JPH0771617A - 分割形メカニカル端面シール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 軸やハウジングを分解せずに取付・交換でき
る完全分割形メカニカル端面シールを提供する。 【構成】 本発明のシールには、軸１６に対して主リン
グ１０４を密封するとともに軸方向と周方向と半径方向
とに主リングを堅固に位置付ける密封部材１１２が含ま
れ、さらに、ハウジングに対して相リング８０を密封す
るとともに軸方向に相リングを非堅固に位置付けながら
同時に相リングに軸方向の偏向力を付与して前記２つの
リングを相互接触状態にする密封部材が含まれる。ハウ
ジングに対する軸の大幅な移動が予測される用途では、
相リング部と軸に関連ある回動部材との間にスラスト軸
受けまたは接続部が設けられる。別の方法として、軸受
け部を設けて主リング部の軸方向位置を維持させ、大幅
な軸移動にかかわりなしに、主リングおよび相リングの
両方を互いに略同じ相対位置に保持させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の背景】本発明は、１９９０年５月２５日出願の
特許出願第０７／５２９，２０８号、現米国特許第５，
１１４，１６３号の継続出願として１９９１年１２月１
０日に出願された同時継続出願第０７／８０５，４７０
号の一部継続出願である。

【０００２】本出願の親特許である関連特許の米国特許
第５，１１４，１６３号には、図１３において、ポンプ
やタービン等の運転装置の軸が、通常予測されるよりも
大きな軸方向移動を受けやすい用途を対象とした実施例
が示されている。この実施例の設計では、回動自在に固
定された分割形ホルダを軸の軸方向移動に伴って移動さ
せるスラスト軸受が用いられている。米国特許第５，１
１４，１６３号の明細書の図１３の実施例に関連ある部
分とその他の関連部分とがここに参照により適宜取り入
れられている。

【０００３】

【従来の技術】親特許である米国特許第５，１１４，１
６３号に示されている図１３の実施例は一般に約１／２
〜１インチ程度の小幅な軸方向移動には対処可能であ
る。しかしこれよりも大きな軸方向移動の場合には、分
割形ホルダ部材がハウジングに妨げられるために移動が
阻止され、そのごく限られた軸方向の自由度を超える
と、分割形ホルダ部材とハウジングとの間に配されたＯ
リングによる密封状態が壊れてしまう。あるいは分割形
ホルダの半径方向に延在する肩部とハウジングの半径方
向に延在する壁面とが当接してしまう。

【０００４】

【発明が解決すべき課題】したがって、分割形シール部
材の密封性を低下させずに、最大６インチのはるかに大
幅な軸方向移動に対処可能な分割形メカニカル端面シー
ルが必要とされている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】よってここに、ハウジン
グと該ハウジングに対して回動するようになっている軸
との間に気密な密封状態をもたらす分割形メカニカル端
面シールにおいて、各々が略放射状の向かい合った密封
面を形成する複数個の弓形弧状部分からなる隣接した剛
性かつ環状の主リングおよび相リングと、各リングの弧
状部分を互いに固着的に接合保持して、前記リングによ
って形成される向かい合った各密封面を全周にわたって
非連続的部分ない円滑面にする手段とからなり、該接合
保持手段が、各リングの密封面が互いに反対側に向かい
合って位置するように、各々自身に関連あるリングを前
記軸および他方のリングと略同軸に配置支持する前記主
リング用および相リング用の分割形弾性手段と、各々が
それぞれの分割形弾性手段と関連のリングとを実質的に
同心状態に周方向に接続する分割形ホルダ手段とをさら
に含み、前記主リング用分割形弾性手段が前記主リング
を軸方向および半径方向の移動に対して固定的に支持
し、前記相リング用の分割形弾性手段が前記相リングを
非固定的に支持するとともに前記相リングを主リングに
対して軸方向に偏向させ、各分割形ホルダ手段が、互い
に離脱可能に取り付けられるとともに取り付けられた時
にそれぞれの分割形弾性手段の少なくとも一部分を関連
の弧状部分に対してある程度密封的に加圧係合させる一
対の半円形ホルダ部材からなり、主リング用ホルダ手段
と相リング用ホルダ手段との相対的回動にかかわりな
く、かつハウジングに対する軸の大幅な一時的軸方向移
動にかかわりなく、軸回動時に主リング用分割形ホルダ
手段に対する相リング用分割形ホルダ手段の位置を実質
的に同じ相対軸方向位置に維持する分割形相対位置決め
手段をさらに含んでなる分割形メカニカル端面シールを
開示する。

【０００６】

【実施例】パッキン箱における従来のパッキンの一例
が、図１に示されており、そして図１はポンプ１０を示
し、このポンプ１０は、ハウジング１２と、駆動軸１６
によって駆動される羽根車１４と、流体入力室１８と、
流体出力室２０とを有する。通常では流体は、羽根車１
４によって室１８、２０を介して矢印の方向に汲み上げ
られる。

【０００７】パッキン２２は、外部への汲み上げられた
流体の駆動軸１６に沿う漏れを防ぐことを意図されてい
る。パッキン２２は、パッキン・フォロワ２６によって
駆動軸１６とシール接触するように、パッキン箱ハウジ
ング２４内に詰められた従来のジャム（ｊａｍ）であ
る。パッキン２２に対してパッキン・フォロワ２６によ
って加えられる圧力は、それらのうちの二つが示されて
いるパッキン押さえナット２８を締めたり、緩めたりす
ることによって、増加したり、減少したりされる。

【０００８】図２は、通常は高度な平坦さで重なりあっ
ているシール面３４をもったシール・リング３２を有す
る回転メカニカル・シール３０で、パッキン２２を置き
換える従来技術の方法を図示している。米国特許番号第
３，９６１，７９９号に開示されているような分割シー
ルを有していないアッセンブリのために、取り付けは、
モータ（図示せず）のような軸１６に駆動力を提供する
手段の取り外しが先行され、そしてそれから、フォロワ
２６が取り外されて、パッキン２２が引き出される。パ
ッキン・フォロワ２６とパッキン２２を取り除いたのち
に、回転メカニカル・シール３０が取り付けられる。

【０００９】噛み合いリング３８とＯリング４０とを有
する特別なパッキン押さえ板３６が、パッキン押さえナ
ット２８によってパッキン箱ハウジング２４に締め付け
られている。パッキン押さえ板３６は、各々の大きさの
パッキン箱に適合するように製造されなければならな
い。駆動軸１６の各々の大きさは、種々のシールされて
軸を通された装置のためのパッキン箱用の三つの大きさ
を通常は有しているので、このことは、特別なパッキン
押さえ板は、各大きさのパッキン箱ハウジングのために
製造されなければならないことを意味する。

【００１０】図３は、米国特許番号第４、５７６、３８
４号に図示されるとともに開示されているように、パッ
キン箱内のパッキンを置き換えるためのシールたる、分
割シール構造の断面図を図示する。特別なパッキン押さ
え板アッセンブリは、ソケット頭部押さえネジ３８によ
って、第二のパッキン押さえ板半分部分に取り付けられ
る第一のパッキン押さえ板半分部分３６Ａを有する。パ
ッキン押さえ板アッセンブリは、パッキン押さえナット
２８によってパッキン箱ハウジングに連結されている。
分割されたエラストマー製の端面ガスケット４１が、パ
ッキン押さえ板アッセンブリをパッキン箱ハウジングに
シールしている。パッキン押さえ板アッセンブリは、回
転分割シール・リング・アッセンブリ４２と固定分割シ
ール・リング・アッセンブリ４４を収容している。

【００１１】回転分割シール・リング・アッセンブリ４
２は、例えばソケット頭部押さえネジ４８のような取り
付け手段で、一方の半分部分４６が示されている二つの
半分されたホルダーによって、軸１６の周りの適正な位
置に保持されている。締め付け押さえネジは４８は、Ｏ
リング５０上でホルダー４６を締め付けていて、かくし
て軸１６にホルダー４６をシールする。また分割された
回転リング５２は、分割されたエラストマー製の覆い５
４によってホルダー４６にシールされている。

【００１２】固定分割シール・リング５６は、Ｏリング
５８によってパッキン押さえ板アッセンブリ３６Ａにシ
ールされている。それらのうちの一つのスプリング６０
が示されている、パッキン押さえ板アッセンブリ３６Ａ
内の適正な内径部内に配置された複数のスプリングは、
固定リング５６に対して軸方向偏倚を提供し、それぞれ
のリング５２、５６のシール面５２Ｓ、５６Ｓをともに
もたらす。米国特許番号第４，５７６，３８４号に開示
されたようなシールは、取り付けのために過度の量の努
力と専門的技術を必要とする。シールの取り付けは、少
なくとも四つの位置に分割されたエラストマー製の素子
（４０、５０、５４、５８）の継ぎ目の流体シールを必
要とする。

【００１３】さらに、全ての分離したエラストマー製の
素子は、各々が分割されている少なくとも四つの他の堅
固な素子と同時に取り付けられる。取り付け処理の間に
適正に保持されなければならない素子の数と、その一方
で分割された部分をともに同時にネジ止めすることは負
担になる。分割された素子を、それらの分割された対応
する部分に関してしか、あるいはそれぞれのアッセンブ
リ４２、４４の他の素子に関して誤って連結したり、あ
るいは不整列となる場合が一般におこる。

【００１４】図４は、本発明による分割シールの断面図
である。パッキン箱ハウジング２４と軸１６は、図１乃
至図３の従来技術の装置に示されたそれらのように、相
対的に位置している。図５は、二つの分割半分部分６０
Ａ、６０Ｂを有するパッキン押さえ板アッセンブリ６０
を、立側面図で図示している。パッキン押さえ板アッセ
ンブリ６０を形成する分割半分部分６０Ａ、６０Ｂは、
互いに同一であるとともに、図５に示されるように垂直
面にそって分割されている。一方の分割半分部分６０Ａ
は、二つの分割半分部分が互いに接合されて、パッキン
押さえ板アッセンブリ６０を形成するときに、他方の分
割半分部分６０Ｂに関して１８０゜回転される。

【００１５】さて図４、図５を参照すると、パッキン押
さえ板アッセンブリ６０は、ソケット頭部ネジ６１のよ
うな取り付け手段を含み、それは、それぞれ補い合う半
分のパッキン押さえ板内のネジ穴６２内にネジ止めされ
て、完全に軸を取り囲むパッキン押さえ板アッセンブリ
６０を形成する。

【００１６】従来技術におけるように、パッキン押さえ
板アッセンブリは、ボルト６３によって直接にハウジン
グ２４に取り付けられていて、図４にその一つが示され
ていて、パッキン押さえ板アッセンブリ６０内の穴６４
を通して挿入されている。ボルト６３がハウジング２４
内のネジ穴６６内にネジ止めされるとき、ボルト頭部は
穴６４の肩部に隣接する。パッキン箱ハウジング２４上
にパッキン押さえ板６０を取り付けるための正確な技術
は、本発明の重要な部分ではなく、従来技術において示
されるような技術のような他の方法を、利用することが
できる。ある大きさのパッキン押さえ板アッセンブリ６
０が、主要なパッキン箱ハウジングに適合するように製
造することができ、唯一の要件は、パッキン箱ハウジン
グ２４上の清潔な側面６８である。図５において示され
るネジ切りされた内径部１７２は、パッキン押さえ板ア
ッセンブリ６０の円周の周りに均等に配置されていて、
図１０に関して以下に検討されるように、シールの取付
において使用されるであろう。

【００１７】さて図４、図６を参照すると、パッキン押
さえ板アッセンブリ６０は、リップ７２と係合する凹所
をなした内径部７０を含み、リップ７２自身は、分割さ
れたエラストマー製のシール素子７４の外径部に一体的
に取り付けられている。シール７４は、一つの機能がシ
ール素子を一緒に圧縮することであるので、択一的に圧
縮リング７４として参照される。リップ７２の軸方向寸
法Ａは、凹所７０の幅よりちょうど若干大きいものであ
るべきであり、しかしリップ７２は、パッキン押さえ板
アッセンブリ６０の内径部内に容易に適合すべきであ
る。組み立てられたときに、パッキン押さえ板アッセン
ブリ６０は、パッキン箱ハウジング２４の側面６８に対
してリップ７２を押し込むであろう。かくして清潔な側
面６８は、パッキン押さえ板アッセンブリ６０とパッキ
ン箱ハウジング２４との間に、閉塞し、緊密に適合し、
かつ良いシールを保証するであろう。

