JPH068671B2

JPH068671B2 - メカニカルシ−ル

Info

Publication number: JPH068671B2
Application number: JP59184285A
Authority: JP
Inventors: 克衛高頭; 友良関口
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-09-03
Filing date: 1984-09-03
Publication date: 1994-02-02
Anticipated expiration: 2009-02-02
Also published as: JPS6162671A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は回転機の回転軸の軸封を行うメカニカルシー
ルに関する。

（従来の技術）回転機の回転軸の軸封を行うメカニカルシールとして従
来使用されているものの一つに、第４図(a)〜(d)に示す
ようなものがある。図中、１は回転機のハウジングであ
り、２はハウジング１の断面円形の内孔３に貫装された
回転軸である。４はハウジング１の内孔３に嵌着され、
回転軸２の外周を取り囲む鋳鉄性の環状シートリングで
ある。このシートリング４はハウジング内孔３の壁面３
ａに設けられた溝５に嵌着されたスナップリング６によ
って位置決めされている。７はシートリング４の外周面
に形成された環状溝８内に装着され、シートリング４の
外周面とハウジング内孔３の壁面３ａとの間を密封する
Ｏ−リングである。９は回転軸２に摺動可能に装着さ
れ、軸方向一端のシール面10でシートリング４のシール
面11と摺接するカーボン製の環状シールリングである。
12は、回転軸２の第４図(b)に示すような切欠13を設け
た段部に装着され、回転軸２と一体に回転する金具であ
る。この金具12は、第４図(c)に示すように、軸方向に
延在する複数本の爪14を有しており、これらの爪14はシ
ールリング９の外周面に形成された同数の軸方向の切欠
溝15の対応するものにそれぞれ嵌入し、シールリング９
を係止して回転軸２と一体に回転させるようになってい
る。爪14の先端部14ａは、シールリング９の切欠溝15の
幅よりも広幅に形成されており、シールリング９が爪14
から軸方向に外れるのを防止している。第４図(a)に戻
って、16は回転軸２に摺動可能に装着され、シートリン
グ４の反対側からシールリング９に当接する環状の押え
板である。この押え板16と前記金具12との間には、弾性
手段としての所定のばね定数の圧縮コイルスプリング17
が介装されており、このコイルスプリング17は押え板16
を介してシールリング９を所定の圧力でシートリング４
に押圧している。18はシールリング９の内周面に形成さ
れた環状溝19内に装着され、シールリング９の内周面と
回転軸２の外周面との間に密封するＯ−リングである。
前記シートリング４、シールリング９、金具12、押え板
16、コイルスプリング17、Ｏ−リング７、18は組合わさ
り、全体としてメカニカルシール20を構成している。ま
た、シールリング９、金具12、押え板16、コイルスプリ
ング17、Ｏ−リング18は１組のユニット21を構成してお
り、回転軸２から取外しても一体に組合わさった状態を
維持している。

（発明が解決しようとする問題点）しかして、シールリング９のシール面10は、製造直後の
時点では全周に亘って一様な平坦面に形成されており、
回転軸２に組付けられてシートリング４のシール面11と
摺接しつつ回転するとき、両シール面10、11間には潤滑
油膜が形成され、両シール面10、11間からの流体の漏洩
を完全に防止することができるようになっている。ま
た、ユニット21が回転軸２に組付けられたとき、コイル
スプリング17は、組付けられる前よりも圧縮され、所定
量だけ変位した状態で作用するようになっており、それ
によってシールリング９を所定の圧力でシートリング４
に押圧させることができるようになっている。

しかしながら、前記ユニット21を組立てた後、回転軸２
に組付けずにおくと、シールリング９はコイルスプリン
グ17の付勢力によって金具12から軸方向に離隔しようと
するが、金具12の爪14の先端部14ａによってユニット21
から外れないように係止されているため、シールリング
９の金具12の爪先端部14ａと係合している部分には、集
中的にコイルスプリング17の付勢力による荷重が作用す
ることとなる。シールリング９は前述したようにカーボ
ンでできており剛性が低いため、このような荷重が作用
した状態のまま長時間放置されているとこの荷重に抗し
きれず歪んでしまい、シール面10に凹凸が生ずることと
なる。その結果、ユニット21を回転軸２に組付けた場
合、シールリング９のシール面10がシートリング４のシ
ール面11との摺接によって摩耗し凹凸が消えて平坦にな
るまでの初期の間は、シール面10、11間の凹凸によって
生じる間隙からシールすべき流体が漏洩してしまい、良
好なシール効果を得ることができなかった。更に、初期
の間はシール面10の凸部のみが相手方のシール面11と接
触するため接触面積が狭くなり、接触面の面圧が高くな
って潤滑油の油膜切れを生じ、シール面10、11の摩耗が
促進されてメカニカルシール20の耐用期間が短縮される
という問題点もあった。

