(57)【要約】少なくとも1つの回転可能な構成要素をメカニカルシールの固定構成要素に対して配置するためのスペーシング機構が提供される。スペーシング機構は、回転可能なシール構成要素が回転するとき、回転可能なシール構成要素および/またはそれに関連したハードウエアから自動的に係脱するように設計されている。スペーシング機構は、1つまたは複数の回転可能な構成要素を1つまたは複数の固定構成要素に対して軸方向および/または半径方向に配置するように設計することができ、また、回転可能なシール構成要素が回転することにより、回転可能なシール構成要素から自動的に係脱するように設計することができる。
2006519348.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能なシール構成要素をメカニカルシールの固定シール構成要素に対して配置させるスペーシング機構であって、前記スペーシング機構が、前記回転可能なシール構成要素が静止しているとき前記回転可能なシール構成要素に係合し、前記回転可能なシール構成要素に対して移動可能である係合部を有し、前記スペーシング機構の前記係合部が、前記回転可能なシール構成要素が回転するとき、前記係合部が前記回転可能なシール構成要素から自動的に係脱するように構成され配置されているスペーシング機構。
【請求項２】
前記スペーシング機構の前記係合部が軸周りに回転するよう構成された請求項1に記載のスペーシング機構。
【請求項３】
前記スペーシング機構が、前記メカニカルシールと噛み合うための、一体的なピンを備えるスペーシングクリップを有して形成され、前記軸が前記一体的なピンにより規定される請求項2に記載のスペーシング機構。
【請求項４】
スペーシングピンをさらに備え、前記スペーシング機構の前記係合部がスペーシングピン周りに回転するよう構成され、前記スペーシングピンが前記軸を規定する請求項2に記載のスペーシング機構。
【請求項５】
前記スペーシング機構の前記係合部が前記軸周りに一定半径を規定する請求項1に記載のスペーシング機構。
【請求項６】
前記スペーシング機構が、前記回転可能なシール構成要素を前記固定シール構成要素に対して半径方向に位置決めする請求項1に記載のスペーシング機構。
【請求項７】
前記スペーシング機構が、前記回転可能なシール構成要素を前記固定シール構成要素に対して軸方向に位置決めする請求項1に記載のスペーシング機構。
【請求項８】
前記回転可能なシール構成要素が、シャフトに装着されるようになされたロックリングを備え、前記スペーシング機構が前記ロックリングの溝に係合する請求項1に記載のスペーシング機構。
【請求項９】
前記回転可能なシール構成要素がシャフトに装着されるよう構成されたスリーブを備える請求項1に記載のスペーシング機構。
【請求項１０】
前記回転可能なシール構成要素がシャフトを備える請求項1に記載のスペーシング機構。
【請求項１１】
シャフトに沿ってシールを提供するためのメカニカルシールであって、
前記シャフトに結合されるよう構成され、回転可能なシールリングを備える回転可能なシール構成要素と、
パッキン押さえと、
前記パッキン押さえに結合され、前記回転可能なシールリングと接合面をなす固定シールリングと、
前記パッキン押さえおよび前記固定シールリングのうちの少なくとも1つに装着されたスペーシング機構と、を備え、
前記スペーシング機構が、前記シャフトが回転する前に前記回転可能なシールリングを前記固定シールリングに対して配置するために、前記回転可能なシール構成要素のうちの少なくとも1つに向かって延び、それに係合し、前記シャフトが回転するとき前記回転可能なシール構成要素のうちの少なくとも1つから後退するよう構成されたメカニカルシール。
【請求項１２】
前記回転可能なシール構成要素が、前記シャフトに装着されたロックリングを備え、前記スペーシング機構が前記ロックリングに係合する請求項11に記載のメカニカルシール。
【請求項１３】
前記ロックリングが、前記シャフトの軸に沿って前記回転可能なシールリングに対して前記固定シールリングを配置するための、前記スペーシング機構の端部を収容可能にするための溝を備える請求項12に記載のメカニカルシール。
【請求項１４】
前記スペーシング機構が、前記回転可能なシールリングを前記固定シールリングに対して半径方向に位置決めする請求項11に記載のメカニカルシール。
【請求項１５】
前記スペーシング機構が前記回転可能なシールリングを前記固定シールリングに対して軸方向に位置決めする請求項11に記載のメカニカルシール。
【請求項１６】
前記スペーシング機構が前記シャフトの回転によって前記回転可能なシール構成要素のうちの少なくとも1つから後退するよう構成された請求項11に記載のメカニカルシール。
【請求項１７】
前記メカニカルシールの少なくとも1つの固定構成要素に装着されたスペーシングピンと、
前記スペーシングピンに装着され、前記回転可能なシール構成要素に係合し、そのシール構成要素から係脱するために、回転可能なシール構成要素に対して移動可能な、少なくとも1つのスペーシングクリップと、を備え、
前記回転可能なシール構成要素が静止しているとき前記スペーシングクリップが前記回転可能なシール構成要素に係合し、前記シール構成要素が回転するとき前記回転可能なシール構成要素から係脱するメカニカルシール用のスペーシング機構。
【請求項１８】
前記スペーシングクリップが、前記回転可能なシール構成要素から係脱するために軸周りに回転するよう構成された請求項17に記載のスペーシング機構。
【請求項１９】
前記スペーシングクリップが前記スペーシングピンに対して回転するのを防止するために前記スペーシングピンに装着されたOリングをさらに備える請求項17に記載のスペーシング機構。
【請求項２０】
前記スペーシングクリップを前記スペーシングピン上に保持するために前記スペーシングピンに装着された保持クリップをさらに備える請求項17に記載のスペーシング機構。
【請求項２１】
前記スペーシングクリップが前記スペーシングピンにプレスばめで装着された請求項17に記載のスペーシング機構。
