JPH0614158Y2

JPH0614158Y2 - メカニカルシール

Info

Publication number: JPH0614158Y2
Application number: JP1988099946U
Authority: JP
Inventors: 寛男田上
Original assignee: Eagle Industry Co Ltd
Current assignee: Eagle Industry Co Ltd
Priority date: 1988-07-29
Filing date: 1988-07-29
Publication date: 1994-04-13
Anticipated expiration: 2003-07-29
Also published as: JPH0222469U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案はメカニカルシールに係わり、特に、摩擦トルク
を検出するためのトルク検出用治具を備えたものに関す
る。

〔従来の技術〕

従来摺動による摩擦トルクを検出する方法としては第６
図に示すようなものがある。第６図中符号(101)はモー
タであり、このモータ(101)からの回転はベルト(103)を
介して駆動軸(105)に伝達される。上記駆動軸(105)には
メカニカルシール(107)が装着されており、このメカニ
カルシール(107)の固定環としてのシールリングは回転
可能な軸受(109)を介してハウジング(111)に固定されて
いる。上記ハウジング(111)の図中左端には軸(113)が形
成されており、ハウジング(111)はこの軸(113)を介して
軸受(115)(117)に支持されている。上記ハウジング(11
1)内には液(119)が封入されている。

又、上記ハウジング(111)にはトルク検出用板ばね(121)
が連結されており、このトルク検出用板ばね(121)の微
小変形を図示しない歪ゲージにより計測することによ
り、摩擦トルクを検出する。尚、ロードセル（荷重計）
を使用して計測してもよい。

又、別の方法としては第７図に示すようなものがある。
これはメカニカルシールの回転環を介して計測するもの
である。図中符号(131)はモータであり、このモータ(13
1)により回転される駆動軸(133)にはダブルシール型メ
カニカルシール(135)が装着されている。このメカニカ
ルシール(135)は一対のリテイナ(137)(137)、スプリン
グ(139)(139)、メイティングリング(141)(141)、シール
リング(143)(143)等から構成されている。

又、上記モータ(131)と駆動軸(133)との間にはトルクメ
ータ(145)が介装されている。このトルクメータ(145)に
より回転環としてのメイティングリング(141)を介して
トルクを検出する。

尚、これらの方法以外にも例えば駆動用モータの電力又
は電流を介して検出する方法もある。

〔考案が解決しようとする課題〕

上記従来の構成によると次のような問題がある。

まず第６図に示したように固定環側を介してトルクを検
出する場合であるが、通常ハウジング(111)にはトルク
検出以外に温度測定用の各種機器、例えば、熱電対等が
装着されているとともに、液(119)を循環させるための
配管類が取り付けられている。そのため、バランスをと
るのが困難であって計測精度が悪いという問題があっ
た。

又、シールリングを含む回転可能部の質量（慣性モーメ
ント）とトルク検出用の板ばね(121)との間で振動系が
構成され、そのため比較的低い固有振動数が存在して測
定精度が低下するという問題もあった。

又、第７図に示したように駆動側で検出する場合である
が、通常メカニカルシールは図示するようにダブルシー
ル型として使用されることが多く、そのような場合には
二個の総和としてのトルクが検出されることになるの
で、個々のトルクを計測しにくいという問題があった。

又、この場合にも軸(133)、モータ(131)の回転子、カッ
プリング等の回転部分の慣性モーメントと、トルクメー
タ(145)との間で振動系が構成されて、その固有振動数
により計測精度が低下するという問題があった。

さらに、一般の機械装置にあっては駆動トルクの大部分
はメカニカルシール以外の負荷で消費されるので、駆動
軸(133)の径によってトルクメータ(145)を選択すると、
感度が不足して計測精度が低下してしまい、逆に感度に
よりトルクメータ(145)を選択した場合には剛性が不足
してしまうという問題があった。

本考案はこのような点に基づいてなされたものでその目
的とするところは、高い精度で摩擦トルクを検出するこ
とが可能な機構を備えたメカニカルシールを提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するべく本願考案によるメカニカルシー
ルは、機器ハウジングと固定環との間にトルク検出用治
具を介装し、このトルク検出用治具は、機器ハウジング
とは非接触であって固定環側に嵌着される環状の小径部
と、機器ハウジングに固定され周方向両端が径方向に延
びる薄肉部を介して上記小径部と一体である一対の大径
部とからなり、この大径部の周方向両端面と対応する上
記各薄肉部の一側面に歪ゲージを貼着したことを特徴と
するものである。

〔作用〕

トルク検出用治具は一対の大径部を介して機器ハウジン
グに固定されている。又、大径部の両端を小径部に橋絡
している４箇所の薄肉部は、回転環と固定環の密接摺動
に伴って生じる摩擦トルクが小径部を介して伝達される
ことによって周方向への曲げ変形を受け、摩擦トルクに
応じたこの変形を歪ゲージが検出するものである。この
とき、歪ゲージが受ける変形は、大径部の周方向両端位
置で互いに逆向き（一方で伸長、他方で収縮）であるた
め、出力が逆位相となり、差動検出値として高精度での
検出が可能である。

〔実施例〕

以下第１図及び第２図を参照して本考案の第１の実施例
を説明する。この第１実施例は内流型（漏れが密封端面
の外周から内周に向かうもの）であって回転型（弾性部
材が回転するもの）のメカニカルシールに本考案を適用
したものである。

第１図は本実施例によるメカニカルシールの構成を示す
断面図であり、図中符号(1)は軸であるとともに、符号
(3)は機器ハウジングである。上記軸(1)の外周には固定
環としてシールリング(5)が装着されており、このシー
ルリング(5)には回転環としてのメイティングリング(7)
が当接配置されている。このメイティングリング(7)は
図示しない弾性部材により上記シールリング(5)に押し
付けられている。図中符号(9)はＯリングである。

