JPH0686911B2 - エンド・シール一体型軸封装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、流体機械、流体機器などの流体装置に使用
されるエンド・シール一体型軸封装置に関する。

背景技術 この種の流体装置に使用される軸封装置は、特公昭62−
57864号公報および特公昭63−25227号公報に開示されて
いるが、前者では、分割型エンド・シールが使用され、
そして、そのエンド・シールの交換を容易にするので、
ドライブ・リングやシール・スリーブが構造上、複雑に
なり、また、後者では、シール側に注水する構造が採用
され、そしてシール性能を向上させるので、装置全体が
複雑で大型化され、また、場合によっては、注水装置が
必要になった。

発明の目的・課題 この発明の目的・課題は、シャフトの不規則な動きを許
容しながら、そのシャフトの不規則な動きを摺動面間に
おいて、小さくし、摺動面間の接触状態を安定させ、長
期間においてシール状態を確保し、加えて、構造を簡略
化し、製作、取付け、および点検・整備を容易にすると
ころのエンド・シール一体型軸封装置の提供にある。

目的・課題に係る発明の概要： 請求する発明の内容 上述の目的・課題に関連して、この発明のエンド・シー
ル一体型軸封装置は、流体装置のハウジングに形成され
てあるスタッフィング・ボックスを通って外側に伸長さ
れているシャフトの所定の位置に固定されるドライブ・
リングと、そのスタッフィング・ボックスを臨むテーパ
付き摺動面を有し、リング・シールを介在させてフロー
ティング状態でそのシャフトに嵌め合わせられ、そし
て、そのドライブ・リングに廻り止め連結されるコーン
形シール・リングと、そのスタッフィング・ボックスの
端面に固定されるフランジを有し、シール下でそのスタ
ッフィング・ボックスに嵌め合わせられるアバトメント
・スリーブと、そのシール・リングとそのアバトメント
・スリーブとの間でそのシャフトのまわりに配置されて
そのアバトメント・スリーブに廻り止めされ、そして、
そのアバトメント・スリーブのフランジを臨んで円周方
向に適宜の間隔を置いて開口されてある複数のスプリン
グ・ポケットを有するフロント・プレートと、そのシャ
フトのまわりでそのフロント・プレートに嵌め込まれて
そのシール・リングのテーパ付き摺動面に押し付けられ
るエンド・シールと、そのシャフトおよびアバトメント
・スリーブにフローティング状態で、そのアバトメント
・スリーブにシール下で軸方向に移動可能に嵌め合わせ
られ、そして、そのフロント・プレートにねじ結合され
てそのエンド・シールをそのフロント・プレートに抜け
止めするシール・スリーブと、そのアバトメント・スリ
ーブのフランジとそのフロント・プレートとの間でその
スプリング・ポケットに嵌め込まれ、そして、フロント
・プレートを介してそのエンド・シールをそのシール・
リングのテーパ付き摺動面に押し付ける複数の圧縮スプ
リングとを含み、そのシャフト上にフローティング状態
に配置されるそのシール・リング、フロント・プレー
ト、およびシール・スリーブによって、摺動面間の接触
状態を安定させてシール状態を確保し、そして、そのフ
ロント・プレートとアバトメント・スリーブとの間に圧
縮スプリングを配置することによって構造を簡略化させ
るところにある。

具体例の説明 以下、この発明のエンド・シール一体型軸封装置の特定
された具体例について、図面を参照して説明する。

図は、ウォータ・ポンプ50に適用されてこの発明のエン
ド・シール一体型軸封装置の具体例10を示している。

この軸封装置10は、ドライブ・リング11と、コーン形シ
ール・リング12と、アバトメント・スリーブ13と、フロ
ント・プレート14と、一体型エンド・シール15と、シー
ル・スリーブ16と、３個の圧縮スプリング17とを含んで
製作された。

そのドライブ・リング11は、そのウォータ・ポンプ50の
ハウジング51に形成されたスタッフィング・ボックス52
を通って外側に伸長されているシャフト53の所定の位置
において、ねじ穴20にねじ込まれた止めねじ21でそのシ
ャフト53に固定され、そのシャフト53と一体的に回転さ
れ、同時に、スラストを受け得るようにしている。

