JPH08152068A - メカニカルシール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プライマリーリングとリテーナーとの間の二
次シールに摺動摩擦抵抗が小さい樹脂シールを用い、メ
ーティングリングの軸振れや軸方向変動に追従してプラ
イマリーリングの優れた追従性を確保し、組付状態で軸
方向長さを短縮できる取付構造とし、ガスシールとして
優れたメカニカルシールを提供する。 【構成】 押圧手段５のディスク９の内周面１０とリテ
ーナースリーブ１１の外周面１２との間に所定空隙を設
定し、中心に円形開口１３を形成した基板１４の一側面
口縁部であって半径方向内外に環状リップ１５，１６を
突設し、両リップ間にそれらを拡開方向へ付勢する弾性
リング１７を嵌着し且つ外側のリップよりも半径方向外
方に延びた基板の外周部をフランジ部１８となした樹脂
シール６を用い、基板の他側面をプライマリーリング３
の端面１９に接触させ且つフランジ部をディスクの押圧
面２０で挾持し、内外リップを前記空隙内に収容し、そ
れぞれリテーナースリーブの外周面とディスクの内周面
に接触させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、メカニカルシールに係
わり、更に詳しくはガスタービンやブロアー、遠心コン
プレッサ等の流体機器の軸封装置として、特にガスシー
ルとして使用するメカニカルシールに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンプレッサ等における回転軸と
ケーシング間を密封する非接触メカニカルシールは既に
提供されている。例えば、本出願人の先願に係る特開平
５−１６４２４９号公報には、回転軸に密封固定したメ
ーティングリングとシールハウジングに密封装着し且つ
押圧手段にて軸方向へ付勢したプライマリーリングとの
対面する各シール面の何れか一方のシール面に、相対的
回転方向に対して前進角を有する複数の螺旋溝を円周方
向に一定間隔で設けて封入流体をシール面間に圧送して
なる非接触メカニカルシールが提供されている。

【０００３】そして、この非接触メカニカルシールは、
プライマリーリングとメーティングリングのシール面間
に中心に向かう動圧が発生し、この動圧により両シール
面間にミクロン単位のギャップを生じさせて非接触状態
を保持して高周速回転を可能にしたものである。

【０００４】ここで、前記プライマリーリングは、回転
軸の軸振れや軸方向の変移に起因するメーティングリン
グの微少変移に追従し、またシール面間の動圧によるギ
ャップ形成のために、リテーナースリーブに対して軸方
向に変移可能となすとともに、その間を密封する必要が
ある。そのため、前述の公報記載のものは、リテーナー
スリーブの外周面とプライマリーリングの内周面間に、
二次シールとしてゴム製のＯリングを介在させているの
である。

【０００５】しかし、プライマリーリングとリテーナー
スリーブ間の二次シールとしてＯリングを使用する場
合、シール性を確保するためにはＯリングを変形させる
程の押圧力で常時各部材と接触させなければならず、そ
れにより摺動摩擦抵抗が大きくなり、回転軸の回転に伴
って発生するメーティングリングの軸触れや軸方向変動
に追従して軸方向へ変動すべきプライマリーリングの追
従性を損なうことになる。特に、密封流体がガスの場合
には、Ｏリングと各部材とがドライコンタクトであるた
め、摺動摩擦抵抗が液体の場合に比べて大きくなり、更
にメーティングリングとプライマリーリングの両シール
面間が非接触シールである場合には、回転に伴って発生
する動圧が液体の場合に比べて小さいので、プライマリ
ーリングの追従性が悪いとシール面間の非接触状態を維
持できず、シール面を損傷することも考えられる。更
に、Ｏリングの変形は経時で上昇することがある。

