JPS6145174A - 非常用軸封装置 - 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】 （発明の利用分野） 本発明は、たとえばメカニカルシールのような通常運転
用の主軸封装置に異常が発生したような非常時に、これ
に代って軸封を行わしめるべく用いる非常用の軸封装置
に関する。

（従来例） この種の非常用軸封装置として代表的なものに、シール
ハウジングの内周部に、回転軸の外周に沿う環状の中空
弾性シール部材の外周部を取付け、このシール部材の中
空部にエア等の加圧流体を送り込むことによって、シー
ル部材の内周部を、回転軸の外周面に圧接させるべく、
弾性的に膨出変形させ、もってシールハウジングの内周
部と回転軸との間をシールさせるように構成されたもの
である。

（発明が解決しようとする問題点） しかるに上記従来の非常用軸封装置にあっては、シール
部材の外周部がシールハウジングに取付けられているこ
とと、加圧流体によるシール部材内周部の膨出変形量が
円周方向において略一定であることから、回転軸が径方
向に偏心しているような場合には、膨出変形されたシー
ル部材内周部が円周方向のすべてに亘って回転軸に良好
に圧接されない虞れがあり、したがってそのシール機能
が確実に発揮されないといった不都合がある。

しかも、使用中にシール部材に亀裂や割れ等が発生した
場合には、シール性能が急激且つ大幅に低下してしまう
虞れがある。

また、非常用軸封装置は、その性格上、保守点検の容易
な構造簡単なものであること及び小形化できるものであ
ることが要求されるが、上記の如き構成のものでは、ど
うしても構造が複雑化し易く、しかも取付はスペースが
大きくなって、小形化し辛いといった不都合がある。

（自題点を解決するための手段） 本発明は、シールハウジングの内周部に、回転軸の外周
に沿う環状の収容溝を形成し、この収容溝に、その内径
が回転軸の外径より大径とされた弾性材製のシールリン
グを、回転軸に非接触に遊嵌させた状態で収容し、シー
ルハウジング側に、前記シールリングを回転軸に圧接さ
せるべく加圧流体でもって押圧縮径変形させる押圧手段
を配設すると共に、該シールリングの圧接面に回転軸周
面に向い突出する狭幅突条部を形成し、しかして非常時
におけるシール作用を確実に発揮させる構造簡単かつ小
形化された非常用軸封装置を提供するものである。

（作用） 本発明によれば、主軸封装置の異常時に押圧手段を作動
させるならば、収容溝内底部とシールリングとの間に作
用する加圧流体の背圧によってシールリングが縮径変形
され、該シールリングが回転軸を締付けるようにその周
面に圧接して、シールリングと回転軸との間をシールす
る。この時、回転軸周面に対するシールリングの圧接は
該圧接面のうちの狭幅突条部をもって行われるため、加
圧流体による圧接力はこの幅の狭い圧接部に集中し、し
かして、シール力は飛躍的に拡大される。

（実施例） °以下、本発明の一実施例を第１図以下の図面に基づき
説明する。

第１図〜第４図において、１はシールハウジング、２は
シールハウジングを満貫する回転軸、３は主軸封装置、
４は非常用軸封装置である。

主軸封装置３は一例としてメカニカルシールを示し１回
転軸２に０リング５等を介して軸線方向に摺動自在に且
つ回転不簡に嵌合支持された回転密封Ｒ６と、この回転
密封環６に対向させて、シールハウジング１にリテーナ
７を介して固定状に支持された静止密封環８と、回転軸
２に固設せるスプリングリテーナ９と回転密封環６との
間に介装され、回転密封環６を静止密封環８に押圧させ
るスプリング１０とからなり１両密封環６，８の相対回
転摺接作用によって、大気側Ａと密封流体側Ｂとを遮蔽
シールさせるように構成されているそして、非常用軸封
装置４は、前記主軸封装置３の近傍位であって、密封流
体中に浸漬する部位に配設されていて、本発明に従って
次のように構成されている。

すなわち、シールハウジング１の円形状の内周部１ｂに
、回転軸２の外周面に沿う環状の収容溝１１を形成し、
この収容溝１１に、その内径が回転軸２の外径よりも適
宜量大径とされた弾性材製つまり合成ゴム（たとえば、
ＮＢＲ，ＢＲ，ＳＢＲ，ＥＰＤＮ）もしくは天然ゴム等
エラストマ材製のシールリング１２を、回転軸２に非接
触に遊嵌させた状態で収容し、シールハウジングｌ側に
、シールリング１２を回転軸２に圧接させるべく、加圧
流体でもって押圧縮径変形させる押圧手段１３禿配設し
て、構成されている。

