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JPH06174108A - 回転機械端面シール - Google Patents

回転機械端面シール

Info

Publication number
JPH06174108A
JPH06174108A JP5184882A JP18488293A JPH06174108A JP H06174108 A JPH06174108 A JP H06174108A JP 5184882 A JP5184882 A JP 5184882A JP 18488293 A JP18488293 A JP 18488293A JP H06174108 A JPH06174108 A JP H06174108A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
seal
ring
fluid
shaft
rings
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.)
Pending
Application number
JP5184882A
Other languages
English (en)
Inventor
Mark G Pospisil
ジー．ポスパイセル マーク
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.)
John Crane Inc
Original Assignee
John Crane Inc
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 John Crane Inc filed Critical John Crane Inc
Publication of JPH06174108A publication Critical patent/JPH06174108A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3404—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal
    • F16J15/3408—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal at least one ring having an uneven slipping surface
    • F16J15/3412—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal at least one ring having an uneven slipping surface with cavities
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/002—Sealings comprising at least two sealings in succession
    • F16J15/004—Sealings comprising at least two sealings in succession forming of recuperation chamber for the leaking fluid

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sealing Devices (AREA)
  • Mechanical Sealing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転リングの遠心力を活用してオイルのシー
ル隙間内への進入を妨げることによってオイル汚染物質
により惹起される諸問題を回避するシール形状を提供す
る。 【構成】 本発明の内径加圧機械端面シールは、それぞ
れが他方リングの面に対向する径方向に延びる面を有す
る隣接しあう相対回転リングを有する少なくとも一つの
シールモジュールを備える。少なくともリングの一つ、
殊に回転リングは、リング内径に隣接するか同内径から
延びる複数の螺旋溝を有することによって、内径からの