【００１８】シール素子あるいは圧縮リング７４は、リ
ップ７２からシール７４の反対側端部にある重要な管状
延長部７８を偏倚する中央部７６を含む。管状延長部７
８は、この実施例においては噛み合いリング・アッセン
ブリであり、図４において符号８０によって全体的に指
示された固定分割シール・リングと係合する。シール素
子７４は、完全に組み立てられたときに、それが普通の
圧力下において、シールの一方の側から他方の側への流
体漏れに対してシールする方法で構成されている。シー
ル特性は、以下に検討されるであろう。図４の図は圧力
を加えられた位置のシール素子７４を示すがその反対
に、図６は圧力を加えられていない位置のシール素子７
４の断面図を示す。

【００１９】リング・アッセンブリ８０の構成部分の構
造とともに、エラストマー製の素子７４の中央部７６の
弾力性は、パッキン箱ハウジング２４から離れて相互に
連結されたリング・アッセンブリ８０を押す、軸方向偏
倚力を創り出す。さらに、軸方向に与えられる力の量
は、リング・アッセンブリ８０の軸方向位置に依存する
ので、この偏倚力は調節可能である。例えば、もしシー
ル素子７４が、パッキン箱ハウジング２４に向かってリ
ング・アッセンブリ８０をシフトすることによって、よ
り大きな度合いで圧縮されるならば、より大きな軸方向
偏倚力が提供されるであろう。

【００２０】固定主リング・アッセンブリ８０は、構成
部分８２Ａ、８２Ｂを含む分割ホルダー８２と、シール
面８４Ｓを有する分割噛み合いシール・リング８４とを
有する。ホルダー８２は、二つの半分部分８２Ａ、８２
Ｂを有し、それらの各々は、さらに以下に図９に関して
説明されるように、ボルト１６２を挿入するための貫通
孔８６を含む。二つのボルトの各々は、ホルダー８２の
相補的な半分部分上の対応するネジ切りされた穴と係合
するであろうし、そしてボルトの締め付けは、固定噛み
合いシール・リング８４を保持するとともに位置決めす
るための一個の環状アッセンブリを形成するであろう。
環状フランジ８３は、ホルダー８２の円周外部縁から延
長する。

【００２１】ホルダー８２は、金属のような硬い材質よ
りなり、その内径部分８８で、管状延長部７８の外側表
面への支持を提供する。内径部分８８は、一方の端部を
フランジ部材９０によって、他方の端部を第二フランジ
部材９２によって定められている。フランジ部材９０
は、管状延長部７８内の対応する溝部９４内に適合す
る。

【００２２】さらに内径部分８８は、管状延長部７８の
圧縮から生じる、いかなる余分なエラストマー材料を集
めることのできる凹所９６を含む。同様に、管状延長部
７８は、内径部分８８の総軸方向幅、即ちフランジ部材
９２まで延長せず、そしてかくして、ホルダー８２が一
緒にネジ止めされるときに、管状延長部７８からの余分
な圧縮されたエラストマー材料が延長することができる
容積を提供する。

【００２３】管状延長部７８の内側表面は、噛み合いシ
ール・リング８４と係合する。シール・リング８４は、
一緒に接合されるとともに、管状延長部７８によって外
周を取り囲まれる一対の分割された半分部分を有する。
管状延長部７８のフランジ部９８は、シール・リング８
４に対して軸方向支持を提供するとともに、パッキン箱
ハウジング２４から離れてリング８４を偏倚する。延長
部７８の内側表面上の接合隣接部１００は、シール・リ
ング８４の周部の相反する浅い溝止め１０２内にすべり
ばめしている。

【００２４】シール部材７４は、シール・リング８４に
軸方向、径方向および円周方向の支持を提供するととも
に、またリング８４とホルダー８２との間の通路をシー
ルする。またシール部材７４は、表面６８に対してリッ
プ７２を圧縮することによって、パッキン押さえ板アッ
センブリ６０に対してハウジング２４をシールする。ま
たシール部材７４は、リング・アッセンブリ８０に軸方
向偏倚力を提供する。

【００２５】シール部材７４の寸法は、軸１６の直径
と、主リング８４とパッキン押さえ板アッセンブリ６０
のような、シール部材７４が係合する残りの素子に依存
する。管状延長部７８の軸方向幅Ａ_E、接合隣接部１０
０の高さＨ_A、幅Ｗ_Aのようなある寸法は、異なった大き
さのシールのために標準化された寸法のリング溝とホル
ダーに適合する標準値にセットすることができる。また
移行部７６の高さＨ_Tは、高さＨ_Tが、シール・リップ７
２が主要な大きさのパッキン箱ハウジング２４のための
表面６８と係合することができるのに十分な大きさであ
る限りは、標準的な高さにセットされてよい。

【００２６】再び図４を参照すると、全体的に符号１０
４で指示されるこの実施例における回転分割シール・リ
ング・アッセンブリは、主リング・アッセンブリであ
る。それは、噛み合いリング８４の面８４Ｓと直接に対
向する関係にあるシール面１０６Ｓを有する分割主シー
ル・リング１０６を含む。表面１０８は、概ねシール面
１０６Ｓに平行な面で、リング１０６の反対側で径方向
に延長する。シール・リング１０６の分割された半分部
分は、接合されたときに止め部１１０もった環状部材を
構成し、リング８４上の止め部１０２と同様に止め部１
１０は、それとともにリング１０６の軸方向及び径方向
位置決めを容易にする隣接接合部を収容する。

【００２７】またリング・アッセンブリ１０４は、主シ
ール・リング１０６の周りに適合するとともに、それへ
の支持を提供する管状延長部１１４を有する回転エラス
トマー製シール素子１１２を有する。管状延長部１１４
の内側表面上に配置された隣接接合部１１６は、リング
１０６の外径側表面の止め部１１０と相反するととも
に、その中にすべりばめする形状を有している。シール
素子１０４の移行部１１８は、径方向延長表面１０８に
軸方向支持を提供する。管状延長部１１４と移行部１１
８のエラストマー特性は、リング１０６を効果的にシー
ルして、リング１０６とシール素子１１２との間を流体
が通過するのを防ぐことである。

【００２８】さらにシール素子１１２は、素子１１２と
軸１６との間の流体の通過を効果的にシールする内側表
面１２２を有する軸シール部１２０を有している。軸シ
ール部１２０の端部にあるフランジ・リップ１２４は、
回転ホルダー１２６と共働して、ホルダー１２６に対し
て軸シール部１２０をシールする。ホルダー１２６の内
側表面の溝止め部１２８内へのリップ１２４の挿入と軸
シール部の圧縮は、良いシール能力を提供する。

【００２９】ホルダー１２６とシール素子１１２との間
により効果的なシールを創り出すとともに、リング１０
６を堅固に支持するために、ホルダー１２６の内側表面
は、概ねシール素子１１２の外側表面の外形に沿ってい
る。またホルダー１２６は、素子１１２が組立位置にお
いて圧縮されたときに、素子１１２からの余分なエラス
トマー材料を収容するために、フランジ１３２と管状延
長部１１４との間に浅い溝１３０と空間を設けている。
シール素子１１２は、回転リング・アッセンブリ１０４
の全ての素子のように、分割されている。シール・リン
グ１０６とシール素子１１２の軸方向及び径方向寸法は
また、標準値に適合していてよく、そこでシール素子
は、異なった大きさの軸とともに使用できるかもしれな
い。

【００３０】回転ホルダー１２６は、二つの半分部分に
分割されて、それらのうちの一方の半分が、図４に示さ
れている。各半分部分は、（破線で示される）フランジ
隣接接合部１３６とともに貫通孔１３４を有している。
ボルト（図示せず）が孔１３４を介して通され、その頭
部は、フランジ隣接接合部１３６と係合する。ホルダー
を一体化するために、ボルトは、ホルダー１２６の相補
的な半分部分内のネジ切りされた内径（図示せず）にネ
ジ止めされる。ボルトがホルダー１２６の相補的な半分
部分内にネジ止めされるとき、組み立てられた一体化さ
れたホルダーは、シール素子１１２上にシール圧力を与
える。

【００３１】第二の貫通孔１３８が、軸１６についてホ
ルダー１２６を完全に固定するために設けられてもよ
い。ホルダー１２６は、軸１６と直接に接触する内側直
径表面を有する、一対のフランジ形状の環状支持部１４
０を有する。支持部１４０は、軸１６に沿った軸方向
で、予め定められた固定位置にホルダー１２６を維持す
るベースである。孔１３４、１３８を通って適合するボ
ルト（図示せず）を締め付けることは、支持表面１４１
及び素子１１２の表面１２２と軸１６との摩擦係合とな
る、確実な駆動能力を与える。確実な駆動能力は、軸１
６に関して、回転噛み合い分割シール・リング・アッセ
ンブリ１０４の軸方向及び円周方向の並進運動を避け
る。ホルダー８２のようにホルダー１２６はまた、取り
付けるために互いに関して１８０゜で同一となる二つの
半分部分を配置し、多くは図５に示されたパッキン押さ
え板アッセンブリ６０のようである。

【００３２】また予め定められたリング・アッセンブリ
１０４の軸方向位置は、本発明の他の極めて重要な面を
示している。軸１６に沿って予め定められた位置までリ
ング・アッセンブリ１０４を摺動することができること
は、分割シール装置の組立者に、シール素子７４がシー
ル面１０６Ｓに対してシール面８４Ｓを偏倚するさいに
提供する軸方向弾撥力量に、圧縮応力を与えさせる。素
子７４によって与えられる弾撥力量は、固定噛み合いリ
ング・アッセンブリ８０の軸方向位置に依存し、そして
固定噛み合いリング・アッセンブリ８０は、順に回転主
リング・アッセンブリ１０４の軸方向位置に依存する。
操作者は、回転リング・アッセンブリ１０４を軸１６に
沿って予め定められた位置まで摺動することができ、素
子７４から望まれる軸方向弾撥力を正確に提供する。こ
の発明の圧縮応力を与えることができるということは、
装置の効果的なシールのための重要な特性である。

【００３３】任意のエラストマー製カバー・ガード１４
２が、固定ホルダー８２のフランジ８３を越えて配置さ
れている。ガード１４２の内側表面の止め部は、フラン
ジにすべりばめしている。ガードは、破損による破片か
らシール及びシール面８４Ｓ、１０６Ｓを保護する。軸
１６とシール・リング１０６が高速で回転するときに、
ガードはまた、シール面から勢いよく飛び出るいかなる
シールされた流体も逸らせる。

【００３４】シールの組み立ては、簡単かつ効率的に達
成される。例示したように、メカニカル・シールによっ
てパッキンを置き換えるには、最初にパッキンがパッキ
ン箱ハウジング２４から取り外される。図４、図６の断
面図で示したように、予め定められた寸法を有するエラ
ストマー製のシール素子７４が、パッキン押さえ板凹所
７０内に周部から圧入するようにして設けられる。シー
ル素子７４とシール・リング８４の製造は、シール内に
それらを組み付けることに先行される。

【００３５】シール素子７４は、望ましい寸法を有する
完全なシール素子リングを形成し、それからナイフでリ
ングを切り離すことによって製造されてよい。リングを
切断したり分割したりすることは、軸１６の周りでシー
ル素子７４を分割することを許容する。シール素子７４
を切断するための好ましい技術は、直線径方向切断であ
る。あるいはまた、切断は垂直に対してある角度でなさ
れてもよく、かくしてアッセンブリ中に切断端部を一緒
に適合する際にいくらかの遊びを許容する。また角度を
付けられた切断は、二つの切断端部がアッセンブリ中に
ともに圧縮されたときに、よりよいシール特性を提供す
る。以下に検討されるように、シール素子７４のシール
特性は、発明の構成によってさらに高められ、そしてそ
れは、シール素子７４の中央部７６内に固有に存在する
たが（フープ：ｈｏｏｐ）応力に依存し、流体が並みの
圧力下においてさえ、流体のためにシール能力を与え
る。

