(57)【要約】機械的端部面密封部は、２個の相対的に回転し得る密封リング（１８、２０）と、一方の密封リングとハウジング（１２）または回転シャフト（１６）との間に二次密封部を与えるための弾性ベローズ（１００）と、ベローズに収容されたフィンガースプリング部材（８０）とを含む。弾性ベローズは、エラストマー状材料、例えば成形されたゴム、を含み、ほぼ逆オメガの断面形状を有する単一湾曲部を有する。フィンガースプリング部材は、複数のほぼＵ字形のスプリングフィンガー（８６）を含み、これらのスプリングフィンガーが軸方向に付勢力を与え、リング面を密封する関係に付勢する。好ましい実施態様では、スプリングは、ベローズの各端部のフランジ部分に半径方向内側の力を与え、二次密封部を維持するためのフェルール（８２、８４）を含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
穴を画定するハウジングと、該穴を通って延びる回転可能なシャフトとの間に液密シールを提供する機械的端面密封部組立体であって、前記密封部組立体は、
環状係合密封リング及び、
軸方向に移動可能な環状一次密封リングを有し、
前記リングはそれぞれが、他方のリングの密封面と対面する関係にある密封面を有し、前記面同士の間に密封界面を画定しており、
前記密封部組立体は、前記一次リングに対して液密シール関係にあり、ハウジングまたはシャフトに対して液密シール関係になるようにされた、内側よりのウェブ及び外側よりのウェブと、前記ウェブに接続して単一の湾曲部を形成するベースとを含む、弾性ベローズと、
前記一次リングを前記係合密封リングに向かって付勢するようにされた、フィンガースプリング部材とを有し、前記フィンガースプリング部材は、前記密封部組立体を該ハウジングと該シャフトとの間に設置する際に変形するようにされた複数のスプリングフィンガーを含み、前記フィンガースプリングは前記単一の湾曲部内に収容される、機械的端面密封部組立体。
【請求項２】
前記フィンガースプリングが、前記密封部組立体を該ハウジングと該シャフトとの間に設置する際に変形するようにされた内側よりの脚部および外側よりの脚部を有する複数のほぼＵ字形のスプリングフィンガーを含む請求項１に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項３】
前記ベローズの前記ウェブが、ほぼ半径方向かつ、互いに平行であり、前記外側よりの半径方向のウェブが前記内側よりの半径方向のウェブよりも長く、前記スプリングフィンガーの前記脚部が互いにほぼ平行であり、前記外側よりの脚部が前記内側よりの脚部よりも長い請求項２に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項４】
前記ベローズの内側よりの半径方向のウェブが、前記軸方向に移動可能な一次リングと液密係合した軸方向に延在する環状フランジを含み、前記外側よりの半径方向のウェブが軸方向に延在する環状フランジを含み、前記フィンガースプリングが、前記スプリングフィンガーの内側よりの脚部に接続したフェルールを含み、前記フェルールが、前記ベローズの内側よりのウェブの軸方向に延在する環状フランジと関連付けられており、前記フィンガースプリングが、前記スプリングフィンガーの外側よりの脚部に接続したフェルールをさらに含み、前記フェルールが、前記ベローズの外側よりのウェブの軸方向に延在する環状フランジと関連付けられている請求項２に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項５】
前記ベローズの内側よりの半径方向のウェブが、前記軸方向に移動可能な一次リングと液密係合した軸方向に延在する環状フランジを含み、前記外側よりの半径方向のウェブが軸方向に延在する環状フランジを含み、前記フィンガースプリングが、前記スプリングフィンガーの内側よりの脚部に接続したフェルールを含み、前記フェルールが、前記ベローズの内側よりのウェブの軸方向に延在する環状フランジと関連付けられており、前記フィンガースプリングが、前記スプリングフィンガーの外側よりの脚部に接続したフェルールをさらに含み、前記フェルールが、前記ベローズの外側よりのウェブの軸方向に延在する環状フランジと関連付けられている請求項３に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項６】
前記フェルールが、前記ウェブの軸方向に延在する環状フランジ上に重なる円筒状の軸方向に延在する部分および前記ウェブに隣接する半径方向に延在する環状部分を含み、前記スプリングフィンガーの脚部分が、前記フェルールの円筒状の軸方向に延在する部分および前記半径方向に延在する環状部分で、前記フェルールに接続している請求項４に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項７】
前記フェルールが、前記ウェブの軸方向に延在する環状フランジ上に重なる円筒状の軸方向に延在する部分および前記ウェブに隣接する半径方向に延在する環状部分を含み、前記スプリングフィンガーの脚部分が、前記フェルールの、円筒状の軸方向に延在する部分および前記半径方向に延在する環状部分で、前記フェルールに接続している請求項５に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項８】
前記ベローズの内側よりのウェブの軸方向に延在する環状フランジと関連付けられた前記フェルールの半径方向に延在する環状部分が、前記フェルールの半径方向に延在する環状部分を前記スプリングフィンガーの内側よりの脚部から分離するスロットを画定する請求項６に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項９】
前記ベローズの内側よりのウェブの軸方向に延在する環状フランジと関連付けられた前記フェルールの半径方向に延在する環状部分が、前記フェルールの前記半径方向に延在する環状部分を前記スプリングフィンガーの内側よりの脚部から分離するスロットを画定する請求項７に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項１０】
前記ベローズの外側よりのウェブの軸方向に延在する環状フランジと関連付けられた前記フェルールの半径方向に延在する環状部分が、前記フェルールの前記半径方向に延在する環状部分を前記スプリングフィンガーの外側よりの脚部から分離するスロットを画定する請求項８に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項１１】
前記ベローズの外側よりのウェブの軸方向に延在する環状フランジと関連付けられた前記フェルールの半径方向に延在する環状部分が、前記フェルールの半径方向に延在する環状部分を前記スプリングフィンガーの外側よりの脚部から分離するスロットを画定する請求項９に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項１２】
前記スプリングフィンガーの内側よりの脚部が、前記ベローズの内側よりの半径方向のウェブの軸方向に延在する環状フランジと関連付けられた前記フェルールの円筒状で軸方向に延在する部分にのみ接続し、前記スプリングフィンガーの外側よりの脚部が、前記ベローズの外側よりの半径方向のウェブの軸方向に延在する環状フランジと関連付けられた前記フェルールの半径方向に延在する環状部分に接続する請求項６に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項１３】
前記ベローズの外側よりのウェブにおける前記軸方向に延在するフランジが、前記外側よりのウェブのフランジと関連付けられた前記フェルールの半径方向に延在する環状部分と接触する内側よりの半径方向の表面を含み、前記スプリングフィンガーの外側よりの脚部を前記ベローズの外側よりのウェブに対して離間した関係で配置する請求項６に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項１４】
