JPH08233117A - 分離構成体 - Google Patents

分離構成体

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JPH08233117A
JPH08233117A JP7294263A JP29426395A JPH08233117A JP H08233117 A JPH08233117 A JP H08233117A JP 7294263 A JP7294263 A JP 7294263A JP 29426395 A JP29426395 A JP 29426395A JP H08233117 A JPH08233117 A JP H08233117A
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JP
Japan
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shaft
rotatable
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segment
retaining
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JP7294263A
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Jan E Sandgren
イー．サンドグレン ジャン
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EG&G Sealol Inc
Original Assignee
EG&G Sealol Inc
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Publication date
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 構成部材をシャフトの固定位置に確実に保持
する。 【解決手段】 シャフトの固定位置に保持される分離構
成体は、密閉係合するように共に合わせられる対向する
端部を備えた少なくとも二つの部分と、構成部材をシャ
フトの固定位置に保持するために、構成部材の内表面と
シャフトの外表面との間に配置された弾性を有する複数
の保持セグメントとを有する。保持セグメントは圧縮す
ることでシャフトに対する軸線方向および周方向への構
成部材の動きを防止するのに十分な、弾性による抵抗力
を提供する。好適実施形態では、各保持セグメントはシ
ャフトの外表面を周方向へ囲んで１８０°より小さい角
度延びる金属製の付勢部材であり、シャフトの外表面の
方へ連続的に凹になった凹状面を有し、凹状面は、その
両側部に沿ってグリップ縁部を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は構成体をシャフトの
固定位置に保持するための装置および方法に関する。特
に本発明は分離シール構成体を回転可能なシャフトに保
持するための装置および方法と、その装置および方法を
有するプッシャシール組立体とに向けられたものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】機械の構成体をシャフトの固定位置に取
り付けなければならない状況は多数ある。例えば多くの
機械は回転シャフトを有しており、流体の漏れ防止のた
めにはこの回転シャフトをシャフトの周面の周りでシー
ルしなければならない。回転シャフトと機械ハウジング
との間の環状の隙間をシールするには、典型的には、対
応シール面を備えた対向する二つのシールリングを有す
るシール組立体が用いられる。一方のシールリングは、
回転シャフトに隣接した静止構造に設けられるので固定
シールリングと呼ばれ、他方のシールリングは、シャフ
トと回転するように回転シャフトに取り付けられるので
回転シールリングと呼ばれる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のシール組立体で
は、固定シールリングと回転シールリングとを含む種々
のシール構成体の各々は、概してシングルピースである
中実の部材として製造される。回転シールリングはシャ
フトの周面を囲んで確実に取り付けられなければならな
いため、その取付けは、機械を分解するか、またはシャ
フトの長さ方向へリング形状の中実構成体を摺動するこ
とによってなされている。しかしながらいずれの方法に
おいても、組立時間が長くなり、機械およびシャフトを
損傷する危険性も増す。回転シールリングは、いったん
所定位置に配置されると、典型的には、アダプタを使用
して、即ちアダプタを所定位置へ摺動し、そのアダプタ
をシャフトに対する軸線方向および周方向への動きに抗
して止めねじにより止めることによりシャフトへ取り付
けられる。
【０００４】分離シール組立体が開発されて、従来のシ
ール組立体のシングルピースである中実のシール構成体
は、組立時にシャフトを包囲するように作られた複数の
合わせ部分に取り替えられた。特に分離シール組立体の
各分離シール構成体は二つの半体によって形成されてお
り、各々はシャフトの周囲の周りで１８０°に対する。
各半体は、分離シール構成体の対応する半体の端部と合
わせられる対向する二つの端部を有する。従って分離シ
ール構成体の組立および取替えは、機械の分解やシャフ
トの長さ方向への相対運動を必要とせずに達成される。
むしろ各分離シール構成体は、シャフトの周りで組み立
てられるだけである。このように典型的な適用では、中
実のシール組立体の取替えに８〜２４時間かかる一方
で、分離シール組立体の取替えには１時間しかかからな
い。
【０００５】分離シール組立体からの漏れを最小限に抑
えるために、分離シール組立体の回転シールリングおよ
びアダプタは、シャフトと直接接触すべきである。しか
しながら製造上、回転シャフトの外表面と回転シールリ
ングおよびアダプタの内表面との間には、少なくとも約
０．００２〜０．００５インチ（約０．５１×１０-4〜
１．２７×１０-4ｍ）の径方向の隙間を設けなければな
らないという制限がある。従って分離アダプタ半体の端
