JPS6034576A - メカニカルシール組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、例えば液体ロータリポンプの軸に沿う漏れの
ような回転軸に沿う液体の制御されない漏れを阻止する
ために造られかつ使用される高圧メカニラノルシー１組
立体の改良に関づーる。

（口）従来技術 本発明は、核反応型冷媒ポンプ、ボイラ再循環ポンプ、
ボイラ供給１Ｐンプお１：びノξイフ０ラインに使用す
るのに特に開発されかつこれらの使Ｊ１４　Ｋ　１１６
いて遭遇する圧力および温度の極端に力）つ広範１！１
１に変化する条件に合う。勿論本発明Ｑよより緩や，す
・な条ｒ＋＝にも適否する。広く変化１−るＩモノフ本
；よび、高度の例として、例えば、加圧された水反Ｌシ
ン器内σ）正常な動作圧力は約１５　４．７　”ｙ’ｃ
ｍ　２（　２２０　０　ｐｓ　ｊｇ）　Ｔあり、かつ始
動時には圧力は約１．４”９，偽２　（３Ｑｐｅｉｇ）
の低さになる。このような反応器−お（・て、（令媒ル
ーゾ内の水は約３１５．６℃（　６　０　０７’）しζ
もなり、一方ンール区域に入る水は約２６．’７℃（８
０’７；’）のイ氏さになる。これらのポンプにお１，
１て、ポンプ類＋１　’ｌ：ｊ　Ｉｆ＋方向に動くかも
しれないしかつ半径方１εｉｌｌこぐらつき或いはゆが
む。このような応用のシールｉ７　ｆ．ｔ−Ｊ−る別の
厳しい運転条件は、大きな直径の部，１？１に起因する
高い圧力又は高い表面速度である。従ってこれらの運転
条件の下で動作可能なメプＪニフ３　ルノ−ル組立体を
つくることが必要である。

メカニカルシール組立体は、通常、回転軸と共如回転す
るように回転軸に接続された回転シールリングと、ハウ
ジングのフランジに接続された非回転すなわち静止シー
ルリングとを備えている。

各シールリングは半径方向シール面を有し、そのシール
面は互いに向い合っている。通常シール面の一方の回転
に対して潤滑を与えるためにそのシール面間に流体のフ
ィルムがあるので、シール面が互いに係合しているか否
かについては議論がある。多くのシール組立体において
、一つ又はそれ以上のコイルばねが一方のシールリング
を他方に偏倚し、その結果、手際には一方又は両方のシ
ールリングは、通常「回転可能」又は「静止」と言われ
ているが、限られた軸方向移動が可能である。

複数のシール組立体な含む多段シール組立体は技術的に
知られている。

米国特許第４，２７２，０８４号において、多段メカニ
カルシール組立体が記載されている。各段の回転可能シ
ールリングはスリーブのフランジに軸方向ピンによって
接続され、そのスリーブは回転可能な軸に接続されてい
る。各段は各々のスリ、−ブを有している。各ステージ
の静止シールリングは保持リングおよびスナップリング
によって閉じ込められた包囲している弾性○リンダによ
ってハウジングに接続されたキャリヤに対してシールさ
れている。各段において複数のコイルばねが静ｃｌ＝−
＋Ｊタング回転可能リングに向って偏倚している。各ば
ねはばねポケット内に受けられ、そのばねポク゛ツトの
一部はキャリア内にあり、他の一部はノーウジング内に
ある。ばね保持具は使用されていない。

米国特許第２，４４４，７１３号、第２，４９８，７３
９号、第２，５５９，９６４号、および第２，６５３，
８３７号は、メカニカルシール組立体において、シール
リングの一方を軸又はハウジングのどちらかに接続する
ために弾性リングを使用することを示している。

米国特許第４，０９４，５１３号および第４，２０２．
！５５３号は、中にばねポケットのある軸を囲む固定の
従って静止した円筒状部材を含み、そのポケットのいく
つかは同じ方向に向き、他は逆に向いている多段メカニ
カルシール組立体を示している。同じ方向に向いている
各ばねは一つの段の一つのシールリングを同じ段の他の
シールリングに向って偏倚している。