前記ベローズの外側よりのウェブにおける前記軸方向に延在するフランジが、前記外側よりのウェブのフランジと関連付けられた前記フェルールの半径方向に延在する環状部分と接触する内側よりの半径方向の表面を含み、前記スプリングフィンガーの外側よりの脚部を前記ベローズの外側よりのウェブに対して離間した関係で配置する請求項１２に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項１５】
前記スプリングフィンガーの変形により、前記スプリングフィンガーの外側よりの脚部が前記内側よりの脚部よりも大きな変位を受ける請求項１３に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項１６】
前記スプリングフィンガーの変形により、前記スプリングフィンガーの前記外側よりの脚部が前記内側よりの脚部よりも大きな変位を受ける請求項１４に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項１７】
前記フェルールの円筒状で軸方向に延在する部分が、前記ウェブの軸方向に延在する環状フランジに半径方向の圧縮力を印加する請求項６に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項１８】
前記フェルールの前記円筒状で軸方向に延在する部分が、前記ウェブの軸方向に延在する環状フランジに半径方向の圧縮力を印加する請求項１２に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項１９】
前記組立体が、前記軸方向に移動可能な一次リングを該ハウジングまたは該シャフトに対して支持するための保持器を含み、前記保持器が円筒状座壁部分を含み、前記外側よりの半径方向のウェブの軸方向に延在するフランジが前記保持器の軸方向の円筒状座壁と液密係合している請求項４に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項２０】
前記組立体が、前記軸方向に移動可能な一次リングを該ハウジングまたは該シャフトに対して支持するための保持器を含み、前記保持器が円筒状座壁部分を含み、前記外側よりの半径方向のウェブの軸方向に延在するフランジが前記保持器の軸方向の円筒状座壁と液密係合している請求項１２に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項２１】
前記保持器がほぼ半径方向に延在する湾曲した壁部分を含み、前記湾曲した壁部分が前記ベローズの外側よりのウェブを支持するようにされている請求項１９に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項２２】
前記保持器がほぼ半径方向に延在する湾曲した壁部分を含み、前記湾曲した壁部分が前記ベローズの外側よりのウェブを支持するようにされている請求項２０に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項２３】
前記保持器が、前記ベローズの外側よりのウェブを支持するための内側よりの凹状表面を有するほぼ半径方向に延在する円錐状の壁部分を含む請求項１９に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項２４】
前記保持器が、前記ベローズの外側よりのウェブを支持するための内側よりの凹状表面を有するほぼ半径方向に延在する円錐状の壁部分を含む請求項２０に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項２５】
前記外側よりのウェブにおける軸方向に延在する環状フランジが、前記保持器の前記円筒状座壁部分と液密係合する内方を向いたビードを含む請求項１９に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項２６】
前記外側よりのウェブにおける軸方向に延在する環状フランジが、前記保持器の前記円筒状座壁部分と液密係合する内方を向いたビードを含む請求項２０に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項２７】
前記組立体が、前記軸方向に移動可能な一次リングを該ハウジングまたは該シャフトに対して支持するための保持器を含み、前記保持器が、前記ベローズの外側よりのウェブを支持するための内側よりの凹状表面を有するほぼ半径方向に延在する円錐状の壁部分を含む請求項４に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項２８】
前記組立体が、前記軸方向に移動可能な一次リングを該ハウジングまたは該シャフトに対して支持するための保持器を含み、前記保持器が、前記ベローズの外側よりのウェブを支持するための内側よりの凹状表面を有するほぼ半径方向に延在する円錐状の壁部分を含む請求項６に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項２９】
前記組立体が、前記軸方向に移動可能な一次リングを該ハウジングまたは該シャフトに対して支持するための保持器を含み、前記保持器が、前記ベローズの外側よりのウェブを支持するための内側よりの凹状表面を有するほぼ半径方向に延在する円錐状の壁部分を含む請求項１２に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項３０】
前記組立体が、前記軸方向に移動可能な一次リングを該ハウジングまたは該シャフトに対して支持するための保持器を含み、前記保持器が、前記ベローズの外側よりのウェブを支持するための内側よりの凹状表面を有するほぼ半径方向に延在する円錐状の壁部分を含む請求項１３に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項３１】
前記組立体が、前記軸方向に移動可能な一次リングを該ハウジングまたは該シャフトに対して支持するための保持器を含み、前記保持器が、前記ベローズの外側よりのウェブを支持するための内側よりの凹状表面を有するほぼ半径方向に延在する円錐状の壁部分を含む請求項１５に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項３２】
前記組立体が、前記軸方向に移動可能な一次リングを該ハウジングまたは該シャフトに対して支持するための保持器を含み、前記保持器が、前記ベローズの外側よりのウェブを支持するための内側よりの凹状表面を有するほぼ半径方向に延在する円錐状の壁部分を含む請求項１７に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項３３】
前記組立体がスリーブを含み、前記スリーブが前記スリーブに成形された弾性の支持体および二次密封部を含み、前記成形された支持体および二次密封部が前記係合リングと液密接触している請求項２に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項３４】
前記組立体がスリーブを含み、前記スリーブが前記スリーブに成形された弾性の支持体および二次密封部を含み、前記成形された支持体および二次密封部が前記係合リングと液密接触している請求項１９に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項３５】
前記成形された弾性支持体および二次密封部が、前記スリーブを前記シャフトに対して密封するための環状ビードを含む請求項３３に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項３６】