【０００６】そのため、図４及び図５に示したような樹
脂シール１００がＯリングの代わりに用いられるように
なった。この樹脂シール１００は、テトラフルオロエチ
レン（ＴＦＥ）樹脂でリング状に成形した本体部１０１
と弾性リング１０２とから構成され、本体部１０１は基
部１０３の一側から半径方向内外に環状リップ１０４，
１０５を突設したものであり、基部１０３と内外のリッ
プ１０４，１０５で形成される断面略Ｕ字形の凹溝１０
６内に、前記弾性リング１０２を嵌着して両リップ１０
４，１０５を拡開方向へ弾性付勢したものである。

【０００７】そして、前記樹脂シール１００の従来の使
用例は、図４及び図５にそれぞれ示している。図４に示
したものは、プライマリーリング１０７の端面１０８側
であって内周部に環状段部１０９を形成し、該環状段部
１０９に前記樹脂シール１００を内外リップ１０４，１
０５がプロセス流体側へ向けて収容し、内側のリップ１
０４をリテーナー１１０のリテーナースリーブ１１１の
外周面に圧接するとともに、外側のリップ１０５を環状
段部１０９の内周面に圧接し、リテーナー１１０に一端
部を保持した予圧スプリング１１２によって軸方向に弾
性付勢され且つリテーナースリーブ１１１に遊挿したデ
ィスク１１３で、端面１０８から突出した内外リップ１
０４，１０５の先端を軸方向に押圧した二次シール構造
である。この場合、環状段部１０９の軸方向の長さが短
いので、プライマリーリング１０７の軸方向変動に対し
て樹脂シール１００が一体となって変動するとともに、
組付状態の軸方向長さを短くできる利点があるものの、
ディスク１１３に接触した内外リップ１０４，１０５の
先端部が損傷することがある。

【０００８】また、図５に示したものは、図４に示した
構造において、環状段部１０９の軸方向の長さを樹脂シ
ール１００の軸方向の厚みより十分に長く設定した構造
のものであり、この場合はディスク１１３がプライマリ
ーリング１０７の端面１０８に直接接触するので、前述
のようなリップ１０４，１０５の先端部が損傷すること
はないが、プライマリーリング１０７の軸方向変動に対
して樹脂シール１００が追従せずに捩じれが生じてシー
ル性を損なう恐れがあるとともに、環状段部１０９の軸
方向の長さを十分に確保するため、プライマリーリング
１０７の軸方向の厚さが増して組付状態の軸方向長さが
長くなるといった不都合が生じる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明が前述
の状況に鑑み、解決しようとするところは、メカニカル
シールにおけるプライマリーリングとリテーナーとの間
でプロセス流体を密封する二次シールに樹脂シールを用
い、メーティングリングの回転に伴う軸振れや軸方向変
動に追従してプライマリーリングの優れた追従性を確保
するため、樹脂シールをリテーナースリーブの外周面に
摺接しながらプライマリーリングと一体となって軸方向
へ変動可能とし且つ樹脂シールの摺動摩擦抵抗が小さい
優位性を最大限に発揮することが可能であるとともに、
組付状態において軸方向の長さを短くすることができる
取付構造とし、特にガスシールとして優れたメカニカル
シールを提供する点にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題解
決のために、回転軸に密封固定したメーティングリング
のシール面と、ケーシングに軸方向可動となして密封装
着し且つリテーナーに設けた押圧手段にて前記メーティ
ングリング側へ付勢したプライマリーリングのシール面
とを、接触又は非接触の状態で回転密封するメカニカル
シールであって、前記押圧手段のディスクの円筒状内周
面とその半径方向内方に位置するリテーナースリーブの
円筒状外周面との間に所定空隙を設定し、中心にリテー
ナースリーブを挿入する円形開口を形成した円盤状基板
の一側面口縁部であって半径方向内外に環状リップを突
設するとともに、両リップ間にそれらを拡開方向へ付勢
する弾性リングを嵌着し且つ外側のリップよりも半径方
向外方に延びた前記基板の外周部をフランジ部となした
樹脂シールを用い、該樹脂シールの基板の他側面をプラ
イマリーリングの軸方向と直交する端面に接触させ且つ
内外リップを前記空隙内に収容するとともに、それぞれ
リテーナースリーブの外周面とディスクの内周面に接触
させた状態で、前記フランジ部をプライマリーリングの
端面とそれに対面したディスクの押圧面で挾持してなる
メカニカルシールを構成した。

