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WO2014061543A1 - ベローズシール - Google Patents

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Publication number
WO2014061543A1
WO2014061543A1 PCT/JP2013/077578 JP2013077578W WO2014061543A1 WO 2014061543 A1 WO2014061543 A1 WO 2014061543A1 JP 2013077578 W JP2013077578 W JP 2013077578W WO 2014061543 A1 WO2014061543 A1 WO 2014061543A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
seal
bellows
ring
retainer
sealing ring
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/077578
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
高橋　秀和
Original Assignee
イーグルブルグマンジャパン株式会社
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 イーグルブルグマンジャパン株式会社 filed Critical イーグルブルグマンジャパン株式会社
Priority to CN201380048857.4A priority Critical patent/CN104685272A/zh
Priority to US14/429,989 priority patent/US20150240950A1/en
Priority to JP2014542085A priority patent/JP6158205B2/ja
Priority to EP13847540.5A priority patent/EP2910823A4/en
Publication of WO2014061543A1 publication Critical patent/WO2014061543A1/ja

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    • 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
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    • F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16J15/3436—Pressing means
    • F16J15/3452—Pressing means the pressing force resulting from the action of a spring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/36—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member connected by a diaphragm or bellow to the other member
    • F16J15/363—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member connected by a diaphragm or bellow to the other member the diaphragm or bellow being made of metal

Definitions

  • the present invention relates to a bellows used for sealing high-temperature and high-pressure liquids exceeding 200 ° C. in petroleum refining, petrochemicals, ironmaking chemistry, etc., for example, high-pressure pumps and compressors for handling hot oil in vacuum distillation equipment of oil refining plants. Regarding the seal.
  • FIG. 3 a device having an inner periphery through which a rotating shaft 51 is inserted.
  • a seal cover 52 attached to the outer surface in the axial direction of the rotation shaft 51 in the main body 50, a first seal ring 53 disposed on the inner peripheral side of the seal cover 52 so as to be movable in the axial direction, and a second fixed to the rotation shaft 51.
  • a seal ring 54 and a spring 55 disposed on the inner peripheral side of the seal cover 52 and pressing the first seal ring 53 in the direction of the second seal ring 54 are attached to the inner peripheral side of the seal cover 52.
  • the mechanical seal of the prior art 1 can secure the pressing force against the first sealing ring by the spring pressing force by attaching the spring to the seal cover, and the bellows is disposed in the mechanical seal device in the vicinity of the free length. Therefore, the axial dimension can be made smaller than that of the conventional bellows.
  • the first sealing ring is fixed to the retainer by shrink fitting, the first sealing ring
  • the compressive stress due to shrink fitting is always acting, and there is a concern about the breakage of the first sealing ring.
  • the mechanical seal of the prior art 2 solves the problem of shrink fitting of the first seal ring to the retainer of the prior art 1, but the case where the first seal ring and the retainer have a lap joint structure. Since measures against the sealed fluid pressure of the first sealing ring are not taken, the sealing performance of the sealing surface of the first sealing ring and the second sealing ring and the sealing performance of the lap surface of the first sealing ring and the retainer are insufficient. There was a problem of being.
  • the present invention relates to a bellows used for sealing high-temperature and high-pressure liquids exceeding 200 ° C. in petroleum refining, petrochemicals, ironmaking chemistry, etc., for example, high-pressure pumps and compressors for handling hot oil in vacuum distillation equipment of oil refining plants.
  • the seal prevents damage due to shrink fitting of the sealing ring on the fixed side that is axially movable via the bellows on the inner peripheral side of the seal cover, prevents damage due to the stress of the bellows, and improves sealing performance at the same time.
  • the object is to provide a bellows seal that can be established.
  • a bellows seal of the present invention includes a seal cover formed between a housing and a rotating shaft and attached to a shaft seal portion, and is axially movable toward the inner peripheral side of the seal cover.
  • a first seal ring disposed on the rotary shaft, a second seal ring fixed to the rotating shaft, and attached to an inner peripheral side of the seal cover, and extending and contracting in an axial direction between the seal cover and the first seal ring
  • the first seal ring is hermetically connected to an end surface of a retainer fixed to the bellows by a lap joint, and the first seal ring and the retainer are prevented from rotating toward the seal cover by a knock pin.
  • the bellows since the spring has a sufficient pressing force with respect to the first sealing ring, the bellows does not need to have a pressing force with respect to the first sealing ring, and the bellows is in a state near the free length. Can be mounted, the internal stress due to the compression of the bellows can be minimized, the number of bellows ridges can be reduced, the production cost of bellows can be reduced, and the bellows seal can be made compact Can do. Also, since the knock pin takes over the torque associated with the sliding of the first sealing ring and does not act on the bellows, the bellows is not affected even if the sliding torque fluctuates.
  • the first sealing ring Since only the minimum internal stress due to the above acts, the combined stress can be minimized and the breakdown voltage can be improved.
  • the first sealing ring has a structure in which the retainer and the lap joint are hermetically connected, the compressive stress due to shrink fitting does not act on the first sealing ring as in the prior art 1. Can prevent damage.
  • the first sealing ring since the first sealing ring has a single structure, the change in flatness due to heat can be minimized.
  • the bellows seal according to the present invention is secondly characterized in that, in the first feature, the first sealing ring includes a stepped portion projecting toward the retainer side, and an inner diameter of the stepped portion projecting toward the retainer side is equal to that of the bellows. It is characterized by being set to be larger than the center diameter. According to this feature, a pressing force due to pressure is applied to the contact portion on the inner peripheral side of the stepped portion protruding to the retainer side via the bellows, so that the sealing performance between the first sealing ring and the retainer is sufficiently maintained. be able to.
  • the bellows seal of the present invention is characterized in that, in the first or second feature, the first seal ring has an centroid in an axial cross section between an intermediate position between the second seal ring and the retainer. It is set to be located on the opposite side to the second sealing ring. According to this feature, the first sealing ring is in sliding contact with the second sealing ring at the outer peripheral height, and the sealing performance of the sliding surfaces of the first sealing ring and the second sealing ring can be improved.
  • the first sealing ring has a main body portion formed in a shape that is substantially symmetrical with respect to the centroid.
  • the height of the step protruding to the second sealing ring side is set larger than the height of the step protruding to the retainer side.
  • the radial width of the step portion projecting toward the retainer side of the first seal ring is a step portion projecting toward the second seal ring side. It is characterized by being set smaller than the width in the radial direction. According to this feature, the contact pressure between the retainer and the stepped portion that protrudes toward the retainer is greater than the contact pressure between the first seal ring and the second seal ring, so the sealing performance between the first seal ring and the retainer is improved. can do.