【００３６】代わりの技術は、図４、図５において示さ
れる断面を有する、押し出し成形されたエラストマー材
料の長くかつ、巻かれた線輪を有することである。線輪
の凹所７０の周りで適合するであろう必要とされる予め
定められた長さが、好ましくはある角度で切断される。
異なった長さが、ポンプあるいはタービンで使用される
異なった大きさの軸に適合するために、切断されること
ができる。一例としてシール素子１１２を使用すると、
切断は特別な切断ジグによってなされることができ、そ
こで図７に示されるように、線輪の長さの二つの互いに
噛み合う円形端部１５０、１５２が、ともに接合され
て、効果的な連続した環状シール素子を形成する。ある
いはまた、ありみぞ形状（図示せず）が切断されてよ
く、そして接合されて、シール素子７４を形成する。

【００３７】パッキン押さえ板アッセンブリ６０の二つ
の半分部分６０Ａ、６０Ｂは、それから一緒にされて、
シール素子７４のリップ７２がパッキン押さえ板アッセ
ンブリ６０内径部分内の凹所７０内に確実に位置するよ
うにする。パッキン押さえ板アッセンブリ６０は、ボル
トによって一緒にネジ止めされて、そしてそれから、リ
ップ７２が凹所７０の全周部の周りの表面６８と同じ高
さになることを確実にするように注意して、パッキン箱
ハウジング２４に対してもたらされる。好ましくは、ダ
ウ・コーニング社（Ｄｏｗ−Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃｏｒ
ｐ．）によって製造されたアールティーヴイ・シーラン
ト（ＲＴＶ ＳＥＡＬＡＮＴ）のような密閉剤の薄膜
が、シール能力を増すように、圧縮リング７４のリップ
７２が接触するであろうパッキン箱ハウジング２４の表
面６８上に被覆されている。それからパッキン押さえ板
アッセンブリ６０は、ネジ切りされた内径６６内にボル
ト６３をネジ止めすることによって、パッキン箱ハウジ
ング２４に取り付けられる。この段階において、ボルト
６３は、内径６６内で完全に締め付けられるべきではな
い。それから固定主リング８０の二つの半分部分が、一
度に一つづつ、管状延長部７８の内径部内にそれらを位
置させることによって組み立てられ、面取りされた外側
縁部を有するシール面８４Ｓが確実に外側に面するよう
にする。シール・リング８４の他の半分部分は、シール
・リング８４の分割部が、圧縮リング７４の分割部に関
して確実に９０゜になるように注意して、管状延長部内
に配置されるべきである。９０゜の角度の分割部を配置
することは、より良いシール能力を提供する。

【００３８】固定主リング８４の二つの半分部分は、そ
れらが製造される技術のゆえに、接合端部で完全に整合
する。シール・リング１０６の製造は同一であり、そし
てここに例示の方法で説明されるであろう。

【００３９】図８は、径方向延長表面１０８の正面から
見たリング１０６を図示している。リングは最初に、一
体的に形成されたセラミックあるいはカーボン製のシー
ル・リング１０６として製造される。それからシール・
リング１０６は、分割することを意図していないシール
・リングでなされるように、滑らかに、視覚的に平坦に
ラップ仕上げされる。それから二つの直径方向に対向す
るノッチ１５４が、表面１０８内に、そして表面１０８
の縁部の周りに、そしてリングの内径部内へ研削され
る。ノッチは、十分な深さに研削されるべきであり、リ
ングに若干の弱さ引き起こすが、リングがそのシール特
性を維持できないほど深くはない。最適には、ノッチ１
５４の深さは、リング１０６の厚さの約１０％であるべ
きか、面１０６Ｓと面１０８との間の距離の約１０％で
あるべきである。

【００４０】それから刃をもった工具（図示せず）が、
ノッチ内に配置され、そして圧力が、リング上のノッチ
１５４の位置から約９０゜の点か、あるいはリング上の
符号１５６で指示された領域のあたりで、リング１０８
の面１０６Ｓ上に注意深く加えられる。リング１０６に
対して背面側１０８上に圧力を注意深くではあるがしっ
かりと加えることは、工具の刃にノッチ１５４における
応力を創り出させる。点１５６における圧力は、リング
がノッチで二つの部材にぽきっと折れるまで増加され
る。二つの部材の接合部はぎざぎざであろうが、しかし
その技術は、明らかにリング表面１０６Ｓを渡って連続
する接続点で、一緒に良く適合する完全な二つの整合面
を形成する。またリング端部間のぎざぎざの表面の特徴
は、平坦な端部接合点より、より良いシール能力を提供
する。

【００４１】再び図４に関するシールの組み立てに戻る
と、上記技術を使用して製造されたリング８４は、一緒
に連結され、そして管状延長部７８内に適合する。隣接
接合部１００は、リング８４の浅い溝１０２内に適合す
る。分割されたリングのぎざぎざな表面を確実にかみあ
わせるために、注意が払われねばならない。シールでき
る滑らかな平坦な表面８４Ｓは、連結されたリング８４
によって提供される。

【００４２】またクランプ・リング８２として言及され
ている固定ホルダー８２の半分部分がそれから、外部か
らともにもたらされ、そして管状延長部７８の周りに圧
入される。好ましくは、固定ホルダー８２の二つの半分
部分の内径部は、シリコーン・グリースで少しばかり潤
滑されているが、しかしながらそれは直接に分割部を取
り囲む領域のみである。

【００４３】図９は、ホルダーの半分部分８２Ａ内の貫
通孔８６に適合し、相補的なホルダーの半分部分８２Ｂ
内のネジ切りされた内径１６０内にネジ込まれるボルト
１５８によって、二つの半分部分８２Ａ、８２Ｂを一緒
にボルト止めする方法を図示している。ボルト１５８の
ソケット頭部１６２は、ホルダーの半分部分８２Ａの端
部の周部から切り出された凹所１６６の表面１６４に対
して隣接する。ボルト１５８をネジ切りされた内径１６
０内にねじ込むことは、凹所１６６内に頭部１６２をも
たらし、比較的に一様な円周の輪郭を得させる。ホルダ
ー８２は、わずか数回ネジを締めることによって、緩く
一緒にネジ止めされる。ホルダー８２の分割部は、シー
ル・リング８４の分割部と円周方向でほぼ整列されるべ
きである。ボルト１５８は、ホルダー８４の側面図にお
いては見えない。

【００４４】ホルダーの半分部分８２Ａ、８２Ｂの直径
方向に対向する端部は、凹所１６６がホルダーの半分部
分８２Ｂから切り出されるとともに、ネジ切りされた内
径１６０がホルダーの半分部分８４Ａ内にあることを除
いて、図５に関して上記で説明したパッキン押さえ板半
分部分６０Ａ、６０Ｂと同様に、それと同一な方法で連
結される。本発明によるシールの組み立ては、現在知ら
れている分割シールの組み立てより、より簡単かつ、組
み立て工程中に適正位置に保持される部材がより少なく
て進められる。

【００４５】図４を再び参照すると、軸１６と円周部の
周りの固定シール・リング８４の内径部との間の間隙
は、軸１６とリング８４との間の同心円の関係を確保す
るために注意深く検査されなければならない。軸の心合
わせはまた、接合部に段部があるかどうかを見るため
に、視認と分割部に沿って指の爪を移動することとの両
者により検査される。半分部分の注意深い心合わせは、
平坦なシール面８４Ｓを提供するために必要であるかも
しれない。それからホルダーの半分部分は、シール・リ
ング８４の径方向、軸方向及び円周方向の整列をしばし
ば検査しながら、ホルダーの半分部分の端部が完全に接
触するまで、ボルト１５８をネジ込むことによって締め
付けられる。それからパッキン押さえ板アッセンブリ６
０は、ハウジング２４の内径６６内でボルト６３を完全
にネジ込むことによって締め付けられる。ボルト１５８
を締め付けることは、図１０に図示されるように、圧縮
ギア１６７を使用して圧縮応力を与える準備をしている
完全な噛み合いリング・アッセンブリ８０を形成する。

【００４６】図１０は、シール素子７４の望ましい軸方
向弾撥力をセットするための、予め定められた寸法を有
する圧縮ギア１６７が詳細に示されている。圧縮ギア１
６７は、中空の内径部１６８をもった中空の円筒状管部
と、ギア１６７の一方の端部から延長する環状フランジ
１６９とを有する。中空の内径部は、ボルト１７０がそ
れを通って容易に通過するのを許容するために、十分に
大きい直径を有している。ボルト１７０はネジ切りされ
ていて、内径部６４から間隔を開けられている、パッキ
ン押さえ板アッセンブリ６０のネジ切りされた内径部１
７２（図５）内にネジ込まれる。ナット１７４を締め付
けることは、ハウジング２４へ向かってホルダー８２を
並進させ、そしてシール素子７４の移行部７６に必然的
に応力を加え、それが圧縮されるようになることを引き
起こす。

【００４７】複数の圧縮ギア１６７が、パッキン押さえ
板６０の円周の周りに配置されている。好ましくは、互
いに９０゜の間隔を開けられた四つの圧縮ギアが、ホル
ダー８２の円周の周りの圧縮リング／シール素子７４の
圧縮さえ許容する。また「作動高さ」として言及され
た、ハウジング２４に関してホルダー８２の軸方向位置
を注意深く監視することは、適正な取り付けを確実にす
るために必要であるかもしれない。

【００４８】さらにナット１７４を均等に締め付けるこ
とは、圧縮ギア１６７を並進させ、圧縮ギア１６７のフ
ランジ１６９は、ホルダー８２の外径部上のフランジ８
３と係合するとともに、望ましい軸方向位置あるいは
「作動高さ」まで並進する。直径約６インチの軸の大き
さのためには、約２．６インチの作動高さが適正であ
り、適正な作動高さを提供するために、十分な長さの中
空内径部１６８を有してナット１７４が設けられること
が分かった。それから約１５０−３００ポンドの負荷の
圧力が、圧縮リング／シール素子７４上に与えられ、６
インチの直径の軸のためには、約２５０ポンドの負荷が
選択される。

【００４９】再び図４を参照すると、組み立ての次の段
階は、軸１６の周りに回転噛み合いリング・アッセンブ
リ１０４を挿入することである。回転主リング１０６
は、図８に関して上記で説明した技術によって、最初に
分割されている。大きな直径の軸の取り付けのために、
回転リング１０６の二つの半分部分は、それらの端部で
接合されて、軸１６の周りで一緒にテープでくくられ
て、組み立てを容易にする。それからシール素子１１２
は、リング１０６の周りに包まれて、回転ホルダー１２
６の二つの半分部分が、軸とシール素子１１２の周りに
もたらされる。好ましくは、シール素子１１２は、垂直
に対してある角度で切断されていて、そこで組み立てら
れたホルダー１２６の圧力は、切断されたシール部材１
１２のくさび部を圧縮して、より良いシールを提供す
る。あるいはまた、図７に示されたように、互いに噛み
合う端部を有する円形あるいはありみぞ形状の端部が切
断されて、良いシール特性を有する環状シールを提供す
る。

【００５０】ボルト（図示せず）は貫通孔１３４、１３
８に適合して、回転ホルダー１２６の相補的な半分部分
の対応するネジ切りされた穴（図示せず）内に緩くネジ
込まれる。図９を参照すると、固定ホルダーの組み立て
が、分割シール素子の組み立てに関して案内を提供する
ことが示されている。ボルトは、主リング・アッセンブ
リ１０４が無理なく軸１６に沿って軸方向に摺動するこ
とを許容するために、十分緩くネジ込まれるべきであ
る。この段階及び全部のシールの組み立てを通して、シ
ール面１０６Ｓが、軸１６の軸線に対して垂直であるこ
とを確実にすることは、重要である。

【００５１】それから回転主リング・アッセンブリ１０
４は、シール面８４Ｓとシール面１０６Ｓがちょうどか
ろうじて接触するまで、固定噛み合いリング・アッセン
ブリ８０へ向かってもたらされる。噛み合いリング・ア
ッセンブリ８０は、図１０に関して上記で説明したよう
に、圧縮リング１６７によって圧縮応力を与えられた位
置に保持される。

