JPS6091065A - 改良されたメカニカルシール - Google Patents
改良されたメカニカルシールInfo
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- JPS6091065A JPS6091065A JP59202163A JP20216384A JPS6091065A JP S6091065 A JPS6091065 A JP S6091065A JP 59202163 A JP59202163 A JP 59202163A JP 20216384 A JP20216384 A JP 20216384A JP S6091065 A JPS6091065 A JP S6091065A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
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- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
- F16J15/3464—Mounting of the seal
- F16J15/3468—Means for controlling the deformations of the contacting faces
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mechanical Sealing (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
衾皿■辣±分■
本発明は例えば回転流体ポンプの軸に沿う流体の漏洩の
ような回転軸に沿った流体の制御できない漏洩を阻止す
るように構成され、使用される高圧メカニカルシール組
立体の改良に関する。
ような回転軸に沿った流体の制御できない漏洩を阻止す
るように構成され、使用される高圧メカニカルシール組
立体の改良に関する。
本発明は特に原子炉の冷ノ4目Aボンゾ、ボイラー循環
ポンプ、ボイラー供給ポンプとともに使用するように開
発され、使用に際して生ずる著しく広範囲に変化する圧
力および温度の状態に対する要求条件に適合しするもの
であるが、本発明はまたそれ程苛酷でない条件で使用さ
れる設備にも使用できることは理解されなけれはならな
い。
ポンプ、ボイラー供給ポンプとともに使用するように開
発され、使用に際して生ずる著しく広範囲に変化する圧
力および温度の状態に対する要求条件に適合しするもの
であるが、本発明はまたそれ程苛酷でない条件で使用さ
れる設備にも使用できることは理解されなけれはならな
い。
皿米及垂
上述のような広範囲に変化する圧力および温度の例とし
て、加圧水原子炉内の通常の作動圧力は約154 kg
/ ad(約2200 psig)であるが、起動の際
には圧力は1.4 kg/ c+a(20psig)か
ら2.1 kg/c++!(30psig)のような低
い圧力にも低下するのである。このような原子炉におい
ては、冷却材循環路内の水は約315.6℃(約600
°F)に達し得るが、一方シール面に浸入する水は約
27℃(゛約80@F)のような低温である。このよう
なポンプにおいては、ポンプ軸は軸線方向に運動でき、
また味噌すり揺動(wobble)または半径方向に偏
倚することができる。このような応用面におけるイ」別
置な厳格なシールの作動条件は高圧および直径の大なる
ことにより生ずる大なる表面速度の組合せである。この
ようにしてこれらの作動条件にて作動可能なメカニカル
シール組立体を構成することが必要となるのである。
て、加圧水原子炉内の通常の作動圧力は約154 kg
/ ad(約2200 psig)であるが、起動の際
には圧力は1.4 kg/ c+a(20psig)か
ら2.1 kg/c++!(30psig)のような低
い圧力にも低下するのである。このような原子炉におい
ては、冷却材循環路内の水は約315.6℃(約600
°F)に達し得るが、一方シール面に浸入する水は約
27℃(゛約80@F)のような低温である。このよう
なポンプにおいては、ポンプ軸は軸線方向に運動でき、
また味噌すり揺動(wobble)または半径方向に偏
倚することができる。このような応用面におけるイ」別
置な厳格なシールの作動条件は高圧および直径の大なる
ことにより生ずる大なる表面速度の組合せである。この
ようにしてこれらの作動条件にて作動可能なメカニカル
シール組立体を構成することが必要となるのである。
通常メカニカルシール組立体はともに回転するように回
転可能の軸に連結された回転可能のシールリングおよび
ハウジングのフランジに連結された非回転すなわち固定
シールリングの組合せを含んでいる。それぞれのシール
リングは半径方向のシール面を有し、これらのシール面
は互いに対向している。これらのシール面が互いに係合
しているか否かは論議の的になっている問題である。何
故ならば通常これらの面の間の相対的な回転を行うため
の4171滑および冷却をIjえる流体の膜が両者の間
にあるからである。若干のメカニカルシールにおいては
、シール面を横切る流体の漏洩が制御されている。多く
のノール組立体においては、1つまたはそれ以上のコイ
ルばねが一方のリングを他方のリングに向って押圧し、
実際上一方または両方のソールリングは、+1¥通「回
転可能」または「固定」とは称されるりれども制限され
た軸線方向の連動を行い得るようになっているのである
。
転可能の軸に連結された回転可能のシールリングおよび
ハウジングのフランジに連結された非回転すなわち固定
シールリングの組合せを含んでいる。それぞれのシール
リングは半径方向のシール面を有し、これらのシール面
は互いに対向している。これらのシール面が互いに係合
しているか否かは論議の的になっている問題である。何
故ならば通常これらの面の間の相対的な回転を行うため
の4171滑および冷却をIjえる流体の膜が両者の間
にあるからである。若干のメカニカルシールにおいては
、シール面を横切る流体の漏洩が制御されている。多く
のノール組立体においては、1つまたはそれ以上のコイ
ルばねが一方のリングを他方のリングに向って押圧し、
実際上一方または両方のソールリングは、+1¥通「回