  • the present invention has the following excellent effects. (1) Since the spring has a sufficient pressing force with respect to the first sealing ring, the bellows does not need to have a pressing force with respect to the first sealing ring, and the bellows can be attached in the vicinity of the free length. In addition, the internal stress due to the compression of the bellows can be minimized, the number of bellows ridges can be reduced, the production cost of the bellows can be reduced, and the bellows seal can be made compact. Also, since the knock pin takes over the torque associated with the sliding of the first sealing ring and does not act on the bellows, the bellows is not affected even if the sliding torque fluctuates.
  • the first sealing ring Since only the minimum internal stress due to the above acts, the combined stress can be minimized and the breakdown voltage can be improved.
  • the first sealing ring has a structure in which the retainer and the lap joint are hermetically connected, the compressive stress due to shrink fitting does not act on the first sealing ring as in the prior art 1. Can prevent damage.
  • the first sealing ring since the first sealing ring has a single structure, the change in flatness due to heat can be minimized.
  • the first sealing ring includes a stepped portion that protrudes toward the retainer side, and the inner diameter of the stepped portion that protrudes toward the retainer side is set to be equal to or greater than the center diameter of the bellows, thereby protruding toward the retainer side via the bellows. Since a pressing force due to pressure is applied to the contact portion on the inner peripheral side of the stepped portion, the sealing performance between the first sealing ring and the retainer can be sufficiently maintained.
  • a stepped portion projecting toward the retainer side by setting a radial width of the stepped portion projecting toward the retainer side of the first seal ring smaller than a radial width of the stepped portion projecting toward the moving surface side; Since the surface pressure with the retainer becomes larger than the surface pressure between the first sealing ring and the second sealing ring, the sealing performance between the first sealing ring and the retainer can be improved.
  • FIG. 3 is a view as seen from an arrow A in FIG. 2. It is a longitudinal cross-sectional view explaining the whole bellows seal of prior art 1.
  • FIG. 1 A bellows seal according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • reference numeral 1 indicates a high-pressure / high-temperature liquid exceeding 200 ° C. in petroleum refining, petrochemical and iron chemistry, for example, a handling 2 for a pump or the like that handles hot oil in a vacuum distillation facility of an oil refining plant.
  • the right side is the machine inside (high pressure fluid side)
  • the left side is the machine outside (atmosphere side).
  • the bellows seal 1 has a seal cover 3 attached to the housing 2 at a shaft sealing portion formed between the housing 2 and the rotary shaft 4, and a sleeve collar 5 and a sleeve 6 fitted to the rotary shaft 4.
  • the seal cover 3 is hermetically attached to the housing 2 via an O-ring 7 by fixing means such as a bolt (not shown).
  • the seal ring 8 constituting the first seal ring, the mating ring 9 constituting the second seal ring, the adapter 10, the bellows 11, the retainer 12, and the spring 13 are disposed on the inner peripheral side of the seal cover 3.
  • the bellows 11 is attached between the adapter 10 and the retainer 12 so as to be stretchable along the axial direction of the rotary shaft 4.
  • the metal which comprises the bellows 11 is manufactured from either materials, such as alloys, such as stainless steel, Inconel, Hastelloy, and a carpenter, and titanium.
  • the bellows 11, the adapter 10, and the retainer 12 are fixed by, for example, welding.
  • a plurality of springs 13 are arranged in the circumferential direction on the inner periphery of the seal cover 3 on the outer side in the radial direction of the bellows 11.
  • the number of springs 13 is not particularly limited, but is 4 to 24.
  • the mating ring 9 has one end abutting against the end surface of the sleeve 6 via the O-ring 14 and the other end abutting against the sleeve collar 5 via the O-ring 15, and is sandwiched between the sleeve 6 and the sleeve collar 5. It is attached and fixed to the rotating shaft 4 and rotates as the rotating shaft 4 rotates.
  • a sliding surface 9S is formed on a side surface of the mating ring 9 facing the seal ring 8 side, and is in close contact with the sliding surface 8S of the seal ring 8 to rotate and slide.
  • the mating ring 9 is manufactured from any material such as SiC (silicon carbide) or WC (tungsten carbide), carbon, and other ceramics, which are super-hard materials.
  • a protrusion 3A that protrudes inward in the radial direction is formed on the inner periphery of the seal cover 3.
  • An adapter 10 that holds one end of the bellows 11 is fitted to the inner peripheral surface of the protrusion 3A and the inner side surface of the protrusion 3A, and is fixed by welding.
  • a cylindrical portion 3 ⁇ / b> B that extends toward the inner side of the axial machine and covers the outer peripheral surface of the seal ring 8 is formed on the inner periphery of the seal cover 3.
  • a retainer 12 is fixed to the other end of the bellows 11.
  • the retainer 12 is formed with a protrusion 12A extending outward in the radial direction, and the protrusion 12A and the seal ring 8 are prevented from rotating on the inner surface of the seal cover 3 by a knock pin 17.
  • a spring 13 is disposed between the protruding portion 12A and the inner surface of the seal cover 3, and the protruding portion 12A is directed toward the mating ring 9 along the axial direction of the rotating shaft 4 by the spring 13.
  • the seal ring 8 is pressed and pressed toward the mating ring 9 along the axial direction of the rotary shaft 4 via the protrusion 12A. Thereby, the sliding surface 8S of the seal ring 8 slides in close contact with the sliding surface 9S of the facing mating ring 9.
  • the seal ring 8 has a main body portion 8A formed in a substantially symmetrical shape with respect to the centroid, and includes a step portion 8B protruding from the main body portion 8A toward the mating ring 9 and a step portion 8C protruding toward the retainer 12 side.
  • the tip of the stepped portion 8B forms a sliding surface 8S and slides in close contact with the sliding surface 9S of the facing mating ring 9. Further, the tip end of the stepped portion 8 ⁇ / b> C contacts the retainer 12.
  • the end of the stepped portion 8C and the end surface of the retainer 12 that contacts the tip of the stepped portion 8C are lapped, and both the lapped surfaces are hermetically connected with a lap joint.
  • the seal ring 8 is manufactured from any material such as SiC (silicon carbide) or WC (tungsten carbide), carbon, and other ceramics, which are super-hard materials.
  • the gap between the outer periphery of the seal ring 8 and the inner periphery of the cylindrical portion 3B that covers the outer peripheral surface of the seal ring 8 of the seal cover 3 is set to be a minimum gap, and the value shifted in the radial direction of the seal ring 8 is set. It is small.