【００５２】それからホルダー１２６の二つの半分部分
を連結するボルトが、完全に締め付けられる。穴１３８
内に適合するボルトの締め付けは、ホルダー１２６のベ
ースの環状フランジ１４０上に締め付け力を提供する。
軸シール部１２０と軸１６との間と、フランジ１４０と
軸１６との間の摩擦力は、軸線方向及び円周方向におい
て、軸１６に関してアッセンブリ１０４の位置を固定す
る。穴１３４内のボルトの締め付けは、リング８４の内
径部からポンプによって創出された流体圧力をとる。

【００５３】シール素子１１２の内側表面の構造、特
に、分割シール・リング１０６と環状延長部１１４の内
側表面と移行部１１８の整合した輪郭の構造は、シール
・リング１０６を把持して、それを軸線方向、径方向及
び円周方向で固定的に支持する。かくして軸１６に関し
てのいかなる方向におけるシール・リング１０６の移動
も、ポンプの作動中において厳しく禁じられる。またシ
ール素子７４は、径方向及び円周方向におけるシール・
リング８４の移動を禁止するが、軸線方向においては禁
止しない。シール素子７４は、シールのシール・リング
の軸線方向の移動のためのみ、即ち、ハウジング２４に
関して噛み合いリング・アッセンブリ８０の移動のため
の運動量を提供する。

【００５４】穴１３４、１３８内のボルトの締め付けに
引き続いて、ボルト１７０と一緒の圧縮ギア１６７は、
取り外されて、そしてシール素子７４の弾撥力は、シー
ル・リング１０６に向かってシール・リング８４を自由
に偏倚するであろう。偏倚力は既に、圧縮ギア１６７に
作用するボルト１７０のトルクによって圧縮応力を与え
られていて、かくして、特定の装置のための最終使用者
によって要求されるシール能力を創り出すために必要と
される正確な量の力が、提供される。

【００５５】シール素子７４に関する本発明の重要な特
徴が、上記記載から明らかになるであろう。シール素子
７４は、その完全な断面の次元に沿って分割されてい
て、そこでそれは、軸の周りから取り付けられる。リッ
プ７２と管状延長部７８との両者は、シールされている
素子によって圧縮される。その圧縮が、かなりの高圧ま
で良いシールを創り出す。しかしながら、中央部７６
は、いかなる堅固な材料の素子によっても支持されてお
らず、シール素子７４の一方の側の圧力下の流体は、シ
ール素子の分割部を通って漏れやすい。この発明の重要
な特徴は、シール素子７４がさらされる並みの流体圧力
に反作用するために、中央部７６内に十分なたが応力を
提供するシール素子７４とホルダー８２の設計である。
たが応力は、リップ７２と延長部７８との間に引っ張り
を提供する。ホルダー８２のフランジ部９０は、中央部
７６へ内側の径方向応力を提供し、それは二つの分割端
部の接合部を締め付けて、並みの圧力下において、シー
ル素子７４を通る流体の漏れをシールする。

【００５６】シールの組み立ての最後の段階は、フラン
ジ８３上へのガード１４２の取り付けである。またガー
ド１４２は、分割されたエラストマー製の素子よりな
り、一緒にもたらされるとともに、留め金で留められた
り、接着剤で留めたり、あるいは他の適当な手段によっ
て連結される二つの端部を有している。ガードは、取り
巻く環境からのシール面の保護を提供するとともに、ま
た回転面１０６Ｓから飛ばされる流体のためのシールド
として作用する。

【００５７】各分離された部材のための材料の組成は、
最終使用者によって望まれる適正なシール能力を達成す
るために、あつらえて作ることができる。パッキン押さ
え板アッセンブリ６０と各ホルダー８２、１２６は、金
属のような堅固な材料、好ましくはステンレス・スチー
ルのような腐食性でない材料よりなる。ボルト、ナット
及びその他の連結具は、また好ましくはステンレス・ス
チールである。

【００５８】典型的には、シール・リング８４、１０６
は、カーボン、セラミック、シリコーン・カーバイドあ
るいはタングステン・カーバイドのような適正な材料か
ら製造される。各リング８４、１０６のために、リング
材料の組み合わせもまた可能である。例えば、二つのシ
リコーン・カーバイド製のリングが使用されてよく、ま
た一つのリングはカーボンから製造されてよく、そして
他のものはセラミックから製造されてよい。その技術に
おいて知られているように、他の材料が上記で述べたも
のに代用されてよい。

【００５９】シール素子７４、１１２は、弾力性があ
り、いくらか柔軟なエラストマー材料からなる。ジョン
・クレイン・インコーポレーテッド（Ｊｏｈｎ Ｃｒａ
ｎｅＩｎｃ．）によって販売された、商標「ＣＲＡＮＥ
ＬＡＳＴ」を有するエチレン−プロピレン（ＥＰＤＭ）
合成物は、良く作用することが発見された。スリーエム
・コーポレーション（３Ｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）
から購入できる「Ｂｕｎａ−Ｎ」あるいは「ＡＦＬＡ
Ｓ」のような他のエラストマー合成物もまた、シール素
子材料として過去に良く作用し、他の材料が当業者に知
られている。エラストマー素子において使用される材料
は、装置が汲み上げることを意図している流体に向く観
点で選択され、そこで有害な化学的あるいは物理的反応
は、エラストマー材料と流体との間では生じないであろ
う。

【００６０】操作中における本発明の他の重要な点は、
各リングのシール素子の曲げ能力である。通常では軸１
６は、それが回転するとき、その軸方向のいくらかの遊
びについて敏感であり、そしてそれはまた、装置のふれ
状態を経験するかもしれない。分割シール素子７４の形
状は、それがこれらの状態のために自動的に補償するこ
とを許容する。

【００６１】パッキン箱ハウジング２４に関しての軸線
の一時的な、あるいは永久的な心ずれは、噛み合いリン
グ・シール素子７４の弾撥力によって補償される。さら
になお、シール素子７４の形状は、それが、径方向及び
円周方向において、固定噛み合い分割シール・リング８
４への支持を与えることを許容する。さらにシール素子
の弾撥力は、あるパラメーターの範囲内で、その全円周
の周りで軸線方向にリング８４への偏倚を提供する。図
１１及び図１２はそれぞれ、パッキン箱ハウジング２４
に関して、心合わせされた位置と心ずれした位置にある
軸１６を図示する。

【００６２】図１１に示されるように心合わせされた状
態においては、シール・リング・アッセンブリ８０、１
０４の周りで全てが、本質的に円形で対称である。特
に、噛み合いリング８４は、リング・アッセンブリの全
円周の周りで、パッキン箱ハウジング２４に関して、同
一の間隔及び角度位置を有している。

【００６３】図１２は、ハウジング２４に関して心ずれ
した軸１６を、誇張した形状で示す。心ずれは、そのよ
うに位置されるので、心ずれの最も大きな角度は、断面
がとられた平面において示される。シール素子７４のひ
ずみは、本発明の効果的な作用をより良く示すために誇
張されている。

【００６４】図１２に概略的に示されたように、固定噛
み合いリング８４は、図１１に示される位置から、角度
をもって転置されていて、シール面８４Ｓとシール面１
０６Ｓとの間の平行な関係を維持する。リング８４上の
シール７４からの軸線方向弾撥力は、軸１６の回転中の
いかなる場合にも、シール面８４Ｓとシール面１０６Ｓ
の絶対的な固定シール状態を維持する。軸１６の全回転
を通じて、シール素子７４は、シール素子７４の円周の
周りで全て同じ角度で圧縮されているので、シールは固
定である。経過状態の場合と同じでなく、シール素子７
４は、軸１６の回転のいかなる部分中においてもひずま
ない。シール素子７４の形状及び位置は、図１２に示さ
れる位置とほぼ同じ位置に留まる。経過状態は、シール
素子７４が平均してではなく、一時的に圧縮したり伸張
したりすることを引き起こしてよく、シール素子７４の
ひずみは、ほとんど発生しない。かくしてシールの作動
は、軸の回転のための連続的なたわみによって引き起こ
される、シール素子７４の悪化からの早期の機能停止を
避けるであろう。

【００６５】さらに図１２は、軸１６の軸線に関して、
垂直に整列されたリング１０６シール面１０６Ｓの重要
性を図示する。軸１６が回転するとき、垂直に整列され
たシール面１０６は、すりこぎ運動（ｐｒｅｃｅｓｓ）
したり振動したりしない面で、回転するであろう。他方
では、垂直関係から逸脱することは、シール面１０６Ｓ
に軸線方向振動を引き起こすであろう。振動は、１分毎
に３００回転を越えることができる軸の回転速度に依存
する周波数である。シール素子７４によって提供される
軸線方向弾撥力の応答時間は、いくらかのすりこぎ運動
あるいは振動を補償することができ、しかしながら高周
波数においては、振動は、効果的なシールのために望ま
れるより、より大きなシール面８４Ｓとシール面１０６
Ｓとの間の間隙を、保持しようとするであろう。連続し
て延長した軸の回転及び非垂直的に整列したシール面
は、シール素子７４の弾力性の老化と摩損を導くであろ
う。それゆえに、シール面１０６Ｓと軸１６の軸線との
間の関係を、できるだけ垂直に近く与えることが重要で
ある。

【００６６】図１２に図示されているように、シール素
子７４を形成するエラストマー材料の弾力性は、アッセ
ンブリ８０の周囲の異なった場所で、軸線方向スプリン
グ力の量が変化することを提供する。しかしながら、ホ
ルダー８２（図１２においては明確化のために図示せ
ず）の重量によって与えられる慣性運動量は、リング８
４上の比較的に均一な軸線方向偏倚力を維持し、回転リ
ング１０６のシール面１０６Ｓと実質的に同じ平面内
に、シール面８４Ｓを保持する。

【００６７】この発明は、パッキン内径部（スタフィン
グ・ボア：ｓｔｕｆｆｉｎｇ ｂｏｒｅ）を有する典型
的なポンプの改造に関して説明したけれども、他の適用
が、当業者にとっては容易に思い浮かぶものである。分
割シール構造の可転性は、それ自身に多くの変わった適
用を与える。その用途は、メカニカル端面シールが取り
付けられる装置を分解する必要なしで、取り付けられる
に違いない場所ではどこでも適正なものである。適正な
変形をともなう他の用途は、ハウジングや軸アタッチメ
ントの取り外しが、困難あるいは不可能であるばかり
か、軸端部への接近が困難である、すきまなく取り付け
られた場所に意図される。

【００６８】本発明の分割シールの利点は、当業者にと
って明らかであり、素早く、容易にかつ効果的に取り付
けたり、パッキンや欠陥のあるシールを置き換えたりす
る能力を含む。本発明のシールは、パッキンによってこ
れまで許容されたより、より大きな圧力に使用すること
が可能である。また本発明のシールは、シール素子７４
によって提供される弾撥力のような、調節可能なパラメ
ータを提供する。

【００６９】特定のポンプあるいはタービンのためのシ
ールの必要性は、シールされる流体の変化のために変わ
ってよい。本発明によって製造された分割シールの連続
使用は、シール素子７４の老化を引き起こし、その弾撥
力の減少を引き起こすかもしれない。この可能性を調節
するために、望ましい圧力が得られるまで、回転リング
・アッセンブリ１０４を、パッキン箱ハウジング２４に
関して軸線方向にシフトすることができる。この手続き
は、ポンプ使用者に、弾力性及び柔軟性についてより長
い有効寿命を与える。回転主リング・アッセンブリを、
シフトすることによって悪化したシール素子７４の摩損
をもはや補償することができないときに、分割シールの
構成部分の全ては、簡単に取り外されて、新しい部材に
よって交換される。

【００７０】本発明によるシールは、極めて短い軸方向
長さであるので、すきまのない場所に取り付けることが
できる。９０％を超過するシール材料の重量の減少はま
た、他の改造されたシールを越える発明力のあるシール
によって提供される。

【００７１】本発明の他の変形が可能であり、最終使用
者の要求から明らかになるであろう。例えば、あるポン
プあるいはタービンは、使用中において通常の軸線方向
シフトより大きくなりやすい軸を有する。シフトは、図
４及び図６のシール素子７４の弾力性によって補償でき
る予め定められた量を越えるかもしれない。