転可能」または「固定」とは称されるりれども制限され
た軸線方向の連動を行い得るようになっているのである
。
多くの通常のメカニカルシールは単一ステージンールま
たは複数ステージシール組立体として使用され得るので
ある。
たは複数ステージシール組立体として使用され得るので
ある。
普通の型式のメカニカルシールにおいては、ソールリン
グの一方は炭素のような比較的脆い軟質の材料によって
構成され、これに反し、対向するリングはギタニウムカ
ーバイド、シリコンカーバイドおよび同様の硬質の材料
によって構成されている。これらの多くのシール組立体
においては、炭素のリングはステンレススティールすな
わち不銹鋼のような硬質の材料によって構成されるバッ
クアップリングによって「支持」されている。比較的脆
い軟質のシールリングおよびバックアップリングの組合
う面はランプ仕上げされて、炭素のリングがハックアノ
プリングに固着すなわち「結合」されるようになってい
る。シールリングおよびハックアップリングの2つの材
料の間の弾性率(modulus)の差、ずなわち約2
XIO6から約4×106の弾性率を有する炭素および
約30XI06の弾性率を有する18−8不銹鋼の間の
弾性率の差によって組合うリングの圧縮負荷は炭素リン
グがバックアップリングよりもさらに多く直径方向に収
縮させるようになす。バックアンプリングに結合された
炭素リングはそのシール面すなわち走行面がさらに収縮
してこの面を凹形になし、歪曲されたこの面のソール面
積部分に著しく悪影響を与えて、恐らくシールの破1j
lを生ずる。この圧縮負荷は主として結合されたリング
の内側および外側面に対する過大な圧力差によるもので
あって、このような圧力差は屡上述のポンプに存在して
いた。
グの一方は炭素のような比較的脆い軟質の材料によって
構成され、これに反し、対向するリングはギタニウムカ
ーバイド、シリコンカーバイドおよび同様の硬質の材料
によって構成されている。これらの多くのシール組立体
においては、炭素のリングはステンレススティールすな
わち不銹鋼のような硬質の材料によって構成されるバッ
クアップリングによって「支持」されている。比較的脆
い軟質のシールリングおよびバックアップリングの組合
う面はランプ仕上げされて、炭素のリングがハックアノ
プリングに固着すなわち「結合」されるようになってい
る。シールリングおよびハックアップリングの2つの材
料の間の弾性率(modulus)の差、ずなわち約2
XIO6から約4×106の弾性率を有する炭素および
約30XI06の弾性率を有する18−8不銹鋼の間の
弾性率の差によって組合うリングの圧縮負荷は炭素リン
グがバックアップリングよりもさらに多く直径方向に収
縮させるようになす。バックアンプリングに結合された
炭素リングはそのシール面すなわち走行面がさらに収縮
してこの面を凹形になし、歪曲されたこの面のソール面
積部分に著しく悪影響を与えて、恐らくシールの破1j
lを生ずる。この圧縮負荷は主として結合されたリング
の内側および外側面に対する過大な圧力差によるもので
あって、このような圧力差は屡上述のポンプに存在して
いた。
ゾーヘンスに(;J与された米国特許第4,174,8
44号は異なる+A料のシールリングと滑動接触する剛
性的なハックアップリングに支持される炭素のシールリ
ングを有する高圧シールの応用面のためのメカニカルシ
ールを記載している。保護壁が炭素リングの外側の円周
面の」二に配置される関係で設けられ、この面を封市さ
れる流体によって与えられる圧力に対し“(1■出され
ないように離隔している。これらの面に対する圧力を平
衡化させる炭素リングの内側および外側の円周面の間の
連通がなく、また軸線方向の圧力を平衡化する企図もな
されていない。
44号は異なる+A料のシールリングと滑動接触する剛
性的なハックアップリングに支持される炭素のシールリ
ングを有する高圧シールの応用面のためのメカニカルシ
ールを記載している。保護壁が炭素リングの外側の円周
面の」二に配置される関係で設けられ、この面を封市さ
れる流体によって与えられる圧力に対し“(1■出され
ないように離隔している。これらの面に対する圧力を平
衡化させる炭素リングの内側および外側の円周面の間の
連通がなく、また軸線方向の圧力を平衡化する企図もな
されていない。
マーティンソンにイ(1与された米国特許第4,272
゜084号は既述にて説明された棟類のポンプの複数ス
テージメカニカルシール組立体を記載している。
゜084号は既述にて説明された棟類のポンプの複数ス
テージメカニカルシール組立体を記載している。
しかし、シールリングの歪曲の問題は論議されておらず
、弾性率の低いシールリングに軸線方向に当接する高い
弾性率のハックアップリングも使用されていない。
、弾性率の低いシールリングに軸線方向に当接する高い
弾性率のハックアップリングも使用されていない。
発明者のウィースは先の米国特許第3,813.103
号においてメカニカルシール組立体を開示しているが、
このメカニカルシール組立体においては、バックアップ
リングがシールハウシング内の圧力室内に露出される縁
部を有し、非回転シールリング(バンクアンプリングに
よって支持される)がポートを設けられてシール面の間
から圧力室内へ流体の流れるのを許し、バックアップリ
ングおよび固定シールリングの歪曲を減少させるように
なでいる。
号においてメカニカルシール組立体を開示しているが、
このメカニカルシール組立体においては、バックアップ
リングがシールハウシング内の圧力室内に露出される縁
部を有し、非回転シールリング(バンクアンプリングに
よって支持される)がポートを設けられてシール面の間
から圧力室内へ流体の流れるのを許し、バックアップリ
ングおよび固定シールリングの歪曲を減少させるように
なでいる。
後者の特許のメカニカルシール組立体は若干のポンプに
は有効ではあるが、圧力差が」二連のような型式のポン
プにおいては有効でないことが見出されている。
は有効ではあるが、圧力差が」二連のような型式のポン
プにおいては有効でないことが見出されている。
ウィースの米国特許第4,114,900号において、
回転可能のソールリングが半径方向の通路を経て低圧流
体に露出される内側の半径方向の環状室を設けられてい
て、シール面におけるシールリングに対する高圧がリン
