WO2019031377A1 - セグメントシール - Google Patents

Abstract

タンデム型のセグメントシールにおける一対のシールリングの取付け間違いを防止することができるセグメントシールを提供する。　ハウジング２の一側端部２０と、該ハウジング２に取付けられる支持部材４０との間に一対のシールリング１０Ａ，１０Ｂが回転を防止された状態で取付けられることにより、ハウジング２と回転軸３との間の環状隙間をシールするセグメントシール１であって、ハウジング２、或いは、支持部材４０に対し回転不能に設置され、一対のシールリング１０Ａ，１０Ｂと嵌合する凸部３２Ａ，３２Ｂが形成され、該一対のシールリング１０Ａ，１０Ｂの回転を防止するとともに、該凸部３２Ａ，３２Ｂのうち、少なくともひとつは該一対のシールリング１０Ａ，１０Ｂのどちらか一方とのみ嵌合可能な回転防止部材３０を備える。

Description

セグメントシール

　本発明は、例えば車両、産業機械等の高速回転機器に適用され、ハウジングと回転軸との間の環状隙間をシールするセグメントシールに関する。

　車両、産業機械等の高速回転機器に適用されハウジングと回転軸との間の環状隙間をシールするセグメントシールにおいては、特許文献１に開示されているように、シールリングの内周面に設けられる圧力バランス溝（動圧溝）内に密封対象流体を導くことによりシールリングの内周面と回転軸の周面との間に動圧（正圧）を発生させ、密封対象流体の圧力が高くなってもシールリングにおける外周面側と内周面側の圧力バランスを取れるように構成することで、回転軸に対してシールリングの内周面を非接触状態に保持して回転軸の高速回転によるシールリングの摩耗を抑えられるようにしたものがある。

　また、セグメントシールにおいては、シールリングを回転軸の軸方向に並べて配置し、密封対象流体を機外側の大気との間で多段的にシールすることによりシール性を高めたタンデム型のセグメントシールが知られており、例えば特許文献２に開示されている回転軸軸封装置（高速回転機器）に適用されるタンデム型のセグメントシールは、ハウジングの軸孔内周面に気密状に取付けられるパッキンケースと、位置決めピンにより周方向に位置決めされた状態で連結される同一形状の一対のシールリングと、パッキンケースの内部においてサイドスプリングにより軸方向へ付勢されることにより一対のシールリングをパッキンケースの内部で押圧保持する押圧板と、から主に構成され、パッキンケースから延びる回り止めピン（キー）が押圧板に形成される凹部に挿入されることにより、押圧板によりパッキンケースの内部で押圧保持される一対のシールリングがパッキンケースに対して回り止めされるため、一対のシールリングの内周面と回転軸の周面との間で密閉対象流体を多段的にシールできるようになっている。

国際公開第２０１４／１０３４４６号（第６頁、第９図） 実願昭６２－１７４２３７号（実開平１－７８７７２号）のマイクロフィルム（第７頁、第１図）

　高速回転機器に適用されるセグメントシールにおいて、回転軸の高速回転によるシールリングの摩耗を抑えながらシール性を高めるためには、動圧作用を得るために内周面に一方向回転により動圧作用を得るレイリーステップ等の動圧溝を設けた一対のシールリングを回転軸の軸方向に並べて配置しタンデム型のセグメントシールとして構成することが考えられる。しかしながら、キーと凹部の嵌合によりハウジングに対して一対のシールリングを回り止めする構成であるため、シールリングの取付け間違いによりセグメントシールにおいて一対のシールリングの配置が軸方向に入れ替わる虞がある。このとき、一対のシールリングがそれぞれ軸方向に１８０度反転して取付けられた状態となるため、各シールリングの内周面が回転軸の逆方向回転を受けて回転軸の周面との間で負圧を発生させることでシールリングが回転軸に吸い付いてしまい、短時間でシールリングの損傷が起こるという問題があった。

　本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、タンデム型のセグメントシールにおける一対のシールリングの取付け間違いを防止することができるセグメントシールを提供することを目的とする。

　前記課題を解決するために、本発明のセグメントシールは、
　ハウジングの一側端部と、該ハウジングに取付けられる支持部材との間に一対のシールリングが回転を防止された状態で取付けられることにより、前記ハウジングと回転軸との間の環状隙間をシールするセグメントシールであって、
　前記ハウジング、或いは、前記支持部材に対し回転不能に設置され、前記一対のシールリングと嵌合する凸部、或いは、凹部が形成され、該一対のシールリングの回転を防止するとともに、前記凸部、或いは、前記凹部のうち、少なくともひとつは前記一対のシールリングのどちらか一方とのみ嵌合可能な回転防止部材を備えることを特徴としている。
　この特徴によれば、一対のシールリングの回転を防止するための回転防止部材の凸部、或いは、凹部のうち、少なくともひとつとの嵌合が一対のシールリングのどちらか一方とのみ可能であることにより、回転防止部材に対する一対のシールリングの取付け方向が規定されるため、ハウジングの一側端部側と支持部材側にそれぞれ挿入されるシールリングの挿入順を間違えた状態では、シールリングと回転防止部材との嵌合を行うことができないことから、タンデム型のセグメントシールにおける一対のシールリングの取付け間違いを防止することができる。また、好ましい態様として、シールリングの内周面に回転軸の一方向回転により動圧作用を得る動圧溝が形成されていても、一対のシールリングの取付け間違いを防止することができるため、回転軸の逆方向回転を受けることによる回転軸の周面との間での負圧の発生を防止することができる。