【００７２】図１３に示されるように、スラスト・ベア
リング１７６が、軸１６の周りに溶接されたり、締め付
けられてよい。パッキン押さえ板アッセンブリのかわり
に、アダプタ・リング１７８が軸１６の周りに配置さ
れ、そして環状溝１８０が、スラスト・ベアリングのた
めの緩く取り付けられるカラーを提供する。適合された
パッキン押さえ板１８２は、アダプタ・リング１７８に
適当に取り付けられ、アダプタ・リング１７８に対して
リップ７２を圧搾可能に保持する。シール・リング・ア
ッセンブリ８０、１０４の残りの素子は、上記したもの
と同一である。

【００７３】スラスト・ベアリング１７６は、軸に関し
てアダプタ・リング１７８の適正な軸方向位置を保持す
るように作動する。軸１６とスラスト・ベアリング１７
６の回転は、カラーを形成するアダプタ・リング１７８
の環状溝１８０とスラスト・ベアリング１７６との間に
は、若干の摩擦接触のみしかないので、アダプタ・リン
グ１７８に影響しない。軸１６とスラスト・ベアリング
１７６が軸線方向に並進されるとき、スラスト・ベアリ
ングの径方向表面の一方あるいは他方はまた、軸が移動
する方向に、カラー及びアダプタ・リングを並進する。
またアダプタ・リング１７８の移動は、固定噛み合いリ
ング・アッセンブリ８０を必然的に並進するであろう。
勿論、軸１６に固定的に取り付けられている回転リング
・アッセンブリ１０４は、軸の軸線方向移動によって並
進されるであろう。

【００７４】またアダプタ・リング１７８は、分割され
た素子であり、二つの半分部分を一緒に接合するため
に、ボルト孔１８３、１８４を通してボルトが挿入され
る必要がある。構造及び手順は、孔８６、１３４及び１
３８において使用されるボルトと類似である。アダプタ
・リング１７８の管状延長部１８６は、パッキン箱ハウ
ジング２４内に摺動可能に適合している。ハウジング２
４とアダプタ・リング１７８は、延長部１７８の端部の
管状溝９０内にＯリング１８８を封入し、このＯリング
１８８は、ハウジングとアダプタとの間の流体通路にお
けるシールを創り出す。

【００７５】発明の分割シールの他の実施例が、特別の
用途あるいは特定の工業や適用の必要性のために設計さ
れてよい。図１４は、図４に示された分割シールの変形
を示し、そこにおいては、同様な要素は、最初の注解を
有する同一の符号によって示されている。

【００７６】図１４の実施例は、大きな軸径を有する適
用のために、特に設計されている。７インチから約３０
インチの間の直径の軸で取り付けられるシールのため
に、特に良く作動することがわかった。

【００７７】図１４に示された実施例は、いくつかの点
で図４のそれと異なっている。特に、図１４の実施例
は、シール素子１１２’の軸シール部分の内側表面１２
２’を置くスリーブ２００を導入している。回転ホルダ
ー１２６’は、スリーブ２００を収容する段部２０２を
有する。ホルダー１２６’の環状支持部１４０’は、内
側表面１４１’で軸１６に直接的に接触している。

【００７８】他の特有な差異は、図１４と図４の二つの
実施例の詳しい比較から明らかになる。シール素子７
４’のフランジ部分９８’は、断面でより長くなり、そ
して軸１６’と固定リング８４’との間に大きな距離を
許容するため、中心線に沿って見られるときに、より広
い直径である。固定ホルダー８２’のフランジ部分９
０’は、図１４の断面図において、対応してより長くな
っている。フランジ部分９０’は、リング８４’に対し
てシール素子フランジ部分９８’を偏倚することによっ
て、リング８４’へのより緊密の適合及びより大きな支
持を提供する。より長いフランジ部材９０’、９８’の
配設は、中央部分７６’及び中央部分７６’とフランジ
部分９８’との間の中間部との両方に、増加したたが応
力を提供する。

【００７９】同様に、移行部１１８’は、断面において
対応して長くなり、回転ホルダー１２６’のより広い軸
線方向直径によってもまた整合されており、それは、回
転リング１０６’への支持を提供する。

【００８０】リング８０’、１０６’の各々の内径部の
へこんだ溝２０４に注意することもまた、重要である。
溝２０４は、リング８４’、１０６’が、リングの外径
部に近接する表面２０６でのみ互いに接触することを引
き起こす。

【００８１】図１４の実施例に示された他の差異は、パ
ッキン押さえ板６０’のより広い軸方向の直径であり、
それは、パッキン押さえ板６０’の内径部の環状フラン
ジ延長部２０８を含む。さらに、パッキン押さえ板６
０’のへこんだ内径部７０’は、より深いものであり、
シール・リップ７２’の大部分を取り囲む。突出するフ
ランジ延長部２０８は、へこんだ内径部７０’から内側
に延長し、そしてしっかりとリップ７２’と係合して、
ハウジング壁部の横方向表面６８に対してシールを創り
出す。この配設は、シールされる装置によって発生され
るより高い圧力に、よく耐えるように設計されている。
大抵の他の点については、図１４に示されたシールは、
図４に示された実施例と同一である。

【００８２】図１４の実施例の設計は、バランスがとれ
ていて、シールがより大径の軸に使用されることを許容
する。さらにシールは、幾分か高い圧力に耐えることが
できる。バランスのとれた設計は、リング８４’、１０
６’の接触面２０６及びシールの圧力側部上に加えられ
るほぼ等しい圧力から生じる。圧力側部は、軸スリーブ
２００及びパッキン箱ハウジング２４’に隣接し、そし
てシールは、大気から圧力側部を分離する。リング８
４’の反対側からの圧力は、反対の方向に加えられて、
固定リング・アッセンブリ上の総流体圧力を打ち消すの
に役立つ。シール素子７４’の偏倚力のみが、固定リン
グ８４’上に作用する力を提供する。

【００８３】図１５には、図１３の実施例の説明および
図解と共通の構成部材が数多く含まれており、同じ構成
部材は同じ参照番号で示されている。似ているが同一で
はない構成部材については、３桁目の数字を異ならせた
類似の参照番号で示してある。たとえば図１５の実施例
において、密封部材すなわち圧力リング７４は、本質的
に圧力リング７４（図４、図６）と同じである。これに
対して、類似のグランドプレート２８２（図１５）はグ
ランドプレート（図１３）と同一ではないため、参照番
号の３桁目の数字を異ならせてある。

【００８４】図１５の実施例の分割形シール部材、特に
主リング部１０４および相リング部８０の構成部材は、
図４、図６、図８および図９の対応する構成部材と本質
的に同じである。図１５において、軸１６に対するリン
グ部８０、１０４の取り付け方法は、図４および１３の
実施例のリング部８０、１０４の対応する取り付け構造
および手順と本質的に同じである。リング部８０、１０
４および圧力リング７４の構造と取り付け手順とに関す
る詳細については、米国特許第５，１１４，１６３号の
当該部分を参照されたい。

【００８５】分割形グランドプレート２８２もグランド
プレート８２と同一とすることができるが、前記図で
は、外径を小さくして、グランドプレート２８２に隣接
する小径の構成部材を収納させている。これ以外の点に
おいては、アダプタリング１７８に対するグランドプレ
ート１８２の取り付け方法（図１３）と同様に、グラン
ドプレート２８２は複数本のねじ（図示せず）によりア
ダプタリング２７８に取り付けられ、グランドプレート
２８２の内径縁部が圧力リング７４の上に十分に重複し
た状態となっており、密封縁部７２がアダプタリング２
７８に対して加圧的に保持され、これによってシールの
一体性が維持されている。

【００８６】図１５の実施例が図１３の実施例と大きく
異なっている点は、スラスト軸受けが設けられていない
ところである。したがって、以下に説明するように、本
発明によると、軸とアダプタ２７８とを一定の相対的な
位置に維持する機構により、アダプタリング２７８は軸
１６に対して軸方向に移動することはできなくなってい
る。軸１６の回動時には、アダプタリング２７８が前記
軸とともにハウジング２４に対して軸方向に移動するの
である。

【００８７】対応する孔部内に螺入締結されるねじ（図
示せず）により一体的な単一の環状アダプタリングとな
るアダプタリング１８２の取り付け方法にしたがって、
アダプタリング２７８はボルト２８３、２８４により相
互接合された一対の半円分割形部材からなる。アダプタ
リング２７８の内径壁面に沿って、ブシュ２７７を取り
囲む環状溝２８０が設けられている。組立後にアダプタ
リング２７８が軸１６と接触しないように、アダプタリ
ング２７８の内径寸法は軸１６の直径よりも大としてい
る。アダプタリング２７８の外径は円滑であり、軸方向
の中心線が軸１６の中心線と一致する円筒状を呈してい
る。外径の円筒面に設けられた環状溝２９０にはＯリン
グ２８８が収納されており、後述のように、溝１９０と
Ｏリング１８８（図１３）とがもたらす機能と同様に、
アダプタリング２７８と内径面との間に密封状態がもた
らされている。アダプタリング２７８の外径を円筒状と
することにより、孔部の内径軸方向面内において前記ア
ダプタリングが本質的に妨げられずに軸方向に移動可能
となる。

【００８８】軸方向に延在する複数個、好ましくは４個
のねじ穴２８５が、アダプタリング２７８の周縁部のま
わりに等間隔に設けられる。ねじ穴２８５は、ねじ穴２
８５内に他の構成部材を螺入させうる十分な空隙となる
ように、密封リング部８０、１０４の半径方向外方に設
けられる。グランドプレート２８２にも、後述するよう
に、ねじ穴２８５と対応するとともに前記構成部材をね
じ穴２８５内に取り付けるための空隙となる切欠部また
は孔部２８７が設けられる。

【００８９】環状溝２８０は実質的にブシュ２７７を取
り巻いている。ブシュ２７７は溝２８０により軸１６の
まわりに押圧される。溝２８０の半径方向に延在する側
壁とブシュ２７７の半径方向に延在する側壁とに設けら
れた対応する孔部内に、ピン２８１等の１本以上のピン
を挿入して、軸の回動時にアダプタリング２７８に対し
てブシュ２７７を固定状態に維持させる。軸は、環状溝
２８０の壁面とピン２８１とによって正位置に保たれた
ブシュ２７７の内径内で回動する。ブシュ２７７は、軸
１６の外径面に対する摺動性が得られる剛性かつ可撓性
の材料からなるもととすることができる。デュポン社
（duPont）のテフロン（TEFLON）をブシュの材料とする
と、必要な特性が適切に得られることがわかった。

【００９０】ブシュ２７７の機能は、環状溝内における
密封ではなく、ハウジング２４内のプロセス流体に含ま
れうる汚染物質やその他の異物に対する部分遮蔽体とな
ることである。したがって通常の状態ではシールリング
部８０、１０６の構成部材を損傷させうる汚染物質はブ
シュ２７７に妨げられて、密封リングに隣接した空間に
侵入できなくなるはずである。

【００９１】図１３の実施例では、アダプタリング１７
８はハウジング２４、すなわちパッキン箱の壁面上に直
接密封されており、図１５の実施例の場合もハウジング
２４に直接密封されてもかまわない。しかし好ましく
は、もうひとつの剛性の半円分割部材の取り付け方法と
同様に、別個の２つの半円分割形リングをボルト（図示
せず）により相互接合したものでもよい第２の環状固定
アダプタ２１０を配設することとする。相互接合状態に
おいて、アダプタ２１０は、ハウジング２４のパッキン
箱壁面の内径と一致する外径の円形管状細長部２１２を
有している。環状溝２１４が、アダプタ２１０とハウジ
ング２４の壁面との間を密封するＯリング２１６の収納
部となる。

【００９２】アダプタ２１０の半径方向に延在する環状
フランジ２２０は、ハウジング２４の半径方向に延在す
る壁面と平行に位置するとともにこれに当接する半径方
向に延在する壁面を有している。前記フランジは、ボル
ト２６３等の複数個のねじ付きボルトが挿入されうる複
数個、好ましくは４個の貫通穴２２２を有している。ボ
ルト２６３は、図４の実施例とよく似た態様でハウジン
グ２４の壁面に設けられたねじ付き孔部内に螺入せられ
る。

