JP2001141074A - メカニカルシール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 分割構造とされた密封環の密封端面を、これ
を保持するリテーナの加工精度や熱歪等の影響を受ける
ことなく、適正な表面形態に維持させておくことがで
き、常に良好なシール機能を発揮させることができるメ
カニカルシールを提供する。 【解決手段】 シールケース１及び回転軸２に設けた
環状のリテーナ３，５に、径方向に分割された密封環
４，６が内嵌保持されている。リテーナ３，５と密封環
４，６との対向周面部間に配設した第一Ｏリング１０，
１３及び第二Ｏリング１１，１４により、密封環４，６
を環状に緊縛し且つリテーナ３，５に対する回転を阻止
する。第一Ｏリング１０，１３は、密封環４，６に設け
た係止部４ｈ，６ｈとリテーナ３，５に設けた係止部３
ｄ，５ｂとの間に挟圧されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、相対回転摺接する
二つ密封環の少なくとも一方が径方向に分割されている
メカニカルシールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来からも、図７に示す如く、回転軸１
０２に設けた第一密封環１０４とシールケース１０１に
設けた第二密封環１０６との対向端面たる密封端面１０
４ａ，１０６ａの相対回転摺接作用によりシール機能を
発揮させるように構成されたメカニカルシールであっ
て、少なくとも一方の密封環、例えば第一密封環１０４
を径方向に二分割して環状のリテーナ１０３に嵌合保持
させておくように構成されたメカニカルシール（以下
「従来シール」という）が提案されている。

【０００３】かかる従来シールにあっては、図７に示す
如く、リテーナ１０３を回転軸１０２に軸線方向に移動
可能に且つ相対回転不能に嵌挿保持すると共にスプリン
グ部材１０８により第二密封環１０６へと附勢させるこ
とにより、リテーナ１０３に嵌合保持させた第一密封環
１０４を第二密封環１０６へと押圧接触させるようにな
っており、第一密封環１０４を、つぎのような手段によ
り、適正な円環状形態に保持すると共にリテーナ１０３
に対する軸線方向の相対変位及び相対回転を阻止した状
態で、リテーナ１０３の先端に形成した凹部１０３ａに
嵌合保持させてある。

【０００４】すなわち、第一密封環１０４は、その外周
部と凹部１０３ａの内周部との間に適度の圧縮状態で充
填されたＯリング１１０による緊縛力により、当該密封
環１０４の分割面が衝合した適正な円環状形態に保持さ
れている。また、両密封環１０２，１０４がスプリング
部材１０８の附勢力（及び密封環に作用する流体による
背圧）により相互に押圧されることから、その反作用と
して第一密封環１０４には軸線方向荷重が作用するが、
かかる軸線方向荷重による第一密封環１０４のリテーナ
１０３に対する軸線方向の相対変位は、第一密封環１０
４の背面部１０４ｂを凹部１０３ａの底面部１０３ｂに
衝合させることにより、阻止されている。すなわち、第
一密封環１０４に作用する軸線方向荷重を、凹部１０３
ａの底面部１０３ｂで受けるようにしている。さらに、
第一密封環１０４は半円弧状をなす二つ密封環部分に分
割されているが、一方の密封環部分に形成した凹部１０
４ｃに凹部１０３ａの底面部１０３ｂに突設したドライ
ブピン１１１を係合させることにより、第一密封環１０
４のリテーナ１０３に対する相対回転が阻止されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような第
一密封環１０４の保持構造を採用する従来シールにあっ
ては、密封環１０４の分割面間が開いたり、軸線方向に
齟齬したりする虞れがあり、良好なシール機能を期待で
きないといった問題があった。