前記成形された弾性支持体および二次密封部が、前記スリーブを前記シャフトに対して密封するための環状ビードを含み、前記保持器が、前記一次リングを前記ハウジングに接続するようにされている請求項３４に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項３７】
前記係合リングが駆動ノッチを含み、前記成形された支持体および二次密封部が前記駆動ノッチと係合する駆動ラグを含む請求項３３に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項３８】
前記係合リングが駆動ノッチを含み、前記成形された支持体および二次密封部が前記駆動ノッチと係合する駆動ラグを含む請求項３４に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項３９】
前記係合リングが駆動ノッチを含み、前記スリーブが、前記係合リングの前記駆動ノッチと係合する駆動止めを含み、前記弾性支持体および二次密封部が、前記係合リングに位置する環状の座を含み、係合リングのための半径方向の支持体を与える請求項３３に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項４０】
前記係合リングが駆動ノッチを含み、前記スリーブが、前記係合リングの前記駆動ノッチと係合する駆動止めを含み、前記弾性支持体および二次密封部が、前記係合リングに位置する環状の座を含み、係合リングのための半径方向の支持体を与える請求項３４に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項４１】
前記スリーブおよび保持器が相互接続されてカートリッジを形成する請求項３３に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項４２】
前記スリーブおよび前記保持器が相互接続されてカートリッジを形成する請求項３４に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項４３】
前記スリーブおよび前記保持器が相互接続されてカートリッジを形成する請求項４０に記載の機械的端面密封部組立体。
【請求項４４】
前記スプリングがステンレス鋼から製造され、前記ベローズがエラストマーである請求項２に記載の機械的端面密封部。
【請求項４５】
前記スプリングがステンレス鋼から製造され、前記ベローズがエラストマーである請求項６に記載の機械的端面密封部。
【請求項４６】
前記スプリングがステンレス鋼から製造され、前記ベローズがエラストマーである請求項１２に記載の機械的端面密封部。
【請求項４７】
前記スプリングがステンレス鋼から製造され、前記ベローズがエラストマーである請求項１３に記載の機械的端面密封部。
【請求項４８】
前記スプリングがステンレス鋼から製造され、前記ベローズがエラストマーである請求項４０に記載の機械的端面密封部。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、同時継続出願中の第０９／６４３，０４５号、８月２１日、３１００提出、の一部継続出願である。
【０００２】
本発明は、ハウジングと回転可能なシャフトとの間に流体を通さない密封部を与える機械的面密封部（メカニカルインターフェースシール）に関する。より詳しくは、本発明は、軸方向に付勢するフィンガー型スプリングおよびゴムまたはエラストマー状ベローズから形成された第二の密封部を含むような密封部（シール）に関する。
【０００３】
発明の背景
一般的なタイプの密封部（シール）は、大容量、低コストであり、自動車用水ポンプにおける使用に特に好適である。そのような密封部の他の用途には、他の水ポンプ、例えば船舶用ビルジポンプ、および様々な他の液体に使用するポンプが挙げられる。
【０００４】
現在一般的に使用されている密封部は、典型的には相対的に回転する密封面を画定する一次リングおよび係合リングを含む。これらのリングは炭化ケイ素または炭素から製造することができる。コイルスプリングが軸方向での付勢力を与え、エラストマー状またはゴム製ベローズが、軸方向に移動可能な一次リングとその関連するハウジングまたはシャフトとの間に二次的な密封部を与える。そのような例は、米国特許第４，２７５，８８９号、第４，７７９，８７６号、および第５，１９９，７１９号に記載されている。異なった形態の二次密封部または付勢手段を有する類似の密封部は、米国特許第４，７５４，９８１号および第５，９４７，４７９号に記載されている。
【０００５】
ベローズ型の密封部は商業的に大きな成果を上げている。生産性、信頼性、耐久性の向上、および関連するポンプ内の外被を交換する必要性が常に求められているので、新しい開発を行う努力が続いている。本発明は、これらの必要性に応える、密封技術における進歩を代表するものである。
【０００６】
発明の概要
本発明は、軸方向に移動可能な密封リングに軸方向の荷重をかけるためのフィンガー型スプリングを使用する機械的密封部組立体（メカニカルシールアセンブリ）に関する。また、独特なエラストマー状ベローズを提供するが、このベローズは、二次的密封部を与え、軸方向に移動可能な密封リングに対するその接続部と、関連するハウジングまたは関連するシャフトに対するその接続部との間に単一の湾曲部を含む。
【０００７】
本発明は、最も広範囲な形態においては、穴を画定するハウジングと、該穴を通って延在する回転可能なシャフトとの間に流体を通さない密封部（液密シール）を与える機械的端面密封部組立体（メカニカルエンドフェースシールアセンブリ）から成り、該密封部組立体は、環状の係合密封リング及び軸方向に移動可能な環状一次密封リングを含み、これらのリングはそれぞれ、他方のリングの密封面と対面する関係にある密封面を有し、それらの面同士の間に密封界面を画定しており、また、該密封部組立体は、一次リングに対して液密関係にあり、かつ、ハウジングまたはシャフトに対して液密関係になるようにされた内側よりのウェブおよび外側よりのウェブ並びに該ウェブに接続して単一の湾曲部を形成するベースとを含む弾性ベローズと、一次リングを係合密封リングに向かって付勢するようにされたフィンガースプリング部材とを含み、該フィンガースプリング部材は、該密封部組立体をハウジングとシャフトとの間に設置する際に変形するようにされた複数のスプリングフィンガーを含み、フィンガースプリングは単一の湾曲部内に収容されている。
【０００８】
好ましい実施態様の詳細な説明
添付の図面、図１〜５は、本発明の機械的面密封部組立体（メカニカルフェースシールアセンブリ）の一実施態様を全体的に１０で示す。密封部組立体１０は、穴または通路１４を有するハウジング１２と、その通路の間を通って延びる相対的に回転するシャフト１６の間に設置されている。この密封部組立体は、ハウジング１２と相対的に回転するシャフト１６との間に流体を通さない密封部を与える。
【０００９】
ハウジング１２は、水ポンプ、または、他の周囲のハウジングの中の開口部を通ってシャフトが延びている装置でもよい。しかし、密封部組立体１０は広範囲な種々のポンプおよび他の装置、特にシャフト直径が小さいポンプに応用できると考えられる。流体は水、水性またはオイルでもよい。
【００１０】
図１および２に示す実施態様のハウジングは、シャフト１６により回転し得るインペラー（不図示）が密封すべき液体の圧力を増加させる、ポンプ、例えば水または他の液体ポンプの一部である。図１は、ハウジング中のシャフト１６上に設置された、ただし、後で説明するような、予め決められた最小設置作用高さまで密封リングに荷重をかける前の状態にある密封部材を示す。図２は、スプリングに予め荷重をかけた作動位置にある類似の密封部を示す。図１に示すように、液体はハウジング１２の内側よりの空間１３の中に収容されており、インペラーは密封部組立体１０の左側に配置される。例示する実施態様の説明では、用語「内側より」はポンプの圧力側を意味し、また、用語「外側より」はポンプに対して外側になる周囲の環境、すなわち大気を意味するのに使用される。用語「半径方向で内側に」は、シャフトに向かう方向を意味し、「半径方向で外側に」は、シャフトから遠ざかる方向を意味する。
