CN101910691B - 剖分式机械密封 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种剖分式机械密封，能够提高沿周向被剖分的剖分机械密封自身的组装精度、剖分机械密封的剖分接面的组装精度，并且通过使各部件具有试组装功能来飞跃性地提高现场的组装作业性，而且不会泄漏。本发明的剖分式机械密封的特征在于，在剖分密封环和剖分法兰之间且在周向的全长范围内形成剖分拼合环嵌合孔，所述剖分拼合环嵌合孔供截面为矩形形状的剖分拼合环嵌合，在该剖分拼合环嵌合孔内以与剖分密封环和剖分法兰的相位错开的方式设置剖分拼合环，并使该剖分拼合环的一端从剖分接面突出。

Description

剖分式机械密封

技术领域

本发明涉及用于泵、搅拌机、压缩机等各种旋转机械设备且构成为通过静止密封环与旋转密封环对置的对置端面即密封端面进行密封的机械密封，特别涉及到静止密封环或者旋转密封环在圆周方向被剖分的剖分式机械密封（split mechanical seal）。

背景技术

在机械密封中公知有图13所示的静止密封环和旋转密封环在圆周方向被剖分的完全剖分式机械密封（例如参照专利文献1，以下称作“现有技术1”）。

此外，剖分式机械密封构成为：密封壳体侧的静止密封环在周向被剖分，并且以所述剖分面对接的环状形态被内嵌保持于护圈，通过该静止密封环与旋转轴侧的旋转密封环对置的对置端面即密封端面的相对旋转滑动接触作用，对该相对旋转滑动接触部分的内周侧区域即被密封流体区域和外周侧区域即非密封流体区域进行屏蔽密封，在这种剖分式机械密封中公知有图14所示的局部剖分式机械密封：在被装填于静止密封环和护圈对置的对置周面之间的弹性材料制紧缚体的弹力作用下,静止密封环被紧缚保持为环状形态（例如参照专利文献2，以下称作“现有技术2”）。

图13所示的现有技术1的完全剖分式机械密封具备：座圈75，所述座圈75与固定外壳70的伸出端面紧固为一体；座圈77，所述座圈77转动配合于贯通上述外壳70的旋转轴71，以在该座圈77与所述座圈75的相邻的彼此之间形成滑动密封面S；轴密封件87，所述轴密封件87被充填到该座圈77的内周面和旋转轴71的外周面之间的间隙；密封保持件78，所述密封保持件78抱持上述座圈77的外周面；保持带79，所述保持带79进一步抱持该保持件78的外周面；护圈环80，所述护圈环80与该密封保持件78紧固为一体，以限制上述座圈77的背端面；驱动环82，所述驱动环82与上述旋转轴71嵌装为一体，并且通过传动销84与上述护圈环80连结为一体；以及压缩螺旋弹簧85，所述压缩螺旋弹簧85被夹插于该驱动环82和护圈环80相邻的彼此之间，以对上述座圈77施加反压力，将上述轴密封件87和保持带79都造型为可扩开变形的C字形，另一方面，将其余的上述座圈75、座圈77、密封保持件78、护圈环80以及驱动环82都半分为相对合的一对，并以在所述剖分面装卸自如的方式紧固为一体，且至少使座圈77的剖分面及其密封保持件78的剖分面以任意交叉角度改变相位，对于这样的完全剖分式机械密封，将座圈75的被剖分为两部分的座圈单元利用贯通其剖分面的锥销式定心用楔92和螺栓89一体化紧固成整体为正圆环的形态，进而，将护圈环80的被剖分为两部分的护圈环单元利用贯通其剖分面的锥销式定心用楔126和螺栓123一体化紧固成整体为正圆环的形态。

此外，对于图14所示的现有技术2的局部剖分式机械密封，在周向被剖分的静止密封环69在装填于其外周面69c和护圈7的内周面85a、85b之间的弹性材料制紧缚体88的弹力作用下，被紧缚保持为剖分面对接的环状形态，所述护圈7由圆筒状的第一护圈部件84和圆环状的第二护圈部件85构成，所述第一护圈部件84被保持于用于内嵌保持密封环69的密封壳体，所述第二护圈部件85被安装成可与第一护圈部件84沿轴线方向紧固并且内嵌保持密封环69。紧缚体88由橡胶、合成树脂等非压缩弹性材料构成。

专利文献1：日本特开平08-054067号公报

专利文献2：日本特开2006-291988号公报

在上述的现有技术1的完全剖分式机械密封中，将相当于静止密封环的座圈75的被剖分成两部分的座圈单元利用贯通其剖分面的锥销式定心用楔92和螺栓89一体化紧固为整体呈正圆环的形态，进而，将支承旋转密封环的护圈环80的被剖分为两部分的护圈环单元利用贯通其剖分面的锥销式定心用楔126和螺栓123一体化紧固为整体呈正圆环的形态，因而具有如下所述的缺点。

（1）由于未对在工厂将各部件试组装以使现场的组装作业变得简便的技术思想进行研究，因此各部件无法进行试组装，在现场花费在轴上的工时增多，组装需要很长时间。

（2）由于采用锥销式定心用楔确保组装精度，因此需要同时对剖分为两部分的座圈单元或剖分为两部分的护圈环单元的两个部件实施精度严格的孔加工，加工耗费时间。此外，在采用锥销式定心用楔的情况下，由于接触面积大、存在缓冲材料的反作用力等，因此在分解时需要较大的负荷，分解作业变得困难。