シールリング１２は第１図乃至第３図では、断面略矩形
状とされ、収容溝１１の溝底面１１ａに接触されると共
に収容溝１１の両側壁面１１ｂ。

１１ｂ間で若干圧縮された状態で、収容溝７内に略没入
状に収容されている。また、収容溝７の各側壁面１１ｂ
にはフッ素樹脂等の潤滑材が塗布。

焼付けによりコーティングされていて、収容溝１１に収
容させたシールリング１２の縮径変形つまり回転軸２方
向への移動が円滑に行われるように工夫しである。さら
に、収容溝１１の入口部つまりシールハウジング１の内
周部１ｂと回転軸２との間隙Ｓは、シールリング１２が
縮径変形されたときにも、このシールリング１２が収容
溝７から脱離しないように設定しておく必要があり、シ
ールリング８の肉厚Ｗのｌ／２より小さく設定しておく
ことが望ましい、しかし、この間隙Ｓは、回転軸２の径
方向への偏心による回転軸２とシールハウジングｌとの
干渉及びシールハウジング１と回転軸２との間の電位差
による腐蝕を防止する上で、焦制限に小さくしておくこ
とができるものではない。

また押圧手段１３は、シールハウジング１に。

収容溝ｌｌ内のシールリング１２の外周面に背圧印加す
るための加圧流体供給孔１４を形成し、この供給孔１４
に加圧流体供給機例えばニアコンプレッサ（図示せず）
を接続して、供給孔４からシールリング外周面に密封流
体Ｂの流体圧力Ｐ、よりも適宜圧高い圧力Ｐ２に加圧さ
れたエアを供給しうるように構成されている。

したがって、前記収容溝１１に圧力Ｐ２のエアが供給さ
れると、これがシールリング１２の外周面に作用してシ
ールリング１２がその中心方向へ押圧され、その結果、
シールリング１２が縮径変形されて、シールリング１２
の内周部側の圧接面１５が回転軸２の外周面にその全周
に亘って圧接せしめられ、このシールリング８を介して
シールハウジング１と回転軸２との間が密封シールされ
るようになっている（第２図及び第３図参照）。

さらに上記圧接時のシール効果を顕著とするため、シー
ルリング１２の圧接面１５は回転軸外周面に向けて漸次
縮幅させて先端が三角状に突出する先細形状に成形し、
この先細形状によって上記圧接時に圧力が圧接面先端の
狭幅突条部１６に集中するようにしている。このような
圧接面の先細形状によるシール効果の増大は、上記三角
面にのみ限定されず、たとえば第４図の（イ）〜（ニ）
に図示する変形形状によっても可能で、（イ）では圧接
面の中央部に凹窪部１７を刻入して、その両側部に狭幅
突条部１６ａ、１６ａを形成し、（ロ）では圧接面１５
ｂの中央部に逆に隆起突条部１６ｂを成形し、（ハ）で
はシールリング１２の断面を円形とすると共に圧接側に
ヒレ状の突条部１６ｃ、１６ｃを膨設し、さらに（ニ）
ではシールリング１２の断面形状自体を三角形とするこ
とで先細突条部１６ｄが成形されるようにしている。

ところで、シールリング１２を縮径変形させるためにシ
ールリング１２の外周部に作用させるエア（７）　圧力
Ｐ　２は、シールリング１２の内周部に作用している密
：ｔ−）　ｍ体圧力Ｐｌよりも高くなるように設定して
おく必要があること勿論であるが、この場合、シールリ
ング１２によるシール機能を十分に発揮させるために、
両圧力Ｐ！　、Ｐ、の差ΔＰが圧力値として安全率を見
込んだ下限値以上となるように、設定しておくことが望
ましい。

以上のような構成であれば、主軸封装置３に何らかの異
常が発生した場合には、加圧流体供給孔１４から圧力Ｐ
２のエアを供給して、これをシールリング１２が外周部
に作用させると、シールリング１２が縮径変形されて、
その内周部が回転軸２の外周部にその全周に亘って圧接
され、密封流体側Ｂから良好に遮蔽シールさせることが
できるのである。