部を互いに合わせるだけでは分離シール構成体をシャフ
トの固定位置に取り付けることはできない。なぜならば
軸線方向および周方向への相対運動に対抗して回転シー
ルリングまたはアダプタをシャフトへ取り付けるのに十
分な抵抗力またはトルクの移動を径方向の隙間が妨害す
るからである。しかしながらシャフトの直径を回転シー
ルリングおよびアダプタの内表面の直径よりも大きく作
成してしまうと、分離アダプタ半体の端部が互いに当接
せずに、これら分離アダプタ半体間で漏れが生じる。
【０００６】分離シールリング用のアダプタをシャフト
へ取り付けるために開発された一つの方法としては、ア
ダプタの各分離アダプタ半体の長さを短くし、分離アダ
プタ半体の端部間に０．００５〜０．０２インチ（１．
２７×１０-4ｍ〜５．０８×１０-4）の隙間を形成する
ことがある。分離アダプタ半体が互いに取り付けられた
とき、上記隙間によりアダプタの内側面がシャフトの外
側面と係合する。分離アダプタ半体の端部間に形成され
た隙間をシールするために、ゴムや同様の弾性部材のよ
うな個々のシール部材を用いる。しかしながらこのよう
な弾性材料を使用しても、分離シール組立体からの漏れ
の危険性および量は概して増加してしまう。また軸線方
向のシールは、アダプタとシャフトとの間の従来のＯリ
ングのような弾性部材を配置することによって達成され
る。
【０００７】用いられている他の方法としては、止めね
じで軸線方向および接線方向の両方でアダプタ半体をシ
ャフトへ止めることがある。各止めねじはアダプタ半体
を通って径方向内方へ延び、シャフトと接触する。この
ような構成ではアダプタの内径は、シャフトの外径より
も０．００２〜０．００５インチ（０．５１×１０-4〜
１．２７×１０-4ｍ）大きくなければならない。この方
法の欠点は、シャフトにおける止めねじの実際の係止力
が、作業者の強さによることである。用いられた力が弱
すぎると、アダプタはシャフトで摺動してしまう。用い
られた力が強すぎると、半体は、半体間および半体とシ
ャフトとの間の弾性部材が、二つの半体間および半体と
シャフトとの間における隙間を適切に埋めることができ
ないほど互いから分離してしまい、従って漏れが生じて
しまう。更に止めねじは、その接触点においてシャフト
を傷つけてしまう。
【０００８】従って構成体、特に分離シール構成体をシ
ャフトの固定位置に保持するための装置および方法の必
要性が残されている。
【０００９】固定シールリングに関しては、プッシャシ
ールとして知られる分離シール組立体では、ある範囲の
移動量だけ軸線方向へ動くようになっている。特にプッ
シャシール組立体は、作動中に、固定シールリングを回
転シールリングの方へ油圧により押すように形成され
る。また作動圧力が十分でないときに回転および固定シ
ールリングをシール状態で係合させるよう押すために、
ばねが提供される。従って固定シールリングは、周方向
の動きには抵抗して保持される一方で、軸線方向への動
きは可能になっている。
【００１０】分離シール組立体の構成体の組立は、構成
体の多くの操作を必要とするため困難である。更にシー
ルリングは、不規則な合わせ面を有する二つ以上の部分
を形成するために中実のシールリングを割ることにより
分割されることが多い。比較的細かく研磨された材料は
粗い材料の相互に掛止する特性を欠くけれども、粗い材
料は径方向へ延びる合わせ面を損傷することなく扱うこ
とはずっと困難である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の利点および目的
は、以下の説明の一部に記載されており、その部分にお
ける記載から明らかであり、または本発明を実施するこ
とにより習得される。本発明の利点および目的は、特許
請求の範囲で特に指摘された要素および組合わせにより
理解され、達成される。
【００１２】記載された利点を達成するために、本発明
の目的に従うと、本願で具体化し、広く記載したよう
に、本発明はシャフトの外表面の固定位置に取り付けら
れる分離構成体に向けられたものである。分離構成体
は、内表面と、対向する端部を備えた少なくとも二つの
部分とを有する構成部材を有する。二つの部分の端部が
互いに合わされ、構成部材が、シャフトの外表面の周り
を囲んで組み立てられる。更に分離構成体は、構成部材
の内表面とシャフトの外表面との間に配置された弾性を
有する複数の保持セグメントを有しており、保持セグメ
ントを圧縮することにより弾性による抵抗力が提供さ
れ、その抵抗力によりシャフトに対して軸線方向および
周方向への構成部材の動きが防止される。好適実施形態
においては、各保持セグメントは、シャフトの外表面の
周りを周方向へ１８０°より小さい角度、延びる付勢部
材であり、その付勢部材は、シャフトの外表面の方へ連
続的に凹になった凹状面を有し、凹状面の両側に沿った
グリップ縁部を備えた金属製の部材である。
【００１３】本発明の更なる特徴は、回転可能なシャフ
トに対する回転可能なアダプタの軸線方向および周方向
の動きを防止するためにプッシャシール組立体に保持セ
グメントを採用することと、弾性を有する複数の保持セ
グメントを用いて分離構成体をシャフトの固定位置に取
り付ける方法とを含む。
【００１４】以下の全体的な説明および以下の詳細な説
明の双方は、例示的なものであり、特許請求の範囲に記
載された本発明に対する限定ではない。
【００１５】明細書の一部を構成する、明細書に含まれ
る添付の図面、説明と共に本発明の例示した実施形態
は、本発明の原理を説明するためのものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は例示としての構成部材１２
０を示しており、この構成部材１２０は対向する端部１
２４と内表面１２３とを有する少なくとも二つの部分１
２２を有する。構成部材１２０の端部１２４が互いに合
わせられ、構成部材１２０がシャフト１００の外表面１
０５を周方向へ囲んで組み立てられる。上記部分１２２
の端部１２４を確実に互いに適切に整列するために、整
列ピン（図示せず）と穴とが用いられる。選択可能に
は、シングルピースの構造を割って構成部材１２０の部
分１２２を作成してもよく、この場合、個々の部分１２
