JPH0687782U - メカニカルシール - Google Patents
メカニカルシールInfo
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- JPH0687782U JPH0687782U JP3344693U JP3344693U JPH0687782U JP H0687782 U JPH0687782 U JP H0687782U JP 3344693 U JP3344693 U JP 3344693U JP 3344693 U JP3344693 U JP 3344693U JP H0687782 U JPH0687782 U JP H0687782U
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- Mechanical Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 運転時に発生する摩擦熱によりシール面に片
当りが生じることを防止し、良好なシール機能を維持す
る。 【構成】 筒状のリング支材２のシールリング１を把持
する前端部外周にこのリング支材２の熱膨張率より小さ
い熱膨張率の熱変形抑制材６を嵌着した。又は、リング
支材２の前端部をこのリング支材２の他の部分の熱膨張
率より小さい熱膨張率の熱変形抑制材６をもって形成し
てシールリング１を把持させた。
当りが生じることを防止し、良好なシール機能を維持す
る。 【構成】 筒状のリング支材２のシールリング１を把持
する前端部外周にこのリング支材２の熱膨張率より小さ
い熱膨張率の熱変形抑制材６を嵌着した。又は、リング
支材２の前端部をこのリング支材２の他の部分の熱膨張
率より小さい熱膨張率の熱変形抑制材６をもって形成し
てシールリング１を把持させた。
Description
【０００１】
この考案は、運転中にメカニカルシールのシール面に発生する摩擦熱による熱 変形によって片当りが生じることを防止する手段に関するものである。
【０００２】
図４は従来のメカニカルシールを示す。シールリング１は筒状のリング支材２ の前端部（図の右側）に把持されている。相手リング３は回転軸４に固着されて いる。リング支材２は筐体９に軸方向に移動可能に嵌合し、図示しないばねによ りリング支材２を介してシールリング１は相手リング３に押圧されている。回転 しないシールリング１のシール端面と回転する相手リング３のシール受面とが滑 接して流体の漏れを封止する。シールリング１のシール端面には環状溝１ｃが形 成され、環状溝１ｃに連通する流体供給孔１ｈ，２ｈ及び９ｈが穿設されており 、図示しないポンプ等により高圧水が流体供給孔１ｈ，２ｈ及び９ｈを経て環状 溝１ｃへ送られ、シール面間に水膜を形成させて摩擦抵抗損失を低減させる。
【０００３】
従来のメカニカルシールは上記のようであるが、運転中に、シールリング１の シール端面と相手リング３のシール受面とが滑接することにより摩擦熱が生じ、 図３（Ｂ）に示すように、シールリング１の部分の温度が上昇して、熱膨張によ り、シールリング１の部分の径が、リング支材２の図の左側の部分の径より大き く膨張するので、断面では図３（Ｂ）に示すように傾き、シール端面も傾くので 、相手リング３のシール受面に内側シール端面１ｉが接し、外側シール端面１ｏ は離れることになり、環状溝１ｃに供給された高圧水は外側シール端面１ｏから 容易に流出してしまい、内側シール端面１ｉには水膜が形成されなくなり、摩擦 が増加して発熱が多くなり、以上の傾向が益々強くなり、遂に焼損に至るという ような課題があった。
【０００４】 この考案は上記課題を解消するためになされたもので、運転中における熱変形 によるシール面の傾斜による片当りを防止し、もって、摩擦発熱が増加すること のないメカニカルシールを得ることを目的とする。
【０００５】
この考案に係るメカニカルシールは、リング支材の前端部外周にこのリング支 材の熱膨張率より小さい熱膨張率の熱変形抑制材を嵌着するか、又は、リング支 材の前端部をこのリング支材の他の部分の熱膨張率より小さい熱膨張率の熱変形 抑制材をもって形成したものである。
【０００６】
この考案におけるメカニカルシールのリング支材の前端部外周に嵌着された熱 変形抑制材又はリング支材の前端部を形成する熱変形抑制材は、リング支材より 熱膨張率が小さいので、運転中にシール端面の摩擦熱によりシールリングの温度 が上昇しても、熱変形抑制材に抑制されて温度上昇の割には膨張が小さく、摩擦 熱源から離れていてそれほど温度が上昇しないリング支材の後部の膨張と同じ程 度となり、シールリングのシール端面の角度変化が生じない。すなわち、シール 面の片当りがなく良好なシール面の滑接状態が維持される。