このとき、シールリング１２全体が収容溝１１で自由に
移動できるから、仮令回転軸２が組立誤差若しくは横振
れ等によって径方向に偏心していたとしても、第３図に
示す如く、シールリング１２がこれに追随し得て、シー
ルリング１２の内周部が回転軸２の外周面にその全周に
亘って良好に圧接せしめられることになり、シール機能
が損われる虞れはない。

また、シールリング１２に亀裂等が生じたような場合に
あっても、シールリング１２全体が縮径変形されて回転
軸２に圧接せしめられることによってシール機能を発揮
するようにしていることから、上記亀裂等によってはシ
ール機能が何ら低下することがない、しかもシールリン
グ１２が合成ゴム等の弾性材製であるから、そのシール
性は極めてよい。

さらに、シールリング１２をシールハウジング１の内周
部ｔｂに形成した収容溝１１に収容させているにすぎな
いものであるから、非常用軸封装置４の構造が極めて簡
単なものとなり、しかもその取付はスペースも大幅に小
さくなって、小形化することができる。このことは、通
常においては使用されることのない非常用軸封装置４に
あっては極めて重要な利点である。

またシールリング１２は中空状ではなく、縮径変形され
た場合にもその体積が何ら変化しないものであるから、
シールリング１２の外周部に加えられたエアの圧力Ｐ２
がそのまま回転軸２への圧接力つまりシール力として作
用することになり、エアの圧力Ｐ２を必要以上に大きく
設定しておく必要がない。

而して、非常用軸封装置４によるシール作用を必要とし
なくなったときには、供給孔１４からのエアの供給を停
止させて、シールリング１２の外周部に作用させている
圧力を大気圧にすると、シールリング１２は、それ自体
の弾性力によって縮径変形前の形状に復元されると共に
、その内周部に作用する密封流体圧力Ｐ１によって第１
図に示す位置に復帰せしめられる。

なお、本発明に係る非常用軸封装置は、合成ゴムの如き
弾性材製のシールリングを用いることのできるすべての
機器において有効に用いられるものである。

また、前記実施例においては、シールリング１２の移動
若しくは縮径変形を円滑に行わしめるために、収容溝１
１の各側壁面ｆｌｂに潤滑材をコーティングさせたが、
かかる工夫は、シールリング１２の外周部に作用させる
加圧流体の圧力の大きさ等の条件如何では必ずしも必要
とされるものではない。

また、シールリング１２を縮径変形させるための押圧手
段１３は、前記各実施例に限定されるものではなく、要
は、シールリング１２の外周部側に、その内周部に作用
する密封流体（主軸封装置３によって遮蔽シールされる
両側Ａ、Ｈの流体のうちで圧力の高い方の流体）の圧力
よりも高い圧力の加圧流体を作用させ得るようなもので
あればよい、勿論、加圧流体はエアに限らず、水等であ
ってもよい。

さらに、シールリング８の断面形状は実施例で述べた略
矩形状１円形状、三角形状に限られるものではないが、
中空形状のものは除外される。

（効果） 本発明によれば、主軸封装置に異常を生じたような非常
時には、加圧流体の圧力によりシールリングを縮径変形
させて、回転軸に圧接せしめることにより、主軸封装置
に代って、シールハウジングと回転軸との間をシールリ
ングによりシールさせておくことができる。この場合、
シールリングは、それが縮径変形されてもその体積が何
ら変化しないものであるから、シールリングに加えられ
た流体圧力はそのままシールリングの回転軸への圧接力
つまりシール力として作用することになり、シールリン
グによるシール作用が効果的に行われる。また、板金回
転軸が偏心していたとしても、シールリングはこれに追
随し得て、シールリングの内周部が回転軸の外局面にそ
の全周に亘って良好に圧接せしめられることになり、良
好なシール機能が発揮される。