グを歪曲させ、凸形になすようなメカニカルシールが示
されている。このような凸形の歪曲度がシール面を横切
る漏洩程度を決定する。一方のシールリングの歪曲を除
去する企図はなされていないので、この構造によっては
シールリングの歪曲が実際に生ずるのである。
回転可能のソールリングが半径方向の通路を経て低圧流
体に露出される内側の半径方向の環状室を設けられてい
て、シール面におけるシールリングに対する高圧がリン
グを歪曲させ、凸形になすようなメカニカルシールが示
されている。このような凸形の歪曲度がシール面を横切
る漏洩程度を決定する。一方のシールリングの歪曲を除
去する企図はなされていないので、この構造によっては
シールリングの歪曲が実際に生ずるのである。
発明の目的
本発明は上述のような従来技術のメカニカルシール組立
体の欠点を排除してシールリングの歪曲を確実に排除し
、シール面を横切る流体の漏洩を最少限となした性能の
良い41η造の簡華なメカニカルシール組立体を提供す
ることを目的とする。
体の欠点を排除してシールリングの歪曲を確実に排除し
、シール面を横切る流体の漏洩を最少限となした性能の
良い41η造の簡華なメカニカルシール組立体を提供す
ることを目的とする。
光班□□□点輩
本発明のメカニカルシール組立体は回転可能のソールリ
ングと固定シールリングとの組合せより成り、これらの
シールリングは互いに対向するシール面を有し、これら
のシール面を横切って高圧区域から低圧区域へ回転可能
の軸に沿って流体が流れるのを実質的に阻止するように
なっている。
ングと固定シールリングとの組合せより成り、これらの
シールリングは互いに対向するシール面を有し、これら
のシール面を横切って高圧区域から低圧区域へ回転可能
の軸に沿って流体が流れるのを実質的に阻止するように
なっている。
望ましい実施例においては、回転可能のシールリングは
カーバイドすなわち炭化物により製造され、固定シール
リングまたは少なくともそのシール面はカーボンすなわ
ち炭素のような軟質の材料によって製造されている。固
定シールリングはバンクアンプリングの面に保合する後
面を有し、このハックアップリングは軸を取囲む円筒形
のバランススリーブ上にて限られた軸線方向の運動を行
うように支持されている。バランススリーブは段を付さ
れた外面を有し、高圧流体に露出される環状面を設けら
れている。このバランススリーブはハウソングのシール
フランジ内の円筒形の空所内に受入れられていて、その
環状面に対する流体圧力によって空PJr内に確実に着
座するように押圧されている。バックアップリングおよ
び固定ノールリングは多数のコイルばねによって回転可
能のシールリングに向って弾性的に押圧されている。
カーバイドすなわち炭化物により製造され、固定シール
リングまたは少なくともそのシール面はカーボンすなわ
ち炭素のような軟質の材料によって製造されている。固
定シールリングはバンクアンプリングの面に保合する後
面を有し、このハックアップリングは軸を取囲む円筒形
のバランススリーブ上にて限られた軸線方向の運動を行
うように支持されている。バランススリーブは段を付さ
れた外面を有し、高圧流体に露出される環状面を設けら
れている。このバランススリーブはハウソングのシール
フランジ内の円筒形の空所内に受入れられていて、その
環状面に対する流体圧力によって空PJr内に確実に着
座するように押圧されている。バックアップリングおよ
び固定ノールリングは多数のコイルばねによって回転可
能のシールリングに向って弾性的に押圧されている。
本発明のメカニカルシール組立体は、ソールリングの歪
曲を生じ、シールリング組立体の破損を生じさ・ヒるよ
うな軟rfメソールリングの外周部分に対する圧縮負荷
をたとえ全体的ではなくても実質的に除去するように構
成されている。このことば、円筒形の部JAζこよっ°
ζ軟質のシールリングおよびそのハックアップリングを
包囲し、シールリングおよびバックアップリングの内面
および外面に対する流体圧力の平衡化を確実になすよう
にシールリングおよびバックアップリングの組立体に1
″″)またはそれ以上の通路を設けることによって達成
されるのである。シールリングおよびそのバックアップ
リングの廻りの円筒形の部材の嵌合は、これらの間に流
体が存在するのを許し、円筒形部材の外面が高圧流体に
FI百出されるような嵌合状態になされるようにさため
られている。またシールリングおよびバックアップリン
グの組立体は、バックアップリングに対する軸線方向の
流体圧力が軟質のシールリングおよびバックアップリン
グの組合う面の封1に作用を確実になし、また軟質のシ
ールリングに伝達されるハックアップリングの撓みを制
限するのに充分であるように構成されている。固定シー
ルリングの反対両側の軸線方向の流体圧力は実質的に平
衡化され、軸線方向の圧力差によって生ずる恐れのある
軟質のシールリングの撓みはたとえ存在するとしても極
めて僅かであるようになされている。
曲を生じ、シールリング組立体の破損を生じさ・ヒるよ
うな軟rfメソールリングの外周部分に対する圧縮負荷
をたとえ全体的ではなくても実質的に除去するように構
成されている。このことば、円筒形の部JAζこよっ°
ζ軟質のシールリングおよびそのハックアップリングを
包囲し、シールリングおよびバックアップリングの内面
および外面に対する流体圧力の平衡化を確実になすよう
にシールリングおよびバックアップリングの組立体に1
″″)またはそれ以上の通路を設けることによって達成
されるのである。シールリングおよびそのバックアップ
リングの廻りの円筒形の部材の嵌合は、これらの間に流
体が存在するのを許し、円筒形部材の外面が高圧流体に
FI百出されるような嵌合状態になされるようにさため
られている。またシールリングおよびバックアップリン
グの組立体は、バックアップリングに対する軸線方向の
流体圧力が軟質のシールリングおよびバックアップリン
グの組合う面の封1に作用を確実になし、また軟質のシ
ールリングに伝達されるハックアップリングの撓みを制
限するのに充分であるように構成されている。固定シー
ルリングの反対両側の軸線方向の流体圧力は実質的に平
衡化され、軸線方向の圧力差によって生ずる恐れのある
軟質のシールリングの撓みはたとえ存在するとしても極
めて僅かであるようになされている。
節理Iす1虹桝
