[go: up one dir, main page]

JP2023120568A - shaft seal - Google Patents

shaft seal Download PDF

Info

Publication number
JP2023120568A
JP2023120568A JP2022023510A JP2022023510A JP2023120568A JP 2023120568 A JP2023120568 A JP 2023120568A JP 2022023510 A JP2022023510 A JP 2022023510A JP 2022023510 A JP2022023510 A JP 2022023510A JP 2023120568 A JP2023120568 A JP 2023120568A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
packing
ring
peripheral surface
axial direction
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2022023510A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7724171B2 (en
Inventor
タン ブイタン
Bui Tan Tan
祐介 加門
Yusuke Kamon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Pillar Packing Co Ltd
Original Assignee
Nippon Pillar Packing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Pillar Packing Co Ltd filed Critical Nippon Pillar Packing Co Ltd
Priority to JP2022023510A priority Critical patent/JP7724171B2/en
Publication of JP2023120568A publication Critical patent/JP2023120568A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7724171B2 publication Critical patent/JP7724171B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Sealing With Elastic Sealing Lips (AREA)
  • Sealing Devices (AREA)

Abstract

To provide a shaft seal capable of keeping a sufficiently high seal pressure of a packing at a low temperature, without excessively increasing the same at a normal temperature.SOLUTION: A shaft seal for sealing a clearance between a movable shaft of fluid equipment and a staffing box includes a resin packing and a support body. The packing fills a clearance between the movable shaft and the staffing box by axial pressure from a packing pressor. The support body is an annular structure surrounding the movable shaft, of which one side in an axial direction is kept into contact with one end portion in an axial direction of the packing and the other side is kept into contact with the staffing box or the packing pressor. The support body includes a fastening region at least partially in the axial direction. An outer peripheral side of the fastening region has a thermal shrinkage higher than that of an inner peripheral side, and the outer peripheral side fastens the inner peripheral side in temperature drop. The support body is constituted so that a force for fastening the inner peripheral side by the outer peripheral side of the fastening region is transferred from the fastening region to the packing as the pressure in the axial direction.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は軸シールに関し、特に、樹脂製のパッキンを含むものに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to shaft seals, and more particularly to those including resin packing.

「軸シール」とは、流体機器のケーシングの開口部と可動軸との隙間を密封するための部品、すなわち、その隙間からの流体の漏れ、またはその隙間への異物の侵入を防ぐための部品の総称である。軸シールには特に、スタッフィングボックスの中に詰め込まれるパッキンを含むものがある(たとえば特許文献1-6参照)。「スタッフィングボックス」は、ケーシングの開口部の内側に嵌め込まれた筒状部材であり、可動軸を囲んで自身の内周面と可動軸の外周面との間に環状の空間、すなわちパッキン室を形成する。「パッキン」は紐状または環状の可撓性部材であり、パッキン室に一般に複数詰め込まれる。パッキン室の中では複数のパッキンが、紐状であれば可動軸に巻き付けられた状態で、環状であれば内側に可動軸を通した状態で、可動軸に沿って隣り合わせで並べられ、可動軸を囲む1つの筒状構造を構成する。この筒状構造は、「パッキン押さえ」と呼ばれる環状部材によって軸方向に圧縮されると径方向へ膨張し、スタッフィングボックスの内周面と可動軸の外周面とに密着する。その結果、パッキン室が塞がれるので、ケーシングの開口部と可動軸との隙間が密封される。 A "shaft seal" is a part that seals the gap between the opening of the casing of a fluid device and the movable shaft, that is, a part that prevents fluid from leaking from the gap or foreign matter from entering the gap. is a generic term for Some shaft seals, in particular, include a packing that is packed in a stuffing box (see, for example, US Pat. A "stuffing box" is a cylindrical member fitted inside the opening of the casing, surrounding the movable shaft and forming an annular space, that is, a packing chamber, between the inner peripheral surface of itself and the outer peripheral surface of the movable shaft. Form. A "packing" is a string-like or annular flexible member that is typically packed in multiples into a packing chamber. In the packing chamber, a plurality of packings are arranged side by side along the movable shaft in a state where the packing is wound around the movable shaft if it is a string, or in a state that the movable shaft is passed through the inner side if the packing is ring-shaped. constitute a tubular structure surrounding the . When this cylindrical structure is axially compressed by an annular member called a "packing presser", it expands in the radial direction and comes into close contact with the inner peripheral surface of the stuffing box and the outer peripheral surface of the movable shaft. As a result, the packing chamber is closed, so that the gap between the opening of the casing and the movable shaft is sealed.

スタッフィングボックスの内周面と可動軸の外周面とに対するパッキンの圧力、すなわちシール圧は、パッキンが軸方向に圧縮されることによって径方向の応力を上昇させた結果である。したがって、パッキンに、クリープ変形、摩耗、温度降下等によって応力が低下する現象、すなわち応力緩和が生じるとシール圧が低下する。この低下に起因する流体の漏れ量の増加を防ぐには、パッキンに対するパッキン押さえの圧力を上昇させる作業、すなわち増し締めが必要である。増し締めの頻度を抑えて軸シールに関するメンテナンスの負担を軽減させるための工夫としては、パッキンを軸方向へ加圧するばねをスタッフィングボックスまたはパッキン押さえに設ける技術が知られている(たとえば特許文献3-6参照)。パッキンが応力緩和によって軸方向の応力を低下させると、ばねの圧力で軸方向に更に圧縮される。これに伴ってパッキンの径方向の応力が上昇し、応力緩和に伴うその低下が相殺されるので、シール圧が低下しにくい。 The pressure of the packing against the inner peripheral surface of the stuffing box and the outer peripheral surface of the movable shaft, that is, the sealing pressure, is the result of increased stress in the radial direction due to the axial compression of the packing. Therefore, when the packing undergoes a stress relaxation phenomenon due to creep deformation, wear, temperature drop, etc., the sealing pressure decreases. In order to prevent an increase in the amount of fluid leakage resulting from this decrease, an operation of increasing the pressure of the gland against the packing, that is, retightening, is required. As a device for reducing the frequency of retightening and reducing the burden of maintenance on the shaft seal, there is a known technique in which a spring that presses the packing in the axial direction is provided in the stuffing box or the packing retainer (for example, Patent Document 3- 6). As the packing reduces the axial stress by stress relief, it is further compressed axially under the pressure of the spring. Along with this, the stress in the radial direction of the packing increases, and the decrease due to stress relaxation is offset, so the sealing pressure is less likely to decrease.

実開平02-084062号公報Japanese Utility Model Laid-Open No. 02-084062 特開2016-020711号公報JP 2016-020711 A 特開平11-344123号公報JP-A-11-344123 特開2005-220832号公報JP 2005-220832 A 特開2009-215905号公報JP 2009-215905 A 特許第5820793号公報Japanese Patent No. 5820793

パッキンの材料としては樹脂がよく選択される。特に、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、パーフルオロアルコキシアルカン(PFA)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等のフッ素樹脂は、耐熱性が高く、流体に対する化学的な安定性に優れ、かつ可動軸に対する摩擦係数が低いので多用される。しかし、可動軸やスタッフィングボックスの材料として一般的な金属に比べ、樹脂、特にフッ素樹脂は熱収縮率が10倍程度高い。これにより、軸シールに樹脂製のパッキンを利用することには以下の問題点がある。なお、「熱収縮率」とは、物体の熱収縮の割合、すなわち、温度降下に伴ってその物体の体積または長さが減少する割合を意味し、実際にはその物体の熱膨張係数と等しい。 Resin is often selected as the packing material. In particular, fluororesins such as polytetrafluoroethylene (PTFE), perfluoroalkoxyalkane (PFA), and polyvinylidene fluoride (PVDF) have high heat resistance, excellent chemical stability against fluids, and friction against moving shafts. It is often used due to its low coefficient. However, resin, particularly fluororesin, has a thermal shrinkage rate about ten times higher than that of metal, which is commonly used as a material for movable shafts and stuffing boxes. Therefore, the use of a resin packing for the shaft seal has the following problems. "Thermal shrinkage rate" means the rate of thermal contraction of an object, that is, the rate at which the volume or length of the object decreases as the temperature drops, and is actually equal to the thermal expansion coefficient of the object. .

液化天然ガス(LNG、沸点-160℃程度)、液体窒素(沸点-196℃)、液体水素(沸点-253℃)、液体ヘリウム(沸点-269℃)等、低温(零下百数十℃以下)の流体を流体機器が扱う場合、その流体によって可動軸だけでなく軸シールも低温まで冷却される。一般に金属製である可動軸やスタッフィングボックスと比べて樹脂製のパッキンは熱収縮率が高いので、常温(零下数十℃以上、数十℃以下)から低温までの温度降下(以下、「低温化」と呼ぶ。)に伴い、パッキン室の径方向の内法よりもパッキンの径方向の幅が大きく熱収縮する。その結果、特にパッキンの外周側でシール圧が低下する。さらに、パッキン室とパッキンとの間では熱収縮率の差が大きいので、低温化に伴うシール圧の低下幅は、クリープ変形、摩耗等、常温での応力緩和に伴う低下幅よりもかなり大きい。 Liquid natural gas (LNG, boiling point about -160°C), liquid nitrogen (boiling point -196°C), liquid hydrogen (boiling point -253°C), liquid helium (boiling point -269°C), etc. , the fluid not only cools the movable shaft but also the shaft seal to a low temperature. Compared to movable shafts and stuffing boxes, which are generally made of metal, resin packing has a higher heat shrinkage rate, so it is possible to reduce the temperature from normal temperature (several tens of degrees below zero to several tens of degrees below zero) to low temperatures (hereinafter referred to as "low temperature ), the radial width of the packing is thermally shrunk to a greater extent than the radial inner dimension of the packing chamber. As a result, the sealing pressure is lowered particularly on the outer peripheral side of the packing. Furthermore, since there is a large difference in thermal shrinkage between the packing chamber and the packing, the degree of reduction in seal pressure due to lower temperatures is considerably greater than the degree of reduction due to relaxation of stress such as creep deformation and wear at room temperature.

特許文献3-6に開示された軸シールのように、パッキンがばねで加圧されていても、そのばねの圧力は、パッキンの常温での応力緩和に伴うシール圧の低下を防ぐ程度に過ぎず、低温化に伴うシール圧の低下を防ぐには足りない。しかし、更に強いばねでパッキンを加圧することは、スタッフィングボックスまたはパッキン押さえの構造の強化または大型化が必要である等の理由で難しい。仮に十分に強いばねがスタッフィングボックス等に取り付けられたとしても、そのばねの圧力は常温では必要な高さを超えているので、パッキンのシール圧を過剰に上昇させる。したがって、パッキンの摩耗が過剰に速く、可動軸に対するパッキンの摺動抵抗が過剰に高い。これらの不具合を避けるには、ばねの圧力を常温では低温よりも抑える工夫が必要である。しかし、そのような工夫も難しい。 Even if the packing is pressurized by a spring as in the shaft seals disclosed in Patent Documents 3 to 6, the pressure of the spring is only enough to prevent the seal pressure from decreasing due to stress relaxation of the packing at room temperature. However, it is not sufficient to prevent a decrease in seal pressure due to lower temperatures. However, it is difficult to pressurize the packing with a stronger spring, for reasons such as the need to reinforce or enlarge the structure of the stuffing box or packing gland. Even if a sufficiently strong spring were attached to the stuffing box or the like, the pressure of the spring would exceed the required height at room temperature, thus excessively increasing the sealing pressure of the packing. Therefore, the packing wears excessively fast, and the sliding resistance of the packing against the movable shaft is excessively high. In order to avoid these problems, it is necessary to devise a way to keep the pressure of the spring lower at room temperature than at low temperature. However, such ingenuity is also difficult.

本発明の目的は上記の課題を解決することであり、特に、パッキンのシール圧を常温では過剰に上昇させることなく、低温では十分に高く維持することが可能な軸シールを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above problems, and in particular, to provide a shaft seal that can maintain a sufficiently high seal pressure at low temperatures without excessively increasing the seal pressure of the packing at room temperature. .

本発明の1つの観点による軸シールは、流体機器の可動軸とスタッフィングボックスとの隙間を密封するためのものであり、樹脂製のパッキンと支持体とを備えている。パッキンはパッキン押さえからの軸方向の圧力で可動軸とスタッフィングボックスとの隙間に詰められる。支持体は、可動軸を囲む環状の構造体であり、軸方向における片側をパッキンの軸方向における一端部に接触させ、反対側をスタッフィングボックスまたはパッキン押さえに接触させる。支持体は軸方向における少なくとも一部に締付領域を含む。締付領域の外周側では内周側よりも熱収縮率が高く、温度降下に伴って外周側が内周側を締め付ける。この締め付ける力が締付領域からパッキンへ軸方向の圧力として伝わるように、支持体は構成されている。 A shaft seal according to one aspect of the present invention is for sealing a gap between a movable shaft of a fluid device and a stuffing box, and includes resin packing and a support. The packing is packed into the gap between the movable shaft and the stuffing box by axial pressure from the packing gland. The support is an annular structure surrounding the movable shaft, with one axial side in contact with one axial end of the packing and the opposite side in contact with the stuffing box or packing gland. The support includes a tightening region at least partially in the axial direction. The outer peripheral side of the tightening region has a higher thermal contraction rate than the inner peripheral side, and the outer peripheral side tightens the inner peripheral side as the temperature drops. The support is configured such that this clamping force is transferred from the clamping area to the packing as an axial pressure.