【００９３】ねじ付きボルト２６３によりアダプタ２１
０はハウジングに対して正位置に保持され、固定アダプ
タ２１０の内径が、軸１６とアダプタ２１０との間にで
きる環状空間内においてアダプタリング２７８を軸方向
に移動させる円滑な円筒面となる。同時に、エラストマ
ーで製作されたＯリング２９０にも清潔かつ円滑な密封
面が設けられる。パッキン材料の保持器として何年も使
用されるうちにパッキン箱の内径壁面は腐食されてしま
い、必ずしもこのような清潔かつ円滑な表面になってい
るとは限らないからである。前記のように、剛性かつ可
撓性のブシュ２７７の場合には、軸１６の面に沿って軸
方向に摺動させながら、同時に前記面に対して密封を行
なわせることができる。

【００９４】図１３の実施例では、軸に対して所望の軸
方向位置に相リング部８０を維持するための機構として
スラストリング（１７６）が用いられているのに対し
て、本発明の意図するところにより、一組の軸受け２４
２を収納した軸受けハウジング２４０にアダプタリング
２７８を接続することにより、相対的な軸方向位置を維
持させる独自の機構が設けられる。

【００９５】これも分割形であることが好ましい軸受け
ハウジング用アダプタ２４４は、孔部２４６等の複数の
孔部に複数本のねじ付きボルト２４８を貫通させること
により、軸受けハウジング２４０に直接取り付けられ
る。各ねじ付きボルト２４８は軸受けハウジング２４０
の対応するねじ穴２５０に螺入せられる。これによって
軸受けハウジング用アダプタ２４４は軸受けハウジング
２４０と軸１６とに対して軸方向に回動自在に固定され
る。

【００９６】軸受けハウジング用アダプタ２４４は、こ
れもまた複数個の孔部２５４を含んだ半径方向に延在す
るフランジ２５２からなる。孔部２５４の数および配置
については、アダプタリング２７８に設けられるねじ穴
２８５と同数とし、これと対応する配置とする。組立状
態において対応するねじ穴２８５と孔部２５４とが同じ
中心線を有するように、孔部２５４は、軸の中心線に対
してねじ穴２８５と略同じ径方向距離に配置されて、同
様に軸方向に延在する。

【００９７】対応する各一対のねじ穴２８５と孔部２５
４との間の隙間には、ねじ付き棒２５６が配置される。
棒２５６の一方の端部において、前記棒のねじはねじ穴
２８５のねじに対応しており、各棒２５６はねじ穴２８
５に螺入される。他方の端部において、棒２５６は孔部
２５４に挿入可能な小径の細長部２５８からなってい
る。細長部２５８の端部もねじ切りされており、各棒２
６０は孔部２５４に挿入された後に、対応するねじを有
するねじ付きナット２６０によって軸受けハウジング用
アダプタ２４４の半径方向のフランジ２５２に取り付け
られる。ナット２６０を締め付けることにより、アダプ
タリング２７８は軸受けハウジング２４０に効果的に堅
固な状態に取り付けられる。したがって、たとえアダプ
タリング２７８および相リング部８０が軸受けハウジン
グ２４０および軸１６とともに回動しなくても、前記構
成部材は棒２５６によって一緒に軸方向に移動せられる
のである。

【００９８】主リング部１０４は軸１６に取り付けられ
るため、必然的に前記軸とともに回動し、かつ前記軸と
ともに軸方向に移動する。したがって、リング部１０４
の軸方向の動きと、軸に接続されたリング部８０の軸方
向の動きとが一致し、両者間の相対的な間隔が維持され
て、シール面が圧力リング７４によって相互接触状態に
保たれ、前記軸のはるかに大幅な軸方向移動が起こって
も密封機能が得られるようになる。Ｏリング２９０と第
２の固定アダプタ２１２の内径壁面とが接触状態に維持
されている限り、この密封機能が維持される。

【００９９】図１５の実施例では、シール部８０および
１０４を軸１６とともに軸方向に移動させることによ
り、両シール部をひとつに保っているが、図１６および
図１７に示す別の２つの実施例では、前記両シール部を
固定状態に維持しながら、両シール部によって取り巻か
れた環状空間内において軸１６を妨げなしに軸方向に移
動させる逆の原理を用いている。図１６および図１７の
実施例の説明においても、図４の構成部材と本質的に同
一の構成部材は、同じ参照番号で示される一方、類似ま
たは同様の構成部材については、３桁目の数字を異なら
せた参照番号で示すこととする。

【０１００】図１６に、図４の実施例と同じ相リング８
０と圧力リング７４とを有する実施例が示されている。
シール面の形状については、親特許の図１４の実施例を
参照されたい。一般に３０４に示す主リング部にも、図
１４の実施例と類似の主リング３０６が用いられてい
る。その他の点では異なっており、こうした異なった構
成部材については、参照番号の３桁目に３を付して示す
こととする。

【０１０１】圧力リング７４は、グランドプレート２８
２（図１５）と全く同じグランドプレート３８２により
加圧保持されるとともに、グランドプレート３８２の周
縁部まわりに等間隔に配された複数のねじ３６１（図示
せず）によって保持される類似の配置の縁部７２を有し
ている。

【０１０２】縁部７２は、アダプタ３７８の半径方向に
延在するフランジ３２０に設けられた孔部３２２を貫通
してハウジング２４のねじ穴６６に螺入されるねじ付き
ボルト３６３により、ハウジング２４に直接取り付けら
れた固定アダプタ３７８に当接保持される。２分割形の
アダプタ３７８の両半円形部分は、アダプタ２７８と同
様に、ボルト３８３によって相互接合される。

【０１０３】半径方向に延在するフランジ３２０は、ハ
ウジング２４の半径方向に延在する壁面と当接する半径
方向に延在する壁面３７１からなる。図に示すように、
アダプタ３７８の本体もまた、ハウジング２４のパッキ
ン箱の軸方向に延在する内径壁面に準じた軸方向に延在
する円筒面からなる。もう一方の剛性な分割形構成部材
と同様にアダプタ３７８の両半円形部分を一纏に保持す
るボルト３８３の取り付け手段として、適切なねじ穴を
設ける。フランジ３７０の半径方向に延在する壁面３７
１に設けられた環状溝３８８がＯリング３９０を取り巻
くとともに、アダプタ３７８とハウジング２４との間に
おいてシールを押圧する。

【０１０４】前記のように、アダプタ３７８はさらに、
グランドプレート３８２を保持し、したがって圧力リン
グ７４の縁部７２をアダプタ３７８に当接保持するボル
ト３６１を受け入れるための穴３８５を含んでいる。

【０１０５】アダプタ３７８は、内径壁面に沿って、ピ
ン３８１により回動および軸方向移動不能に保持された
剛性かつ弾性のブシュ３７７を受け入れる環状溝３８０
を有している。ブシュ２７７（図１５）の場合のよう
に、ブシュ３７７により、プロセス流体中の大型の汚染
物質を隣接する密封リング部材間の隙間に侵入させない
ようにする濾過機能がもたらされる。

【０１０６】アダプタ３７８のフランジ３２０と各ボル
ト３６３のソケット頭との間に、任意の間隔保持部材３
３０とフランジ付き環状保持部材３６２とが配設され
る。間隔保持部材３３０と保持部材３６２の一方のフラ
ンジ部分３６４とに設けられた対応する孔部にボルト３
６３が挿入される。

【０１０７】もう一方のフランジ部分３６６にも、ボル
ト３４０を貫通させる孔部３６８が設けられる。ボルト
３４０の一方の端部は軸受け部３４２に取り付けられ
る。ボルト３４０の他方の端部はねじ切りされており、
このねじ付きボルト３４０にナット３４４が締結され
て、ボルト３４０と軸受け部３４２とがフランジ部分３
６６上の正位置に保持される。ボルト３４０を挿入する
前に、フランジ部分３６６のまわりに任意ではねよけ３
４６を配してもよい。はねよけ３４６は、保持部材のフ
ランジ部分３６６の孔部３３８に対応する複数の孔部を
有しており、両方の孔部３３８および３６８にボルト３
４０を貫通させるようになっている。ボルト３４０に螺
着せられる第２のナット３５０により、密封リング部８
０、３０４と軸受け部３４２との上にはねよけ３４６が
締結保持される。はねよけ３４６により、汚染物質やそ
の他の望ましくない異物がハウジング外部からシール部
分に侵入する可能性をなくすことができる。

【０１０８】軸受け部３４２は、ホルダ３２６の半径方
向に延在する２つの環状壁面３５４間に配設される。壁
面３５４間に配された軸受け部３４２は、以下に説明す
るように、軸１６の回動と軸方向移動とが同時に起こっ
ている時にホルダ３２６の軸方向移動を阻止する機能を
有している。

【０１０９】分割形シールの他のすべての剛性な構成部
材と同じくホルダ３２６は、米国特許第５，１１４，１
６３号に記載のように、反対側の分割形部材に設けられ
た対応するねじ穴に螺着せられるねじ付きボルト３５５
によって相互接合される２つの半円分割形部材からな
る。

【０１１０】また、ホルダ部材３２６は、シール組立後
にホルダ３２６（図１６）と軸１６とが接触しないとい
う点で、ホルダ１２６（図４、図１３および図１４）と
異なっている。したがって、フランジ付き支持部１４０
（図４）を形成する基礎部は全く必要なくなっている。
同様に密封部材１１２（図４）の軸密封部分（１２０）
も不要となるため、対応するホルダの基礎部３４１およ
び密封部材３１２は切り詰められるとともに軸１６の半
径方向外方に配されており、これによって主密封リング
部３０４と軸１６との間に、主リング部３０４に対して
軸１６が自由に軸方向移動できる環状空間が生じてい
る。

【０１１１】しかし主密封リング部３０４は、軸の回動
中は軸１６とともに回動する。基礎部３４１の半径方向
外方に、ホルダ３２６に設けられた階段状凹部３７０が
配されて、軸１６と凹部３７０との間に環状空間が形成
されている。以下に説明するように、前記凹部には、軸
の取り外しが容易になる第２の階段状凹部３７２が含ま
れている。

【０１１２】第１の階段状凹部３７０によって形成され
た環状空間内に、駆動スリーブ３９０が配設される。駆
動スリーブ３９０は、軸１６の直径と略同じ直径の内径
面を有している。前記内径面には、駆動スリーブ３９０
と軸１６との間を密封するＯリング３９２が内設された
環状溝３９１が設けられている。外径面は階段状凹部３
７０の内径面と略同じ直径となっており、駆動スリーブ
３９０の外径面と階段状凹部３７０との間を密封するＯ
リング３９４が内設された第２の環状溝３９３を有して
いる。

【０１１３】駆動スリーブ３９０には、止めねじ３９６
を螺入させるいくつかのねじ付き溝３９５が等間隔で半
径方向に延在している。止めねじ３９６は、軸１６の面
に当接するとともに、軸１６に対して駆動スリーブ３９
０を堅固に保持する。言うまでもなく、他の剛性の分割
形構成部材と同様に、前記駆動スリーブはねじ付きボル
ト（図示せず）によって相互接合される２つの半円形部
分からなる。

【０１１４】軸１６が回動している時の密封動作におい
て、駆動スリーブ３９０は前記軸とともに回動する。Ｏ
リング３９４とホルダ３２６の階段状凹部３７０の段付
き内径面との間に生じる摩擦力により、ホルダ３２６は
軸および駆動スリーブとともに回動する。

【０１１５】より確実に連動させるために、Ｏリング３
９４の摩擦保持と合わせて確実伝動機構を用いることが
好ましい。確実伝動機構は、ねじその他の適切な手段に
より駆動スリーブ３９０の肩部に取り付けられた駆動ピ
ン３９９等の１本以上のピンからなる。駆動ピン３９９
はホルダ３２６に向かって半径方向外方に延在するとと
もに、第２の階段状凹部３７２の内径に刻まれた軸方向
に延在する長尺の溝穴３９７と係合する。溝穴３９７の
幅は、駆動ピン３９９が軸方向に移動可能な寸法になっ
ているが、ピン３９９に何らかの回動が生じると、ピン
３９９が溝穴３９７の壁面と係合して、ホルダ３２６を
軸１６とともに回動させる。これによって、ホルダ３２
６を駆動スリーブ３９０および軸１６とともに回動させ
ることができ、他方、ホルダ３２６に対する駆動スリー
ブ３９０と軸１６との相対的な軸方向移動が容易にな
る。軸受け部３４２により、ホルダ３２６は軸１６とと
もに回動可能となるが、ハウジング２４や固定状態のそ
の他のシール部材に対するホルダの相対的な軸方向移動
は阻止される。