【００１１】ここで、前記プライマリーリングは、少な
くとも前記樹脂シールの基板と接触する端面の半径方向
内方部分に他の外方部分よりも軸方向に突出した接触端
面を形成しても良い。

【００１２】また、前記プライマリーリングは、ケーシ
ングに密封固定したリテーナーの外筒部の内面に軸方向
に形成したスプライン溝に、その外周部に突設した回転
規制部をスライド可能に係合して非回転且つ軸方向可動
とし、当該プライマリーリングと樹脂シールとの相対位
置を不変となして樹脂シールの内側リップとリテーナー
スリーブの外周面の間でのみ軸方向へ摺動可能としてな
ることが好ましい実施例である。

【００１３】更に、前記プライマリーリングの端面側の
内周部に、前記リテーナースリーブを収容し、リテーナ
ーに対してプライマリーリングの軸方向の移動ストロー
クを確保する環状溝を形成し、該環状溝にリテーナース
リーブの先端部を常に収容した状態で、リテーナースリ
ーブの外周面とディスクの内周面及びプライマリーリン
グの接触端面とで囲まれる空間部に、前記樹脂シールの
内外リップがプロセス流体側に配向するように収容して
なるとより好ましい。

【００１４】そして、前記押圧手段は、プロセス流体側
であってリテーナーの外筒部とリテーナースリーブ間の
円周方向に設けた複数の係合孔にそれぞれ予圧スプリン
グの一端部を保持するとともに、円筒状内周面と半径方
向の押圧面を有するディスクの該押圧面とは反対側に設
けた凹部に前記予圧スプリングの他端部を保持したもの
である。

【００１５】また、前記メーティングリングとプライマ
リーリングの各シール面の何れか一方に、相対的回転方
向に対して前進角を有する複数の螺旋溝を円周方向に一
定間隔で設けてプロセス流体をシール面間に圧送し、両
シール面間を非接触状態で密封してなる構造のメカニカ
ルシールで本発明は有利である。

【００１６】

【作用】以上の如き内容からなる本発明のメカニカルシ
ールは、樹脂シールの基板をプライマリーリングの端面
に接触させた状態で、外側のリップよりも半径方向外方
に延びた前記基板の外周部のフランジ部を、プライマリ
ーリングの端面と押圧手段を構成するディスクの押圧面
で挾持したので、回転軸の回転に伴って発生するメーテ
ィングリングの軸触れや軸方向変動に追従してプライマ
リーリングと樹脂シールとが一体となって軸方向へ変動
するとともに、プライマリーリングと樹脂シールとは端
面シールを構成するので、プライマリーリングの圧力や
温度、取付精度への追従を拘束しないのである。しか
も、樹脂シールは、内外リップをディスクの円筒状内周
面とその半径方向内方に位置するリテーナースリーブの
円筒状外周面との間に設けた空隙に収容し且つそれぞれ
をリテーナースリーブの外周面とディスクの内周面に接
触させたので、内外リップには径方向で締代を与える以
外の拘束はなく、樹脂シール本来の低摩擦性等の優れた
性能を最大限に引き出せるのである。また、樹脂シール
の厚さの大部分を占める内外リップを収容する軸方向ス
ペースを押圧手段を構成するディスク及び該ディスクに
弾性付勢力を与える予圧スプリングと共有できるので、
組付状態におけるメカニカルシールの軸方向長さを全体
として短くできるのである。