２の各端部には不規則な合わせ面が形成される。図１に
示したように、構成部材１２０の内表面１２３は、適切
に整列されてシャフト１００に配置されると、シャフト
１００の外表面１０５の方を向く。それから、ねじ１２
９などを用いて部分１２２が互いに取り付けられる。
【００１７】本発明により、構成体をシャフトの外表面
の固定位置に保持するための装置および方法が提供され
る。方法の工程は装置の作用を参照しながら、装置の作
用と合わせて説明する。
【００１８】例として、図１〜図３の例示としての構成
部材１２０をシャフト１００の固定位置に保持するため
ものとして本発明の装置を用いる。装置の好適実施形態
は、構成部材１２０の内表面１２３とシャフト１００の
外表面１０５との間に配置された弾性を有する複数の保
持セグメント１３０を有する。保持セグメント１３０が
圧縮されることで、上記弾性により抵抗力が生じ、この
抵抗力は、構成部材１２０がシャフト１００に沿って軸
線方向へ動くのを防止するのに十分なものである。更に
構成部材１２０が円形断面を有するシャフト１００に取
り付けられると、図１〜図３で示したように、保持セグ
メント１３０の圧縮による抵抗力は、構成部材１２０が
シャフト１００に対し周方向へ動くのを防止するのに十
分なものである。しかしながら楕円や多角形といった他
の断面形状を有するシャフトに構成部材を保持するため
に本発明の装置および方法を同様に用いることもでき、
この場合は、上記断面形状に従って構成部材の内表面を
形成する。
【００１９】本発明の好適実施形態では、図２および図
３に示したように、各保持セグメント１３０は、シャフ
ト１００の外表面１０５の方へ連続的に凹になった凹状
面１３２を有する付勢部材１３１である。特に保持セグ
メント１３０は、ほぼ均一な厚さであり、その全長にわ
たってアーチ型の断面を有する。付勢部材１３１は金属
で製造されるのが好ましいが、カーボンまたはグラファ
イト合成物のような同様の耐久性のある材料を用いても
よい。選択可能には、保持セグメント１３０は十分に弾
性のある材料などの片を含む。
【００２０】構成部材１２０を所定位置に保持するのに
保持セグメント１３０に必要な弾性は、構成部材の予想
される動作環境および状況に少なくとも部分的に関係が
ある。図３に示した保持セグメント１３０を参照し、作
動原理および必要とされる弾性の決定について詳細に説
明する。しかしながら図３の例での縮尺は正確なもので
はなく、予想されるたわみまたは圧縮の実際の程度を正
確に示すものではない。
【００２１】作動原理に関して説明すると、各保持セグ
メント１３０が圧縮されると、各保持セグメント１３０
により構成部材１２０とシャフト１００との間に径方向
の合力が与えられる。この合力は例として図３に矢印Ｎ
で図示してある。合力の大きさは、保持セグメント１３
０の弾力性と保持セグメント１３０の圧縮程度とにより
少なくとも部分的に決定される。概ね、圧縮程度が大き
ければ、与えられる合力も大きくなる。
【００２２】合力と、保持セグメント１３０およびシャ
フト１００の間での相互作用による摩擦との積にほぼ等
しい抵抗力が、各保持セグメント１３０により同様に生
成される。抵抗力は図３に矢印Ｒで図示した軸線方向お
よびシャフト１００の周方向（図示せず）へ向いてい
る。従って本発明によると、保持セグメントを圧縮する
で、構成部材の相対的な動きを防ぐのに十分な、弾性に
よる抵抗力が生じる。
【００２３】保持セグメント１３０の弾性は、構成部材
１２０を所定位置に保持するのに十分な抵抗力を提供す
るように適切に確立されていなければならない。これは
構成部材１２０での作動で予想される最大力およびトル
クを第一に認識することにより達成される。一旦認識さ
れれば、構成部材１２０の軸線方向および周方向の動き
を防止するのに必要な抵抗力が決まる。保持セグメント
１３０とシャフト１００との間での相互作用による摩擦
を調節することにより、各保持セグメント１３０の必要
とされる径方向の合力が計算される。
【００２４】弾性を有する各保持セグメント１３０によ
って与えられる合力は、たわみの関数であるので、必要
とされる弾性は、所望のまたは予想されるたわみまたは
圧縮の量に基づいて決められる。このように保持セグメ
ント１３０は、構成部材１２０の相対的な動きに対抗す
るのに十分な抵抗力を提供するように弾性が確立される
よう、成形または選択される。従って保持セグメント１
３０を構成する構造、寸法および材料は意図した用途を
満足するのに必要な弾性による。
【００２５】保持セグメント１３０は、単に構成部材１
２０の個々の部分１２２をシャフト１００の周りで互い
に取り付けただけで十分に圧縮されるような大きさおよ
び形状であるのが好ましい。このようにすれば、構成部
材１２０を所定位置に保持するために、保持セグメント
１３０を付加的に調節または圧縮する必要はない。しか
しながら保持セグメント１３０は、望ましくない空隙が
端部１２４の間に形成されることのないよう、部分１２
２の端部１２４が確実に密接に係合するのに十分な弾性
を有するのが好ましい。
【００２６】従って好適実施形態における保持セグメン
ト１３０を圧縮する力、即ち構成部材１２０とシャフト
１００との間の保持セグメント１３０によって与えられ
る合力は、端部１２４を密接に係合するのに必要な力に
よって提供される。例えば図１〜図３の実施形態を参照
すると、この力は、端部１２４を密接に係合した状態で
部分１２２を互いに取り付けるねじ１２９（分かり易く
するために一つだけ図示した）によって提供される。
【００２７】ここに示したように、図１から図３を見る
と、構成部材１２０は、保持セグメント１３０を収容す
る少なくとも一つの凹部１２６を各部分１２２の内表面
１２３に備える。用いる保持セグメント１３０の数に従
って、各保持セグメント１３０用に個々の凹部１２６を
提供するか、または複数の保持セグメント１３０を収容
する一つの凹部１２６を提供する。従って凹部１２６は
一つの保持セグメント１３０の長さに対応した長さを有
するか、または複数の保持セグメント１３０を収容する
のに十分な長さを有する。ここで示した好適実施形態で
は各部分１２２に一つの保持セグメント１３０を設け
た。
【００２８】凹部１２６は、後述するように、組立前に