【００１１】
図１、２、３および５では断面で示してあるが、無論、密封部組立体の部品は、詳細に説明するこれらの部品の様々な表面と同様に、環状である。
【００１２】
図１に示すように、各密封部組立体は、それぞれシャフト１６およびハウジング１２に関連付けられた係合リング１８および一次リング２０を含む一対の環状密封リングを含む。これらのリングは、対面する、密封関係にあり、密封界面を画定する、係合密封面１９および２１をそれぞれ画定する。
【００１３】
密封リング１８および２０は、円筒状のスリーブ４０および環状のシェルまたは保持器７０を含むキャリヤー中に収容されている状態で示す。スリーブ４０は、シャフト１６に取り付けられてリング１８を固定し、シャフト１６と共に回転するように配置された管状の細長い部分５０を含む。保持器７０は、リング２０を関連するハウジング１２に接続するように配置された、軸方向に延びる円筒状の外側壁部分７２を含む。
【００１４】
この実施態様では、これらの後者の部材が、一体的な部品として所定の位置に設置できるカートリッジまたは一体的な密封部組立体を形成するように構成されている。しかし、本発明は密封部組立体を一体化することを必要としてはいないと理解すべきである。さらに、本発明のどの態様でも、スリーブおよび保持器を密封部組立体の中に取り入れることが必須では無い。作動する部品は、スリーブまたは保持器または両方の部品を無くして、ハウジングおよびシャフトに別の様式で取り付けることもできる。
【００１５】
一次リング２０は軸方向に移動可能である。一次リング２０は、図４および５に詳細に示す、フィンガー型スプリングであるスプリング８０により、リング１８に向かって付勢されている。図３に詳細に示すエラストマー状ベローズ１００は、リング２０と保持器７０との間に流体を通さない二次密封部を与える。このベローズにより、リング２０と保持器７０との間の二次密封部に影響を及ぼさずに、リング２０は軸方向に移動することもできる。
【００１６】
図１に関して、係合リング１８は、シャフト１６およびハウジング１２に対して軸方向に固定されている。係合リング１８は、半径方向の密封面１９から軸方向で内側よりに離間された環状の半径方向表面２２を含み、かつ、座ぐり１７を含む。係合リング１８は、管状の細長い部分５０の直径よりも大きな直径を有する内側円筒状表面２４も含む。内側円筒状表面２４は、リング１８の内側周縁部に等間隔で配置された駆動ノッチ２８を備えている。注目すべきは、軸方向に移動し得る一次リング２０をシャフト１６と関連付けさせ、係合リング１８をハウジング１２に固定することもできることである。
【００１７】
一次リング２０は、密封面２１から外側よりに離間された外側よりの半径方向の表面３０を含む。リング２０は、該リングの軸方向への移動を可能にする為にスリーブ４０の管状の細長い部分５０の直径よりも大きな直径を有する内側軸方向の円筒状表面３２も含む。表面３２は複数のノッチ３３を備えている。一次リング２０は、その半径方向で外側の周縁部を画定する、軸方向に延びる円筒状表面３７を含む。
【００１８】
図１に関して、シャフトスリーブ４０は係合リング１８をシャフト１６上に支持する。シャフトスリーブ４０は、内側よりの拡大部分５２と、シャフトと係合する部分５４と、外側よりの拡大部分５６とを画定する管状の細長い部分５０を含む。外側よりの拡大部分５６は、設置の際に密封部組立体をシャフト１６上に配置し易い大きさを有する。外側よりの拡大部分５６の軸方向端部は、保持器７０の湾曲した壁部分７９を保持するために、好ましくは組立後に外側に変形させられ、それによって密封部を設置前のカートリッジのように保持する。あるいは、外側よりの拡大部分５６は、密封部１０を設置するまで一体的な密封部組立体としてスリーブ４０及び保持器７０を保持するために、複数のタブ５８（図２で点線で示すような）を含んでもよい。内側よりの拡大部分５２は、後で説明する目的のための複数の穴５３を画定する。
【００１９】
シャフトスリーブ４０は、半径方向フランジ４６を含む密封リングレセプタクル（容器）を画定する。シャフトスリーブ４０は、環状円筒状壁４８および半径方向の壁４９をさらに含む。壁４８は、リング１８の外側円筒状表面２６よりも大きな直径を有する。スリーブ４０の壁４８および４９は、他の物体、例えば設置前の取扱または保管の際に互いに接触することがある他の類似の密封部組立体、との接触による損傷から密封リング１８を保護する。これらの壁部分は、本発明の原理から逸脱することなく、無くすか、または形状を変えることができる。
【００２０】
弾性エラストマー状支持体および二次密封部６０は、管状の細長い部分５０の内側よりの拡大部分５２上に成形される。この弾性エラストマー状支持体および二次密封部６０は、内側よりの拡大部分５２の中にある穴５３の成形工程の際にスリーブ４０に機械的に固定される。
【００２１】
成形された支持体および二次密封部６０は内側よりの環状ビード６１を画定し、該ビードがシャフト１６の外側表面と係合し、シャフト１６とスリーブ４０の間に密封された関係を与える。ビード６１は、管状の細長い部分５０のシャフトに係合する部分５４とシャフト１６との間の金属対金属の締りばめにも役立ち、シャフト１６に対するスリーブ４０の軸方向位置を維持する。ビード６１は、設置した時に、図１に示すようにシャフトに対して圧縮された状態になる。
【００２２】
エラストマー状支持体および二次密封部６０は、リング密封部およびスリーブ４０の内側よりの拡大部分５２の半径方向で外側に向かう駆動部分を画定する。エラストマー状支持体および二次密封部６０は、内側よりの拡大部分５２と密封リング１８の内側円筒状表面２４との間に延びる軸方向駆動部分６２を含む。部分６２は、内側円筒状表面２４に形成された駆動ノッチ２８の中に配置された駆動ラグ６３を画定する。この関係により、環状密封リング１８はスリーブ４０に対して回転しないように保持される。
【００２３】
エラストマー状支持体および二次密封部６０は、スリーブ４０の半径方向の壁４６と係合リング１８との間で圧縮されている、一体的に形成された環状密封部分６４をさらに画定する。環状密封部分６４は、座ぐり即ち端ぐり部１７の中にリング１８と流体を通さないように接触する半径方向の密封表面６５を画定する。
【００２４】
一次リング２０は、環状に打ち抜いた金属製一次リング保持器７０により、ハウジング１２に対して支持されている。保持器７０は、軸方向に延びる円筒状外側壁部分７２と、半径方向リム７３と、半径方向に延在する環状の外側よりの部分７４と、軸方向に延在し、全体的に円筒状の内側壁部分７５とを含む。
【００２５】
軸方向に延びる円筒状外側壁部分７２は、ハウジング１２の穴１４の中に収容される所定の直径を有する。ハウジングの穴１４は、円筒状部分７２を穴１４の中にプレスばめ即ち圧入し、保持器７０とハウジング１２との間に流体を通さない関係を造り出すことができるような大きさを有する。ラテックスまたは他の適切な材料の層を壁７１の外径表面に適用し、保持器７０とハウジング１２との間に流体を通さない密封部を確保することができる。半径方向リム７３はハウジング１２の壁の半径方向表面に設置され、ハウジング１２およびシャフト１６に対して保持器７０を軸方向に正確に位置決めするための停止部を提供する。
【００２６】
外側よりの概略半径方向の部分７４は、軸方向に延在する円筒状外側壁部分７２を軸方向に延在する円筒状座壁部分７８に接続する半径方向の環状の壁部分７６を画定する。座壁部分７８は、後で説明するようにベローズ１００の一部を、流体封止関係で収容する座部を画定する。
