(57)【要約】      （修正有）【課題】高温環境下においてシャフト収納部からの気体の漏れを抑止するためのシャフトシールのメンテナンス性の向上を図る。【解決手段】回転体たるシャフト２の外周面に内周面が接触又は対向するシール部と、シャフト２を収納するための筐体たる弁箱３に収納可能かつ着脱可能であるとともに前記シール部を内部に収納しているハウジング６とを備え、このハウジング６が、前記シール部を内部に収納するハウジング本体１１と、このハウジング本体１１の基端部から外方に突出し前記シャフト２の軸心方向に直交する固定面１０ｂを有し該固定面１０ｂに前記弁箱３に衝き当たる固定面シール体１３を設けてなる鍔部１０を有するシャフトシール４を採用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体の外周面に内周面が接触又は対向するシール部と、回転体を収納するための筐体に収納可能かつ着脱可能であるとともに前記シール部を内部に収納しているハウジングとを備えているシャフトシールであって、前記ハウジングが、前記シール部を内部に収納するハウジング本体と、このハウジング本体の基端部から外方に突出し前記回転体の軸心方向に直交する固定面を有し該固定面に前記弁箱に衝き当たる固定面シール体を設けてなる鍔部を有することを特徴とするシャフトシール。
【請求項２】
前記ハウジング本体内部の空間と前記ハウジング本体の先端側の外部空間との境界部分に絞りを備えている請求項１記載のシャフトシール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温環境下においてシャフト収納部からの気体の漏れを抑止するためのシャフトシールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、シャフト収納部からの気体の漏れを抑止すべく、種々の構成を有するシャフトシールが考えられてきている。中でも、航空機搭載用機器においては、ゴム製Ｏリングが多用されている。
【０００３】
しかし、エンジン抽気の流路など、摂氏３００度以上の気体が流通する高温環境下では、ゴム製Ｏリングをシャフトシールとして使用することが不可能である。そのため、高温環境下では、カーボン等の耐熱素材を用いたシャフトシールが用いられている。このようなシャフトシールの構成として、シャフトの外周面に内周面が当接又は対向するシール部と、このようなシール部を内部に収納しているハウジングとを備えるものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
このようなシャフトシールを弁箱等の筐体内に設ける際には、気体がシャフトシールの外周と筐体との間から漏れることを防ぐべく、ハウジングにシール部を収納させた状態で、ハウジングを筐体内に圧入する構成が従来用いられてきている。しかし、このようなシャフトシールは、シール部の摩耗や経時劣化等により定期的に交換が必要であるが、ハウジングを弁箱内に圧入する従来の構成では、シャフトシールを筐体の外側に取り出す作業が困難である。すなわち、従来の構成ではシャフトシールのメンテナンス性が低いという不具合が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平５−１７５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は以上の点に着目し、シャフトシールのメンテナンス性の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決すべく、本発明に係るシャフトシールは、以下のような構成を有する。すなわち本発明に係るシャフトシールは、回転体の外周面に内周面が接触又は対向するシール部と、回転体を収納するための筐体に収納可能かつ着脱可能であるとともに前記シール部を内部に収納しているハウジングとを備えているシャフトシールであって、前記ハウジングが、前記シール部を内部に収納するハウジング本体と、このハウジング本体の基端部から外方に突出し前記回転体の軸心方向に直交する固定面を有し該固定面に前記弁箱に衝き当たる固定面シール体を設けてなる鍔部を有する。
【０００８】
このようなものであれば、ハウジング本体と筐体との間に隙間が存在していても、前記固定面シール体によりシャフトシールのハウジングの外周側からの気体の漏れを防ぐことができる。従って、シャフトシールのハウジングを筐体に圧入する従来の構成のものと比較して、シャフトシールの筐体に対する着脱が容易であり、シャフトシールのメンテナンス性の向上を図ることができる。
【０００９】
このようなシャフトシールの性能をさらに高めるための望ましい構成として、前記ハウジング本体内部の空間と前記ハウジング本体の先端側の外部空間との境界部分に絞りを備えているものが挙げられる。このようなものであれば、弁体側の空間とハウジング本体内部の空間との間で前記絞りにより圧力損失が発生し、ハウジング本体に収納したシール部に作用する気体の圧力が低下することからシール部とシャフトとの間からの気体の漏れを防止又は抑制できるからである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、シャフトシールのメンテナンス性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係るシャフトシールを示す中央縦断面図。