【請求項２２】
前記スペーシングクリップが、前記回転可能なシール構成要素が係合部を使用することによって静止しているとき、前記回転可能なシール構成要素に係合することができ、前記スペーシングクリップの前記係合部分が前記スペーシングピン周りに一定半径を規定する請求項17に記載のスペーシング機構。
【請求項２３】
前記スペーシングクリップが前記回転可能なシール構成要素の回転によって前記回転可能なシール構成要素から係脱するよう構成された請求項17に記載のスペーシング機構。
【請求項２４】
前記回転可能なシール構成要素がロックリングを備え、前記スペーシング機構が前記ロックリングの溝の少なくとも1つの半径方向の壁に係合する請求項17に記載のスペーシング機構。
【請求項２５】
前記メカニカルシールの少なくとも1つの固定構成要素に装着され、その長手方向軸に沿って第1の軸を規定するスペーシングピンと、
前記スペーシングピンに装着され、前記第1の軸周りに可動であり、前記回転可能なシール構成要素が静止しているとき回転可能なシール構成要素と係合できるようになされた、前記センタリングクリップの一端部に沿った前記第1の軸から一定半径を有するセンタリングクリップと、を備え、
前記センタリングクリップが、前記回転可能なシール構成要素の回転により前記回転可能なシール構成要素から係脱するメカニカルシール用のセンタリング機構。
【請求項２６】
シャフトに沿ってシールを提供するためのメカニカルシールであって、
前記シャフトに結合されるよう構成された回転可能なシールリングと、
パッキン押さえと、
前記パッキン押さえに結合され、前記回転可能なシールリングと共に接合面をなす固定シールリングと、
前記パッキン押さえのグループのうちの少なくとも1つおよび前記固定シールリングに装着されたピンと、
前記シャフトに装着されたロックリングと、
前記スペーシングクリップが前記ロックリングと係合するときは常に前記回転可能なシールリングを前記固定シールリングに対して位置決めすべく、前記ロックリングに係合し、そのロックリングから係脱するために、前記スペーシングピンに装着され、前記ロックリングに対して移動可能であるスペーシングクリップと、を備え、
前記スペーシングクリップが、前記シャフトが静止しているとき前記ロックリングに係合し、前記シャフトが回転しているとき前記ロックリングから係脱するようになされたメカニカルシール。
【請求項２７】
前記ロックリングが、前記回転可能なシールリングを前記シャフトの軸に沿って前記固定シールリングに対して軸方向に配置するための前記スペーシングクリップの端部を収容可能にするための溝を備える請求項26に記載のメカニカルシール。
【請求項２８】
前記スペーシングクリップが、前記回転可能なシールリングを前記固定シールリングに対して半径方向に位置決めする請求項26に記載のメカニカルシール。
【請求項２９】
前記スペーシングピンがアウトボード側のハウジングによって前記パッキン押さえに装着されている請求項26に記載のメカニカルシール。
【請求項３０】
前記スペーシングピンが前記パッキン押さえに直接装着されている請求項26に記載のメカニカルシール。
【請求項３１】
前記スペーシングクリップが前記スペーシングピンに対して回転するのを防止するために前記スペーシングピンに装着されたOリングをさらに備える請求項26に記載のメカニカルシール。
【請求項３２】
前記スペーシングクリップを前記スペーシングピン上に保持するために前記スペーシングピンに装着された保持クリップをさらに備える請求項26に記載のメカニカルシール。
【請求項３３】
前記スペーシングクリップが前記スペーシングピンにプレスばめで装着された請求項26に記載のメカニカルシール。
【請求項３４】
前記スペーシングクリップが、前記シャフトの回転によって前記シャフトから後退するよう構成された請求項26に記載のメカニカルシール。
【請求項３５】
前記回転可能なシール構成要素を固定シール構成要素に対して配置すべく、静止している回転可能なシール構成要素を係合するために少なくとも1つのスペーシング機構を位置決めするステップと、
前記スペーシング機構を前記回転可能なシール構成要素から自動的に係脱するため前記回転可能なシール構成要素を回転させるステップと、を含む、スペーシング機構を有するメカニカルシールを作動させる方法。
【請求項３６】
前記位置決めするステップが、軸周りに回転するよう前記スペーシング機構を配置することを含む請求項35に記載の方法。
【請求項３７】
前記位置決めするステップが、前記回転可能なシール構成要素を前記メカニカルシールの前記固定シール構成要素に対して半径方向に位置させるために複数のスペーシング機構を配置することを含む請求項35に記載の方法。
【請求項３８】
前記位置決めするステップが、前記スペーシング機構が前記軸から半径方向に延びる末端部を有するように前記スペーシング機構を配置することを含み、前記末端部が前記軸から一定半径を規定する請求項35に記載の方法。
【請求項３９】
前記位置決めするステップが、前記スペーシング機構が前記回転可能なシール構成要素を前記メカニカルシールの前記固定シール構成要素に対して軸方向に配置するためにシャフトに装着されたロックリングの溝の少なくとも1つの半径方向の壁に係合するように、前記スペーシング機構を配置することを含む請求項35に記載の方法。
【請求項４０】
前記位置決めするステップが、前記スペーシング機構が前記メカニカルシールと噛み合うための一体的なピンを有するスペーシングクリップを有し前記軸が前記一体的なピンによって規定されるように、前記スペーシング機構を配置することを含む請求項35に記載の方法。
【請求項４１】
前記位置決めするステップが、スペーシングピン周りに回転するスペーシングクリップを備えるように前記スペーシング機構を配置することを含む請求項35に記載の方法。
【請求項４２】