【００２７】
外側よりの概略半径方向の部分７４は、ほぼ半径方向に延在する湾曲した壁部分７９をさらに画定する。半径方向に延在する湾曲した壁部分７９は、軸方向に延在する円筒状内側壁部分７５に接続し、該円筒状内側壁部分７５は、設置する時にスリーブ４０と保持器７０が軸方向で相対的に移動できるように、管状の細長い部分５０よりも大きな直径を有する。円筒状内側壁部分７５の中に形成された移動止め７７は、一次リング２０のノッチ３３と係合する。一次リング２０の内側軸方向表面３２は、一次リング２０が保持器７０に対して軸方向に移動できるように、軸方向に延在する円筒状内側壁部分７５よりも大きな直径を有する。ノッチ３３と移動止め７７の相互係合により、一次リング２０は、ハウジング１２に固定された保持器７０に対して回転することができない。
【００２８】
一次リング２０と保持器７０との間の二次密封部は、弾性のエラストマー状ベローズ１００により与えられる。ベローズの断面はほぼ逆「オメガ」形状であり、外側よりのウェブ１０２は内側よりのウェブ１０４よりもやや長い。ウェブ部分１０２および１０４は、半径方向内側のベース部分１０６により接続され、単一の湾曲部を形成する。
【００２９】
内側よりのウェブ１０４は、その半径方向外側の端部で、軸方向に延在する環状フランジ１０８を含む。フランジ１０８は、一次リング２０の軸方向円筒状表面３７と流体を通さないように密封係合している、軸方向に延在する円筒状表面１１０を含む。フランジ１０８は、以下にさらに詳細に説明するフィンガースプリング８０と接触する半径方向外側よりの円筒状表面１１２も含む。
【００３０】
ウェブ１０４は、一次リング２０の外側よりの半径方向の表面３０と接触する内側よりの半径方向の表面１１４を含む。ウェブ１０４は、フィンガースプリング８０と接触する外側よりの半径方向の表面１１６も含む。
【００３１】
外側よりのウェブ１０２は軸方向に延在するフランジ１１８を含む。フランジ１１８は、軸方向に延在する内径円筒状表面１２０を含み、該表面１２０は、保持器７０の軸方向の円筒状座壁７８と流体を通さないように密封係合する内側を向いたビード１２６を含む。フランジ１１８は、半径方向外側の軸方向に延在する表面１２２および半径方向に延在する、フィンガースプリング８０と接触する環状表面１２４も含む。
【００３２】
ここで図１、２、４および５に関して、ベローズ１００により画定された単一の湾曲部の中に収容されたフィンガースプリング部材８０は、軸方向に付勢する力を与え、一次リング２０を係合リング１８に押し付ける。フィンガースプリング部材８０は、一次リング２０でフランジ１０８に関連付けられたフェルール部分８２と、保持器７０でフランジ１１８に関連付けられたフェルール部分８４とを含む。複数のスプリングフィンガー８６がフェルール部分８２および８４を接続する。これらのスプリングフィンガー８６は、ほぼ「Ｕ字形」の断面を有し、一方の脚部が他方よりも長い。
【００３３】
フェルール部分８２は、ウェブ１０８の表面１１２上に位置する、ほぼ円筒状の軸方向に延在する部分８３、およびウェブ１０４の外側よりの半径方向の表面１１６に隣接する、ほぼ半径方向に延びる環状部分８５を含む。
【００３４】
フェルール部分８４は、ウェブ１１８の表面１２２上に位置する、ほぼ円筒状の軸方向に延在する部分８７、およびウェブ１０２の内側よりの半径方向の表面１２４に隣接する、ほぼ半径方向に延在する環状部分８９を含む。
【００３５】
各スプリングフィンガー８６は、半径方向の環状部分８５でフェルール８２に接続された相対的に短い半径方向脚部９２、および半径方向の環状部分８９でフェルール８４に接続された相対的に長い半径方向脚部９４を含む。これらの脚部は半径方向内側の屈曲部９５で接合されている。
【００３６】
図２に示す作用高さにおいて、密封部組立体の各部品は、ハウジング１２およびシャフト１６に対して、フェルール部分８２、８４が互いの方に向かって移動することによりスプリングフィンガー８６が変形し、フェルール８２の半径方向の環状の部分８５がフェルール８４の半径方向の環状の部分８９の方に向かって移動し、それによってフィンガースプリング８０が屈曲するように配置される。この作用高さにおいて、フィンガー８６の屈曲から生じる復原力により、半径方向の環状の部分８５が半径方向の環状の部分８９から離れる方向に付勢され、それによって、内側よりの半径方向ウェブ１０４の軸方向に延在する環状フランジ１０８および外側よりの半径方向表面１１６も、外側よりの半径方向ウェブ１０２から軸方向内側よりに付勢される。内側よりのウェブ１０４の内側よりの表面１１４と、一次リング２０の半径方向の壁３０との間の緊密な接触により、一次リング２０は係合リング１８に向かって付勢され、それによって密封面１９および２１を接触させる。
【００３７】
直径１２ミリメートルのシャフトに対する作動実施態様では、スプリングに対する荷重は、約１ミリメートルの作用高さ圧縮により引き起こされる。
【００３８】
この作用高さで、スプリング８０およびエラストマー状ベローズ１００は、ベローズ１００のベース１０６を、ベローズが半径方向に延在する湾曲した壁部分７９と接触するような保持器７０中の位置に移行させる。これは、エラストマー状ベローズ１００の湾曲部の通常の座位置であり、この位置でなお一次密封リング２０は軸方向にある程度移動できる。
【００３９】
本発明の密封部実施態様１０のこの特別な配置により与えられる一つの特徴は、ベローズに対する軸方向および他の荷重を最少に抑えることである。例えば、水ポンプの始動時に、エラストマー状ベローズ１００の内側よりの流体は、密封部の外側よりの周囲圧を超える圧力に加圧される。この圧力は、壁、特に内側半径方向ウェブ１０４および外側半径方向ウェブ１０２の長い半径方向に延在する表面を圧迫する傾向があり、それによってエラストマー状ベローズの形状を変形させる傾向がある。
【００４０】
この実施態様で与えられる一つの特徴は、半径方向に延在する湾曲した壁部分７９を含む保持器７０が、エラストマー状ベローズ１００を軸方向および半径方向の両方で支持し、ベローズは、その中央のベース１０６および外側よりのウェブ１０２で保持器７０により与えられる形状を呈することである。従って、ポンプインペラーにより生み出される圧力はエラストマー状ベローズの環状形状を変形させることができず、それによって、例えば軸方向に延在するフランジ１１８における締め付け部（ｓｑｕｅｅｚｅ）が変形することによる、二次密封部を通る好ましくない漏れ通路の形成が避けられる。
【００４１】
密封リング２０に対してある程度の偶発的な荷重がベローズ１００により与えられることはあるかもしれないが、この構成の一特徴は、密封部に作用する軸方向の力からベローズ１００を隔離することである。このように、ベローズ１００の主要機能は、保持器７０とハウジング１２と密封リング２０の間に二次密封部を与えることである。
【００４２】
一貫した効率的な二次密封部をハウジング１２に与えることは、保持器壁７２、７６、７８により画定されるカップ形状のレセプタクルの中にベローズフランジ１１８を締め付けることにより、達成される。そのような二次密封部を維持すると、ポンプの作動中にエラストマー状ベローズ密封部１００を隔てて差圧が発生するため、およびシャフト１６の回転中に、密封部１１０の外側よりに配置されたモーターまたは他の装置（不図示）により連続的な振動による力も発生するために、特別な困難が生じる。
【００４３】
外側よりの端部で二次密封部を維持し易くする本発明の一特徴は、フランジ１１８の軸方向に延びる表面１２０上の中央に配置された環状のビード１２６である。図３に最も分かり易く示すように、ビード１２６は、平らな、軸方向に延びる表面１２０から内側方向に延びている。フランジ１１８が保持器７０の中に収容されると、ビード１２６は、軸方向に延在する円筒状座壁部分７８に対して締め付けられ、それによってフランジ１１８と保持器７０の間に強力な締りばめを形成する。ベローズ１００の内側よりの端部には、密封リング２０を取り囲むフランジ１０８により二次密封部が形成される。