【０００６】すなわち、密封端面１０４ａ，１０６ａの
相対回転摺接作用が良好に行われるためには、密封環１
０４のリテーナ１０３に対する相対回転が阻止されるこ
と必要であるが、上記した如く、両者１０３，１０４の
相対回転を一方の密封環部分とドライブピン１１１との
係合作用により阻止するようにしていると、当該一方の
密封環部分はドライブピン１１１によりこれと同一方向
に強制回転されるものの、他方の密封環部分については
相手密封環（第二密封環）１０６との接触による摩擦力
により当該方向への回転が阻止されることになる。した
がって、両密封環部分は相対的に逆方向に回転されるこ
とになり、一方の密封環部分におけるドライブピン回転
方向と反対側の端面である分離面とこれに対向する他方
の密封環部分の分離面との間が開くことになる。かかる
分離面間の開きは、それが微小であっても、シール機能
を大幅に低下させることになる。このような分割面の開
き現象は、両密封環部分にドライブピン１１１を係合さ
せるようにした場合においても、各密封環部分に設けら
れる凹部１０４ｃとドライプピン１１１とが回転方向に
遊びを有した状態で係合されることから、同様に生じ
る。

【０００７】ところで、密封環１０４のリテーナ１０３
に対する相対回転阻止を、ドライブピン１１１によら
ず、密封環１０４を緊縛しているＯリング１１０による
摩擦係合力により行うようにしておけば、上記した分割
面の開き現象を回避することができる。すなわち、密封
環１０４の外周部と凹部１０３ａの内周部とをその間に
充填したＯリング１１０により摩擦係合させておくこと
により、密封環１０４のリテーナ１０３に対する相対回
転を阻止させるのである。しかし、従来シールにおける
如く、密封環１０４を緊縛するＯリング１１０が一本で
ある場合には、当該相対回転を阻止するに十分な摩擦係
合力を得ることは困難であり、密封端面１０４ａ，１０
６ａの良好な相対回転摺接作用は期待できない。

【０００８】また、従来シールにあっては、密封環１０
４に作用する軸線方向荷重を凹部１０３ａの底面部１０
３ｂで受けるようにしているため、密封端面１０４ａが
その分割部分において軸線方向に齟齬し易い。

【０００９】すなわち、密封端面１０４ａは、その機能
上、極めて高精度の平滑面に仕上げられているが、凹部
１０３ａの底面部１０３ｂについては、機能上及び切削
加工上、仕上げ精度は極めて低くなっている。一般に、
仕上げ精度は、密封端面１０４ａについては０．６μｍ
以下であるのに対し、底面部１０３ｂについては２〜３
μｍ程度である。したがって、密封環１０４が凹部１０
３ａの底面部１０３ｂに押し付けられることにより、底
面部１０３ｂの表面精度が密封端面１０４ａの表面精度
に影響して、密封端面１０４ａの分割部分においてズレ
が生じる。かかるズレは、それが極く僅かなものであっ
ても、相手密封端面１０６ａとの相対回転摺接作用に悪
影響を及ぼし、シール機能が大幅に低下することにな
る。

【００１０】しかも、一般に、リテーナ１０３と密封環
１０４とは、両者１０３，１０４に要求される機能が異
なることから、異なる材料で構成されている。したがっ
て、密封端面１０４ａ，１０６ａ間の摩擦熱や流体熱に
より両者１０３，１０４には異なる熱歪が生じることな
る。そして、これらの熱歪が、密封環１０４の背面部１
０４ｂと凹部１０３ａの底面部１０３ｂとの押圧接触部
で相互に干渉して、上記した精度差が増幅される等によ
り、密封端面１０４ａの分割部分におけるズレの増大や
表面精度の低下を招いて、シール機能が更に低下する虞
れがある。このような問題は、両者１０３，１０４の構
成材料における熱膨張率の差が大きくなるに従って、よ
り顕著となる。

【００１１】本発明は、従来シールにおける上記した問
題をすべて解決して、常に良好なシール機能を発揮しう
るメカニカルシールを提供することを目的とするもので
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、シールケース
又は回転軸に設けた環状のリテーナに、径方向に分割さ
れた密封環を内嵌保持させてあるメカニカルシールにお
いて、上記の目的を達成すべく、特に、リテーナと密封
環との対向周面部間に軸線方向に所定間隔を隔てて配設
した第一及び第二Ｏリングにより、密封環を環状に緊縛
すると共に密封環のリテーナに対する回転を阻止し、密
封環に、第一Ｏリングを密封環に対するその密封端面方
向への軸線方向移動を阻止すべく係止する第一係止部を
設けると共に、リテーナに、第一Ｏリングをリテーナに
対する上記と逆方向への軸線方向移動を阻止すべく係止
する第二係止部を設けておくことを提案するものであ
る。なお、本発明において、軸線とは回転軸及び密封環
の軸線並びにＯリングの曲率中心を通過する軸線をい
う。