回転可能なシール構成要素をメカニカルシールの固定シール構成要素に対して配置するためのスペーシング機構であって、前記スペーシング機構が、前記回転可能なシール構成要素が静止し、前記固定シール構成要素に対して移動可能であるとき前記回転可能なシール構成要素に装着され前記固定シール構成要素を係合する係合部を有し、前記スペーシング機構の前記係合部が、前記回転可能なシール構成要素が回転するとき前記係合部が前記固定シール構成要素から自動的に係脱するように構成されかつ配置されるスペーシング機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はメカニカルシールに関し、詳細には、選択されたシール構成要素を半径方向および/または軸方向に位置決めするための、メカニカルシールで使用するのに適したスペーシング機構の使用法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、2003年2月28日に出願した米国特許出願第10/376,415号に対して優先権を主張するものであり、その内容は本明細書にこの参照によって組み込まれる。
【０００３】
メカニカルシールは、回転シャフトの周りにシールを提供するために使用される。たとえば、メカニカルシールは、回転シャフトと固定構造の間に液密シールを提供するために使用することができる。適切な動作のために、回転シール構成要素は一般にシャフトに固定され、固定シール構成要素は一般に構造体に固定される。メカニカルシール内の回転および固定構成要素の相対的な配置は、メカニカルシール構成要素の適切な動作を可能にするために重要である。このようにして、メカニカルシール構成要素を半径方向に配置することは、一般に、固定構成要素をシャフトの周りで「センタリングすること」として公知であり、それによって固定構成要素をメカニカルシールの回転構成要素に対して配置する。「センタリングする」とは、シール構成要素をシャフト、構造体、またはその他のシール構成要素に対して中央に配置されるように精密に配置することに限られないことが理解されよう。メカニカルシール構成要素をシャフトの軸に沿って軸方向に配置することは、回転可能な構成要素をシャフトに沿って「軸方向に間隔を置いて配置する」または「セッティングする」と表現してもよい。センタリングおよび軸方向に間隔を置いて配置することは、しばしば、(回転可能なまたは固定した)メカニカルシールの一部分に装着されたセンタリングクリップまたはセッティングクリップを使用することにより行われ、シャフトが静止しているとき、メカニカルシールの(それぞれ固定したまたは回転可能な)その他の部分に接触するように手動でセットされ、それによって回転可能な構成要素をメカニカルシールの固定構成要素に対して位置決めする。シャフトを回転可能にするために、センタリングクリップまたはセッティングクリップは手動で取り外される。
【０００４】
クリップを取り外すのに必要になる労力を最小限に抑えるための従来のいくつかの手法は、シャフトの回転中に定位置に残すことができる磨耗可能な(wearable)材料からなるクリップを形成するものである。そのようなスペーシングクリップ(spacing clip)の一例は、米国特許第5,913,520号に見出すことができる。しかし、定位置に残される磨耗可能な材料のクリップは、シャフト上またはそれに関連したハードウエアに摩損を生じ、また熱が発生する問題を生じ望ましくないことにもなる可能性がある。硬質材料はスペーシングクリップの寸法が変化するのを防止するので、シール構成要素の位置決め精度は、硬質材料の使用によって向上させることができる。
【特許文献１】米国特許出願第10/376,415号明細書
【特許文献２】米国特許第5,913,520号明細書
【特許文献３】米国特許第5,213,340号明細書
【特許文献４】米国特許第5,333,882号明細書
【特許文献５】米国特許第5,489,105号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、シャフトの回転によってなど、回転可能なシール構成要素が回転するとき、少なくとも1つの回転可能なシール構成要素から自動的に係脱するように設計された1つまたは複数のスペーシング機構を使用することにより、当分野での問題に対処する。本発明の様々な実装形態によれば、シャフトが静止している間、1つまたは複数のスペーシングクリップが、シールの構成要素の半径方向および/または軸方向に位置決めするためにそれぞれに対して設けられ、次いで、シャフトが回転するとき、回転可能なシール構成要素から係脱するように回転してもよい。本発明を使用することにより、多種多様な材料がスペーシングクリップの製造に利用可能になり、それによって、硬質の、磨耗可能でない(non-wearable)材料が使用できるようになる。硬質材料から形成されたスペーシングクリップは、センタリングし、またはセッティングクリップの大きさが変化するのを防止し、それによって、メカニカルシールの回転可能な構成要素を固定シール構成要素に対して位置決めする際の精密さを高める。
【０００６】
本明細書では、用語「スペーシング機構」は、メカニカルシールの回転可能な構成要素を固定シール構成要素に対して半径方向におよび/または軸方向に位置決めするために使用される、いかなる構成要素または構成要素の組み合わせも含めることが意図されている。構成要素を軸方向に位置決めすることは「セッティング」と呼ばれ、構成要素を半径方向に位置決めすることは「センタリング」と呼ばれている。本発明のスペーシング機構は、1つのみまたは両方の機能を実施するような構成になっている。本明細書では、用語「固定された」は、可動性のものおよび/または動くものであってもよい構造を指すが、シャフトと共に回転することは要求されない。本明細書では、用語「回転可能」は、メカニカルシールの固定構成要素に対して(たとえばシャフトの回転を伴って)回転する構成要素を指す。
【０００７】
本発明によれば、回転可能な構成要素をメカニカルシールの固定構成要素に対して配置するスペーシング機構が提供される。スペーシング機構は、シャフトが静止しているとき、少なくとも1つの回転可能な構成要素に係合するよう構成された係合部を備えることができる。係合部は回転可能な構成要素に対して可動であり、シャフトが回転するとき係合部が自動的に係脱するように構成されかつ配置されてもよい。