  • a snap ring 18 is attached to the inner peripheral surface on the distal end side of the cylindrical portion 3B.
  • the centroid in the axial section of the seal ring 8 is located on the retainer 12 side, that is, on the opposite side of the mating ring 9 from the middle between the mating ring 9 and the retainer 12.
  • L the distance from the mating ring 9 side to the centroid
  • b the distance between the mating ring 9 and the retainer 12
  • L> b / 2 is set.
  • Such a shift of the centroid toward the anti-mate ring 9 side is, in this example, the retainer 12 in the step portion 8B protruding from the substantially symmetrical main body portion 8A of the seal ring 8 toward the mating ring 9 side.
  • the protruding height is set larger than the stepped portion 8C protruding to the side. Since the cross-sectional areas of the step 8B and the step 8C are sufficiently smaller than the main body 8A, the centroid of the main body 8A is mated by setting the height of the step 8B to be higher than the height of the step 8C. As a result, the entire centroid in the axial cross section of the seal ring 8 is shifted to the side opposite to the mating ring 9 from the middle between the mating ring 9 and the retainer 12. .
  • the inner diameter D Li of the step portion 8 ⁇ / b> C protruding to the retainer 12 side of the seal ring 8 is set to be equal to or larger than the center diameter D m of the bellows 11. Further, the radial width W 2 of the step portion 8C projecting retainer 12 side of the seal ring 8 is set smaller than the width W 1 in the radial direction of the step portion 8B projecting mating ring 9 side.
  • the spring 13 is attached to the inner peripheral side of the seal cover 3 along the axial direction of the rotating shaft 4 in which the bellows 11 expands and contracts. Since the spring 13 has a sufficient pressing force against the seal ring 8 via the retainer 12, the bellows 11 does not need to have a pressing force against the seal ring 8. Therefore, the bellows 11 can be attached in the vicinity of the free length, and the internal stress due to the compression of the bellows 11 can be minimized. That is, since the number of peaks of the bellows 11 can be reduced, the production cost of the bellows 11 can be reduced. Moreover, the bellows seal 1 can be made compact. The number of peaks of the bellows 11 is desirably 6 or less, and preferably 4.
  • the seal ring 8 since the seal ring 8 has a structure in which the retainer 12 and the lap joint are hermetically connected, the compressive stress due to shrink fitting does not act on the seal ring 8 as in the related art 1, so that the compressive stress is applied. Breakage can be prevented. Furthermore, since the seal ring 8 has a single structure, changes in flatness due to heat can be minimized.
  • the retainer 12 and the seal ring 8 are prevented from rotating on the inner surface of the seal cover 3 by the knock pin 17, the torque associated with the sliding of the seal ring 8 is handled by the knock pin 17 and does not act on the bellows 11. Even if the dynamic torque fluctuates, the bellows 11 is not affected. Therefore, since only the stress due to the sealed fluid and the minimal internal stress due to compression act on the bellows 11, the combined stress can be minimized and the pressure resistance can be improved.
  • the seal ring 8 has a centroid in an axial cross section located on the retainer 12 side, that is, on the opposite side of the mating ring 9 from the middle between the mating ring 9 and the retainer 12. since it is configured to, when the pressure by the sealed fluid acts as a uniform load on the outer peripheral surface of the seal ring 8, a moment M 1 clockwise to pivot the retainer 12 side, the mating ring 9 side Although a counterclockwise moment M 2 with fulcrum as a fulcrum is generated, M 1 > M 2 , and the step 8B protruding to the mating ring 9 side of the seal ring 8 has an outer peripheral height (also referred to as per-periphery or A-gap).
  • the step 8C side of the seal ring 8 that protrudes toward the retainer 12 has an inner peripheral height (also referred to as per inner periphery or V-gap). For this reason, the sealing performance of the sliding surface of the seal ring 8 and the mating ring 9 can be improved.
  • the shift of the centroid to the opposite side of the mating ring 9 is caused by the height of the step 8B protruding from the substantially symmetrical main body 8A of the seal ring 8 toward the mating ring 9. Can be achieved without impairing the function of the seal ring, because the height of the step is set larger than the height of the step portion 8C protruding to the retainer 12 side.
  • the inner diameter D Li of the step portion 8C protruding to the retainer 12 side of the seal ring 8 is set to be equal to or larger than the center diameter D m of the bellows 11, the contact portion on the inner peripheral side of the step portion 8C is interposed via the bellows 11. Since a pressing force due to pressure is applied, the sealing performance between the seal ring 8 and the retainer 12 is sufficiently maintained.
  • step portion 8C since the width W 2 in the radial direction of the stepped portion 8C projecting retainer 12 side of the seal ring 8 is set smaller than the width W 1 in the radial direction of the step portion 8B projecting mating ring 9 side, step portion The surface pressure between 8C and the retainer 12 becomes larger than the surface pressure between the seal ring 8 and the mating ring 9, and the sealing performance between the seal ring 8 and the retainer 12 can be improved.
  • Embodiment 2 A bellows seal according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
  • the bellows seal according to the second embodiment is different from the first embodiment in the shape and structure of the seal ring that constitutes the first seal ring and the mating ring that constitutes the second seal ring.
  • the same reference numerals as those in FIG. 1 and FIG. 2 indicate the same members, and duplicate descriptions are omitted.
  • the difference from Embodiment 1 will be mainly described.
  • the seal ring 28 has a main body portion 28A having a substantially rectangular cross section, the sealing surface 28S on the mating ring 29 side of the main body portion 8A has a planar shape, and the retainer 12 side of the main body portion 28A.
  • the surface is provided with a protruding step 28C.
  • the sealing surface 28S is in close contact with the sealing surface 29S of the opposing mating ring 29.
  • the tip of the stepped portion 28 ⁇ / b> C contacts the retainer 12.
  • the end of the stepped portion 28C and the end surface of the retainer 12 that contacts the tip of the stepped portion 28C are lapped, and both the lapped surfaces are hermetically connected with a lap joint.
  • the mating ring 29 has a cross-sectional shape that is substantially rectangular, and the sealing surface 29S on the seal ring 28 side is formed in a shape that can be in close contact with the surface 28S of the seal ring 28 on substantially the entire surface.
  • the sealing surface 29 ⁇ / b> S of the mating ring 29 has a plurality of dynamic pressure generating grooves 30 and 31 that have a substantially L-shaped bent shape symmetrical to each other in the circumferential direction. Is formed.
  • the dynamic pressure generating grooves 30, 31 are composed of portions 30a, 31a extending in the radial direction from the outer peripheral surface and portions 30b, 31b extending further in the circumferential direction.