流体圧は、回転リングの遠心力と共に、シール室から外
側方向にシールから漏れる流体を何れも十分な力で駆逐
してシールリング界面領域外からの汚染物質がシール内
に進入することを防止する。リングの一方又は双方より
構成される上記構造と素材は、各リングに構造上の安全
性を与えることにより、内径加圧シールリングが少なく
とも１２００psi に及ぶ流体圧に耐えることが可能にな
る。殊に、リング材料はポリアミドーイミドのような複
合プラスチック材であることが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は全体としてシール装置、
殊にシールモジュールによりシールされたチャンバー内
へのオイルの流入を低減又は除去するための少なくとも
一つのシールモジュールを有するシール装置に関する。
【０００２】
【従来技術】従来より２個の隣接する相対回転リングを
有する回転機械端面シールが、場合によっては毒性の環
境上有害なガスと高揮発性の軽量炭化水素液のような液
体を含む多種類の流体をシールするために使用されてい
る。これらシールの中にはシール作業中にリング端面ど
うしの間に発生する隙間中に流体を汲み移すために複数
の螺旋溝を有する端面を有する少なくとも一つのリング
を備える特殊形状のシール要素を使用しているものがあ
る。上記螺旋溝は少なくとも一部が２個のリングが互い
に対面しあう領域内へ延びることによって界面領域を形
成するようになっている。
【０００３】シール装置がシャフト周囲をシールするた
めに二重シールモジュールを有する形が知られている。
これらの形はシールモジュールが二重形又はタンデム形
をした一連の異なる構成を備えている。
【０００４】米国特許４,２９０,６１１号（本発明の譲
受人に付与）にはシール装置における二重シールモジュ
ールの例を見出すことができる。
【０００５】一定のシール装置用途では周囲環境は必ず
しも大気ではなく、流体、更には液体より構成される場
合がある。例えば、二重シールモジュールの構成によっ
てはシャフトが第２の、もしくは室外モジュールの直ぐ
下流の空間に流体環境としてオイルを含むオイルベアリ
ング上に取り付けられるものがある。溝が外径から延び
るようになった外径加圧形を有するシールのオイルは、
シャフトに沿って漏れてシールリングどうしの間に形成
された隙間内へしみ出る傾向がある。
【０００６】オイルが回転リングと出会う時にオイルが
リング材料に付着して回転リングの遠心力によって推進
される傾向が存在する。その後、オイルはシール隙間へ
進入することによってシールを汚染しシール構成部品ど
うしの間にアンバラスを生じさせる。
【０００７】従来より溝を配置してシール面の内径に沿
って加圧作用を生じさせる可能性が提案されてきた。だ
が、大気より若干上部の高さにおける処理流体の内径圧
は、従来のカーボングラファイト一次リングが過剰圧に
属し、リングが破裂して最終的に分解する危険を生じさ
せることが知られている。外径加圧シールモジュールの
外圧はリングの保全性を維持する上で助けとなる圧縮力
を生じさせるが、内径加圧は逆方向に作用する。もし内
径加圧リングがその構造的安全を維持する何らかの手段
を備えない限り、内径加圧はオイルの汚染問題に対する
解決を与えることはできない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】そのため、回転リング
の遠心力を活用しオイルのシール隙間内への進入を助け
る代わりに妨げることによりシール内のオイルの汚染に
より引き起こされる問題点を回避するシール形が必要と
されている。
【０００９】更に、その安全性を維持し、内径加圧処理
液の条件の下で運転を継続することの可能な回転式機械
端面シールに使用するリングに対するニーズが存在す
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、リング
内径に隣接しそこから延びる螺旋溝を有する少なくとも
一個のシールリングを有するシールが提供される。同シ
ールは処理流体圧がシールリング界面の内径に及ぼされ
るような形をしている。
【００１１】本発明によれば、回転式機械端面シール
は、ハウジングと同ハウジングに対して回転するように