ン埼　発明が解決しようとする間頂点 本発明が解決しようとする問題は、メカニカルシール組
立体ケ、広範囲の苛酷な運転条件の下で号、マされた機
能を発揮できかつ一段又は多段に使用でき、し式パも前
述の形式の水平又は垂直ポンプ（二没甲で−さるよう（
Ｃすることである。

゛　二　問題点を解決するための手段 ７：発う場つ技術的手段は、高圧流体と低圧流体を′：
：能する−めのかつ回転可能軸（１２）および静止ハフ
／フグに取り付けられるメカニカルシール組立”′！：
、二３いて、前記軸に接続された回転可能シールリング
と、制限された軸方向移動するように前記ハウジングに
接続された非回転シールリングと、複数のコイルばねと
、前面および後面を有するリング状ばねホルダと、前記
ホルダ内の複数のばねポケットであって、そのいくつか
が前記前面に開口しかつ他が前記後面に開口している複
数のばねポケットと、前記ばねが前記非回転シールリン
グを前記回転可能シールリングに向って軸方向に’；’
ｌ’力的偏倚するように前記ばねホルダを前記非回転シ
ールリングに関して支持するための、前記ハウジング内
の装置とを備えて構成されている。

本発明のシール組立体は、対向する表面を有１−る静止
シールリングと回転可能シールリングとを備え、一方の
リングが他方のリングに偏倚されてイル。静止シールリ
ングは通常炭素でつ（ロレカつ回転可能シールリングは
炭化チタン、酸化アルミニウム等のような硬い材料でつ
くられている。

完全なシール組立体は軸スリーブに取り伺けらオｔ、そ
の結果シール組立体は予め組立てることができ且つ適切
な運転位置に軸に位置決めされる。

炭素の静止シールリングは、包囲している余蜆保持部材
すなわちリテーナに対して隔てられた０リングによって
密封されている。リングの少なくとも一部分はリテーナ
の半径方向内方に向けられたフランジによって被われて
いる。静止）（−ル５８Ｂおよび５８Ｃ内への流体のあ
らゆるしみ出しを許容してシールの低圧側に流すように
、半径方向通路１１Ｇが設けられている点である。これ
はシールリング２２Ａ、２２Ｂおよび２２Ｇとリテーナ
５８Ａ。

５８Ｂおよび５８Ｇの間の、リング２２を破損させる圧
力の生起を防止する。一般に、１１６のような通路は一
段のシールでは必要ないが、もし望まれるならば使用し
てもよい。第４Ａ図および第４Ｂ図の同じ部品は同じ参
照番号に接尾語Ａ、　Ｂ又はＣを付けて示されている。