【００１７】

【実施例】次に添付図面に示した実施例に基づき更に本
発明の詳細を説明する。図１は本発明のメカニカルシー
ルの要部を示し、図２は二次シールに用いた樹脂シール
を示し、図中１は回転軸、２はメーティングリング、３
はプライマリーリング、４はリテーナー、５は押圧手
段、６は樹脂シールをそれぞれ示している。

【００１８】本発明のメカニカルシールは、回転軸１に
密封固定したメーティングリング２のシール面７と、ケ
ーシングに軸方向可動となして密封装着し且つリテーナ
ー４に設けた押圧手段５にて前記メーティングリング２
側へ付勢したプライマリーリング３のシール面８とを、
接触又は非接触の状態で回転密封するメカニカルシール
であって、前記押圧手段５のディスク９の円筒状内周面
１０とその半径方向内方に位置するリテーナースリーブ
１１の円筒状外周面１２との間に所定空隙を設定し、中
心にリテーナースリーブ１１を挿入する円形開口１３を
形成した円盤状基板１４の一側面口縁部であって半径方
向内外に環状リップ１５，１６を突設するとともに、両
リップ１５，１６間にそれらを拡開方向へ付勢する弾性
リング１７を嵌着し且つ外側のリップ１６よりも半径方
向外方に延びた前記基板１４の外周部をフランジ部１８
となした樹脂シール６を用い、該樹脂シール６の基板１
４の他側面をプライマリーリング３の軸方向と直交する
端面１９に接触させ且つ内外リップ１５，１６を前記空
隙内に収容するとともに、それぞれリテーナースリーブ
１１の外周面１２とディスク９の内周面１０に接触させ
た状態で、前記フランジ部１８をプライマリーリング３
の端面１９とそれに対面したディスク９の押圧面２０で
挾持してなることを要旨としている。

【００１９】更に詳しくは、前記プライマリーリング３
は、少なくとも前記樹脂シール６の基板１４と接触する
端面１９の半径方向内方部分に他の外方部分よりも軸方
向に突出した接触端面１９ａを形成するとともに、ケー
シングに密封固定したリテーナー４の外筒部２１の内面
に軸方向に形成したスプライン溝２２に、スライド係合
して非回転且つ軸方向可動とするために、その外周部に
回転規制部２３を突設している。前記スプライン溝２２
と回転規制部２３とのスライド係合によって、当該プラ
イマリーリング３と樹脂シール６との相対位置を不変と
なして樹脂シール６の内側リップ１５とリテーナースリ
ーブ１１の外周面１２の間でのみ軸方向へ摺動可能とし
ているのである。

【００２０】また、前記プライマリーリング３の端面側
の内周部に、前記リテーナースリーブ１１を収容し、リ
テーナー４に対してプライマリーリング３の軸方向の移
動ストロークを確保する環状溝２４を形成し、該環状溝
２４にリテーナースリーブ１１の先端部を常に収容した
状態で、リテーナースリーブ１１の外周面１２とディス
ク９の内周面１０及びプライマリーリング３の接触端面
１９ａとで囲まれる空間部に、前記樹脂シール６の内外
リップ１５，１６がプロセス流体側に配向するように収
容している。

【００２１】尚、前記樹脂シール６の内外リップ１５，
１６と弾性リング１７の構造及びそれらの関係は従来の
ものと差異はなく、基板１４と内外リップ１５，１６で
囲まれた断面略Ｕ字形の凹溝２５内に弾性リング１７を
嵌着したものである。前記樹脂シール６の本体部は、低
摩擦性、耐熱性、耐食性等の性能に優れたテトラフルオ
ロエチレン（ＴＦＥ）樹脂で成形したものであり、前記
弾性リング１７は本実施例では一端縁から他端縁の近く
まで延びたスリット２６，…を交互に形成し、軸方向か
ら見れば九十九折れとなった断面略Ｕ字形の板ばね状の
ものであるが、該弾性リング１７は環状のコイルばねで
も良い。