【０００７】
以下、この考案の一実施例を図について説明する。図１において、１はシール リング、２はシールリング１を支持するリング支材、３はシールリング１のシー ル端面が接する相手リング、４は相手リング３が嵌着された回転軸、６はリング 支材２の前端部外周に嵌着された熱変形抑制材、９はこのメカニカルシールが適 用されているポンプ等の筐体である。シールリング１としては、各種金属の他、 焼成カーボン，炭化タングステン，炭化けい素等、又はこれらを組み合わせたも のが用いられる。シールリング１の前端面（図の右側）はシール端面として適当 なシール面圧が得られるように形成されており、そのシール端面の径方向中央部 には環状溝１ｃが形成されている。リング支材２は、中央部から後部（図の左側 ）の部分は筐体９の回転軸４を貫通させる貫通孔の内周面に軸方向に移動可能に 嵌合する筒状に形成されており、筐体９の内周面との間には流体の漏れを封止す るようにＯリングが嵌挿されている。リング支材２の前部はシールリング１を把 持するように大径に形成され、前端面から旋削してシールリング１を収容する凹 部が形成されている。リング支材２と筐体９との間には、リング支材２を図の右 方へ推進して適当な圧力でシールリング１を相手リング３に押圧するように、図 示しないばねが設けられている。筐体９，リング支材２及びシールリング１には 環状溝１ｃに連通する流体供給孔９ｈ，２ｈ及び１ｈが穿設されている。流体供 給孔９ｈに連通するように図示しない高圧水ポンプのような高圧流体供給手段が 設けられている。なお、環状溝１ｃはプレッシャダムと呼ばれる。
【０００８】 図１に示すように、リング支材２の前部（図の右側）はシールリング１を収容 するように大径となっており、その大径部の外周面に熱変形抑制材６が冷やし嵌 め等の手段によって嵌着して設けられている。熱変形抑制材６は線膨張係数が小 さい材質のもの、例えば、低膨張合金インバー等で作られている。熱変形抑制材 ６をリング支材２に冷やし嵌め等の手段により嵌着すると、シールリング１のシ ール端面の角度が変化して内径側より外径側が突出するようになるときは、ラッ ピング加工をしてシール端面が一平面となるように修正すればよい。
【０００９】 図１に示すように、相手リング３は回転軸４に嵌着され、さらにスリーブ８に よって回転軸４に固定されている。相手リング３の図の左側の端面は、シールリ ング１のシール端面に滑接するシール受面として滑らかな一平面にラッピング加 工により仕上げられている。
【００１０】 次に、図１に示す実施例の動作について説明する。回転軸４が回転すると固着 されている相手リング３も共に回転する。回転しないリング支材２に嵌着されて いるシールリング１は、図示しないばねに推進されて、シールリング１のシール 端面は相手リング３のシール受面に押しつけられる。その押圧力は、図示しない ばねの力と、このメカニカルシールの内外の流体圧力差のリング支材２に作用す る軸方向の力との和又は差になる。このようにリング支材２を介してシールリン グ１と相手リング３とが押圧されることにより、シールリング１と相手リング３ との滑接面からの流体の漏れが封止される。
【００１１】 図１に示す実施例においては、シールリング１のシール端面の径方向中央部に 環状溝１ｃが形成されており、この環状溝１ｃに連通する流体供給孔１ｈ，２ｈ 及び９ｈを経て図示しないポンプから高圧水が供給されるので、この高圧水は、 環状溝１ｃから外側シール端面１ｏ及び内側シール端面１ｉと相手リング３のシ ール受面との間を流れて流出するときにシール面間に水膜を形成し、潤滑油の油 膜と同様な潤滑作用によりシール面間の摩擦抵抗損失を低減させる。
【００１２】 図１において、相手リング３のシール受面とシールリング１のシール端面とが 滑接すれば、上記のようにシール面間にいかに良好な流体膜が形成されても、流 体膜内にせん断力抵抗があり、これを一種の摩擦抵抗と考えれば、運転にともな いシール面に摩擦熱が発生する。この摩擦熱により、シールリング１及びシール リング１を把持しているリング支材２の前端部の温度が上昇する。しかし、リン グ支材２の後部（図の左側）は摩擦発熱の熱源から離れているので温度はあまり 上がらない。したがって、図３（Ｂ）に示すように、リング支材２の後部（図の 左側）に比べて、リング支材２の前部（図の右側）がより大きく膨張して径が大 きくなり、シールリング１のシール端面の角度が変化して、内側シール端面１ｉ が外側シール端面１ｏより突出する状態になろうとする。従来のメカニカルシー ルでは、実際に図３（Ｂ）に示すようになって、前述のように、環状溝１ｃに供 給された高圧水が外側シール端面１ｏから容易に流出してしまい、内側シール端 面１ｉには水膜が形成されなくなり、摩擦が増加して発熱が多くなり、以上の傾 向が益々強くなり、遂に焼損に至ることがあった。