【００１３】かかるメカニカルシールにあっては、第一
Ｏリングと第二係止部との間にスペーサを配置して、第
一Ｏリングの第二係止部による上記軸線方向移動の係止
作用がスペーサを介して間接的に行われるように構成し
ておくことができ、また第一Ｏリングと第二係止部との
間に第二Ｏリングを配置すると共に、両Ｏリング間にス
ペーサを配置して、第一Ｏリングの第二係止部による上
記軸線方向移動の係止作用が第二Ｏリング及びスペーサ
を介して間接的に行われるように構成しておくこともで
きる。また、密封環における、リテーナから軸線方向に
突出する密封端面側部分の外周部に、密封環抜出用の環
状凹部を設けておくことが好ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を、図１〜図
６に示す各実施の形態により具体的に説明する。なお、
以下の説明において、左右とは図２を除く各図における
左右を意味するものとする。また、軸線の意義は上述し
た通りであり、左右方向と軸線方向とは同義語である。

【００１５】図１及び図２は第一の実施の形態を示した
もので、この実施の形態における本発明に係るメカニカ
ルシール（以下「第一メカニカルシール」という）は、円
形の内周部を有するシールケース１とこれを左右方向に
同心状に洞貫する回転軸２との間に組み込まれた分割形
のものであり、回転軸２に保持された第一リテーナ３
と、第一リテーナ３に保持された第一密封環４と、シー
ルケース１の内周部に保持された第二リテーナ５と、第
二リテーナ５に第一密封環４と同心対向状に保持された
第二密封環６とを具備して、スプリング部材８により第
一リテーナ３を介して第一密封環４を第二密封環６へと
押圧接触させることによって、両密封環４，６の対向端
面である密封端面４ａ，６ａの相対回転摺接部分におい
て、その外周側領域である機内領域Ｈとその内周側領域
である機外領域（大気領域）Ｌとをシールするように構
成されている。

【００１６】シールケース１は、図１に示す如く、回転
機器のハウジングに取り付けられたケース本体１ａと、
その先端部（左端部）に取り付けられた端部壁１ｂとか
らなる。

【００１７】第一リテーナ３は、図１に示す如く、内周
部を基端方向（右端方向）に順次縮径する階段状に形成
した円環状体である。すなわち、第一リテーナ３の内径
は、先端部（左端部）３ａにおいて中間部３ｂより大き
く、基端部（左端部）３ｃにおいて中間部３ｂより小さ
く設定されており、基端部３ｃの内径は、第一リテーナ
３を回転軸２の外径よりやや大きく設定されている。ま
た、先端部３ａの内周部と中間部３ｂの内周部との連繋
部分は、端面（左端面）を軸線に直交する環状平面とな
す第二係止部３ｄとされている。而して、第一リテーナ
３は、回転軸２と中間部３ｂとの対向周面間にＯリング
９を介装させることにより、回転軸２に、これと同心を
なし且つＯリング９により二次シールされた状態で、軸
線方向つまり左右方向に移動可能に嵌合保持されてい
る。

【００１８】而して、第一リテーナ３は、その回転を回
転軸２との間に設けた回転阻止手段により阻止されてい
る。すなわち、回転阻止手段は、図１に示す如く、第一
リテーナ３の基端部に対向して回転軸２に嵌合固定され
た環状体７ａと、環状体７ａを貫通して第一リテーナ３
の基端部に固着されたドライブピン７ｂとからなり、リ
テーナ３及びドライブピン７ｂの頭部７ｃが環状体７ａ
に衝合する範囲内において、第一リテーナ３の軸線方向
移動を許容しつつ、その回転軸２に対する相対回転を阻
止する。

【００１９】また、第一リテーナ３と環状体７ａとの間
には、回転軸２の周囲に適当間隔を隔てて配置した複数
個のスプリング部材（圧縮コイルスプリング）８が介装
されていて、第一リテーナ３を第二密封環方向（左方
向）に附勢して、第一密封環４を第二密封環６に押圧接
触させるようになっている。