以下に本発明の望ましい実施例を添イ」図面を参照して
説明する。
説明する。
第1図は本発明のメカニカルシール組立体IOを示し、
このメカニカルシール組立体IOは単一のシールとして
、または複数ステージメカニカルシールのようなさらに
複雑なメカニカルシール組立体に使用できるものである
。メカニカルシール組立体IOは軸14上に配置され、
図示されない装置によってこの軸に連結された軸スリー
ブ12を含み、このシールが高圧区域16例えばポンプ
(図示されζいない)から軸14に沿って低圧区域18
例えばモーター(図示されていない)へ流体が流れるの
を実質的に阻止するようになっている。ガスケット(図
示されていない)がスリーブ12および軸14の間に設
けられて、これらの間の流体の流れを阻止している。
このメカニカルシール組立体IOは単一のシールとして
、または複数ステージメカニカルシールのようなさらに
複雑なメカニカルシール組立体に使用できるものである
。メカニカルシール組立体IOは軸14上に配置され、
図示されない装置によってこの軸に連結された軸スリー
ブ12を含み、このシールが高圧区域16例えばポンプ
(図示されζいない)から軸14に沿って低圧区域18
例えばモーター(図示されていない)へ流体が流れるの
を実質的に阻止するようになっている。ガスケット(図
示されていない)がスリーブ12および軸14の間に設
けられて、これらの間の流体の流れを阻止している。
メカニカルシール組立体IOはさらに回転シールリング
20および固定シールリング22を含み、これらのリン
グ20および22は軸スリーブ12から間隔をおかれ、
互いに対向するランプ仕上げされたシール面24.26
をイjし、1rii26はリング20の内径よりも大な
る内径およびリング20の外径よりも小さい外径を有す
る環状面となされている。リング22の面28は区域1
6内の高圧流体に露出されている。シールリング20は
キー27またはその他の適当な公知の装置によってスリ
ーブ12に連結されるが、このソールリング20はスリ
ーブI2および輔14上に配置されるリテーリー−30
の補完的な溝に受入れられた割リング32にまってリテ
ーナ−30に受入れられる後部を有する。リテーナ−3
0は0リング34によってスリーブ12に封にされ、ま
た0リング36によってリング20に封止されている。
20および固定シールリング22を含み、これらのリン
グ20および22は軸スリーブ12から間隔をおかれ、
互いに対向するランプ仕上げされたシール面24.26
をイjし、1rii26はリング20の内径よりも大な
る内径およびリング20の外径よりも小さい外径を有す
る環状面となされている。リング22の面28は区域1
6内の高圧流体に露出されている。シールリング20は
キー27またはその他の適当な公知の装置によってスリ
ーブ12に連結されるが、このソールリング20はスリ
ーブI2および輔14上に配置されるリテーリー−30
の補完的な溝に受入れられた割リング32にまってリテ
ーナ−30に受入れられる後部を有する。リテーナ−3
0は0リング34によってスリーブ12に封にされ、ま
た0リング36によってリング20に封止されている。
この実施例では比較的軟質のシールリングとなされ、炭
素によって構成されるのが望ましいソールリング22は
バンクアップリング40を取囲んでいる大体円筒形の部
材38によって包囲されている。
素によって構成されるのが望ましいソールリング22は
バンクアップリング40を取囲んでいる大体円筒形の部
材38によって包囲されている。
部材38およびリング22および40の間の嵌合状態は
、流体がこれらの間に存在し得るように定められている
。バックアップリング40はまた軸スリーブ12から間
隔をおかれていて、リング22の後部面部分44に当接
する環状の面部分42を有する。部材38は0リング4
8によってリング22の面28に対して封止される半径
方向に垂下するフランジ46を有する。
、流体がこれらの間に存在し得るように定められている
。バックアップリング40はまた軸スリーブ12から間
隔をおかれていて、リング22の後部面部分44に当接
する環状の面部分42を有する。部材38は0リング4
8によってリング22の面28に対して封止される半径
方向に垂下するフランジ46を有する。
部材38の溝内に嵌合し、バックアップリング40の後
面52に当接するスナップリング50はリング22およ
び40を正しい当接位置に保持する。バックアップリン
グ40は第一の円筒形部4〇八および軸線方向に制限さ
れた運動を行うように円筒形のバランススリーブ54上
に取付けられた第二の円筒形部40Bを有する。バラン
ススリーブ54は軸スリーブ54を取囲み、これから間
隔をおかれて、低圧区域18からの低圧流体が軸スリー
ブ12およびリング20.22および40の間に存在す
るようになっている。Q IJソング6はバックアップ
リング40を取囲み、これの一端を部材;(8に刻して
封止し、0リング58はバランススリーブ54を取囲み
、スリーブ54をバックアップリンク40の後部40r
lに対して封止するとともに、バランススリーブ54に
対するバンクアップリンク40の相対的な制限された運
動を許している。
面52に当接するスナップリング50はリング22およ
び40を正しい当接位置に保持する。バックアップリン
グ40は第一の円筒形部4〇八および軸線方向に制限さ
れた運動を行うように円筒形のバランススリーブ54上
に取付けられた第二の円筒形部40Bを有する。バラン
ススリーブ54は軸スリーブ54を取囲み、これから間
隔をおかれて、低圧区域18からの低圧流体が軸スリー
ブ12およびリング20.22および40の間に存在す
るようになっている。Q IJソング6はバックアップ
リング40を取囲み、これの一端を部材;(8に刻して
封止し、0リング58はバランススリーブ54を取囲み
、スリーブ54をバックアップリンク40の後部40r
lに対して封止するとともに、バランススリーブ54に
対するバンクアップリンク40の相対的な制限された運
動を許している。
バランススリーブ54はOリング64によってハウジン
グ62のシールフランジ60に封止されていて、外径に
段を4=Jされて環状の半径方向に配置される面54八
を形成している。バランススリーブ54はハウシングフ
ランジ60の盾部6〇八に当接し、面54へ上の流体圧