【０００８】
本発明は、回転可能なシールリング、パッキン押さえ、および固定シールリングを使用することによって、シャフトに沿ってシールを設けるメカニカルシールを備えることもできる。シールは、スペーシングクリップなどのスペーシング機構も備える。回転可能なシールリングはシャフトに結合されるよう構成され、固定シールリングは、パッキン押さえに結合され、シールを形成するために回転可能なシールリングに対して位置決めされる。スペーシングクリップはパッキン押さえに対して装着することができる。スペーシングクリップは、シャフトが回転する前にシャフトに対して固定構成要素を配置し、シャフトが回転するとき回転可能な構成要素から後退する(すなわち移動または回動する)ために、シールの回転可能な構成要素に向かって延び、その構成要素に係合するようにも構成されている。
【０００９】
メカニカルシールの固定構成要素に対して回転可能な構成要素を位置決めするスペーシング機構は、メカニカルシールの少なくとも1つの構成要素に装着されたスペーシングピン(spacing pin)を備えていてもよい。スペーシングクリップは、スペーシングピンに装着され、構成要素に係合し構成要素から係脱するために、センターに配置され、かつ/またはセットされた構成要素に対して移動可能である。このスペーシング機構は、シャフトが静止しているとき構成要素に係合し、シャフトが回転するとき構成要素から係脱することができる。
【００１０】
本発明の別の態様によれば、メカニカルシールの少なくとも1つの構成要素に装着されたスペーシングピンを有し、スペーシングピンの長手方向軸に沿って第1の軸を規定する、メカニカルシールの固定構成要素に対して回転可能な構成要素を配置するスペーシング機構が提供される。スペーシング機構は、スペーシングピンに装着され、第1の軸周りに可動であり、スペーシングクリップの一端部に沿って第1の軸から一定半径を有することが可能であり、回転可能なシール部材が静止しているとき回転可能なシール構成要素と係合するよう構成されているスペーシングクリップも備える。この実装形態では、スペーシングクリップは、シャフトの回転などによって回転可能なシール構成要素の回転によって係脱する。
【００１１】
さらに、本発明は、回転可能なシールリング、パッキン押さえ、固定シールリング、ロックリング、およびスペーシング機構を使用することによって、シャフトに沿ってシールをもたらすメカニカルシールを特徴とする。回転可能なシールリングは、シャフトに結合されるようになされ、固定シールリングは、パッキン押さえに結合され、回転可能なシールリングと連係する。スペーシング機構は、パッキン押さえおよび/または他の固定構成要素、ならびにスペーシングクリップに装着されたスペーシングピンを備えていてもよい。ロックリングは、シャフトに装着され、スペーシングクリップは、スペーシングピンに装着され、ロックリングに係合し、ロックリングから係脱するためにロックリングに対して移動可能である。したがってスペーシングクリップは、シャフトが静止しているときロックリングに係合し、シャフトが回転するときロックリングから係脱するよう構成されている。
【００１２】
本発明の別の実装形態によれば、メカニカルシールを作動させる方法が提供される。まず、静止中の回転可能な構成要素をメカニカルシールの固定構成要素に対して配置するために少なくとも1つのスペーシング機構が位置決めされる。次に、回転可能なシール構成要素または固定シール構成要素からスペーシング機構を自動的に係脱させるために回転可能なシール構成要素が回転させられる。
【００１３】
本発明は、本明細書の説明、および同じ参照符号が、異なる図を通じて同じ部分を指す添付図面から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図1に例として示されるように、メカニカルシール100は、パッキン押さえ130、およびパッキン押さえ130に装着されたハウジングまたは他の構造に対するシャフト115の回転を付随的に可能にしながら、シールのプロセス側101上の流体とシールの外部すなわち周囲側102の間に液密のシールをもたらすように設計されている。
【００１５】
本発明は、メカニカルシールの固定構成要素に対して回転可能な構成要素を相対的に配置することを対象とする。具体的には、本発明は、シャフトが静止しているとき、回転可能な構成要素のうちの少なくとも1つに係合し、次いで、シャフトが回転しているとき、そこから自動的に係脱する、1つまたは複数のスペーシング機構を提供することができる。本発明は、デュアルシール(dual seal)、タンデムシール(tandem seal)、ガスシール、スパイラル型シール(spiral-type seal)、分割シール、ラジアルギャップシール(radial gap seal)、リップシール(lip seal)などを含む幅広い範囲のメカニカルシールに応用可能であるが、実例のメカニカルシールを用いた本発明の実装形態を例示の目的のために本明細書中で詳細に説明する。本発明の機構は、いかなるタイプの回転可能な構成要素および固定構成要素を使用するシールと共に使用することもできる。スペーシング機構は、往復動作に対応し、相対的に離間した動きで作動する構成要素の空間的配置が必要になる他のいかなるタイプのデバイスにも適合するシールと共に使用することもできる。
【００１６】
プロセス側101で始まる図1を参照すると、スリーブシール140が提供されている。スリーブシール140は、スリーブ110に装着され、あるいはスリーブ110と一体であり、スリーブ110およびシャフト115の間にシールを形成するための、Oリングなどのシール120を備える。当分野で公知であるように、スリーブ110は、止めねじ、および/またはスリーブ110のシャフト115への滑りばめを用いることなどにより、スリーブ110とシャフト115の間の相対的回転を防止するために、スリーブ110内に配置することができるシャフト115に噛み合わされるよう構成される。第2シール145は、スリーブ110と回転可能なシールリング150の外面と連接し、それらの間でシールを形成するために設けることもできる。当分野で公知のように、回転可能なシールリング150は、固定シールリング160に隣接して位置決めされ、1対のシール面を形成する。