支持体の具体的な構成は多様である。たとえば支持体が締付リングと押付リングとを有してもよい。締付リングは、可動軸を囲む環状部材であり、軸方向においてパッキンに近い側にテーパー内周面を含む。テーパー内周面は、軸方向において端から中央へ向かうにつれて直径が狭まるように傾斜している。押付リングは、可動軸を囲む環状部材であり、締付リングよりも熱収縮率が低く、軸方向においてパッキンから遠い側にテーパー外周面を含む。テーパー外周面は、軸方向において中央から端へ向かうにつれて直径が狭まるように傾斜している。締付領域では締付リングのテーパー内周面が押付リングのテーパー外周面に接触する。 The specific configuration of the support can vary. For example, the support may have a clamping ring and a pressure ring. The tightening ring is an annular member that surrounds the movable shaft and includes a tapered inner peripheral surface on the side closer to the packing in the axial direction. The tapered inner peripheral surface is inclined so that the diameter narrows from the ends toward the center in the axial direction. The pressing ring is an annular member surrounding the movable shaft, has a lower thermal contraction rate than the tightening ring, and includes a tapered outer peripheral surface on the side farther from the packing in the axial direction. The tapered outer peripheral surface is inclined so that the diameter narrows from the center toward the end in the axial direction. In the clamping region, the tapered inner peripheral surface of the clamping ring contacts the tapered outer peripheral surface of the pressing ring.

上記の他に、支持体が押付リングと不動リングとを有してもよい。押付リングは、可動軸を囲む環状部材であり、軸方向においてパッキンから遠い側にテーパー内周面を含む。テーパー内周面は、軸方向において中央から端へ向かうにつれて直径が広がるように傾斜している。不動リングは、可動軸を囲む環状部材であり、押付リングよりも熱収縮率が低く、軸方向においてパッキンに近い側にテーパー外周面を含む。テーパー外周面は、軸方向において端から中央へ向かうにつれて直径が広がるように傾斜している。締付領域では押付リングのテーパー内周面が不動リングのテーパー外周面に接触する。 Besides the above, the support may have a pressing ring and a stationary ring. The pressing ring is an annular member that surrounds the movable shaft and includes a tapered inner peripheral surface on the side remote from the packing in the axial direction. The tapered inner peripheral surface is inclined so that the diameter increases from the center toward the end in the axial direction. The stationary ring is an annular member surrounding the movable shaft, has a lower thermal contraction rate than the pressing ring, and includes a tapered outer peripheral surface on the side closer to the packing in the axial direction. The tapered outer peripheral surface is inclined so that the diameter increases from the ends toward the center in the axial direction. In the tightening region, the tapered inner peripheral surface of the pressing ring contacts the tapered outer peripheral surface of the stationary ring.

パッキンがVパッキンであってもよい。さらに、支持体が、パッキンの軸方向における一端部に接触する雄アダプターを有してもよい。「Vパッキン」とは、断面がV字形状であるリップパッキン、すなわち「リップ」と呼ばれる張り出し部分を含む成形パッキン(材料が型で成形されたパッキン)をいう。Vパッキンでは、断面が成すV字形状の2つの上端部がリップに相当する。「雄アダプター」とは、Vパッキンをそのリップ側から支える部材をいう。 The packing may be a V-packing. Further, the support may have a male adapter that contacts one axial end of the packing. "V-packing" refers to a lip packing having a V-shaped cross section, that is, a molded packing (a packing formed by molding a material) including an overhanging portion called a "lip". In the V-packing, the two upper ends of the V-shaped cross section correspond to lips. "Male adapter" means a member that supports the V-packing from its lip side.

本発明による上記の軸シールでは支持体が軸方向においてパッキン押さえとパッキンとの間、またはパッキンとスタッフィングボックスとの間に挟まれる。常温では支持体が、パッキン押さえとスタッフィングボックスとの間の結合に伴うパッキン押さえまたはスタッフィングボックスからの軸方向の圧力を、実質上そのままパッキンへ伝える。一方、低温では支持体が、パッキン押さえ等からの軸方向の圧力をパッキンへ伝えるだけでなく、自らもパッキンに対する軸方向の圧力を、以下のようにして発生させる。 In the shaft seal according to the invention, the support is sandwiched axially between the gland and the packing or between the packing and the stuffing box. At ambient temperatures, the support substantially directly transfers axial pressure from the gland or stuffing box associated with the connection between the gland and the stuffing box to the packing. On the other hand, at low temperatures, the support not only transmits axial pressure from a packing gland or the like to the packing, but also exerts an axial pressure on the packing itself in the following manner.

低温の流体が流体機器のケーシング内を流れる間、パッキンだけでなく支持体にも低温化が生じる。これに伴って支持体は、締付領域の外周部が内周部を締め付ける力をパッキンへ軸方向の圧力として伝える。支持体の具体的な構成は多様であり、それらには、たとえば上記のとおり、(1)締付リングと押付リングとの組み合わせと、(2)押付リングと不動リングとの組み合わせとが含まれる。 During the flow of cold fluid through the casing of fluidic equipment, cooling occurs not only in the packing but also in the support. Along with this, the support transmits the force of the outer circumference of the tightening region tightening the inner circumference to the packing as an axial pressure. Specific configurations of the support are diverse, and include, for example, (1) a combination of a tightening ring and a pressing ring, and (2) a combination of a pressing ring and a stationary ring, as described above. .

(1)押付リングは軸方向においてパッキンと締付リングとの間に挟まれ、テーパー外周面を締付リングのテーパー内周面に接触させる。低温化に伴って押付リングが締付リングによって締め付けられると、テーパー外周面がテーパー内周面から圧力を受ける。テーパー外周面とテーパー内周面とは、パッキンに近づくにつれて直径が広がるように傾斜しているので、テーパー外周面がテーパー内周面から受ける圧力は径方向に対して傾斜している。したがって、押付リング内には軸方向の応力が発生し、押付リングからパッキンへ軸方向の圧力として伝わる。一方、テーパー外周面からテーパー内周面が受ける反力も径方向に対して傾斜しているので、締付リング内にも軸方向の応力が発生し、締付リングからスタッフィングボックスまたはパッキン押さえへ軸方向の圧力として伝わる。しかし、スタッフィングボックスもパッキン押さえも剛性が十分に高いので、締付リングからの軸方向の圧力では実質上変形も変位もしない。その結果、締付リングが軸方向へは実質上変位できないので、パッキンに対する押付リングの圧力が高い。 (1) The pressing ring is sandwiched between the packing and the tightening ring in the axial direction, and the tapered outer peripheral surface is brought into contact with the tapered inner peripheral surface of the tightening ring. When the pressing ring is tightened by the tightening ring as the temperature drops, the tapered outer peripheral surface receives pressure from the tapered inner peripheral surface. Since the tapered outer peripheral surface and the tapered inner peripheral surface are inclined so that the diameter increases as the packing is approached, the pressure that the tapered outer peripheral surface receives from the tapered inner peripheral surface is inclined with respect to the radial direction. Therefore, an axial stress is generated in the pressing ring and transmitted from the pressing ring to the packing as an axial pressure. On the other hand, since the reaction force that the tapered inner peripheral surface receives from the tapered outer peripheral surface is also inclined with respect to the radial direction, an axial stress is also generated in the tightening ring, causing an axial stress from the tightening ring to the stuffing box or packing gland. transmitted as directional pressure. However, both the stuffing box and the packing gland are sufficiently rigid that axial pressure from the clamping ring will not substantially deform or displace them. As a result, the pressure ring against the packing is high, since the clamping ring cannot be substantially displaced axially.

(2)押付リングは軸方向においてパッキンと不動リングとの間に挟まれ、テーパー内周面を不動リングのテーパー外周面に接触させる。低温化に伴って押付リングが不動リングを締め付けると、テーパー内周面がテーパー外周面に対して圧力を加える。テーパー内周面とテーパー外周面とは、パッキンに近づくにつれて直径が狭まるように傾斜しているので、テーパー内周面がテーパー外周面に対して加える圧力は径方向に対して傾斜している。したがって、その圧力に対する反力も径方向に対して傾斜しているので、押付リング内には軸方向の応力が発生し、押付リングからパッキンへ軸方向の圧力として伝わる。一方、テーパー内周面がテーパー外周面に対して加える圧力により、不動リング内にも軸方向の応力が発生し、不動リングからスタッフィングボックスまたはパッキン押さえへ軸方向の圧力として伝わる。しかし、スタッフィングボックスもパッキン押さえも剛性が十分に高いので、不動リングからの軸方向の圧力では実質上変形も変位もしない。その結果、不動リングが軸方向へは実質上変位できないので、パッキンに対する押付リングの圧力が高い。 (2) The pressing ring is sandwiched between the packing and the stationary ring in the axial direction, and the tapered inner peripheral surface is brought into contact with the tapered outer peripheral surface of the stationary ring. When the pressing ring tightens the stationary ring as the temperature drops, the tapered inner peripheral surface applies pressure to the tapered outer peripheral surface. Since the tapered inner peripheral surface and the tapered outer peripheral surface are inclined so that the diameter narrows toward the packing, the pressure applied by the tapered inner peripheral surface to the tapered outer peripheral surface is inclined with respect to the radial direction. Therefore, since the reaction force against the pressure is also inclined with respect to the radial direction, an axial stress is generated in the pressing ring and transmitted from the pressing ring to the packing as an axial pressure. On the other hand, due to the pressure applied by the tapered inner peripheral surface to the tapered outer peripheral surface, axial stress is also generated in the stationary ring, and is transmitted from the stationary ring to the stuffing box or packing gland as axial pressure. However, both the stuffing box and the gland are rigid enough that axial pressure from the stationary ring will not substantially deform or displace them. As a result, since the stationary ring cannot be substantially displaced axially, the pressure of the pressure ring against the packing is high.

こうして、低温ではパッキンが、パッキン押さえとスタッフィングボックスとの間の結合に伴う軸方向の圧力だけでなく、支持体の締付領域の熱収縮に伴う軸方向の圧力も受ける。したがって、パッキンが軸方向に更に圧縮されて径方向の応力を上昇させる。この上昇によってパッキンの低温化に伴う径方向の応力の低下を相殺し、低温でもパッキンのシール圧を十分に高く維持することは可能である。こうして、本発明による上記の軸シールはパッキンのシール圧を、常温では過剰に上昇させることなく、低温では十分に高く維持することができる。 Thus, at low temperatures the packing is subjected not only to axial pressure associated with the connection between the gland and the stuffing box, but also due to thermal contraction of the clamping area of the support. Therefore, the packing is further axially compressed, increasing the radial stress. This increase offsets the decrease in radial stress that accompanies the lowering of the packing temperature, making it possible to maintain a sufficiently high sealing pressure of the packing even at low temperatures. Thus, the above-described shaft seal according to the present invention can keep the sealing pressure of the packing sufficiently high at low temperatures without excessively increasing it at normal temperatures.

パッキンがVパッキンであり、支持体が雄アダプターを含む場合、Vパッキンのリップ側に支持体が位置する。したがって、低温化に伴って上昇する押付リングからの軸方向の圧力がVパッキンを軸方向に圧縮するだけでなく、Vパッキンのリップを更に大きく開かせてスタッフィングボックスと可動軸とに更に強く押し付ける。その結果、パッキンの低温でのシール性が更に向上する。 When the packing is a V-packing and the support includes the male adapter, the support is located on the lip side of the V-packing. Therefore, the axial pressure from the pressing ring, which increases as the temperature drops, not only compresses the V-packing axially, but also opens the lip of the V-packing further to press it against the stuffing box and the movable shaft even more strongly. . As a result, the sealing performance of the packing at low temperatures is further improved.

(a)は本発明の実施形態1による軸シールの断面図であり、(b)は、(a)が示すパッキンとその近傍との部分拡大図である。(a) is a cross-sectional view of a shaft seal according to Embodiment 1 of the present invention, and (b) is a partial enlarged view of the packing and its vicinity shown in (a). 図1が示す軸シールの分解図である。Figure 2 is an exploded view of the shaft seal shown in Figure 1; (a)は、低温化に伴って締付リングから押付リングへ、さらにパッキンへ伝わる力を示す模式図であり、(b)は、締付リングの熱収縮に伴うパッキンの変形と押付リングの変位とを示す模式図である。(a) is a schematic diagram showing the force transmitted from the tightening ring to the pressing ring and then to the packing as the temperature drops; Fig. 2 is a schematic diagram showing displacement; 本発明の実施形態1による軸シールの変形例の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a modification of the shaft seal according to Embodiment 1 of the present invention; (a)は本発明の実施形態2による軸シールの断面図であり、(b)は、(a)が示すパッキンとその近傍との部分拡大図である。(a) is a cross-sectional view of a shaft seal according to Embodiment 2 of the present invention, and (b) is a partially enlarged view of the packing and its vicinity shown in (a). 図5が示す支持体の分解図である。Figure 6 is an exploded view of the support shown in Figure 5; (a)は、低温化に伴って押付リングから不動リングとパッキンとへ伝わる力を示す模式図であり、(b)は、押付リングの熱収縮に伴うその変位とパッキンの変形とを示す模式図である。(a) is a schematic diagram showing the force transmitted from the pressing ring to the stationary ring and the packing as the temperature decreases, and (b) is a schematic diagram showing the displacement of the pressing ring and the deformation of the packing due to thermal contraction of the pressing ring. It is a diagram.

