JPH063228Y2 - メカニカルシール - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案はポンプ等の軸封機器に適用されるメカニカルシ
ールに関する。

［従来の技術］ 従来より、各種ポンプ、流体継手およびトルクコンバー
タ等の被軸封機器の軸封部に適用されるメカニカルシー
ルにおいては、第３図および第４図に示すように、回転
側シール要素Ａと固定側シール要素Ｅが、ぞれぞれ回転
側部材Ｂまたは固定側部材Ｆに取付けられ密封端面を摺
接させて軸封部を形成している。

即ち、第３図において回転側シール要素Ａは回転密封環
ａ１と、この回転密封環ａ１を例えば、焼ばめ、肉盛り
もしくは溶射によって保持しているリテーナａ２とから
なり、リテーナａ２の背面側には円周方向に所定の間隔
を有して複数のねじ孔ａ３（但し、図面には１つのねじ
孔のみを示している）を形成するとともに、リテーナａ
２の背面とスリーブまたは回転軸等の回転側部材Ｂにお
ける取付用フランジ部ｂの間にガスケットＣを介在さ
せ、取付用フランジ部ｂおよびガスケットＣを貫通して
複数のねじ孔ａ３のそれぞれにボルトＤをねじ込み締結
することによって、回転側要素Ａが回転側部材Ｂに同時
回転可能に取付けられている。

また、第４図において、固定側シール要素Ｅは、静止密
封環ｅ１と、この静止密封環ｅ１を嵌合保持しているリ
テーナｅ２とからなり、リテーナｅ２の背面側には円周
方向に所定の間隔を有して複数のねじ孔ｅ３（但し、図
面には１つのねじ孔のみを示している）を形成するとと
もに、リテーナｅ２の背面と例えばハウジング等の固定
側部材Ｆの取付部ｆの間にガスケットＣを介在させ、取
付部ｆおよびガスケットＣを貫通して複数のねじ孔ａ３
のそれぞれにボルトＤをねじ込み締結することによっ
て、固定側シール要素Ｅが固定側部材Ｆに相対回転不能
に取付けられている。

［考案が解決しようとする課題］ しかし、前述のように、複数のボルトＤを直接回転側シ
ール要素Ａ（詳しくは回転側リテーナａ２）または固定
側シール要素Ｅ（詳しくは固定側リテーナｅ２）にねじ
込んで締結した構成では、そのねじ込み締結した回転側
シール要素Ａもしくは固定側シール要素Ｅの円周方向に
わたる締付力が、ねじ孔ａ３，ｅ３の形成されている締
結部において最も大きく、ねじ孔ａ３，ｅ３の形成中間
位置において最も小さい不均等な分布状態で負荷され
る。

このような不均等な負荷の分布によって回転側シール要
素Ａもしくは固定側シール要素Ｅが締付けられている
と、負荷の不均等分布が起因して締付けられた側のシー
ル要素ＡまたはＥに歪を生じ、密封端面、つまり回転密
封環ａ１の密封端面または静止密封環ｅ１の密封端面が
波状に歪曲し、平面精度が損なわれて軸封部の密封性を
低下させる。

このことは、ボルトＤの過剰な締付け時、またはメカニ
カルシールが熱油のような高温下（150℃〜400℃）にお
いて使用されることで、ボルトＤやリテーナａ２，ｅ２
の熱膨張によって締付力が増大した場合に一層著しくな
り、さらに密封性を低下させることになる。

本考案はこのような事情に鑑みなされたもので、シール
要素に対する締付力を円周方向に均等に負荷させ、シー
ル要素における密封端面が波状に歪曲するのを回避し
て、平面精度の向上を図り軸封部の密封性を高めること
ができるメカニカルシール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、本考案は、被軸封機器の回
転側部材と同時回転する回転密封環を設けた回転側シー
ル要素と、被軸封機器の固定側部材に固定される静止密
封環を設けた固定側シール要素の少なくとも一方に周溝
を形成し、その周溝には円周方向に複数分割された分割
リングを嵌合するとともに、この分割リングと、前記周
溝を形成したシール要素と取付関係になる回転側もしく
は固定側部材とに、軸方向に指向しかつ円周方向に所定
間隔を有して複数のボルトを挿通し、これらボルトの締
結力により周溝を形成したシール要素を、その取付関係
の回転側もしくは固定側部材と分割リングとで挟着した
ものである。