【００１３】 ところが、図１に示す実施例では、リング支材２の前端部外周に熱変形抑制材 ６が嵌着されているので、前端部の温度が上昇しても熱膨張率の小さい熱変形抑 制材６の径はあまり変わらず、シールリング１及びリング支材２の前端部が膨張 しようとしても、図３（Ａ）に示すように、熱変形抑制材６に抑制されて径が大 きくなることができず、前端部に比べて温度があまり高くないリング支材２の後 部の径の膨張と同じ程度となるので、シールリング１及びリング支材２の前端部 の変形が小さく、シールリング１のシール端面の角度変化も少なくなる。したが って、外側シール端面１ｏも内側シール端面１ｉも相手リング３のシール受面と の間に良好な流体膜が維持され、小さい摩擦抵抗損失で焼損などが生じることな くシール機能が維持される。
【００１４】 なお、熱変形抑制材６の厚さ，幅は、予想される、または、実験的に知られる シールリング１及びリング支材２に生じる温度変化，温度勾配の条件で、前述の ように、シールリング１及びリング支材２の前端部の膨張しようとする力と熱変 形抑制材６の抑制力とがバランスして、シールリング１のシール端面に角度変化 が生じないように決定すればよい。
【００１５】 次に、図２に示す実施例について説明する。図２においては、シールリング１ の外周面に直接に熱変形抑制材６が嵌着されており、シールリング１を把持する 熱変形抑制材６をリング支材２の前端部に取り付けることにより組み付けられて いる。その他の構成は図１と同様である。図２に示す実施例の動作についても図 １について説明したところと同様であり、熱変形抑制材６の熱膨張率が小さいの で、シール面間に発生する摩擦熱によりシールリング１の温度が上昇して膨張し ようとしても熱変形抑制材６が変形を抑制するので、図３（Ａ）に示すように、 シールリング１のシール端面の角度変化が少なく、外側シール端面１ｏも内側シ ール端面１ｉも相手リング３のシール受面との間に良好な流体膜が形成され、小 さい摩擦抵抗損失で焼損などが生じることなくシール機能が維持される。
【００１６】 なお、上記実施例では、熱変形抑制材６に低膨張合金インバーのような膨張率 が小さいものを用いたが、熱変形抑制材６あるいはリング支材２の前部にはマル テンサイト系ステンレス鋼などの比較的膨張率の小さいものを用い、リング支材 ２の中央部から後部には銅合金のような比較的膨張率の大きい材質を用いること により、前記説明と同様に、熱変形によりシールリング１のシール端面が角度変 化することが防止され、シール機能が良好に維持される。また、シール面間の摩 擦熱により、相手リング３のシール受面すなわち図の相手リング３の左側の部分 も温度が上昇して膨張して、相手リング３のシール受面も角度変化が生じるので 、その角度変化を補償するようにシールリング１のシール端面が角度変化するよ うに積極的に考慮して熱変形抑制材６の寸法を決定することもできる。
【００１７】 なお、図１及び図２に示す実施例では、シールリング１のシール端面に環状溝 １ｃを形成し、高圧流体を供給してシール面間に流体膜を形成させるようにした が、環状溝１ｃを具備しないメカニカルシールであっても、熱変形抑制材６を設 けることによりシール面の角度変化が防止され、シール面の片当りが避けられ、 摩擦発熱の増加はなく、焼き付き等の損傷の発生が防止される。
【００１８】
以上のように、この考案によれば、リング支材の前端部に嵌着して設けた熱変 形抑制材が、摩擦発熱によるシールリング及びリング支材の前端部の熱膨張を抑 制するので、シール面の角度変化が防止され、シール面に片当りが生じることが なく、摩擦発熱の増加がなく、焼き付き等の損傷の発生が防止される。
【図１】この考案の一実施例によるメカニカルシールの
縦断面図である。
縦断面図である。
【図２】この考案の他の実施例によるメカニカルシール
の縦断面図である。
の縦断面図である。
【図３】（Ａ）はこの考案の一実施例によるメカニカル
シールのシールリング及びリング支材の変形を示す図、
（Ｂ）は従来のメカニカルシールのシールリング及びリ
ング支材の変形を示す図である。
シールのシールリング及びリング支材の変形を示す図、
（Ｂ）は従来のメカニカルシールのシールリング及びリ
ング支材の変形を示す図である。
【図４】従来のメカニカルシールの縦断面図である。
１：シールリング、 １ｃ：環状溝、１ｏ：外側シール
端面、 １ｉ：内側シール端面、２：リング支材、
３：相手リング、 ４：回転軸、６：熱変形抑制材、１
ｈ，２ｈ，９ｈ：流体供給孔。
端面、 １ｉ：内側シール端面、２：リング支材、