　好適には、前記回転防止部材は前記一対のシールリング間に介在し、環状のプレートと、該プレートの両面から突出する形状の異なるキーと、を備え、
　前記ハウジングには、前記キーが嵌合可能なキー溝が設けられ、
　前記回転防止部材は、軸方向表裏の片面側のみにおいて前記ハウジングと嵌合が可能である。
　これによれば、回転防止部材は、一対のシールリング間に介在し、環状のプレートの両面から突出する形状の異なるキーの内、軸方向表裏の片面側のキーがハウジングに設けられるキー溝と嵌合可能となっていることにより、ハウジングに対する回転防止部材の取付け方向を間違えた状態では、回転防止部材の軸方向表裏の他面側のキーとハウジングのキー溝との嵌合を行うことができないことから、ハウジングに対する回転防止部材の取付け間違いおよび回転防止部材に対するシールリングの取付間違いを防止することができるため、ハウジングに対する一対のシールリングの取付け間違いを防止することができ、タンデム型のセグメントシールにおける一対のシールリングの取付け間違いを防止することができる。

　好適には、前記凸部は、前記キーの一部である。
　これによれば、一対のシールリングの凹部と嵌合する回転防止部材の凸部がプレートの両面から突出する形状の異なるキーの一部であることにより、回転防止部材の軸方向表裏の片面側に突出するキーをシールリングの凹部およびハウジングのキー溝に対して嵌合させる際の位置合わせを行いやすくなるため、取付け作業性を高めることができる。

　好適には、前記キーは、前記プレートの両面に対して周方向の同位相に配置されている。
　これによれば、プレートの両面に対して周方向の同位相にキーが配置されることにより、回転防止部材のキーと一対のシールリングの凹部との嵌合をそれぞれ周方向の位置調整を行うことなく簡便に行うことができるため、取付け作業性を高めることができる。

　好適には、前記キーは、前記ハウジングの支持部材側よりも一側端部側の方が小さい。
　これによれば、回転防止部材のキーがハウジングの支持部材側よりも一側端部側の方が小さいことにより、ハウジングのキー溝に対して回転防止部材の一側端側に突出するキーのみが嵌合可能となり、回転防止部材の取付け間違いが起こることがなくなり、タンデム型のセグメントシールにおける一対のシールリングの取付け間違いを確実に防止することができる。

　好適には、前記支持部材は、前記ハウジングの支持部材側に突出する前記回転防止部材の前記キーと嵌合するキー溝を有する。
　これによれば、一対のシールリングの挿入後に、ハウジングに取付けられる支持部材にハウジングの支持部材側に突出する回転防止部材のキーと嵌合するキー溝が設けられることにより、ハウジングに対して支持部材側のシールリングの回転を防止するためのハウジングの支持部材側に突出する回転防止部材のキーを共用して、支持部材の回転を防止することができるため、セグメントシールの構造を簡素化することができる。

本発明の実施例１におけるセグメントシールの装着状態を示し、軸心に向けてキー溝を含む平面で切断した断面図である。 本発明の実施例１におけるセグメントシールの装着状態を示し、軸心に向けて流体供給孔を含む平面で切断した断面図である。 （ａ）は、本発明の実施例１における回転防止部材の構造を機内側から見た正面図であり、（ｂ）は、回転防止部材の構造を機外側から見た正面図である。 （ａ）は、本発明の実施例１におけるセグメントシールが適用される高速回転機器の構造を示す図１のＡＡ断面における断面図であり、（ｂ）は、本発明の実施例１における回転防止部材のキーと機内側のシールリングおよびハウジングのキー溝との嵌合状態を示す断面図である。 （ａ）は、本発明の実施例１におけるセグメントシールが適用される高速回転機器の構造を示す図１のＢＢ断面における断面図であり、（ｂ）は、本発明の実施例１における回転防止部材のキーと機外側のシールリングおよびバックプレートのキー溝との嵌合状態を示す断面図である。 本発明の実施例１における回転防止部材の両面のキーと一対のシールリングのキー溝との嵌合状態を示す断面図である。 （ａ）は、本発明の実施例２におけるセグメントシールの装着状態を示し、軸心に向けてキー溝を含む平面で切断した断面図であり、（ｂ）は、本発明の実施例２における回転防止部材のキーとキー溝との嵌合状態を示す図７（ａ）のＣＣ断面における断面図である。

　本発明に係るセグメントシールを実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

　実施例１に係るセグメントシールにつき、図１から図６を参照して説明する。以下、図１の紙面左側をセグメントシールが適用される高速回転機器の機内側、図１の紙面右側を機外側として説明する。

　図１および図２に示されるように、本実施例１のセグメントシール１は、例えば航空機用のジェットエンジン等の高速回転機器に適用され、ハウジング２と該ハウジング２に設けられた軸孔２１に挿通されるステンレス鋼等の金属製の回転軸３との間の環状隙間をシールするために装着される。

　また、本実施例１のセグメントシール１は、ハウジング２と回転軸３との間の環状隙間に一対のシールリング１０Ａ，１０Ｂが軸方向に並べて配置される、いわゆるタンデム型のセグメントシールとして構成されている。尚、セグメントシール１を構成する一対のシールリング１０Ａ，１０Ｂについて、機内側に配置されるものをシールリング１０Ａ、機外側に配置されるものをシールリング１０Ｂとして説明する。