【００１７】
シャトル170は、このシャトル170と固定シールリング160の間にシールを形成する第3のシール175をシールする環状の溝を備えることができる。以下に説明するように、回転可能なシールリング150は、スリーブ110に結合され、したがってスリーブ110と共に回転し、固定シールリング160はシャトル170およびインボード側の(inboard)ハウジング190によってパッキン押さえ130に結合される。
【００１８】
フォロワ要素180は、固定シールリング160の後ろ側面に位置決めされ、ばね185などの付勢要素によってそこに付勢される。フォロア180およびばね185は固定シールリング160を回転可能なシールリング150に対して付勢するように働く。インボード側のハウジング190は、インボード側のハウジング190がシャトル170に対して回転するのを防止するようにドライブピン195によってシャトル170に結合されている。Oリングなどの第4のシール193は、シャトル170とインボード側のハウジング190の間にシールを形成するように設けることができ、第5のシール194は、インボード側のハウジング190とパッキン押さえ130の間にシールを形成するように設けることもできる。第2のピン197は、インボード側のハウジング190およびパッキン押さえ130内に装着されて、パッキン押さえ130に対してインボード側のハウジング190が適切な角度位置になるようにする。
【００１９】
図1を再び参照すると、ロータリーホルダ200が第3のピン202を使用することによってスリーブ110に回転可能に結合されている。Oリングなどの第6のシール201は、ロータリーホルダ200とスリーブ110の間にシールをもたらすために設けることもできる。第2の回転可能なシールリング151および第2の固定シールリング161は、また、先に述べた固定シールリング160および回転可能なシールリング150と同様に設けられ作動する。第2の回転可能なシールリング151は、回転可能なシールリング150がスリーブ110に結合されるのと同じ様式でロータリーホルダ200に結合でき、したがってスリーブ110と共に回転する。第7のシール203は、ロータリーホルダ200と第2の回転可能なシールリング151の間にシールをもたらすことができる。第8のシール231および第9のシール232を備えるアウトボード側の(outboard)ハウジング230は、パッキン押さえ130と第2の固定シールリング161の間にシールをもたらす。
【００２０】
メカニカルシール100の外側の側面102のところで、ばね保持器210が、アウトボード側のハウジング230に固着された少なくとも1つのスペーシングピン270に装着されている。第2のばね215がばね受け220を第2の固定シールリング161に対して付勢する。
【００２１】
図1のメカニカルシール100は、2つの釣り合い式シールを提供するタンデムシールである。本発明のスペーシング機構はこのタイプのシールに使用するために例示されているが、上に列挙したようなその他のシールのタイプも使用することができる。こうしたシールの第1のものは、回転可能なシールリング150と固定シールリング160の間にあり、第2のシールは、第2の回転可能なシールリング151と第2の固定シールリング161の間にある。メカニカルシールのさらなる例は、米国特許第5,213,340号、第5,333,882号、および第5,489,105号に見出すことができ、その内容は参照により本明細書により組み込まれる。上で述べたように本発明は広範囲のメカニカルシールに応用できる。
【００２２】
本発明は、固定的であると見なされるメカニカルシール100の残りの部分に対して、1つまたは複数の回転可能なシール構成要素250,260,110,120,145,150,200,201,202,203および151などの、1つまたは複数のシールの回転可能な部分を位置決めするために1つまたは複数のスペーシング機構244を使用するものである。本明細書では、スペーシング機構がメカニカルシール100の固定構成要素に対してシャフトを係合しかつ/または位置決めする点で、シャフト115を任意で回転可能なシール構成要素と見なすこともできる。本発明の教示によれば、1つまたは複数のスペーシング機構244は、回転可能な部分を半径方向および/または軸方向に位置決めするために使用することができる。一実施形態によるスペーシング機構244は、少なくとも1つの回転可能な構成要素をメカニカルシール100の少なくとも1つの固定構成要素に対して位置決めするスペーシングクリップ240を備える。例として図1に示されるように、複数のスペーシングクリップ240は、スリーブ110を位置決めするためにロックリング250を係合し、したがって、スリーブ110に結合された回転可能な構成要素を同時に、パッキン押さえ130に結合された固定構成要素に対して位置決めすることができる。止めねじ260は、ロックリング250をスリーブ110および/またはシャフト115に固定するために使用することができる。
【００２３】
スペーシングクリップ240は、それぞれスペーシングピン270に装着することができる。スペーシングクリップ240は、その他の実施形態に関連して本明細書に記載されたスペーシングピン270にプレスばめすることもでき、またはスペーシングピン270に装着することもできる。スペーシングピン270は、スペーシング機構244の一部であってもよい。
【００２４】