  • the portions 30b, 31b extending in the circumferential direction have a groove bottom having a radius. It forms an inclined surface that gradually becomes shallower toward the end on the opposite side to the portions 30a, 31a extending in the direction.
  • the depths of the dynamic pressure generating grooves 30 and 31 are formed to a minute depth by fine processing in units of ⁇ m.
  • the dynamic pressure generating grooves 30 and 31 shown in FIG. 4 are merely examples, and may be, for example, dimples or Rayleigh steps, and may be any shape as long as the dynamic pressure is generated by relative movement with the seal ring.
  • the seal ring 28 is slightly separated from the sealing surface 29S of the mating ring 29 against the pressing force of the coil spring 13 against the mating ring 29. Therefore, the mating ring 29 and the seal ring 28 are separated. Means that a minute gap is formed between the sealing surfaces 28S and 29S, and the shaft sealing function is achieved in this gap while allowing a slight leakage of the sealed fluid.
  • the bellows seal 1 of Embodiment 2 employs the structure of a lap joint as a non-contact type seal.
  • the bellows seal 1 of the second embodiment configured as described above employs the structure of a lap joint as a non-contact seal, and has a sealing ring as compared with the contact seal of the first embodiment. Wear during rotation of the sealing surface can be prevented.
  • the bellows seal 1 of this Embodiment 2 has the following effects in common with Embodiment 1.
  • the bellows 11 can be attached in the vicinity of the free length, and the internal stress due to the compression of the bellows 11 can be minimized. That is, since the number of peaks of the bellows 11 can be reduced, the production cost of the bellows 11 can be reduced. Moreover, the bellows seal 1 can be made compact.
  • the number of peaks of the bellows 11 is desirably 6 or less, and preferably 4.
  • the seal ring 28 has a structure in which the retainer 12 and the lap joint are hermetically connected, the compressive stress due to shrinkage does not act on the seal ring 28 as in the prior art 1, so Breakage can be prevented. Furthermore, since the seal ring 28 has a single structure, a change in flatness due to heat can be minimized.
  • the retainer 12 and the seal ring 28 are prevented from rotating on the inner surface of the seal cover 3 by the knock pin 17, the torque associated with the sliding of the seal ring 28 is handled by the knock pin 17 and does not act on the bellows 11. Even if the dynamic torque fluctuates, the bellows 11 is not affected. Therefore, since only the stress due to the sealed fluid and the minimal internal stress due to compression act on the bellows 11, the combined stress can be minimized and the pressure resistance can be improved.
  • the present invention can be applied to both the contact type seal and the non-contact type seal. Applicable.
  • the seal ring 8 is set by setting the centroid in the axial cross section of the seal ring 8 on the opposite side of the mating ring 9. The sealing performance of the sliding surface between the mating ring 9 and the mating ring 9 can be improved.
  • the shift of the centroid to the anti-mate ring side in the axial cross section of the seal ring 8 is changed from the substantially symmetrical main body portion 8A of the seal ring 8 to the mating ring 9.