本発明の実施形態による軸シールは、たとえばバルブのケーシングの開口部とステムとの隙間のシールに利用される。「ケーシング」は「弁箱」とも呼ばれ、内側に流路を収める筐体である。「ステム」は「弁棒」とも呼ばれ、中心軸まわりの回転、または中心軸方向での往復運動により、バルブの弁体等に動力を伝達する棒状部材である。動力の伝達先はケーシング内の流路に位置するので、ケーシングにはステムを貫通させるための開口部が欠かせない。この開口部からの流体の漏れ量を本発明の実施形態による軸シールは抑える。
《実施形態1》
A shaft seal according to an embodiment of the present invention is used, for example, to seal a gap between an opening of a valve casing and a stem. A “casing” is also called a “valve box” and is a housing that houses a flow path inside. A "stem" is also called a "valve stem", and is a rod-shaped member that transmits power to the valve body of a valve or the like by rotating around a central axis or reciprocating in the direction of the central axis. Since the power transmission destination is located in the flow path in the casing, the casing must have an opening for the stem to pass through. The shaft seal according to the embodiment of the present invention reduces the amount of fluid leakage from this opening.
<<Embodiment 1>>

図1の(a)は本発明の実施形態1による軸シール100の断面図である。軸シール100はバルブのステム510とケーシング550の開口部551との隙間を密封する。図1の(a)が示す断面はステム510の中心軸を含む。図1の(a)ではステム510の中心軸が左右方向に対して平行であり、右側にはケーシング550内の流路540が位置し、左側にはケーシング550の外部空間560が広がり、一般に外気に通じている。以下、図1の(a)が示す任意の部位に対して右側(すなわち流路540に近い側)を「流体側」と呼び、左側(すなわち流路540から遠い側)を「大気側」と呼ぶ。 FIG. 1(a) is a cross-sectional view of a shaft seal 100 according to Embodiment 1 of the present invention. Shaft seal 100 seals the gap between valve stem 510 and opening 551 in casing 550 . The cross section shown in FIG. 1( a ) includes the central axis of stem 510 . In FIG. 1(a), the central axis of the stem 510 is parallel to the left-right direction, the flow path 540 in the casing 550 is located on the right side, and the external space 560 of the casing 550 extends on the left side. are familiar with Hereinafter, the right side (that is, the side closer to the flow path 540) of an arbitrary portion shown in FIG. call.

ケーシング550の開口部551の内側にはスタッフィングボックス520が嵌め込まれている。スタッフィングボックス520は、黄銅、青銅、鋼、または鋳鉄等の金属から成る円筒部材であり、ステム510を同軸に囲む。スタッフィングボックス520の流体側の端部(図1の(a)では右端部)521はケーシング550内の流路540に面し、大気側の端部(図1の(a)では左端部)522はケーシング550の外側へ突出している。スタッフィングボックス520の内周面523はステム510の外周面511との間に円筒状のパッキン室を形成している。スタッフィングボックス520の流体側の端部521からはステム510の外周面511へ向かって円環状のリブ524が突出し、流路540とパッキン室との間を仕切っている。 A stuffing box 520 is fitted inside the opening 551 of the casing 550 . Stuffing box 520 is a cylindrical member made of metal such as brass, bronze, steel, or cast iron that coaxially surrounds stem 510 . The stuffing box 520 has a fluid-side end (right end in FIG. 1A) 521 facing a flow path 540 in the casing 550, and an atmosphere-side end (left end in FIG. 1A) 522. protrudes outside the casing 550 . The inner peripheral surface 523 of the stuffing box 520 forms a cylindrical packing chamber with the outer peripheral surface 511 of the stem 510 . An annular rib 524 protrudes from the fluid-side end 521 of the stuffing box 520 toward the outer peripheral surface 511 of the stem 510 to separate the flow path 540 from the packing chamber.

スタッフィングボックス520の大気側の端部(図1では左端部)522の内側ではパッキン押さえ530が、その流体側の端部(図1では右端部)531でパッキン室の大気側(図1では左側)の開口部を閉じている。パッキン押さえ530は、黄銅、青銅、鋼、または鋳鉄等の金属から成る円環部材であり、ステム510を同軸に囲む。パッキン押さえ530の大気側の端部(図1では左端部)532から外周方向へは円環状のフランジ533が張り出している。フランジ533には複数本のボルト534がステム510に対して平行に(図1では左右方向に)貫通しており、フランジ533をスタッフィングボックス520の大気側の端部522に固定している。
[軸シールの構造]
Inside the air side end (left end in FIG. 1) 522 of the stuffing box 520, the packing gland 530 is positioned at its fluid side end (right end in FIG. 1) 531 on the atmosphere side (left side in FIG. 1) of the packing chamber. ) is closed. Packing gland 530 is an annular member made of metal such as brass, bronze, steel, or cast iron that coaxially surrounds stem 510 . An annular flange 533 protrudes from an end portion (left end portion in FIG. 1) 532 on the atmosphere side of the packing retainer 530 in the outer peripheral direction. A plurality of bolts 534 pass through the flange 533 in parallel with the stem 510 (horizontal direction in FIG. 1) to fix the flange 533 to the air-side end 522 of the stuffing box 520 .
[Structure of Shaft Seal]

軸シール100は、パッキン室を塞ぐための部品群であり、パッキン120、雌アダプター140、および支持体150、160を備えている。
-パッキン-
The shaft seal 100 is a group of parts for closing a packing chamber, and includes a packing 120, a female adapter 140, and supports 150,160.
-rubber seal-

図1の(b)は、図1の(a)が示すパッキン120とその近傍(図1の(a)が示す破線で囲まれた領域)の部分拡大図であり、図2は軸シール100の分解図である。パッキン120はVパッキンであり、たとえば4本のVリング121で構成される。「Vリング」とは、単一の環形を成すVパッキンをいう。以下、「Vリング」との混同を防ぐ目的で、「Vパッキン」を、パッキン室に詰め込まれたVリングの全体の呼称としてのみ使用する。 FIG. 1(b) is a partially enlarged view of the packing 120 shown in FIG. 1(a) and its vicinity (the area surrounded by the dashed line shown in FIG. 1(a)), and FIG. 1 is an exploded view of FIG. Packing 120 is a V-packing and is composed of, for example, four V-rings 121 . "V-ring" means a V-packing that forms a single annulus. Hereinafter, in order to avoid confusion with "V-ring", "V-packing" is used only as the general name of the V-ring packed in the packing chamber.

Vリング121はいずれも、PTFE等のフッ素樹脂から成る円環状の成形パッキンであり、横断面(円環形の中心軸を含む平面による断面)が、Vリング121の軸方向を上下方向とするV字形状である。このV字形の2つの上端部、すなわちリップ122、123はVリング121の軸方向における片側(図1では右側)へ張り出し、Vリング121の周方向に連なって2本の同心円環を成す。内側のリップ122は内径の最小値がステム510の直径以下であり、外側のリップ123は外径の最大値がスタッフィングボックス520の内周面523の直径以上である。リップ122、123はそれらの材料の可撓性により、V字形の開き(図1では上下方向の間隔)を増減させるように屈曲可能である。V字形の下端部124(以下、「ヒール」と呼ぶ。)はVリング121の軸方向においてリップ122、123とは反対側(図1では左側)へ突出し、Vリング121の周方向に連なって1本の円環を成す。ヒール124の横断面はVリング121の軸方向においてテーパー状であり、特に、先端に近づくにつれて内径が広がり、外径が狭まる。4本のVリング121は、リップ122、123を流体側(図1では右側)へ向け、かつ内側にステム510を同軸に通した状態でパッキン室の中に押し込まれ、ステム510に沿って隣り合わせで並べられる。このとき、各Vリング121のリップ122、123間には、流体側(図1では右側)に隣接する別のVリング121のヒール124が嵌め込まれる。これにより、4本のVリング121が単一の円筒構造、すなわちVパッキン120に一体化する。
-雌アダプター-
Each of the V-rings 121 is an annular molded packing made of fluororesin such as PTFE. character shape. The two upper ends of the V-shape, that is, the lips 122 and 123 protrude to one side (the right side in FIG. 1) of the V-ring 121 in the axial direction and are connected in the circumferential direction of the V-ring 121 to form two concentric rings. The inner lip 122 has a minimum inner diameter less than the diameter of the stem 510 , and the outer lip 123 has a maximum outer diameter greater than the diameter of the inner peripheral surface 523 of the stuffing box 520 . The flexibility of their material allows the lips 122, 123 to bend to increase or decrease the V-shaped opening (vertical spacing in FIG. 1). A V-shaped lower end portion 124 (hereinafter referred to as “heel”) protrudes to the opposite side (to the left in FIG. 1) of the lips 122 and 123 in the axial direction of the V-ring 121 and continues in the circumferential direction of the V-ring 121 . form a single ring. The cross section of the heel 124 is tapered in the axial direction of the V-ring 121, and in particular, the inner diameter widens and the outer diameter narrows toward the tip. The four V-rings 121 are pushed into the packing chamber with the lips 122 and 123 facing the fluid side (right side in FIG. 1) and coaxially passing the stem 510 inside, and are placed side by side along the stem 510. be sorted by At this time, the heel 124 of another V-ring 121 adjacent to the fluid side (right side in FIG. 1) is fitted between the lips 122 and 123 of each V-ring 121 . This integrates the four V-rings 121 into a single cylindrical structure or V-packing 120 .
-Female Adapter-

雌アダプター140は、青銅またはアルミ青銅等の金属から成る円環部材であり、Vパッキン120の大気側(図1では左側)に隣接してステム510を同軸に囲む。雌アダプター140は内径がステム510の直径よりもわずかに大きく、外径がスタッフィングボックス520の内周面523の直径よりもわずかに小さい。これにより、雌アダプター140はステム510に対する摺動抵抗が十分に低く、かつステム510に沿って摺動が可能である。 Female adapter 140 is an annular member made of metal such as bronze or aluminum bronze, and coaxially surrounds stem 510 adjacent to the air side (left side in FIG. 1) of V-packing 120 . The female adapter 140 has an inner diameter slightly larger than the diameter of the stem 510 and an outer diameter slightly smaller than the diameter of the inner peripheral surface 523 of the stuffing box 520 . Thereby, the female adapter 140 has sufficiently low sliding resistance against the stem 510 and can slide along the stem 510 .

「雌アダプター」とは本来、Vパッキンをそのヒール側から支える部材をいう。雌アダプター140もVパッキン120を各Vリング121のヒール124側、すなわち大気側(図1では左側)から支持する。実際、雌アダプター140の大気側(図1では左側)の円環面141はパッキン押さえ530の流体側の端部(図1では右端部)531に接触する。一方、雌アダプター140の流体側(図1では右側)、すなわちVパッキン120と接触する側の円環面には、周方向に伸びる円環状の凹部142がある。凹部142には、最も大気側(図1では左側)に位置するVリング121のヒール124が嵌め込まれる。特に凹部142の内面全体にヒール124の外面全体が密着する。雌アダプター140はVリング121よりも剛性が高いので、そのヒール124との密着により、パッキン押さえ530からの圧力をヒール124の全周へ偏りなく伝えると共に、ステム510との摩擦や流体の圧力に起因するヒール124の過剰な変形とはみ出しとを抑える。
-支持体-
A "female adapter" originally refers to a member that supports the V-packing from its heel side. The female adapter 140 also supports the V-packing 120 from the heel 124 side of each V-ring 121, that is, from the atmosphere side (left side in FIG. 1). In fact, the atmosphere side (left side in FIG. 1) annular surface 141 of the female adapter 140 contacts the fluid side end (right side in FIG. 1) 531 of the gland 530 . On the other hand, on the fluid side (right side in FIG. 1) of the female adapter 140, that is, on the side that contacts the V-packing 120, there is an annular concave portion 142 extending in the circumferential direction. The heel 124 of the V-ring 121 positioned closest to the atmosphere (left side in FIG. 1) is fitted into the recess 142 . In particular, the entire outer surface of the heel 124 is in close contact with the entire inner surface of the recess 142 . Since the female adapter 140 has a higher rigidity than the V-ring 121, the tight contact with the heel 124 allows the pressure from the packing retainer 530 to be evenly transmitted to the entire periphery of the heel 124, and resists friction with the stem 510 and fluid pressure. This suppresses the resulting excessive deformation and protrusion of the heel 124. - 特許庁
-Support-

図2は支持体150、160の分解図を含む。支持体は押付リング150と締付リング160とで構成されている。押付リング150は、青銅またはアルミ青銅等の金属から成る円環部材であり、Vパッキン120の流体側(図1では右側)に隣接してステム510を同軸に囲む。押付リング150は内径がステム510の直径よりもわずかに大きく、外径がスタッフィングボックス520の内周面523の直径よりもわずかに小さいので、ステム510に対する摺動抵抗が十分に低く、かつ、ステム510に沿って摺動が可能である。締付リング160は、PTFE等のフッ素樹脂から成る円環部材であり、押付リング150の流体側(図1では右側)に隣接してステム510を同軸に囲む。締付リング160は内径がステム510の直径よりも大きいので、ステム510に対して摺動抵抗を与えない一方、外径がスタッフィングボックス520の内周面523の直径以上であるので、その内周面523に圧入によって固定される。 FIG. 2 includes an exploded view of the supports 150,160. The support consists of a pressure ring 150 and a clamping ring 160 . The pressure ring 150 is an annular member made of metal such as bronze or aluminum bronze, and coaxially surrounds the stem 510 adjacent to the fluid side (right side in FIG. 1) of the V-packing 120 . Since the pressing ring 150 has an inner diameter slightly larger than the diameter of the stem 510 and an outer diameter slightly smaller than the diameter of the inner peripheral surface 523 of the stuffing box 520, the sliding resistance against the stem 510 is sufficiently low and the stem Sliding along 510 is possible. The tightening ring 160 is an annular member made of fluororesin such as PTFE, and coaxially surrounds the stem 510 adjacent to the fluid side (right side in FIG. 1) of the pressing ring 150 . Since the tightening ring 160 has an inner diameter larger than the diameter of the stem 510 , it does not give sliding resistance to the stem 510 . It is fixed to surface 523 by press fitting.