図1に示されるように、スペーシングピン270は、ばね保持器210を貫通し、アウトボード側のハウジング230に入って装着することができる。図2は、例示の目的のためにパッキン押さえ130から取り外された構成要素の上面図を示す。スペーシングクリップ240は、スペーシングピン270上に装着され、ばね保持器210およびばね受け215を貫通し、アウトボード側のハウジング230の上に示されている。スペーシングクリップ240は、ロックリング250に係合している。本発明の一実装形態によれば、スペーシングクリップ240は、シャフト115が静止し、したがってロックリング250も静止しているとき、たとえば回転していないときロックリング250に係合するように位置決めされている。
【００２５】
スペーシングピン270は、ばね保持器210内の穴211を貫通して挿入することができる。スロットが設けられ、その中にスペーシングピン270の薄い部分が嵌り、ばね保持器210は回転して図2に示される位置になる。図1も参照されたい。スペーシングピン270の薄い部分をスロット内にまたは小さい直径を有する穴に配置することにより、スペーシングピン270は、ばね保持器210を軸方向の定位置に保持することができる。図2から図4に示されたように、スペーシングピン270の位置にあるばね受け215の周囲内のノッチ212は、スペーシングピン270用の位置を与えて、ばね受け215を貫通し、ばね受け215の回転を防止することができる。スペーシングピン270は薄い部分を備えて形成される必要はなく、穴211かつ/またはスロットを備える必要もないことが理解される。スペーシングピン270は、広範囲の形状で装着することができる。
【００２６】
本発明は、1つまたは複数のスペーシングクリップ240のロックリング250からの自動的な係脱を可能にする。本明細書では、シャフトおよび/または回転可能な構成要素から係脱することは、シャフト115および/またはシャフト115と共に回転する、たとえば、ロックリング250などのハードウエアから係脱することも含む。図3に示されるように、スペーシングクリップ240は、ロックリング250の係脱を可能にするためにスペーシングピン270の周りで回転する。係脱は、一般にシャフト115が回転するとき生じる。図3に示されるように、スペーシングクリップ240は、シャフト115の回転によって、したがって、ロックリング250の回転によって、スペーシングピン270の周りで回転する。ロックリング250は、任意にスペーシング機構244の一部と見なされることができる。
【００２７】
図4は、ロックリング250内の溝251を含む本発明の別の実装形態を示す。溝251を使用することにより、1つまたは複数のスペーシングクリップ240は、メカニカルシール100の少なくとも1つの回転可能な構成要素をメカニカルシール100の少なくとも1つの固定構成要素に対して半径方向および/または軸方向に相対的に配置するのに使用することができる。スペーシングクリップ240は、その一部が溝251内に嵌ることができるような寸法になっている。このことにより、スペーシングクリップ240が、溝251の1つまたは複数の半径方向壁252とスペーシングクリップ240が接触することにより、シャフト115に対するメカニカルシール100の長手方向の位置決めを確実にすることが可能になる。あるいは、またはさらに、溝251の内側壁253は、スペーシングクリップ240に接触して、メカニカルシール100の少なくとも1つの固定構成要素に対して少なくとも1つの回転可能な構成要素の半径方向の配置を与えることができる。
【００２８】
図4に示されるように、本発明はそのように限定されないが、スペーシングクリップ240はロックリング250から係脱する間、ロックリング250から完全に離れて回転することもできる。図3に示されるように、スペーシングクリップ240の回転は、また、ロックリング250から係脱すれば十分である。ロックリング250からの係脱は、ロックリング250の内側壁253および/または半径方向壁252からの係脱として規定することもできる。
【００２９】
スペーシングクリップを使用することにより、メカニカルシール100の少なくとも1つの固定構成要素に対して少なくとも1つの回転可能な構成要素の軸方向の位置決めを容易にするための溝、稜部、または他の構造は、ロックリング250、スリーブ110、シャフト115またはその他の構成要素の上に配置できることが理解される。これらのまたはその他の変形形態は本発明の範囲内であると見なされる。
【００３０】
本発明の別の実装形態が図5から図8に示されている。メカニカルシール300が、図1のメカニカルシール100に関連して上記に示され述べられたものと同様な構成要素を有し、同じ要素番号がメカニカルシール100に関連して述べたものと同様な要素を示して断面図に示されている。メカニカルシール300の1つの特徴は、スペーシング機構の1つまたは複数のスペーシングクリップ240を装着するものである。具体的には、図5に示される実装形態でピン271がパッキン押さえ131に直接装着されている。
【００３１】
図5をさらに参照すると、メカニカルシール100に関連して上で説明したように、スペーシングクリップ240がスペーシングピン271の周りで回転するようになされている。例示の実施形態では、Oリング272は、スペーシングクリップ240がスペーシングピン271の周りで回転するのを防止するために設けることができる。ピン270、および、したがって、パッキン押さえ131に対してスペーシングクリップ240の軸方向の位置決めを助けるためにワッシャ273も設けられる。Oリング272および/またはワッシャ273の使用は、図1のメカニカルシール100などの本発明の他の実施形態および実装形態の場合でも用いることができる。図1のスペーシングピン270および/または図5のスペーシングピン271など本発明のピンは、アウトボード側のハウジング230および/またはパッキン押さえ130/131などの他の構成要素の中にプレスばめを用いて装着することができる。スペーシングピン270,271は、また、あるいは別法では、保持クリップ274を使用することにより、または当分野の技術者には明らかなその他の手段により装着することもできる。スペーシングクリップ240は、青銅、アルミニウム青銅、プラスチック、または複合材料を含めたノンスパーク材などの当分野で公知の材料で形成されてもよい。