（3）锥销式定心用楔虽然确保了对旋转密封环进行支承的护圈环的组装精度，然而并非直接确保旋转密封环的精度，因此旋转密封环的定位困难。

此外，在上述的现有技术2的局部剖分式机械密封中具有如下结构：护圈7由圆筒状的第一护圈部件84和被安装成可与第一护圈部件84沿轴线方向紧固并内嵌保持密封环69的圆环状的第二护圈部件85构成，在装填于密封环69与该护圈7的内周面84a、85a之间的由橡胶、合成树脂材料构成的弹性材料制紧缚体88的弹力的作用下，在周向剖分的静止密封环69被紧缚保持为剖分面对接的环状形态，因此具有以下缺点。

（1）为了确保密封环的耐内压性，需要增大弹性材料制紧缚体的过盈量，因而密封环的变形增大。

（2）在弹性材料制紧缚体为合成树脂材料的情况下，难以进行临时固定，作业性差。

（3）在由橡胶、合成树脂材料构成的弹性材料制紧缚体的情况下，由于老化使得弹力减弱，因此难以长期地维持稳定性能。

（4）在弹性材料制紧缚体为O型密封圈的情况下，接触部的阻力较大，组装、分解时的作业性非常差。

另一方面，以往，对静止密封环或旋转密封环与支承它们的护圈等之间进行密封的O型密封圈，是在将在周向被切断剖分为两部分的部件在剖分接面处进行粘接时使用的，然而具有以下缺点。

（1）在粘接精度差的情况下，在密封环与护圈之间产生间隙，形成泄漏流路，以至于大量泄漏。

（2）在粘接剂的涂布量少的情况下，由于难以可靠地对切断面进行密封，因此形成泄漏流路。

（3）在粘接剂溢出的情况下，会将密封环和护圈等粘接固定，动作性受到严重阻碍。此外，在偏离了正规安装位置时，有可能因粘接后的位置矫正而破损。

（4）根据处理流体不同，可能会使粘接剂熔化，最初的粘接效果消失，从而产生泄漏。

另一方面，也考虑到取代粘接剂而采用支承环，然而存在以下问题。

（1）在现场使O型密封圈的剖分接面在轴上对合时，O型密封圈的前端咬合于密封环、支承O型密封圈的支承环等，产生间隙，无法确保充分的密封性，从而导致泄漏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种剖分式机械密封，能够提高在周向被剖分的剖分机械密封（将由剖分密封环、剖分法兰等构成的在组装前的试组装状态下剖分开的机械密封称作“剖分机械密封”，下同）自身的组装精度、剖分机械密封的剖分接面的组装精度，并且通过使剖分机械密封具有导向功能从而提高现场的组装作业性，而且通过使剖分机械密封具有试组装功能从而飞跃性地提高现场的组装作业性，而且不会泄漏。

为了达成上述目的，本发明的剖分式机械密封的第一特征在于，该剖分式机械密封构成为：设于机壳侧的静止密封环或者在贯穿于机壳内的旋转轴上设有的旋转密封环形成为在圆周方向上被剖分的剖分密封环，该剖分式机械密封设置有嵌装于剖分密封环的外周面并使剖分密封环的剖分接面紧贴的剖分法兰，通过静止密封环与旋转密封环对置的对置端面即密封端面进行密封，其中，在剖分密封环与剖分法兰之间且在圆周方向的全长范围内形成剖分拼合环嵌合孔，所述剖分拼合环嵌合孔供截面为矩形形状的剖分拼合环嵌合，在该剖分拼合环嵌合孔内以与剖分密封环和剖分法兰错开圆周方向的相位的方式设置截面为矩形形状的剖分拼合环，并使剖分拼合环的一端从剖分接面突出，在使剖分密封环和剖分法兰在剖分接面紧贴时，剖分拼合环的突出部嵌入到对方侧的剖分拼合环嵌合孔内。

此外，本发明的剖分式机械密封的第二特征在于，在第一特征的基础上，剖分密封环的剖分接面是自然断裂面。

此外，本发明的剖分式机械密封的第三特征在于，在第一或第二特征的基础上，剖分拼合环的突出部形成为细尖形状。

此外，本发明的剖分式机械密封的第四特征在于，在第一至第三特征中的任意一项的基础上，剖分密封环外周侧的截面形状形成为如下形状：宽度方向的中央部高而两侧低，且其中一侧具有垂直形状的台阶部而另一侧具有呈钝角的斜面形状的台阶部，与该剖分密封环外周侧对置的剖分法兰内周侧的截面形状形成为基本依照剖分密封环外周侧的截面形状的形状，在剖分法兰内周侧的与剖分密封环的垂直形状的台阶部对应的位置形成截面为矩形的槽，由剖分密封环的垂直形状的台阶部和剖分法兰的槽构成剖分拼合环嵌合孔。

在上述第一特征中，在剖分密封环和剖分法兰之间且在圆周方向的全长范围内形成剖分拼合环嵌合孔，所述剖分拼合环嵌合孔供截面为矩形的剖分拼合环嵌合，在该剖分拼合环嵌合孔内以与剖分密封环和剖分法兰错开圆周方向的相位的方式设置截面为矩形的剖分拼合环，并使剖分拼合环的一端从剖分接面突出，由此，能够通过剖分拼合环所具有的引导功能来提高两个剖分机械密封（将由剖分密封环、剖分法兰等构成的在组装前的试组装状态下剖分开的机械密封称作“剖分机械密封”，下同）在现场的组装作业性。

此外，在上述第二特征中，由于剖分密封环的剖分接面为自然断裂面，因此在现场进行组装作业时能够简单地保证两个剖分机械密封的剖分接合面的精度、特别是半径方向的精度。

再有，在上述第三特征中，剖分拼合环的突出部形成为细尖形状，因此即使在现场的组装作业时两个剖分机械密封的剖分接合面在半径方向存在少量偏差，也能够容易地将突出部嵌入对方的嵌合孔内，能够显著地提高现场的组装作业性。

此外，本发明的剖分式机械密封的第五特征在于，在第一至第四特征中的任意一项的基础上，在剖分密封环外周侧的呈钝角的斜面形状的台阶部与剖分法兰内周侧之间夹设有缓冲材料。