【０１１６】第１の階段状凹部３７０の軸方向の長さ
は、好ましくは、軸の回動時および運転装置の動作時に
生じると予測される軸１６の軸方向の最大移動距離に見
合った長さとする。第２の階段状凹部３７２は、インペ
ラ等の装置部材の修理やメンテナンスの際に前記軸を迅
速かつ容易に軸方向に移動させる手段となる。このよう
な場合には、まず最初に、軸受け（図示せず）等の装置
と前記軸との接続を解除し、次に図１６に示すように前
記軸を軸方向に右側に滑らせる。Ｏリング３９４が階段
状凹部３７２に達すると、Ｏリング３９４と階段状凹部
３７０との間の摩擦力によって前記軸の軸方向移動が妨
げられることがなくなるため、駆動スリーブ３９０と軸
１６とをより自由に移動させることができる。前記のよ
うに、ブシュ３７７は、可撓性であることとブシュ３７
７の構成材料とのために摩擦力が低く、軸１６はブシュ
３７７に対して容易に摺動可能となっている。

【０１１７】装置部材の修理が終わると、軸１６を再び
滑らせて正位置につける。凹部を有するホルダ３２６の
２つの階段部３７０、３７２間に切頭形の円錐台状接続
部３７１を設けることにより、Ｏリング３９４が環状溝
３９３内の正位置に押し込められ、この作業が容易にな
る。

【０１１８】次に図１７に、本発明の別の特別な実施例
を示す。この実施例では、図１６の実施例にさまざまな
改良を加えるとともに別な特徴を持たせてあるが、一般
的な構造および外観とにおいて、この実施例には本質的
に図１６の実施例の構成部材と特徴とが全て含まれてい
る。図１６と異なる特徴については以下に説明すること
とするが、図１６にも図１７にも示されている図１６の
特徴については簡単に触れるだけにとどめる。構成部材
が異なる場合は適宜「４００」番台の参照符号を付して
あり、そうでない場合は、類似のすべての構成部材に
「３００」番台の参照番号を付して、図１６の構成部材
と同じであることを示してある。

【０１１９】ハウジング形部材４２４は、前記のような
ハウジングのパッキン箱に挿入可能な円錐台状の構造と
する。この実施例の説明では、ハウジング形部材４２４
を以下ハウジングと呼ぶ。

【０１２０】図１７の実施例にも軸受け部３４２が用い
られているが、この実施例の場合には、軸受け部はボル
ト３４０とナット３４４とによりフランジ付き保持部材
４６４に取り付けられている。フランジ付き部材４６４
は、ボルト４６３によってハウジング部材４６４に接続
された半径方向外方に延在する環状フランジ４６２を有
している。ボルト４６３はハウジング部材４２４のねじ
穴４６６に螺入せられる。

【０１２１】フランジ付き保持部材４６４にはさらに、
グランドプレート４８２に当接した半径方向内方に延在
する第２のフランジ４６５が含まれている。フランジ４
６２上のボルト４６３の締付けにより、フランジ部材４
６５もグランドプレート４８２上に保持される。

【０１２２】ボルト４６０は、フランジ４６５に設けら
れた孔部とグランドプレート４８２に設けられた第２の
孔部とを貫通して延在するとともに、アダプタ４３０の
ねじ穴４８５に螺入せられる。グランドプレート４８２
に軸方向に延在する環状フランジ４８３を設けて、圧力
リング７４の縁部７２に対する特別または調節可能な接
続部としてもよい。図１６の実施例の場合のように、シ
ール部８０の分割形密封部材は図４の構造と同じであ
り、ここではこれ以上の説明は行なわない。

【０１２３】この場合も、アダプタ部材は環状溝４１４
内にあるＯリング４１６によりハウジング部材に対して
密封されている。ブシュ４７７は環状溝４８０内に配設
されるとともに、ピン４８１によりアダプタ４３０に接
続されている。

【０１２４】ホルダ部材４２６は実質的に、ボルト（図
示せず）で相互接合された保持部材４２８と軸受けハウ
ジング４２９との別個の２つの構成部材からなり、両者
間の接合部はＯリング４３１によって密封されている。
保持部材４２８と軸受けハウジング４２９とが合わさっ
て、ホルダ３２６（図１６）と同じ効果を持つ構造が形
成されている。軸受けハウジング部材４２９は半径方向
に延在するフランジ壁５４５を含んでおり、このフラン
ジ壁と保持部材４２８の一方の側壁とが合わさって、軸
受け３４２に対するハウジングを形成している。

【０１２５】この実施例では保持部材４２８も異なって
おり、保持部材４２８と軸受けハウジング４２９との複
合体を軸１６とともに回動させるものの、軸方向移動に
おいては前記軸から独立させる別な確実伝動機構となっ
ていることがわかる。駆動スリーブ４９０は大体におい
て駆動スリーブ３９０（図１６）と類似であり、半径方
向に延在するねじ穴４９５内に螺着せられて駆動スリー
ブ４９０を軸１６に取り付けるソケット頭の止めねじ４
９６を有している。しかしながら駆動スリーブ４９０に
はまた、少なくともひとつの長尺の溝穴４３７を有した
軸方向に延在する長尺の細長スリーブ部４３５が含まれ
ており、少なくともひとつの確実伝動手段をなす基礎部
４４０の少なくとも一方の対応する細長部分すなわちリ
ブ部４４３が、前記溝穴に摺動自在に挿入されている。
駆動スリーブの細長部４３５に設けられた別個の各溝穴
４３７に対して１本の細長リブ部４４３を設けることが
できる。基礎部の細長部分すなわちリブ部４４３は細長
スリーブ部４３５の全長にわたって軸方向に摺動可能と
なっており、それと同時に前記細長スリーブ部４３５と
保持部材４２８とに対する確実伝動部となっている。

【０１２６】本発明のシール構成部材のこれ以外の構成
については、当業者には、本明細書を完全に理解するこ
とにより明らかになろう。たとえばこれ以外の確実伝動
機構も考えられ、あるいは主密封リング部４０４から前
記軸を軸方向に独立させるための異なった設計も可能で
ある。一度ここに説明した発明の概念を理解すれば、当
業者にはその他の実施例および改変例が容易に明らかに
なろう。したがって前記実施例は単なる例として説明さ
れたものにすぎず、添付の特許請求の範囲がこれに制限
されるわけではない。

【０１２７】

【発明の効果】軸やハウジングを分解せずに取付・交換
できる完全分割形メカニカル端面シールを提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 パッキンでシールされた従来のポンプの概略
部分断面を示す。

【図２】 パッキンが取り外されたパッキン箱ハウジン
グで使用するための、従来のメカニカル端面シール構造
の断面を示す。

【図３】 パッキンが取り外されたパッキン箱ハウジン
グで使用するための、既知の分割シール構造を示す。

【図４】 パッキンが取り外されたパッキン箱ハウジン
グで使用するための、本発明による分割シールの断面を
示す。

【図５】 本発明において利用される分割パッキン押さ
え板の立側面を示す。

【図６】 本発明において利用される噛み合いシール素
子の詳細な断面を示す。

【図７】 図４の環状シール素子の二つの端部の間の継
ぎ目を詳細に示す。

【図８】 本発明で使用するために分割するようにされ
ている環状シール・リング背面を示す。

【図９】 本発明で使用するためのホルダーの二つの半
分部分の継ぎ目を破断して詳細に示す。

【図１０】 本発明で使用するための圧縮ギアの詳細な
断面を示す。

【図１１】 軸とパッキン箱ハウジングとの間での心ず
れの期間の間における、本発明の補償特性を概略的に示
す。

【図１２】 軸とパッキン箱ハウジングとの間での心ず
れの期間の間における、本発明の補償特性を概略的に示
す。

【図１３】 スラスト軸受を利用する本発明の他の実施
例を示す。

【図１４】 分割シールにおいてバランスしたシール配
置を有する、本発明の他の実施例を示す。

【図１５】 本発明にしたがった実施例を示す図であ
る。

【図１６】 本発明にしたがった別の実施例を示す図で
ある。

【図１７】 本発明にしたがったまた別の実施例を示す
図である。

【符号の説明】

１０ ポンプ １２ ハウジング １４ 羽根車 １６ 軸 １８ 流体入力室 ２０ 流体出力室 ２２ パッキン ２４ ハウジング ２６ パッキン・ファロア ２８ ナット ６０ パッキン板押さえ板アッセンブリ ６０Ａ 分割半分部分 ６０Ｂ 分割半分部分 ６１ ソケット頭部ネジ ６２ ネジ穴 ６３ ボルト ６４ 穴 ６６ ねじ穴 ６８ 側面 ７０ 内径部 ７２ 密封縁部 ７４ 圧力リング ７６ 中央部 ７８ 管状延長部 ８０ 相リング部 ８２ グランドプレート ８２Ａ 構成部分 ８２Ｂ 構成部分 ８３ 環状フランジ ８４ シール・リング ８６ 貫通孔 ８８ 内径部分 ９０ フランジ部 ９２ 第二フランジ部材 ９４ 溝 ９６ 凹所 １００ 接合隣接部 １０２ 止め部 １０４ 主リング部 １０６ リング部 １０８ 径方向延長表面 １１０ 止め部 １１２ 密封部材 １１４ 管状延長部 １１６ 隣接接合部 １１８ 移行部 １２０ 軸密封部分 １２２ 内側表面 １２４ リップ １２６ ホルダー １２８ 溝止め部 １３０ 浅い溝 １３２ フランジ １３４ 管通孔 １３６ フランジ隣接接合部 １３８ 孔 １４０ 管状支持部 １４１ 支持表面 １４２ ガード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 オレスト ティー．ブラウアー アメリカ合衆国、イリノイ州 60641、シ カゴ、ウェスト オークデイル アベニュ ー 4944 (72)発明者 アンジェロ ジー．ラーレ アメリカ合衆国、イリノイ州 60067、パ ラテイン ノース ディア ラン ドライ ブ 658

