JPS6162671A - メカニカルシ−ル - 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】 （産業上の利用分野） この発明は回転機の回転軸の軸封を行うメカニカルシー
ルに関する。

（従来の技術） 回転機の回転軸の軸封を行うメカニカルシールとして従
来使用されているものの一つに、第４図（ａｌ〜（ｄ）
に示すようなものがある。図中、１は回転機のハウジン
グであり、２はハウジング１の断面円形の内孔３に貫装
された回転軸である。４はハウジング１の内孔３に嵌着
され、回転軸２の外周を取り囲む鋳鉄性の環状シートリ
ングである。このシートリング４はハウジング内孔３の
壁面３ａに設けられた溝５に嵌着されたスナップリング
６によって位置決めされている。７はシートリング４の
外周面に形成された環状溝８内に装着され、シートリン
グ４の外周面とハウジング内孔３の壁面３ａとの間を密
封するＯ−リングである。９は回転軸２に摺動可能に装
着され、軸方向一端のシール面１０でシートリング４の
シール面１１と摺接するカーボン製の環状シールリング
である。１２は、回転軸２の第４図（ｂ）に示すような
切欠１３を設けた段部に装着され、回転軸２と一体に回
転する金具である。この金具１２は、第４図（Ｃ）に示
すように、軸方向に延在する複数本の爪１４を有してお
り、これらの爪１４はシールリング９の外周面に形成さ
れた同数の軸方向の切欠溝１５の対応するものにそれぞ
れ嵌入し、シールリング９を係止して回転軸２と一体に
回転させるようになっている。

爪１４の先端部１４ａは、シールリング９の切欠溝１５
の幅よりも広幅に形成されており、シールリング９が爪
１４から軸方向に外れるのを防止している。第４図（ａ
ｌに戻って、１６は回転軸２に摺動可能に装着され、シ
ートリング４０反対側からシールリング９に当接する環
状の押え板である。

この押え板１６と前記金具１２との間には、弾性手段と
しての所定のばね定数の圧縮コイルスプリング１７が介
装されており、このコイルスプリング１７は押え板１６
を介してシールリング９を所定の圧力でシートリング４
に押圧している。１８はシールリング９の内周面に形成
された環状溝１９内に装着され、シールリング９の内周
面と回転軸２の外周面との間を密封するＯ−リングであ
る。前記シートリング４、シールリング９、金具１２、
押え板１６、コイルスプリング１７、Ｏ−リング７．１
８は組合わさり、全体としてメカニカルシール２０を構
成している。また、シールリング９、金具１２、押え板
１６、コイルスプリング１７、○−リング１８は１組の
ユニット２１を構成しており、回転軸２から取外しても
一体に組合わさった状態を維持している。

（発明が解決しようとする問題点） シカシて、シールリング９のシール面１゜は、製造直後
の時点では全周に亘って一様な平坦面に形成されており
、回転軸２に組付けられてシートリング４のシール面１
１と摺接しつつ回転するとき、両シール面１０．１１間
には潤滑油膜が形成され、両シール面１０．１１間から
の流体の漏洩を完全に防止することができるようになっ
ている。また、ユニット２１が回転軸２に組付けられた
とき、コイルスプリング１７は、組付けられる前よりも
圧縮され、所定量だけ変位した状態で作用するようにな
っており、それによってシールリング９を所定の圧力で
シートリング４に押圧させることができるようになって
いる。

しかしながら、前記ユニット２１を組立てた後、回転軸
２に組付けずにおくと、シールリング９はコイルスプリ
ング１７の付勢力によって金具１２から軸方向に離隔し
ようとするが、金具１２の爪１４の先端部１４ａによっ
てユニット２１がら外レナいように係止されているため
、シールリング９の金具１２の爪先端部１４ａと係合し
ている部分には、集中的にコイルスプリング１７の付勢
力による荷重が作用することとなる。シールリング９は
前述したようにカーボンでできており阿り性が低いため
、このような荷重が作用した状態のまま長時間放置され
ているとこの荷重に抗しきれず歪んでしまい、シール面
１０に凹凸が生ずることとなる。その結果、ユニット２
１を回転軸２に組付けた場合、シールリング９のシール
面１０がシートリング４のシール面１１との摺接によっ
て摩耗し凹凸が消えて平坦になるまでの初期の間は、シ
ール面１０．１１間の凹凸によって生じる間隙からシー
ルすべき流体が漏洩してしまい、良好なシール効果を得
ることができなかった。