　また、説明の便宜上、図１は、軸心に向けてハウジング２の後述するキー溝２６を含む平面で切断した断面（図５のＣＣ断面に相当）を図示し、図２は、軸心に向けてハウジング２の後述する第１流体供給孔２７および第２流体供給孔２８を含む平面で切断した断面（図５のＤＤ断面に相当）を図示するものとする。また、環状に構成される部材については、端面の図示を一部省略する。

　先ず、ハウジング２の構造について詳しく説明する。図１および図２に示されるように、ハウジング２は、機外側の開口部２２から内部に挿入されるセグメントシール１を収納するための第１環状凹部２３および第２環状凹部２４が設けられる円筒部２９の機内側の端部から環状規制部２０（一側端部）が内径側に向けて延びることで断面視略Ｌ字状に構成され、環状規制部２０には、回転軸３を挿通するための軸孔２１が設けられている。また、ハウジング２の外径側には図示しない高速回転機器の筐体等の被取付部材に装着する際に、被取付部材との間の漏れを防止するためのシールを装着するためのシール溝が設けられ、シール溝にはＯリング等のシールが装着される。尚、ハウジング２の円筒部２９において、機内側に設けられる第１環状凹部２３は、機外側に設けられる第２環状凹部２４よりも径を小さく構成されており、円筒部２９の内周面には、第１環状凹部２３と第２環状凹部２４の径の寸法差により環状段部２５（図２参照）が形成されている。

　環状段部２５には、周方向に５等配されるキー溝２６（図４（ａ）参照）が設けられている。キー溝２６は、ハウジング２の円筒部２９の内周面側が環状段部２５から第１環状凹部２３にかけて略長方形状に切り欠かれることにより形成され、ハウジング２の内部で内径側および機外側に向けて開放している。尚、図４（ａ）における上半分は、図１のＡＡ断面において回転防止部材３０を構成するプレート３１の機外側の側面が見える断面で切断した断面であり、説明の便宜上、図４（ａ）における下半分は、図１のＡＡ断面において回転防止部材３０を構成する機内側のキー３２Ａを省略して図示するものとする。

　図２に示されるように、ハウジング２には、円筒部２９において第１環状凹部２３および第２環状凹部２４とそれぞれ連通するように径方向に貫通し、周方向に１５等配される第１流体供給孔２７および第２流体供給孔２８（図５参照）が設けられている。これによれば、第１流体供給孔２７および第２流体供給孔２８からハウジング２の内部に加圧流体（例えば加圧空気）を供給することにより、ハウジング２の内部の圧力を高めて機外側への封入流体の漏れ出しを防止することができる。

　次いで、セグメントシール１の構造について詳しく説明する。図１および図２に示されるように、セグメントシール１は、一対のシールリング１０Ａ，１０Ｂと、シールリング１０Ａ，１０Ｂ間に介在する回転防止部材３０と、シールリング１０Ｂの機外側に装着されるバックプレート４０（支持部材）と、から主に構成されている。また、セグメントシール１は、ハウジング２の開口部２２からシールリング１０Ａ、回転防止部材３０、シールリング１０Ｂ、バックプレート４０の順に配置されるように挿入された後、ハウジング２の円筒部２９の内周面における開口部２２近傍に形成される溝にスナップリング５０が装着されることにより、軸方向への移動が規制され、ハウジング２の内部から機外側への抜け出しが防止されている。

　シールリング１０Ａ，１０Ｂは、カーボン製であり、寸法および形状が同一となるようにそれぞれ周方向に５分割された分割体１００Ａ，１００Ｂ（図４（ａ）および図５（ａ）参照）を環状に組み合わせることにより構成されている。尚、シールリング１０Ａ，１０Ｂの材料はカーボン製に限られず、寸法および形状が同一であることは必須ではない。また、シールリング１０Ａ，１０Ｂは、外周面に周方向に設けられる溝１１にそれぞれ装着される環状のエキステンションスプリング１２を径方向に緊縮させることにより、内径側（回転軸３の周面側）に向かって付勢されている。

　また、シールリング１０Ａ，１０Ｂは、周方向に１５等配されるコンプレッションスプリング穴１３（図４（ａ）および図５（ａ）参照）にそれぞれ装着されるコンプレッションスプリング１４をシールリング１０Ａ，１０Ｂ間に介在する回転防止部材３０のプレート３１との間で軸方向に圧縮させることにより、軸方向に向かって付勢されている。

　また、シールリング１０Ａ，１０Ｂには、内周面に動圧溝１５がそれぞれ設けられている。シールリング１０Ａ，１０Ｂにそれぞれ設けられる動圧溝１５は、例えばレイリーステップのように回転軸３の一方向回転を受けてシールリング１０Ａ，１０Ｂの内周面と回転軸３の周面との間に動圧（正圧）を発生させるように構成されている。

　また、シールリング１０Ａ，１０Ｂには、シールリング１０Ａ，１０Ｂ間に介在する回転防止部材３０との対向面に周方向に５等配されるキー溝１６Ａ，１６Ｂ（凹部、図４（ａ）および図５（ａ）参照）がそれぞれ設けられている。キー溝１６Ａ，１６Ｂは、シールリング１０Ａ，１０Ｂを構成する分割体１００Ａ，１００Ｂの周方向略中央が径方向に亘って切り欠かれることにより形成され、シールリング１０Ａのキー溝１６Ａは、ハウジング２の内部で内径側、外径側および機外側に向けて開放し、シールリング１０Ｂのキー溝１６Ｂは、ハウジング２の内部で内径側、外径側および機内側に向けて開放している。