【００２２】また、前記押圧手段５は、プロセス流体側
であってリテーナー４の外筒部２１とリテーナースリー
ブ１１間の円周方向に設けた複数の係合孔２７，…にそ
れぞれ予圧スプリング２８の一端部を保持するととも
に、円筒状内周面１０と半径方向の押圧面２０を有する
ディスク９の該押圧面２０とは反対側に設けた凹部２９
に前記予圧スプリング２８の他端部を保持したものであ
る。

【００２３】そして、図示しないが、前記メーティング
リング２とプライマリーリング３の各シール面８，９の
何れか一方に、相対的回転方向に対して前進角を有する
複数の螺旋溝を円周方向に一定間隔で設けてプロセス流
体をシール面８，９間に圧送し、両シール面８，９間を
非接触状態で密封するようにすれば、高速回転用、ガス
シール用として適している。

【００２４】このように本発明は、樹脂シール６のフラ
ンジ部１８を、プライマリーリング３の端面１９と押圧
手段５を構成するディスク９の押圧面２０で挾持したの
で、回転軸１の回転に伴って発生するメーティングリン
グ２の軸触れや軸方向変動に追従してプライマリーリン
グ３と樹脂シール６とが一体となって軸方向へ変動し、
樹脂シール６の内側リップ１５とリテーナースリーブ１
１の外周面１２とが軸方向に摺動してピストン運動シー
ルの働きをするのである。また、プライマリーリング３
と樹脂シール６とは端面シールを構成するので、プライ
マリーリング３の圧力や温度、取付精度への追従を拘束
しないのである。しかも、樹脂シール６は、内外リップ
１５，１６をディスク９の円筒状内周面１０とその半径
方向内方に位置するリテーナースリーブ１１の円筒状外
周面１２との間に設けた空隙に収容し且つそれぞれをリ
テーナースリーブ１１の外周面１２とディスク９の内周
面１０に接触させたので、内外リップ１５，１６には径
方向で締代を与える以外の拘束はなく、樹脂シール６本
来の低摩擦性等の優れた性能を最大限に引き出せるので
ある。また、樹脂シール６の内外リップ１５，１６は、
図１に示すようにその大部分がディスク９及び予圧スプ
リング２８と軸方向において重なっており、軸方向スペ
ースをディスク９及び予圧スプリング２８と共有できる
ので、組付状態におけるメカニカルシールの軸方向長さ
を全体として短くできるのである。

【００２５】ここで、前記樹脂シール６は、従来のＯリ
ングに比べて、耐食性、耐候性、耐急減圧、耐
はみ出し性、耐熱性、耐低温性、低摩擦力とその
無変化性等に優れており、本発明の如く樹脂シール６の
フランジ部１８をプライマリーリング３の接触端面１９
ａとディスク９の押圧面２０とで挾持し、内外リップ１
５，１６に径方向で締代を与える以外の拘束がないの
で、本来の優れたシール性能を発揮するのである。

【００２６】次に、本発明の代表的実施例として図３に
示したガスシール用非接触メカニカルシールを簡単に説
明するが、液体シール用でも同様である。図３はタンデ
ム式の非接触メカニカルシールＭの全体構造を示し、流
体機器の密封容器であるケーシング３０と、該ケーシン
グ３０の開放端を貫通する回転軸１との間に設けてい
る。ここで、図中Ａは大気圧（低圧）側、Ｂはプロセス
（高圧）側を示している。