しかも、シールリングの圧接面が回転軸周面に向い漸次
縮幅されており、シール時にはこの圧接面先細部が回転
軸周面に圧接し、しかして加圧流体によって作用する圧
力が集中して働くので、シール効果が特に顕著に増大さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明に係る非常用軸封装置の一実施
例を示したもので、第１図は縦断側面図、第２図は第１
図と異なる作用状態を示す要部の縦断側面図、第３図は
回転軸が偏心した場合の作用状態を示す縦断側面図、第
４図（イ）〜（ニ）はシールリングの変形例を示す断面
図である。 １・・・シールハウジング １ｂ・・・シールハウジングの内周部 ２・・・回転軸 ３・・・主軸封装置 ４・・・非常用軸封装置 １１・・・収容溝 １２・・・シールリング １３・・・押圧手段 １５・・・圧接面 １６．１６ａ−１６ｄ−・−狭幅突条部特許出願人　　
　日本ピラー工業株式会社代　理　人　　　弁理士　　
　鈴江　孝−第１図 第３図 第４図 手続補正書 １．　事件の表示 特願昭５９−１６２０５７号 ２、　発明の名称 非常用軸封装置 ３、　補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 日本ピラー工業株式会社 ４、　代理人 ６、　補正の対象 明細書及び図面（第４（支） ７、補正の内容 （１）　特許請求の範囲を、別紙の通り訂正する。 （２）　明細書第１頁第１７行目の「メカニカルシール
」の記載を、「グランドパツキン、メカニカルシール、
端面型リップシール等」と訂正する。 （３）　同第２頁第１行目の「非常用の軸封装置」の記
載を、「非常用軸封装置であって、各種の流体機器や船
尾管等の軸封装置として好適な非常用の軸封装置」と訂
正する。 （４）　同第２頁第３行目の「この種」の記載を、「例
えば船尾管シール装置やポンプの軸封装置における主軸
封装置に併用される、この種」と訂正する。 （５）　同第２頁第１１行目の「である、」の記載を、
「がある、」と訂正する。 （６）　同第３頁第５〜１０行目の「また・・・・・・
・・・不都合がある。」の記載を、次の通り訂正する。 記 「また、ポンプ等の各種の流体機器に用いられる非常用
軸封装置は、その性格上、保守点稜゛の、容易な構造簡
単なものであること及び小形化できるものであることが
要求され、特に海水潤滑型船尾管シール装置では、近年
、船舶の安全性の点からも非常用の軸封装置を設けてお
くことが義務付けられているが、上記の如き構成のもの
では、どうしても構造が複雑化し易く、しかも取付は不
べ一スが大きくなって小形化し辛いといった不都合があ
るだけでなく、安全性を欠くといった欠点があった。」 （７）　同第４頁第８行目の「縮径変形され」の記載を
、「円周方向全体に亘って略均−に縮径変形されるとい
う常識では想定し難い驚くべき発見を伴ってなされ」と
訂正する。 （８）　同第４頁第１０行目の「シールする。」の記載
を、「シールすると共に、」と訂正する。 （９）　同第５頁第２０行目の「弾性材製」の記載を、
「、弾性材製ではあるが非圧縮性物質」と訂正する。 （１０）　　同第７頁第２０行目の「シールリング１２
が」の記載を、「シールリング１２が円周方向全体に亘
って均一に」と訂正する。 （１１）　　同第８頁第１３行目の「（イ）〜（ニ）」
の記載を、「（イ）〜（ホ）」と訂正する。 （１２）　　同第９頁第２〜３行目の「している、」の
記載を、「しており、また（ホ）では圧接面たる内周面
を波形状として、その山部を狭幅突条部ｌｅｅ、ｌｅｅ
に形成している。」と訂正する。 （１３）　　同第１４頁第１０〜１１行目の「（イ）〜
（ニ）は」の記載を、「（イ）〜（ホ）は夫々」と訂正
する。 （１４）　　同第１５頁第１行目のｒｌ１３ｄＪの記載
を、ｒ１８ｅＪと訂正する。 （１５）　　図面中、第４図を、別紙の通り訂正する。 以上 特許請求の範囲 （１）　シールハウジングの内周部に１回転軸の外周に
沿う環状の収容溝を形成し、この収容溝に、その内径が
回転軸の外径より大径とされた弾性材製のシールリング
を、回転軸に非接触に遊嵌させた状態で収容し、シール
ハウジング側に、前記シールリングを回転軸に圧接させ
るべく加圧流体でもって押圧縮径変形させる押圧手段を
配設すると共に、該シールリングの圧接面に回転軸周面
に向い突出する狭幅突条部を形成してなる非常用軸封装
置。 第４　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）シールハウジングの内周部に、回転軸の外周に沿
   う環状の収容溝を形成し、この収容溝に、その内径が回
   転軸の外径より大径とされた弾性材製のシールリングを
   、回転軸に非接触に遊嵌させた状態で収容し、シールハ
   ウジング側に、前記シールリングを回転軸に圧接させる
   べく加圧流体でもって押圧縮径変形させる押圧手段を配
   設すると共に、該シールリングの圧接面に回転軸周面に
   向い突出する狭幅突条部を成形してなる非常用軸封装置
   。