［作用］ 本考案においては、ボルトの締付力が、一旦、分割リン
グに負荷され、この分割リングと、周溝を形成したシー
ル要素と取付関係の回転側もしくは固定側部材とでシー
ル要素を挟着するから、そのシール要素に対して円周方
向にわたって均等な挟着力を負荷させることができる。
したがって、ボルトで締付られるシール要素の歪が抑制
され、密封端面が波状に歪曲するのが回避されて、高い
平面精度を確保できる。

［実施例］ 以下、本考案の実施例を図面に基いて説明する。

第１図は回転側シール要素を回転側部材にボルトを用い
て取付ける実施例の半截断面図であり、回転側シール要
素１は例えばSiC系の硬質材または超硬合金によって形
成された回転密封環１Ａと、この回転密封環１Ａを例え
ば、焼ばめ、肉盛りもしくは溶射によって保持している
金属製のリテーナ１Ｂとからなり、リテーナ１Ｂには径
外方向に開口する周溝２が形成されている。

周溝２には、円周方向に複数分割（例えば２分割）され
た分割リング３（但し、図面には１つの分割リングのみ
を示している）が嵌合され、これら分割リング３には円
周方向に等間隔を有して複数（４もしくは１６）のねじ
孔３Ａが形成されるとともに、リテーナ１Ｂにおける周
溝２の背壁部１ｂに、ねじ孔３Ａのそれぞれに対向して
該ねじ孔３Ａよりも若干大径の透孔４が同心状に形成さ
れている。

ポンプ等の被軸封機器の回転軸または該回転軸に対して
同時回転可能に取付けられているスリーブ等の回転側部
材５には、径外方向に張出すフランジ部５Ａが形成さ
れ、このフランジ部５Ａに前記透孔４のそれぞれと同心
に対向し、かつ同径の透孔６が形成されている。また、
リテーナ１Ｂの背面と回転側部材５におけるフランジ部
５Ａの前面の間にシート状の環状ガスケット７が介設さ
れ、回転側シール要素１と回転側部材５の間のシール性
を確保して流体もれを防止している。

回転側部材５のフランジ部５Ａに形成された複数の透孔
６、環状ガスケット７の透孔７ａおよびリテーナ１Ｂの
背壁部１ｂに形成された透孔４をそれぞれ貫通して、ボ
ルト８の雄ねじ部８Ａが分割リング３のねじ孔３Ａにね
じ込まれ、これらボルト８の締結力によって背壁部１ｂ
がガスケット７を介して分割リング３とフランジ部５Ａ
に挟着されている。つまりボルトの締結力によって回転
側シール要素１がガスケット７を介して分割リング３と
回転側部材５に挟着されている。

第２図は固定側シール要素を固定側部材にボルトを用い
て取付ける実施例の半截断面図であり、固定側シール要
素９は例えばSiC系の硬質材によって形成された静止密
封環９Ａとこの静止密封環９Ａを嵌合固定している金属
製のリテーナ９Ｂとからなり、リテーナ１Ｂには径外方
向に開口する周溝１０が形成されている。

周溝１０には円周方向に複数分割（例えば２分割）され
た分割リング１１（但し、図面には１つの分割リングの
みを示している）が嵌合され、これら分割リング１１に
は円周方向に等間隔を有して複数（４ないし１６）のね
じ孔１１Ａが形成されるとともに、リテーナ９Ｂにおけ
る周溝１０の背壁部９ｂに、ねじ孔１１Ａのそれぞれに
対向して該ねじ孔１１Ａよりも若干大径の透孔１２が同
心状に形成されている。

ポンプ等の被軸封機器におけるハウジング等の固定側部
材１３には、径内方向に張出す取付部１３Ａが形成さ
れ、この取付部１３Ａに前記透孔４のそれぞれ同心に対
向し、かつ同径の透孔１４が形成されている。また、リ
テーナ９Ｂの背面と固定側部材１３における取付部１３
Ａの前面の間にシート状の環状ガスケット７が介設さ
れ、固定側シール要素９と固定側部材１２の間のシール
性を確保して流体のもれを防止している。