保持１３０を適切に配置し、そして組立後に保持セグメ
ント１３０の配置を維持することで、保持セグメント１
３０の配置を簡単にする。また凹部１２６は構成部材１
２０の内表面１２３とシャフト１００の外表面１０５と
の間における直接的な密閉状態の係合（以下、密閉係合
という。）を可能にする。製造誤差を許容するために、
構成部材１２０の内表面１２３が約０．００５インチ
（１．２７×１０-4ｍ）よりも大きくない距離だけシャ
フト１００の外表面１０５から離間しているとき、直接
的な密閉係合は達成される。
【００２９】保持セグメント１３０は、図３に示すよう
に、各保持セグメント１３０がシャフト１００の方へ、
対応する凹部１２６を越えて延びるように構成される。
これにより構成部材１２０がシャフト１００の周りで組
み立てられたときに保持セグメント１３０が圧縮される
ようになる。適切な作動を確実なものとするために、保
持セグメント１３０は、構成部材１２０を所定位置に保
持するのに十分なほど圧縮されたときでも、保持セグメ
ント１３０が凹部１２６を越えて延びるよう維持される
のに十分な弾性を有する。しかしながら直接的な密閉係
合のためには、保持セグメント１３０は、十分圧縮され
たときに、凹部１２６を越えて約０．００５インチ
（１．２７×１０-4ｍ）より大きく延びてはならない。
【００３０】図３を特に参照して説明すると、保持セグ
メント１３０は圧縮されていないときには距離ｄだけ凹
部１２６から延びている。従って各保持セグメント１３
０の弾性は、圧縮時に保持セグメント１３０のたわみσ
が距離ｄを越えないよう確立されている。このたわみは
概して、 σ＝（Ｐ・ｌ3 ）／（３・ＥＩ） ……（１） の式よって決まり、ここでＰは保持セグメントへ与えら
れた圧縮力、ｌは図３で示したように保持セグメントの
１／２の幅、Ｅは保持セグメントの弾性係数、Ｉは保持
セグメントの慣性モーメントである。慣性モーメント
は、Ｉ＝（ｂ・ｈ3）／１２によって決まり、ここでｂ
は図１に示したように保持セグメントの全長、ｈは保持
セグメントの厚さである。仮に他の断面形状を有する保
持セグメントが用いられたならば、それに従って式
（１）は変えられる。
【００３１】保持セグメント１３０が破壊されるのを避
けるために、弾性は同様に、保持セグメント１３０が回
転可能な密閉部材を所定位置に保持するのに十分に圧縮
されたときに、各保持セグメント１３０の降伏応力σＹ
を越えないように決められる。従って図３の保持セグメ
ント１３０に対しては、 σＹ＞６（Ｐ・ｌ）／（ｂ・ｈ2 ） …… （２） であり、ここでＰは保持セグメントに与えられた圧縮
力、ｌは図３に示したように保持セグメントの１／２の
幅、ｂは図１に示したように保持セグメントの全長、ｈ
は保持セグメントの厚さである。
【００３２】図１は、ここで例示した各保持セグメント
１３０がシャフト１００の外表面１０５の周りで周方向
へ１８０°より小さい角度、延びているのが示してあ
り、ここでは約１２０°と１６０°との間の範囲が好ま
しい。このように各保持セグメント１３０の長さを制限
することで、シャフト１００での構成部材１２０の組立
が更に簡単になる。例えば、各保持セグメント１３０の
長さが構成部材１２０の部分１２２の長さよりも短く制
限されていれば、組立前に各部分１２２の内表面１２３
に設けられた対応する凹部１２６へ各保持セグメント１
３０を挿入することで、保持セグメント１３０を簡単に
配置できる。これによりシャフト１００の周面の周りで
の個々の部品の厄介な処置および組立がなくなる。更に
保持セグメント１３０および構成部材１２０を適切な位
置へ摺動する必要がないため、個々の部品を損傷する可
能性は最小限に抑えられる。
【００３３】また各保持セグメント１３０の長さを制限
することで、各保持セグメント１３０の弾性は、過剰な
合力がシャフト１００とシール構成体との間に与えられ
ることが防止されるよう確立される。つまり保持セグメ
ント１３０の弾性は、上記の式（１）および（２）から
明らかであるように、少なくとも部分的にはその長さの
関数である。仮に保持セグメント１３０が十分な弾性を
有していないならば、保持セグメント１３０によって与
えられる合力は、ねじ１２９によって与えられた、部分
１２２の端部１２４を密閉係合させて連結するのに要す
る力を越えてしまう。従ってクランプねじ１２９が部分
１２２を互いに取り付けるために締められると、部分１
２２の端部１２４間に隙間が形成されてしまう。従って
各保持セグメント１３０の長さを制限する、即ち各保持
セグメント１３０がシャフト１００の外表面１０５の周
りで周方向へ延びる量を制限することにより、保持セグ
メントの必要とされる弾性が確立される。
【００３４】シャフト１００に対する動きを更に防止す
るために、付勢部材１３１は、凹状面１３２の両側部に
沿ってシャフト１００の外表面１０５の方へ向くグリッ
プ縁部１３４を有する。グリップ縁部１３４は付勢部材
１３１のほぼ全長に渡って延びる比較的鋭い縁部を有し
てもよいし、グリップ縁部１３４は★セグメントされた
または鋸歯状の縁部でもよい。グリップ縁部１３４は少
なくとも二つの形態で保持セグメント１３０の作動を高
める。第一に、グリップ縁部１３４はシャフト１００の
外表面１０５へめり込み、シャフト１００に対する構成
部材１２０の動きを更に防止する。構成部材１２０が軸
線方向へ動こうとすると、グリップ縁部１３４により付
勢部材１３１が歪曲されて、構成部材１２０とシャフト
１００との間に与えられる合力、および構成体の相対的
な動きを防止するために提供される抵抗力が増加する。
保持セグメント１３０の選択可能な形状は、同様に、シ
ャフトに対して構成部材が動こうとしたときに提供され
た抵抗力を増加するのに用いられてもよい。
【００３５】本発明の装置および方法は図１〜図３に示
した弾性を有する保持セグメントに限定されない。むし
ろ保持セグメントの圧縮が軸線方向と、必要であるなら
ば周方向とのシャフトに沿った構成部材の動きを防止す
るのに十分な、弾性による抵抗力を提供する限り、弾性
を有する保持セグメントの選択可能な実施形態を用いて
よい。
【００３６】本発明は本発明に従った装置および方法を
具体化するプッシャシール組立体の以下の実施形態によ