（問題点を解決するための手段および作用）この発明はこのような従来の問題点に着目してなされた
もので、シールリングの外周部にて軸方向から全周に亘
って当接するとともに該シールリングと前記金具の爪の
先端部に設けられた突起との係合部に介在するプレート
リングを設け、このプレートリングを介してシールリン
グに掛かる弾性手段による、これらシールリングと金具
とを離間させる力を受けさせるとともに、この力をシー
ルリングの周方向全域に均等に分散させることにより、
上記問題点を解決するものである（実施例）以下、この発明を図面に基づいて説明する。第１図
(a)、(b)、(c)はこの発明の第１の実施例を示すもので
ある。まず構成を説明するが、従来と同一の部分には同
一の符号を付してその説明は省略し、異なる部分につい
てのみ説明す。図中、30は金属板からなる平らな環状の
プレートリングである。このプレートリング30は、シー
ルリング９の外周に嵌着され、シールリング９の肩部に
軸方向シートリング４側から全周に亘って当接してい
る。プレートリング30の外周縁には、第１図(b)、(c)に
示すようにシールリング９外周面の切欠溝15と位置合せ
して切欠部31が設けられている。そして、このプレート
リング30の切欠部31とシールリング９の切欠溝15には金
具12の爪14に対応するものがそれぞれ嵌入されており、
爪14の先端に、爪の方向に対し、略直角方向の突起を有
する先端部14ａは第１図(b)に示すようにシールリング
９ではなくプレートリング30と係合している。他の部分
は従来と同じであり、シールリング９、金具12、押え板
16、コイルスプリング17、Ｏ−リング18、プレートリン
グ30が組合さって１組のユニット32を構成している。

しかして、ユニット32を組立てた後回転軸２に組付けず
に長時間放置しておくと、コイルスプリング17の付勢力
によってシールリング９は金具12から軸方向に離隔しよ
うとするため、金具12の爪14の先端部14ａと係合してい
るプレートリング30には、コイルスプリング17の付勢力
による荷重が作用する。しかしながら、プレートリング
30は高い剛性を有しているため、この荷重に耐えて平ら
な状態を維持することができ、この荷重をシールリング
９に軸方向全周に亘って偏ることなく均等に分散伝達す
る。したがって、ユニット32組立て後回転軸２に組付け
ずに長時間放置しておいてもシールリング９の歪は極め
て小さく、シール面10に生ずる凹凸は全く無視し得る程
度のものである。その結果、回転軸２に組付けても、シ
ール面10、11間からシールすべき流体が漏洩することは
ない。更に、ユニット32を回転軸２に組付けた後、コイ
ルスプリング17の付勢力によってシールリング９がシー
トリング４に押圧されても、プレートリング30がシール
リング９の外周に嵌着されているため、シールリング９
の半径方向外方への膨出は抑制され、よりシール効果が
高まることとなる。

第２図(a)、(b)には、この発明の第２の実施例が示して
ある。この実施例は、プレートリング40に爪44を設け、
金具42の外周縁にシールリング９外周面の切欠溝15と位
置合せして、プレートリング40の爪44を嵌入させる切欠
43を設けたものであり、爪44の前端部44ａを金具42に係
合させている。他の構成および作用効果は第１の実施例
と同じであるため、その説明は省略する。