【００２０】第一密封環４は、図１及び図２に示す如
く、先端部（左端部）４ｂ及び基端部（右端部）４ｃの
外径を先端側中間部４ｄの外径及基端側中間部４ｅの外
径（両中間部４ｄ，４ｅは外径同一）より小さくした円
環状体であり、径方向に二分割されている。すなわち、
第一密封環４は、一対の半円形状の密封環部分４ｆ，４
ｆに二分割されている。また、先端部４ｂの端面は、軸
線に直交する平滑な環状平面をなす密封端面４ａに形成
されており、先端側中間部４ｄの外周部には、密封環抜
出用の環状凹部４ｇが形成されている。また、基端側中
間部４ｅの外周部と基端部４ｃの外周部との連繋部分
は、端面（左端面）を軸線に直交する環状平面となす第
一係止部４ｈとされている。

【００２１】ところで、この例では、第一密封環４の内
周部又は外周部にその軸線方向における全幅に亘って微
細な切欠溝を形成した上、この切欠溝に径方向の剪断力
を作用させて、切欠溝を起点として径方向への亀裂を進
行させることにより、当該密封環４を二分割するように
している（以下、この分割加工を「自然割」という）。し
たがって、密封環部分４ｆ，４ｆの衝合面である分割面
４ｉ，４ｉは微細且つ不規則な凹凸面となることから、
分割面４ｉ，４ｉの適正な衝合を容易に行うことがで
き、且つ分割面４i，４iが離間せず衝合状態を維持する
限り、分割面４i，４iの凹凸係合により密封環部分４
ｆ，４ｆの軸線方向への相対変位（ズレ）が阻止され
て、密封環４を適正な円環状体に保持させておくことが
できる。

【００２２】而して、第一密封環４は、図１に示す如
く、回転軸２に同心状に遊嵌され且つ先端部４ｂ及び先
端側中間部４ｄを第一リテーナ３の先端面（左端面）か
ら突出させた状態で、第一リテーナ３の先端部３ａの内
周部に内嵌保持されている。そして、第一リテーナ３の
先端部３ａの内周部とこれに対向する第一密封環４の基
端側中間部４ｅ及び基端部４ｃの外周部との間には、第
一及び第二Ｏリング１０，１１が適度に圧縮された状態
で充填されている。第一リテーナ３の先端部３ａと第一
密封環４の基端部４ｃとの対向周面部間に配設された第
一Ｏリング１０は、左右方向において、第一密封環４に
設けられた第一係止部４ｈと第一リテーナ３に設けられ
た第二係止部３ｄとの対向端面間に挟圧されている。す
なわち、第一Ｏリング１０は、第一密封環４に対する密
封端面方向（左方向）への相対移動を第一係止部４ｈに
より阻止されると共に、第一リテーナ３に対する上記と
逆方向（右方向）への相対移動を第二係止部３ｄにより
阻止されている。第一リテーナ３の先端部３ａと第一密
封環４の基端側中間部４ｅとの対向周面部間に配設され
た第二Ｏリング１１は、第一リテーナ３の先端部３ａの
内周部に形成した環状溝３ｅに係合保持されている。な
お、第一リテーナ３の先端部３ａの内周部（環状溝３ｅ
が形成されていない部分の内周部）と第一密封環４の基
端部４ｃの外周部との径方向間隔（第一Ｏリング１０の
締代）及び第一リテーナ３の先端部３ａの内周部（環状
溝３ｅの底面部）と第一密封環４の基端側中間部４ｅの
外周部との径方向間隔（第二Ｏリング１１の締代）は、
両Ｏリング１０，１１により、第一密封環４をその分離
面４ｉ，４ｉが適正に衝合する円環状体に保持するに充
分な緊縛力と第一密封環４の第一リテーナ３に対する相
対回転を阻止するに充分な摩擦係合力とが確保されるこ
とを条件として、適宜に設定される。