って更に明らかになる。プッシャシール組立体は、ハウ
ジング（図示せず）と回転可能なシャフト１００の外表
面との間の環状の隙間をシールするために使用される。
寸法または材料の多くの組合わせは、ここで提供された
技術に従って、プッシャシール組立体および装置の対応
する保持セグメントの設計で用いられる。しかしながら
保持セグメントを構成する構造、寸法および材料は、上
述したように、意図した用途を満たすのに必要な弾性に
よって決まる。
【００３７】図４および図５に示したように、一例であ
るプッシャシール組立体は回転可能なシール部材（以
下、回転自在シール部材という）１１０と回転可能なア
ダプタ１２０’とを有する。回転可能なアダプタ１２
０’は回転可能なシャフト１００の外表面１０５を周方
向へ囲んで設けられ、同時に回転自在シール部材１１０
は回転可能なアダプタ１２０’の内径面１２３’に沿っ
て提供された室１２１内に確実に収容されている。
【００３８】本願で具体化した回転自在シール部材１１
０と回転可能なアダプタ１２０’とは、各々、回転可能
なシャフト１００の周りで簡単に組み立てられるよう
に、対向する端部を有する少なくとも二つの部分に分割
されている。回転自在シール部材１１０の部分１１２の
端部は、リング状の中実部材を割ることにより不規則な
合わせ面を備え、一方で、アダプタ１２０’の部分１２
２’は、組立の際に対応する整列穴１２８によって収容
される整列ピン１２５を有する。更にパッキングＯリン
グ１２７’および１２７’’がアダプタ１２０’の内表
面１２３’に配置され、シャフト１００と、回転自在シ
ール部材１１０の外表面１１３の軸線方向の中間部とを
それぞれ包囲している。図６はこれら各要素の部分の分
解不等角投影図である。
【００３９】回転可能なアダプタ１２０’の部分１２
２’を互いに締め、シャフト１００の周りで回転自在シ
ール部材１１０とアダプタ１２０’とを組み立てるため
に、ねじ１２９’が用いられる。一旦組み立てられる
と、アダプタ１２０’とシャフト１００との間の直接的
なシールを確実なものとするために、アダプタ１２０’
の内表面１２３’がシャフト１００の外表面から離間し
ている距離は、約０．００５インチ（１．２７×１０-4
ｍ）よりも大きくないのが好ましい。
【００４０】室１２１内に回転自在シール部材１１０を
確実に保持するために、室１２１の内表面と回転自在シ
ール部材１１０の外表面１１３との両方には、例えば回
転可能なシャフト１００の長手軸線に対して約１５°の
角度のテーパが付けられている。図４および図６で最も
よく分かるように、シール面１１４は回転自在シール部
材１１０の最も大きな径方向寸法を有し、従ってＯリン
グ１２７’’よりも広い。周方向の隆起部１１６がシー
ル面１１４に対し反対側へ軸線方向へ離れた回転自在シ
ール部材１１０の端部に設けられており、圧縮されてい
ない状態においてＯリング１２７’’の内径よりも大き
な径を有する。従って回転自在シール部材１１０は、外
周面１１３が回転可能なアダプタ１２０’の内表面１２
３’に対抗して配置されるため、自然に整列する関係に
保持される。
【００４１】回転可能なアダプタ１２０’を、および回
転自在シール部材１１０をシャフト１００に対して固定
位置に保持するために、弾性を有する複数の保持セグメ
ント１３０’が回転可能なアダプタ１２０’の内径面１
２３’と回転可能なシャフト１００の外表面１０５との
間に配置される。上述したように、保持セグメント１３
０’の圧縮により、軸線方向および周方向へのアダプタ
１２０’の動きを防止するのに十分な、弾性による抵抗
力が提供される。図４から図９の実施形態においては、
保持セグメント１３０’は、アダプタ１２０’の部分１
２２’の端部１２４’が互いに取り付けられたときに、
アダプタ１２０’を所定位置に保持するのに十分なほど
圧縮する。
【００４２】凹部１２６’は、回転可能なアダプタ１２
０’の内径面１２３’に設けられ、弾性を有する保持セ
グメント１３０’を収容し、各保持セグメント１３０’
は回転可能なシャフト１００の方へ凹部１２６’を越え
て延びる。保持セグメント１３０’の弾性は、上述した
ように、保持セグメント１３０’がアダプタ１２０’を
所定位置に保持するのに十分に圧縮されたときに保持セ
グメント１３０’が凹部１２６’を越えて延び続けるよ
うに確立される。
【００４３】各保持セグメント１３０’は、図３で示し
た実施形態に関して詳細に説明したように、付勢部材１
３１’を構成するのが好ましい。つまり付勢部材１３
１’は回転可能なシャフト１００の方へ連続的に凹にな
った凹状面１３２’と、回転可能なアダプタ１２０’を
所定位置に保持するための両グリップ縁部１３４’とを
有する。更に上述したように、各保持セグメント１３
０’はシャフト１００の周りにおいて周方向へ１８０°
より小さい角度、延びる。
【００４４】保持セグメント１３０’の実際の寸法およ
び形状は予想される作動および状況によって決まるが、
単に説明の目的で、３インチ（７．６２×１０-2ｍ）の
外径を有する回転可能なシャフト１００の所定位置に固
定される回転可能なアダプタ１２０’を用いる。アダプ
タ１２０’が受ける最大軸線方向力が３００ポンド（１
３６ｋｇ）と予想され、最大予想トルクが６０インチ・
ポンド（６．７８Ｎ・ｍ）であると仮定すると、シャフ
ト１００に対するアダプタ１２０’の動きを防止するた
めには、保持セグメント１３０’によって３００ポンド
（１３６ｋｇ）の抵抗力が必要とされる。更に二つの保
持セグメント１３０’が用いられ、各保持セグメント１
３０’とシャフト１００’との間での相互作用による摩
擦が０．１５であると仮定すると、５００ポンド（２２
７ｋｇ）の径方向の線形力が各保持セグメント１３０’
によって与えられなければならない。
【００４５】上記式（１）および（２）を使用して、各
保持セグメント１３０’の寸法を計算し、必要とされる
弾性を確立する。例えば長さ５インチ（１．２７×１０
-1ｍ）、幅０．５インチ（１．２７×１０-2ｍ）、厚さ
０．０４０インチ（１．０１×１０-3ｍ）の二つの金属
製の付勢部材１３１’が、この例の用途を満足するため
に使用される。このように、保持セグメント１３０’は
３００ポンド（１３６ｋｇ）までの圧縮力に耐え、壊れ