  • the height of the stepped portion 8B protruding to the side is set to be larger than the height of the stepped portion 8C protruding to the retainer 12 side, but the present invention is not limited to this.
  • the shape may be asymmetric with a large cross-sectional area on the side of the retainer 12, or the cross-sectional area of the base portion of the step portion 8C may be increased so that the cross-sectional area of the step portion 8C is larger than the cross-sectional area of the step portion 8B. Good.

Landscapes

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

Abstract

　シールカバーの内周側にベローズを介して軸方向に移動自在に配置される固定側の密封環の焼嵌めによる破損の防止、ベローズの応力による破損の防止及び密封性の向上を同時に成立できるようにしたベローズシールを提供する。　シールカバー３の内周側に取り付けられ、シールカバー３と第１密封環８との間に軸方向伸縮自在に取り付けられるベローズ１１と、シールカバー３の内周側に配置され、第１密封環８を第２密封環９の方向に押圧するスプリング１３と、を具備し、第１密封環８は、ベローズ１１に固定されるリテーナ１２の端面とラップジョイントをもって密封的に連結されると共に、第１密封環８とリテーナ１２とはノックピン１７によりシールカバー３側に回り止めされることを特徴としている。

Description

ベローズシール
　本発明は、石油精製、石油化学および製鉄化学等において２００℃を越えるような高温・高圧液、たとえば、石油精製プラントの減圧蒸留設備の熱油を扱う高圧ポンプ、コンプレッサ等のシールに用いられるベローズシールに関する。
　従来、化学薬品等の特殊な液体をシールすることができ、しかも、装置への取り付けが容易でコンパクトなメカニカルシール装置として、図３に示すように、回転軸５１が挿通する内周を持つ装置本体５０における回転軸５１の軸方向外面に取り付けられるシールカバー５２と、シールカバー５２の内周側に軸方向移動自在に配置される第１密封環５３と、回転軸５１に固着される第２密封環５４と、シールカバー５２の内周側に配置され、第１密封環５３を第２密封環５４の方向に押圧するスプリング５５と、シールカバー５２の内周側に取り付けられ、シールカバー５２と第１密封環５３との間に軸方向伸縮自在に取り付けられるベローズ５６、アダプタ５７及びリテーナ５８と、を具備し、ベローズ５６が伸縮する軸方向に沿って、スプリング５５がシールカバーに取り付けられ、リテーナ５８に第１密封環５３が焼嵌めにより固定され、第１密封環５３及びリテーナ５８がノックピン５９によりシールカバー５２に回り止めされるようにしたメカニカルシール装置の発明が知られている（以下、「従来技術１」という。特許文献１参照。）。
　また、上記第１密封環５３がリテーナ５８に焼嵌めにより固定された場合の問題点を解消するため、第１密封環５３とリテーナ５８との当接面をラッピング加工し、これらラッピング面を当接させて密封するラップジョイント構造（以下、「従来技術２」という。）は、例えば、特許文献２に記載のように、既に知られている。
　しかしながら、従来技術１のメカニカルシールは、スプリングをシールカバーに取り付けることで第１密封環に対する押圧力をスプリングの押圧力で確保することができ、ベローズを自由長近傍でメカニカルシール装置内に配置することができることから、従来のベローズよりも軸方向の寸法を小さくすることができるという効果を有するものであるが、リテーナに第１密封環が焼嵌めにより固定される構造のため、第１密封環には焼嵌めによる圧縮応力が常に作用しており、第１密封環の破損が懸念されるという問題があった。
　また、従来技術２のメカニカルシールは、従来技術１の有する第１密封環のリテーナへの焼嵌めの問題を解消するものであるが、第１密封環とリテーナとをラップジョイント構造にした場合の第１密封環の被密封流体圧力に対する対策がなされていないため、第１密封環と第２密封環とのシール面の密封性及び第１密封環とリテーナとのラップ面の密封性が不十分であるという問題があった。
再公表ＷＯ２０１０／００４８０９号公報 実公平６－３１２５２号公報
　本発明は、石油精製、石油化学および製鉄化学等において２００℃を越えるような高温・高圧液、たとえば、石油精製プラントの減圧蒸留設備の熱油を扱う高圧ポンプ、コンプレッサ等のシールに用いられるベローズシールにおいて、シールカバーの内周側にベローズを介して軸方向に移動自在に配置される固定側の密封環の焼嵌めによる破損の防止、ベローズの応力による破損の防止及び密封性の向上を同時に成立できるようにしたベローズシールを提供することを目的としている。
　上記目的を達成するため本発明のベローズシールは、第１に、ハウジングと回転軸との間に形成され軸封部に装着されるシールカバーと、前記シールカバーの内周側に軸方向移動自在に配置される第１密封環と、前記回転軸に固定される第２密封環と、前記シールカバーの内周側に取り付けられ、前記シールカバーと前記第１密封環との間に軸方向伸縮自在に取り付けられるベローズと、前記シールカバーの内周側に配置され、前記第１密封環を前記第２密封環の方向に押圧するスプリングと、を具備し、
　前記第１密封環は、前記ベローズに固定されるリテーナの端面とラップジョイントをもって密封的に連結されると共に、前記第１密封環と前記リテーナとはノックピンにより前記シールカバー側に回り止めされることを特徴としている。
　この特徴によれば、スプリングが第１密封環に対して十分な押圧力を有するために、ベローズは、第１密封環に対する押圧力をほどんど有する必要がなく、ベローズを自由長近傍の状態で取り付けることができ、ベローズの圧縮による内部応力を極小とすることができ、ベローズの山数を少なくすることができるためベローズの生産コストを低減することができ、また、ベローズシールをコンパクトにすることができる。
　また、第１密封環の摺動に伴うトルクはノックピンが受け持ち、ベローズに作用しないので、摺動トルクが変動してもベローズは影響を受けないため、ベローズには、被密封流体による応力と圧縮による極小の内部応力しか作用しないので、合成応力を極小をとすることができ、耐圧を向上させることができる。
　また、第１密封環は、リテーナとラップジョイントをもって密封的に連結される構造であるため、第１密封環には従来技術１のように焼嵌めによる圧縮応力が作用することはないので圧縮応力による破損を防止することができる。さらに、第１密封環は単体構造なので、熱による平面度変化を極小とすることができる。
　また、本発明のベローズシールは、第２に、第１の特徴において、前記第１密封環は、リテーナ側に突出する段部を備え、前記リテーナ側に突出する段部の内径は前記ベローズの中心径以上に設定されることを特徴としている。
　この特徴によれば、ベローズを介してリテーナ側に突出する段部の内周側の接触部に圧力による押し付け力が付与されるので、第１密封環とリテーナとの密封性を十分に保持することができる。