【００２３】第二リテーナ５は、図１に示す如く、筒状
の本体部５ａとその基端部（左端部）に内方へと突出す
る環状の第二係止部５ｂとからなる円環状体であり、第
一リテーナ３の先端部に対向し且つ回転軸２と同心をな
す状態で、シールケース１の端部壁１ｂの内周部にＯリ
ング１２を介して内嵌固定されている。なお、第二係止
部５ｂの端面（右端面）は、軸線に直交する環状平面に
形成されている。

【００２４】第二密封環６は、図１に示す如く、基端部
（左端部）６ｂの外径を中間部６ｃ及び先端部（右端
部）６ｄの外径より小さくした円環状体であり、第一密
封環４と同様にして、径方向に二分割されている。すな
わち、第二密封環６は、上記した自然割により、一対の
半円形状の密封環部分６ｆ，６ｆに二分割されており、
密封環部分６ｆ，６ｆの衝合面である分割面６ｉ，６ｉ
は微細且つ不規則な凹凸面となっている。また、先端部
６ｄの端面は、軸線に直交する平滑な環状平面をなす密
封端面６ａに形成されており、先端部６ｄの外周部に
は、密封環抜出用の環状凹部６ｇが形成されている。ま
た、基端部６ｂの外周部と中間部６ｃの外周面との連繋
部分は、端面（左端面）を軸線に直交する環状平面とな
す第一係止部６ｈとされている。

【００２５】而して、第二密封環６は、図１に示す如
く、回転軸２に同心状に遊嵌され且つ先端部６ｄを第二
リテーナ５の先端面（右端面）から突出させた状態で、
第二リテーナ５の本体部５ａの内周部に内嵌保持されて
いる。そして、第二リテーナ５の本体部５ａの内周部と
これに対向する第二密封環６の基端部６ｂ及び中間部６
ｃの外周部との間には、第一及び第二Ｏリング１３，１
４が適度に圧縮された状態で充填されている。第二リテ
ーナ５の本体部５ａと第二密封環６の基端部６ｂとの対
向周面部間に配設された第一Ｏリング１３は、左右方向
において、第二密封環６に設けられた第一係止部６ｈと
第二リテーナ５に設けられた第二係止部５ｂとの対向端
面間に挟圧されている。すなわち、第一Ｏリング１３
は、第二密封環６に対する密封端面方向（右方向）への
相対移動を第一係止部６ｈにより阻止されると共に、第
二リテーナ５に対する上記と逆方向（左方向）への相対
移動を第二係止部５ｂにより阻止されている。第二リテ
ーナ５の本体部５ａと第二密封環６の中間部６ｃとの対
向周面部間に配設された第二Ｏリング１４は、第二リテ
ーナ５の本体部５ａの内周部に形成した環状溝５ｃに係
合保持されている。なお、第二リテーナ５の本体部５ａ
の内周部（環状溝５ｃが形成されていない部分の内周
部）と第二密封環６の基端部６ｂの外周部との径方向間
隔（第一Ｏリング１３の締代）及び第二リテーナ５の本
体部５ａの内周部（環状溝５ｃの底面部）と第二密封環
６の中間部６ｃの外周部との径方向間隔（第二Ｏリング
１４の締代）は、上記したＯリング１０，１１と同様
に、両Ｏリング１３，１４により第二密封環６をその分
離面６ｉ，６ｉが適正に衝合する円環状体に保持するに
充分な緊縛力と第二密封環６の第二リテーナ５に対する
相対回転を阻止するに充分な摩擦係合力とが確保される
ことを条件として、適宜に設定される。

【００２６】以上のように構成された第一メカニカルシ
ールにあっては、密封環４，６を軸線方向に所定間隔を
隔てた二本のＯリング１０，１１又は１３，１４で緊縛
するようにしたことから、密封環４，６とリテーナ３，
５との間にＯリング１０，１１又は１３，１４による十
分な摩擦係合力が生じて、従来シールにおける如きドラ
イブピン１１１を使用せずとも、密封環４，６のリテー
ナ３，５に対する相対回転が確実に阻止される。しか
も、一本のＯリングにより緊縛した場合に比して、両密
封環部分４ｆ，４ｆ又は６ｆ，６ｆが強力に衝合一体化
されることになる。 したがって、密封端面４ａ，６ａ
の分割部分が開くようなことがなく、密封端面４ａ，６
ａの相対回転も適正に行われる。