押付リング150にはVパッキン120に対する雄アダプターとしての機能がある。実際、押付リング150の大気側(図1では左側)、すなわちVパッキン120と接触する側の円環面からは、周方向に連なる円環状の凸部151が突出している。凸部151は、最も流体側(図1では右側)に位置するVリング121のリップ122、123間に嵌め込まれる。一方、押付リング150の流体側(図1では右側)の外周部にはテーパー外周面152がある。テーパー外周面152は、押付リング150の軸方向における中央から流体側の端(図1では右端)へ向かうにつれて直径が狭まるように傾斜している。テーパー外周面152は締付リング160と接触する(詳細は後述参照)。これにより、押付リング150が締付リング160を介してスタッフィングボックス520の内周面523とリブ524とによって支持される。押付リング150はVリング121よりも剛性が高いので、スタッフィングボックス520とパッキン押さえ530との間の結合に伴うスタッフィングボックス520のリブ524からの軸方向の圧力をVリング121の全周へ、特にリップ122、123の両方へ偏りなく伝えると共に、ステム510との摩擦や流体の圧力に起因するリップ122、123の過剰な変形とはみ出しとを抑える。 The pressing ring 150 functions as a male adapter for the V-packing 120. In fact, from the annular surface on the atmosphere side (left side in FIG. 1) of the pressing ring 150 , that is, the side that contacts the V-packing 120 , an annular projection 151 that is continuous in the circumferential direction protrudes. The convex portion 151 is fitted between the lips 122 and 123 of the V-ring 121 positioned closest to the fluid side (right side in FIG. 1). On the other hand, there is a tapered outer peripheral surface 152 on the outer peripheral portion on the fluid side (right side in FIG. 1) of the pressing ring 150 . The tapered outer peripheral surface 152 is inclined so that the diameter decreases from the center in the axial direction of the pressing ring 150 toward the fluid-side end (the right end in FIG. 1). The tapered outer peripheral surface 152 contacts the clamping ring 160 (see below for details). As a result, the pressing ring 150 is supported by the inner peripheral surface 523 of the stuffing box 520 and the ribs 524 via the tightening ring 160 . Because the pressure ring 150 is stiffer than the V-ring 121, the axial pressure from the ribs 524 of the stuffing box 520 associated with the coupling between the stuffing box 520 and the gland 530 is directed to the entire circumference of the V-ring 121, particularly The transmission is evenly distributed to both lips 122 and 123, and excessive deformation and protrusion of the lips 122 and 123 due to friction with the stem 510 and fluid pressure are suppressed.

締付リング160は押付リング150と接触する側、すなわち大気側(図1では左側)にテーパー内周面161を含む。テーパー内周面161は、締付リング160の大気側の端(図1では左端)から軸方向における中央へ向かうにつれて直径が狭まるように傾斜している。テーパー内周面161の最大直径、すなわち締付リング160の大気側の端(図1では左端)の内径は押付リング150のテーパー外周面152の最小直径、すなわち押付リング150の流体側の端(図1では右端)の外径よりも大きい。したがって、テーパー内周面161はテーパー外周面152に接触する。一方、締付リング160の流体側(図1では右側)の円環面162はスタッフィングボックス520のリブ524の大気側(図1では左側)の円環面525に密着する。これにより、押付リング150が締付リング160を介してスタッフィングボックス520の内周面523とリブ524とによって支持される。
[軸シールのシール作用]
The tightening ring 160 includes a tapered inner peripheral surface 161 on the side that contacts the pressing ring 150, ie, the atmosphere side (left side in FIG. 1). The tapered inner peripheral surface 161 is inclined so that the diameter of the tightening ring 160 decreases from the atmosphere-side end (the left end in FIG. 1) toward the center in the axial direction. The maximum diameter of the tapered inner peripheral surface 161, that is, the inner diameter of the end of the clamping ring 160 on the atmosphere side (the left end in FIG. 1) is the minimum diameter of the tapered outer peripheral surface 152 of the pressing ring 150, that is, the end of the pressing ring 150 on the fluid side ( It is larger than the outer diameter of the right end in FIG. Therefore, the tapered inner peripheral surface 161 contacts the tapered outer peripheral surface 152 . On the other hand, the annular surface 162 on the fluid side (right side in FIG. 1) of the tightening ring 160 is in close contact with the annular surface 525 on the atmosphere side (left side in FIG. 1) of the rib 524 of the stuffing box 520 . As a result, the pressing ring 150 is supported by the inner peripheral surface 523 of the stuffing box 520 and the ribs 524 via the tightening ring 160 .
[Sealing action of shaft seal]

パッキン押さえ530のフランジ533がボルト534の軸力でスタッフィングボックス520の大気側の端部522に押し付けられると、パッキン押さえ530の流体側の端部(図1では左端部)531が雌アダプター140の大気側(図1では左側)の円環面141に対して軸方向(図1では右方向)の圧力を加える。この圧力は雌アダプター140の凹部142によって最も大気側(図1では左側)のVリング121のヒール124へ伝えられ、更にそのVリング121のリップ122、123によって流体側(図1では右側)のVリング121のヒール124へ伝えられる。同様な圧力の伝達が残りのVリング121の間でも繰り返されることにより、最も流体側(図1では右側)のVリング121のリップ122、123が押付リング150の凸部151に対して軸方向(図1では右方向)の圧力を加える。この圧力が押付リング150のテーパー外周面152によって締付リング160のテーパー内周面161に対して加えられるので、締付リング160がスタッフィングボックス520の内周面523とリブ524とに押し付けられる。 When the flange 533 of the packing gland 530 is pressed against the air side end 522 of the stuffing box 520 by the axial force of the bolt 534 , the fluid side end (left end in FIG. An axial pressure (rightward in FIG. 1) is applied to the annular surface 141 on the atmosphere side (leftward in FIG. 1). This pressure is transmitted to the heel 124 of the V-ring 121 closest to the atmosphere (left side in FIG. 1) by the recess 142 of the female adapter 140, and further to the fluid side (right side in FIG. 1) by the lips 122 and 123 of the V-ring 121. It is transmitted to the heel 124 of the V ring 121 . Similar transmission of pressure is repeated between the remaining V-rings 121 so that the lips 122 and 123 of the V-ring 121 closest to the fluid side (the right side in FIG. 1) move axially against the projection 151 of the pressing ring 150 . (Right direction in FIG. 1) pressure is applied. Since this pressure is applied by the tapered outer peripheral surface 152 of the pressing ring 150 against the tapered inner peripheral surface 161 of the tightening ring 160 , the tightening ring 160 is pressed against the inner peripheral surface 523 of the stuffing box 520 and the ribs 524 .

スタッフィングボックス520はケーシング550に固定されていると共に剛性が高いので、締付リング160からの圧力では実質上変位も変形もしない。したがって、締付リング160はスタッフィングボックス520の内周面523とリブ524とから軸方向(図1では左方向)の強い反力を受ける。さらに、この反力が締付リング160から押付リング150を通してVパッキン120へ加わるので、Vパッキン120はこの反力とパッキン押さえ530からの圧力との両方を受けて軸方向(図1では左右方向)に圧縮され、径方向(図1では上下方向)へ膨張する。さらに、各Vリング121のリップ122、123が押付リング150の凸部151または流体側(図1では右側)のVリング121のヒール124によって押し拡げられ、V字形状の開き(図1では上下方向の間隔)を増大させる。その結果、各Vリング121では内側のリップ122がステム510の外周面511に密着し、外側のリップ123がスタッフィングボックス520の内周面523に密着する。したがって、Vパッキン120の内周面とステム510の外周面511との隙間にも、Vパッキン120の外周面とスタッフィングボックス520の内周面523との隙間にも、ごくわずかな流体しか浸透できない。こうして、ステム510とスタッフィングボックス520のリブ524との隙間が密封される。 Because the stuffing box 520 is fixed to the casing 550 and rigid, the pressure from the clamping ring 160 does not substantially displace or deform it. Therefore, the tightening ring 160 receives a strong reaction force in the axial direction (left direction in FIG. 1) from the inner peripheral surface 523 of the stuffing box 520 and the ribs 524 . Furthermore, since this reaction force is applied from the tightening ring 160 to the V-packing 120 through the pressing ring 150, the V-packing 120 receives both this reaction force and the pressure from the packing retainer 530 in the axial direction (horizontal direction in FIG. 1). ) and expands in the radial direction (vertical direction in FIG. 1). Furthermore, the lips 122 and 123 of each V-ring 121 are pushed and spread by the convex portion 151 of the pressing ring 150 or the heel 124 of the V-ring 121 on the fluid side (right side in FIG. 1) to form a V-shaped opening (up and down in FIG. 1). direction spacing). As a result, the inner lip 122 of each V-ring 121 contacts the outer peripheral surface 511 of the stem 510 , and the outer lip 123 contacts the inner peripheral surface 523 of the stuffing box 520 . Therefore, only a very small amount of fluid can penetrate into the gap between the inner peripheral surface of V-packing 120 and the outer peripheral surface 511 of the stem 510 and the gap between the outer peripheral surface of the V-packing 120 and the inner peripheral surface 523 of the stuffing box 520. . Thus, the gap between the stem 510 and the rib 524 of the stuffing box 520 is sealed.

Vリング121のリップ122、123には更にセルフシール作用がある。押付リング150とVリング121との隙間、さらに、Vリング121間の隙間に流体が充填されると、流体の圧力により、内側のリップ122はステム510の外周面511に更に押し付けられ、外側のリップ123はスタッフィングボックス520の内周面523に更に押し付けられる。これにより、リップ122、123、特にそれらの先端部ではシール圧が更に上昇するので、Vパッキン120のシール性は高い。
[低温化に伴うシール圧の低下に対する防止作用]
Lips 122, 123 of V-ring 121 are also self-sealing. When the gap between the pressing ring 150 and the V ring 121 and the gap between the V rings 121 are filled with fluid, the inner lip 122 is further pressed against the outer peripheral surface 511 of the stem 510 by the pressure of the fluid, and the outer lip 122 is pressed further. The lip 123 is further pressed against the inner peripheral surface 523 of the stuffing box 520 . As a result, the sealing pressure of the lips 122 and 123, especially their tip portions, is further increased, so that the sealing performance of the V-packing 120 is high.
[Preventive action against reduction in seal pressure due to low temperature]

バルブがLNGまたは液体窒素等、零下百数十℃以下の低温の流体を扱う場合、その低温の流体がケーシング550内の流路540を流れる間、ステム510だけでなく軸シール100にも低温化が生じる。ステム510やスタッフィングボックス520と比べてVパッキン120は熱収縮率が高いので、低温化に伴う熱収縮がパッキン室よりもVパッキン120で大きい。しかし、軸シール100では低温化が押付リング150と締付リング160とにも生じる。これにより、パッキン室とVパッキン120との間での熱収縮の大きな差にかかわらず、低温化に伴うシール圧の低下が以下のように防止される。 When the valve handles a low-temperature fluid such as LNG or liquid nitrogen, which is below 100°C below zero, not only the stem 510 but also the shaft seal 100 is cooled while the low-temperature fluid flows through the passage 540 in the casing 550. occurs. Since the V-packing 120 has a higher thermal contraction rate than the stem 510 and the stuffing box 520, the V-packing 120 undergoes greater thermal shrinkage than the packing chamber due to lower temperatures. However, in the shaft seal 100, lower temperatures also occur in the compression ring 150 and the clamping ring 160. FIG. As a result, regardless of the large difference in thermal contraction between the packing chamber and the V-packing 120, a drop in seal pressure due to lower temperatures is prevented as follows.

図3の(a)は、低温化に伴って締付リング160から押付リング150へ、さらにVリング121へ伝わる力を示す模式図である。締付リング160はVリング121と同様にフッ素樹脂製であるので、熱収縮率がVリング121と同程度以上に高い。これに対して、押付リング150は金属製であるので、熱収縮率がVリング121と締付リング160とのいずれよりも低く、特に1/10程度に過ぎない。したがって、締付リング160のテーパー内周面161が押付リング150のテーパー外周面152に接触する領域(以下、「締付領域」と呼ぶ。)では、低温化に伴う熱収縮によってテーパー内周面161がテーパー外周面152を締め付け、特に、締付リング160内の内周方向の応力SSがテーパー内周面161からテーパー外周面152へ圧力PAとして伝わる。テーパー内周面161とテーパー外周面152とは、Vリング121に近づく(図3の(a)では左方へ向かう)につれて直径が広がるように傾斜しているので、圧力PAは径方向(図3の(a)では上下方向)に対して傾斜している。したがって、押付リング150内に軸方向(図3の(a)では左方向)の応力が発生し、押付リング150の凸部151から、最も流体側(図3の(a)では最も右側)に位置するVリング121のリップ122、123へ軸方向(図3の(a)では左方向)の圧力PBとして伝わる。 FIG. 3(a) is a schematic diagram showing the force transmitted from the tightening ring 160 to the pressing ring 150 and then to the V ring 121 as the temperature decreases. Since the tightening ring 160 is made of fluororesin like the V-ring 121, its thermal contraction rate is as high as that of the V-ring 121 or higher. On the other hand, since the pressing ring 150 is made of metal, its heat shrinkage rate is lower than that of both the V ring 121 and the tightening ring 160, especially about 1/10. Therefore, in the area where the tapered inner peripheral surface 161 of the tightening ring 160 contacts the tapered outer peripheral surface 152 of the pressing ring 150 (hereinafter referred to as "tightening area"), the tapered inner peripheral surface is 161 tightens the tapered outer peripheral surface 152 , and in particular, the stress SS in the inner peripheral direction in the tightening ring 160 is transmitted from the tapered inner peripheral surface 161 to the tapered outer peripheral surface 152 as pressure PA. Since the tapered inner peripheral surface 161 and the tapered outer peripheral surface 152 are inclined so that the diameter increases as they approach the V ring 121 (toward the left in FIG. 3A), the pressure PA increases in the radial direction (Fig. 3 (a) is inclined with respect to the vertical direction). Therefore, a stress in the axial direction (leftward in FIG. 3A) is generated in the pressing ring 150, and the stress is exerted from the convex portion 151 of the pressing ring 150 to the fluid side (rightmost in FIG. 3A). The pressure PB is transmitted to the lips 122 and 123 of the V-ring 121 in the axial direction (left direction in FIG. 3(a)).