力がバランススリーブ54を胴部6〇八に対して押圧し
てハウシングスリーブ60内にスリーブ54が着座する
のを確実になし−(いる。ハウジングフランジ60はi
XI ’jlcな構造のハウジング62の一部分である
が、ハウジング62の全体は示されていない。
グ62のシールフランジ60に封止されていて、外径に
段を4=Jされて環状の半径方向に配置される面54八
を形成している。バランススリーブ54はハウシングフ
ランジ60の盾部6〇八に当接し、面54へ上の流体圧
力がバランススリーブ54を胴部6〇八に対して押圧し
てハウシングスリーブ60内にスリーブ54が着座する
のを確実になし−(いる。ハウジングフランジ60はi
XI ’jlcな構造のハウジング62の一部分である
が、ハウジング62の全体は示されていない。
第1図に1個のみを示した複数のコイルばね66はシー
ルリング22、ハックアップリング40および部材38
の副組立体を回転可能のシールリング20に対して押圧
している。ばね66はそれぞれハウジング62内のばね
ポケット68および部材38の外方に伸長する半径方向
フランジ72内のばねポケット7o内に受入れられてい
る。ばね66は実質的に全体が円WI形のカバー74に
よって包囲され、このカバー74はまた部材38のフラ
ンジ72を取囲み、ハウジングフランジ60にボルト止
めされている。
ルリング22、ハックアップリング40および部材38
の副組立体を回転可能のシールリング20に対して押圧
している。ばね66はそれぞれハウジング62内のばね
ポケット68および部材38の外方に伸長する半径方向
フランジ72内のばねポケット7o内に受入れられてい
る。ばね66は実質的に全体が円WI形のカバー74に
よって包囲され、このカバー74はまた部材38のフラ
ンジ72を取囲み、ハウジングフランジ60にボルト止
めされている。
バンクアンプリング40の後面52、部材38の後面5
1およびはししフランジ6oの環状面61は協働して高
圧流体に対して開放された環状の空所76を境界してい
る。バックアップリング40は78において軸線方向に
穿孔され、空所76および空所8oの間の流体通路を形
成し、空所80は0リング82.84、シールリング2
2の後面44の部分8Gおよびバックアップリング40
の前面の凹んだ部分88によって境界されている。面8
6上の有効圧力は面82上の圧力と実質的に同じである
。このようにしてシールリング22の反対両端の流体圧
力は実質的に同じになされるのである。
1およびはししフランジ6oの環状面61は協働して高
圧流体に対して開放された環状の空所76を境界してい
る。バックアップリング40は78において軸線方向に
穿孔され、空所76および空所8oの間の流体通路を形
成し、空所80は0リング82.84、シールリング2
2の後面44の部分8Gおよびバックアップリング40
の前面の凹んだ部分88によって境界されている。面8
6上の有効圧力は面82上の圧力と実質的に同じである
。このようにしてシールリング22の反対両端の流体圧
力は実質的に同じになされるのである。
固定シールリング22およびこれのバンクアップリング
40の内向は軸スリーブ12から間隔をおかれていて、
軸スリーブ12とともに低圧区域18に連通ずる第一の
区域90を境界し、またシールリング22およびバック
アップリング40の外面部材38とともに第二の区域9
2を境界している。区域92内のシールリング22の外
面上の圧力が区域90内のシールリング22の内面上の
圧力と同しに保持されるのを確実になすためにハックア
ップリング40は94において半径方向に穿孔され、部
材38は0リングを迂回する流体通路96を形成するよ
うに角度を付されて穿孔されている。シールリング22
およびバックアップリング40の内面および外面上の圧
力は同じかまたは実質的に同じにム°され°ζいるから
、圧力差による圧縮負荷は存在・lず、通常このような
圧力差によって生ずる軟質のシールリング22の撓みは
完全に、または実質的に除去されるのである。
40の内向は軸スリーブ12から間隔をおかれていて、
軸スリーブ12とともに低圧区域18に連通ずる第一の
区域90を境界し、またシールリング22およびバック
アップリング40の外面部材38とともに第二の区域9
2を境界している。区域92内のシールリング22の外
面上の圧力が区域90内のシールリング22の内面上の
圧力と同しに保持されるのを確実になすためにハックア
ップリング40は94において半径方向に穿孔され、部
材38は0リングを迂回する流体通路96を形成するよ
うに角度を付されて穿孔されている。シールリング22
およびバックアップリング40の内面および外面上の圧
力は同じかまたは実質的に同じにム°され°ζいるから
、圧力差による圧縮負荷は存在・lず、通常このような
圧力差によって生ずる軟質のシールリング22の撓みは
完全に、または実質的に除去されるのである。
第2図は本発明の第2の実施例を示し、軸102に沿っ
て高圧区域104から低圧区域106へ流体が流れるの
を実質的に阻止するためのメカニカルシール組立体10
0を示ず。このメカニカルシール組立体100は、それ
ぞれ互いに対向する面112.114を有する回転可能
のシールリング108と、固定シールリング+10とを
含んでいる。シールリング108は軸スリーブ118に
対してキー116によってキー止めされ、これの端部が
スリーブフランジ120に当接し、0リング122によ
って封止されている。リング108の軸線方向の位置は
図示のようにスナップリング124によって固定されて
いる。
て高圧区域104から低圧区域106へ流体が流れるの
を実質的に阻止するためのメカニカルシール組立体10
0を示ず。このメカニカルシール組立体100は、それ
ぞれ互いに対向する面112.114を有する回転可能
のシールリング108と、固定シールリング+10とを
含んでいる。シールリング108は軸スリーブ118に
対してキー116によってキー止めされ、これの端部が
スリーブフランジ120に当接し、0リング122によ
って封止されている。リング108の軸線方向の位置は
図示のようにスナップリング124によって固定されて
いる。
固定シールリング110は、炭素面部分110Aおよび
金属のバックアップすなわち支持部分110Bより構成