【００２７】また、密封環４，６には、スプリング部材
８による附勢力（及び機内領域Ｈの流体圧による押圧
力）によって軸線方向荷重が作用するが、かかる軸線方
向荷重は、第一Ｏリング１０，１３を介してリテーナ
３，５で受け止められる。すなわち、軸線方向荷重は密
封環側の第一係止部４ｈ，６ｈから第一Ｏリング１０，
１３に伝えられ、リテーナ側の第二係止部３ｄ，５ｂで
受け止められる。したがって、軸線方向荷重を受け止め
るリテーナ側部分（第二係止部３ｄ，５ｂ）と密封端面
４ａ，６ａとの表面加工精度差や密封環４，６とリテー
ナ３，５との材質による熱膨張係数差が如何に大きくと
も、これらによる密封端面４ａ，６ａへの影響は第一Ｏ
リング１０，１３による弾性変形によって吸収され、密
封端面４ａ，６ａが分割部分において軸線方向に齟齬
（ズレ）するようなことがなく、密封端面４ａ，６ａの
表面精度が適正に保持される。なお、対向する分割面４
ｉ，４ｉ又は６ｉ，６ｉが上述した如く不規則な凹凸面
をなして軸線方向に相対変位しない状態に凹凸係合する
ように工夫しておくことによって、二本のＯリング１
０，１１又は１３，１４により緊縛力が増大されること
とも相俟って、軸線方向のズレが更に効果的に防止され
ることになる。

【００２８】このように、密封端面４ａ，６ａの分割部
分が開いたり、軸線方向に齟齬したりすることがないか
ら、密封端面４ａ，６ａの相対回転摺接作用が適正に行
われ、良好なシール機能が発揮される。

【００２９】また、第一メカニカルシールにあっては、
密封環４，６のシールケース１又は回転軸２からの取り
外しを容易に行うことができ、密封環４，６の交換，修
理等の保守，点検作業を効率よく且つ容易に行うことが
できる。

【００３０】すなわち、ケース本体１ａから端部壁１ｂ
を外して、第二リテーナ５及びこれに嵌合保持されてい
る第二密封環６を左方向に移動させた上、第二密封環６
を第二リテーナ５から右方向に抜き出すことにより、第
二密封環６の取り外し及び分解を行うことができる。し
かる後、第一密封環４を第一リテーナ３から左方向に抜
き出すことにより、第一密封環４の取り外し及び分解を
行うことができる。

【００３１】このとき、密封環４，６及びリテーナ３，
５とＯリング１０，１１，１３，１４との間に機内領域
Ｈの流体に含まれている凝固成分等が侵入堆積すること
によって、密封環４，６やＯリング１０…のリテーナ
３，５からの抜き出し，取り出しが困難となる場合があ
るが、かかる場合には、密封環４，６の外周部に形成し
た環状凹部４ｇ，６ｇに引っ掛けた適宜の抜き出し工具
により、当該抜き出し，取り出し作業を容易に行うこと
ができる。

【００３２】また、図３及び図４は第二の実施の形態を
示したもので、この実施の形態における本発明に係るメ
カニカルシール（以下「第二メカニカルシール」という）
は、第一メカニカルシールと同様に、円形の内周部を有
するシールケース２１とこれを左右方向に同心状に洞貫
する回転軸２２との間に組み込まれた分割形のものであ
り、回転軸２２に固定された第一リテーナ２３と、第一
リテーナ２３に保持された第一密封環２４と、シールケ
ース２１の内周部に保持された第二リテーナ２５と、第
一リテーナ２５に第一密封環２４と同心対向状に保持さ
れた第二密封環２６とを具備して、スプリング部材２８
により第二リテーナ２５を介して第二密封環２６を第一
密封環２４へと押圧接触させることによって、両密封環
２４，２６の対向端面である密封端面２４ａ，２６ａの
相対回転摺接部分において、その外周側領域である機内
領域Ｈとその内周側領域である機外領域（大気領域）Ｌ
とをシールするように構成されている。