　また、本発明のベローズシールは、第３に、第１又は第２の特徴において、前記第１密封環は、軸方向の断面における図心が前記第２密封環とリテーナとの間の中間より前記第２密封環と反対側に位置するように設定されることを特徴としている。
　この特徴によれば、第１密封環は第２密封環に対して外周高で摺接し、第１密封環と第２密封環との摺動面の密封性を向上することができる。
　また、本発明のベローズシールは、第４に、第２又は第３の特徴において、前記第１密封環は、その本体部が前記図心に対して略対称な形状に形成され、前記本体部から第２密封環側に突出する段部を備え、前記第２密封環側に突出する段部の高さが前記リテーナ側に突出する段部の高さより大きく設定されることを特徴としている。
　この特徴によれば、第１密封環の図心の第２密封環と反対側へのずれを、第１密封環の機能を損なうことなく達成することができる。
　また、本発明のベローズシールは、第５に、第４の特徴において、前記第１密封環の前記リテーナ側に突出する段部の径方向の幅は前記第２密封環側に突出する段部の径方向の幅より小さく設定されることを特徴としている。
　この特徴によれば、リテーナ側に突出する段部とリテーナとの面圧が第１密封環と第２密封環との面圧より大きくなるため、第１密封環とリテーナとの密封性を向上することができる。
　本発明は、以下のような優れた効果を奏する。
（１）スプリングが第１密封環に対して十分な押圧力を有するために、ベローズは、第１密封環に対する押圧力をほどんど有する必要がなく、ベローズを自由長近傍の状態で取り付けることができ、ベローズの圧縮による内部応力を極小とすることができ、ベローズの山数を少なくすることができるためベローズの生産コストを低減することができ、また、ベローズシールをコンパクトにすることができる。
　また、第１密封環の摺動に伴うトルクはノックピンが受け持ち、ベローズに作用しないので、摺動トルクが変動してもベローズは影響を受けないため、ベローズには、被密封流体による応力と圧縮による極小の内部応力しか作用しないので、合成応力を極小をとすることができ、耐圧を向上させることができる。
　また、第１密封環は、リテーナとラップジョイントをもって密封的に連結される構造であるため、第１密封環には従来技術１のように焼嵌めによる圧縮応力が作用することはないので圧縮応力による破損を防止することができる。さらに、第１密封環は単体構造なので、熱による平面度変化を極小とすることができる。
（２）第１密封環は、リテーナ側に突出する段部を備え、リテーナ側に突出する段部の内径は前記ベローズの中心径以上に設定されることにより、ベローズを介してリテーナ側に突出する段部の内周側の接触部に圧力による押し付け力が付与されるので、第１密封環とリテーナとの密封性を十分に保持することができる。
（３）第１密封環の軸方向の断面における図心が第２密封環と反対側に位置するように設定されているため、第１密封環は第２密封環に対して外周高で摺接し、第１密封環と第２密封環との摺動面の密封性を向上することができる。
（４）第２密封環側に突出する段部の高さがリテーナ側に突出する段部の高さより大きく設定されることにより、第１密封環の図心の第２密封環と反対側へのずれを、第１密封環の機能を損なうことなく達成することができる。
（５）第１密封環のリテーナ側に突出する段部の径方向の幅が動面側に突出する段部の径方向の幅より小さく設定されることにより、リテーナ側に突出する段部とリテーナとの面圧が第１密封環と第２密封環との面圧より大きくなるため、第１密封環とリテーナとの密封性を向上することができる。
本発明の実施の形態１に係るベローズシールの全体を説明する縦断面図である。 図１の要部を拡大して示す要部拡大図である。 本発明の実施の形態２に係るベローズシールの全体を説明する縦断面図である。 図２のＡ矢視図である。 従来技術１のベローズシールの全体を説明する縦断面図である。
　本発明に係るベローズシールを実施するための形態を図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加えうるものである。　
〔実施の形態１〕
　図１及び図２を参照しながら、本発明の実施の形態１に係るベローズシールを説明する。
　図１において、参照符号１は、石油精製、石油化学および製鉄化学等において２００℃を越えるような高圧・高温液、たとえば、石油精製プラントの減圧蒸留設備の熱油を扱うポンプ等のハンジング２の機内側を機外側に対して密封するためのベローズシールである。なお、図中右側が機内側（高圧流体側）、図中左側が機外側（大気側）である。
　ベローズシール１は、ハウジング２と回転軸４との間に形成された軸封部においてハウジング２に装着されるシールカバー３と、回転軸４に嵌着されるスリーブカラー５及びスリーブ６を有する。シールカバー３は、図示しないボルトなどの固定手段により、Ｏリング７を介してハウジング２に密封的に取り付けられる。
　シールカバー３の内周側には、第１密封環を構成するシールリング８、第２密封環を構成するメイティングリング９、アダプタ１０、ベローズ１１、リテーナ１２及びスプリング１３が配設される。
　ベローズ１１は、アダプタ１０とリテーナ１２との間に、回転軸４の軸方向に沿って伸縮自在に取り付けられている。ベローズ１１を構成する金属は、ステンレス、インコネル、ハステロイ、カーペンター等の合金及びチタン等のいずれかの材料から製作される。ベローズ１１とアダプタ１０及びリテーナ１２とは、たとえば、溶接などにより固定される。
　スプリング１３は、ベローズ１１の半径方向外側であって、シールカバー３の内周に円周方向に複数個配置されている。スプリング１３の個数は特に限定されないが４～２４個である。
　メイティングリング９は、一端がスリーブ６の端面にＯリング１４を介して当接すると共に、他端がスリーブカラー５にＯリング１５を介して当接し、スリーブ６とスリーブカラー５との間に挟着されて回転軸４に固定され、回転軸４の回転に伴い回転する。メイティングリング９のシールリング８側に面する側面には摺動面９Ｓが形成され、シールリング８の摺動面８Ｓと密接されて回転摺動する。メイティングリング９は、超硬質材料であるＳｉＣ（シリコンカーバイド）あるいはＷＣ（タングステンカーバイト）、カーボン、その他のセラミックスなどいずれかの材料から製作される。
　シールカバー３の内周には、半径方向内側に向けて突出する突起部３Ａが形成されている。突起部３Ａの内周面と突起部３Ａの機内側の側面には、ベローズ１１の一端を保持するアダプタ１０が嵌合され、溶接により固定されている。また、シールカバー３の内周には、軸方向機内側に向けて延び、シールリング８の外周面を覆う円筒部３Ｂが形成されている。
　ベローズ１１の他方の端部にはリテーナ１２が固定されている。リテーナ１２には、その半径方向外側に向けて延びる突起部１２Ａが形成してあり、突起部１２Ａとシールリング８とは、ノックピン１７によりシールカバー３の内側面に回り止めされている。また、突起部１２Ａと、シールカバー３の内側面との間にはスプリング１３が配置され、このスプリング１３により突起部１２Ａは、回転軸４の軸方向に沿ってメイティングリング９側に向けて押圧され、シールリング８は、突起部１２Ａを介して回転軸４の軸方向に沿ってメイティングリング９側に向けて押圧される。これによりシールリング８の摺動面８Ｓは、対向するメイティングリング９の摺動面９Ｓに密接し摺動する。