固定側部材１３の取付部１３Ａに形成された複数の透孔
１４、環状のガスケット７の透孔７ａおよびリテーナ９
Ｂの背壁部９ｂに形成された透孔１２をそれぞれ貫通し
て、ボルト１５の雄ねじ部１５Ａが分割リング１１のね
じ孔１１Ａにねじ込まれ、これらボルト１５の締結力に
よって背壁部９ｂがガスケット７を介して分割リング１
１と取付部１３Ａに挟着されている。つまりボルト１５
の締結力によって固定側シール要素９がガスケット７を
介して分割リング３と固定側部材１３に挟着されてい
る。

前記構成において、第１図のような回転側シール要素１
の取付けであると、ボルト８の締付力が、一旦、分割リ
ング３に負荷され、この分割リング３と回転側部材５の
フランジ部５Ａとでリテーナ１Ｂの背壁部１ｂが挟着さ
れる。したがって、分割リング３に対するボルト８の締
付力が、ねじ孔３Ａに形成されている締結部において最
も大きく、ねじ孔３の形成中間位置において最も小さい
円周方向に不均等な分布状態で負荷されていても、リテ
ーナ１Ｂの背壁部１Ｂには分割リング３とフランジ部５
Ａの挟着力を円周方向にわたって均等に負荷させること
ができるので、リテーナ１Ｂおよび回転密封環１Ａに歪
が発生しない。即ち、回転側シール要素１の歪が抑制さ
れ、密封端面１ａが波状に歪曲する不都合を回避でき
る。

また、第２図のような固定側シール要素９の取付けであ
ると、ボルト１５の締付力が、一旦、分割リング１１に
負荷され、この分割リング１１と固定側部材１３の取付
部１３Ａとでリテーナ９Ｂの背壁部９ｂが挟着される。
したがって、分割リング１１に対するボルト１５の締付
力がねじ孔１１Ａの形成されている締結部において最も
大きく、ねじ孔１１Ａの形成中間位置において最も小さ
い円周方向に不均等な分布状態で負荷されていても、リ
テーナ９Ｂの背壁部９ｂには、分割リング１１と取付部
１３Ａの挟着力を円周方向にわたって均等に負荷させる
ことができるので、リテーナ９Ｂおよび静止密封環９Ａ
に歪が発生しない。即ち、固定側シール要素９の歪が抑
制され、密封端面９ａが波状に歪曲する不都合を回避で
きる。

ボルト８，１５の締付力が密封端面１ａ，９ａの平面精
度（平面度）に及ぼす影響の測定結果を下記表１に示
す。

前記表１において、従来品では4.2〜4.3μｍの歪曲が生
じるけれども、本考案品では0.5μｍ以下に抑えられ、
平面精度が大幅に向上して、高い密封性を確保できるこ
とが判る。

［考案の効果］ 以上説明したように、本考案によれば、ボルトでシール
要素を取付ける場合のシール要素の歪が抑制され、密封
端面が波状に歪曲するのが回避されて、高い平面精度を
確保することができるので、軸封部の密封性を高めるこ
とができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本考案に係る実施例を示し、第１
図は回転側シール要素を回転側部材にボルトを用いて取
付る場合の半截断面図、第２図は固定側シール要素を固
定側部材にボルトを用いて取付ける場合の半截断面図、
第３図は従来例の回転側シール要素を示す半截断面図、
第４図は同固定側シール要素を示す半截断面図である。 １…回転側シール要素 １Ａ…回転密封環 １ａ，９ａ…密封端面 ２，１０…周溝 ３，１１…分割リング ５…回転側部材 ８，１５…ボルト ９…固定側シール要素 １３…固定側部材 １６…軸封部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】被軸封機器の回転側部材と同時回転する回
   転密封環を設けた回転側シール要素と、被軸封機器の固
   定側部材に固定される静止密封環を設けた固定側シール
   要素を有し、回転密封巻と静止密封環の密封端面を摺接
   させて軸封部を形成するメカニカルシールにおいて、前
   記両シール要素の少なくとも一方に周溝を形成し、その
   周溝には円周方向に複数分割された分割リングを嵌合す
   るとともに、この分割リングと、前記周溝を形成したシ
   ール要素と取付関係になる回転側もしくは固定側部材と
   に、軸方向に指向しかつ円周方向に所定間隔を有して複
   数のボルトが挿通され、これらボルトの締結力で周溝を
   形成したシール要素が、その取付関係の回転側もしくは
   固定側部材と分割リングに挟着されていることを特徴と
   するメカニカルシール。