構成されたシャフト間を流蜜にシールし、加圧流体をシ
ールする。上記シールは全体として径方向の対になった
シール面を構成する隣接しあう環状の一次嵌合リングを
備え、同リングの一方はシャフトと同軸状にハウジング
に対して非回転的にシールされ接続され、他方のリング
はシャフトと同軸状にシールされ接続されシャフトと共
に回転するようになっている。リングの一方はシャフト
の軸方向に移動可能で、偏倚手段が軸方向に移動可能な
リングを他方リング方向へ駆動し、シール面を互いに近
接するように移動させ互いに対して回転可能なシール係
合を行うようになっている。他方シールに隣接する各シ
ール面の部分は環状の界面シール量領域を形成し、一方
のリングの面はシール界面領域の内径から同界面領域の
少なくとも一部を横切って延びる複数の螺旋溝を備え、
同螺旋溝はシール界面領域を横切ってシールから径方向
外側へシールさるべき流体を汲み移すことによってシー
ル流体の圧力の他に径方向外側方向に汲み移される時に
回転リングによりシール流体に付与される遠心力がシー
ル界面領域外に見出される汚染物質がシール内に入るこ
とから妨げられる。
【００１２】本発明の一つの特徴は、ＩＤ圧により生成
されるフープ応力に抗することの可能な一次リング用材
料を活用する点である。
【００１３】殊に、上記材料はリング内径表面にかかる
少なくともほぼ１２００psi の流体圧に相当するフープ
応力の量に抗することができることが望ましい。
【００１４】また、上記リングはポリアミド−イミドの
ような複合プラスチック材料より構成することが望まし
い。
【００１５】
【好適例の解説】図１は、本発明の一例に従って構成し
た１０で示すシールを示す。
【００１６】同シールはハウジング内にガスや高揮発性
のカーボンをベースにした流体のような加圧処理流体を
ハウジング内に含むように設計する。
【００１７】上記ハウジングは１２で示し、装置の内部
１４を包囲し、それに対してシールが施される。かかる
装置はポンプ、圧縮機その他でよい。シャフト１６はハ
ウジング１２内の開口１８を介して周囲環境２０方向へ
延びる。
【００１８】一般的にいって、シール１０は螺旋溝機械
端面シールモジュールのタンデム構成を備え、各モジュ
ールはハウジングとシャフト上に取り付けられるその部
分を有する。各シールモジュールは全体として米国特許
４,２１２,４７５号に示すタイプのものである。上記シ
ールは二重のシールモジュール構成を備えることができ
る。その代わり、米国特許４,２１２,４７５号に開示す
るような単一のシールモジュールを使用して本発明の利
益を取得することもできる。米国特許４,２１２,４７５
号の開示事項は各シールにより流体を汲み移す方法を示
すために参考として本文に組み込んである。
【００１９】上記タンデムシールは、上流又は機体内シ
ールモジュール２２と下流又は機外シールモジュール２
４を備え、同モジュール２２，２４はそれらの間に環状
室２６を形成する。上記機内シールモジュール２２は、
一対の環状リングを備え、同リングは径方向に延びる面
３０を有する機内一次リング２８と、同一次リング２８
の面３０と反対側の径方向に延びる面３４を有する機内
嵌合リング３２より構成される。同様にして、機外シー
ルモジュール２４は、一対の環状リングを備え、同リン
グは径方向に延びる面４０を有する機外一次リング３８
と、一次リング３８の面４０と反対側の径方向に延びる
面４４を有する機外嵌合リング４２を有する。
【００２０】一次リング２８，３８はそれぞれ保持組成
体によりハウジングに付着する。同様に、嵌合リング３
２，４２は回転するように一もしくはそれ以上のスリー
ブ組成体によりシャフト１６と付着させる。
【００２１】シャフト１６上にはまりあう機内シャフト
スリーブ４６は駆動ピン４８又はその他の手段（図示せ
ず）により回転しないように保持する。スリーブ４６は
適当な手段（図示せず）によりシャフトに固定し、スリ
ーブの外側方向軸方向運動を防止する。また、Ｏリング
をスリーブ４６のフランジ部分に位置決めして、スリー
ブとシャフト間をシールする。
【００２２】また、機外シャフトスリーブ５０もシャフ
ト１６上に嵌合して、機内シャフトスリーブ４６と隣接
し、２つのスリーブ４６，５０の表面がそれらの間で流