　シールリング８は、本体部８Ａが図心に対して略対称な形状に形成され、本体部８Ａからメイティングリング９側に突出する段部８Ｂとリテーナ１２側に突出する段部８Ｃを備えている。段部８Ｂの先端は摺動面８Ｓを形成し、対向するメイティングリング９の摺動面９Ｓに密接し摺動する。また、段部８Ｃの先端はリテーナ１２に当接する。段部８Ｃの先端及び段部８Ｃの先端に当接するリテーナ１２の端面はラップ仕上げが施され、両者のラップ面はラップジョイントをもって密封的に連結される。シールリング８は、超硬質材料であるＳｉＣ（シリコンカーバイド）あるいはＷＣ（タングステンカーバイト）、カーボン、その他のセラミックスなどいずれかの材料から製作される。
　シールリング８の外周とシールカバー３のシールリング８の外周面を覆う円筒部３Ｂの内周との間隙は最小の隙間となるように設定されており、シールリング８の径方向にずれる値を小さくしている。また、円筒部３Ｂの先端側の内周面にはスナップリング１８が装着されている。
　図２に示すように、シールリング８は、軸方向の断面における図心が、メイティングリング９とリテーナ１２との間の中間よりリテーナ１２側、すなわち、メイティングリング９と反対側に位置するように設定されている。詳述すると、メイティングリング９側から図心までの距離をＬとし、メイティングリング９とリテーナ１２との間の距離をｂとした場合、Ｌ＞ｂ／２となるように設定されている。このような図心の反メイティングリング９側へのずれは、本例では、シールリング８の略対称な形状の本体部８Ａからメイティングリング９側に突出する段部８Ｂの方がリテーナ１２側に突出する段部８Ｃより突出高さが大きく設定されていることによるものである。本体部８Ａに比べ、段部８Ｂ及び段部８Ｃの断面積は十分に小さいので、段部８Ｂの高さが段部８Ｃの高さより大きく設定されることで本体部８Ａの図心がメイティングリング９と反対側にずれ、結局、シールリング８の軸方向の断面における全体の図心は、メイティングリング９とリテーナ１２との間の中間よりメイティングリング９と反対側にずれることになる。
　また、図２に示すように、シールリング８のリテーナ１２側に突出する段部８Ｃの内径ＤＬｉはベローズ１１の中心径Ｄｍ以上に設定される。さらに、シールリング８のリテーナ１２側に突出する段部８Ｃの径方向の幅Ｗ２はメイティングリング９側に突出する段部８Ｂの径方向の幅Ｗ１より小さく設定される。
　このように構成されたベローズシール１において、本実施の形態１では、ベローズ１１が伸縮する回転軸４の軸方向に沿って、スプリング１３をシールカバー３の内周側に取り付けてある。スプリング１３が、リテーナ１２を介してシールリング８に対して十分な押圧力を有するために、ベローズ１１は、シールリング８に対する押圧力をほどんど有する必要がない。そのため、ベローズ１１を自由長近傍の状態で取り付けることができ、ベローズ１１の圧縮による内部応力を極小とすることができる。つまり、ベローズ１１の山数を少なくすることができるために、ベローズ１１の生産コストを低減することができる。また、ベローズシール１をコンパクトにすることができる。ベローズ１１の山数は、６山以下が望ましく、好適には４山である。
　また、シールリング８は、リテーナ１２とラップジョイントをもって密封的に連結される構造であるため、シールリング８には従来技術１のように焼嵌めによる圧縮応力が作用することはないので圧縮応力による破損を防止することができる。さらに、シールリング８は単体構造なので、熱による平面度変化を極小とすることができる。
　また、リテーナ１２及びシールリング８は、ノックピン１７によりシールカバー３の内側面に回り止めされているため、シールリング８の摺動に伴うトルクはノックピン１７が受け持ち、ベローズ１１に作用しないので、摺動トルクが変動してもベローズ１１には影響を与えることはない。したがって、ベローズ１１には、被密封流体による応力と圧縮による極小の内部応力しか作用しないので、合成応力を極小をとすることができ、耐圧を向上させることができる。
　また、図２に示すように、シールリング８は、軸方向の断面における図心がメイティングリング９とリテーナ１２との間の中間よりリテーナ１２側、すなわち、メイティングリング９と反対側に位置するように設定されているため、被密封流体による圧力がシールリング８の外周面に等分布荷重として作用した際、リテーナ１２側を支点とする時計回りのモーメントＭ１と、メイティングリング９側を支点とする反時計回りのモーメントＭ２が発生するが、Ｍ１＞Ｍ２　となり、シールリング８のメイティングリング９側に突出する段部８Ｂは外周高（外周当たりあるいはＡ－ｇａｐともいう。）となり、また、シールリング８のリテーナ１２側に突出する段部８Ｃ側は内周高（内周当たりあるいはＶ－ｇａｐともいう。）となる。このため、シールリング８とメイティングリング９との摺動面の密封性を向上することができる。
　シールリングの軸方向の断面における図心のメイティングリング９と反対側へのずれは、シールリング８の略対称な形状の本体部８Ａからメイティングリング９側に突出する段部８Ｂの高さがリテーナ１２側に突出する段部８Ｃの高さより大きく設定されていることにより行われるため、シールリングの機能を損なうことなく達成することができる。
　また、シールリング８のリテーナ１２側に突出する段部８Ｃの内径ＤＬｉはベローズ１１の中心径Ｄｍ以上に設定されるため、ベローズ１１を介して段部８Ｃの内周側の接触部に圧力による押し付け力が付与されるので、シールリング８とリテーナ１２との密封性は十分に保持される。
　また、シールリング８のリテーナ１２側に突出する段部８Ｃの径方向の幅Ｗ２はメイティングリング９側に突出する段部８Ｂの径方向の幅Ｗ１より小さく設定されるため、段部８Ｃとリテーナ１２との面圧はシールリング８とメイティングリング９との面圧より大きくなり、シールリング８とリテーナ１２との密封性を向上することができる。
〔実施の形態２〕
　図３及び図４を参照しながら、本発明の実施の形態２に係るベローズシールを説明する。
　実施の形態２に係るベローズシールは、第１密封環を構成するシールリング及び第２密封環を構成するメイティングリングの形状・構造において実施の形態１と相違するが、その他は実施の形態１と同じであり、図３及び図４において、図１及び図２と同じ符号は同じ部材を指しており、重複する説明は省略する。
　以下、実施の形態１と相違する部分について主に説明する。
　図３において、シールリング２８は、本体部２８Ａの断面形状が略長方形に形成され、本体部８Ａのメイティングリング２９側の密封面２８Ｓは平面形状をなし、また、本体部２８Ａのリテーナ１２側の面には突出する段部２８Ｃを備えている。密封面２８Ｓは対向するメイティングリング２９の密封面２９Ｓに密接する。また、段部２８Ｃの先端はリテーナ１２に当接する。段部２８Ｃの先端及び段部２８Ｃの先端に当接するリテーナ１２の端面はラップ仕上げが施され、両者のラップ面はラップジョイントをもって密封的に連結される。
　メイティングリング２９は、断面形状が略長方形に形成され、シールリング２８側の密封面２９Ｓがシールリング２８の面２８Ｓと略全面において密接可能な形状に形成されている。
　図４に示すように、メイティングリング２９の密封面２９Ｓには、周方向に対して互いに対称な略Ｌ字型の屈曲形状を呈する動圧発生溝３０、３１が、周方向に交互に複数形成されている。この動圧発生溝３０、３１は、外周面から半径方向へ延びる部分３０ａ、３１ａと更に周方向へ延びる部分３０ｂ、３１ｂからなり、周方向へ延びる部分３０ｂ、３１ｂは、その溝底が、半径方向へ延びる部分３０ａ、３１ａと反対側の端部へ向けて漸次浅くなる傾斜面をなしている。
　動圧発生溝３０、３１の深さは、μｍ単位の微細加工によって微小深さに形成されている。
　なお、図４に示す動圧発生溝３０、３１は、一例に過ぎず、例えば、ディンプルあるいはレイリーステップでもよく、要はシールリングとの相対移動により動圧を発生する形状であればよい。
