１１に、そ
の内径が回転軸２の外径よりも適宜量大径とされ
た、弾性材製ではあるが非圧縮性物質つまり合成
ゴム（たとえば、NBR、BR、SBR、EPDN）
もしくは天然ゴム等エラストマ材製の中実のシー
ルリング１２、回転軸２に非接触に遊嵌させた状
態で収容し、シールハウジング１側に、シールリ
ング１２を回転軸２に圧接させるべく、加圧流体
でもつて押圧縮径変形させる押圧手段１３を配設
して、構成されている。

シールリング１２は第１図乃至第３図では、断
面略矩形状とされ、収容溝１１の溝底面１１ａに
接触されると共に収容溝１１の両側壁面１１ｂ，
１１ｂ間で若干圧縮された状態で、収容溝７内に
略没入状に収容されている。また、収容溝７の各
側壁面１１ｂにはフツ素樹脂等の潤滑材が塗布、
焼付けによりコーテイングされていて、収容溝１
１に収容させたシールリング１２の縮径変形つま
り回転軸２方向への移動が円滑に行われるように
工夫してある。さらに、収容溝１１の入口部つま
りシールハウジング１の内周部１ｂと回転軸２と
の間隙Ｓは、シールリング１２が縮径変形された
ときにも、このシールリング１２が収容溝７から
脱離しないように設定しておく必要があり、シー
ルリング８の肉厚Ｗの1/2より小さく設定されて
いる。しかし、この間隙Ｓは、回転軸２の径方向
への偏心による回転軸２とシールハウジング１と
の干渉及びシールハウジング１と回転軸２との間
の電位差による腐触を防止する上で、無制限に小
さくしておくことができるものではない。

また押圧手段１３は、シールハウジング１に、
収容溝１１のシールリング１２の外周面に背圧印
加するための加圧流体供給孔１４を形成し、この
供給孔１４に加圧流体供給機例えばエアコンプレ
ツサ（図示せず）を接続して、供給孔１４からシ
ールリング外周面に密封流体Ｂの流体圧力P₁よ
りも適宜圧高い圧力P₂に加圧されたエアを供給
しうるように構成されている。

したがつて、前記収容溝１１に圧力P₂のエア
が供給されると、これがシールリング１２の外周
面に使用してシールリング１２がその中心方向へ
押圧され、その結果、シールリング１２が円周方
向全体に亘つて均一に縮径変形されて、シールリ
ング１２の内周部側の圧接面１５が回転軸２の外
周面にその全周に亘つて圧接せしめられ、このシ
ールリング１２を介してシールハウジング１と回
転軸２との間が密封シールされるようになつてい
る（第２図及び第３図参照）。

さらに上記圧接時のシール効果を顕著とするた
め、シールリング１２の圧接面１５は回転軸外周
面に向けて漸次縮幅させて先端が三角状に突出す
る先細形状に成形し、この先細形状によつて上記
圧接時に圧力が圧接面先端の狭幅突条部１６に集
中するようにしている。このような圧接面の先細
形状によるシール効果の増大は、上記三角面にの
み限定されず、たとえば第４図のイ〜ホに図示す
る変形形状によつても可能で、イでは圧接面の中
央部に凹窪部１７を刻入して、その両側部に狭幅
突条部１６ａ，１６ａを形成し、ロでは圧接面１
５ｂの中央部に逆に隆起突条部１６ｂを成形し、
ハではシールリング１２の断面を円形とすると共
に圧縮側にヒレ状の突条部１６ｃ，１６ｃを膨設
し、さらにニではシールリング１２の断面形状自
体を三角形とすることで先細突条部１６ｄが成形
されるようにしており、またホでは圧接面たる内
周面を波形状として、その山部を狭幅突条部１６
ｅ，１６ｅに形成している。

ところで、シールリング１２を縮径変形させる
ためにシールリング１２の外周面に作用させるエ
アの圧力P₂は、シールリング１２の内周部に作
用している密封流体圧力P₁よりも高くなるよう
に設定しておく必要があることは勿論であるが、
この場合、シールリング１２によるシール機能を
十分に発揮させるために、両圧力P₁，P₂の差ΔP
が圧力値として安全率を見込んだ下限値以上とな
るように、設定しておくことが望ましい。

以上のような構成であれば、主軸封装置３に何
らかの異常が発生した場合には、加圧流体供給孔
１４から圧力P₂のエアを供給して、これをシー
ルリング１２の外周部に作用させると、シールリ
ング１２が縮径変形されて、その内周部が回転軸
２の外周面にその全周に亘つて圧接され、密封流
体側Ｂから良好に遮蔽シールさせることができる
のである。

このとき、シールリング１２全体が収容溝１１
で自由に移動できるから、仮令回転軸２が組立誤
差若しくは横振れ等によつて径方向に偏心してい
たとしても、第３図に示す如く、シールリング１
２がこれに追随し得て、シールリング１２の内周
部が回転軸２の外周面にその全周に亘つて良好に
圧接せしめられることになり、シール機能が損わ
れる虞れはない。

また、シールリング１２に亀裂等が生じたよう
な場合にあつても、シールリング１２全体が縮径
変形されて回転軸２に圧接せしめられることによ
つてシール機能を発揮するようにしていることか
ら、上記亀裂等によつてはシール機能が何ら低下
することがない。しかもシールリング１２が合成
ゴム等の弾性材製であるから、そのシール性は極
めてよい。