また、そのドライブ・リング11は、そのスタッフィング
・ボックス52側を臨ませて突き出されたドライブ・ピン
22を備えている。

そのコーン形シール・リング12は、炭化けい素（SiC）
から製作され、シャフト・ボア23の内径がそのシャフト
53の外径よりも大きく形成され、リング・シール27を介
在させて、フローティング状態でそのシャフト53に嵌め
合わせられてある。

そのシール・リング12は、そのスタッフィング・ボック
ス52を臨むリング面にテーパ付き摺動面24を形成し、ま
た、そのドライブ・リング11に向かい合うリング面にお
いて、そのシャフト・ボア23の開口縁に環状嵌込み段25
を形成し、そのリング・シール、すなわち、Ｏリング27
をその嵌込み段25に受け入れる形状に加工された。

さらに、そのシール・リング12は、そのドライブ・リン
グ11に向かい合うリング面に窪み26を切り欠いてある。
勿論、その窪み26は、そのドライブ・ピン22に向かい合
った位置で、そのシール・リング12のリング面に切り欠
かれ、そのＯリング27を介在させてそのシャフト53に嵌
め合わせられた状態で、そのドライブ・ピン22の先端部
分を受け入れ、そのようにして、そのドライブ・リング
11に廻り止め連結され、かつ、そのシャフト53に関して
フローティング状態に置かれてそのシャフト53と一体的
に回転される。

そのアバトメント・スリーブ13は、スリーブ本体28とそ
のスリーブ本体28の一端に一体的に形成されたフランジ
29とより構成され、そのスリーブ本体28をそのスタッフ
ィング・ボックス52に差し込んで嵌め合わせられ、その
スリーブ本体28とそのスタッフィング・ボックス52との
間の間隙を液状ガスケット（図示せず）でシールされて
そのスタッフィング・ボックスの端面に固定された。

また、そのフランジ29には、円周方向に等間隔で２個の
ばか穴30が明けられ、そのスリーブ本体28が、そのスタ
ッフィング・ボックス52に差し込まれると、そのフラン
ジ29は、そのスタッフィング・ボックス52の端面に添え
られ、ボルト55をそのばか穴30を通してそのスタッフィ
ング・ボックスのねじ穴54にねじ込み、そのスタッフィ
ング・ボックス52の端面に締め付けられる。

そのようにして、そのフランジ29がそのボルト55でその
スタッフィング・ボックス52の端面に締め付けられて、
そのアバトメント・スリーブ13は、そのスタッフィング
・ボックス52に固定される。

さらに、そのフランジ29は、その２個のばか穴30に関連
して、３個のねじ穴31をフランジ面に円周方向に等間隔
で開口させてある。

そのように、３個のねじ穴31が明けられたそのフランジ
29は、そのねじ穴31にねじ込まれる仮付けボルト（図示
せず）で、そのフロント・プレート14、エンド・シール
15、シール・スリーブ16、および圧縮スプリング17をそ
のアバトメント・スリーブ13に予め組み付ける手段に使
用され、また、その圧縮スプリング17のスプリング座に
も使用される。

そのフロント・プレート14は、そのシール・リング12と
そのアバトメント・スリーブ13との間でそのシャフト53
のまわりに配置され、そして、そのアバトメント・スリ
ーブ13のフランジ29に向かい合わせられるところのリン
グ・プレートに製作された。

また、このフロント・プレート14は、そのアバトメント
・スリーブ13のフランジ29に形成されたその２個のねじ
穴31に合わせられるように、そのアバトメント・スリー
ブ13のフランジ29を臨む側のプレート面に３個のスプリ
ング・ポケット32を円周方向に等間隔で開口させ、ま
た、３個のばか穴33をその対応する３個のスプリング・
ポケット32に同軸線的に連通させてそのシール・リング
12を臨む側のプレート面に開口させ、さらに、そのボル
ト55に合わせられるように、その３個のスプリング・ポ
ケット32に関連して、２個のＵ字切欠き34を外周部分に
円周方向に等間隔で切り欠いてある。

さらに、そのフロント・プレート14は、図から理解され
るように、内周面のシール・リング側をテーパ面35に加
工し、そのテーパ面35にそのエンド・シール15を嵌め込
んで、そのコーン形シール・リング12側に抜け止めされ
た状態で、そのエンド・シール15を保持し、また、その
内周面のアバトメント・スリーブ側にねじを切り、その
内周面のアバトメント・スリーブ側をねじ穴36に加工し
てある。