由此，在试组装时，通过缓冲材料的弹性反作用力，使剖分密封环、剖分拼合环和剖分法兰以沿轴向压合的状态紧贴，因此能够保证剖分密封环和剖分法兰的轴向精度，并且可具有维持试组装状态的功能。

此外，本发明的剖分式机械密封的第六特征在于，在第一至第五特征中的任意一项的基础上，通过使剖分拼合环的一个侧面与剖分密封环的垂直形状的台阶部紧贴，并使另一侧面与剖分法兰的槽内表面紧贴，由此，特别地能够提高轴向的定位精度。

此外，本发明的剖分式机械密封的第七特征在于，在第一至第六特征中的任意一项的基础上，在剖分拼合环的一个侧面设有多个供从剖分法兰的传动销嵌合孔被旋入的传动销旋入用的螺纹孔，并且在剖分拼合环的另一侧面装配有多个嵌入到剖分密封环的垂直形状的台阶部的锁止销或者旋入到剖分密封环的垂直形状的台阶部的传动销。

因此，能够保证剖分机械密封各自的半径方向精度，并且，能够使剖分机械密封自身具有试组装功能，能够以试组装状态搬运至现场。

此外，本发明的剖分式机械密封的第八特征在于，在第一至第七特征中的任意一项的基础上，在剖分密封环外周面和剖分法兰内周面之间夹设有剖分容差环。

通过剖分容差环的弹力相对于剖分法兰内周面对剖分密封环沿径向施力，从而能够在运送中和处理中稳定地临时固定。并且，能够有效地设定剖分密封环的耐内压性，能够抑制因过度紧固而引起剖分密封环变形。

此外，本发明的剖分式机械密封的第九特征在于，在第一至第七特征中的任意一项的基础上，在剖分法兰的圆周方向的多个部位设有朝向剖分密封环外周面的螺纹孔，将定位螺钉拧入这些螺纹孔。

在试组装并进行搬运后，在现场进行组装时，通过一边控制转矩一边将定位螺钉拧入，能够设定对作用在剖分密封环的流体压力的耐内压性，进而，通过进行螺纹加紧，可随着时效变化进行调整。

此外，本发明的剖分式机械密封的第十特征在于，在第一至第九特征中的任意一项的基础上，支承剖分O型密封圈的剖分支承环的截面形状形成为在与剖分O型密封圈接触的那一侧的内外径侧具有唇部以包容剖分O型密封圈，所述剖分O型密封圈是被装配于静止侧的剖分密封环的外周面并对该静止侧的剖分密封环与密封壳体之间进行密封的剖分O型密封圈、或者是被装配于旋转侧的剖分密封环的内周面并对该旋转侧的剖分密封环与旋转轴外周面之间进行密封的剖分O型密封圈。

因此，剖分O型密封圈的切断面从三个方向被按压，能够防止从切断面泄漏。并且，能够提高O型密封圈在滑动部的间隙中的填充率，能够防止泄漏。进而，在试组装时，通过使剖分支承环的唇部咬入剖分密封环和剖分O型密封圈之间的间隙，能够将两部件卡住，从而可进行固定，能够可靠地维持试组装状态。

进而，由于能够将被装配于旋转密封环内周侧并对该旋转密封环与旋转轴侧之间进行密封的剖分O型密封圈的圆周方向的设计过盈量设定得较小，因此在现场将剖分机械密封组装接合于旋转轴时，能够防止因剖分O型密封圈的过盈量部分退避而产生间隙。

此外，本发明的剖分式机械密封的第十一特征在于，在第一至第十特征中的任意一项的基础上，剖分O型密封圈是被装配于静止侧的剖分密封环的外周面并对该静止侧的剖分密封环与密封壳体之间进行密封的剖分O型密封圈、或者是被装配于旋转侧的剖分密封环的内周面并对该旋转侧的剖分密封环与旋转轴外周面之间进行密封的剖分O型密封圈，由该剖分O型密封圈和支承剖分O型密封圈的剖分支承环所形成的剖分接面的一方形成为山形凸部，而另一方形成为与山形凸部嵌合的凹部，或者剖分O型密封圈的剖分接面的一方形成为山形凸部，而另一方形成为与凸部嵌合的凹部。

因此，在现场将剖分机械密封组装接合于旋转轴时，能够防止剖分O型密封圈咬入到其与其他部件之间，能够防止泄漏，并且能够提高现场的组装作业性。

（发明效果）

本发明起到以下的优良效果。

（1）在剖分密封环和剖分法兰之间且在圆周方向的全长范围内形成剖分拼合环嵌合孔，所述剖分拼合环嵌合孔供截面为矩形的剖分拼合环嵌合，在该剖分拼合环嵌合孔内以与剖分密封环和剖分法兰错开圆周方向的相位的方式设置截面为矩形的剖分拼合环并使该剖分拼合环的一端从剖分接面突出，由此，通过剖分拼合环所具有的引导功能能够提高现场的组装作业性。

（2）由于剖分密封环的剖分接面为自然断裂面，因此在现场进行组装作业时能够简单地保证两个剖分机械密封的剖分接合面的精度，特别是半径方向的精度。

（3）剖分拼合环的突出部形成为细尖形状，因此即使在现场的组装作业时两个剖分机械密封的剖分接合面在半径方向存在少量偏差，也能够容易地将突出部嵌入对方的嵌合孔内，能够显著地提高现场的组装作业性。

（4）通过在剖分密封环外周侧的呈钝角的斜面形状的台阶部与剖分法兰内周侧之间夹设缓冲材料，使剖分密封环、剖分拼合环和剖分法兰以沿轴向压合的状态紧贴，因此能够保证剖分密封环和剖分法兰的轴向精度，并且能够维持试组装状态。特别地，通过使剖分拼合环的一个侧面与剖分密封环的垂直形状的台阶部紧贴，并使剖分拼合环的另一侧面与剖分法兰的槽内表面紧贴，从而能够提高轴向定位精度。