一方、テーパー外周面152からテーパー内周面161が受ける反力も径方向に対して傾斜しているので、締付リング160内にも軸方向(図3の(a)では右方向)の応力が発生し、締付リング160からスタッフィングボックス520のリブ524へ軸方向の圧力として伝わる。しかし、リブ524は剛性が十分に高いので、締付リング160からの軸方向の圧力では実質上変形も変位もしない。したがって、締付リング160が軸方向へは実質上変位できないので、Vリング121に対する押付リング150の圧力PBは十分に高い。 On the other hand, since the reaction force that the tapered inner peripheral surface 161 receives from the tapered outer peripheral surface 152 is also inclined with respect to the radial direction, stress in the axial direction (right direction in FIG. 3(a)) is applied to the tightening ring 160 as well. generated and transmitted from the clamping ring 160 to the ribs 524 of the stuffing box 520 as axial pressure. However, ribs 524 are stiff enough that axial pressure from clamping ring 160 does not substantially deform or displace them. Therefore, the pressure PB of the pressing ring 150 against the V-ring 121 is sufficiently high since the fastening ring 160 cannot be substantially displaced in the axial direction.

この圧力PBはVリング121のヒール124により、その大気側(図3の(a)では左側)に隣接するVリング121のリップ122、123へ伝わる。同様な圧力PBの伝達が残りのVリング121の間でも繰り返されることにより、最も大気側(図3の(a)では最も左側)に位置するVリング121から圧力PBが雌アダプター140へ伝わる。雌アダプター140はパッキン押さえ530によって支持されているので、圧力PBでは実質上変位できない。さらに、雌アダプター140は金属製であり、Vリング121よりも剛性が高いので、圧力PBでは実質上変形もしない。したがって、各Vリング121は圧力PBによって雌アダプター140へ向かって(図3の(a)では左方へ)変位し、圧力PBに対する雌アダプター140からの反力を受けて軸方向に更に圧縮される。 This pressure PB is transmitted by the heel 124 of the V-ring 121 to the lips 122 and 123 of the V-ring 121 adjacent to the atmosphere side (left side in FIG. 3(a)). A similar transmission of pressure PB is repeated between the remaining V-rings 121 , whereby pressure PB is transmitted from the V-ring 121 located closest to the atmosphere (leftmost in FIG. 3( a )) to the female adapter 140 . Since the female adapter 140 is supported by the gland 530, it cannot be substantially displaced by the pressure PB. Furthermore, since the female adapter 140 is made of metal and is stiffer than the V-ring 121, it does not substantially deform under the pressure PB. Therefore, each V ring 121 is displaced toward the female adapter 140 (to the left in FIG. 3(a)) by the pressure PB, and further compressed in the axial direction by receiving the reaction force from the female adapter 140 against the pressure PB. be.

図3の(b)は、締付リング160の熱収縮に伴うVリング121の変形と押付リング150の変位とを示す模式図である。Vリング121の軸方向への変位は、押付リング150に近い(図3の(b)では右側に位置する)Vリング121ほど大きい。Vリング121の変位に合わせて押付リング150もVパッキン120へ向かって(図3の(b)では左方へ)変位する。このとき、テーパー外周面152とテーパー内周面161との傾斜により、押付リング150の変位に合わせて締付リング160の内径が縮小する。したがって、締付領域が維持され、すなわちテーパー外周面152にテーパー内周面161が接触し続けるので、押付リング150が締付リング160の圧力PAを受け続けてVパッキン120に対する圧力PBを持続させる。その結果、各Vリング121の軸方向における圧縮が十分に大きい。 FIG. 3B is a schematic diagram showing deformation of the V ring 121 and displacement of the pressing ring 150 due to thermal contraction of the tightening ring 160 . The displacement of the V ring 121 in the axial direction is greater for the V ring 121 closer to the pressing ring 150 (located on the right side in FIG. 3(b)). As the V-ring 121 is displaced, the pressing ring 150 is also displaced toward the V-packing 120 (leftward in FIG. 3(b)). At this time, due to the inclination of the tapered outer peripheral surface 152 and the tapered inner peripheral surface 161 , the inner diameter of the tightening ring 160 is reduced according to the displacement of the pressing ring 150 . Therefore, the tightening area is maintained, that is, the tapered inner peripheral surface 161 continues to contact the tapered outer peripheral surface 152, so that the pressure ring 150 continues to receive the pressure PA of the tightening ring 160 and maintain the pressure PB against the V-packing 120. . As a result, the axial compression of each V-ring 121 is sufficiently large.

各Vリング121は軸方向における圧縮に伴って径方向(図3の(b)では上下方向)の応力を上昇させるので、低温化に伴うその低下が相殺される。さらに、各Vリング121のリップ122、123が押付リング150の凸部151または流体側(図3の(b)では右側)のVリング121のヒール124によって押し拡げられる。したがって、低温化にかかわらず、内側のリップ122はステム510の外周面511に対するシール圧PIを十分に高く維持し、外側のリップ123はスタッフィングボックス520の内周面523に対するシール圧POを十分に高く維持する。
[実施形態1の利点]
Since each V-ring 121 increases the stress in the radial direction (vertical direction in FIG. 3(b)) as it is compressed in the axial direction, the decrease due to the temperature decrease is offset. Furthermore, the lips 122 and 123 of each V-ring 121 are spread by the protrusion 151 of the pressing ring 150 or the heel 124 of the V-ring 121 on the fluid side (right side in FIG. 3(b)). Therefore, regardless of the temperature drop, the inner lip 122 maintains a sufficiently high sealing pressure PI against the outer peripheral surface 511 of the stem 510, and the outer lip 123 maintains a sufficiently high sealing pressure PO against the inner peripheral surface 523 of the stuffing box 520. keep high.
[Advantages of Embodiment 1]

軸シール100では、押付リング150が雄アダプターとしてVパッキン120のリップ側に嵌め込まれると共に、締付リング160を介してスタッフィングボックス520の内周面523とリブ524とによって支持される。したがって、常温では、押付リング150と締付リング160とが、スタッフィングボックス520とパッキン押さえ530との間の結合に伴うスタッフィングボックス520からの軸方向の圧力を、実質上そのままVパッキン120へ伝える。これにより、Vパッキン120が軸方向に圧縮され、シール圧を所望の高さまで上昇させる。一方、低温では、締付リング160が熱収縮によって押付リング150を締め付け、それに応じて押付リング150がVパッキン120を軸方向へ押し付ける。この圧力PBでVパッキン120が軸方向に更に圧縮されて径方向の応力を上昇させるので、低温化にかかわらず、Vパッキン120のシール圧が十分に高く維持される。このように、軸シール100はVパッキン120のシール圧を、常温では過剰に上昇させることなく、低温では十分に高く維持することができる。 In shaft seal 100 , pressing ring 150 is fitted as a male adapter to the lip side of V-packing 120 and supported by inner peripheral surface 523 and ribs 524 of stuffing box 520 via tightening ring 160 . Therefore, at room temperature, the force ring 150 and the clamp ring 160 substantially directly transmit the axial pressure from the stuffing box 520 associated with the coupling between the stuffing box 520 and the gland 530 to the V-packing 120 . This axially compresses the V-packing 120 and raises the sealing pressure to the desired height. On the other hand, at low temperatures, the tightening ring 160 tightens the pressing ring 150 by thermal contraction, and the pressing ring 150 axially presses the V-packing 120 accordingly. Since the V-packing 120 is further compressed in the axial direction by this pressure PB to increase the stress in the radial direction, the sealing pressure of the V-packing 120 is maintained sufficiently high regardless of the temperature drop. In this way, the shaft seal 100 can maintain the sealing pressure of the V-packing 120 at a sufficiently high level at low temperatures without excessively increasing it at room temperature.

Vパッキン120と同じく締付リング160もフッ素樹脂製であるので、締付リング160の熱収縮率がVパッキン120の熱収縮率と同程度以上である。これにより、Vパッキン120の熱収縮が顕著に増大するのに合わせて、締付リング160の熱収縮に伴う押付リング150の圧力PBが上昇する。したがって、低温化に伴うVパッキン120のシール圧の低下を効果的に防ぐことができる。 Since the tightening ring 160 is also made of fluororesin like the V-packing 120, the heat shrinkage rate of the tightening ring 160 is equal to or higher than the heat shrinkage rate of the V-packing 120. As a result, the thermal contraction of V-packing 120 significantly increases, and the pressure PB of pressing ring 150 increases due to the thermal contraction of tightening ring 160 . Therefore, it is possible to effectively prevent the sealing pressure of the V-packing 120 from decreasing as the temperature drops.

押付リング150は金属製であるので、テーパー外周面152が締付リング160のテーパー内周面161から受ける圧力PAに対して剛性が高く、その圧力PAを受けても実質上変形しない。したがって、押付リング150が低温でも常温と同程度に滑らかにステム510に沿って摺動できるので、テーパー内周面からの圧力PAをVパッキン120に対する軸方向の圧力PBへ効率良く変換することができる。 Since the pressing ring 150 is made of metal, the tapered outer peripheral surface 152 has high rigidity against the pressure PA received from the tapered inner peripheral surface 161 of the tightening ring 160, and does not substantially deform even when receiving the pressure PA. Therefore, since the pressing ring 150 can slide along the stem 510 as smoothly as at room temperature even at a low temperature, the pressure PA from the tapered inner peripheral surface can be efficiently converted into the axial pressure PB to the V-packing 120. can.

押付リング150と締付リング160とは各Vリング121に対してリップ122、123の側に位置する。したがって、低温化に伴って上昇する押付リング150の軸方向の圧力PBがVリング121のリップ122、123を更に大きく開かせ、ステム510の外周面511とスタッフィングボックス520の内周面523とに更に強く押し付ける。その結果、Vパッキン120の低温でのシール性が更に高い。 A compression ring 150 and a clamping ring 160 are located on the lips 122 , 123 side of each V-ring 121 . Therefore, the axial pressure PB of the pressing ring 150, which rises as the temperature drops, causes the lips 122 and 123 of the V-ring 121 to open further, causing the outer peripheral surface 511 of the stem 510 and the inner peripheral surface 523 of the stuffing box 520 to open. Press harder. As a result, the sealing performance of the V-packing 120 at low temperatures is even higher.

押付リング150と締付リング160とはVパッキン120に対し、パッキン押さえ530とは反対側に位置する。この場合、低温化に伴って上昇する押付リング150の圧力PBは、各Vリング121とその周囲510、110との間の摩擦によって弱められた上でパッキン押さえ530に到達する。したがって、押付リング150からの圧力PBに耐えきれずにボルト534が緩む可能性は低いので、その圧力PBに対してパッキン押さえ530が十分に強い反力を返すことができる。それ故、その反力と押付リング150からの圧力PBとによって各Vリング121が十分に大きく圧縮されるので、シール圧が十分に高く維持される。
[変形例]
The pressing ring 150 and the tightening ring 160 are located on the opposite side of the V-packing 120 from the packing gland 530 . In this case, the pressure PB of the pressing ring 150, which rises as the temperature drops, reaches the packing gland 530 after being weakened by the friction between each V-ring 121 and its surroundings 510, 110. FIG. Therefore, it is unlikely that the bolt 534 will loosen due to the pressure PB from the pressing ring 150, so the packing gland 530 can return a sufficiently strong reaction force against the pressure PB. Therefore, each V-ring 121 is sufficiently compressed by the reaction force and the pressure PB from the pressing ring 150, so that the sealing pressure is maintained sufficiently high.
[Modification]

(1)軸シール100は、バルブのケーシング550の開口部551とステム510との隙間のシールに利用される。しかし、本発明の実施形態による軸シールは、他の流体機器のケーシングの開口部と可動軸との隙間のシールに利用されてもよい。「流体機器」には、バルブ等、流体の流れを機械的に制御する機器の他にも、ポンプ等、動力で流体の圧力を変化させる機器、および、発電機等、流体の圧力で動力を生み出す機器が含まれる。「ケーシング」は、ポンプの本体等、内側に流路を収める筐体を意味し、「可動軸」は、ポンプの駆動軸等、中心軸まわりの回転、または中心軸方向での往復運動によって動力を伝達する棒状部材を意味する。動力の伝達先が、ポンプの羽根車、ピストン等のようにケーシング内の流路に位置する場合、ケーシングには可動軸を貫通させるための開口部が欠かせない。この開口部からの流体の漏れ量を抑える目的でも、本発明の実施形態による軸シールは利用可能である。 (1) The shaft seal 100 is used to seal the gap between the opening 551 of the valve casing 550 and the stem 510 . However, the shaft seal according to the embodiment of the present invention may be used for sealing the gap between the opening of the casing of other fluid equipment and the movable shaft. In addition to valves and other devices that mechanically control the flow of fluid, “fluid devices” include pumps and other devices that use power to change fluid pressure, and generators and other devices that use fluid pressure to drive power. It includes the equipment that produces it. “Casing” means a housing such as a main body of a pump that houses a flow path inside. means a rod-shaped member that transmits When the power transmission destination is located in the flow path in the casing, such as the impeller or piston of a pump, the casing must have an opening for the movable shaft to pass through. The shaft seal according to the embodiment of the present invention can also be used for the purpose of suppressing the amount of fluid leakage from this opening.