　また、シールリング１０Ａのキー溝１６Ａの周方向の幅寸法Ｗ１は、シールリング１０Ｂのキー溝１６Ｂの周方向の幅寸法Ｗ２よりも小さく構成されている（Ｗ１＜Ｗ２，図６参照）。尚、シールリング１０Ａのキー溝１６Ａの周方向の幅寸法Ｗ１は、前述したハウジング２の環状段部２５に設けられるキー溝２６の周方向の幅寸法Ｗ１と略同一に構成されている（図４（ｂ）参照）。

　図１および図３に示されるように、回転防止部材３０は、前述したハウジング２の円筒部２９の第２環状凹部２４と略同径を成す環状のプレート３１と、該プレート３１の両面（機内側および機外側の面）にそれぞれ周方向に５等配される断面視略コ字状のキー３２Ａ，３２Ｂ（凸部，図６参照）と、から構成されている。尚、プレート３１およびキー３２Ａ，３２Ｂは、金属材料から構成されており、キー３２Ａ，３２Ｂは、プレート３１の両面において周方向の同位相に配置され、溶接等により固定されている。

　また、回転防止部材３０の機内側（軸方向表裏の片面側）のキー３２Ａの周方向の幅寸法Ｗ１’は、機外側のキー３２Ｂの周方向の幅寸法Ｗ２’よりも小さく構成されている（Ｗ１’＜Ｗ２’，図６参照）。尚、回転防止部材３０の機内側のキー３２Ａは、シールリング１０Ａのキー溝１６Ａと、機外側のキー３２Ｂは、シールリング１０Ｂのキー溝１６Ｂとそれぞれ嵌合可能になっている。

　図１および図２に示されるように、バックプレート４０は、機外側の環状規制部４１の外径側から環状突出部４２が機内側に向けて延びることで断面視略Ｌ字状に構成され、環状突出部４２の機内側の先端とハウジング２の環状段部２５との間で回転防止部材３０のプレート３１を挟持した状態でハウジング２の開口部２２近傍に装着されている。これによれば、バックプレート４０と前述したスナップリング５０がハウジング２の開口部２２近傍にそれぞれ装着されることにより、ハウジング２に対して回転防止部材３０が軸方向に相対移動しないように保持することができる。

　また、図１および図５（ａ）に示されるように、バックプレート４０の環状突出部４２の機内側の先端には、周方向に５等配されるキー溝４３が設けられている。キー溝４３は、環状突出部４２の機内側の先端を径方向に亘って切り欠かれることにより形成され、ハウジング２の内部で内径側、外径側および機内側に向けて開放している。尚、説明の便宜上、図５（ａ）は、図１のＢＢ断面において回転防止部材３０を構成する機外側のキー３２Ｂを省略して図示したものとする。

　また、キー溝４３の周方向の幅寸法Ｗ２は、前述したシールリング１０Ｂのキー溝１６Ｂの周方向の幅寸法Ｗ２と略同一に構成されている（図５（ｂ）参照）。

　また、図２および図５に示されるように、環状突出部４２には、前述したハウジング２の円筒部２９の第２環状凹部２４に設けられる第２流体供給孔２８と径方向に連通するように貫通し、周方向に１５等配される流体供給孔４４が設けられている。

　次いで、セグメントシール１およびハウジング２に設けられる各キーおよびキー溝の嵌合関係について詳しく説明する。回転防止部材３０のキー３２Ａ，３２Ｂは、シールリング１０Ａ，１０Ｂのキー溝１６Ａ，１６Ｂよりも径方向に長尺に構成されており、ハウジング２の内部で回転防止部材３０のキー３２Ａ，３２Ｂがシールリング１０Ａ，１０Ｂのキー溝１６Ａ，１６Ｂにそれぞれ嵌合された状態において、回転防止部材３０のキー３２Ａ，３２Ｂの外径側の部分がキー溝１６Ａ，１６Ｂから外径側に突出するようになっている。これによれば、回転防止部材３０の機内側のキー３２Ａの外径側の部分がハウジング２の環状段部２５に設けられるキー溝２６に嵌合されることにより、ハウジング２に対して回転防止部材３０を回転不可に支持することができる（図１および図４（ｂ）参照）。さらに、回転防止部材３０の機外側のキー３２Ｂの外径側の部分がバックプレート４０の環状突出部４２の先端に設けられるキー溝４３に嵌合されることにより、回転防止部材３０に対してバックプレート４０を回転不可に支持することができる（図１および図５（ｂ）参照）。

　すなわち、セグメントシール１は、ハウジング２の開口部２２からシールリング１０Ａ、回転防止部材３０、シールリング１０Ｂ、バックプレート４０の順に正しく挿入された状態において、回転防止部材３０の機内側のキー３２Ａがシールリング１０Ａのキー溝１６Ａおよびハウジング２の環状段部２５に設けられるキー溝２６に嵌合されるとともに、回転防止部材３０の機外側のキー３２Ｂがシールリング１０Ｂのキー溝１６Ｂおよびバックプレート４０の環状突出部４２のキー溝４３に嵌合されることにより、ハウジング２に対して回転不可に支持される回転防止部材３０を介して、シールリング１０Ａ，１０Ｂおよびバックプレート４０の回転が防止され、シールリング１０Ａ，１０Ｂの内周面と回転軸３の周面との間にシール部を形成することができる。これにより、セグメントシール１によりハウジング２と回転軸３との間の環状隙間をシールすることができる。