そのように製作されたそのフロント・プレート14は、そ
のスタッフィング・ボックス52の端面にそのアバトメン
ト・スリーブ13のフランジ29を固定するボルト55のヘッ
ド56がそのＵ字切欠き34に嵌め合わせられるので、図示
されたようなセット状態では、そのアバトメント・スリ
ーブ13、換言するならば、そのスタッフィング・ボック
ス52に廻り止めされてある。

そのエンド・シール15は、図示された断面形状にカーボ
ンから成形された。すなわち、このエンド・シール15は
一体構造に成形され、そのフロント・プレート14のテー
パ面35に相補的に嵌め合わせられるように、所謂、フィ
ットされるように、テーパ付き外周面37を備え、そのシ
ャフト53のまわりでそのフロント・プレート14のテーパ
面35に嵌め込まれる構造に製作された。

そのような構造であるので、そのエンド・シール15は、
そのフロント・プレート14のテーパ面35に嵌め込まれ、
そして、そのシール・スリーブ16が、そのフロント・プ
レート14のねじ穴36にねじ込まれると、そのフロント・
プレート14とそのシール・スリーブ16との間に締め付け
られ、そして、そのフロント・プレート14に固定され
る。

そのようにしてそのフロント・プレート14に保持された
そのエンド・シール15は、図から理解されるように、軸
方向断面角形環状エッジ38を備え、最初にそのコーン形
シール・リング12のテーパ付き摺動面24に接触したとき
から、緊密なシール面を形成しながらそのテーパ付き摺
動面24に接触し、摩耗限界を広くする。すなわち、この
エンド・シール15は、そのような環状エッジ38を備える
ことによって、摩耗量が大きく取れるようになり、自身
の寿命を長くする。

そのシール・スリーブ16は、スリーブ本体39とそのスリ
ーブ本体39の一端に一体的に形成されたヘッド40とより
構成され、そのスリーブ本体39の他端の外周面には、環
状溝41が形成されてＯリング43がその環状溝41に嵌め込
まれてあり、また、そのヘッド40の外周面には、ねじ42
が切られて、そのヘッド40をそのフロント・プレート14
のねじ穴36にねじ結合可能にしてある。

そのように製作されたそのシール・スリーブ16は、その
エンド・シール15をそのフロント・プレート14のテーパ
面35に嵌め込んだ後に、そのヘッド40をそのフロント・
プレート14のねじ穴36にねじ込み、締め付けてそのヘッ
ド40の端面でそのエンド・シール15を押し、そのエンド
・シール15をそのフロント・プレート14に抜け止めさ
せ、そのようにして予めそのフロント・プレート14に組
み付けた状態で、そのシャフト53とそのアバトメント・
スリーブ13との間にそのシャフト53とそのアバトメント
・スリーブ13とにフローティング状態で、そのアバトメ
ント・スリーブ13にシール下で軸方向に移動可能に嵌め
合わせられてある。

その３個の圧縮スプリング17は、コイル・スプリング
で、そのアバトメント・スリーブ13のフランジ29とその
フロント・プレート14との間で、そのフロント・プレー
ト14のスプリング・ポケット32に嵌め込まれてある。

そのようにそのスプリング・ポケット32に嵌め込まれた
その圧縮スプリング17は、そのアバトメント・スリーブ
13のフランジ29に対して伸びようとするので、その圧縮
スプリング17は、そのフロント・プレート14を介してそ
のエンド・シール15をそのシール・リング12のテーパ付
き摺動面24に押し付け、そのシール・リング12とそのエ
ンド・シール15とを接触状態に保つ。

次に、上述の構造に製作されたその軸封装置10をウォー
タ・ポンプ50に取り付ける場合について説明するに、予
め、そのエンド・シール15が、そのフロント・プレート
14のテーパ面35に嵌め込まれ、次いで、そのシール・リ
ング16のヘッド40をそのフロント・プレート14のねじ穴
36に締め付けて、そのエンド・シール15をそのフロント
・プレート14に抜け止めさせながらそのシール・スリー
ブ16がそのフロント・プレート14に組み付けられ、さら
に、その圧縮スプリング17をそのフロント・プレート14
のスプリング・ポケット32に嵌め込み、そして、その圧
縮スプリング17が図示されたように、そのアバトメント
・スリーブ13のフランジ29で圧縮されるまで、そのアバ
トメント・スリーブ13のスリーブ本体28をそのシール・
スリーブ16のスリーブ本体39に嵌め合わせ、それから、
その仮付けボルトをそのアバトメント・スリーブ13のフ
ランジ29のねじ穴30にそのフロント・プレート14のばか
穴33を通してねじ込んで、それらアバトメント・スリー
ブ13、フロント・プレート14、一体型エンド・シール1
5、シール・スリーブ16、および圧縮スプリング17は一
体的に組み立てられてある。