ることなく４５０ポンド（２０４ｋｇ）までのトルクを
伝達することが可能である。
【００４６】選択可能には回転可能なアダプタ１２０’
の使用に加えて、複数の保持セグメント１３０’および
Ｏリングを回転自在シール部材１１０の内径面と回転可
能なシャフト１００の外表面１０５との間に配置し、回
転自在シール部材１１０をシャフト１００の固定位置に
保持してもよい。仮にアダプタ１２０’が使用されなけ
れば、シャフト１００の周りでの組み立てのために、回
転自在シール部材１１０の部分１１２の端部を互いに連
結するために、ねじまたは同様の固定具を提供してもよ
い。
【００４７】また、回転可能なアダプタ１２０’と回転
自在シール部材１１０とに加えて、本発明の一例のプッ
シャシール組立体は、機械ハウジングに設けられたベー
ス部材１４０と、ベース部材１４０とシャフト１００と
の間に配置された回転しないシール部材（以下、固定シ
ール部材という。）１５０と、固定シール部材１５０を
シャフト１００に沿って軸線方向へ回転自在シール部材
１１０の方へ押すための付勢手段とを有する。各これら
要素は以下で詳述する。
【００４８】ベース部材１４０は、回転可能なシャフト
１００の外表面１０５を包囲するように、従来の形態で
機械ハウジングのような静止構造に設けられる。ベース
部材１４０はねじ１４５で互いに締められる１８０°の
角度延びる二つの部分１４２に分割されているのが好ま
しい。パッキング２５３はシャフト１００が通って突出
するキャップ２５０に対してベース部材１４０をシール
するために提供される。
【００４９】上述したように、図４に示したように、固
定シール部材１５０は概して回転可能なシャフト１００
とベース部材１４０との間に配置される。図４および図
７に更に示すように、ベース部材１４０は、その内径１
４３にパッキングＯリング１４６を有する内方へ向いた
径方向のフランジ１４４を備える。フランジ１４４の内
径１４３は分離された固定シール部材１５０を収容する
ために円形の開口部を形成する。固定シール部材１５０
は、二つ以上の部分１５２に分割され、パッキングＯリ
ング１４６が概して固定シール部材１５０の部分１５２
を径方向へ圧縮して保持するのが好ましい。
【００５０】固定シール部材１５０は、フランジ１４４
の内径１４３内で軸線方向へ可動な円筒形状のボディ１
５１を有する。ボディ１５１から径方向外方へ延びるシ
ール部分は、回転自在シール部材１１０と係合するよう
に配置されたシール面１５４を有する。円筒形状のボデ
ィ１５１と、シール面１５４の軸線方向反対側の固定シ
ール部材１５０の面１５６との交わった部分に、周方向
へ延びるノッチ１５３が形成される。ノッチ１５３と適
合する寸法のたわみ可能な保持リング１５５が、固定シ
ール部材１５０の個々の部分１５２を互いに保持するた
めに使用される。保持リング１５５は、回転可能なシャ
フト１００の周りで一旦組み立てられると、従来の形態
でノッチ１５３へスナップ式に止められる。
【００５１】一例の実施形態の付勢手段は、円筒形状の
ボディ１５１を包囲するベース部材１４０の環状の凹部
１４７内に設けられ、固定シール部材１５０を回転自在
シール部材１１０の方へ押す。プッシャシール組立体の
好適実施形態においては、付勢手段は、ダイヤフラムば
ねの形態をした分割された環状のフィンガーばね１６０
を有し、径方向内方へ延びるセグメントまたはフィンガ
ー１６２を有する。図９にあるように、フィンガー１６
２が等しい寸法であることが好ましく、径方向の溝によ
り分割されている。分割された環状のフィンガーばね１
６０は図９の平面図で示してある。更に穴１６４が、取
り付けのための固定具を収容するために、フィンガーば
ね１６０に設けられる。
【００５２】環状のフィンガーばね１６０は、フィンガ
ーばね１６０の径方向外側端部をベース部材１４０に対
して圧縮するための外側環状部分１７２を有するような
寸法の環状の分離されたばね保持リング１７０によっ
て、環状の凹部１４７に取り付けられている。ばね保持
具、即ちばね保持リング１７０の軸線方向内側部分、即
ちシール面１５４に近い部分は、環状の凹部１４７を形
成しており、ばね１６０はこの凹部１４７へ突出し、そ
してベース部材１４０の後方面の方へ撓んだり、撓んで
後方面から離れるといった固定シール部材１５０の軸線
方向の動きを許容するための空間がある。
【００５３】分離された固定シール部材１５０の部分１
５２は、付勢手段を収容するような形状になっている。
例えばフィンガーばね１６０が好適実施形態のように設
けられるとき、ノッチ１５８は、対応するばねフィンガ
ー１６２を収容するために、シール面１５４から軸線方
向へ離れた端部において、固定シール部材１５０の円筒
形状のボディ１５１に形成される。各ノッチ１５８は好
ましくは一つのばねフィンガー１６２を収容するような
寸法である。一例の実施形態では、ノッチ１５８は１／
４インチ（６．３５×１０-3ｍ）の軸線方向の深さを有
する。他の実施形態では、回転に対抗して固定シール部
材１５０を保持するするようにばねフィンガー１６２を
収容するのに十分なノッチの深さは、０．０５０インチ
（１．２７×１０-3ｍ）であった。
【００５４】分離された回転自在シール部材１１０およ
び固定シール部材１５０を処置するために、工具１８０
が装置およびシール部材の取り付けのために提供され
る。工具１８０によって、回転自在シール部材１１０ま
たは固定シール部材１５０の個々の部分が、組立中に相
対運動することなく、互いに保持されることが可能とな
る。
【００５５】工具１８０は概してＬ形状断面の軸線方向
へ延びるフランジ１８２を有する実質的にＵ字形状の対
称の襟部を具備する。フランジ１８２は、図１０の二点
鎖線で示したように、回転自在シール部材１１０または
固定シール部材１５０のいずれかの部分の外表面を把持
するのに適している。工具１８０は好ましくは、回転自
在シール部材１１０または固定シール部材１５０のいず
れかの外表面を収容し且つ部分を互いに圧縮するために
撓むことが可能である。
【００５６】一実施形態においては、工具１８０は回転
自在シール部材１１０のシール面１１４に当接するため
の面１８１を有する。回転自在シール部材１１０の外表
面１１３を把持するための周方向のフランジ１８２は、