【００３２】
図5の実施形態は、パッキン押さえ131が支持構造に直接装着されるので、スペーシングクリップおよび/またはスペーシングピンのためのより堅固な装着位置を提供することができる。パッキン押さえ131が、本発明によるピンおよび/またはスペーシングクリップの装着のためにかなりの可撓性を与えるので、また、スペーシングクリップの配置および動作のためのより多くの空間が設けられてもよい。
【００３３】
図6に示されるように、複数のスペーシングクリップ240が、ロックリング250の溝251内に係合される。上述のように、ロックリング250が静止しているときこうした係合が行われる。溝251およびスペーシングクリップが係合した位置にある別の例が図7に提供される。図8は、係脱した位置にあるスペーシングクリップ240を示す。
【００３４】
ロックリング250が回転するとき、本発明によるスペーシングクリップ240は、ロックリング250から係脱し、またはその他の実装形態では、スリーブ110などのシャフト115と関係したその他のハードウエアから直接係脱する。
【００３５】
図9に示されるように、さらに示された本発明の例が、メカニカルシールの少なくとも1つの回転可能な構成要素が、メカニカルシールの少なくとも1つの固定構成要素に対して相対的な半径方向の位置決め、センタリングを提供する。スペーシングクリップ240は、ロックリング250に係合して、半径方向の位置決めをもたらす。
【００３６】
図10は、メカニカルシールの少なくとも1つの回転可能な構成要素をメカニカルシールの少なくとも1つの固定構成要素に対して軸方向に位置決めする、すなわちセッティングするためのスペーシングクリップ240を提供する、さらに示された本発明の例を示す。スペーシングクリップ240は、ロックリング250、およびしたがってスリーブ110をメカニカルシールの固定構成要素に対してスリーブ110および/またはシャフト115の長手方向軸に平行な軸に沿って配置するために、ロックリング250の溝251の少なくとも1つの半径方向壁252を係合する。
【００３７】
図10は、インボード側のハウジング190と連通した機械ハウジング133の使用も示す。図示された例では、インボード側のハウジング190は、機械ハウジング133と回転可能なシールリング150およびスリーブ110などのメカニカルシールの回転可能な構成要素との間での接触を防止しながら、機械ハウジング133と密な嵌め合いをもたらすように設計されている。ガスケット134は、機械ハウジング134とパッキン押さえ131の間に設けることができる。機械ハウジング133とシャフト115の間のベアリング(図示せず)は、機械ハウジング133とシャフトの間に回転結合をもたらす。図示された例では、機械ハウジング133とインボード側のハウジング190の密な嵌め合いは、回転可能な構成要素をメカニカルシールの固定構成要素に対してセンタリングができるようにする。
【００３８】
図11に示されるように、スペーシングクリップ240は、回転可能なハードウエアを係合した係合部241を備えることができる。スペーシングクリップ240は、スペーシングピン270を装着するための穴242を備えることもできる。したがって、スペーシングクリップ240は、スペーシングピン270の周りの回転によって形成される軸などの軸243の周りで回転できるようになされている。軸243は、回転可能なハードウエアに係合しそこから係脱するためのスペーシングピン270が回転できるようにする。軸243は、シャフト115の長手方向軸に平行になることができる。
【００３９】
本発明の一実装形態によれば、スペーシングクリップ240の係合部241は、シャフト115が回転するとき、スペーシングクリップ240が拘束されずに軸243の周りで回転できるように、前記の軸243から係合部241の端部まで一定半径(constant radius)R1を規定する。特に、スペーシングクリップ240がシール構成要素の相対的な半径方向の位置決めをもたらすとき、スペーシングクリップ240およびシャフト115の拘束は、スペーシングクリップ240が回転して、回転可能なハードウエアから係脱するとき、一定半径R1が、スペーシングクリップ240の回転中に軸243とシャフト115の間の一定距離を維持することによって防止することができる。
【００４０】
本発明のスペーシング機構の別の実施形態が図12に示され、そこではスペーシングクリップ245は、軸243の周りでスペーシングクリップ245が回転できるようにする一体的なピン246を備える。一体的なピン246がスペーシングクリップ240の穴242内に装着されたスペーシングピン270と同様に機能するので、スペーシングクリップ245の機能性は、図11のスペーシングクリップ240と同様である。図12は、また、ある特定の幅の溝251の場合に使用するためのものなどの任意選択のノッチを示し、それによってより小さい係合部241になる。
【００４１】
軸周りのスペーシングクリップの回転は、スペーシングクリップの最初の係脱の後にシャフトおよび/または関連するハードウエアからスペーシングクリップの係脱または後退を維持するようにして防止することができる。
【００４２】
本発明のスペーシング機構は、当分野で公知のスペーシングクリップと共に使用できるメカニカルシールと共に使用できることが理解される。
【００４３】
本発明の別の実装形態は、スペーシング機構をメカニカルシール100内で内側に配置するものであることができる。例としては、スペーシング機構は、インボード側のハウジング190またはアウトボード側のハウジング230上に装着され、ロータリーホルダ200に係合することができる。スペーシング機構は、メカニカルシール100内の流体に曝されてもよいことが理解される。
【００４４】