体の漏れを許さないようにしている。機外シャフトスリ
ーブ５０と機内シャフトスリーブ４６の間の接続は、ね
じ５２（シルエットで示す）のような適当な付属手段に
より完成する。更に、スリーブ４６，５０は嵌合リング
３２，４２の内径に隣接する径面３４，４４へ延びそれ
と係合するスペーサスリーブ５４を備える。かくして、
嵌合リング３２，４２は、それぞれのシャフトスリーブ
４６，５０のフランジ部分どうしの間の所定位置にロッ
クされる。Ｏリング５５はスペーサスリーブ５４内の肩
とリング面４２間をシールする。
【００２３】更に、シール１０は機内と機外の一次リン
グ２８，３８をそれぞれ保持するための機内、機外保持
器５８，６０より成る。保持器５８，６０はそれぞれキ
ャップねじ６２（シルエットで示す）のような適当なフ
ァスナーにより互いに接続される。機内保持器５８は、
機内一次リング２８を取り付ける。同様にして、機外保
持器６０は、機外一次リング３８を取り付ける。機内保
持器５８の突出部分５９は、機外保持器６０内の環状溝
６１と合致するような形と寸法を有するため、キャップ
ねじ６２を締め付けた時、保持器６０は保持器５８に対
してシールされる。
【００２４】各保持器は多数のねじ６４Ａ，６４Ｂとデ
ィスク６６Ａ，６６Ｂを担い、それらは一次リングを推
進して嵌合リングと係合させる。ディスク６６Ａ，６６
Ｂとばね６４Ａ，６４Ｂにより一次リング２８，３８は
シャフトの軸方向に移動することが可能になる。Ｏリン
グシール６８Ａ，６８Ｂは、ディスク６６Ａ，６６Ｂと
各保持器５８，６０間に二次シールを提供する。機外シ
ール組成体は、ディスク６６Ｂと一次リング３８間を更
に二次シールするためのもう一つのＯリング７０を提供
する。
【００２５】グランドプレート７２はハウジング１２と
接続する。同プレートはねじ７４（シルエットで示す）
によりハウジングに付属させる。グランドプレートは機
外保持器６０の外側端面と係合するためのフランジ部分
７６を有する。保持器６０は、キャップねじ７８（シル
エットで示す）によりフランジ部分に接続される。図の
ように適当なＯリングを設けてグランドプレートをハウ
ジングと保持器５８，６０に対してシールする。
【００２６】通気路８０は、保持器６０内の開口８２と
チャンバー２６と連通する。通気路８０は上流シールモ
ジュール２２の回転面を横切って通過する制御された量
のガスを処理するためにクレアスタックもしくはその他
の燃焼装置（図示せず）に接続することができる。その
ようなガスは、例えばシールを含む装置と関連する建物
を加熱するために使用できるか、ガスを圧縮しなおして
他の用途に役立てることができる。
【００２７】図２は、上流又は機内のシールモジュール
２２の嵌合リング又は一次リングの何れかより成る嵌合
面の一部を示す。上記シール用嵌合面は米国特許4,212,
475号に示すような思想に従って従来形の螺旋溝面とす
ることができる。説明のために嵌合リング３２の面３４
を図示する。同面は外周から一部面３４の幅を横切って
延びる複数の下流汲み移し螺旋溝９２を有する。溝のな
い環状の面はシールダム９４を形成し、同ダム９４は、
シール面が互いに対して回転しない時に接触するスタチ
ックシールを提供する。
【００２８】図３は下流又は機外のシールモジュール２
４の嵌合リング又は一次リングの何れかの上部にある嵌
合面の一部を示す。上記シール嵌合面は図２に示すシー
ル面３４とそれと同一ではないが、その代わりにリング
４２の内径に隣接する溝付部分を有する。シール嵌合面
は米国特許４,２１２,４７５号に示す溝付シール面と類
似する形を有することができるが、両者の大きな明白な
相違は内径に隣接する溝の位置である。
【００２９】同様に説明の目的で、嵌合リング４２の面
４４を示す。面４４もまた、複数の下流汲み移し溝９８
を有し、同溝９８はリング４２の内径に隣接して配置さ
れる。図２に示すシール面はシャフト回転中に流体をシ
ール界面を横切って外径から内径に隣接して配置された
ダム９４方向へ汲み移すようになっているが、それとは
異なって、図４２に示すシール面は流体をシール面４４
を横切ってリング４２の内径からリングの外径に隣接し
て配置されたダム１００方向へ汲み移す。