【００３３】シールケース２１は、図３に示す如く、回
転機器のハウジングに取り付けられたケース本体２１ａ
と、その先端部（左端部）に取り付けられたリテーナ保
持壁２１ｂと、その先端部に取り付けられた端部壁２１
ｃとからなる。

【００３４】第一リテーナ２３は、図３に示す如く、ケ
ース本体２１ａ内に配置されており、回転軸２２にＯリ
ング２９による二次シール状態で嵌合固定された円環状
の本体部２３ａと、その先端部（左端部）に突設された
円筒状の保持部２３ｂとからなる。保持部２３ｂの外径
は本体部２３ａと同一であるが、その内径は本体部２３
ａより大きく設定されている。

【００３５】第一密封環２４は、図３及び図４に示す如
く、基端部（右端部）２４ｂの外径を先端部２４ｃより
小さくした円環状体であり、先端部２４ｃの端面を軸線
に直交する平滑な環状平面である密封端面２４ａに形成
してある。第一密封環２４は、第一メカニカルシールに
おける第一密封環４と同様に、前記した自然割により径
方向に二分割されている。すなわち、第一密封環２４の
分割面は、微細且つ不規則な凹凸面とされている。

【００３６】而して、第一密封環２４は、図３及び図４
に示す如く、その基端部２４ｂと第一リテーナ２３の保
持部２３ｂとの対向周面部間に左右方向に並列する第一
及び第二Ｏリング３０，３１を充填させることによっ
て、第一リテーナ２３に嵌合保持されている。第二Ｏリ
ング３１は、第一リテーナ２３の保持部２３ｂの内周中
間部に突設した第二係止部２３ｃと本体部２３ａとの間
に配置されていて、両部２３ａ，２３ｃによる係止作用
により左右方向への飛び出しを阻止されている。一方、
第一Ｏリング３０は、第二係止部２３ｃとこれに対向す
る第一密封環２４の先端部２４ｃの端面で構成される第
一係止部２４ｄとの間に配置されていて、第一係止部２
４ｄによる係止作用により、第一密封環２４に対するそ
の密封端面方向（左方向）への相対移動が阻止されてい
る。また、第一Ｏリング３０の第一リテーナ２３に対す
る上記と逆方向（右方向）への相対移動は、第一メカニ
カルシールにおける第一Ｏリング１０，１３のように第
二係止部３ｄ，５ｂによる直接的な係止作用によって阻
止される場合と異なって、第一Ｏリング３０と第二係止
部２３ｃとの間に配置したスペーサ３３を介した間接的
な第二係止部２３ｃによる係止作用によって阻止されて
いる。すなわち、スペーサ３３は、第一リテーナ２３の
保持部２３ｂの内周部に嵌合された円環状板であり、第
一係止部２４ｄから離間する方向への移動を第二係止部
２３ｃにより係止されている。したがって、第一Ｏリン
グ３０の第一リテーナ２３に対する上記方向への相対移
動の阻止は、直接的には、第二係止部２３ｃに係止され
たスペーサ３３により行われることになる。なお、両係
止部２３ｃ，２４ｄの対向端面は、軸線に直交する環状
平面である。

【００３７】第二リテーナ２５は、図３に示す如く、リ
テーナ保持壁２１ｂの内周部にＯリング３４による二次
シール状態で軸線方向移動可能に嵌合保持された円筒状
の本体部２５ａと、本体部２５ａの先端部（右端部）か
ら外方に突出する円環状の鍔部２５ｂと、鍔部２５ｂの
外周端部に第一密封環方向へと突設された円筒状の保持
部２５ｃとからなる。

【００３８】而して、第二リテーナ２５は、その回転を
シールケース２１との間に設けた回転阻止手段により阻
止されている。すなわち、回転阻止手段は、図３に示す
如く、第二リテーナ２５の本体部２５ａに嵌合固定され
た固定環２７ａと、端部壁２１ｃに取り付けられた環状
板２７ｂと、環状板２７ｂを貫通して固定環２７ａに固
着されたドライブピン２７ｃとからなり、第二リテーナ
２５の軸線方向移動を許容しつつ、そのシールケース２
１に対する相対回転を阻止する。