任意選択で、スペーシング機構は、メカニカルシールの1つまたは複数の回転可能な構成要素上に配置され、メカニカルシールの固定構成要素に係合するように設計されることもできる。例としては、スペーシングピン270は、スペーシングクリップ240がメカニカルシールの少なくとも1つの固定構成要素に係合可能になるように、ロックリング250内およびパッキン押さえ130内に形成された表面または溝内に配置することができる。係合は、シャフトが回転するときなど、メカニカルシールの回転可能な構成要素が回転するとき、係合を行うことができる。
【００４５】
本発明の構成要素を形成するために使用される材料は、メカニカルシールおよびスペーシングクリップを形成するための、当分野で公知のものである。上記に指摘したように、スペーシングクリップは、磨耗可能な材料で作製される必要がないので、スペーシングクリップ用に様々な材料が使用可能である。
【００４６】
本発明は、図13に示されるような、メカニカルシールの固定構成要素に対して回転可能な構成要素を位置決めまたは配置するための少なくとも1つのスペーシング機構を配置するステップ、ステップ410を含む方法400を提供する。方法400は、スペーシング機構を回転可能な構成要素から自動的に係脱させるためにシャフトを回転させるステップ、ステップ420を備える。
【００４７】
図13を再び参照すると、スペーシング機構は、シャフトが静止しているときスペーシングクリップが回転可能な構成要素に係合することができる係合部を有するように、第1の係合位置に少なくとも1つのスペーシングクリップを有する。この実装形態によれば、係合部はシャフトに対して可動である。シャフトを回転させることは、スペーシングクリップが回転可能な構成要素から係脱するように、スペーシングクリップを自動的に第2の係脱位置に移動させる。
【００４８】
本明細書に記載した全ての文書または出版物は、全体として参照により本明細書に組み込まれる。本発明は、例示の方法により説明されてきた。説明された実施形態の変更形態および変形形態が、本発明の精神から逸脱することなく当分野の技術者にそれ自体を示唆するであろう。上述の実施形態、例、実装形態の態様および特徴は、組み合わせて用いることができる。説明した実施形態は、例示するものに過ぎず、いかなる形でも限定するものとして見なされるべきでない。本発明の範囲は、前述した説明によってではなく特許請求の範囲によって評価すべきである。特許請求の範囲内に収まる全ての変形形態および等価物は、その中に包含されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態によるメカニカルシールの破断状態での斜視図である。
【図２】使用中のスペーシング機構の移動を示す、図1のメカニカルシールの一部分の上面図である。
【図３】使用中のスペーシング機構の移動を示す、図1のメカニカルシールの一部分の上面図である。
【図４】本発明の教示によるスペーシング機構およびロックリングの斜視図である。
【図５】本発明の教示による、メカニカルシールの別の実施形態の断面図である。
【図６】本発明の実装形態による、メカニカルシールの斜視図である。
【図７】本発明の実装形態による、メカニカルシールの斜視図である。
【図８】本発明の実装形態による、メカニカルシールの斜視図である。
【図９】本発明の一実装形態による、半径方向位置決め用スペーシングクリップを有するメカニカルシールのさらなる実施形態の断面図である。
【図１０】本発明の一実装形態による、軸方向位置決め用スペーシングクリップを有するメカニカルシールのさらなる実施形態の断面図である。
【図１１】本発明によるスペーシング機構の様々な実施形態の図である。
【図１２】本発明によるスペーシング機構の様々な実施形態の図である。
【図１３】本発明の教示によるスペーシング機構を使用した方法を示す流れ図である。
【符号の説明】
【００５０】
100  メカニカルシール
101  シールのプロセス側
102  外側の側面(シールの外部または周囲側)
110  スリーブ
115  シャフト
120  シール
130,131  パッキン押さえ
133  機械ハウジング
134  ガスケット
140  スリーブシール
145  第2シール
150  回転可能なシールリング
151  第2の回転可能なシールリング
160  固定シールリング
161  第2の固定シールリング
170  シャトル
175  第3のシール
180  フォロワ要素
185  ばね
190  インボード側のハウジング
193  第4のシール
194  第5のシール
195  ドライブピン
197  第2のピン
200  ロータリーホルダ
201  第6のシール
202  第3のピン
203  第7のシール
210  ばね保持器
211  穴
212  ノッチ
215,220  ばね受け
230  アウトボード側のハウジング
231  第8のシール
232  第9のシール
240  スペーシングクリップ
241  係合部
242  穴
243  軸
244  スペーシング機構
245  スペーシングクリップ
246  一体的なピン
250  ロックリング
251  溝
252  半径方向壁
253  内側壁
260  止めねじ
270,271  スペーシングピン
272  Oリング
273  ワッシャ
274  保持クリップ
300  メカニカルシール
【図１】
2006519348.tif 000003
【図２】
2006519348.tif 000004
【図３】
2006519348.tif 000005
【図４】
2006519348.tif 000006
【図５】
2006519348.tif 000007
【図６】
2006519348.tif 000008
【図７】
2006519348.tif 000009
【図８】
2006519348.tif 000010
【図９】
2006519348.tif 000011
【図１０】
2006519348.tif 000012
【図１１】
2006519348.tif 000013
【図１２】
2006519348.tif 000014
【図１３】
2006519348.tif 000015
【国際調査報告】
2006519348.tif 000016