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングと該ハウジングに対して回動
   するようにしてある軸との間において気密な密封状態を
   もたらす分割形メカニカル端面シールにおいて：複数個
   の弓形弧状部分によって形成された隣接する剛性かつ環
   状の主リングおよび相リングであって、各々が略半径方
   向の向かい合った密封面を形成する主リングおよび相リ
   ングと；前記各リングの前記弧状部分を互いに固着的に
   接合保持し、これによって前記リングにより形成される
   対向する前記各密封面をその全周にわたって非連続部分
   のない円滑面にする手段であって：各々が自身に関連あ
   るリングを前記軸と他方のリングとに対して略同軸に配
   置支持して、前記各リングの密封面が他方の前記リング
   の密封面の反対側に向かい合って位置するようにする前
   記主リング用分割形弾性手段および前記相リング用分割
   形弾性手段であって、該主リング用分割形弾性手段が前
   記主リングを軸方向および半径方向の移動に対して固定
   的に支持し、該相リング用分割形弾性リングが前記相リ
   ングを非固定的に支持するとともに前記相リングを前記
   主リングに対して軸方向に偏向させる前記主リング用弾
   性手段および前記相リング用弾性手段と；各々が前記そ
   れぞれの分割形弾性手段と自身に関連あるリングとを実
   質的に同心状態に周方向に接続するとともに、互いに離
   脱可能に取り付けられ、かつ取り付けられた時に前記そ
   れぞれの分割形弾性手段の少なくとも一部分を自身に関
   連ある弧状部分に対してある程度密封的に加圧係合させ
   る一対の半円形ホルダ部材からなる前記相リング用分割
   形ホルダ手段および前記主リング用分割形ホルダ手段と
   をさらに含む接合保持手段と；前記主リング用ホルダ手
   段と前記相リング用ホルダ手段との相対的な回動および
   前記ハウジングに対する前記軸の大幅な一時的軸方向移
   動にかかわりなしに、軸回動時に前記主リング用分割形
   ホルダ手段に対する前記相リング用分割形ホルダ手段の
   位置を実質的に同じ相対的な軸方向位置に維持する分割
   形相対位置決め手段とからなることを特徴とする分割形
   メカニカル端面シール。
2. 【請求項２】 前記ハウジングに対する密封状態を維持
   しながら前記ハウジングに対して軸方向に移動可能なア
   ダプタをさらに含み、前記分割形相対位置決め手段が該
   アダプタに含まれることを特徴とする請求項１に記載の
   分割形メカニカル端面シール。
3. 【請求項３】 前記アダプタがさらに環状キー溝を含
   み、前記分割形相対位置決め手段がさらに、前記軸のま
   わりに周方向に配置されるとともに前記軸に取り付けら
   れるスラスト軸受けを含み、前記環状キー溝が前記スラ
   スト軸受けのまわりに密着的に係合しながら両者間の相
   対的な回動を可能にする形状および寸法とされ、前記ス
   ラスト軸受けが、前記軸と前記スラスト軸受けとが軸方
   向に移動した時にこれに対応して前記アダプタを軸方向
   に移動させることを特徴とする請求項２に記載の分割形
   メカニカル端面シール。
4. 【請求項４】 いずれも前記軸に取り付けられる軸受け
   部と該軸受け部を収納する軸受けハウジングとをさらに
   含み、前記軸受けハウジングは前記軸とともに軸方向に
   移動するものの、前記軸とともに回動することはなく、
   前記アダプタ部材がさらに前記軸受けハウジングに対す
   る接続部となり、これによって前記アダプタが前記軸受
   けハウジングに取り付けられ、前記アダプタが前記軸と
   ともに軸方向に移動可能となるが、前記軸とともに回動
   することはない状態となることを特徴とする請求項２に
   記載の分割形メカニカル端面シール。
5. 【請求項５】 前記ハウジングに取り付けられるアダプ
   タ部材と、前記軸に対して密封的に接続されるとともに
   前記主リング用ホルダ手段に対して軸方向に移動可能な
   駆動部材とをさらに含み、前記主リング用分割形ホルダ
   手段が半径方向に延在する２つの側壁によって形成され
   る環状溝をさらに含み、前記環状溝が前記ハウジングに
   接続された軸受け部を受け入れる形状および寸法とさ
   れ、前記軸受け部が前記主リング用ホルダ手段を、前記
   ハウジングに対して同じ軸方向位置に維持しながら前記
   分割形ホルダ手段を前記軸に対して回動させ、前記駆動
   部材が、前記軸の回動時に前記主リング用ホルダ手段に
   対しても同時に密封されるとともに、前記主リング用分
   割形ホルダ手段を前記軸とともに回動的に駆動する軸方
   向に摺動自在な手段をさらに含むことを特徴とする請求
   項１に記載の分割形メカニカル端面シール。
6. 【請求項６】 前記駆動部材の軸方向に摺動可能な手段
   が前記分割形ホルダ手段上において長手方向に延在する
   少なくともひとつの溝穴からなり、前記駆動部材がさら
   に、前記各溝穴内に係合する形状および寸法とされた対
   応するピンを有しており、前記駆動部材を軸方向に自由
   に移動させながら同時に前記ピンにより前記主リング用
   分割形ホルダ手段を回動的に駆動することを特徴とする
   請求項４に記載のメカニカル端面シール。
7. 【請求項７】 前記アダプタがさらに可撓性ブシュを受
   け入れる周方向の環状溝を含み、前記ブシュが前記軸を
   取り巻くようにして前記アダプタに取り付けられるとと
   もに、前記軸を前記ブシュに対して、両者間の相対的な
   非摩擦係合によって、回動および軸方向移動させる材料
   からなることを特徴とする請求項６に記載のメカニカル
   端面シール。
8. 【請求項８】 前記駆動部材がさらに、長手方向に延在
   する少なくともひとつの溝穴が設けられた長手方向に延
   在する環状細長部を含み、前記軸方向に摺動可能な手段
   が、前記主リング用分割形ホルダ手段の半径方向内方部
   分から延在する対応するリブ部を含み、前記ひとつのリ
   ブ部が、前記各溝穴内に係合する形状および寸法とされ
   て、前記駆動部材を前記主密封リング用ホルダに対して
   軸方向に自由移動させながら同時に前記溝穴により前記
   リブ部を、よって前記主リング用分割形ホルダを前記軸
   とともに回動的に駆動することを特徴とする請求項４に
   記載のメカニカル端面シール。
9. 【請求項９】 前記アダプタがさらに可撓性ブシュを受
   け入れる周方向の環状溝を含み、前記ブシュが、前記軸
   を取り巻くようにして前記アダプタに取付けられるとと
   もに、前記軸を前記ブシュに対して、両者間の相対的な
   非摩擦係合によって、回動および軸方向移動させる材料
   からなることを特徴とする請求項８に記載のメカニカル
   端面シール。
10. 【請求項１０】 前記分割形ホルダ手段が、接合状態の
    弧状部分で構成された別個の２つの環状リングをボルト
    止めしてなり、前記各環状リングが半径方向に延在する
    壁面をなして、前記軸受けを受け入れる溝を形成してい
    ることを特徴とする請求項９に記載のメカニカル端面シ
    ール。
11. 【請求項１１】 ハウジングと該ハウジングに対して回
    動するようにしてある軸との間に気密な密封状態をもた
    らす分割形メカニカル端面シールにおいて：複数個の弓
    形弧状部分によって形成された隣接する剛性かつ環状の
    主リングおよび相リングであって、各々が略半径方向の
    向かい合った密封面を形成する主リングおよび相リング
    と；前記各リングの前記弧状部分を互いに固着的に接合
    保持し、これによって前記リングにより形成される対向
    する前記各密封面をその全周にわたって非連続部分のな
    い円滑面にする手段であって：各々が自身に関連あるリ
    ングを前記軸と他方のリングとに対して略同軸に配置支
    持して、前記各リングの密封面が他方の前記リングの密
    封面の反対側に向かい合って位置するようにする前記主
    リング用分割形弾性手段および前記相リング用分割形弾
    性手段であって、該主リング用分割形弾性手段が前記主
    リングを軸方向および半径方向の移動に対して固定的に
    支持し、該相リング用分割形弾性リングが前記相リング
    を非固定的に支持するとともに前記相リングを前記主リ
    ングに対して軸方向に偏向させる前記主リング用弾性手
    段および前記相リング用弾性手段と；各々が前記それぞ
    れの分割形弾性手段と自身に関連あるリングとを実質的
    に同心状態に周方向に接続するとともに、互いに離脱可
    能に取り付けられ、かつ取り付けられた時に前記それぞ
    れの分割形弾性手段の少なくとも一部分を自身に関連あ
    る弧状部分に対してある程度密封的に加圧係合させる一
    対の半円形ホルダ部材からなる前記相リング用分割形ホ
    ルダ手段および前記主リング用分割形ホルダ手段とをさ
    らに含む接合保持手段と；前記主リングと前記主リング
    の位置決めを行なう前記分割弾性手段と前記主リング用
    分割形ホルダ手段とによって形成される主リング部と、
    前記相リングと前記相リングの位置決めを行なう前記相
    リング用分割形弾性手段と前記相リング用分割形ホルダ
    手段とによって形成される相リング部と；前記ハウジン
    グに対する前記軸の大幅な軸方向移動にかかわりなし
    に、軸回動時に前記主リング部に対する前記相リング部
    の位置を実質的に同じ相対的な軸方向位置に維持する分
    割形相対位置決め手段とからなることを特徴とする分割
    形メカニカル端面シール。
12. 【請求項１２】 前記ハウジングに対する密封状態を維
    持しながら前記ハウジングに対して軸方向に移動可能な
    アダプタをさらに含み、前記分割形相対位置決め手段が
    該アダプタに含まれることを特徴とする請求項１１に記
    載の分割形メカニカル端面シール。
13. 【請求項１３】 前記アダプタがさらに環状キー溝を含
    み、前記分割形相対位置決め手段がさらに、前記軸のま
    わりに周方向に配置されるとともに前記軸に取り付けら
    れるスラスト軸受けを含み、前記環状キー溝が前記スラ
    スト軸受けのまわりに密着的に係合しながら両者間の相
    対的な回動を可能にする形状および寸法とされ、前記ス
    ラスト軸受けが、前記軸と前記スラスト軸受けとが軸方
    向に移動した時にこれに対応して前記アダプタを軸方向
    に移動させることを特徴とする請求項１２に記載の分割
    形メカニカル端面シール。
14. 【請求項１４】 いずれも前記軸に取り付けられる軸受
    け部と該軸受け部を収納する軸受けハウジングとをさら
    に含み、前記軸受けハウジングは前記軸とともに軸方向
    に移動するものの、前記軸とともに回動することはな
    く、前記アダプタ部材がさらに前記軸受けハウジングに
    対する接続部となり、これによって前記アダプタが前記
    軸受けハウジングに取り付けられ、前記アダプタが前記
    軸とともに軸方向に移動可能となるが、前記軸とともに
    回動することはない状態となることを特徴とする請求項
    １２に記載の分割形メカニカル端面シール。
15. 【請求項１５】 前記ハウジングに取り付けられるアダ
    プタ部材と、前記軸に対して密封的に接続されるととも
    に前記主リング用ホルダ手段に対して軸方向に移動可能
    な駆動部材とをさらに含み、前記主リング用分割形ホル
    ダ手段が半径方向に延在する２つの側壁によって形成さ
    れる環状溝をさらに含み、前記環状溝が前記ハウジング
    に接続された軸受け部を受け入れる形状および寸法とさ
    れ、前記軸受け部が前記主リング用ホルダ手段を、前記
    ハウジングに対して同じ軸方向位置に維持しながら前記
    分割形ホルダ手段を前記軸に対して回動させ、前記駆動
    部材が、前記軸の回動時に前記主リング用ホルダ手段に
    対しても同時に密封されるとともに、前記主リング用分
    割形ホルダ手段を前記軸とともに回動的に駆動する軸方
    向に摺動自在な手段をさらに含むことを特徴とする請求
    項１１に記載の分割形メカニカル端面シール。
16. 【請求項１６】 前記駆動部材の軸方向に摺動可能な手
    段が前記分割形ホルダ手段上において長手方向に延在す
    る少なくともひとつの溝穴からなり、前記駆動部材がさ
    らに、前記各溝穴内に係合する形状および寸法とされた
    対応するピンを有しており、前記駆動部材を軸方向に自
    由に移動させながら同時に前記ピンにより前記主リング
    用分割形ホルダ手段を回動的に駆動することを特徴とす
    る請求項１４に記載のメカニカル端面シール。
17. 【請求項１７】 前記アダプタがさらに可撓性ブシュを
    受け入れる周方向の環状溝を含み、前記ブシュが前記軸
    を取り巻くようにして前記アダプタに取り付けられると
    ともに、前記軸を前記ブシュに対して、両者間の相対的
    な非摩擦係合によって、回動および軸方向移動させる材
    料からなることを特徴とする請求項１６に記載のメカニ
    カル端面シール。
18. 【請求項１８】 前記駆動部材がさらに、長手方向に延
    在する少なくともひとつの溝穴が設けられた長手方向に
    延在する環状細長部を含み、前記軸方向に摺動可能な手
    段が、前記主リング用分割形ホルダ手段の半径方向内方
    部分から延在する対応するリブ部を含み、前記ひとつの
    リブ部が、前記各溝穴内に係合する形状および寸法とさ
    れて、前記駆動部材を前記主密封リング用ホルダに対し
    て軸方向に自由移動させながら同時に前記溝穴により前
    記リブ部を、よって前記主リング用分割形ホルダを前記
    軸とともに回動的に駆動することを特徴とする請求項１
    ４に記載のメカニカル端面シール。
19. 【請求項１９】 前記アダプタがさらに可撓性ブシュを
    受け入れる周方向の環状溝を含み、前記ブシュが、前記
    軸を取り巻くようにして前記アダプタに取付けられると
    ともに、前記軸を前記ブシュに対して、両者間の相対的
    な非摩擦係合によって、回動および軸方向移動させる材
    料からなることを特徴とする請求項１８に記載のメカニ
    カル端面シール。
20. 【請求項２０】 前記分割形ホルダ手段が、接合状態の
    弧状部分で構成された別個の２つの環状リングをボルト
    止めしてなり、前記各環状リングが半径方向に延在する
    壁面をなして、前記軸受けを受け入れる溝を形成してい
    ることを特徴とする請求項１９に記載のメカニカル端面
    シール。