更に、初期の間はシール面１０の凸部のみが相千方のシ
ール面１１と接触するため接触面積が狭くなり、接触面
の面圧が高くなって潤滑油の油膜切れを生じ、シール面
１０．１１の摩耗が促進されてメカニカルシール２０の
耐用期間が短縮されるという問題点もあった。

（問題点を解決するための手段および作用）この発明は
このような従来の問題点に着目してなされたもので、シ
ールリングの外周部にて軸方向から全周に亘って当接す
るとともに該シールリングと前記金具との係合部に介在
するプレートリングを設け、このプレートリングを介し
てシールリングに掛かる弾性手段による、これらシール
リングと金具とを離間させる力を受けさせるとともに、
この力をシールリングの周方向全域に均等に分散させる
ことにより、上記問題点を解決するものである （実施例） 以下、この発明を図面に基づいて説明する。

第１図ｆａ）、（ｈ）、（Ｃ）はこの発明の第１の実施
例を示すものである。まず構成を説明するが、従来と同
一の部分には同一の符号を付してその説明は省略し、異
なる部分についてのみ説明する。

図中、３０は金属板からなる平らな環状のプレートリン
グである。このプレートリング３０は、シールリング９
の外周に嵌着され、シールリング９の肩部に軸方向シー
トリング４側から全周に亘って当接している。プレート
リング３０の外周縁には、第１図（ｂ）、（Ｃ）に示す
ようにシールリング９外周面の切欠溝１５と位置合せし
て切欠部３１が設けられている。そして、このプレート
リング３０の切欠部３１とシールリング９の切欠ａ１５
には金具１２の爪１４の対応するものがそれぞれ嵌入さ
れており、爪１４の先端部１４ａは第１図（ｂｌに示す
ようにシールリング９ではなくプレートリング３０と係
合している。他の部分は従来と同じであり、シールリン
グ９、金具１２、押え板１６、コイルスプリング］７．
０−リング１８、プレートリング３０が組合さって１組
のユニット３２を構成している。

しかして、ユニット３２を組立てた後回転軸２に組付け
ずに長時間放置しておくと、コイルスプリング１７の付
勢力によってソールリング９は金具１２から軸方向に離
隔しようとするため、金具】２の爪１４の先端部１４ａ
と係合しているプレートリング３０には、コイルスプリ
ング１７の付勢力による荷重が作用する。しかしながら
、プレートリング３０は高い剛性を有しているため、こ
の荷重に耐えて平らな状態を維持することができ、この
荷重をシールリング９に軸方向全周に亘って偏ることな
く均等に分散伝達する。したがって、ユニット３２組立
て後回転軸２に組付けずに長時間放置しておいてもシー
ルリング９の歪は極めて小さく、シール面１０に生ずる
凹凸は全く無視し得る程度のものである。その結果、回
転軸２に組付けても、シール面１ｏ、１１間からシール
すべき流体が漏洩することはない。更に、ユニット３２
を回転軸２に組付けた後、コイルスプリング１７の付勢
力によってシールリング９がシートリング４に押圧され
ても、プレートリング３０がシールリング９の外周に嵌
着されているため、シールリング９の半径方向外方への
膨出は抑制され、よりシール効果が高まることとなる。

第２図（ａｌ、（ｂ）には、この発明の第２の実施例が
示しである。この実施例は、プレートリング４０に爪４
４を設け、金具４２の外周縁にシールリング９外周面の
切欠溝１５と位置合せして、プレートリング４０の爪４
４を嵌入させる切欠４３を設けたものであり、爪４４の
前端部４４ａを金具４２に係合させている。他の構成お
よび作用効果は第１の実施例と同じであるため、その説
明は省略する。

第３図（ａｌ、（ｂ）には、この発明の第３の実施例が
示しである。この実施例は、環状の押え板４６の外周部
を半径方向外方へ延長させ、この延長外周部に前記各実
施例のプレートリングと同様の機能を持たせたものであ
る。すなわち、押え板４６の外周縁４６　ａはシールリ
ング９の外周面よりも僅かに半径方向外方まで延長され
ており、シールリング９の軸方向、金具５２側の端面９
ａに全周に亘って当接している。押え板４６の外周縁４
６ａには、シールリング９の外周面の切欠溝１５と互い
に位置合わせして切欠５３が設けられている。シールリ
ング９の切欠ａ１５はこの押え板４６の切欠５３よりも
広くなっている。そして、金具５２に設けられた爪５４
の先端部は、その基部５４ａよりも２段階に亘って広幅
に形成されている。