(2)パッキン120は、4本のVリング121で構成されたVパッキンである。しかし、本発明はこれには限定されず、Vリング121の本数が4以外であってもよく、Vリング121の間にスペーサーリング、またはフッ素樹脂とは別の樹脂から成るVリングが挿入されてもよい。Vリング121がすべて、フッ素樹脂とは別の樹脂で形成されてもよい。また、パッキン120はVパッキンであるが、本発明はこれにも限定されず、パッキンがUパッキン等の他のリップパッキン、またはグランドパッキンであってもよい。 (2) The packing 120 is a V-packing composed of four V-rings 121 . However, the present invention is not limited to this, and the number of V-rings 121 may be other than four, and spacer rings or V-rings made of a resin other than fluororesin may be inserted between the V-rings 121. may All of the V-rings 121 may be made of a resin other than fluororesin. Also, the packing 120 is a V-packing, but the present invention is not limited to this, and the packing may be other lip packing such as a U-packing, or a gland packing.

(3)押付リング150は金属製である。しかし、本発明はこれには限定されず、押付リングが樹脂等、金属とは異なる材質であっても、その熱収縮率が締付リングの熱収縮率よりも十分に低ければよい。さらに、押付リングの剛性は、締付リングの熱収縮に伴って締付リングから受ける圧力に対して十分に高いことが望ましい。また、押付リング150はVパッキン120に対する雄アダプターとしての機能を兼ね備えているが、本発明はこれにも限定されない。支持体が押付リングとVパッキンとの間に、雄アダプターとしての機能を備えた別の環状部材を含んでもよい。 (3) The pressing ring 150 is made of metal. However, the present invention is not limited to this, and the pressing ring may be made of a material different from metal, such as resin, as long as its thermal shrinkage is sufficiently lower than that of the tightening ring. Furthermore, it is desirable that the rigidity of the pressing ring is sufficiently high with respect to the pressure received from the tightening ring due to thermal contraction of the tightening ring. Also, the pressing ring 150 also functions as a male adapter for the V-packing 120, but the present invention is not limited to this. The support may include another annular member between the pressure ring and the V-packing, which functions as a male adapter.

(4)押付リング150と締付リング160とはVパッキン120に対し、パッキン押さえ530とは反対側に位置する。しかし、本発明はこれには限定されず、押付リング150と締付リング160とがVパッキン120とパッキン押さえ530との間に配置されてもよい。パッキン押さえ530が、低温化に伴う押付リング150の軸方向の圧力を受けても実質上変位しない程度に強くスタッフィングボックス520に固定されていればよい。 (4) The pressing ring 150 and the tightening ring 160 are located on the opposite side of the V-packing 120 from the packing retainer 530 . However, the present invention is not limited to this, and the compression ring 150 and the clamping ring 160 may be arranged between the V-packing 120 and the gland 530 . It is sufficient that the packing retainer 530 is firmly fixed to the stuffing box 520 to such an extent that it does not substantially displace even if it receives the axial pressure of the pressing ring 150 due to the decrease in temperature.

(5)押付リング150と締付リング160とはVパッキン120に対し、パッキン押さえ530とは反対側に位置する。この場合、Vパッキン120が常温での応力緩和に伴ってシール圧を低下させることを防ぐ目的で、ばねがパッキン押さえ530に組み込まれてもよい。 (5) The pressing ring 150 and the tightening ring 160 are located on the opposite side of the V-packing 120 from the packing retainer 530 . In this case, a spring may be incorporated into the packing follower 530 for the purpose of preventing the V-packing 120 from reducing the sealing pressure as the stress relaxes at room temperature.

図4は、実施形態1による軸シールの変形例200の断面図である。この変形例200は、図1が示す軸シール100とは、ばね210を含む点でのみ異なる。その他の要素は軸シール100の要素と共通であるので、それらについては実施形態1についての説明を援用する。 4 is a cross-sectional view of a modification 200 of the shaft seal according to Embodiment 1. FIG. This variant 200 differs from the shaft seal 100 shown in FIG. 1 only in that it includes a spring 210 . Other elements are the same as those of the shaft seal 100, so the description of the first embodiment is used.

パッキン押さえ530は、そのフランジ533をステム510に対して平行に(図4では左右方向に)貫通するボルト534により、スタッフィングボックス520の大気側の端部(図4では左端部)522に固定される。ばね210はたとえばコイルばねであり、各ボルト534に1本ずつ、そのボルト534を同軸に囲むように配置され、そのボルト534にねじ込まれたナット535の軸力によってフランジ533に押し付けられる。 The packing retainer 530 is fixed to the atmospheric side end (the left end in FIG. 4) 522 of the stuffing box 520 by a bolt 534 passing through the flange 533 in parallel with the stem 510 (horizontal direction in FIG. 4). be. The springs 210 are, for example, coil springs, and are arranged on each bolt 534 so as to coaxially surround the bolt 534 and are pressed against the flange 533 by the axial force of a nut 535 screwed onto the bolt 534 .

Vパッキン120がクリープ変形または摩耗等、常温での応力緩和によって軸方向の応力を低下させても、パッキン押さえ530は、ばね210の弾性によってVパッキン120を軸方向へ加圧し続ける。したがって、パッキン押さえ530からの軸方向の圧力でVパッキン120が軸方向に更に圧縮され、径方向の応力を上昇させる。これにより、応力緩和に伴う径方向の応力の低下が相殺されるので、Vパッキン120のシール圧が高く維持される。 Even if V-packing 120 reduces the stress in the axial direction due to stress relaxation at normal temperature such as creep deformation or wear, packing retainer 530 continues to press V-packing 120 in the axial direction due to the elasticity of spring 210 . Thus, the axial pressure from the gland 530 compresses the V-packing 120 further in the axial direction, increasing the radial stress. As a result, the reduction in radial stress due to stress relaxation is offset, so the sealing pressure of V-packing 120 is maintained high.

押付リング150と締付リング160とはVパッキン120に対し、パッキン押さえ530とは反対側に位置する。この場合、低温化に伴って上昇する押付リング150の圧力PBは、各Vリング121とその周囲510、110との間の摩擦によって弱められた上でパッキン押さえ530に到達する。したがって、押付リング150からの圧力PBに耐えきれずにばね210が更に縮む可能性は低いので、その圧力PBに対してパッキン押さえ530が十分に強い反力を返すことができる。それ故、その反力と押付リング150からの圧力PBとによって各Vリング121が十分に大きく圧縮されるので、シール圧が十分に高く維持される。
《実施形態2》
The pressing ring 150 and the tightening ring 160 are located on the opposite side of the V-packing 120 from the packing gland 530 . In this case, the pressure PB of the pressing ring 150, which rises as the temperature drops, reaches the packing gland 530 after being weakened by the friction between each V-ring 121 and its surroundings 510, 110. FIG. Therefore, the possibility that the spring 210 cannot withstand the pressure PB from the pressing ring 150 and further shrinks is low, so that the packing retainer 530 can return a sufficiently strong reaction force against the pressure PB. Therefore, each V-ring 121 is sufficiently compressed by the reaction force and the pressure PB from the pressing ring 150, so that the sealing pressure is maintained sufficiently high.
<<Embodiment 2>>

図5の(a)は本発明の実施形態2による軸シール300の断面図であり、図5の(b)は、図5の(a)が示すパッキン120とその近傍(図5の(a)が示す破線で囲まれた領域)の部分拡大図であり、図6は支持体350、360、370の分解図である。軸シール300は、図1、図2が示す軸シール100とは支持体の構成のみが異なる。その他の要素は軸シール100の要素と共通であるので、それらについては実施形態1についての説明を援用する。
-支持体-
FIG. 5(a) is a cross-sectional view of a shaft seal 300 according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 5(b) is a packing 120 shown in FIG. ), and FIG. 6 is an exploded view of supports 350, 360, and 370. FIG. The shaft seal 300 differs from the shaft seal 100 shown in FIGS. 1 and 2 only in the structure of the support. Other elements are the same as those of the shaft seal 100, so the description of the first embodiment is used.
-Support-

支持体は、雄アダプター370、押付リング350、および不動リング360で構成されている。雄アダプター370は、青銅またはアルミ青銅等の金属から成る円環部材であり、Vパッキン120の流体側(図5では右側)に隣接してステム510を同軸に囲む。雄アダプター370は内径がステム510の直径よりもわずかに大きく、外径がスタッフィングボックス520の内周面523の直径よりもわずかに小さいので、ステム510に対する摺動抵抗が十分に低く、かつ、ステム510に沿って摺動が可能である。押付リング350は、PTFE等のフッ素樹脂から成る円環部材であり、雄アダプター370の流体側(図5では右側)に隣接してステム510を同軸に囲む。押付リング350は内径がステム510の直径よりも大きいので、ステム510に対して摺動抵抗を与えない一方、外径がスタッフィングボックス520の内周面523の直径よりも小さいので、ステム510に沿って変位が可能である。不動リング360は、青銅またはアルミ青銅等の金属から成る円環部材であり、押付リング350の流体側(図5では右側)に隣接してステム510を同軸に囲む。不動リング360は内径がステム510の直径よりもわずかに大きいので、ステム510に対して摺動抵抗が十分に低い一方、外径がスタッフィングボックス520の内周面523の直径以上であるので、その内周面523に圧入によって固定される。 The support consists of a male adapter 370 , a compression ring 350 and a stationary ring 360 . Male adapter 370 is an annular member made of metal such as bronze or aluminum bronze, and coaxially surrounds stem 510 adjacent the fluid side (right side in FIG. 5) of V-packing 120 . Since the male adapter 370 has an inner diameter slightly larger than the diameter of the stem 510 and an outer diameter slightly smaller than the diameter of the inner peripheral surface 523 of the stuffing box 520, the sliding resistance to the stem 510 is sufficiently low and the stem Sliding along 510 is possible. The pressing ring 350 is an annular member made of fluororesin such as PTFE, and coaxially surrounds the stem 510 adjacent to the fluid side (right side in FIG. 5) of the male adapter 370 . Since the pressing ring 350 has an inner diameter larger than the diameter of the stem 510 , it does not provide sliding resistance to the stem 510 , while its outer diameter is smaller than the diameter of the inner peripheral surface 523 of the stuffing box 520 , so that the pressure ring 350 slides along the stem 510 . displacement is possible. The stationary ring 360 is an annular member made of metal such as bronze or aluminum bronze and coaxially surrounds the stem 510 adjacent to the fluid side (right side in FIG. 5) of the pressure ring 350 . Since the stationary ring 360 has an inner diameter slightly larger than the diameter of the stem 510, the sliding resistance against the stem 510 is sufficiently low. It is fixed to the inner peripheral surface 523 by press fitting.

雄アダプター370の大気側(図5では左側)、すなわちVパッキン120と接触する側の円環面からは、周方向に連なる円環状の凸部371が突出している。凸部371は、最も流体側(図5では右側)に位置するVリング121のリップ122、123間に嵌め込まれる。雄アダプター370はVリング121よりも剛性が高いので、スタッフィングボックス520とパッキン押さえ530との間の結合に伴うスタッフィングボックス520のリブ524からの軸方向の圧力をVリング121の全周へ、特にリップ122、123の両方へ偏りなく伝えると共に、ステム510との摩擦や流体の圧力に起因するリップ122、123の過剰な変形とはみ出しとを抑える。 An annular projection 371 extending in the circumferential direction protrudes from the annular surface on the atmosphere side (left side in FIG. 5 ) of the male adapter 370 , that is, the side that contacts the V-packing 120 . The convex portion 371 is fitted between the lips 122 and 123 of the V-ring 121 positioned closest to the fluid side (right side in FIG. 5). Because the male adapter 370 is stiffer than the V-ring 121, the axial pressure from the ribs 524 of the stuffing box 520 associated with the coupling between the stuffing box 520 and the gland 530 is directed to the entire circumference of the V-ring 121, particularly The transmission is evenly distributed to both lips 122 and 123, and excessive deformation and protrusion of the lips 122 and 123 due to friction with the stem 510 and fluid pressure are suppressed.

押付リング350の流体側(図5では右側)の内周部にはテーパー内周面352が位置する。テーパー内周面352は、押付リング350の軸方向における中央から流体側の端(図5では右端)へ向かうにつれて直径が広がるように傾斜している。テーパー内周面352は不動リング360と接触する(詳細は後述参照)。これにより、押付リング350が不動リング360を介してスタッフィングボックス520の内周面523とリブ524とによって支持される A tapered inner peripheral surface 352 is positioned on the inner peripheral portion of the pressure ring 350 on the fluid side (right side in FIG. 5). The tapered inner peripheral surface 352 is inclined so that the diameter increases from the center in the axial direction of the pressing ring 350 toward the end on the fluid side (the right end in FIG. 5). The tapered inner peripheral surface 352 contacts the stationary ring 360 (see below for details). As a result, the pressing ring 350 is supported by the inner peripheral surface 523 of the stuffing box 520 and the ribs 524 via the stationary ring 360.