（5）在剖分拼合环的一个侧面设有多个供从剖分法兰的传动销嵌合孔被旋入的传动销旋入用的螺纹孔，并且在剖分拼合环的另一侧面装配有多个嵌入到剖分密封环的垂直形状的台阶部的锁止销或者旋入到剖分密封环的垂直形状的台阶部的传动销，因此能够保证剖分机械密封各自的半径方向精度，并且能够使剖分机械密封自身具有试组装功能，能够以试组装状态搬运至现场。

（6）在剖分密封环外周面与剖分法兰内周面之间夹设剖分容差环，通过剖分容差环的弹力相对于剖分法兰内周面对剖分密封环进行径向施力，从而能够在运送中和处理中稳定地临时固定。并且，能够有效地设定剖分密封环的耐内压性，能够抑制因过度紧固而引起剖分密封环变形。

此外，在剖分法兰的圆周方向的多个部位设有朝向剖分密封环外周面的螺纹孔，并将定位螺钉拧入所述螺纹孔，由此，在试组装并进行搬运后，在现场进行组装时，通过一边控制转矩一边将定位螺钉拧入，能够设定对作用在剖分密封环的流体压力的耐内压性，进而，通过进行螺栓加紧，可随着时效变化进行调整。

（7）将支承剖分O型密封圈的剖分支承环的截面形状形成为在与剖分O型密封圈接触的那一侧的内外径侧具有唇部以包容剖分O型密封圈，使得剖分O型密封圈的切断面从三个方向被按压，能够防止从切断面泄漏。并且，能够提高O型密封圈在滑动部的间隙中的填充率，能够防止泄漏。进而，在试组装时，通过使剖分支承环的唇部咬入剖分密封环与剖分O型密封圈之间的间隙，能够将两部件卡住，从而可进行固定，能够可靠地维持试组装状态。

再有，由于能够将被装配于旋转密封环的内周侧并对该旋转密封环与旋转轴侧之间进行密封的剖分O型密封圈的圆周方向的设计过盈量设定得较小，因此在现场将剖分机械密封组装接合于旋转轴时，能够防止因剖分O型密封圈的过盈量部分退避而产生间隙。

（8）由剖分O型密封圈和支承剖分O型密封圈的剖分支承环所形成的剖分接面的一方形成为山形凸部，而另一方形成为与山形凸部嵌合的凹部，或者剖分O型密封圈的剖分接面的一方形成为山形凸部，而另一方形成为与凸部嵌合的凹部，由此，在将剖分法兰和旋转侧的剖分密封环组装接合于旋转轴时，能够防止剖分O型密封圈咬入到其与其他部件之间，能够防止泄漏，并且能够提高现场的组装作业性。

附图说明

图1是说明本实施方式所述的剖分式机械密封的整体的主剖视图。

图2是放大示出本实施方式所述的静止密封环的部分的主剖视图。

图3是示出图2的A-A剖面和B-B剖面的侧剖视图。

图4是放大示出本实施方式所述的旋转密封环的部分的主剖视图。

图5是用于说明使静止侧的剖分密封环和剖分法兰在剖分接面紧贴的状态的立体图。

图6是说明两个剖分机械密封在剖分接面紧贴时的剖分拼合环的状态的图。

图7是说明剖分密封环和剖分法兰被高精度地试组装，并且在剖分接面也能够高精度地组合起来的立体图。

图8是说明在剖分法兰内周面与剖分密封环的外周侧之间夹设剖分容差环的状态的立体图。

图9是说明将定位螺钉拧入剖分法兰的圆周方向的螺纹孔的结构的图。

图10是说明被装配于静止侧的剖分密封环外周面的剖分O型密封圈的装配状态的图。

图11是说明被装配于旋转侧的剖分密封环内周面的剖分O型密封圈的装配状态的图。

图12是说明由装配于旋转侧的剖分密封环的内周面的剖分O型密封圈与剖分支承环所形成的剖分接面的切断形状的图。

图13是说明现有技术1的图。

图14是说明现有技术2的图。

标号说明

1：机壳；2：密封壳体；3：剖分法兰；4：静止密封环；5：旋转轴；6：剖分法兰；7：旋转密封环；8：弹簧；9：O型密封圈；12：剖分密封环；13：剖分密封环；14：保持环；15：紧固螺栓；16：弹簧；17：切槽；18：切槽；19：剖分支承环；20：剖分密封环的宽度方向的中央部；21：剖分密封环的垂直形状的台阶部；22：剖分密封环的斜面形状的台阶部；23：剖分O型密封圈；24：剖分法兰；25：剖分法兰；26：紧固螺栓；27：剖分法兰的矩形槽；28：剖分拼合环嵌合孔；29：剖分O型密封圈；30：槽；31：剖分支承环；32：剖分拼合环（split ring）；33：剖分拼合环前端侧的突出部；34：剖分拼合环的后端部；35：剖分拼合环前端侧的突出部的内周侧；36：缓冲材料；37：剖分拼合环的右侧面；38：剖分拼合环的左侧面；39：剖分法兰的槽的右侧面；40：传动销；41：螺纹孔；42：剖分法兰的右侧面；43：传动销嵌入用孔；44：锁止销；45：锁止销嵌合孔；46：剖分容差环；47：定位螺钉（set screw）；48：螺纹孔；49：传动销；50：间隙；51：O型密封圈的剖分切断面；52：唇部；53：O型密封圈切断部前端；54：凸部；55：凹部。

具体实施方式

参照附图对用于实施本发明所述的剖分式机械密封的方式进行详细说明，然而本发明并不限定解释为该实施方式，在不脱离本发明的范围内，基于本领域技术人员的知识可加以各种变更、修正、改良。