基部５４ａは押えＦｉ４６の切欠５３に、また、先端部
の第１段目の広幅部５４ｂはシールリング９の切欠溝１
５に嵌入している。更に、押え板４６は第１段目の広幅
部５４　ｂと係合しており、それによってコイルスプリ
ング１７の付勢力と逆の方向の荷重を負担するとともに
、軸方向に外れるのを阻止されている。また、シールリ
ング９は第２段目の広幅５４　ｃと係合して軸方向に外
れるのを阻止されている。なお、第１段目の広幅部５４
ｂの軸方向の長さをシールリング９の切欠？Ｒ１５の軸
方向の長さよりも幾分長くして、コイルスプリング１７
の付勢力によって押え板４６と第１段目の広幅部５４　
ｂとが圧接しても、シールリング９と第２段目の広幅部
５４　ｃとは圧接しないようにしてもよい。

（発明の効果） 以上説明してきたようにこの発明によれば、ユニットを
組立てた後、回転軸に組付けずに長時間放置しておいて
も、コイルスプリングの付勢力によってシールリングが
歪んでシール面に凹凸が生じるようなことがなく、メカ
ニカルシールの使用初期期間にシール面からシールすべ
き液体が漏洩するといった事態を回避することができる
。また、シールリングおよびシートリングの急激な摩耗
を防止でき、耐用期間を延長させることも可能である。

更に、前記各実施例にあっては、金具１２．４２．５２
の爪１４．４４．５４を介してシールリング９を回転軸
２と一体に回転させる際に、プレートリング３０，４０
あるいは押え板４６がシールリング９とともに爪１４．
４４．５４に当接して回転駆動力を受けることとなるた
め、カーボン製のシールリング９の爪１４．４４．５４
との係合部に生ずる摩耗あるいは破損が軽減されるとい
う効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌ、（ｂｌ、（Ｃ）はこの発明に係るメカニ
カルシールの第１実施例を示しており、（ａｌはその正
面断面図、（ｂｌはユニットの正面図、（Ｃ１はプレー
トリングの正面図、第２図（ａ）、ｆｂ）はこの発明に
係るメカニカルシールの第２実施例のユニットを示すも
ので、（ａ）はその正面断面図、（ｂ）は正面図、第３
図（ａｌ、（ｂ）はこの発明に係るメカニカルシールの
第３　実Ｊ％　例のユニットを示すもので、（ａｌはそ
の正面断面図、（ｂ）は正面図、第４図（ａ）、（ｂ）
、（Ｃ）、（ｄ）は従来のメカニカルシールを示してお
り、（ａｌはその正面断面図、（ｂｌは（ａｌのＢ−Ｂ
矢視断面図、ｆＣ）はユニットの正面図、ｆｄ）はｆａ
）のＤ−Ｄ矢視断面図である。 ２−・−・−回転軸、 ３−・−回転機のハウジングの内孔、 ４−・−シートリング、 ７．１８・−・−０−リング、 ９−−−−−−シールリング、 １０・・−−一−シールリングのシール面、１１・−・
−シートリングのシール面、１２．４２．５２−・−金
具、 １６．４６−・・−・・押え板、 １７−・−・−圧縮コイルスプリング（弾性手段）、３
０．４０−　・・−プレートリング。 第１図 （ｂ）　　　第１図 （Ｃ） （０）　　　第２図 （ｂ） （０）　　　第３図 （。）　　第４図 （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　回転機のハウジングの内孔に固定された環状のシート
   リングと、ハウジングの内孔に貫装した回転軸に摺動可
   能に装着され、シートリングとシール面同士で摺接する
   環状のシールリングと、回転軸に固定される一方、前記
   シールリングの外周部において該シールリングと軸方向
   に離間しないように係合するとともにシールリングを回
   転軸と一体に回転させる金具と、回転軸に摺動可能に装
   着され、シールリングに当接可能な押え板と、押え板と
   金具との間に介装され、押え板を介してシールリングを
   シートリングへ向けて付勢する弾性手段と、ハウジング
   の内孔とシートリングとの間、および、回転軸とシール
   リングとの間に介装されたＯ−リングと、を具備してな
   るメカニカルシールにおいて、前記シールリングの外周
   部にて軸方向から全周に亘って当接するとともに該シー
   ルリングと前記金具との係合部に介在し、前記弾性手段
   によるこれらシールリングと金具とを離間させる力をシ
   ールリングの周方向全域に均等に分散するプレートリン
   グを設けたことを特徴とするメカニカルシール。