【００４４】
フェルール８２は、ウェブ１０４の軸方向に延在する環状フランジ１０８に圧縮力を加え、フェルール８２とフランジ１０８との接触表面間およびフランジ１０８と一次リング２０との接触表面間に流体を通さない関係を確立するような大きさを有する。フェルール８４は、ウェブ１０２の軸方向に延在する環状フランジ１１８に圧縮力を加え、フェルール８４とフランジ１１８との接触表面間に流体を通さない関係を確立するような大きさを有する。
【００４５】
フィンガースプリング８０の円筒状軸方向部分８３の半径方向接続により半径方向内側に向かう力が生じ、この力が、ポンプ輸送される流体圧と共に、一次密封リング２０に対して圧縮されるフランジ１０８の二次密封部を維持する。円筒状軸方向部分８３の半径方向内側に向かう力は、フランジ１０８の軸方向に延在する円筒状表面１１０と、密封リング２０の外径軸方向円筒状表面３７との間に固定密封部（シール）を維持することができる。より優れた密封能力を得るために、円筒状表面１１０は、図に示すように、フランジ１０８のテーパーの付いたビード状内側表面の端部で密封部を与え、この端部は、半径方向内側にも締め付けられ、密封リング２０に対する二次密封部を維持する。フランジ１０８の半径方向に露出された壁１０９に対する偶発的な軸方向の力は、外側よりの半径方向の表面１１６における対応する軸方向に向けられた対向する圧力により、およびフランジ１０８に軸方向で作用するスプリング８０のスプリング力により対抗される。
【００４６】
例えば１２ｍｍシャフトに使用するための密封部に対する約１ｍｍの作用高さの軸方向圧縮では、密封部１０に適切な荷重をかけることにより、フェルール８２、８４の２個の半径方向の環状部分８５、８９が接触しないことを確保すべきである。１２ｍｍシャフトサイズに対する密封部は、典型的には約１４．２ｍｍの自由な、すなわち図１に示すような、予圧をかける前の、高さを有することができる。予圧をかけた後、密封部１０の軸方向端部間の間隔を測定する通常の計器で、典型的な最小設置高さは約１３．１ｍｍでよい。
【００４７】
無論、スプリングフィンガー８６をさらに屈曲させる傾向がある方向における軸方向の運動により、スプリング力は増加し、密封リング２０を係合リング１８に対して、最適荷重が達成されるまでさらに強く付勢する傾向がある。特定の点を越える軸方向運動は、半径方向の環状部分８５、８９の接触により妨げられるが、そのような接触は、密封リング２０に加えられる荷重の好ましくない増加を阻止するために避けなければならない。適切な荷重の条件下では、半径方向の環状部分８５、８９間の典型的な間隔は、図２に示すように、約０．５〜１．０ｍｍである。
【００４８】
図２に示す予圧状態では、フェルール８４に接続するスプリングフィンガー８６の脚部は、フェルール８２に接続する脚部よりも大きな軸方向変位を受ける。この大きな変位は、ウェブ１０２の形状および形態から生じ、スプリングフィンガー８６とウェブ１０２の壁表面を分離する。密封リング２０の支持部およびそれに対する流体を通さない二次密封部を維持するためには、できるだけ直角に近い形状および構造を維持することが望ましいので、これは好ましい構造である。スプリング８０の最終的な構造は、最終的な組立前の一つ以上の打ち抜き工程により形成することができる。スプリング８０を形成するには、特殊な打ち抜き技術が通常必要であり、商業的な精密打ち抜き業者、例えばブライトン（Ｂｒｉｇｈｔｏｎ）、 マサチューセッツ（Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）のＡｍｅｒｉｃａｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ ＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓおよびＣａｒｌａ Ｐｌａｃｅ、ニューヨーク（Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ）から入手することができる。フィンガースプリング部材８０はステンレス鋼から製造され、好ましくは単一の一体的な部品として形成される。あるいは、フィンガースプリング部材８０は個別の部品として製造し、リベット止めするか、または他の様式で相互に固定することができる。
【００４９】
作動実施態様では、各部品の材料は標準的な密封材料でよい。好適には、係合リング１８は炭化ケイ素（ＳｉＣ）で製造し、一次リング２０は、図２に示すような炭化ケイ素または図１に示すような標準的な炭素リングを含むことができる。ベローズの材料は弾性、好ましくはエラストマー、例えば成形したゴム、であり、スプリングフィンガー８６を含むスプリング８０はステンレス鋼またはバネ鋼製である。スリーブ４０および保持器７０もステンレス鋼製である。
【００５０】
密封部１０を使用するシャフトのサイズに応じて部品の寸法を変えることができる。一例として、１２ミリメートルのシャフトサイズには、スプリング８０は、厚さ約０．１０〜０．５０ミリメートル、好ましくは厚さ０．１５ミリメートルの３０１または３０６Ｌステンレス鋼スプリングのシートを含むことができる。寸法、および特に自由高さ状態で与えられる荷重、は密封部の作動に非常に重要である。無論、エラストマー状部分が圧縮されて適切な二次密封部を形成するように、環状エラストマー状ベローズ１００の寸法が保持器７０および密封リング２０の寸法に適合することも重要である。
【００５１】
スプリング１８０の別の構造を図６に示すが、そこではフェルール１８２、１８４が密封部にさらに可撓性を与えている。図６に示すように、スプリング部材１８０の半径方向および軸方向の交差部分を変形し、フィンガースプリング部材１８０により与えられるスプリング力における剛性を弱めることができる。図６に示すように、スプリング部材１８０のウェブにスプリングフィンガーのたわみ性を増加する様々な切り込みおよび隙間を形成することができる。
【００５２】
フェルール１８２および１８４の半径方向に延在する表面１８５および１８９をスプリング部材１８６に隣接した所で切り、スプリング部材のフェルール１８２、１８４への接続がそのまま対応するそれぞれの円筒状軸方向部分１８３、１８７への接続になるようにすることができる。隙間１９４をスプリング部材１８６と半径方向部分１８５との間に、および隙間１９６をスプリング部材１８６と半径方向環状部分１８９との間に設け、スプリング部材が円筒状壁部分１８３に連続的に延在するようにし、スプリング部材１８６が、それぞれ半径方向に延在する環状部材１８５および１８９に由来するどの支持体からも独立して、それぞれのフェルール１８２、１８４に対してたわむことができるようにすることができる。
【００５３】
所望により、軸方向の円筒状部分１８３、１８７がそれぞれ半径方向の環状部分１８５、１８９に接続する角部において、フェルールに追加の切り込みを入れることにより、たわみ性をさらに与えることができる。例えば、フェルール１８２の角部における切り込み１９７およびフェルール１８４の角部における切り込み１９８は、フィンガースプリング１８６の構造的一体性を全く損なうことなく、フェルール部材同士の運動、および隣接するエラストマー状ベローズ１００のウェブに対するフェルールの運動に柔軟性を与える。切り込み１９７、１９８は、どのような形状を取ることもできるが、図に示すように、フェルール１８２、１８４の軸方向部分と半径方向部分の間の角部を含む、打ち抜き工程の際に形成される折り目に従う細長い長円形を含む。
【００５４】