上記シールリング(5)と機器ハウジング(3)との間にはト
ルク検出用治具(11)が装着されている。このトルク検出
用治具(11)は第２図にも示すように、対称位置に大径部
(13)(13)を備えている。この大径部(13)は９０°の範囲
で形成されており、その両端部にはボルト貫通用の穴(1
5)(15)が形成されている。トルク検出用治具(11)は上記
穴(15)を介して固定用ボルト(17)により機器ハウジング
(3)に固定されている。

一方トルク検出用治具(11)には小径部(19)(19)が形成さ
れており、これら小径部(19)は機器ハウジング(3)とは
半径方向に非接触な関係にある。又、上記小径部(19)は
第１図に示すように軸方向に対しても機器ハウジング
(3)と非接触な関係にある。

上記大径部(13)であって小径部(19)の略外径延長線状に
は溝(21)が形成されており、この溝(21)の両端部には穴
(23)(23)が形成されている。かかる構成とすることによ
り、各大径部(13)はその周方向両端が径方向に延びる薄
肉部(a)を介して小径部(19)と一体に橋絡された構造に
なり、各大径部(13)の周方向両端面と対応位置して、各
薄肉部(a)の一側面にそれぞれ歪ゲージ(25)が貼着され
ている。これら歪ゲージ(25)に既知の捩じりトルクを付
与して検定をしておく。それによって摩擦トルクを定量
的に計測する。

以上本実施例によると以下のような効果を奏することが
できる。

まず従来の方法の場合のように、バランスをとりにくい
ために精度が低下する、振動系を構成して固有振動数を
もつことによる精度の低下といった問題はなく、精度の
高い計測を行うことができる。また、メイティングリン
グ(7)とシールリング(5)の密接摺動により生じる周方向
の摩擦トルクが、そのままトルク検出用治具(11)の薄肉
部(a)の周方向への変形として作用し、しかも各大径部
(13)の両側位置における歪ゲージ(25)(25)は、互いに逆
向きの変形をし、出力が逆位相になるため、その差動検
出によって高精度の検出を行うことができる。

又、それぞれのメカニカルシールに対してトルク検出用
治具(11)を設置することにより、ダブルシール型のもの
についてもそれぞれのメカニカルシール毎に計測するこ
とができる。

さらに、Ｏリング(9)が設置されているので、漏洩に対
する懸念もなく、その構成も簡単である。

次に第３図ないし第５図を参照して第２ないし第４の実
施例について説明する。まず第３図に示す第２の実施例
であるが、これは内流型であって静止型（弾性部材が回
転しないもの）のメカニカルシールに本考案を適用した
ものである。軸(31)と機器ハウジング(33)との間には内
流型でかつ静止型のメカニカルシール(35)が装着されて
おり、その外周側にはトルク検出用治具(37)が装着され
ている。

次に第３の実施例であるが、これは第４図に示すように
外流型（漏れが密封端面の内周から外周に向かうもの）
であって回転型のメカニカルシールに本考案を適用した
ものである。軸(41)と機器ハウジング(43)との間には外
流型であって回転型のメカニカルシール(45)が装着され
ており、このメカニカルシール(45)と機器ハウジング(4
3)との間にはトルク検出用治具(47)が取り付けられてい
る。

さらに第４の実施例は第５図に示すように、外流型であ
って静止型のメカニカルシールに本考案を適用したもの
である。軸(51)と機器ハウジング(53)との間には外流型
であって静止型のメカニカルシール(55)が装着されてお
り、このメカニカルシール(55)と機器ハウジング(53)と
の間にはトルク検出用治具(57)が装着されている。

これら第２ないし第４の実施例における各トルク検出用
治具(37)(47)(57)は前記第１実施例のトルク検出用治具
(11)と同じであり、したがって前記第１の実施例の場合
と同様の効果を奏することができる。

〔考案の効果〕

以上詳述したように本考案によるメカニカルシールによ
ると、簡単な構成でメカニカルシール本来の機能を何ら
損なうことなく、摩擦トルクを高い精度で計測すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本考案の第１の実施例を示す図で、
第１図はメカニカルシールの半裁断面図、第２図はトル
ク検出用治具の平面図、第３図は第２の実施例によるメ
カニカルシールの半裁断面図、第４図は第３の実施例に
よるメカニカルシールの半裁断面図、第５図は第４の実
施例によるメカニカルシールの半裁断面図、第６図及び
第７図は従来の摩擦トルク検出方法を示す断面図であ
る。 (1)軸、(3)機器ハウジング (5)シールリング（固定環） (7)メイティングリング（回転環） (11)トルク検出用治具、(13)大径部 (19)小径部、(21)溝（切欠き） (25)歪センサ（トルク検出用センサ）

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】機器ハウジングに形成された軸孔内であっ
て軸と機器ハウジングとの間に装着され、固定環、この
固定環に当接配置される回転環、上記固定環又は回転環
に軸方向荷重を付与して固定環と回転環を圧接させる弾
性部材、及び軸パッキンを備えてなるメカニカルシール
において、上記機器ハウジングと固定環との間にトルク
検出用治具を介装し、このトルク検出用治具は、機器ハ
ウジングとは非接触であって固定環側に嵌着される環状
の小径部と、機器ハウジングに固定され周方向両端が径
方向に延びる薄肉部を介して上記小径部と一体である一
対の大径部とからなり、この大径部の周方向両端面と対
応する上記各薄肉部の一側面に歪ゲージを貼着したこと
を特徴とするメカニカルシール。