【００３０】嵌合シールリング面３４，３４の間のもう
一つの差異は、リング４２の内径と溝９８の内周境界１
０４間の第２の環状帯１０２にある。本発明の文脈で使
用される「内径に隣接して」という点は溝９８の端がリ
ング８２の内径と連続することを要するものではない。
図３に見るように、リング４２内の溝９８を示すシルエ
ットラインはリングの内径に延びることはない。環状帯
１０２に相当する面４４の部分はスペーサスリーブ５４
の一端と衝合する。Ｏリング５６はリング面４２とスペ
ーサスリーブ５４間の衝合部をシールし、Ｏリングによ
りシールをより実効的にするためにスムーズな面が環状
帯１０２により与えられる。だが、溝９８は、２個のリ
ング３８，４２の界面領域を超えてチャンバ２６内へ延
びる。この形によって溝は流体をチャンバ２６からシー
ル界面を横切って周囲環境２０へ汲み出すことができ
る。
【００３１】全体として螺旋溝は図２に示すように、従
来通り回転リングの外径に隣接するか、もしくは同外径
から延びるように配置される。従来技術では、上記汲み
移しは螺旋溝が固定リング又はシールリング内径に隣接
又は同内径から延びる回転リング上に配置される形にも
行われることが提供されてきた。
【００３２】本発明の出願人は、螺旋溝を内径上に配置
して不活性緩衝流体を上流室内にシールされた処理流体
の圧力に抗して上流に汲み移すことを提供する。
【００３３】だが、内径加圧シールリングの場合、外側
に向いたフープ応力をシールリングの設計にあたって考
慮に入れる。特に、外径加圧シールに従来より使用され
てきたカーボンブラファイトリングは通常の場合、内径
加圧により生ずる径方向外側に向けられたフープ応力に
抗することが不可能であるから、リングはシールが内径
加圧された時に割れや破裂を蒙りがちである。外径加圧
シールの場合、外径圧は全方向から径方向内側にリング
に対して圧縮力を提供し、リングはこの圧力に耐するこ
とができる。上記圧縮力はリングの抵抗を強化し、半円
形アーチはその上にかかるアーチの重さを支えることが
できる。
【００３４】しかしながら、内径加圧リングの場合、処
理流体は内径から外側方向にかかる圧力を提供するた
め、リングに応力が発生する。この応力はスフープ応力
と称されることがある。外側方向に向いた圧力により発
生された上記フープ応力は、リングに対して作用し、リ
ングを破裂させがちな力にさらす。
【００３５】再び、図２について述べると、両方のシー
ルモジュール２２，２４は流体を下流、又は流体圧が下
圧側方向に高くなった側から汲み移す。だが、機内シー
ルモジュール２２を通過中の流体は回転リング３２の螺
旋溝９２により内側方向に推進され、一方、機外シール
モジュール２４を通過中の流体は、螺旋溝９８と共にリ
ング４２の回転により流体により付与された遠心力のた
めにシール界面から外側方向へ推進される。流体圧差と
リング４２の回転遠心力とによって付与される径方向外
側方向への流体の流れにより、溝９８のポンプ作用によ
り提供されるものとは逆方向へ流体の流れが上流へ浸出
する作用に対する抵抗が増大する。かくして、シール形
はオイルのような汚染物質がシール隙間に進入する作用
を最少限にする。
【００３６】正規の使用パラメータの下では、外径加圧
固定一次リング２８は遠心動圧力からの構造的応力を受
ける。これらの力は一次リングの圧縮抵抗による反作用
を受ける。上記圧縮抵抗は内側方向に向けられた力が大
きくなるにつれて大きくなる。だが、内径加圧形の場
合、カーボングラファイト一次リングは材料の引張抵抗
の反作用を受けない、その内周面上の外側に向けられた
圧力を受ける。かくして、構造的安全性を維持するため
には一次リングは１２００psi を超える圧力に抗するこ
とが可能でなければならない。だが、カーボングラファ
イト材により構成した現在の典型的な一次リングはこの
ように使用した時非常に脆い。
【００３７】かくして、本発明の特徴の一つは、ポンプ
や圧縮機において通常経験する圧力に抗することの可能
な材料を備える一次リングを提供することである。本発
明は、ポリアミドイミドのような一定種類の複合プラス
チック材料（ジョージア州、アトランタのアモコ・トー
ロン・プロダクツ社より商標名トーロン（TORLON) の下