一段のシール組立体の基本的特徴ば多段シール組立体の
各段に与えられている。

上記実施例では特定の構造について説明したが、特許請
求の範囲（Ｃ記載の範囲内で種々の変形が可能である。

（へ）効果 ■　従来のメカニカルシールに比べて軸を約２１キ軸方
向移動を許容できる。

Ｑ）軸の僅かな傾き、動揺を許容できる。

■　回転シールリングが破損した場合（（破片が飛び散
るのを防止できる。

■　軸方向着委短くコンパクトにてきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づいてつくられた単段メカニカルシ
ール組立体の部分断面図、第１Ａ図は第１図のＭＡに沿
った部分断面図、第２図は本発明にしたがってつくられ
たシール組立体に使用されるばばねリテーナであってい
（つかのばねポケッ）・内にばねが入った状態を示す図
、第３図は回転シールリング、ロックリングおよびそれ
らの間の弾件接続を示す展開図、第４Ａ図お」、び第４
Ｂ図は本発明に従ってつくられた多段メカニカルシール
の断面図である。 １０．１００　：メカニカルシール組立体。 １４ニジ−ルアう／ジ、１６：ハウジング。 １８：＠スリーブ、　２０．２２　：シールリング。 ２４、２６　：表面、２８：フランジ。 ３４：アダプタ、７４：コイルばね。 ７８：ばねホルダ、７６：ばねポケット。 −ルリング２０が破損したときに飛び散るのを防止する
。 シールリング２２は釣合いスリーブ装置５４を部分的に
囲んでいる、後方に伸びた減径した内側フラン：）５２
を有している。シールリング２２はリング２２とスリー
ブ５４との間に置かれたＯリング５６によってスリーブ
装置５４上で心合せさく。 れている。この配置は構成材料の相違による運転条件か
らのリング２２とスリーブ５４の異なる半径方向ゆがみ
の好ましからざる影響を除去する。 シールリング２２の外周はＯリング５９および６０によ
って囲まれかつリテーナ５８に対して密封されている。 リテーナ５８はシールリング２２の前の部分を越えて伸
びる半径方向内側に向けられたフランジ６１を有してい
る。リテーナ５８はシールリング２２のひどい半径方向
ゆがみを除去し、その半径方向ゆがみはリング２２の内
側と外側の極端な圧力差に起因する。リテーナ５８の後
部はノツチすなわちスロット６６を有する半径方向外方
に伸びるフランジ６４を有している。押えねじ６８は囲
んでいるキー７０と共にノツチ６６内（・て滑動可能に
受けられ、押えねじはシールフランジ１４のねじ付き開
ロア２内に受けられ、このＪ：うにしてシールリング２
２をフランジ１４に接続しかつシールリング２２がフラ
ンジ１４に関して回転するのを阻止している。キー７０
は、シールリング２２およびリテーナ５８とシールフラ
ンジ１４と組立てろ間シールリング２２およびリテーナ
５８の軸方向移動を制限するために、外端にフランジカ
ー形成されている。 リテーナ５８およびシールリング２２は、複数の通常同
じようなコイルばね７４によって第１図で右側に偏倚さ
れ、そのばねの各々はげねリテーナ７８（第２図参照）
の７Ｐケツト７６内に受イ）′られている。ばねリテー
ナ７８はフランジ１４の環状空洞８０内に配置されかつ
半径方向前面および半径方向陵面を有している。いくつ
かのポケット７６は前面に開口し、他のポケットは後面
に開［コする。 ばね７４からのばね力は押えねじ８４によってリテーナ
５８に接続された環状のフランジ部材８２に加えられる
。ばね７４の装置は全ての運転条件の下でリング２２に
ほぼ均一のばね荷重を与え力・つ全てのばねが同じ方向
に向いている普通のｈ−ｒね装置に比較してポンプ軸の
２陪の軸方向移動を許容している。Ｏリング８６は釣合
スリーブ装置５４とフランジ１４との間に配置されてし
・る。押えねじ８８はフランジ１４に螺合されかつスリ
ーブの大きくされたスロット９０内においてスリーブ５
４をフランジ１４に関して軸方向および半径方向（ｌこ
位置決めしている。Ｏリング８６はスリーブ装置５４と