される複合体となされていて、この固定シールリング1
10は大体円筒形の部材126によって包囲され、この
部材126はOリング130によりリング110に封止
された内方に向くフランジ128を有する。バックアッ
プリング132は第一の円筒形の部分132Aおよび後
方に伸長する円筒形の部分] 3211を有する。部分
132八は後面136ずなわちリング110に当接する
環状面部分134を有する。バックアップリング132
もまた部材126によって包囲されている。シールリン
グ110、ハノクアソプリング132および部I!’1
26の間の嵌合状態は、流体がその間に存在し得るよう
なものになされている。リング132の後面140に当
接するスナップリング138は部材126のヘース内の
リング110および132の正しい位置決めを確実にし
、Oリング142はスナップリング138に隣接した位
置にてリング132を取囲み、このようにしてリング1
32および部材126の連結部を封止している。リング
132の部分13211はバランススリーブ144を取
囲み、このバランススリーブ144はまたスリーブ11
8を包囲してこれから間隔をおかれている。シールリン
グ110、ハックアップリング132およびバランスス
リーブ144は総て軸スリーブ118から間隔をおかれ
、シールリング11O、バックアップリング132およ
びバランススリーブ144の間の環状空間145が低圧
区域106に開放される。バランススリーブ144は外
周に段を(=Jされ、環状の半径方向に位置する面14
4八を形成している。スリーブ144はハウジングフラ
ンジ14Bの局部146に当接している。面144八に
対する圧力はバランススリーブを局部146に押圧して
スリーブ144のハウジングフランジ148内への着座
を確実になす。リング132内の空所150は弾性的な
U形の椀状体152および牛の鼻の形状のU形の椀状従
動子154を受入れている。ハウジンクフランジ14B
内のボケノ目56はそれぞればね158を受入れて、従
動子154、ハックアップリング132およびシールリ
ング110をシールリング108に向けて押圧する。
金属のバックアップすなわち支持部分110Bより構成
される複合体となされていて、この固定シールリング1
10は大体円筒形の部材126によって包囲され、この
部材126はOリング130によりリング110に封止
された内方に向くフランジ128を有する。バックアッ
プリング132は第一の円筒形の部分132Aおよび後
方に伸長する円筒形の部分] 3211を有する。部分
132八は後面136ずなわちリング110に当接する
環状面部分134を有する。バックアップリング132
もまた部材126によって包囲されている。シールリン
グ110、ハノクアソプリング132および部I!’1
26の間の嵌合状態は、流体がその間に存在し得るよう
なものになされている。リング132の後面140に当
接するスナップリング138は部材126のヘース内の
リング110および132の正しい位置決めを確実にし
、Oリング142はスナップリング138に隣接した位
置にてリング132を取囲み、このようにしてリング1
32および部材126の連結部を封止している。リング
132の部分13211はバランススリーブ144を取
囲み、このバランススリーブ144はまたスリーブ11
8を包囲してこれから間隔をおかれている。シールリン
グ110、ハックアップリング132およびバランスス
リーブ144は総て軸スリーブ118から間隔をおかれ
、シールリング11O、バックアップリング132およ
びバランススリーブ144の間の環状空間145が低圧
区域106に開放される。バランススリーブ144は外
周に段を(=Jされ、環状の半径方向に位置する面14
4八を形成している。スリーブ144はハウジングフラ
ンジ14Bの局部146に当接している。面144八に
対する圧力はバランススリーブを局部146に押圧して
スリーブ144のハウジングフランジ148内への着座
を確実になす。リング132内の空所150は弾性的な
U形の椀状体152および牛の鼻の形状のU形の椀状従
動子154を受入れている。ハウジンクフランジ14B
内のボケノ目56はそれぞればね158を受入れて、従
動子154、ハックアップリング132およびシールリ
ング110をシールリング108に向けて押圧する。
バックアップリング132の後面+40および部材12
6の後面141は空所160の高圧流体に露出され、リ
ング132は162におけるように軸線方向に穿孔され
、高圧流体をOリング166.16B 、リングの部分
110Bおよびハックアップリング132の面134の
凹まされた部分170によって境界される環状の空所1
64に連通させている。ばね158はバックアップリン
グ132およびシールリング110の面134および1
36の着座を確実になしている。バックアップリング1
32および金属のリング部分110Bの前面172は1
74におけるように半径方向に穿孔され、金属のリング
部分110Bの前面172は17におけるように半径方
向に溝を付され、区域145および180の間の連通を
与え、また145および178の間の連通を与えている
。このようにしてリング110および132の外面−F
の圧力は実′6的にこれらのリングの内面上の圧力と同
じになされるのである。リング110およびハックアッ
プリング132の内面および外面の圧力差を実質的に除
去することは実質的にリング部分11OAに対する圧縮
負荷を排除するのである。またリング部分110Aの面
部分184上の圧力は実質的に空所164内の圧力と同
じで、リング110に対する軸線方向の流行圧力は実質
的に平衡化されるのである。
6の後面141は空所160の高圧流体に露出され、リ
ング132は162におけるように軸線方向に穿孔され
、高圧流体をOリング166.16B 、リングの部分
110Bおよびハックアップリング132の面134の
凹まされた部分170によって境界される環状の空所1
64に連通させている。ばね158はバックアップリン
グ132およびシールリング110の面134および1
36の着座を確実になしている。バックアップリング1
32および金属のリング部分110Bの前面172は1
74におけるように半径方向に穿孔され、金属のリング
部分110Bの前面172は17におけるように半径方