図６Ａはスプリング部材１８０の形態を示す。フェルール１８２の半径方向部分１８５を切り、スプリングフィンガー部材１８６と半径方向部分１８５との間に半径方向の隙間１９４を画定する。スプリングフィンガーは、フェルール１８２の円筒状の環状部分１８３に接続されている。各スプリングフィンガー１８６のスプリングフィンガー脚部１９４は、フェルール１８４の半径方向の環状部分１８９に接続されている。
【００５５】
図６Ａの例示においては、スプリングフィンガー脚部１９２は、隙間１９４のために、図１〜４の実施態様の内側よりの短い脚部９２よりも長く、幾分たわみ性が高い。図６Ａに示すフィンガースプリング１８０のスプリング率はフィンガースプリング８０のスプリング率よりも低い。
【００５６】
図７〜１２は、本発明の機械的面密封部（メカニカルフェースシール）組立体の別の実施態様を示す。
【００５７】
図７は、機械的面密封部組立体３１０をその自由高さで示す。図１２は、密封部組立体をその設置高さまたは作用高さで示す。機械的面密封部組立体３１０は、係合リング３１８と、一次リング３２０と、スリーブ３４０と、保持器３７０と、フィンガースプリング３８０と、ベローズ４００とを含む。
【００５８】
この実施態様の一次リング３２０は、第一実施態様の一次リング２０と同等である。一次リング３２０は、外側よりの半径方向表面３３０および外側の軸方向に延在する円筒状表面３３７を含む。一次リング３２０は、複数の軸方向ノッチ３３３を画定する内側軸方向の円筒状表面３３２も含む。
【００５９】
この実施態様の係合リング３１８は、第一実施態様の係合リング１８と類似している。係合リング３１８は、環状半径方向背面３２２を含み、内側の環状で円筒状の表面３２４も含む。
【００６０】
係合リングは、図１〜５の実施態様におけるノッチ２８のような駆動ノッチは含まない。係合リングは、図８および９に示すような、係合リング３１８の半径方向外側の表面上に画定された３個のほぼ等間隔に離間された駆動ノッチ３０６を含む。
【００６１】
リング３１８および３２０は、円筒状スリーブ３４０および環状シェルまたは保持器３７０を含むキャリヤー中に収容される。図１０および１１に示すこの実施態様のスリーブ３４０は、第一実施態様のスリーブ４０と類似している。スリーブ３４０は、半径方向フランジ３４６および外側円筒状壁３４８を含む。３個のほぼ等間隔に離間された、半径方向内側に向かう窪みが、スリーブ３４０の半径方向外側の円筒状壁３４８に形成されている。スリーブ３４０は薄い金属シートで形成されているので、対応する半径方向内側に向かう突起３１４が環状の円筒状壁３４８に画定されている。これらの突起３１４は、係合リング３１８の駆動ノッチ３０６と直接整合できるように配置されている。これらの突起３１４は、係合リング３１８の駆動ノッチ３０６の中に収容できるような大きさを有する。係合リング３１８の駆動ノッチ３０６とスリーブ３４０の突起３１４の組合せにより、スリーブ３４０は、係合リング３１８と確実に係合し、係合リング３１８をスリーブ３４０、およびスリーブ３４０が取り付けられているシャフト３１６と共に駆動することができる。
【００６２】
この実施態様のスリーブ３４０と第一実施態様のスリーブ４０のもう一つの違いは、スリーブ３４０が、フランジ３４６の半径方向外側に延びている部分に画定された３個のスロット３１９を有することである。図１０および１１に最も分かり易く示すスロット３１９は、ほぼ等間隔に離間され、突起３１４同士の間に配置されている。スリーブ３４０のスロット３１９により、スリーブ３４０を通って液体が循環することができる。スロットの具体的な数は重要ではないと考えられる。必要であれば、フランジ３４０の半径方向部分は、例えば図１０に示すウェブ３１３により離間された６または８個のスロットを含むこともできよう。
【００６３】
弾性のエラストマー状支持体および二次密封部３６０が、スリーブ３４０の半径方向内側で内側よりの部分に成形されている。この実施態様の支持体および二次密封部３６０は、支持体および二次密封部材を含む。エラストマー状支持体および二次密封部３６０は、半径方向の壁３４９と係合リング３１８の半径方向背面３２２との間で圧縮された、一体的に形成された環状密封部３６４を画定する。環状の座３６２がリング３１８の中に配置され、内側の環状円筒状表面３２４上で係合リング３１８を半径方向に支持している。
【００６４】
一次リング３２０は、ハウジング３１２に対して、環状の打ち抜き加工された金属製の一次リング保持器３７０により支持されている。保持器３７０は、軸方向に延びる円筒状外側壁部分３７２と、半径方向リム３７３と、半径方向に延在する環状の外側よりの部分３７４と、軸方向に延在する、ほぼ円筒状の内側壁部分３７５とを含む。
【００６５】
軸方向に延在する円筒状外側壁部分３７２は、ハウジング３１２の穴３１４の中に収容される所定の直径を有する。ハウジングの穴３１４は、円筒状部分３７２を穴３１４の中に丁度押し込み、保持器３７０とハウジング３１２との間に流体を通さない関係を作り出すことのできる大きさを有する。壁３７２の外径表面にラテックスまたは他の適切な材料の層３７１を適用し、保持器３７０とハウジング３１２との間に流体を通さない密封部を確保することができる。ハウジング３１２の壁の半径方向表面に半径方向リム３７３が接し、ハウジング３１２およびシャフト３１６に対して保持器３７０を軸方向に正確に配置するための止め部を与える。
【００６６】
略半径方向の外側よりの部分３７４は、軸方向に延在する円筒状外側壁部分３７２を軸方向に延在する円筒状座壁部分３７８に接続する半径方向壁部分３７６を画定する。座壁部分３７８は、ベローズ４００の一部を、流体を通さない関係で収容するための座を画定する。
【００６７】
略半径方向の外側よりの部分３７４は、略半径方向に延在する円錐状壁部分３７９をさらに画定する。円錐状壁部分３７９は、その外側よりの表面上で凸状であり、その内側よりの、ベローズ４００に隣接する表面上で凹状である。
【００６８】
湾曲した壁移行部分３７５ａは、円錐状壁部分３７９を円筒状壁部分３７５に接続する。円筒状壁部分３７５は、特定の距離、軸方向に延在し、止め３７７を画定し、該止め３７７は一次リング３２０上のノッチ３３３と係合し、一次リング３２０を、軸方向で移動し得るが、スリーブ３７０に対して回転しないように保持する。
【００６９】
円筒状壁部分３７５は、ベローズ４００の内側ベース部分４０６の外側表面から半径方向内側に位置している。密封部組立体が、図７に示すように、その自由高さにある時、円錐状壁部分３７９、湾曲した壁移行部分３７５ａおよび円筒状壁部分３７５は、ベローズ４００の内側ベース４０６の外側よりに位置している。
【００７０】
第一実施態様と同様に、一次リング３２０と保持器３７０との間の二次密封部は、弾性のエラストマー状ベローズ４００により与えられる。ベローズ４００は、第一実施態様のベローズ１００と同等である。ベローズ４００の断面はほぼ逆「オメガ」形状であり、外側よりのウェブ４０２は内側よりのウェブ４０４よりもやや長い。ウェブ部分４０２および４０４は、半径方向で内側のベース部分４０６により接続され、単一の湾曲部を形成する。
【００７１】
内側よりのウェブ４０４は、その半径方向外側の端部で、軸方向に延在する環状フランジ４０８を含む。フランジ４０８は、一次リング３２０の外側軸方向円筒状表面３３７と流体を通さないように密封係合している、軸方向に延在する円筒状表面４１０を含む。フランジ４０８は、フィンガースプリング３８０のフェルール３８２と接触する半径方向外側よりの円筒状表面４１２も含む。
【００７２】
ウェブ４０４は、一次リング３２０の外側よりの半径方向表面３３０と接触する内側よりの半径方向表面４１４を含む。ウェブ４０４は、フィンガースプリング３８０と接触する外側よりの半径方向表面４１６も含む。
【００７３】