【図２】図１における要部の拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１３】
本実施形態は、図１及び図２に示すように、主として航空機の抽気流路１中に設けられるバタフライバルブの図示しない弁体を支持する回転体であるシャフト２と、前記シャフト２及びバタフライバルブを収納する筐体たる弁箱３との間に設けられるシャフトシール４である。ここで、前記シャフト２は、アクチュエータ５により駆動される。ここで、前記弁箱３は、前記アクチュエータ５に対向する部分が他の部位よりも大径の固定部３ａであり、この固定部３ａを図示しないねじ等の固定具を利用してアクチュエータ５に固定している。また、この弁箱３と前記シャフト２との間には、このシャフト２を支持させるための軸受であるベアリング２４を介在させている。
【００１４】
このシャフトシール４は、図１及び図２に示すように、弁箱３内に設けた段部すなわち前記固定部３ａの内面に衝き当たる鍔部１０、この鍔部１０から前記バタフライバルブの弁体に向かう側に伸びる筒状のハウジング本体１１、及びこのハウジング本体１１のバタフライバルブの弁体に向かう側を閉塞するキャップ１２を有し、弁箱３に対して着脱可能なハウジング６と、このハウジング６の内部に配されてシャフト２の外周面に接する接触シール７と、この接触シール７に対して前記シャフト２の軸心方向に隣接しシャフト２の外周面と隙間を介して対向する非接触シール８と、前記ハウジング６の内部に配され前記接触シール７及び非接触シール８をシャフト２の軸心方向に付勢する圧縮コイルばね９とを備えている。ここで、前記接触シール７と前記非接触シール８とはシール部を形成している。すなわち、このシール部は、前記回転体の軸心方向に分割された環状をなしており、このシール部が分割されたうちの高圧側が前記接触シール７、低圧側が前記非接触シール８である。
【００１５】
前記ハウジング６は、図１及び図２に示すように、基端に配され外周部が弁箱３と接触する鍔部１０と、この鍔部１０から前記バタフライバルブ側に伸び内部にシャフト２を通過させることが可能なハウジング本体１１と、前記ハウジング本体１１の開口を閉塞する頭部１２ａ及びこの頭部１２ａから前記ハウジング６の鍔部１０側に伸び前記ハウジング本体１１の内周に設けた雌ねじ１１ｘにねじ止め可能な雄ねじ１２ｘを外周に有する筒状部１２ｂを備えたキャップ１２とを備えている。前記鍔部１０は、前記弁箱３の固定部３ａの内面と衝き当たる側の面すなわちシャフト２の軸心方向に直交する固定面１０ｂに固定面シール体たるメタルＯリング１３を埋設して設けている。このメタルＯリング１３は、ハウジング６の外周を通過してアクチュエータ５側に至る気体の流れを遮断する機能を有する。また、この鍔部１０の中心部にはシャフト２を通過させるためのシャフト通過孔１０ａを設けている。さらに、このシャフト通過孔１０ａに隣接する部位は他の部分に優先して非接触シール８に接触する円環状の突起１４としている。そして、この突起１４と前記ハウジング本体１１との間は、非接触シール８の一部を収納可能な凹部１５としている。前記ハウジング本体１１は、隙間を介して弁箱３に対向し、前述したように筒状をなしている。前記キャップ１２の中心部にも、シャフト２を通過させるためのシャフト通過孔１２ｙを設けている。このシャフト通過孔１２ｙと前記筒状部との間の部位には前記圧縮コイルばね９の固定端側を収納し、前記キャップ１２の頭部に前記圧縮コイルばね９の固定端を衝き当てるようにしている。加えて、キャップ１２の頭部の前記シャフト通過孔１０ａの軸心方向中間部には、シャフト通過孔１０ａが拡開する第１の拡大部１６を設けている。換言すれば、この第１の拡大部１６より先端側を第１の絞り部１７、前記第１の拡大部１６より基端側を第２の絞り部１８として形成している。すなわち、前記ハウジング本体１１の内部空間と前記ハウジング本体１１の先端側の外部空間との境界部分に、第１及び第２の絞り部１７、１８を形成している。さらに、ハウジング６の内部空間を第２の拡大部としている。そして、このハウジング６内部に、前記接触シール７、前記非接触シール８及び前記圧縮コイルばね９を収納している。
【００１６】
前記接触シール７は、カーボン製のものであり、図１及び図２に示すように、それぞれが中空の円環を３分割してなる形状を有する３つのシール要素１９と、これら３つのシール要素１９の外方に配され各シール要素１９をシャフト２側に向けて付勢するガータースプリング２０とを備えている。このガータースプリング２０は、前記シール要素１９のうちの１つに両端を固定し、中間部をシール要素１９の外周面に設けた溝１９ａに収納した状態で配される引張りコイルばねである。このガータースプリング２０からの弾性付勢力の伝達を受けてシール要素１９の内面がシャフト２に密着し、この接触シール７を挟んで一方側から他方側に気体が漏れることを抑制するシールとしての機能を果たす。この接触シール７の前記アクチュエータ５側に隣接する部位には、前記非接触シール８を配している。
【００１７】