在以下说明的用于实施本发明所述的剖分式机械密封的最佳方式中，为了说明方便，以设于机壳侧的静止密封环和在贯穿机壳内的旋转轴上设有的旋转密封环这两个密封环都被剖分的完全剖分式机械密封为例进行说明，然而本发明并不限定于此，也包括设于机壳侧的静止密封环和在贯穿机壳内的旋转轴上设有的旋转密封环中的至少一方被剖分的剖分式机械密封。

图1是说明本实施方式所述的剖分式机械密封的整体的主剖视图，图2是放大示出静止密封环的部分的主剖视图，图4是放大示出旋转密封环的部分的主剖视图。此外，图3是示出图2的A-A剖面和B-B剖面的侧剖视图。

如图1所示，本发明的实施方式所述的剖分式机械密封具备：密封壳体2，所述密封壳体2被安装于泵等的机壳1的旋转轴贯穿安装部分的轴封部1a；静止密封环4，所述静止密封环4通过剖分法兰3被保持于密封壳体2，并且沿轴线方向移动自如而不能相对旋转；旋转密封环7，所述旋转密封环7配置于静止密封环4的左方，并通过剖分法兰6被固定于泵等的旋转轴5上；以及弹簧8，所述弹簧8被夹装于密封壳体2和剖分法兰3之间，并对静止密封环4向左方施力以使静止密封环4按压接触旋转密封环7，是通过两个密封环4、7的对置端面即密封端面4a、7a的相对旋转滑动接触作用来屏蔽所述密封端面4a、7a的内周侧区域即被密封流体区域（与泵等的机壳1内连通的区域）X及所述密封端面4a、7a的外周侧区域即非密封流体区域（泵等的机壳1外的大气区域）A的外侧机械密封。

在本实施方式中，以外侧机械密封为例进行说明，然而本发明并不限定于外侧机械密封，当然也可以应用于其他形式例如内侧机械密封。

如图1所示，密封壳体2形成为具有直径比旋转轴5大的内周部的圆环状体，在旋转轴5同心状地贯穿安装于密封壳体2的状态下，利用未图示的螺栓隔着O型密封圈9将密封壳体2安装于机壳1的轴封部1a。

静止密封环4在一侧端面具有密封端面4a，如图3所示，静止密封环4为圆环状体，并沿圆周方向剖分为多个（在本例中为两个）被剖分成圆弧状的剖分密封环12、13，并且形成为剖分接面（圆弧状剖分体12、13的圆周方向端面）12a、13a紧贴的环状形态，并如后所述地被内嵌保持于剖分法兰3。

旋转密封环7与静止密封环4同样，是在一侧端面具有密封端面7a的圆环状体，并沿圆周方向剖分为多个（在本例中为两个）被剖分成圆弧状的剖分密封环，形成为剖分接面（圆弧状剖分体的圆周方向端面）紧贴的环状形态，并如后所述地被内嵌保持于剖分法兰6。

另外，为了方便说明，对于构成旋转密封环7的剖分密封环，有时也采用与静止密封环4的情况相同的符号12、13并标记为“7（12、13）”。

此外，用于内嵌保持旋转密封环7的剖分法兰6通过保持环14被固定保持于旋转轴5，该保持环14被固定于旋转轴5。即，保持环14在圆周方向被剖分，并被紧固螺栓15紧固为环状从而被嵌合固定于旋转轴5。

在保持环14与剖分法兰6之间夹装有弹簧16，所述弹簧16对旋转密封环7向右方施力以使旋转密封环7按压接触静止密封环4。

此外，旋转密封环7例如由碳化硅等硬质材料构成，静止密封环4例如由比旋转密封环7质软且具有自润滑性的碳等构成。

静止密封环4和旋转密封环7在圆周方向的两个部位，在各自的内周侧沿轴线方向的整个宽度范围形成有切槽17和18，通过对这些切槽施加使直径扩大的力等来进行剖分，从而形成作为自然断裂面的剖分接面12a、13a。因此，静止侧的剖分密封环4（12、13）和旋转侧的剖分密封环7（12、13）各自的剖分接面12a、13a形成细微且不规则的凹凸面，在使剖分接面12a、13a紧贴时，通过剖分接面12a、13a的凹凸卡合，使得剖分密封环4（12、13）、7（12、13）不会产生径向和轴向的错位，能够将静止密封环4和旋转密封环7保持为适当的圆环状体。

如图1所示，用于内嵌保持静止密封环4的剖分法兰3和内嵌保持旋转密封环7的剖分法兰6参照着密封端面4a、7a进行安装，并采用相同结构。因此，下面以用于内嵌保持静止密封环4的静止侧的剖分法兰3为例进行说明，仅在必要的情况下提到旋转侧的剖分法兰6。

在说明静止侧的剖分法兰3时，对构成所内嵌保持的静止密封环4的剖分密封环12、13的截面形状进行说明。

如图1和图2所示，构成静止密封环4的剖分密封环4（12、13）外周侧的截面形状形成为如下形状：宽度方向的中央部20较高而两侧较低，且其中一侧具有垂直形状的台阶部21而另一侧具有呈钝角的斜面形状的台阶部22。具有垂直形状的台阶部21的那一侧的较低部分延伸出来并形成为利用剖分支承环19可靠地保持对剖分密封环4与密封壳体2之间进行密封的剖分O型密封圈23。在图1和图2中（在图5和图9中也同样），示出了剖分支承环19相对于剖分O型密封圈23被配置于作为内周侧区域的被密封流体区域的那一侧并支承O型密封圈23的状态，然而将剖分支承环19相对于剖分O型密封圈23配置于与作为内周侧区域的被密封流体区域的那一侧相反的一侧并支承O型密封圈23也能够得到相同的效果。