【００２７】本実施例の非接触メカニカルシールは、前
記ケーシング３０の回転軸１を貫通する開口部に、プロ
セス側から順にラビリンス３１、ソケット３２、内方の
リテーナー４ａ、ソケット３３、外方のリテーナー４ｂ
を互いにボルト締めして組付け、ラビリンス３１と内方
のリテーナー４ａとの間及び該リテーナー４ａの外方に
固定したラビリンス３４と外方のリテーナー４ｂとの間
にシール空間を形成し、該空間内のそれぞれに前記回転
軸１に密封固定した内方のメーティングリング２ａと、
前記リテーナー４ａに形成しシール空間内に突出させた
リテーナースリーブ１１に密封装着したプライマリーリ
ング３ａを配するとともに、前記回転軸１に密封固定し
た外方のメーティングリング２ｂと、前記リテーナー４
ｂに形成しシール空間内に突出させたリテーナースリー
ブ１１に密封装着したプライマリーリング３ｂを配し、
各メーティングリング２とプライマリーリング３の互い
のシール面７，８を対接させ、そして各プライマリーリ
ング３ａ，３ｂはリテーナー４の外筒部２１とリテーナ
ースリーブ１１間に非回転且つ軸方向可動となしてリテ
ーナースリーブ１１の外周面１２に密封するとともに、
リテーナー４で保持された押圧手段５にて各シール面
７，８が接近する方向に付勢している。ここで、前記押
圧手段５は、リテーナー４とリテーナースリーブ１１間
に配した係合孔２７で支持された複数の予圧スプリング
２８，…とその軸方向内方に配したリング状のディスク
９とから構成されている。そして、前述のように前記デ
ィスク９の押圧面２０とプライマリーリング３の軸方向
と直交する接触端面１９ａ間に、樹脂シール６のフラン
ジ部１８を挾持し、内外リップ１５，１６をリテーナー
スリーブ１１の外周面１２とディスク９の内周面１０に
接触させ、プライマリーリング３とリテーナースリーブ
１１間を密封している。

【００２８】また、本実施例では図示しないが、メーテ
ィングリング２のシール面７には、その外周縁を始端と
して内方へ延び、回転方向に対して前進角を有する螺旋
溝を円周方向に一定間隔毎に多数設けている。それによ
り、プロセスガスの存在下でメーティングリング２がプ
ライマリーリング３に対して回転することにより、螺旋
溝によってシール面７，８間に半径方向中心へ向かう動
圧を発生させてプロセスガスを圧送し、両シール面７，
８間に微少ギャップを形成するとともに、プロセス側の
圧力よりも高いシール圧を形成して密封するのである。
尚、同様に図示しないが、前記プライマリーリング３の
シール面８にも同様な螺旋溝を形成し、この螺旋溝は相
対的回転方向に対して前進角を有するものであっても、
後進角を有するものであっても良く、前進角を有する場
合には前記螺旋溝と同じ作用をなし、後進角を有する場
合には前記螺旋溝によって圧送されたプロセスガスを一
部逆流させて、漏れを少なくする作用をなすのである。
尚、本実施例では、前記メーティングリング２の素材は
シリコンカーバイドであり、プライマリーリング３の素
材はカーボンである。

【００２９】前記メーティングリング２の回転軸１への
固定については、先ず回転軸１にアセンブリスリーブ３
５を外挿固定し、該アセンブリスリーブ３５の内方端外
周に一体形成したフランジ３６に内方のメーティングリ
ング２ａを密封保持するとともに、その外方にスペーサ
スリーブ３７を密封外嵌し、該スペーサスリーブ３７の
外方端外周に一体形成したフランジ３８に外方のメーテ
ィングリング２ｂを密封保持し、更にその外方にロッキ
ングスリーブ３９を外嵌し、該ロッキングスリーブ３９
をボルトにてアセンブリスリーブ３５に締付けることに
よって、フランジ３６とロッキングスリーブ３９との間
にメーティングリング２ａ、スペーサスリーブ３７、メ
ーティングリング２ｂを挟み込んで固定している。ま
た、回転軸１とアセンブリスリーブ３５との間、アセン
ブリスリーブ３５とメーティングリング２ａ、スペーサ
スリーブ３７、メーティングリング２ｂ及びロッキング
スリーブ３９との各間に、トレランスリング４０，…を
介在させて、各部材の熱膨張率の差に起因するガタつき
を防止するとともに、調心を行っている。