外側よりのウェブ４０２は軸方向に延在するフランジ４１８を含む。フランジ４１８は、保持器３７０の軸方向の円筒状座壁３７８と流体を通さないように密封係合する、軸方向に延在する内側円筒状表面４２０を含む。フランジ４１８は、半径方向外側の軸方向に延在する、フェルール３８４と接触する表面４２２、およびフェルール３８４の半径方向の環状部分３８９と接触する、半径方向に延在する環状表面４２４をも含む。
【００７４】
フィンガースプリング部材３８０は、ベローズ４００により画定される単一の湾曲部の中に収容され、一次リング３２０を係合リング３１８に付勢する軸方向付勢力を与える。フィンガースプリング部材３８０は、一次リング３２０でフランジ４０８に関連するフェルール部分３８２と、保持器３７０でフランジ４１８に関連するフェルール部分３８４とを含む。複数のスプリングフィンガー３８６がフェルール部分３８２およびフェルール部分３８４を接続する。これらのスプリングフィンガー３８６は、ほぼ「Ｕ字形」の断面を有する。
【００７５】
フェルール部分３８２は、表面４１２でフランジ４０８の上に位置する、ほぼ円筒状で軸方向に延在する部分３８３、およびウェブ４０４の外側よりの半径方向表面４１６に隣接する、ほぼ半径方向に延在する環状部分３８５を含む。
【００７６】
フェルール部分３８４は、表面４２２でフランジ４１８の上に位置する、ほぼ円筒状の部分３８７、およびウェブ４０２の内側よりの半径方向表面４２４に隣接する、ほぼ半径方向に延在する環状部分３８９を含む。
【００７７】
各スプリングフィンガー３８６は、半径方向の環状部分３８５でフェルール３８２に接続された相対的に短い半径方向脚部３９２、および半径方向の環状部分３８９でフェルール３８４に接続された相対的に長い半径方向脚部３９４を含む。これらの脚部は半径方向内側の屈曲部３９５で接合されている。
【００７８】
フェルール３８２は、ウェブ４０４の軸方向に延在する環状フランジ４０８に圧縮力を加え、フェルール３８２とフランジ４０８との接触表面間およびフランジ４０８と一次リング３２０との接触表面間に流体を通さない密封関係を確立するような大きさを有する。
【００７９】
フェルール３８４は、ウェブ４０２の軸方向に延在する環状フランジ４１８に圧縮力を加え、フェルール３８４とフランジ４１８の接触表面間およびフランジ４１８と軸方向に延在する座壁部分３７８の接触表面間に流体を通さない密封関係を確立するような大きさを有する。
【００８０】
第一実施態様と同様に、フィンガースプリング部材３８０は、ベローズ４００の単一の湾曲部の中に収容され、一次リング３２０を係合リング３１８に付勢する軸方向付勢力を与える。フィンガースプリング部材３８０は、図１〜６Ａに示されているフィンガースプリング部材８０または１８０と同一でもよい。
【００８１】
保持器３７０は、ベローズ４００およびフィンガースプリング部材３８０の外側よりに配置されている。この実施態様の保持器３７０は、保持器３７０が、一次リング３２０の軸方向移動を増加し、その結果、フィンガースプリング部材３８０のスプリングフィンガー３８６の軸方向圧縮を増大させる形状を有する以外は、図１〜５の保持器７０と類似している。
【００８２】
保持器３７０は、外側よりに延在する円錐状壁部分３７９を画定する。円錐状壁３７９は、その外側よりの表面で凸状であり、その、ベローズ４００に隣接する内側よりの表面で凹状である。
【００８３】
湾曲した壁部分３７５ａは円錐状壁部分３７９を円筒状壁部分３７５に接続している。円筒状壁部分３７５は、軸方向に一定距離延在し、ベローズ４００の内側ベース部分４０６の外側表面から半径方向内側よりに位置する。円錐状壁部分３７９と、湾曲した壁部分３７５ａと、円筒状壁部分３７５とは、図７に示すように密封部組立体がその自由高さにある時、ベローズ４００の内側ベース４０６の外側よりに位置している。
【００８４】
図１２に示すその作用高さにある時、スプリング３８０およびエラストマー状ベローズ４００は、ベローズ４００の外側よりのウェブ４０２が、保持器３７０の円錐状壁部分３７９の凹状円錐状表面と接触するように、ベローズ４００の内側ベース部分４０６を保持器３７０中で外側よりの方向に移動させる。密封部組立体の構成部品は、スプリング３８０のスプリングフィンガーが軸方向で圧縮され、その復原力が一次リング３２０を付勢し、係合リング３１８と密封接触させるように配置される。ベローズウェブ４０２は、保持器３７０の円錐状壁３７９の内側よりの円錐状表面と接触するように配置される。ベローズ４００のウェブ４０２と４０４との接続を画定するベース４０６は、軸方向で保持器３７０の円錐状壁部分３７５の方に向かって移動する。これによって、ベローズの外側よりのウェブ４０２は、円錐状壁部分３７９の凹状表面の上に支持される。また、密封部３１０がその運転または作用高さにある時、部分３７９の円錐形状および湾曲した移行壁３７５ａおよび円筒状壁３７５が一つの空間を与え、その中にベローズ４００およびベローズ４００の中に収容されたフィンガースプリング３８０が存在する。
【００８５】
図１２に示す予め荷重がかかった状態では、フェルール３８４の半径方向の環状部分３８９に接続するスプリングフィンガー３８６の脚部３９４は、フェルール３８２に接続された脚部３９２よりも大きな軸方向変位を受ける。この大きな変位は、スプリングの形状と構造およびフランジ４０２上の半径方向に延在する環状表面４２４によっても与えられ、これによってスプリングフィンガー３８６とウェブ４０２の半径方向壁表面が分離する。
【００８６】
本発明を幾つかの好ましい実施態様に関して説明し、かつ例示したが、本発明を全般的に理解することにより、当業者は他の修正および変形を容易に行うことができる。例えば、好ましい実施態様を保持器７０を使用して説明および例示した。しかし、スプリング配置を使用する密封部構造を、保持器を使用せずに設計することも可能であると考えられ、その際には、ベローズの配置を、別の取付具（不図示）を使用し、シャフトまたはハウジングに対する摩擦適合により、所定の位置に、およびスプリングフェルール、例えばフェルール８２、により一次リングに保持する。保持器を無くし、かつ、スリーブを無くしても、本発明の特徴から得られる利点をなお得ることができる。従って、上に記載し、例示した実施態様は、本発明の範囲を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明を具体化する、予圧をかける前の、機械的面密封部組立体の断面立面図である。
【図２】
図１に示す機械的面密封部組立体の、例として示すポンプの中で予圧をかけて設置された位置にある、断面立面図である。
【図３】
図１に示す実施態様の二次密封ベローズの側方断面図である。
【図４】
図１に示す実施態様のフィンガースプリング部材の平面図である。
【図５】
図１に示す実施態様のフィンガースプリング部材の、図４の線５−５にほぼ沿って見た側方立面断面図である。
【図６】
フィンガースプリング部材の一形態の平面図である。
【図６Ａ】
フィンガースプリング部材の一形態の部分平面図である。
【図７】
機械的面密封部組立体の別の実施態様の、予圧をかける前の、断面立面図である。
【図８】
図７に示す実施態様の係合リングの平面図である。
【図９】
図７に示す実施態様の係合リングの、図８の線９−９にほぼ沿って見た側方立面断面図である。
【図１０】
図７に示す実施態様のスリーブの平面図である。
【図１１】
図７に示す実施態様のスリーブの、図１０の線１１−１１にほぼ沿って見た側方立面断面図である。
【図１２】
図７に示す機械的面密封部組立体の、予圧をかけて、設置された位置にある、断面立面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図６Ａ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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