そのように、そのアバトメント・スリーブ13、フロント
・プレート14、エンド・シール15、シール・スリーブ1
6、および圧縮スプリング17が、一体的に組み立てられ
てあるので、先ず、そのアバトメント・スリーブ13のス
リーブ本体28のまわりにその液状ガスケットを塗布し、
そして、そのシャフトをそのシール・スリーブ16および
エンド・シール15に通させながらそのアバトメント・ス
リーブ13のスリーブ本体28をそのスタッフィング・ボッ
クス52に差し込む。

次には、そのアバトメント・スリーブ13のフランジ29の
ばか穴30をそのスタッフィング・ボックス52のねじ穴54
に合わせ、そのように穴合わせが行なわれると、そのフ
ロント・プレート14のＵ字切欠き34もそのスタッフィン
グ・ボックス52のねじ穴54に合わせられるので、そのボ
ルト55をそのねじ穴54にねじ込んで締め付ける。

そのように、そのボルト55がそのねじ穴54に締め付けら
れると、そのアバトメント・スリーブ13のフランジ29
は、そのスタッフィング・ボックス52の端面に添えられ
た状態で締め付けられ、その結果、それらアバトメント
・スリーブ13、フロント・プレート14、一体型エンド・
シール15、シール・スリーブ16、および圧縮スプリング
17は、そのシャフト53のまわりでそのスタッフィング・
ボックス52に取り付けられる。

次いで、そのエンド・シール15の環状エッジ38にそのテ
ーパ付き摺動面24を接触させるように、そのシール・リ
ング12をそのシャフト53に嵌め合わせ、さらに、そのシ
ャフト53のまわりにそのＯリング27を嵌め合わせなが
ら、そのシール・リング12の環状嵌込み段25に嵌め込
み、そのシール・リング12をそのシャフト53上にフロー
ティング状態に支持させる。

引き続いて、そのシール・リング12の窪み26にそのドラ
イブ・ピン22を差し込むようにして、そのシール・リン
グ12のリング面に接するまで、そのドライブ・リング11
をそのシャフト53に嵌め合わせ、その位置で、その止め
ねじ21を締め付け、そのドライブ・リング11をそのシャ
フト53に固定する。

そのようにして、そのドライブ・リング11が、そのシー
ル・リング12を受けるように、そのシャフト53上に固定
されたならば、その仮付けボルトを弛め、そして、その
フロント・プレート14のばか穴を通してそのアバトメン
ト・スリーブ13のフランジ29のねじ穴33から抜き取る。

そのように、その仮付けボルトが外されると、その軸封
装置10は、そのウォータ・ポンプ50のスタッフィング・
ボックス52に簡単に取り付けられる。特に、その説明さ
れた取付け手順から理解されるように、この軸封装置10
は、外部取付け構造になるので、取付け作業が非常に簡
単になり、その上に、標準ポンプにはそのまゝ取り付け
られる。