面１８１から延びている。使用においては、工具１８０
は横断方向、即ち径方向線に沿って移動され、回転自在
シール部材１１０の部分１１２を包囲して互いに圧縮す
ると同時に、これらは回転可能なシャフト１００の外表
面１０５の周りに配置される。それから回転可能なアダ
プタ１２０’と保持セグメント１３０’とが配置され、
回転自在シール部材１１０を回転シャフト１００の固定
位置に確実に止めるためにより簡単に組み立てられる。
【００５７】当業者にとっては種々の変更または修正
が、本発明の装置の形状および製造において可能であ
り、また本発明の範囲または精神から逸脱することなく
本発明の方法の順序および実施をすることが可能である
ことは明らかである。
【００５８】本発明の他の実施形態はここで開示された
本発明の明細書および実施を考慮して当業者にとっては
明らかである。更に明細書で記載された原理および例は
単に例示するためのものであり、本発明の真の範囲およ
び精神は上記の特許請求の範囲によって示されるもので
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従った弾性を有する保持セグメントに
よりシャフトの固定位置に保持された例としての分離構
成体の部分断面正面図である。
【図２】図１の分離構成体の断面図である。
【図３】図２の弾性を有する保持セグメントの拡大略図
である。
【図４】本発明に従った弾性を有する保持セグメントを
有するプッシャシール組立体の部分断面図である。
【図５】図４のプッシャシール組立体の分解不等角投影
図である。
【図６】回転自在シール部材と回転可能なアダプタとの
一部を示した分解不等角投影図である。
【図７】固定シール部材とベース部材との一部を示した
分解不等角投影図である。
【図８】ベース部材内で組み立てられた固定シール部材
の一部を示した部分断面図である。
【図９】固定部材を保持し、且つ付勢するためのフィン
ガーばねの一つの形態を示す平面図である。
【図１０】本発明に従って使用するための取り付け工具
の不等角投影図である。
【符号の説明】 １００…シャフト １０５…シャフトの外表面 １２０…構成部材 １２２…部分 １２３…内表面 １３０…保持セグメント

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シャフトの外表面の固定位置に保持され
    る分離構成体であって、 対向する端部を備えた少なくとも二つの部分を有する構
    成部材を具備し、該部分の端部が互いに合わされて前記
    構成部材が上記シャフトの外表面を周方向へ囲んで組み
    立てられ、前記構成部材はシャフトの外表面の方を向く
    内表面を有しており、 前記構成部材の内表面と前記シャフトの外表面との間に
    配置された弾性を有する複数の保持セグメントを具備
    し、該保持セグメントを圧縮することにより前記構成部
    材のシャフトに沿った軸線方向の動きを防止するのに十
    分な、弾性による抵抗力を提供することを特徴とする分
    離構成体。
  2. 【請求項２】 前記保持セグメントは、前記部分の端部
    を互いに合わせて構成部材をシャフトの周りで組み立て
    ることにより、該構成部材を所定位置に保持するのに十
    分な程度、圧縮されることを特徴とする請求項１に記載
    の分離構成体。
  3. 【請求項３】 前記構成部材は、前記保持セグメントを
    収容する少なくとも一つの凹部を前記内表面に有してお
    り、各保持セグメントはシャフトの方へ前記凹部を越え
    て延び、保持セグメントは、回転自在シール部材を所定
    位置に保持するために前記保持セグメントが前記凹部を
    越えて延びることを維持するのに十分な弾性を有するこ
    とを特徴とする請求項２に記載の分離構成体。
  4. 【請求項４】 前記構成部材の内表面は、約１．２７×
    １０-4ｍよりも大きくない距離だけシャフトの外表面か
    ら離間していることを特徴とする請求項３に記載の分離
    構成体。
  5. 【請求項５】 上記シャフトは円形断面を有し、前記構
    成部材の内表面は円筒形状であり、前記保持セグメント
    によって提供された抵抗力は、前記構成部材が該シャフ
    トに対し周方向へ動くことを防止するのに十分であるこ
    とを特徴とする請求項１に記載の分離構成体。
  6. 【請求項６】 各保持セグメントは、シャフトの外表面
    の周りにおいて周方向へ１８０°よりも小さい角度、延
    びることを特徴とする請求項５に記載の分離構成体。
  7. 【請求項７】 前記保持セグメントにより提供された抵
    抗力は、シャフトに対して構成部材が動こうとしたとき
    に増加することを特徴とする請求項１に記載の分離構成
    体。
  8. 【請求項８】 各保持セグメントは、シャフトの外表面
    の方へ連続的に凹になった凹状面を有する付勢部材であ
    ることを特徴とする請求項１に記載の分離構成体。
  9. 【請求項９】 前記付勢部材は、更に、凹状面の両側部
    に沿ってシャフトの外表面の方を向くグリップ縁部を有
    することを特徴とする請求項８に記載の分離構成体。
  10. 【請求項１０】 前記付勢部材が金属から作成されてい
    ることを特徴とする請求項８に記載の分離構成体。
  11. 【請求項１１】 ハウジングと、回転可能なシャフトの
    外表面との間の環状の隙間をシールするためのプッシャ
    シール組立体であって、 回転可能なシャフトの外表面を周方向へ囲んで設けられ
    た回転自在シール部材を具備しており、該回転自在シー
    ル部材はシール面を有し、 回転可能なシャフトの外表面を周方向へ囲んで設けられ
    た回転可能なアダプタを更に具備しており、該回転可能
    なアダプタは、内径面と、前記回転自在シール部材の少
    なくとも一部を収容する室とを有し、 前記回転可能なアダプタの内径面と前記回転可能なシャ
    フトの外表面との間に配置された弾性を有する複数の保
    持セグメントを更に具備しており、該保持セグメントを
    圧縮することにより、回転可能なシャフトに対する回転