　上述の構成を備える実施の形態２に係るベローズシールは、メイティングリング２９が回転軸４と共に回転すると、その密封面２９Ｓの動圧発生溝３０、３１によって、シールリング２８の密封面２８Ｓとの間に介在する流体（被密封流体）の動圧が発生する。詳しくは、動圧発生溝３０、３１は、その周方向へ延びる部分３０ｂ、３１ｂの溝底が、端部へ向けて漸次浅くなる傾斜面を有しているため、ここに入り込んだ機内流体がシールリング２８の密封面２８Ｓとの間で相対的な移動に伴い圧縮され、スラスト方向の動圧を発生する。
　そして、この動圧によって、シールリング２８は、コイルスプリング１３によるメイティングリング２９への押し付け力に抗してメイティングリング２９の密封面２９Ｓから僅かに離れるので、メイティングリング２９とシールリング２８とは、その密封面２８Ｓ、２９Ｓ間に微小な隙間が形成され、この隙間において、被密封流体の僅かな漏洩を許容しながら軸封機能を奏するものである。
　このように、実施の形態２のベローズシール１は、ラップジョイントの構造を非接触式シールに採用したものである。
　上述のように構成された本実施の形態２のベローズシール１は、ラップジョイントの構造を非接触式シールに採用したものであって、実施の形態１の接触式シールに比べて、密封環の密封面の回転時における摩耗が防止できるものである。そして、本実施の形態２のベローズシール１は、実施の形態１と共通の以下の効果を奏するものである。
　すなわち、ベローズ１１が伸縮する回転軸４の軸方向に沿ってスプリング１３がシールカバー３の内周側に取り付けられており、スプリング１３がリテーナ１２を介してシールリング８に対して十分な押圧力を有するため、ベローズ１１は、シールリング８に対する押圧力をほどんど有する必要がない。そのため、ベローズ１１を自由長近傍の状態で取り付けることができ、ベローズ１１の圧縮による内部応力を極小とすることができる。つまり、ベローズ１１の山数を少なくすることができるために、ベローズ１１の生産コストを低減することができる。また、ベローズシール１をコンパクトにすることができる。ベローズ１１の山数は、６山以下が望ましく、好適には４山である。
　また、シールリング２８は、リテーナ１２とラップジョイントをもって密封的に連結される構造であるため、シールリング２８には従来技術１のように焼嵌めによる圧縮応力が作用することはないので圧縮応力による破損を防止することができる。さらに、シールリング２８は単体構造なので、熱による平面度変化を極小とすることができる。
　また、リテーナ１２及びシールリング２８は、ノックピン１７によりシールカバー３の内側面に回り止めされているため、シールリング２８の摺動に伴うトルクはノックピン１７が受け持ち、ベローズ１１に作用しないので、摺動トルクが変動してもベローズ１１には影響を与えることはない。したがって、ベローズ１１には、被密封流体による応力と圧縮による極小の内部応力しか作用しないので、合成応力を極小をとすることができ、耐圧を向上させることができる。
　以上、本発明の実施の形態を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
　例えば、前記実施の形態１では接触式シールの場合を、また、前記実施の形態２では非接触式シールの場合を説明したように、本発明は接触式シール及び非接触式シールのいずれにも適用可能である。
　その際、実施の形態１のように、接触式シールの場合は、シールリング８の軸方向の断面における図心がメイティングリング９と反対側に位置するように設定することにより、シールリング８とメイティングリング９との摺動面の密封性を向上することができるというものである。
　また、例えば、前記実施の形態１では、シールリング８の軸方向の断面における図心の反メイティングリング側へのずれを、シールリング８の略対称な形状の本体部８Ａからメイティングリング９側に突出する段部８Ｂの高さがリテーナ１２側に突出する段部８Ｃの高さより大きく設定されることにより行なわれているが、これに限定されることはなく、例えば、本体部８Ａの形状をリテーナ１２側の断面積が大きい非対称にしてもよく、あるいは、段部８Ｃの断面積が段部８Ｂの断面積より大きくなるように、段部８Ｃの基部の断面積を大きくしてもよい。
　 １　　　　　　　　ベローズシール
　 ２　　　　　　　　ハウジング
　 ３　　　　　　　　シールカバー
　 ４　　　　　　　　回転軸
　 ５　　　　　　　　スリーブカラー
　 ６　　　　　　　　スリーブ
　 ７　　　　　　　　Ｏリング
　 ８、２８　　　　　シールリング（第１密封環）
　 ８Ａ、２８Ａ　　　シールリングの本体部
　 ８Ｂ　　　　　　　メイティングリング側に突出する段部
　 ８Ｃ、２８Ｃ　　　リテーナ側に突出する段部
　 ８Ｓ　　　　　　　シールリングの摺動面
　 ２８Ｓ　　　　　　シールリングの密封面
　 ９、２９　　　　　メイティングリング（第２密封環）
　 ９Ｓ　　　　　　　メイティングリングの摺動面
　 ２９Ｓ　　　　　　メイティングリングの密封面
　１０　　　　 　　　アダプタ
　１１　 　　　　　　ベローズ
　１２　 　　　　　　リテーナ
　１３　　　　 　　　スプリング
　１４　　　　 　　　Ｏリング
　１５　　　　 　　　Ｏリング
　１７　　　　 　　　ノックピン
　１８　　　　 　　　スナップリング
　３０、３１　　　　 動圧発生溝
　Ｌ　　　　　 　　　メイティングリング側からシールリングの図心までの距離
　ｂ　　　　　 　　　メイティングリングとリテーナとの間の距離
　ＤＬＩ　　　　　　　 シールリングのリテーナ側に突出する段部の内径
　Ｄｍ　　　　　　　　ベローズの中心径
　Ｗ１　　　　　　　　シールリングのメイティングリング側に突出する段部の径方向の幅
　Ｗ２　　　　　　　　シールリングのリテーナ側に突出する段部の径方向の幅

Claims (5)

  1. 　ハウジングと回転軸との間に形成され軸封部に装着されるシールカバーと、
    　前記シールカバーの内周側に軸方向移動自在に配置される第１密封環と、
    　前記回転軸に固定される第２密封環と、
    　前記シールカバーの内周側に取り付けられ、前記シールカバーと前記第１密封環との間に軸方向伸縮自在に取り付けられるベローズと、
    　前記シールカバーの内周側に配置され、前記第１密封環を前記第２密封環の方向に押圧するスプリングと、を具備し、
    　前記第１密封環は、前記ベローズに固定されるリテーナの端面とラップジョイントをもって密封的に連結されると共に、前記第１密封環と前記リテーナとはノックピンにより前記シールカバー側に回り止めされることを特徴とするベローズシール。
  2. 　前記第１密封環は、リテーナ側に突出する段部を備え、前記リテーナ側に突出する段部の内径は前記ベローズの中心径以上に設定されることを特徴とする請求項１記載のベローズシール。
  3. 　前記第１密封環は、軸方向の断面における図心が前記第２密封環とリテーナとの間の中間より前記第２密封環と反対側に位置するように設定されることを特徴とする請求項１又は２記載のベローズシール。
  4. 　前記第１密封環は、その本体部が前記図心に対して略対称な形状に形成され、前記本体部から第２密封環側に突出する段部を備え、前記第２密封環側に突出する段部の高さが前記リテーナ側に突出する段部の高さより大きく設定されることを特徴とする請求項２又は３記載のベローズシール。
  5. 　前記第１密封環の前記リテーナ側に突出する段部の径方向の幅は前記第２密封環側に突出する段部の径方向の幅より小さく設定されることを特徴とする請求項４記載のベローズシール。
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