向に溝を付され、区域145および180の間の連通を
与え、また145および178の間の連通を与えている
。このようにしてリング110および132の外面−F
の圧力は実′6的にこれらのリングの内面上の圧力と同
じになされるのである。リング110およびハックアッ
プリング132の内面および外面の圧力差を実質的に除
去することは実質的にリング部分11OAに対する圧縮
負荷を排除するのである。またリング部分110Aの面
部分184上の圧力は実質的に空所164内の圧力と同
じで、リング110に対する軸線方向の流行圧力は実質
的に平衡化されるのである。
使用されるバックアップに0リングシールは一般に合成
ゴムおよび同様の材料のような弾性的な材料から製造さ
れる。
ゴムおよび同様の材料のような弾性的な材料から製造さ
れる。
本発明は」二連にて2つの実施例を参照して説明された
が、合理的な構造上の均等物が本発明に包含されること
は理解されなりればならない。
が、合理的な構造上の均等物が本発明に包含されること
は理解されなりればならない。
鬼里■四米
上述のように本発明によれば簡単な構成でシールリング
の撓みを実質的に阻止し、流体の漏洩を阻止する性能の
良いメカニカルシール組立体が提供されたことが判る。
の撓みを実質的に阻止し、流体の漏洩を阻止する性能の
良いメカニカルシール組立体が提供されたことが判る。
第1図は本発明の望ましい実施例の部分的な断面図。
第2図は本発明の第2の実施例の部分的な断面図。
10.100 ・・・・・・メカニカルシール組立体1
2.118 ・・・・・・軸スリーブ14.102・・
・・・・軸 16.104 ・・・・・・高圧区域 18.106 ・・・・・・低圧区域 20.108 ・・・・・・回転可能のシールリング2
2.110 ・・・・・・固定シールリング24.26
.112.114 ・シール面28・・・・・・・・・
面 30・・・・・・・・・リテーナ− 38・・・・・・・・・部材 40.132 ・・・・・・バソクアソプリング50.
124.138 ・・・スナップリング54.144
・・・・・・バランススリーブ60・・・・・・・・・
シールフランジ62・・・・・・・・・ハウジング 66.15)(・・・・・・コイルばね74・・・・・
・・・・カバー 76.80・・・・・・・環状の空所 90・・・・・・・・・第一の区域 92・・・・・・・・・第二の区域 96・・・・・・・・・流体通路
2.118 ・・・・・・軸スリーブ14.102・・
・・・・軸 16.104 ・・・・・・高圧区域 18.106 ・・・・・・低圧区域 20.108 ・・・・・・回転可能のシールリング2
2.110 ・・・・・・固定シールリング24.26
.112.114 ・シール面28・・・・・・・・・
面 30・・・・・・・・・リテーナ− 38・・・・・・・・・部材 40.132 ・・・・・・バソクアソプリング50.
124.138 ・・・スナップリング54.144
・・・・・・バランススリーブ60・・・・・・・・・
シールフランジ62・・・・・・・・・ハウジング 66.15)(・・・・・・コイルばね74・・・・・
・・・・カバー 76.80・・・・・・・環状の空所 90・・・・・・・・・第一の区域 92・・・・・・・・・第二の区域 96・・・・・・・・・流体通路
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)回転可能の軸(14,102)に沿って高圧区域
(16,104)から低圧区域(1B 、106)へ流
体が流れるのを実質的に阻止するようになされて、ハウ
ジング(62,148)と組合されたメカニカルシール
組立体(10,100)に・おいて、 対向するシール面(24,2(i)を有するl対の相対
的に回転iiJ能のシールリング(20,22,108
,110)であって、一方のシールリング(20,10
B)が前記軸に連結され、他方のシールリング(22,
110)が前記ハウジングに連結されて前記軸から間隔
をおかれて配置されたn;1記l対の相対的に回転可能
のソールリング(20,22,10B 、110)と、
前記一方のシールリング(22,110)のための前記
軸から間隔をおかれたハックアップリング(40,13
2)であって、前記ハックアップリングが前記一方のシ
ールリングとは異なる弾性率を有する材料により構成さ
れていて、前記一方のシールリングおよび前記バックア
ップリングが環状の組合う面(42,44,134,1
36)を存するようになされている前記バンクアップリ
ング(40,132)と、前記低圧区域に連通し、一部
分前記一方のシールリングおよび前記バンクアンプリン
グの内面によって境界された第一の区域(90,182
)と、前記一方のシールリングおよび前記バンクアップ
リングを密に取囲み、外面が前記高圧区域の高圧に露出
されている大体円筒形の部材(38,126)であって
、前記部材が前記一方のシールリングおよび前記バンク
アンプリングの外面とともに高圧流体から封止された第
二の区域(92,178,180)を形成するようにな
された前記大体円筒形の部材(38,126)と、 前記第二の区域が、前記一方のシールリングおよび前記
バックアンプリングの内面および外面上に低圧流体が存
在し、このようにして前記一方のシールリングおよび前
記バックアップリングの内面および外面の間の圧力差に
よって前記一方のシ−ルリングおよび前記バックアップ
リングの歪曲を実質的にl+ll止するようになされて
いることと、を特徴とするメカニカルシール組立体。 (2)前記バックアップリングが前記高圧区域内の流体
に露出される環状面を有し、さらに前記一方のシールリ
ングおよび前記バックアップリングの間に環状室および
前記環状室と前記高圧区域とを連通させる通路とを含ん
でいることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のメ
カニカルシール組立体。 (3)前記通路が前記ハックアップリング内に配置され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載のメ
カニカルシール組立体。 (4)前記通路の少なくとも一部分が前記ハックアップ