フランジ１４との間で液体シールを形成している。スリ
ーブ装置５４がスリーブ１８から隔てられかつ軸１２か
らも隔てられて℃・るので、軸のぐらつき又は不整合は
静上シール１ノングおよりでそれに関連した部品の整合
に何ら影響しな見・。 シールリング２０は好ましくは炭素でつくられ且つ静止
シールリング２２は好ましくは炭化チタン、炭化シリコ
ン等のような硬い金属でつくられる。シール組立体の残
り、の部分は弾性のＯリングおよびキー４４を除いて、
ソール組立体が使用される環境に応じて適当な材料でつ
くられる。 第４Ａ図および第４Ｂ図は、縦に置力・ｉｚだとき、１
００で示される多段メカニカルシール示し、各段は個々
のシール組立体Ａ，　ＢおよびＣを備えている。各段は
基本的に構造カー同じて゛ある。 もし相違があるとすればその段が取付し〕゛ら，ｌｔて
（・るハウジング部分にある。スリーブ１０２（ま連続
しかつシール組立体１００の長さにわたってイ申びてい
る。複数の部分を有する〕・ウジング１０　４　ｆ＋ま
、はぼ中央に置かれたフランジ１１０のある（・Ｊ６壬
円筒状の部品１０８と、別個のエンドフランジ１１２と
を有している。フランジ１１４は押え」コじ１１６によ
りプラグ１０６に接続され且つプラグ１０にり機能は前
述のジ−ツレフランジ１４と基本１１勺しζ同しである
。フランジ１１０および１１２しよシールフランジ１４
と同じ４幾能をする。 部品の残りの部分は、各ステージにおし・て次σン点を
除いて第１図のシール組立体と同じである。 すなわち各静止シールリングが、シール１ノング２２Ａ
，　２２Ｂおよび２２Ｇとそれらのりテーラ−５８Ａ２
第１頁の続き ＠発明者　ローレンス・イチロ　アメリカ合衆国カラ・
タクミ　ンウオール会ドラ ＠発明　者　アラン・ブルース・コ　アメリカ合衆国カ
ールマン　ノリア・ストリー ［相］発明　者　ゴーダン・カンジ・バ　アメリカ合衆
国力ッグハシア　レスト・サークル ［相］発　明　者　ジエレル・エミリー・　アメリカ合
衆国力エリソン　ベニュー　１０４２へ リフオルニア州カーソン、イースト・ディプ　１８３３ リフオルニア州サウス・パサデナ、マグト　８２０ リフオルニア州セトリス、チェリー・り６４１２ リフオルニア州ドーニー、ラレイナ・アアパートメント
　エイ−１ 第１頁の続き ＠発明者　ローレンス・イチロ　アメリカ合衆国カラ・
タクミ　ンウオール・ドラ ＠発明者　アラン・ブルース・コ　アメリカ合衆国カー
ルマン　ノリア・メトリー ０発　明　者　ゴーダン・カンジ・バ　アメリカ合衆国
力ッグハシア　レストΦサークル ＠発明　者　ジエレル・エミリー・　アメリカ合衆国力
エリマン　ベニュー　１０４２へ リフオルニア州カーソン、イースト・ディプ　１８３３ リフオルニア州サウス・パサデナ、マグト　８２０ リフオルニア州セトリス、チェリー・り６４１２ リフオルニア州ドーニー、ラレイナ・アアパートメント
　エイ−１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高圧流体と低圧流体を分離するためのかつ回転可能
   軸（１２）および静止ハウジングに取付けられるメカニ
   カルシール組立体（１，０又は１ｏのにおいて、 前記軸に接続された回転可能シールリング（２ｏ）と、 制限された軸方向移動するように前記ハウジングに接続
   された非回転シールリングと、複数のコイルばね（７４
   ）と、 前面および後面を有するリング状ばねボルダ（７８）と
   、 前記ホルダ内の複数のばねポヶッｌ−（７６）であって
   、そのいくつかが前記前面に開口しかつ他が前記後面に
   開口している複数のばねポケットと、前記ばねが前記非
   回転シールリングを前記回転可能シールリンｊに向って
   軸方向に弾カ訪偏倚するように前記ばねホルダを前記非
   回転シールリングに関して支持するための、前記ハウジ
   ング内の装置と、 を備えたメカニカルシール組立体。 ２、前記ばねリテーナおよび前記ばねポケット内の前記