另一方面，在具有呈钝角的斜面形状的台阶部22的较低部分的端部形成上述的密封端面4a。

如图3所示，静止侧的剖分法兰3为不锈钢制成的圆环状体，并沿圆周方向剖分为多个（在本例中为两个）被剖分成圆弧状的剖分法兰24、25，并且形成为剖分接面（圆弧状剖分法兰24、25的圆周方向端面）24a、25a紧贴的环状形态，通过紧固螺栓26、26使剖分接面24a、25a紧贴。

与静止侧的剖分密封环4（12、13）的外周侧对置的静止侧的剖分法兰3（24、25）的内周侧的截面形状基本依照剖分密封环4（12、13）外周侧的截面形状而形成，如图2所示，在与剖分密封环4（12、13）的垂直形状的台阶部21对应的位置处，在整周范围内形成截面为矩形槽27，由剖分密封环4（12、13）的垂直形状的台阶部21和剖分法兰3（24、25）的矩形槽27构成了供后述的剖分拼合环嵌合的截面为矩形的嵌合孔28。

此外，如图2所示，在与静止侧的剖分密封环4（12、13）的形成为钝角的斜面形状的台阶部22对应的剖分法兰3（24、25）的内周侧，形成为大致直角，从而形成大致三角形状的间隙。

另外，为了方便说明，对于构成用于内嵌保持旋转密封环7的剖分密封环6的被剖分的剖分法兰，有时也采用与剖分法兰3的情况相同的符号24、25并标记为“6（24、25）”。

如图1和图4所示，旋转密封环7外周侧的截面形状形成为与静止密封环4对称且相同的形状，并且在内周侧设有槽30用以装配对旋转密封环7与旋转轴5外周面之间进行密封的剖分O型密封圈29。旋转密封环7、O型密封圈29、剖分支承环31以及保持环14由被装配于保持环14与剖分法兰6之间的弹簧16和传动销49稳定地保持，因此剖分O型密封圈29也在被剖分支承环31沿轴向按压的状态下被可靠地保持于槽30内。

如图2～图4所示，由剖分密封环4（12、13）、7（12、13）的垂直形状的台阶部21和剖分法兰3（24、25）、6（24、25）的矩形槽27构成的剖分拼合环嵌合孔28（参照图3）是不锈钢制成的，且截面呈矩形形状，并且在剖分拼合环嵌合孔28中嵌入有长度与剖分拼合环嵌合孔28的圆弧长度相同的呈圆弧状的剖分拼合环32。此时，如图3所示，剖分拼合环32以与剖分密封环4（12、13）、7（12、13）及剖分法兰3（24、25）、6（24、25）在圆周方向的相位错开的方式嵌入于剖分拼合环嵌合孔28内，剖分拼合环32的前端侧从剖分密封环4（12、13）、7（12、14）的剖分接面12a、13a和剖分法兰3（24、25）、6（24、25）的剖分接面24a、25a突出预定长度，剖分拼合环32的后端部34以进入嵌合孔28内的状态嵌入与前端侧的突出部33的长度相应的量。

此外，剖分拼合环32的前端侧的突出部33形成为细尖形状以便容易嵌合于嵌合孔28内，例如在本例中，如图3所示，突出部33的内周侧35形成为沿突出部33基部的切线方向被直线性加工的形状。因此，在使剖分密封环4（12、13）、7（12、13）以及剖分法兰3（24、25）、6（24、25）在剖分接面紧贴时，使得剖分拼合环32的突出部33容易嵌入到对方侧的剖分拼合环嵌合孔28内。

图5是用于说明使静止侧的剖分密封环4（12、13）和剖分法兰3（24、25）在剖分接面紧贴的状态的立体图，示出从左侧的剖分密封环13和剖分法兰25的剖分接面突出的剖分拼合环32的突出部33嵌入到右侧的剖分密封环12和剖分法兰24的剖分拼合环嵌合孔28内的样态。此时，剖分拼合环32的前端侧的突出部33的内周侧35形成为沿突出部33基部的切线方向被直线性加工的形状，因此即使两个剖分机械密封在半径方向存在少量的位置偏差，突出部33也容易嵌入嵌合孔28内。

图6是说明两个剖分机械密封在剖分接面紧贴时的剖分拼合环32的状态的图，剖分拼合环32的前端侧的突出部33与后端部34接合。

另一方面，如图5所示，在静止侧的剖分密封环4（12、13）的呈钝角的斜面形状的台阶部22与所对应的静止侧的剖分法兰3（24、25）的内周侧之间形成有大致三角形状的间隙，缓冲材料36被装配于所述间隙中。缓冲材料36在被压缩时对静止侧的剖分密封环4（12、13）的斜面形状的台阶部22作用轴向和径向的反作用力。

图7是以剖分密封环12和剖分法兰24为例，说明在将这些部件高精度地试组装，甚至在剖分接面与另一方的剖分密封环13和剖分法兰25接合的情况下，将整体高精度地组装起来的立体图。

首先，对轴向精度进行说明。

剖分法兰24和剖分拼合环32在车削加工后，进行消除应力（歪取り）热处理，剖分法兰24的槽27的右侧面39通过车削加工来做出精度，剖分拼合环32的右侧面37和左侧面38通过磨削加工来做出精度。此外，剖分密封环12的垂直形状的台阶部21也通过磨削加工来做出精度。

在试组装时，剖分拼合环32的右侧面37与剖分法兰24的槽27的右侧面39紧贴，剖分拼合环32的左侧面38与剖分密封环12的垂直形状的台阶部21紧贴。使它们紧贴的轴向力由伴随上述的缓冲材料36的弹性变形而产生的反作用力来提供。因此，剖分密封环12与剖分法兰24的轴向位置关系形成为设定好的那样。