に市販) が一次リングの、また一定の用途では嵌合リン
グの製作に使用できることを想定している。トーロンは
大きな、即ちほぼ１２００psi に至る内径流体圧から生
ずるフープ応力に抗する上でカーボングラファイトより
もほぼ３倍大きいことが知られている。
【００３８】本発明の特徴を組み込んだもう一つの二重
シール構造は緩衝液が２つのシールモジュールどうしの
間の中間室内に配置されるようになったシールである。
かかる構造を図４に示す。緩衝流体シールモジュールは
それぞれ互いに上下流にも配置される。
【００３９】シール１１０は本発明のもう一つの実施例
によっても構成され、多くの点でシール１１０は構造と
作用の点でシール１０（図１）と似ている。可能な場合
には、シールの各々の類似要素は、シール１１０の識別
番号に１００を加えることによって同様な識別番号によ
り示すことによってそれらの数字が図１に示すシール１
０のシール要素の数字の順序と一致するようにしてあ
る。
【００４０】ハウジング１１２はシール１１０が設けら
れる装置の内部室１１４を包囲する。シャフト１１６は
ハウジング１１２内の開口１１８内を延び、周囲環境１
２０へ至る。
【００４１】上流又は機内シールモジュール１２２と下
流又は機外シールモジュール１２４とは、それらの間に
環状室１２６を形成する。機内シールモジュール１２２
は、径方向に延びる面１３０を有する機内一次リング１
２８と、一次リング１２８の面１３０の反対側に径方向
に延びる面１３４を有する機内嵌合リング１３２と、を
有する一対の環状リングを備える。
【００４２】同様にして、機外シールモジュール１２４
は、径方向に延びる面１４０を有する機外一次リング１
３８と、一次リング１３８の面１４０と反対側の径方向
に延びる面１４４を有する機外嵌合リング１４２とから
成る一対の環状リングを有する。
【００４３】一次リング１２８，１３８はそれぞれ保持
組成体によりハウジングに添える。同様にして、嵌合リ
ング１３２，１４２を添えて一もしくはそれ以上のスリ
ーブ組成体と共にシャフト１１６と共に回転させる。
【００４４】シャフト１１６上に適合する機内シャフト
スリーブ１４６は駆動ピン１４８又はその他の手段（図
示せず）により回転しないように保持される。スリーブ
１４６は適当な手段（図示せず）によりシャフト１４８
に固定してスリーブの外側軸方向運動を防止する。同様
に、Ｏリングをスリーブ１４６のフランジ付き部分に位
置決めしてスリーブとシャフト間をシールする。
【００４５】また、機外シャフトスリーブ１５０もシャ
フト１１６上に適合し、機内シャフトスリーブ１４６に
隣接することによって２個のスリーブ１４６，１５０の
接続面がそれらの間の流体の漏れを許さないようにす
る。機外シャフトスリーブ１５０と機内シャフトスリー
ブ１４６間の接続は、キャップねじ１５２（シルエット
で示す）のような適当な付属手段により完成される。
【００４６】更に、スリーブ組成体１４６，１５０は、
それぞれの嵌合リング１３２，１４２の内径に隣接する
径面１３４，１４４へ延びそれと係合するスペーサスリ
ーブ１５４を備える。かくして、嵌合リング１３２，１
４２は、それぞれのシャフトスリーブ１４６，１５０の
フランジ部分どうしの間の所定位置にロックされる。ま
た、Ｏリング１５６はシール１０の構成と同様にスペー
サスリーブ１５４とリング面１４４間をシールするため
にも設けられる（図１）。
【００４７】保持組成体は、機内と機外の一次リング１
２８，１３８をそれぞれ保持するために機内と機外の保
持器１５８，１６０を備える。保持器１５８，１６０は
キャップ１６２（その一つをシルエットで示す）により
互いに対して接続される。機内保持器１５８は機内一次
リング１２８を取り付ける。同様にして、機外保持器１
５８は機外一次リング１３８を取り付ける。
【００４８】機内保持器１５８の突出部分１５９は、機
外保持器１６０の対面部分における環状溝１６１に合致
するような形と寸法を有する。キャップねじ１６２を締
め付けると機外保持器１６０が機内保持器１５８へ取り
付けられる。
【００４９】各保持器は、一次リングを嵌合リングと係
合させる多重ばね１６４Ａ，１６４Ｂとディスク１６６
Ａ，１６６Ｂを担う。上記ディスク１６６Ａ，１６６Ｂ
とばね１６４Ａ，１６４Ｂにより一次リング１２８，１