前記非接触シール８は、カーボン製のものであり、概略円筒状をなしている。図１及び図２に示すように、この非接触シール８の内周面は、シャフト２とわずかな隙間を介して対向している。また、この非接触シール８は、接触シール７のシール要素１９間の分断部分を遮蔽している。この非接触シール８のアクチュエータ５側の面８ａの外周部には他の部位よりもアクチュエータ５部側に突出する円環状の突起２１が設けられている。この突起２１は前記ハウジング６の凹部１５に収納される。そして、この非接触シール８のアクチュエータ５部側の面８ａの中央部のみが前記ハウジング６の突起１４と面的に接触する。その際、前記アクチュエータ部側の面８ａの外周部の突起２１は、前記ハウジング６の凹部１５の底から離間している。さらに、この非接触シール８は、前記圧縮コイルばね９から前記接触シール７を介してハウジング６の鍔部１０側すなわちアクチュエータ５側に向かう弾性付勢力の伝達を受けている。すなわち、アクチュエータ５部側の面８ａの中央部と前記ハウジング６の突起１４との間に面圧が発生している。この面圧は、アクチュエータ５側の面の全体がハウジング６と面的に接触する態様における面圧よりも大きい。そして、アクチュエータ５側の面８ａの中央部と前記ハウジング６の突起１４との間に面圧が発生していることにより、この非接触シール８を挟んで一方側から他方側に気体が漏れることを抑制するシールとしての機能を果たす。
【００１８】
前記圧縮コイルばね９は、前述したように、また図１及び図２に示すように、固定端をキャップ１２の頭部に衝き当てている。一方、自由端は、板状のスプリング受け２２を介して前記接触シール７に接している。この圧縮コイルばね９は、その弾性付勢力により、前記接触シール７及び前記非接触シール８をハウジング６の鍔部１０側すなわちアクチュエータ５に向かう側に付勢している。換言すれば、前記スプリング受け２２、前記接触シール７、前記非接触シール８及びハウジング６の鍔部１０は、この圧縮コイルばね９の弾性付勢力の伝達を受けて互いに密着している。
【００１９】
以上に述べたように、本実施形態によれば、メタルＯリング１３によりシャフトシール４のハウジング６の外周側からの気体の漏れを防止又は抑制しつつ、ハウジング本体１１と弁箱３との間には隙間が存在しているので、ハウジング６の弁箱３への着脱はシャフトシールのハウジングを弁箱に圧入する従来の構成のものと比較して容易である。従って、シャフトシール４のメンテナンス性の向上を図ることができる。
【００２０】
さらに、前記ハウジング本体１１内部の空間と前記ハウジング本体１１の先端側の外部空間との境界部分、より具体的にはキャップ１２の頭部に第１及び第２の絞り１７、１８を備え、これら第１及び第２の絞り１７、１８の間に第１の拡大部１６を設けているので、弁体側の空間から第１の絞り１７を経て第１の拡大部１６の間、及び第１の拡大部１６から第２の絞り１８を経て第２の拡大部すなわちハウジング本体１１内部の空間の間でそれぞれ圧力損失が発生し、ハウジング本体１１に収納した接触シール７に作用する気体の圧力が低下する。従って、接触シール７とシャフト２との間からの気体の漏れを防止又は抑制でき、このようなシャフトシール４の性能の向上を図ることができる。
【００２１】
なお、本発明は以上に述べた実施形態に限らない。
【００２２】
例えば、上述した実施形態では、大型化や回転体に支持させた弁等の制御性の劣化を招くことなく、またシャフトシールと回転体（シャフト）との間の摩擦をいたずらに大きくすることなく回転体の動作をスムーズにすべく、接触シールと非接触シールとを回転体（シャフト）の軸心方向に隣接させて設けているが、接触シールのみ又は非接触シールのみを設けるようにしてもよい。
【００２３】
また、上述した実施形態では、ハウジングと非接触シールとの間に発生する面圧を大きくし、非接触シールの外周側からの気体の漏れを防ぐべく、非接触シールのアクチュエータに向かう面の一部のみがハウジングの段部に面的に接触する構成を採用しているが、非接触シールのアクチュエータに向かう面の全体がハウジングに面的に接触するようにしてももちろんよい。また、上述した実施形態の非接触シールと接触シールとの配置を逆にし、接触シールのアクチュエータに向かう面の一部のみがハウジングの段部に面的に接触するように構成してもよい。そして、上述した実施形態の非接触シール部と接触シール部との配置を逆にした場合、接触シール部のアクチュエータに向かう面の全体がハウジングに面的に接触するようにしてももちろんよい。
【００２４】
さらに、上述した実施形態では、接触シール部に作用する気体の圧力を低下させるべく、シャフトシールのハウジングを形成するキャップの頭部と回転体（シャフト）との間にシャフト通過孔が拡開する第１の拡大部を設け、その前後の部位を第１及び第２の絞りとしているが、シャフトシールのハウジングを形成するキャップの頭部と回転体（シャフト）との間に複数の拡大部を設けてもよく、逆にこのような拡大部を省略してもよい。
【００２５】
その他、本発明に趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。
【符号の説明】
【００２６】
２…回転体（シャフト）
４…シャフトシール
６…ハウジング
７…（接触）シール部
８…（非接触）シール部
１０…鍔部
１１…ハウジング本体
１３…固定面シール体（メタルＯリング）
【図１】
2014043908.tif 000003
【図２】
2014043908.tif 000004