　また、セグメントシール１は、上述したようにハウジング２の内部にシールリング１０Ａ，１０Ｂが正しく配置された状態において、シールリング１０Ａ，１０Ｂの内周面にそれぞれ設けられる前述した動圧溝１５が回転軸３の一方向回転を受けてシールリング１０Ａ，１０Ｂの内周面と回転軸３の周面との間に動圧（正圧）を発生させ、高速回転する回転軸３に対してシールリング１０Ａ，１０Ｂの内周面を非接触状態に保持することにより、シールリング１０Ａ，１０Ｂの内周面の摩耗を抑えることができる。

　また、図６に示されるように、シールリング１０Ａのキー溝１６Ａの周方向の幅寸法Ｗ１は、回転防止部材３０の機外側のキー３２Ｂの周方向の幅寸法Ｗ２’よりも小さく構成されている（Ｗ１＜Ｗ２’）。これによれば、シールリング１０Ａのキー溝１６Ａおよびハウジング２の環状段部２５に設けられるキー溝２６に対して回転防止部材３０の機外側のキー３２Ｂを嵌合させることができないため、タンデム型のセグメントシール１における一対のシールリング１０Ａ，１０Ｂの取付け間違いを防止することができる。

　具体的には、例えば、タンデム型のセグメントシール１において、一対のシールリング１０Ａ，１０Ｂが同一形状（キー溝１６Ａ，１６Ｂも同一形状）に構成され、回転防止部材３０のキー３２Ａ，３２Ｂも同一形状に構成されているような場合、ハウジング２の内部にセグメントシール１を装着する際に機内側と機外側とでシールリング１０Ａ，１０Ｂが入れ替わっていても、シールリング１０Ａ，１０Ｂの取付け間違いに気付くことが困難になってしまう。この場合、本実施例１のようにシールリング１０Ａ，１０Ｂの内周面に回転軸３の一方向回転により動圧作用を得るレイリーステップ等の動圧溝１５がそれぞれ形成されていると、シールリング１０Ａ，１０Ｂの取付け間違いにより、回転軸３に対してシールリング１０Ａ，１０Ｂがそれぞれ軸方向に１８０度反転して取付けられた状態となっているため、シールリング１０Ａ，１０Ｂの内周面が回転軸３の逆方向回転を受けて回転軸３の周面との間で負圧を発生させ、シールリング１０Ａ，１０Ｂの内周面が高速回転する回転軸３に吸い付いてしまい、短時間でシールリング１０Ａ，１０Ｂの損傷が起こる虞があった。

　一方、本実施例１のセグメントシール１は、シールリング１０Ａのキー溝１６Ａの周方向の幅寸法Ｗ１が回転防止部材３０の機外側のキー３２Ｂの周方向の幅寸法Ｗ２’よりも小さく構成されているため、ハウジング２の内部にセグメントシール１を装着する際に、ハウジング２の内部に最初にシールリング１０Ｂを間違えて挿入したとしても、キー３２Ａを機内側に向けた状態の回転防止部材３０を挿入した後、シールリング１０Ａを挿入する段階において、シールリング１０Ａのキー溝１６Ａに対して回転防止部材３０の機外側のキー３２Ｂを嵌合させることができないため、シールリング１０Ａ，１０Ｂの取付け間違いに気付くことができる。

　また、ハウジング２の内部にセグメントシール１を装着する際に、機外において、予めシールリング１０Ａ，１０Ｂのキー溝１６Ａ，１６Ｂと回転防止部材３０のキー３２Ａ，３２Ｂを正しく嵌合させてユニット化した後、ハウジング２の開口部２２からシールリング１０Ｂが機内側に配置されるように間違えて挿入されたとしても、回転防止部材３０がキー３２Ｂを機内側に向けた状態で挿入されることにより、ハウジング２の環状段部２５に設けられるキー溝２６に対して回転防止部材３０のキー３２Ｂを嵌合させることができないため、シールリング１０Ａ，１０Ｂの取付け間違いに気付くことができる。

　以上説明したように、セグメントシール１は、一対のシールリング１０Ａ，１０Ｂ間に介在して嵌合形状が異なる回転防止部材３０のキー３２Ａ，３２Ｂとシールリング１０Ａ，１０Ｂのキー溝１６Ａ，１６Ｂの嵌合により、ハウジング２に対してシールリング１０Ａ，１０Ｂの回転を防止するとともに、ハウジング２に対して回転防止部材３０の回転を防止するためのハウジング２の環状段部２５のキー溝２６との嵌合が、回転防止部材３０のキー３２Ａが設けられる片面側のみ可能であるため、ハウジング２に対する回転防止部材３０の取付け方向が規定され、ハウジング２の内部の機内側（環状規制部２０側）と機外側（バックプレート４０側）にそれぞれ挿入されるシールリング１０Ａ，１０Ｂの挿入順を間違えた状態では、回転防止部材３０とハウジング２とのキー嵌合、または回転防止部材３０とシールリング１０Ａ，１０Ｂとのキー嵌合を行うことができないことから、タンデム型のセグメントシール１における一対のシールリング１０Ａ，１０Ｂの取付け間違いを防止することができる。