リング内に配置す゛され°(いることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載のメカニカルシール組立体。 (5)前記通路の一部分が前記取囲む部材内に配置され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第4項記載のメ
カニカルシール組立体。 (6)前記一方のシールリング上の環状の前面が前記高
圧区域内の流体に露出され、前酪c方のシールリング上
の環状の後面がさらに前記環状室を境界していることを
特徴とする特許請求の範囲第2項記載のメカニカルシー
ル組立体。 (7)前記一方のシールリングが炭素で、前記ハックア
ップリングが鋼であることを特徴とする特許請求の範囲
第2項記載のメカニカルシール組立体。 (8)前記一方のシールリングが炭素および綱の複合体
であることを特徴とする特許請求の範囲第7項記載のメ
カニカルシール組立体。 (9)前記軸を取囲み、この軸から間隔をおかれている
円筒形のバランススリーブ(54,144)をさらに含
んでいて、前記バランススリーブが前記ハックアップリ
ングを支持する第一の直径部および前記ハウジング内の
凹部(60A、 146)内に受入れらる第二の大なる
直径部を有し、前記第一および第二の直径部が前記高圧
区域内の流体に露出される環状の周面(54八、144
A)を境界し、前記高圧区域内の流体圧力がjt!I
記バランススリーブを前記凹部に向って押圧して前記バ
ランススリーブ′が前記凹部内に着座されるのを確実に
なしていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
のメカニカルソール組立体。 (10)前記軸を密に取囲んでいる軸スリーブ(12,
118)をさらに含め、前記他方のシールリングが前記
軸スリーブに連結されていることを特徴とする特許請求
の範囲第91fi記載のメカニカルシール組立体。 (II)回転可能の軸に沿って高圧区域から低圧区域へ
流体が流れるのを実質的に阻止するような、ハウジング
と組合されたメカニカルシール組立体において、 前記軸を取囲め、対向面を有するl対の相対的に回転O
J能のシールリングであって、一方のシールリングが前
記軸に連結され、他方のシールリンクが前記軸から間隔
をおかれて前記ハウジングに連結されている前記1対の
相対的に回転可能のシールリングと、 一方のシールリングを他方のシールリングに向って押圧
する装置と、 一方のシールリングのためのハックアップリングであっ
て、前記一方のシールリングおよび前記バンクアンプリ
ングが確実の組合う面ををし、前記バックアップリング
が前記軸を取囲み、前記軸から間隔をおかるようになさ
れている前記バンクアンプリングと、 前記軸を取囲み、前記軸から間隔をおかれている円筒形
のバランススリーブであって、前記バランススリーブが
前記バックアップリングを支持する第一の直径部および
第二の大なる直径部を有し、前記第一および第二の直径
部が確実の半径方向に位置する面を境界し、前記環状の
面が前記高圧区域内の流体に露出されるようになされて
いるnjj記円筒形のバランススリーブと、 前記ハウジング内にあって、前記円筒形のバランススリ
ーブの前記第二の大なる直径部を受入れる座を形成して
いる円筒形の凹部と、 前記バランススリーブが前記環状の面上の流体圧力によ
って前記四部内に押圧されるようになされている、 ことを特徴とするメカニカルシール組立体。 (12)前記軸を密な間隔をおかれた関係で取囲み、前
記他力のシールリングを支持している軸スリーブをさら
に含んでいることを特徴とする特許請求の範囲第11項
記載のメカニカルシール組立体。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/537,229 US4511149A (en) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | Mechanical seal with cylindrical balance sleeve |
US537229 | 1983-09-29 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6091065A true JPS6091065A (ja) | 1985-05-22 |
Family
ID=24141765
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59202163A Pending JPS6091065A (ja) | 1983-09-29 | 1984-09-28 | 改良されたメカニカルシール |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4511149A (ja) |
EP (2) | EP0138317B1 (ja) |
JP (1) | JPS6091065A (ja) |
KR (1) | KR920000656B1 (ja) |
AR (1) | AR231871A1 (ja) |
AU (1) | AU3187684A (ja) |
CA (1) | CA1244848A (ja) |
DE (2) | DE3485762T2 (ja) |
ES (1) | ES8507670A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0442965U (ja) * | 1990-08-08 | 1992-04-13 |
Families Citing this family (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4662657A (en) * | 1985-08-30 | 1987-05-05 | Foster-Miller, Inc. | Flow system |
US4691276A (en) * | 1985-10-21 | 1987-09-01 | Borg-Warner Industrial Products, Inc. | Adaptive control system for mechanical seal assembly |
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