さらに、シールリング１２をシールハウジング
１の内周部１ｂに形成した収容溝１１に収容させ
ているにすぎないものであるから、非常用軸封装
置４の構造が極めて簡単なものとなり、しかもそ
の取付けスペースも大幅に小さくなつて、小形化
することができる。このことは、通常においては
使用されることのない非常用軸封装置４にあつて
は極めて重要な利点である。

またシールリング１２は中空状ではなく、縮径
変形された場合にもその体積が何ら変化しないも
のであるから、シールリング１２の外周部に加え
られたエアの圧力P₂がそのまま回転軸２への圧
接力つまりシール力として作用することになり、
エアの圧力P₂を必要以上に大きく設定しておく
必要がない。

而して、非常用軸封装置４によるシール作用を
必要としなくなつたときには、供給孔１４からの
エアの供給を停止させて、シールリング１２の外
周部に作用させている圧力を大気圧にすると、シ
ールリング１２は、それ自体の弾性力によつて縮
径変形前の形状に復元されると共に、その内周部
に作用する密封流体圧力P₁によつて第１図に示
す位置に復帰せしめられる。

なお、本発明に係る非常用軸封装置は、合成ゴ
ムの如き弾性材製のシールリングを用いることの
できるすべての機器において有効に用いられてい
るものである。

また、前記実施例においては、シールリング１
２の移動若しくは縮径変形を円滑に行わしめるた
めに、収容溝１１の各側壁面１１ｂに潤滑材をコ
ーテイングさせたが、かかる工夫は、シールリン
グ１２の外周部に作用させる加圧流体の圧力の大
きさ等の条件如何では必ずしも必要とされるもの
ではない。

また、シールリング１２を縮径変形させるため
の押圧手段１３は、前記各実施例に限定されるも
のではなく、要は、シールリング１２の外周部側
に、その歪周部に作用する密封流体（主軸封装置
３によつて遮蔽シールされる両側Ａ，Ｂの流体の
うちで圧力の高い方の流体）の圧力よりも高い圧
力の加圧流体を作用させ得るようなものであれば
よい。勿論、加圧流体はエアに限らず、水等であ
つてもよい。

さらに、シールリング８の断面形状は実施例で
述べた略矩形状、円形状、三角形状に限られるも
のではないが、中空形状のものは除外される。

（効果） 本発明によれば、主軸封装置に異常を生じたよ
うな非常時には、加圧流体の圧力によりシールリ
ングを縮径変形させて、回転軸に圧接せしめるこ
とにより、主軸封装置に代つて、シールハウジン
グと回転軸との間をシールリングによりシールさ
せておくことができる。この場合、前記シールリ
ングが非圧縮性で中実のものであるから、縮径変
形されても、それ自体が体積変化するのでなく、
リング全体が円周方向にわたつて均一に縮径変形
されて、回転軸の外周に巻き付くようにして回転
軸との間の間〓を塞ぐものである。したがつて、
シールリングの背面に加えられる流体加圧力がそ
のままロスなく、シールリングの回転軸への圧接
力として作用し、また、その圧接力を狭幅突条部
に集中させて、加圧力の割に非常に高いシール力
を発揮させることができる。しかも、たとえ回転
軸が偏心していたとしても、シールリングがその
偏心量だけ径方向に変位して、前記と同様に、シ
ールリングの狭幅突条部を円周方向の全域にわた
つて均一、強力に圧接させて、所定の軸シール機
能を確実、良好に発揮させることができる。その
上、シール部材の中空部にエアなどの加圧流体を
供給・抜出して、シール部材を膨脹・収縮変形さ
せる従来構造のものに比べて、構造が簡単である
とともに、取付けスペースも小さくして、小形化
を図り得るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明に係る回転軸の非常用
軸封装置の一実施例を示したもので、第１図は縦
断側面図、第２図は第１図と異なる作用状態を示
す要部の縦断側面図、第３図は回転軸が偏心した
場合の作用状態を示す縦断側面図、第４図イ〜ホ
は夫々シールリングの変形例を示す断面図であ
る。 １……シールハウジング、１ｂ……シールハウ
ジングの内周部、２……回転軸、３……主軸封装
置、４……非常用軸封装置、１１……収容溝、１
２……シールリング、１３……押圧手段、１５…
…圧接面、１６，１６ａ〜１６ｅ……狭幅突条
部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 主軸封装置の非常時にこの主軸封装置に代つ
   て軸封を行う回転軸の非常用軸封装置であつて、
   この回転軸の非常用軸封装置は、シールハウジン
   グの内周部に、回転軸の外周に沿い両側壁が互い
   に平行でかつ回転軸の軸線に対して垂直な環状の
   収納溝を形成し、この収納溝に、その内径が前記
   回転軸の外径より大径とされた非圧縮性物質から
   なる弾性材製の中実シールリングを、前記回転軸
   と該シールリングの内周面との間にシールリング
   の肉厚の（1/2）より小さい間〓を有するように
   遊嵌させた状態で収容し、前記シールハウジング
   側に、前記シールリングを回転軸に圧接させるべ
   く加圧流体でもつて押圧縮径変形させる押圧手段
   を配設すると共に、前記シールリングの圧接面に
   回転軸周面に向い突出する狭幅突条部を形成して
   なることを特徴とする回転軸の非常用軸封装置。