　また、回転防止部材３０の機内側のキー３２Ａが径方向に連続して放射状に延びる部材として構成されているため、予めシールリング１０Ａのキー溝１６Ａとハウジング２の環状段部２５のキー溝２６の周方向の位置合わせを行うことにより、回転防止部材３０の機内側のキー３２Ａをシールリング１０Ａのキー溝１６Ａとハウジング２の環状段部２５のキー溝２６に一括で嵌合させることができ、セグメントシール１の取付け作業性を高めることができる。

　また、回転防止部材３０の機内側のキー３２Ａに対するシールリング１０Ａのキー溝１６Ａとハウジング２の環状段部２５のキー溝２６の嵌合形状が略同一に構成されているため、回転防止部材３０に設けられるキー３２Ａの形状をそれぞれシールリング１０Ａのキー溝１６Ａおよびハウジング２の環状段部２５のキー溝２６の形状に合わせて変更する必要がなく、回転防止部材３０の機内側のキー３２Ａを簡単に作成することができる。

　また、回転防止部材３０のキー３２Ａ，３２Ｂは、プレート３１の両面において周方向の同位相に配置されているため、回転防止部材３０のキー３２Ａ，３２Ｂと一対のシールリング１０Ａ，１０Ｂのキー溝１６Ａ，１６Ｂとを嵌合させる際に、それぞれ周方向の位置調整を行うことなく簡便に行うことができ、セグメントシール１の取付け作業性を高めることができる。

　さらに、回転防止部材３０のキー３２Ａ，３２Ｂがプレート３１の両面において周方向の同位相に配置されることにより、プレート３１に対してキー３２Ａ，３２Ｂを取付ける際、溶接等により同時に取付けることができ、回転防止部材３０を簡単に作成することができる。尚、プレート３１に対してキー３２Ａ，３２Ｂを溶接により取付ける場合、熱が加わることでプレート３１が変形しやすくなり、回転防止部材３０のキー３２Ａ，３２Ｂがプレート３１の両面において周方向の別位相に配置される場合、プレート３１の周面に波打った形状になってしまうため、シールリング１０Ａ，１０Ｂのキー溝１６Ａ，１６Ｂ等に嵌合できなくなる虞がある。一方、本実施例１の回転防止部材３０は、キー３２Ａ，３２Ｂをプレート３１の両面において周方向の同位相に溶接することができるため、溶接箇所を最低限に抑えてプレート３１の変形を少なくすることができる。

　また、回転防止部材３０のキー３２Ａ，３２Ｂは、機内側のキー３２Ａが機外側のキー３２Ｂよりも周方向の幅寸法が小さく構成（Ｗ１’＜Ｗ２’，図６参照）されているため、ハウジング２の開口部２２から回転防止部材３０が機外側のキー３２Ｂを機内側に向けた状態で挿入された場合に、ハウジング２の環状段部２５のキー溝２６と嵌合させることができないことから、シールリング１０Ｂを挿入する前の早い段階で組付け間違いに気づくことができる。

　また、バックプレート４０には、回転防止部材３０の機外側のキー３２Ｂと嵌合するキー溝４３が設けられることにより、ハウジング２に対してシールリング１０Ｂの回転を防止するための回転防止部材３０の機外側のキー３２Ｂを共用して、回転軸３の回転を受けて空回りしないようにバックプレート４０の回転を防止することができ、セグメントシール１の構造を簡素化することができる。

　また、シールリング１０Ａ，１０Ｂを構成する分割体１００Ａ，１００Ｂの周方向略中央にキー溝１６Ａ，１６Ｂがそれぞれ設けられることにより、回転防止部材３０のキー３２Ａ，３２Ｂが嵌合された状態において、シールリング１０Ａ，１０Ｂ（各分割体１００Ａ，１００Ｂ）に対してバランスよく力が作用するようになっている。

　また、シールリング１０Ａ，１０Ｂをキー溝１６Ａ，１６Ｂを除いて略同一形状により構成することにより、セグメントシール１の使用によるシールリング１０Ａ，１０Ｂの摩耗量を同程度とすることができ、シールリング１０Ａ，１０Ｂの交換頻度を同じタイミングにすることができる。

　また、回転防止部材３０のプレート３１は、ハウジング２の円筒部２９の第２環状凹部２４と略同径を成す環状に構成されるため、ハウジング２の環状段部２５および円筒部２９の内周面に略当接することにより、シールリング１０Ａ，１０Ｂよりも外径側においてハウジング２の内部の軸方向の隙間を閉塞することができ、回転軸３の停止状態における流体の軸方向への漏れ出しを抑制することができる。

　実施例２に係るセグメントシールにつき、図７を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

　図７（ａ）に示されるように、実施例２のセグメントシール１０１は、ハウジング１０２と回転軸３との間の環状隙間に一対のシールリング１１０Ａ，１１０Ｂが軸方向に並べて配置される、いわゆるタンデム型のセグメントシールとして構成されている。尚、セグメントシール１０１を構成する一対のシールリング１１０Ａ，１１０Ｂについて、機内側に配置されるものをシールリング１１０Ａ、機外側に配置されるものをシールリング１１０Ｂとして説明する。