３：相手リング、 ４：回転軸、６：熱変形抑制材、１
ｈ，２ｈ，９ｈ：流体供給孔。
Claims (4)
- 【請求項１】 筒状のリング支材の前端部に固定支持さ
れたシールリングを相手リングに押圧して流体の漏れを
封止するメカニカルシールにおいて、前記リング支材の
前端部外周にこのリング支材の熱膨張率より小さい熱膨
張率の熱変形抑制材を嵌着したことを特徴とするメカニ
カルシール。 - 【請求項２】 筒状のリング支材の前端部に固定支持さ
れたシールリングを相手リングに押圧して流体の漏れを
封止するメカニカルシールにおいて、前記リング支材の
前端部をこのリング支材の他の部分の熱膨張率より小さ
い熱膨張率の熱変形抑制材をもって形成したことを特徴
とするメカニカルシール。 - 【請求項３】 筒状のリング支材の前端部に固定支持さ
れたシールリングを相手リングに押圧して流体の漏れを
封止するメカニカルシールにおいて、前記シールリング
のシール端面には環状溝が形成され、この環状溝に連通
する流体供給孔を経て高圧流体を供給する高圧流体供給
手段が設けられ、前記リング支材の前端部外周にこのリ
ング支材の熱膨張率より小さい熱膨張率の熱変形抑制材
を嵌着したことを特徴とするメカニカルシール。 - 【請求項４】 筒状のリング支材の前端部に固定支持さ
れたシールリングを相手リングに押圧して流体の漏れを
封止するメカニカルシールにおいて、前記シールリング
のシール端面には環状溝が形成され、この環状溝に連通
する流体供給孔を経て高圧流体を供給する高圧流体供給
手段が設けられ、前記リング支材の前端部をこのリング
支材の他の部分の熱膨張率より小さい熱膨張率の熱変形
抑制材をもって形成したことを特徴とするメカニカルシ
ール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3344693U JPH0687782U (ja) | 1993-05-31 | 1993-05-31 | メカニカルシール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3344693U JPH0687782U (ja) | 1993-05-31 | 1993-05-31 | メカニカルシール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0687782U true JPH0687782U (ja) | 1994-12-22 |
Family
ID=12386768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3344693U Withdrawn JPH0687782U (ja) | 1993-05-31 | 1993-05-31 | メカニカルシール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0687782U (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107448607A (zh) * | 2017-08-30 | 2017-12-08 | 武汉海王机电工程技术公司 | 一种井下工具试验装置的密封结构 |
| CN116123284A (zh) * | 2022-12-13 | 2023-05-16 | 清华大学 | 蓄能密封组件 |
| CN119196312A (zh) * | 2024-10-16 | 2024-12-27 | 中国船舶集团有限公司第七〇四研究所 | 一种高线速度密封装置 |
-
1993
- 1993-05-31 JP JP3344693U patent/JPH0687782U/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107448607A (zh) * | 2017-08-30 | 2017-12-08 | 武汉海王机电工程技术公司 | 一种井下工具试验装置的密封结构 |
| CN107448607B (zh) * | 2017-08-30 | 2023-07-14 | 武汉海王机电工程技术有限公司 | 一种井下工具试验装置的密封结构 |
| CN116123284A (zh) * | 2022-12-13 | 2023-05-16 | 清华大学 | 蓄能密封组件 |
| CN119196312A (zh) * | 2024-10-16 | 2024-12-27 | 中国船舶集团有限公司第七〇四研究所 | 一种高线速度密封装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19971106 |