接着，对径向精度进行说明。

在剖分拼合环32的右侧面37设有供传动销40旋合的螺纹孔41，并且，以与该螺纹孔41对应的方式在剖分法兰24的右侧面42设有传动销40嵌入用孔43。

另一方面，在剖分拼合环32的左侧面38固定有锁止销44，该锁止销44与剖分密封环12的垂直形状的台阶部21的锁止销嵌合孔45嵌合。因此，剖分密封环12与剖分法兰24的径向位置关系也大致形成为设定好的那样。进而，在最后使剖分密封环4（12、13）、7（12、13）在剖分接面接合时，通过作为自然断裂面的剖分接面12a、13a的凹凸卡合来矫正剖分密封环4（12、13）、7（12、13）的径向偏差，从而被保持为适当的圆环状体。这样，被高精度地组装起来的剖分密封环12、剖分法兰24以及剖分拼合环32由于具有试组装保持功能，因此即使在试组装好的状态下进行搬运等，试组装状态也得以维持。

另外，也可以拧入传动销以取代上述锁止销44。

图8是说明在剖分法兰24的内周面与剖分密封环12的外周侧之间夹设有剖分容差环（tolerance ring）46的状态的立体图，所述剖分容差环46例如是将不锈钢制的薄壁带状板材冲压成型为具有沿长度方向排列的鼓出部46a的截面呈波浪形的形状，然后将该板材切断为适当的长度并以鼓出部46a为内侧的方式弯曲成圆弧状而形成。如图2和图4所示，在本例中，剖分容差环46被设于构成静止密封环4和旋转密封环7的剖分密封环12、13的宽度方向中央部的高处面20与剖分法兰3（24、25）、6（24、25）内周面之间，并且是在鼓出部46a被夹压的状态下进行装填的，利用鼓出部46a的径向弹力相对于剖分法兰3（24、25）、6（24、25）内周面对剖分密封环4（12、13）、7（12、13）施力使剖分密封环4（12、13）、7（12、13）保持于同心状态。特别地，利用由一个个鼓出部46a的弹性变形所产生的力产生了均等分布且朝向内径方向的力，因此能够有效地设定耐内压性，能够抑制因过度紧固（締め込む）而引起剖分密封环4（12、13）、7（12、13）变形。

图9是说明在剖分法兰3（24、25）、6（24、25）的圆周方向的多个部位设置朝向剖分密封环4（12、13）的外周面的螺纹孔48，并将定位螺钉47拧入该螺纹孔48的结构的图，图9（a）为主要部分的主剖视图，图9（b）为侧视图。在本例中，定位螺钉47的前端与剖分密封环4（12、13）的外周面抵接，并向中心方向按压剖分密封环4（12、13）。

因此，在试组装搬运后在现场进行组装时，将定位螺钉47从剖分法兰3（24、25）、6（24、25）的外径侧一边控制转矩一边拧入，从而能够设定对作用于剖分密封环4（12、13）、6（12、13）的流体压力的耐内压性。此外，通过进行螺纹加紧，可随着时效变化进行调整。

图10是说明被装配于静止侧的剖分密封环4（12、13）外周面并对剖分密封环4与密封壳体2之间进行密封的剖分O型密封圈23的装配状态的图，图10（a）是主要部分的主剖视图，图10（b）是示出O型密封圈的剖分切断面的图。

此外，图11是说明被装配于旋转侧的剖分密封环7（12、13）内周面并对剖分密封环7与旋转轴5外周面之间进行密封的剖分O型密封圈29的装配状态的图，图11（a）是本发明的实施方式所述的主要部分的主剖视图，图11（b）是说明现有例的主剖视图。

在本发明的实施方式中，被装配于静止侧的剖分密封环4（12、13）外周面的剖分O型密封圈23由剖分支承环19可靠地保持，并且同样地，被装配于旋转侧的剖分密封环7（12、13）内周面的剖分O型密封圈29也由剖分支承环31可靠地保持。

然而，在采用图11（b）所示的现有的剖分支承环的情况下，在流体压力作用于O型密封圈时，O型密封圈变形并退避至间隙50。此时，图10（b）所示的O型密封圈的剖分切断面51分离，发生泄漏。

因此，在本发明的实施方式中，如图10（a）和图11（a）所示，剖分支承环19、31的截面形状形成为在与剖分O型密封圈23、29接触的那一侧的内外径侧设置用于防止O型密封圈退避的唇部52、52，用以包容剖分O型密封圈23、29。因此，能够按压剖分O型密封圈23、29的切断面51，能够防止从切断面泄漏。并且，能够提高O型密封圈填充于滑动部的间隙中的填充率，能够防止泄漏。进而，在试组装时，通过使剖分支承环19、31的唇部52、52咬入剖分密封环4（12、13）、7（12、13）与剖分O型密封圈23、29之间的间隙，能够将这两部件卡住，从而可进行固定，有试组装功能。

此外，在图11（b）所示的现有例中，剖分O型密封圈29的圆周方向的设计过盈量较大，因此在将两个剖分机械密封组装并接合于旋转轴5上时，在剖分O型密封圈29的过盈量部分与旋转轴5外周面之间产生摩擦阻力的反作用力，导致剖分O型密封圈29退避，从而在剖分O型密封圈29的接合面产生间隙。

在本发明的实施方式中，由于能够减小剖分O型密封圈29的圆周方向的设计过盈量，因此在组装接合时，能够防止因剖分O型密封圈29的过盈量部分退避而产生间隙。

图12是说明由装配于旋转侧的剖分密封环7（12、13）内周面并对剖分密封环7与旋转轴5外周面之间进行密封的剖分O型密封圈29以及支承该剖分O型密封圈29的剖分支承环31所形成的剖分接面的切断形状的图，图12（a）、图12（b）是本发明的实施方式所述的主要部分的主剖视图，图12（c）是说明现有例的主剖视图。