　シールリング１１０Ａの機内側には、ハウジング２の環状規制部１２０との対向面に周方向に複数等配されるキー溝１１６Ａ（回転防止部材，凹部）が設けられ、シールリング１１０Ｂの機外側には、バックプレート１４０（支持部材）の環状規制部１４１との対向面に周方向に複数等配されるキー溝１１６Ｂ（回転防止部材，凹部）が設けられている。

　ハウジング１０２の環状規制部１２０には、シールリング１１０Ａの機内側との対向面に周方向に複数等配されるキー１３２Ａ（回転防止部材，凸部）が設けられ、バックプレート１４０（支持部材）の環状規制部１４１には、シールリング１１０Ｂとの対向面に周方向に複数等配されるキー１３２Ｂ（回転防止部材，凸部）が設けられている。尚、本実施例において、キー１３２Ａおよびキー１３２Ｂは、ハウジング１０２およびバックプレート１４０と一体に設けられているが、別体に設けられたキー１３２Ａおよびキー１３２Ｂがハウジング１０２の環状規制部１２０およびバックプレート１４０の環状規制部１４１に対して回転不能に固定されていてもよい。

　図７（ｂ）に示されるように、ハウジング１０２の環状規制部１２０に設けられるキー１３２Ａの周方向の幅寸法は、バックプレート１４０の環状規制部１４１に設けられるキー１３２Ｂの周方向の幅寸法よりも小さく構成されており、ハウジング１０２の環状規制部１２０に設けられるキー１３２Ａは、シールリング１１０Ａの機内側に設けられるキー溝１１６Ａと、バックプレート１４０の環状規制部１４１に設けられるキー１３２Ｂは、シールリング１１０Ｂの機外側に設けられるキー溝１１６Ｂと、それぞれ嵌合可能になっている。

　これによれば、本実施例２のセグメントシール１０１は、ハウジング１０２、或いは、バックプレート１４０に対し回転不能に設置され、一対のシールリング１１０Ａ，１１０Ｂと嵌合するように形成され、一対のシールリング１１０Ａ，１１０Ｂの回転を防止するとともに、少なくともひとつは一対のシールリング１１０Ａ，１１０Ｂのどちらか一方に設けられるキー溝１１６Ａ，１１６Ｂとのみ嵌合可能である回転防止部材としてのキー１３２Ａ，１３２Ｂを備えており、キー１３２Ａ，１３２Ｂに対する一対のシールリング１１０Ａ，１１０Ｂの取付け方向が規定されるため、ハウジング１０２の環状規制部１２０側とバックプレート１４０側にそれぞれ挿入されるシールリング１１０Ａ，１１０Ｂの挿入順を間違えた状態では、シールリング１１０Ａ，１１０Ｂのキー溝１１６Ａ，１１６Ｂとキー１３２Ａ，１３２Ｂとの嵌合を行うことができないことから、タンデム型のセグメントシールにおける一対のシールリング１１０Ａ，１１０Ｂの取付け間違いを防止することができる。

　以上、本発明の実施例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例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、前記実施例では、シールリングが周方向に５分割された分割体を組み合わせた構造として説明したが、これに限らず、シールリングを構成する分割体の数は自由に構成されてよい。

　また、前記実施例では、回転防止部材３０のキー３２Ａ，３２Ｂ、シールリング１０Ａ，１０Ｂのキー溝１６Ａ，１６Ｂ、ハウジング２の環状段部２５のキー溝２６およびバックプレート４０のキー溝４３がそれぞれ周方向に５等配される構成について説明したが、これに限らず、各部材に設けられるキーおよびキー溝の数は自由に構成されてよい。さらに、回転防止部材を挟んで機内側と機外側において嵌合するキーおよびキー溝の数がそれぞれ異なるように構成されてもよい。

　また、前記実施例では、回転防止部材３０のキー３２Ａ，３２Ｂが周方向の同位相に配置される構成について説明したが、これに限らず、回転防止部材３０の両面に設けられるキーは別位相に配置されてもよい。

　また、前記実施例では、回転防止部材３０のプレート３１にキー３２Ａ，３２Ｂが溶接等により固定されるものとして説明したが、回転防止部材においてプレートとキーが一体に構成されてもよい。

　また、前記実施例では、回転防止部材３０のキー３２Ａ，３２Ｂは、断面視略コ字状の部材により構成されるものとして説明したが、これに限らず、キーの形状は自由に構成されてよく、例えば断面視で略矩形状や三角形状であってもよい。

　また、前記実施例では、セグメントシール１，１０１における各キーおよびキー溝の周方向の幅寸法の違いにより嵌合形状の異なる構成とする態様について説明したが、これに限らず、セグメントシールにおける各キーおよびキー溝の嵌合形状は、周方向の幅寸法が略同一であっても形状が異なることにより、一対のシールリングに対して各キーがそれぞれ特異的に嵌合できるようなものであればよい。

　また、前記実施例では、回転防止部材３０のキー３２Ａ，３２Ｂは、シールリング１０Ａ，１０Ｂのキー溝１６Ａ，１６Ｂにそれぞれ嵌合された状態において、シールリング１０Ａ，１０Ｂよりも外径側に突出するように径方向に長尺に構成されるものとして説明したが、これに限らず、回転防止部材のキーは、シールリングのキー溝よりも径方向に短尺に構成されてもよく、この場合、少なくとも機内側のキー３２Ａがシールリング１０Ａのキー溝１６Ａおよびハウジング２の環状段部２５のキー溝２６に嵌合するものであればよい。さらに、機外側のキー３２Ｂは、シールリング１０Ｂのキー溝１６Ｂに嵌合するものであれば、バックプレート４０の環状突出部４２のキー溝４３と嵌合する外径側の部分が設けられていなくてもよい。