【００３０】そして、アセンブリスリーブ３５のフラン
ジ３６とメーティングリング２ａ間の密封、アセンブリ
スリーブ３５とスペーサスリーブ３７間の密封、スペー
サスリーブ３７のフランジ３８とメーティングリング２
ｂ間の密封には、フランジ部１８の存在しない従来タイ
プの樹脂シール４１，…を用いて行い、その他の密封箇
所は通常のＯリング４２，…を用いて行っている。

【００３１】次に、プライマリーリング３の組付構造に
ついて説明すれば、該プライマリーリング３のバランス
直径部に形成した環状溝２４を前記リテーナースリーブ
１１の先端部に軸方向移動可能に外嵌するとともに、外
周に突設した回転規制部２３をリテーナー４の外筒部２
１の内周面に軸方向に向けて形成したスプライン溝２２
に軸方向移動可能に嵌挿して、該プライマリーリング３
の非回転状態を維持するのである。ここで、前記プライ
マリーリング３とリテーナースリーブ１１との間には、
メーティングリング２に対するプライマリーリング３の
素早い追従性を確保するために、微少間隙を設けること
が好ましい。

【００３２】本実施例では、メーティングリング２とプ
ライマリーリング３の対が軸方向に二対あるタンデム型
の非接触メカニカルシールを示したが、勿論メーティン
グリング２とプライマリーリング３が一対のシングル型
のものでも良く、更に両シール面７，８とが接触して密
封するものであっても良い。

【００３３】

【発明の効果】以上にしてなる本発明のメカニカルシー
ルによれば、樹脂シールの基板をプライマリーリングの
端面に接触させた状態で、外側のリップよりも半径方向
外方に延びた前記基板の外周部のフランジ部を、プライ
マリーリングの端面と押圧手段を構成するディスクの押
圧面で挾持したので、回転軸の回転に伴って発生するメ
ーティングリングの軸触れや軸方向変動に追従してプラ
イマリーリングと樹脂シールとが一体となって軸方向へ
変動し、樹脂シールの内側リップがリテーナースリーブ
に対してピストン運動シールとなり、その低摩擦性によ
ってプライマリーリングの追従性が大幅に改善される。
また、プライマリーリングと樹脂シールとは端面シール
を構成するので、プライマリーリングの圧力や温度、取
付精度への追従を拘束しないのである。しかも、樹脂シ
ールは、内外リップをディスクの円筒状内周面とその半
径方向内方に位置するリテーナースリーブの円筒状外周
面との間に設けた空隙に収容し且つそれぞれをリテーナ
ースリーブの外周面とディスクの内周面に接触させたの
で、内外リップには径方向で締代を与える以外の拘束は
なく、樹脂シール本来の低摩擦性等の優れた性能を最大
限に引き出せるのである。また、樹脂シールの厚さの大
部分を占める内外リップを収容する軸方向スペースを押
圧手段を構成するディスク及び該ディスクに弾性付勢力
を与える予圧スプリングと共有できるので、組付状態に
おけるメカニカルシールの軸方向長さを全体として短く
できるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のメカニカルシールの要部の拡大断面図
である。

【図２】本発明に係る樹脂シールの一部破断した斜視図
である。

【図３】本発明の代表的実施例を示すガスシール用非接
触メカニカルシールの組付状態における部分断面図であ
る。

【図４】従来例を示す要部断面図である。

【図５】同じく他の従来例を示す要部断面図である。

【符号の説明】

１ 回転軸 ２ メーティングリング ３ プライマリーリング ４ リテーナー ５ 押圧手段 ６ 樹脂シール ７ シール面 ８ シール面 ９ ディスク １０ 内周面 １１ リテーナースリーブ １２ 外周面 １３ 円形開口 １４ 基板 １５ リップ １６ リップ １７ 弾性リング １８ フランジ部 １９ 端面 ２０ 押圧面 ２１ 外筒部 ２２ スプライン溝 ２３ 回転規制部 ２４ 環状溝 ２５ 凹溝 ２６ スリット ２７ 係合孔 ２８ 予圧スプリング ２９ 凹部 ３０ ケーシング ３１ ラビリンス ３２ ソケット ３３ ソケット ３４ ラビリンス ３５ アセンブリスリーブ ３６ フランジ ３７ スペーサスリーブ ３８ フランジ ３９ ロッキングスリーブ ４０ トレランスリング ４１ 樹脂シール ４２ Ｏリング