３８はシャフト１６の軸方向に移動することが可能にな
る。Ｏリングシール１６８Ａ，１６８Ｂは、ディスク１
６６Ａ，１６６Ｂと各保持器１５８，１６０の間に二次
シールを提供する。もう一つのＯリング１７０が各モジ
ュール内に設けられ、各ディスク１６６Ａ，１６６Ｂと
各一次リング１２８，１３８間を更に二次シールする。
【００５０】グランドプレート１７２はハウジングス１
１２に接続する。グランドプレートはねじ１７４により
ハウジングに取り付ける。グランドプレートは機外保持
器１６０の外側端面に係合するフランジ部分１７６を有
する。上記フランジ部分１７６はキャップねじ１７８に
より保持器１６０へ接続する。図のように適当なＯリン
グを設けてグランドプレートをハウジング１１２と保持
器１５８，１６０に対してシールする。
【００５１】スペーサスリーブ１５４は、保持器１５
８，１６０間に中間室１２６用のスペースを形成するに
十分な隙間を与えるような寸法とする。緩衝室とも呼ぶ
が中間室１２６は、２個のシールモジュール１２２，１
２４との間と、保持器１５８，１６０どうしの間に位置
する。シールモジュール１２２，１２４はシール室１２
８を処理流体室１１４と周囲環境１７０とからそれぞれ
シールする。
【００５２】緩衝流体通路１８０は、ハウジング１１２
を貫いて緩衝流体ポット（図示せず）へと延びる。緩衝
流体通路１８０は開口１８２（シルエットで示す）と連
通する。同開口１８２は、緩衝流体通路１８０と中間シ
ール室１２６間に流体連通を提供する。
【００５３】図１のシール１０実施例と図４のシール１
１０実施例の間のもう一つの重要な差異は、シール１０
が中間室２６から処理流体を排出するためのベント８０
を有する。他方、シール１１０は窒素ガスのような不活
性緩衝流体を緩衝流体ポット（図示せず）から中間室１
２６内へ通す緩衝流体通路を有する。更に、シール１０
において、ハウジング１４内の処理流体は最高圧レベル
にあり、中間室２６よりも高圧レベルにある。他方、シ
ール１１０において、中間室１２６内の緩衝流体は、ハ
ウジング室１１４内の処理流体が１２０における周囲圧
力の何れよりも高い圧力に維持される。
【００５４】回転嵌合リング１３２，１４２は共に内径
に隣接する螺旋溝を有する。図４，５に示す通り、螺旋
溝は嵌合リング１３２，１４２の内径辺縁に対しては延
びず、螺旋溝１９８（図４）は、その少なくとも一部が
２個のシール間に形成された中間室１２６内へと延びる
ことによって、嵌合リング１３２，１４２が共にリング
４２（図１，３）と類似する形を有するようになってい
る。外径ダム２００を溝１９８が流体を汲み移さないよ
うに設ける。シール１１０の動作中、リング１３２の螺
旋溝１９８は緩衝液シールリングの内径から外径へと面
１３０，１３４間のシール界面を横切って汲み移してハ
ウジング室１１４内へ送る。内径環状帯２０２は、自ら
とスペーサスリーブ１５４間にＯリング用シール面を提
供する。
【００５５】
【発明の効果】中間室１２６内の緩衝流体圧もまたハウ
ジング室１１４内の処理流体の圧力よりも大きい。かく
して、圧力差は更にシール界面を横切って処理流体室１
１４内へ至る緩衝流体の漏れを補助する。シール１１０
は、処理流体の漏れが起こらず不活性緩衝流体による処
理流体の汚染が困難を与えないようにすることが重要な
特殊条件の下において使用するものと想定されている。
このタイプのシールの適切な用途は毒性の処理流体をシ
ールしたり、汲み移したりすることにある。窒素ガス緩
衝液の使用が許されるのは窒素が処理流体中の他の反応
物質と反作用せず、また窒素が処理流体のどんな提案さ
れた用途とも抵触することがないためである。
【００５６】機外シールモジュール１２４においても、
螺旋溝は嵌合リング１４２の内径に隣接して配置され、
処理流体を中間室１２６からシール界面を横切って周囲
環境１２０へ汲み移すようになっている。シールモジュ
ール１２４の作用はシールモジュール２４（図１）に関
して上記したものと同様である。周囲環境１２０の圧力
に対する緩衝流体室１２６の高い内径圧は、回転嵌合リ
ング１４２の遠心力と共に、ベアリングオイルのような
流体が上流に移動することを防止する。また、シールの
形状は、周囲環境１２０からシール面どうしの間の隙間