　また、前記実施例では、回転防止部材３０のキー３２Ａ，３２Ｂは、径方向に連続して放射状に延びる部材として説明したが、これに限らず、回転防止部材のキーは、径方向に連続して放射状に延びていなくてもよく、例えばシールリングのキー溝と嵌合する内径側の部分と、ハウジングの環状段部のキー溝およびバックプレートの環状突出部のキー溝と嵌合する外径側の部分とを別体に設け、それぞれを径方向に離間させてもよい。

　また、前記実施例では、回転防止部材３０の機内側のキー３２Ａがハウジング２の環状段部２５にキー溝２６に嵌合する構成について説明したが、これに限らず、回転防止部材のプレートにキー溝を設けてハウジングの環状段部に設けられるキーが嵌合するように構成されてもよい。

　また、前記実施例では、回転防止部材３０の機外側のキー３２Ｂは、外径側の部分がバックプレート４０の環状突出部４２の先端に設けられるキー溝４３に嵌合する態様として説明したが、これに限らず、機外側のキーの外径側の部分が嵌合するキー溝は、ハウジングの円筒部に設けられてもよく、この場合、回転防止部材のプレートの形状をキー溝が設けられる円筒部（第２環状凹部）の内周形状に合わせて構成することにより、プレートをハウジングの環状段部の位置まで挿入可能とするとともに、バックプレートの環状突出部の先端にキー溝と嵌合可能な凸部を設けることにより、ハウジングに対してバックプレートが回転不可に支持されることが好ましい。

　また、前記実施例では、ハウジング２，１０２は、円筒部２９と環状規制部２０，１２０とが一体に構成されるものとして説明したが、ハウジングは、円筒部と環状規制部とを別体に設け、円筒部に対して環状規制部がねじ等で固定されるものであってもよい。

　また、前記実施例２のセグメントシール１０１に対して前記実施例１のセグメントシール１において一対のシールリング間に設けられるプレートを設けてもよい。また、前記実施例２のセグメントシール１０１に対して前記実施例１のセグメントシール１においてハウジングおよびバックプレートに形成される流体供給孔を設けてもよい。

　また、回転軸は、軸本体と該軸本体を保護するために軸本体の外周に装着されるランナーとから構成されてもよい。

１，１０１　　　　　セグメントシール
２　　　　　　　　　ハウジング
３　　　　　　　　　回転軸
１０Ａ，１０Ｂ　　　シールリング
１５　　　　　　　　動圧溝
１６Ａ，１６Ｂ　　　キー溝（凹部）
２０　　　　　　　　環状規制部（一側端部）
２２　　　　　　　　開口部
２３　　　　　　　　第１環状凹部
２４　　　　　　　　第２環状凹部
２５　　　　　　　　環状段部
２６　　　　　　　　キー溝
３０　　　　　　　　回転防止部材
３１　　　　　　　　プレート
３２Ａ，３２Ｂ　　　キー（凸部）
４０　　　　　　　　バックプレート（支持部材）
４３　　　　　　　　キー溝
５０　　　　　　　　スナップリング
１０２　　　　　　　ハウジング
１１０Ａ，１１０Ｂ　シールリング
１１６Ａ，１１６Ｂ　キー溝（回転防止部材，凹部）
１２０　　　　　　　環状規制部
１３２Ａ，１３２Ｂ　キー（回転防止部材，凸部）
１４０　　　　　　　バックプレート（支持部材）
１４１　　　　　　　環状規制部

Claims (6)

1. 　ハウジングの一側端部と、該ハウジングに取付けられる支持部材との間に一対のシールリングが回転を防止された状態で取付けられることにより、前記ハウジングと回転軸との間の環状隙間をシールするセグメントシールであって、
   　前記ハウジング、或いは、前記支持部材に対し回転不能に設置され、前記一対のシールリングと嵌合する凸部、或いは、凹部が形成され、該一対のシールリングの回転を防止するとともに、前記凸部、或いは、前記凹部のうち、少なくともひとつは前記一対のシールリングのどちらか一方とのみ嵌合可能な回転防止部材を備えることを特徴とするセグメントシール。
2. 　前記回転防止部材は前記一対のシールリング間に介在し、環状のプレートと、該プレートの両面から突出する形状の異なるキーと、を備え、
   　前記ハウジングには、前記キーが嵌合可能なキー溝が設けられ、
   　前記回転防止部材は、軸方向表裏の片面側のみにおいて前記ハウジングと嵌合が可能であることを特徴とする請求項１に記載のセグメントシール。
3. 　前記凸部は、前記キーの一部であることを特徴とする請求項２に記載のセグメントシール。
4. 　前記キーは、前記プレートの両面に対して周方向の同位相に配置されることを特徴とする請求項２または３に記載のセグメントシール。
5. 　前記キーは、前記ハウジングの支持部材側よりも一側端部側の方が小さいことを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載のセグメントシール。
6. 　前記支持部材は、前記ハウジングの支持部材側に突出する前記回転防止部材の前記キーと嵌合するキー溝を有することを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載のセグメントシール。

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