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸に密封固定したメーティングリン
   グのシール面と、ケーシングに軸方向可動となして密封
   装着し且つリテーナーに設けた押圧手段にて前記メーテ
   ィングリング側へ付勢したプライマリーリングのシール
   面とを、接触又は非接触の状態で回転密封するメカニカ
   ルシールであって、前記押圧手段のディスクの円筒状内
   周面とその半径方向内方に位置するリテーナースリーブ
   の円筒状外周面との間に所定空隙を設定し、中心にリテ
   ーナースリーブを挿入する円形開口を形成した円盤状基
   板の一側面口縁部であって半径方向内外に環状リップを
   突設するとともに、両リップ間にそれらを拡開方向へ付
   勢する弾性リングを嵌着し且つ外側のリップよりも半径
   方向外方に延びた前記基板の外周部をフランジ部となし
   た樹脂シールを用い、該樹脂シールの基板の他側面をプ
   ライマリーリングの軸方向と直交する端面に接触させ且
   つ内外リップを前記空隙内に収容するとともに、それぞ
   れリテーナースリーブの外周面とディスクの内周面に接
   触させた状態で、前記フランジ部をプライマリーリング
   の端面とそれに対面したディスクの押圧面で挾持してな
   ることを特徴とするメカニカルシール。
2. 【請求項２】 前記プライマリーリングは、少なくとも
   前記樹脂シールの基板と接触する端面の半径方向内方部
   分に他の外方部分よりも軸方向に突出した接触端面を形
   成したものである請求項１記載のメカニカルシール。
3. 【請求項３】 前記プライマリーリングは、ケーシング
   に密封固定したリテーナーの外筒部の内面に軸方向に形
   成したスプライン溝に、その外周部に突設した回転規制
   部をスライド可能に係合して非回転且つ軸方向可動と
   し、当該プライマリーリングと樹脂シールとの相対位置
   を不変となして樹脂シールの内側リップとリテーナース
   リーブの外周面の間でのみ軸方向へ摺動可能としてなる
   請求項１又は２記載のメカニカルシール。
4. 【請求項４】 前記プライマリーリングの端面側の内周
   部に、前記リテーナースリーブを収容し、リテーナーに
   対してプライマリーリングの軸方向の移動ストロークを
   確保する環状溝を形成し、該環状溝にリテーナースリー
   ブの先端部を常に収容した状態で、リテーナースリーブ
   の外周面とディスクの内周面及びプライマリーリングの
   接触端面とで囲まれる空間部に、前記樹脂シールの内外
   リップがプロセス流体側に配向するように収容してなる
   請求項１記載のメカニカルシール。
5. 【請求項５】 前記押圧手段は、プロセス流体側であっ
   てリテーナーの外筒部とリテーナースリーブ間の円周方
   向に設けた複数の係合孔にそれぞれ予圧スプリングの一
   端部を保持するとともに、円筒状内周面と半径方向の押
   圧面を有するディスクの該押圧面とは反対側に設けた凹
   部に前記予圧スプリングの他端部を保持したものである
   請求項１又は２記載のメカニカルシール。
6. 【請求項６】 前記メーティングリングとプライマリー
   リングの各シール面の何れか一方に、相対的回転方向に
   対して前進角を有する複数の螺旋溝を円周方向に一定間
   隔で設けてプロセス流体をシール面間に圧送し、両シー
   ル面間を非接触状態で密封してなる請求項１記載のメカ
   ニカルシール。