   ばねを受けるための環状空洞を前記ハウジング内に限定
   するための装置を備えている特許請求の範囲第１項に記
   載のメカニカルシール組立体。 ３　前記回転可能シールリングを前記軸に接続する弾性
   装置を有する特許請求の範囲第１項に記載のメカニカル
   シール組立体。 ４　前記弾性装置（４４，４４Ａ、　４４Ｂ、　４４Ｇ
   ）が弾性キーからなる特許請求の範囲第３頃に記載のメ
   カニカルシール組立体。 ５、＠記回転可能シールリングを囲んで゛いる円筒状リ
   ング（４２，４２Ａ、　４２Ｂ、　４２Ｇ）を備え、前
   記円筒状リングおよび前記回転可能シールリングが各々
   前記弾性キーを受けるための複数の横溝（４８，５０゜
   ４８Ａ、　５０Ａ、　４８Ｂ、　５０Ｂ、　４８０．５
   ００）を限定している特許請求の範囲第４項に記載のメ
   カニカルシール組立体。 ６、前記非回転シールリングを囲みかつその非回転シー
   ルリングに密封されたほぼ円筒状の保護リテーナ（５８
   ，５８Ａ、　５８Ｂ、　５８Ｇ）を備えている特許請求
   の範囲第５項に記載のメカニカルシール組立体。 ７、前記保護リテーナおよび前記非回転シールリングに
   接している環状部材（８２，８２Ａ、　８２Ｂ、　８２
   Ｇ）を備え、前記環状部材がばねの力を前記非回転シー
   ルリングに伝えるようにつくられかつ配置されている特
   許請求の範囲８Ｆ！６項に記載のメカニカルシール組立
   体。 ８　前記シール組立体を前記軸に配置するために前記シ
   ールリングと前記軸との間に置かれた軸スリープ（１８
   又は１０２）を備えた特許請求の範囲第７項に記載のメ
   カニカルシール組立体。 ９、同じ構造の別のシール組立体を少なくとも組み合わ
   せて備えている特許請求の範囲第８項に記載のメカニカ
   ルシール組立体。 １０　各段のメカニカルシール組立体が特許請求の範囲
   第８項に記載のメカニカルシールある多段メカニカルシ
   ール組立体。 １１、非回転シールリングと前記リテーナとの１用から
   流体の流れを許容してそれらσ）間σ）圧ノＪの生起を
   阻止するように前記非回転シールリング；（半径方向通
   路を有する特許請求の範囲第１０項に７１己載の多段メ
   カニカルシール １２、軸方向および半径方向ゆがみを受しＹるｒＹンプ
   軸と共に（受用ずべためのかつ前記軸の少なくとも一部
   分に沿う流体の流れを阻＋ｈするたｄ）のメカニカルシ
   ー）Ｖ組立体において、各々カー互Ｘ．１に対１（刀す
   るシール面を有する一対の相対］回転町有ヒなシールリ
   ングと、シール面を密に係合させるよう［一方のシール
   リングを他方の・ンール１ノングに文：ｊ　ｌ，　テ軸
   方向に弾性的に偏倚するための装置と、Ａ’Ｊ　ｈ己一
   方のシールリングな支持して℃・る前記軸を囲み力・つ
   その軸から隔てられたスリーブ装置（５４．　５４Ａ。 ５４Ｂ，　５４Ｇ）　ト、前記一方のシール１ノングと
   前記スリーブ装置との間に配置されかつ前記スリーブ装
   置に関する前記一方のシールリングσつ制限さｔｔフこ
   軸方向移動を許容する装置（５６，　５６Ａ，　５６Ｂ
   ，　５６Ｇ）とを備えたメカニカルシール組立体。 １３、前記シール組立体を前記軸に位置決めするための
   軸スリーブ（１８又は１０２）を備え、前記軸スリーブ
   が前記軸と前記スリーブ装置との間に挾まれている特許
   請求の範囲第１２項に記載のメカニカルシール組立体。 １４、前記スリーブ装置が前記軸スリープから隔てられ
   て前記一方のシールリングの半径方向位置決めに影響を
   及ぼすことなく前記軸スリーブおよび前記軸の半径方向
   ゆがみを許容する特許請求の範囲第１２項に記載のメカ
   ニカルシール組立体。 １５、各段のシール組立体が特許請求の範囲第１４項に
   記載のメカニカルシール組立体である多段メカニカルシ
   ール組立体。