発明の利便・利益 前述から理解されるように、この発明のエンド・シール
一体型軸封装置は、流体装置のハウジングに形成されて
あるスタッフィング・ボックスを通って外側に伸長され
ているシャフトの所定の位置に固定されるドライブ・リ
ングと、そのスタッフィング・ボックスを臨むテーパ付
き摺動面を有し、リング・シールを介在させてフローテ
ィング状態でそのシャフトに嵌め合わせられ、そして、
そのドライブ・リングに廻り止め連結されるコーン形シ
ール・リングと、そのスタッフィング・ボックスの端面
に固定されるフランジを有し、シール下でそのスタッフ
ィング・ボックスに嵌め合わせられるアバトメント・ス
リーブと、そのシール・リングとそのアバトメント・ス
リーブとの間でそのシャフトのまわりに配置されてその
アバトメント・スリーブに廻り止めされ、そして、その
アバトメント・スリーブのフランジを臨んで円周方向に
適宜の間隔を置いて開口されてある複数のスプリング・
ポケットを有するフロント・プレートと、そのシャフト
のまわりで、そのフロント・プレートに嵌め込まれてそ
のシール・リングのテーパ付き摺動面に押し付けられる
エンド・シールと、そのシャフトおよびアバトメント・
スリーブにフローティング状態で、そのアバトメント・
スリーブにシール下で軸方向に移動可能に嵌め合わせら
れ、そして、そのフロント・プレートにねじ結合されて
そのエンド・シールをそのフロント・プレートに抜け止
めするシール・スリーブと、そのアバトメント・スリー
ブのフランジとそのフロント・プレートとの間でそのス
プリング・ポケットに嵌め込まれ、そして、そのフロン
ト・プレートを介してそのエンド・シールをそのシール
・リングのテーパ付き摺動面に押し付ける複数の圧縮ス
プリングとを含むところにあるので、この発明のエンド
・シール一体型軸封装置では、一体型エンド・シール
が、使用可能になり、そのシャフトの不規則な動きが、
フローティング状態でそのシャフト上に配置されるその
シール・リングおよびシール・スリーブに吸収され、そ
のシャフトの不規則な動きが、そのシール・リングおよ
びエンド・シールの摺動面間で小さくされ、その摺動面
間における接触状態が安定され、そして、長期間におい
て最適のシール状態が確保され、さらに、外付け構造に
よって装置全体が、構造上、単純化され、装置の故障が
回避され、標準ポンプにそのまゝで取付け可能になり、
また、液体、例えば、水を注入する手段が省かれ、その
流体装置のシャフトやシール・スリーブの摩耗が避けら
れ、また、長期間にわたって点検・整備が省かれ、流体
装置にとって非常に有用で、実用的になる。

発明と具体例との関係 先のように、図面を参照しながら説明されたこの発明の
具体例からして、この発明の属する技術の分野における
通常の知識を有する者にとって、種々の設計的修正や変
更は容易に行われることであり、さらには、この発明の
内容が、その発明の課題を遂行ならしめる発明の成立に
必須であり、その発明の性質であるその発明の技術的本
質に由来し、そして、それを内在させると客観的に認め
られる態様に容易に置き換えられる。

【図面の簡単な説明】

図は、ウォータ・ポンプに適用されたこの発明のエンド
・シール一体型軸封装置の具体例の軸方向断面図であ
る。 11……ドライブ・リング、12……コーン形シール・リン
グ、13……アバトメント・スリーブ、14……フロント・
プレート、15……一体型エンド・シール、16……シール
・スリーブ、17……圧縮スプリング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体装置のハウジングに形成されてあるス
   タッフィング・ボックスを通って外側に伸長されている
   シャフトの所定の位置に固定されるドライブ・リング
   と、そのスタッフィング・ボックスを臨むテーパ付き摺
   動面を有し、リング・シールを介在させてフローティン
   グ状態でそのシャフトに嵌め合わせられ、そして、その
   ドライブ・リングに廻り止め連結されるコーン形シール
   ・リングと、 そのスタッフィング・ボックスの端面に固定されるフラ
   ンジを有し、シール下でそのスタッフィング・ボックス
   に嵌め合わせられるアバトメント・スリーブと、 そのシール・リングとそのアバトメント・スリーブとの
   間でそのシャフトのまわりに配置されてそのアバトメン
   ト・スリーブに廻り止めされ、そして、そのアバトメン
   ト・スリーブのフランジを臨んで円周方向に適宜の間隔
   を置いて開口されてある複数のスプリング・ポケットを
   有するフロント・プレートと、 そのシャフトのまわりでそのフロント・プレートに嵌め
   込まれてそのシール・リングのテーパ付き摺動面に押し
   付けられるエンド・シールと、 そのシャフトおよびアバトメント・スリーブにフローテ
   ィング状態で、そのアバトメント・スリーブにシール下
   で軸方向に移動可能に嵌め合わせられ、そして、そのフ
   ロント・プレートにねじ結合されてそのエンド・シール
   をそのフロント・プレートに抜け止めするシール・スリ
   ーブと、 そのアバトメント・スリーブのフランジとそのフロント
   ・プレートとの間でそのスプリング・ポケットに嵌め込
   まれ、そして、フロント・プレートを介してそのエンド
   ・シールをそのシール・リングのテーパ付き摺動面に押
   し付ける複数の圧縮スプリング とを含むエンド・シール一体型軸封装置。