間へ流体がしみ出すことから生ずるシールの汚染を回避
又は防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のシールの断面図である。
【図２】 ほぼ図１の線２−２に沿って描いたシール面
の一部の断面図である。
【図３】 ほぼ図１の線３−３に沿って描いたシール図
１のシール面の一部の断面図である。
【図４】 本発明の第２実施例の断面図である。
【図５】 ほぼ図４の線５−５に沿って描いたシール面
の一部の正面図である。符号の説明 １０・・・シール １２・・・ハウジング １４・・・装置内部 １６・・・シャフト １８・・・開口 ２０・・・周囲環境 ２２，２４・・・シールモジュール ２６・・・環状室 ２８・・・一次リング ３３，３４・・・径面 ３２，４２・・・嵌合リング ４６・・・スリーブ ５４・・・スペーサスリーブ ６０・・・保持器 ７２・・・グランドプレート ７６・・・フランジ部分 ７８・・・キャップねじ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ハウジングと同ハウジングに対して回転
    するようになったシャフトとの間に流密なシールを提供
    する回転式機械端面シールで、加圧流体をシールし、前
    記流体圧がシールの内径に付与されるものにおいて、 全体として径方向の嵌合シール面を形成し互いに隣接し
    あう環状一次嵌合リングで、同リングのうちの一つが前
    記シャフトと同軸状にハウジングに対して回転しないよ
    うにシール接続され、他方リングがシャフトと同軸状に
    シール接続され同シャフトと共に回転し、前記リングの
    一つがシャフトの軸方向に移動可能となったものと；前
    記軸方向に移動可能なリングを他方リング方向に推進し
    て前記シール面どうしを互いに近接させ互いに対して回
    転可能なシール係合を備えるようになった偏倚手段で、
    他方シール面に隣接する各シール面の諸部分が環状のシ
    ール界面領域を形成するようになったものと；からな
    り、 前記リングの一方の面が前記シール界面領域の内径から
    前記界面領域の少なくとも一部を横切って延び、前記螺
    旋溝がシールから径方向外側方向にシール界面領域を横
    切ってシールされる流体を汲み移すことによって、シー
    ル流体の内径圧と共にシール流体が径方向外側方向に汲
    み移される時に前記回転リングにより前記シール流体に
    付与される遠心力がシール界面外から汚染物質がシール
    内に進入することを防止するようになった前記シール。
  2. 【請求項２】前記相対回転可能なリングの各々が少なく
    とも600psiの内径流体圧に耐えるような形と寸法、構成
    を有する請求項１のシール。
  3. 【請求項３】前記相対回転可能なリングの各々が少なく
    とも 1000psiの内径流体圧に耐えるような形と寸法、構
    成を有する請求項３のシール。
  4. 【請求項４】前記相対回転可能なリングの各々が、少な
    くとも 1200psiの内径流体圧に耐えるような形と寸法、
    構成を有する請求項３のシール。
  5. 【請求項５】前記相対回転可能なリングの各々が、少な
    くとも600psiの内径圧に相当するフープ応力に耐える能
    力を提供する材料より構成される請求項１のシール。
  6. 【請求項６】前記相対回転可能なリングの少なくとも一
    つが、複合プラスチック材料群から選ばれた材料より構
    成される請求項５のシール。
  7. 【請求項７】前記相対回転可能なリングの少なくとも一
    つがポリアミド−イミドより構成される請求項６のシー
    ル。
  8. 【請求項８】前記相対回転可能なリングの少なくとも一
    つが複合プラスチック材料群から選ばれた材料より構成
    される請求項１のシール。
  9. 【請求項９】前記相対回転可能なリングの少なくとも一
    つがポリアミド−イミドより構成される請求項８のシー
    ル。
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