不動リング360は押付リング350と接触する側、すなわち大気側(図1では左側)にテーパー外周面361を含む。テーパー外周面361は、不動リング360の大気側の端(図5では左端)から軸方向における中央へ向かうにつれて直径が広がるように傾斜している。テーパー外周面361の最小直径、すなわち不動リング360の大気側の端(図5では左端)の内径は押付リング350のテーパー内周面352の最大直径、すなわち押付リング350の流体側の端(図5では右端)の外径よりも小さい。したがって、テーパー外周面361はテーパー内周面352に接触する。一方、不動リング360の流体側(図5では右側)の円環面362はスタッフィングボックス520のリブ524の大気側(図5では左側)の円環面525に密着する。これにより、押付リング350が不動リング360を介してスタッフィングボックス520の内周面523とリブ524とによって支持される。
[軸シールのシール作用]
The stationary ring 360 includes a tapered outer peripheral surface 361 on the side that contacts the pressing ring 350, that is, on the atmosphere side (left side in FIG. 1). The tapered outer peripheral surface 361 is inclined so that the diameter increases from the air-side end (the left end in FIG. 5) of the stationary ring 360 toward the center in the axial direction. The minimum diameter of the tapered outer peripheral surface 361, that is, the inner diameter of the end of the stationary ring 360 on the atmosphere side (left end in FIG. 5 is smaller than the outer diameter of the right end). Therefore, the tapered outer peripheral surface 361 contacts the tapered inner peripheral surface 352 . On the other hand, the annular surface 362 on the fluid side (right side in FIG. 5) of the stationary ring 360 is in close contact with the annular surface 525 on the atmosphere side (left side in FIG. 5) of the rib 524 of the stuffing box 520 . As a result, the pressing ring 350 is supported by the inner peripheral surface 523 of the stuffing box 520 and the ribs 524 via the stationary ring 360 .
[Sealing action of shaft seal]

支持体350、360、370は、実施形態1による支持体150、160と同様に、パッキン押さえ530からの軸方向(図5では右方向)の圧力をVパッキン120を通して受けてスタッフィングボックス520の内周面523とリブ524とに伝え、それらからの軸方向(図5では左方向)の強い反力をVパッキン120へ返す。これにより、Vパッキン120が軸方向(図5では左右方向)に圧縮されて径方向(図5では上下方向)へ膨張し、各Vリング121のリップ122、123がステム510の外周面511とスタッフィングボックス520の内周面523とに密着する。こうして、ステム510とスタッフィングボックス520のリブ524との隙間が密封される。
[低温化に伴うシール圧の低下に対する防止作用]
Supports 350 , 360 , 370 receive pressure in the axial direction (right direction in FIG. 5 ) from packing retainer 530 through V-packing 120 in the same way as supports 150 , 160 according to the first embodiment, and are pushed inside stuffing box 520 . It is transmitted to the peripheral surface 523 and the rib 524 , and a strong reaction force from them in the axial direction (left direction in FIG. 5 ) is returned to the V-packing 120 . As a result, the V-packing 120 is compressed in the axial direction (horizontal direction in FIG. 5) and expands in the radial direction (vertical direction in FIG. 5). It adheres to the inner peripheral surface 523 of the stuffing box 520 . Thus, the gap between the stem 510 and the rib 524 of the stuffing box 520 is sealed.
[Preventive action against reduction in seal pressure due to low temperature]

図7の(a)は、低温化に伴って支持体350、360、370の間を伝わり、さらにVリング121へ伝わる力を示す模式図である。押付リング350はVリング121と同様にフッ素樹脂製であるので、熱収縮率がVリング121と同程度以上に高い。これに対して、不動リング360と雄アダプター370とはいずれも金属製であるので、熱収縮率がVリング121と押付リング350とのいずれよりも低く、特に1/10程度に過ぎない。したがって、押付リング350のテーパー内周面352が不動リング360のテーパー外周面361に接触する領域(以下、「締付領域」と呼ぶ。)では、低温化に伴う熱収縮によってテーパー内周面352がテーパー外周面361を締め付け、特に、押付リング350内の内周方向の応力SSがテーパー内周面352からテーパー外周面361へ圧力PAとして伝わる。テーパー内周面352とテーパー外周面361とは、Vリング121に近づく(図7の(a)では左方へ向かう)につれて直径が狭まるように傾斜しているので、圧力PAも、それに対するテーパー外周面361からの反力PRも、径方向(図7の(a)では上下方向)に対して傾斜している。したがって、押付リング350内に軸方向(図7の(a)では左方向)の応力が発生するので、押付リング350が雄アダプター370を軸方向(図7の(a)では左方向)へ押し付ける。この圧力が雄アダプター370の凸部371から、最も流体側(図7の(a)では最も右側)に位置するVリング121のリップ122、123へ軸方向(図7の(a)では左方向)の圧力PBとして伝わる。 FIG. 7(a) is a schematic diagram showing forces transmitted between the supports 350, 360, 370 and further to the V-ring 121 as the temperature decreases. Like the V-ring 121, the pressing ring 350 is made of fluororesin, and therefore has a heat shrinkage rate that is as high as or higher than that of the V-ring 121. As shown in FIG. On the other hand, since both the stationary ring 360 and the male adapter 370 are made of metal, the thermal contraction rate thereof is lower than that of both the V ring 121 and the pressing ring 350, in particular only about 1/10. Therefore, in a region where the tapered inner peripheral surface 352 of the pressing ring 350 contacts the tapered outer peripheral surface 361 of the stationary ring 360 (hereinafter referred to as a “tightening region”), the tapered inner peripheral surface 352 is deformed due to thermal contraction due to the decrease in temperature. clamps the tapered outer peripheral surface 361, and in particular, the stress SS in the inner peripheral direction in the pressing ring 350 is transmitted from the tapered inner peripheral surface 352 to the tapered outer peripheral surface 361 as a pressure PA. Since the tapered inner peripheral surface 352 and the tapered outer peripheral surface 361 are inclined so that the diameter becomes narrower as they approach the V-ring 121 (toward the left in FIG. 7A), the pressure PA The reaction force PR from the outer peripheral surface 361 is also inclined with respect to the radial direction (vertical direction in FIG. 7A). Therefore, since a stress in the axial direction (left direction in FIG. 7(a)) is generated in the pressing ring 350, the pressing ring 350 presses the male adapter 370 in the axial direction (left direction in FIG. 7(a)). . This pressure is applied from the convex portion 371 of the male adapter 370 to the lips 122 and 123 of the V-ring 121 located on the fluid side (rightmost in FIG. 7(a)) in the axial direction (leftward in FIG. 7(a)). ) is transmitted as the pressure PB.

一方、テーパー内周面352からテーパー外周面361が受ける圧力により、不動リング360内にも軸方向(図7の(a)では右方向)の応力が発生し、不動リング360からスタッフィングボックス520のリブ524へ軸方向の圧力として伝わる。しかし、不動リング360もリブ524も剛性が十分に高いので、実質上変形も変位もしない。したがって、Vリング121に対する雄アダプター370の圧力PBは十分に高い。この圧力PBは各Vリング121を通して雌アダプター140へ伝わる。雌アダプター140は圧力PBでは実質上変位も変形もしないので、各Vリング121は圧力PBによって雌アダプター140へ向かって(図7の(a)では左方へ)変位し、圧力PBに対する雌アダプター140からの反力を受けて軸方向に更に圧縮される。 On the other hand, due to the pressure applied from the tapered inner peripheral surface 352 to the tapered outer peripheral surface 361 , a stress in the axial direction (right direction in FIG. 7A ) is also generated in the stationary ring 360 , and the stationary ring 360 depresses the stuffing box 520 . Axial pressure is transmitted to ribs 524 . However, both the stationary ring 360 and the ribs 524 are rigid enough that they do not substantially deform or displace. Therefore, the pressure PB of male adapter 370 against V-ring 121 is sufficiently high. This pressure PB is transmitted through each V-ring 121 to the female adapter 140 . Since the female adapter 140 is substantially neither displaced nor deformed by the pressure PB, each V-ring 121 is displaced toward the female adapter 140 by the pressure PB (to the left in FIG. It is further compressed in the axial direction by receiving a reaction force from 140 .

図7の(b)は、押付リング350の熱収縮に伴うその変位とVリング121の変形とを示す模式図である。Vリング121の軸方向への変位は、雄アダプター370に近い(図7の(b)では右側に位置する)Vリング121ほど大きい。Vリング121の変位に合わせて雄アダプター370も押付リング350もVパッキン120へ向かって(図7の(b)では左方へ)変位する。このとき、テーパー内周面352とテーパー外周面361との傾斜により、押付リング350の変位に合わせてその内径が縮小する。したがって、締付領域が維持され、すなわちテーパー内周面352にテーパー外周面361が接触し続けるので、押付リング350が圧力PAに対する反力PRを不動リング360から受け続け、雄アダプター370がVパッキン120に対する圧力PBを持続させる。その結果、各Vリング121の軸方向における圧縮が十分に大きい。 FIG. 7B is a schematic diagram showing the displacement of the pressing ring 350 and the deformation of the V ring 121 due to thermal contraction. The axial displacement of the V-ring 121 is greater for the V-ring 121 closer to the male adapter 370 (located on the right side in FIG. 7(b)). As the V-ring 121 is displaced, both the male adapter 370 and the pressing ring 350 are displaced toward the V-packing 120 (leftward in FIG. 7(b)). At this time, due to the inclination of the tapered inner peripheral surface 352 and the tapered outer peripheral surface 361, the inner diameter of the pressing ring 350 is reduced in accordance with the displacement. Therefore, since the tightening area is maintained, that is, the tapered outer peripheral surface 361 continues to contact the tapered inner peripheral surface 352, the pressing ring 350 continues to receive the reaction force PR against the pressure PA from the stationary ring 360, and the male adapter 370 is connected to the V-packing. Maintain pressure PB against 120; As a result, the axial compression of each V-ring 121 is sufficiently large.

各Vリング121は軸方向における圧縮に伴って径方向(図7の(b)では上下方向)の応力を上昇させるので、低温化に伴うその低下が相殺される。さらに、各Vリング121のリップ122、123が雄アダプター370の凸部371または流体側(図7の(b)では右側)のVリング121のヒール124によって押し拡げられる。したがって、低温化にかかわらず、内側のリップ122はステム510の外周面511に対するシール圧PIを十分に高く維持し、外側のリップ123はスタッフィングボックス520の内周面523に対するシール圧POを十分に高く維持する。
[実施形態2の利点]
Since each V ring 121 increases the stress in the radial direction (vertical direction in FIG. 7(b)) as it is compressed in the axial direction, the decrease due to the temperature decrease is offset. Furthermore, the lips 122 and 123 of each V-ring 121 are spread by the convex portion 371 of the male adapter 370 or the heel 124 of the V-ring 121 on the fluid side (right side in FIG. 7(b)). Therefore, regardless of the temperature drop, the inner lip 122 maintains a sufficiently high sealing pressure PI against the outer peripheral surface 511 of the stem 510, and the outer lip 123 maintains a sufficiently high sealing pressure PO against the inner peripheral surface 523 of the stuffing box 520. keep high.
[Advantages of Embodiment 2]

軸シール300では、押付リング350が雄アダプター370と共にVパッキン120のリップ側に嵌め込まれると共に、不動リング360を介してスタッフィングボックス520の内周面523とリブ524とによって支持される。したがって、常温では、押付リング350と不動リング360とが、スタッフィングボックス520とパッキン押さえ530との間の結合に伴うスタッフィングボックス520からの軸方向の圧力を、実質上そのままVパッキン120へ伝える。これにより、Vパッキン120が軸方向に圧縮され、シール圧を所望の高さまで上昇させる。一方、低温では、押付リング350が熱収縮によって不動リング360を締め付け、それに応じた不動リング360からの反力PRによって押付リング350が雄アダプター370を軸方向へ押し付ける。この圧力PBでVパッキン120が軸方向に更に圧縮されて径方向の応力を上昇させるので、低温化にかかわらず、Vパッキン120のシール圧が十分に高く維持される。このように、軸シール300はVパッキン120のシール圧を、常温では過剰に上昇させることなく、低温では十分に高く維持することができる。 In shaft seal 300 , pressing ring 350 is fitted to the lip side of V-packing 120 together with male adapter 370 , and is supported by inner peripheral surface 523 and ribs 524 of stuffing box 520 via stationary ring 360 . Therefore, at room temperature, the force ring 350 and the stationary ring 360 transmit substantially the axial pressure from the stuffing box 520 associated with the coupling between the stuffing box 520 and the gland 530 to the V-packing 120 . This axially compresses the V-packing 120 and raises the sealing pressure to the desired height. On the other hand, at low temperatures, the pressing ring 350 tightens the stationary ring 360 by thermal contraction, and the pressing ring 350 presses the male adapter 370 in the axial direction due to the corresponding reaction force PR from the stationary ring 360 . Since the V-packing 120 is further compressed in the axial direction by this pressure PB to increase the stress in the radial direction, the sealing pressure of the V-packing 120 is maintained sufficiently high regardless of the temperature drop. In this way, the shaft seal 300 can maintain the sealing pressure of the V-packing 120 at a sufficiently high level at low temperatures without excessively increasing it at room temperature.