在图12（c）的现有例中，剖分O型密封圈29和剖分支承环31的剖分接面的切断形状以形成同一方向的斜面的方式形成，因此O型密封圈切断部前端53会咬入O型密封圈与其他部件之间，从而产生间隙。

因此，在本发明的实施方式中，如图12（a）所示，使由装配于旋转侧的剖分密封环7（12、13）内周面并对剖分密封环7与旋转轴5外周面之间进行密封的剖分O型密封圈29和支承该剖分O型密封圈29的剖分支承环31所形成的剖分接面的一方形成为山形凸部54，使另一方形成为与凸部嵌合的凹部55，或者如图12（b）所示，使剖分O型密封圈29的剖分接面的一方形成为山形凸部54，使另一方形成为与凸部嵌合的凹部55。因此，在将旋转侧的剖分法兰6（24、25）和旋转侧的剖分密封环7（12、13）组装接合于旋转轴5时，能够防止剖分O型密封圈29咬入到剖分O型密封圈29与其他部件之间。

另外，装配于静止侧的剖分密封环4（12、13）外周面并对剖分密封环4与密封壳体2之间进行密封的剖分O型密封圈23和剖分支承环19也是同样的，因此省略说明。

Claims (11)

1.一种剖分式机械密封，该剖分式机械密封构成为：设于机壳侧的静止密封环或者在贯穿于机壳内的旋转轴上设有的旋转密封环形成为在圆周方向上被剖分的剖分密封环，该剖分式机械密封设置有嵌装于剖分密封环的外周面并使剖分密封环的剖分接面紧贴的剖分法兰，通过静止密封环与旋转密封环对置的对置端面即密封端面进行密封，其特征在于，

在剖分密封环与剖分法兰之间且在圆周方向的全长范围内形成剖分拼合环嵌合孔，所述剖分拼合环嵌合孔供截面为矩形的剖分拼合环嵌合，在该剖分拼合环嵌合孔内以与剖分密封环和剖分法兰错开圆周方向的相位的方式设置截面为矩形的剖分拼合环并使该剖分拼合环的一端从剖分接面突出，在使剖分密封环和剖分法兰在剖分接面紧贴时，剖分拼合环的突出部嵌入到对方侧的剖分拼合环嵌合孔内。

2.根据权利要求1所述的剖分式机械密封，其特征在于，

剖分密封环的剖分接面是自然断裂面。

3.根据权利要求1所述的剖分式机械密封，其特征在于，

剖分拼合环的突出部形成为细尖形状。

4.根据权利要求1所述的剖分式机械密封，其特征在于，

剖分密封环外周侧的截面形状形成为如下形状：宽度方向的中央部高而两侧低，且其中一侧具有垂直形状的台阶部而另一侧具有呈钝角的斜面形状的台阶部，与该剖分密封环外周侧对置的剖分法兰内周侧的截面形状形成为基本依照剖分密封环外周侧的截面形状的形状，在剖分法兰内周侧的与剖分密封环的垂直形状的台阶部对应的位置形成截面为矩形的槽，由剖分密封环的垂直形状的台阶部和剖分法兰的槽构成剖分拼合环嵌合孔。

5.根据权利要求4所述的剖分式机械密封，其特征在于，

在剖分密封环外周侧的呈钝角的斜面形状的台阶部与剖分法兰内周侧之间夹设缓冲材料。

6.根据权利要求4或5所述的剖分式机械密封，其特征在于，

通过使剖分拼合环的一个侧面与剖分密封环的垂直形状的台阶部紧贴，并使剖分拼合环的另一侧面与剖分法兰的槽内表面紧贴，提高轴向的定位精度。

7.根据权利要求4或5所述的剖分式机械密封，其特征在于，

在剖分拼合环的一个侧面设有多个供从剖分法兰的传动销嵌合孔被旋入的传动销旋入用的螺纹孔，并且在剖分拼合环的另一侧面装配有多个嵌入到剖分密封环的垂直形状的台阶部的锁止销或者旋入到剖分密封环的垂直形状的台阶部的传动销。

8.根据权利要求1至5中的任意一项所述的剖分式机械密封，其特征在于，

在剖分密封环外周面与剖分法兰内周面之间夹设有剖分容差环。

9.根据权利要求1至5中的任意一项所述的剖分式机械密封，其特征在于，

在剖分法兰的圆周方向的多个部位设有朝向剖分密封环外周面的螺纹孔，将定位螺钉拧入这些螺纹孔。

10.根据权利要求1至5中的任意一项所述的剖分式机械密封，其特征在于，

支承剖分O型密封圈的剖分支承环的截面形状形成为在与剖分O型密封圈接触的那一侧的内外径侧具有唇部以包容剖分O型密封圈，所述剖分O型密封圈是被装配于静止侧的剖分密封环的外周面并对该静止侧的剖分密封环与密封壳体之间进行密封的剖分O型密封圈、或者是被装配于旋转侧的剖分密封环的内周面并对该旋转侧的剖分密封环与旋转轴外周面之间进行密封的剖分O型密封圈。

11.根据权利要求1至5中的任意一项所述的剖分式机械密封，其特征在于，

剖分O型密封圈是被装配于静止侧的剖分密封环的外周面并对该静止侧的剖分密封环与密封壳体之间进行密封的剖分O型密封圈、或者是被装配于旋转侧的剖分密封环的内周面并对该旋转侧的剖分密封环与旋转轴外周面之间进行密封的剖分O型密封圈，由该剖分O型密封圈和支承剖分O型密封圈的剖分支承环所形成的剖分接面的一方形成为山形凸部，而另一方形成为与山形凸部嵌合的凹部，或者剖分O型密封圈的剖分接面的一方形成为山形凸部，而另一方形成为与凸部嵌合的凹部。

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