第３図(a)、(b)には、この発明の第３の実施例が示して
ある。この実施例は、環状の押え板46の外周部を半径方
向外方へ延長させ、この延長外周部に前記各実施例のプ
レートリングと同様の機能を持たせたものである。すな
わち、押え板46の外周縁46ａはシールリング９の外周面
よりも僅かに半径方向外方まで延長されており、シール
リング９の軸方向、金具52側の端面９ａに全周に亘って
当接している。押え板46の外周縁46ａには、シールリン
グ９４の外周面の切欠溝15と互いに位置合わせして切欠
53が設けられている。シールリング９の切欠溝15はこの
押え板46の切欠53よりも広くなっている。そして、金具
52に設けられた爪54の先端部は、その基部54ａよりも２
段階に亘って広幅に形成されている。基部54ａは押え板
46の切欠53に、また、先端部の第１段目の広幅部54ｂは
シールリング９の切欠溝15に嵌入している。更に、押え
板46は第１段目の広幅部54ｂと係合しており、それによ
ってコイルスプリング17の付勢力と逆の方向の荷重を負
担するとともに、軸方向に外れるのを阻止されている。
また、シールリング９は第２段目の広幅54ｃと係合して
軸方向に外れるのを阻止されている。なお、第１段目の
広幅部54ｂの軸方向の長さをシールリング９の切欠溝15
の軸方向の長さよりも幾分長くして、コイルスプリング
17の付勢力によって押え板46と第１段目の広幅部54ｂと
が圧接しても、シールリング９と第２段目の広幅部54ｃ
とは圧接しないようにしてもよい。

（発明の効果）以上説明してきたようにこの発明によれば、ユニットを
組立てた後、回転軸に組付けずに長時間放置しておいて
も、コイルスプリングの付勢力によってシールリングが
歪んでシール面に凹凸が生じるようなことがなく、メカ
ニカルシールの使用初期期間にシール面からシールすべ
き液体が漏洩するといった事態を回避することができ
る。また、シールリングおよびシートリングの急激な摩
耗を防止でき、耐用期間を延長させることも可能であ
る。

更に、前記各実施例にあっては、金具12、42、52の爪1
4、44、54を介してシールリング９を回転軸２と一体に
回転させる歳に、プレートリング30、40あるいは押え板
46がシールリング９とともに爪14、44、54に当接して回
転駆動力を受けることとなるため、カーボン製のシール
リング９の爪14、44、54との係合部に生ずる摩耗あるい
は破損が軽減されるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図(a)、(b)、(c)はこの発明に係るメカニカルシー
ルの第１実施例を示しており、(a)はその正面断面図、
(b)はユニットの正面図、(c)はプレートリングの正面
図、第２図(a)、(b)はこの発明に係るメカニカルシール
の第２実施例のユニットを示すもので、(a)はその正面
断面図、(b)は正面図、第３図(a)、(b)はこの発明に係
るメカニカルシールの第３実施例のユニットを示すもの
で、(a)はその正面断面図、(b)は正面図、第４図(a)、
(b)、(c)、(d)は従来のメカニカルシールを示してお
り、(a)はその正面断面図、(b)は(a)のＢ−Ｂ矢視断面
図、(c)はユニットの正面図、(d)は(a)のＤ−Ｄ矢視断
面図である。２……回転軸、３……回転機のハウジングの内孔、４……シートリング、７、18……Ｏ−リング、９……シールリング、 10……シールリングのシール面、 11……シートリングのシール面、 12、42、52……金具、 16、46……押え板、 17……圧縮コイルスプリング（弾性手段）、 30、40……プレートリング。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転機のハウジングの内孔に固定された環
状のシートリングと、ハウジングの内孔に貫装した回転
軸に摺動可能に装着され、シートリングとシール面同士
で摺接する環状のシールリングと、回転軸に固定される
一方、前記シールリングの外周部において該シールリン
グと軸方向に離間しないように軸方向に爪を有し、該爪
の先端部に爪の方向に対し、略直角方向の突起を設け、
この突起によって係合するとともにシールリングを回転
軸と一体に回転させる金具と、回転軸に摺動可能に装着
され、シールリングに当接可能な押え板と、押え板と金
具との間に介装され、押え板を介してシールリングをシ
ートリングへ向けて付勢する弾性手段と、ハウジングの
内孔とシートリングとの間、および、回転軸とシールリ
ングとの間に介装されたＯ−リングと、を具備してなる
メカニカルシールにおいて、前記シールリングの外周部
にて軸方向から全周に亘って当接するとともに該シール
リングと前記金具の爪の先端部に設けられた突起との係
合に介在し、前記弾性手段によるこれらシールリングと
金具とを離間させる力をシールリングの周方向全域に均
等に分散するプレートリングを設けたことを特徴とする
メカニカルシール。