    可能なアダプタの動きを防止するのに十分な、弾性によ
    る抵抗力が提供され、 上記環状の隙間に隣接したハウジングに設けられたベー
    ス部材を更に具備しており、 回転可能なシャフトの外表面を包囲するようにベース部
    材と回転可能なシャフトとの間に配置された固定シール
    部材を更に具備しており、該固定シール部材は前記回転
    自在シール部材のシール面と密閉係合するためのシール
    面を有し、 前記固定シール部材を前記回転自在シール部材の方へ回
    転可能なシャフトに沿って軸線方向へ押す付勢手段を具
    備することを特徴とするプッシャシール組立体。
  12. 【請求項１２】 前記回転可能なアダプタは、前記保持
    セグメントを収容する少なくとも一つの凹部を内表面に
    有しており、前記保持セグメントは回転可能なシャフト
    の方へ凹部を越えて延び、該保持セグメントは、前記回
    転可能なアダプタを所定位置に保持するために前記凹部
    を越えて保持セグメントが延びることを維持するのに十
    分な弾性を有することを特徴とする請求項１１に記載の
    プッシャシール組立体。
  13. 【請求項１３】 前記回転可能なアダプタは対向する端
    部を有する少なくとも二つの部分へ分割されており、前
    記保持セグメントは、構成部材をシャフトの周りで組み
    立てるために前記部分の端部を互いに合わせることによ
    り、構成部材を所定位置に保持するのに十分な程度、圧
    縮されることを特徴とする請求項１１に記載のプッシャ
    シール組立体。
  14. 【請求項１４】 前記回転可能なアダプタの内表面は、
    約１．２７×１０-4ｍよりも大きくない距離だけ回転可
    能なシャフトの外表面から離間していることを特徴とす
    る請求項１３に記載のプッシャシール組立体。
  15. 【請求項１５】 各保持セグメントは回転可能なシャフ
    トの周りにおいて周方向へ１８０°より小さい角度、延
    びることを特徴とする請求項１１に記載のプッシャシー
    ル組立体。
  16. 【請求項１６】 前記保持セグメントによって提供され
    た抵抗力は、回転可能なアダプタがシャフトに対して動
    こうとしたときに増加することを特徴とする請求項１１
    に記載のプッシャシール組立体。
  17. 【請求項１７】 各保持セグメントは、回転可能なシャ
    フトの方へ連続的に凹になった凹状面を有する付勢部材
    であることを特徴とする請求項１１に記載のプッシャシ
    ール組立体。
  18. 【請求項１８】 前記付勢部材は、更に、凹状面の両側
    部に沿って回転可能なシャフトの方を向くグリップ縁部
    を有することを特徴とする請求項１７に記載のプッシャ
    シール組立体。
  19. 【請求項１９】 構成部材をシャフトの外表面の固定位
    置に保持する方法であって、前記構成部材は、対向する
    端部を有する少なくとも二つの部分とシャフトの外表面
    の方を向く内表面とを有し、前記部分の端部が互いに合
    わされてシャフトの外表面を周方向へ囲んで構成部材が
    組み立てられる方法において、 前記構成部材の内表面と前記シャフトの外表面との間に
    弾性を有する複数の保持セグメントを配置する配置工程
    を具備し、前記保持セグメントを圧縮することにより、
    シャフトに沿った軸線方向の構成部材の動きを防止する
    のに十分な、弾性による抵抗力を提供し、 構成部材をシャフトの周りで組み立てるために前記部分
    の端部を互いに合わせる合わせ工程を具備し、前記保持
    セグメントは構成部材をシャフトの外表面の所定位置に
    保持するのに十分な程度、圧縮されることを特徴とする
    方法。
  20. 【請求項２０】 前記保持セグメントを収容する少なく
    とも一つの凹部を前記構成部材の内表面に提供する提供
    工程を更に有し、前記配置工程は、シャフトの方へ凹部
    を越えて延びるように保持セグメントを配置することを
    有し、該保持セグメントは、回転可能なアダプタを所定
    位置に保持するよう該保持セグメントが凹部を越えて延
    びることを維持するのに十分な弾性を有することを特徴
    とする請求項１９に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記シャフトは円形断面を有し、前記
    選択された構成部材は円筒形状の内表面を有し、前記配
    置工程によって構成部材の内表面とシャフトの外表面と
    の間に配置された保持セグメントにより提供された抵抗
    力は、シャフトに対する周方向への構成部材の動きを防
    止するのに十分であることを特徴とする請求項１９に記
    載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記配置工程により構成部材の内表面
    とシャフトの外表面との間に配置された各保持セグメン
    トは、シャフトの外表面の周りにおいて周方向へ１８０
    °より小さい角度、延びることを特徴とする請求項１９
    に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 前記配置工程により構成部材の内表面
    とシャフトの外表面との間に配置された各保持セグメン
    トは、シャフトの外表面の方へ連続的に凹になった凹状
    面を有する付勢部材であることを特徴とする請求項１９
    に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 各付勢部材は、更に、凹状面の両側部
    に沿ってシャフトの外表面の方を向くグリップ縁部を有
    することを特徴とする請求項２３に記載の方法。
JP7294263A 1994-12-30 1995-11-13 分離構成体 Pending JPH08233117A (ja)

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