Vパッキン120と同じく押付リング350もフッ素樹脂製であるので、押付リング350の熱収縮率がVパッキン120の熱収縮率と同程度以上である。これにより、Vパッキン120の熱収縮が顕著に増大するのに合わせて、押付リング350の熱収縮に伴う圧力PBが上昇する。したがって、低温化に伴うVパッキン120のシール圧の低下を効果的に防ぐことができる。 Like the V-packing 120, the pressing ring 350 is also made of fluororesin, so the heat shrinkage rate of the pressing ring 350 is equal to or higher than that of the V-packing 120. FIG. As a result, the pressure PB associated with the thermal contraction of the pressing ring 350 increases as the thermal contraction of the V-packing 120 increases significantly. Therefore, it is possible to effectively prevent the sealing pressure of the V-packing 120 from decreasing as the temperature drops.

不動リング360は金属製であるので、テーパー外周面361が押付リング350のテーパー内周面352から受ける圧力PAに対して剛性が高く、その圧力PAを受けても実質上変形しない。したがって、テーパー内周面352が滑らかにテーパー外周面361に沿って摺動できるので、テーパー内周面352からの圧力PAをVパッキン120に対する軸方向の圧力PBへ効率良く変換することができる。 Since the stationary ring 360 is made of metal, the tapered outer peripheral surface 361 has high rigidity against the pressure PA received from the tapered inner peripheral surface 352 of the pressing ring 350, and does not substantially deform under the pressure PA. Therefore, since the tapered inner peripheral surface 352 can smoothly slide along the tapered outer peripheral surface 361 , the pressure PA from the tapered inner peripheral surface 352 can be efficiently converted into the axial pressure PB to the V-packing 120 .

押付リング350と不動リング360とは各Vリング121に対してリップ122、123の側に位置する。したがって、低温化に伴って上昇する押付リング350の軸方向の圧力PBがVリング121のリップ122、123を更に大きく開かせ、ステム510の外周面511とスタッフィングボックス520の内周面523とに更に強く押し付ける。その結果、Vパッキン120の低温でのシール性が更に高い。 A pressing ring 350 and a stationary ring 360 are located on the lips 122 , 123 side of each V ring 121 . Therefore, the axial pressure PB of the pressing ring 350, which rises as the temperature drops, causes the lips 122 and 123 of the V-ring 121 to open further, causing the outer peripheral surface 511 of the stem 510 and the inner peripheral surface 523 of the stuffing box 520 to open. Press harder. As a result, the sealing performance of the V-packing 120 at low temperatures is even higher.

押付リング350と不動リング360とはVパッキン120に対し、パッキン押さえ530とは反対側に位置する。この場合、低温化に伴って上昇する押付リング350の圧力PBは、各Vリング121とその周囲510、110との間の摩擦によって弱められた上でパッキン押さえ530に到達する。したがって、押付リング350からの圧力PBに耐えきれずにボルト534が緩む可能性は低いので、その圧力PBに対してパッキン押さえ530が十分に強い反力を返すことができる。それ故、その反力と押付リング350からの圧力PBとによって各Vリング121が十分に大きく圧縮されるので、シール圧が十分に高く維持される。
[変形例]
The pressing ring 350 and the stationary ring 360 are located on the opposite side of the V-packing 120 from the packing retainer 530 . In this case, the pressure PB of the pressing ring 350, which rises as the temperature drops, reaches the packing gland 530 after being weakened by the friction between each V-ring 121 and its surroundings 510, 110. FIG. Therefore, it is unlikely that the bolt 534 will loosen due to the pressure PB from the pressing ring 350, so the packing gland 530 can return a sufficiently strong reaction force against the pressure PB. Therefore, each V-ring 121 is sufficiently compressed by the reaction force and the pressure PB from the pressing ring 350, so that the sealing pressure is maintained sufficiently high.
[Modification]

実施形態2も実施形態1と同様な変形が可能である。また、押付リング350の剛性が十分に高ければ、雄アダプター370が除去され、その代わりに押付リング350の大気側の端部(図5では左端部)が最も流体側(図5では最も右側)のVリング121に直に接触してもよい。 The second embodiment can also be modified in the same manner as the first embodiment. Also, if the compression ring 350 is sufficiently rigid, the male adapter 370 can be removed and instead the air side end (the left end in FIG. 5) of the compression ring 350 is the most fluid side (the rightmost in FIG. 5). may directly contact the V-ring 121 of

100 軸シール
120 パッキン
121 Vリング
122 内側のリップ
123 外側のリップ
124 ヒール
140 雌アダプター
141 雌アダプターの大気側の円環面
142 雌アダプターの流体側の凹部
150 押付リング
151 押付リングの大気側の凸部
152 押付リングのテーパー外周面
160 締付リング
161 締付リングのテーパー内周面
162 締付リングの流体側の円環面
510 ステム
511 ステムの外周面
520 スタッフィングボックス
521 スタッフィングボックスの流体側の端部
522 スタッフィングボックスの大気側の端部
523 スタッフィングボックスの内周面
524 リブ
525 リブの大気側の円環面
530 パッキン押さえ
531 パッキン押さえの流体側の端部
532 パッキン押さえの大気側の端部
533 フランジ
534 ボルト
535 ナット
540 流路
550 ケーシング
551 ケーシングの開口部
560 ケーシングの外部空間
100 Shaft seal 120 Packing 121 V-ring 122 Inner lip 123 Outer lip 124 Heel 140 Female adapter 141 Annular surface on the atmosphere side of the female adapter 142 Concavity on the fluid side of the female adapter 150 Pressing ring 151 Convex on the atmosphere side of the pressing ring Portion 152 Taper outer peripheral surface of pressing ring 160 Clamping ring 161 Tapered inner peripheral surface of clamping ring 162 Fluid-side annular surface of clamping ring 510 Stem 511 Stem outer peripheral surface 520 Stuffing box 521 Fluid-side end of stuffing box Portion 522 Air side end of stuffing box 523 Stuffing box inner peripheral surface 524 Rib 525 Air side annular surface of rib 530 Packing gland 531 Fluid side end of packing gland 532 Air side end of packing gland 533 Flange 534 Bolt 535 Nut 540 Flow path 550 Casing 551 Casing opening 560 Casing external space

Claims (4)

流体機器の可動軸とスタッフィングボックスとの隙間を密封するための軸シールであって、
パッキン押さえからの軸方向の圧力で前記隙間に詰められる樹脂製のパッキンと、
前記可動軸を囲む環状の構造体であり、軸方向における片側を前記パッキンの軸方向における一端部に接触させ、反対側を前記スタッフィングボックスまたは前記パッキン押さえに接触させる支持体と
を備え、
前記支持体が軸方向における少なくとも一部に、
外周側では内周側よりも熱収縮率が高く、温度降下に伴って前記外周側が前記内周側を締め付ける締付領域
を含み、
前記支持体は、前記外周側が前記内周側を締め付ける力が前記締付領域から前記パッキンへ軸方向の圧力として伝わるように構成されている
ことを特徴とする軸シール。
A shaft seal for sealing a gap between a movable shaft of a fluid device and a stuffing box,
a resin packing that fills the gap with axial pressure from a packing retainer;
A support body, which is an annular structure surrounding the movable shaft and has one side in the axial direction in contact with one end in the axial direction of the packing and the other side in contact with the stuffing box or the packing retainer,
at least a part of the support in the axial direction,
The outer peripheral side has a higher thermal contraction rate than the inner peripheral side, and includes a tightening region where the outer peripheral side tightens the inner peripheral side as the temperature drops,
A shaft seal, wherein the support body is configured such that a force with which the outer peripheral side tightens the inner peripheral side is transmitted from the tightening region to the packing in the axial direction.
前記支持体が、
前記可動軸を囲む環状部材であり、軸方向において前記パッキンに近い側に、軸方向において端から中央へ向かうにつれて直径が狭まるように傾斜しているテーパー内周面を含む締付リングと、
前記可動軸を囲む環状部材であり、前記締付リングよりも熱収縮率が低く、軸方向において前記パッキンから遠い側に、軸方向において中央から端へ向かうにつれて直径が狭まるように傾斜しているテーパー外周面を含む押付リングと
を有し、
前記締付領域では前記テーパー内周面が前記テーパー外周面に接触する、
請求項1に記載の軸シール。
The support is
a tightening ring that is an annular member that surrounds the movable shaft and includes a tapered inner peripheral surface that is inclined toward the packing in the axial direction so that the diameter narrows from the end to the center in the axial direction;
An annular member that surrounds the movable shaft, has a lower heat shrinkage than the tightening ring, and is slanted away from the packing in the axial direction so that the diameter narrows from the center toward the end in the axial direction. a pressing ring including a tapered outer peripheral surface;
In the tightening region, the tapered inner peripheral surface contacts the tapered outer peripheral surface,
A shaft seal according to claim 1.
前記支持体が、
前記可動軸を囲む環状部材であり、軸方向において前記パッキンから遠い側に、軸方向において中央から端へ向かうにつれて直径が広がるように傾斜しているテーパー内周面を含む押付リングと、
前記可動軸を囲む環状部材であり、前記押付リングよりも熱収縮率が低く、軸方向において前記パッキンに近い側に、軸方向において端から中央へ向かうにつれて直径が広がるように傾斜しているテーパー外周面を含む不動リングと
を有し、
前記締付領域では前記テーパー内周面が前記テーパー外周面に接触する、
請求項1に記載の軸シール。
The support is
a pressing ring, which is an annular member surrounding the movable shaft and which includes a tapered inner peripheral surface inclined in the axial direction away from the packing so that the diameter increases from the center toward the end in the axial direction;
An annular member surrounding the movable shaft, having a lower thermal contraction rate than the pressing ring, and tapered toward the side close to the packing in the axial direction so that the diameter increases from the end to the center in the axial direction. a stationary ring including an outer peripheral surface;
In the tightening region, the tapered inner peripheral surface contacts the tapered outer peripheral surface,
A shaft seal according to claim 1.
前記パッキンがVパッキンであり、
前記支持体が、
前記パッキンの軸方向における一端部に接触する雄アダプター
を有する、
請求項2または請求項3に記載の軸シール。
The packing is a V-packing,
The support is
Having a male adapter that contacts one end in the axial direction of the packing,
A shaft seal according to claim 2 or 3.
JP2022023510A 2022-02-18 2022-02-18 Shaft seal Active JP7724171B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022023510A JP7724171B2 (en) 2022-02-18 2022-02-18 Shaft seal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022023510A JP7724171B2 (en) 2022-02-18 2022-02-18 Shaft seal

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023120568A true JP2023120568A (en) 2023-08-30
JP7724171B2 JP7724171B2 (en) 2025-08-15

Family

ID=87797150

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022023510A Active JP7724171B2 (en) 2022-02-18 2022-02-18 Shaft seal

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7724171B2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5248756A (en) * 1975-10-15 1977-04-19 Tlv Co Ltd Packing structure
JPS6232265U (en) * 1985-08-13 1987-02-26
WO2008007685A1 (en) * 2006-07-12 2008-01-17 Kitz Corporation Shaft seal packing and shaft seal structure for valve
US20190338854A1 (en) * 2016-06-03 2019-11-07 Fmc Technologies, Inc. Shape memory alloy member for use in polymer or composite seal applications

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5248756A (en) * 1975-10-15 1977-04-19 Tlv Co Ltd Packing structure
JPS6232265U (en) * 1985-08-13 1987-02-26
WO2008007685A1 (en) * 2006-07-12 2008-01-17 Kitz Corporation Shaft seal packing and shaft seal structure for valve
US20190338854A1 (en) * 2016-06-03 2019-11-07 Fmc Technologies, Inc. Shape memory alloy member for use in polymer or composite seal applications

Also Published As

Publication number Publication date
JP7724171B2 (en) 2025-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6007070A (en) Pressure actuated packing assembly
US6547250B1 (en) Seal assembly with two sealing mechanisms for providing static and dynamic sealing
JP3242428B2 (en) Fluid valve
KR100365951B1 (en) Packing system for friction reduction
US5129625A (en) Live load packing system
US8007011B2 (en) Sealed flange joint for high pressure and high purity gas channels
JP2001000017U (en) Packing containing assembly
US9494237B2 (en) Compressible packing live loading apparatus
US5234194A (en) Seal for a shaft
US11821523B2 (en) Non-pusher dry gas seal with sealing elastomer and systems utilizing same
US3048412A (en) Shaft seal
US9534690B2 (en) Leakage prevention seal, and pump for nuclear reactor cooling material
JP2023120568A (en) shaft seal
US4809993A (en) Stuffing box sealing device
US4247121A (en) Piston rod seal
JP4290153B2 (en) Leakage prevention device for cryogenic flange joints
US20220136607A1 (en) Flexible sealing membrane and seal assembly for rotary shaft equipment
JPWO2014016881A1 (en) Diaphragm structure for fluid equipment
JP2024088039A (en) Shaft seal device
RU2103575C1 (en) Circular sealing gasket
US9897218B2 (en) Ball valve with load varying mechanism, and method of operating the same
JP2005121160A (en) Opening and closing valve
JPH0326389Y2 (en)
KR102390604B1 (en) Sealing member of hydraulic cylinder and method for combine them
CA3277297A1 (en) Packing for a high-pressure valve

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20241004

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20250417

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20250507

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20250620

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20250723

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20250804

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7724171

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150