【００３９】また、固定環２７ａと環状板２７ｂとの間
には、回転軸２２の周囲に適当間隔を隔てて配置した複
数個のスプリング部材（圧縮コイルスプリング）２８が
介装されていて、第二リテーナ２５を第一密封環方向
（左方向）に附勢して、第二密封環２６を第一密封環２
４に押圧接触させるようになっている。第二密封環２６
は、図３及び図４に示す如く、基端部（左端部）２６ｂ
の外径を先端部２６ｃより小さくした円環状体であり、
先端部２６ｃの端面を軸線に直交する平滑な環状平面で
ある密封端面２６ａに形成してある。第二密封環２６
は、第一密封環２４と同様に、前記した自然割により径
方向に二分割されている。すなわち、第二密封環２６の
分割面は、微細且つ不規則な凹凸面とされている。

【００４０】而して、第二密封環２６は、図３及び図４
に示す如く、その基端部２６ｂと第二リーナ２５の保持
部２５ｃとの対向周面部間に左右方向に並列する第一及
び第二Ｏリング３５，３６を充填させることによって、
第二リテーナ２５に嵌合保持されている。第二Ｏリング
３６は、第二リテーナ２５の保持部２５ｃの内周中間部
に突設した第二係止部２５ｄと鍔部２５ｂとの間に配置
されていて、両部２５ｂ，２５ｄによる係止作用により
左右方向への飛び出しを阻止されている。一方、第一Ｏ
リング３５は、第二係止部２５ｄとこれに対向する第二
密封環２６の先部２６ｃの端面で構成される第一係止部
２６ｄとの間に配置されていて、第一係止部２６ｄによ
る係止作用により、第二密封環２６に対するその密封端
面方向（右方向）への相対移動が阻止されている。ま
た、第一Ｏリング３５の第二リテーナ２５に対する上記
と逆方向（左方向）への相対移動は、上記した第一Ｏリ
ング３０と同様に、第一Ｏリング３５と第二係止部２５
ｄとの間に配置したスペーサ３７を介した間接的な第二
係止部２５ｄによる係止作用によって阻止されている。
スペーサ３７は、上記したスペーサ３３と同様に、第二
リテーナ２５の保持部２５ｃの内周部に嵌合された円環
状板であり、第一係止部２６ｄから離間する方向への移
動を第二係止部２５ｄにより係止されている。また、両
係止部２５ｄ，２６ｄの対向端面は、軸線に直交する環
状平面である。

【００４１】なお、リテーナ２３，２５の保持部２３
ｂ，２５ｃの内周部と密封環２４，２６の基端部２４
ｂ，２６ｂの外周部との径方向間隔つまり第一Ｏリング
３０，３５及び第二Ｏリング３１，３６の締代は、第一
及び第二Ｏリング３０，３１又は３５，３６により密封
環２４，２６をその分離面が適正に衝合する円環状体に
保持するに充分な緊縛力と密封環２４，２６のリテーナ
２３，２５に対する相対回転を阻止するに充分な摩擦係
合力とが確保されることを条件として、適宜に設定され
る。

【００４２】以上のように構成された第二メカニカルシ
ールにあっては、第一メカニカルシールと同様に、冒頭
で述べた従来シールのような問題を生じることなく、良
好なシール機能が発揮される。

【００４３】すなわち、密封環２４，２６を軸線方向に
並列する二本のＯリング３０，３１又は３５，３６で緊
縛するようにしたことから、密封環２４，２６とリテー
ナ２３，２５との間にＯリング３０，３１又は３５，３
６による十分な摩擦係合力が生じて、従来シールにおけ
る如きドライブピン１１１を使用せずとも、密封環２
４，２６のリテーナ２３，２５に対する相対回転が確実
に阻止される。しかも、一本のＯリングにより緊縛した
場合に比して、密封環２４，２６の分割部分が強力に衝
合一体化されることになる。したがって、密封端面２４
ａ，２６ａの分割部分が開くようなことがなく、密封端
面２４ａ，２６ａの相対回転も適正に行われる。

【００４４】また、密封環２４，２６には、スプリング
部材２８による附勢力（及び機内領域Ｈの流体圧による
押圧力）によって軸線方向荷重が作用するが、かかる軸
線方向荷重は、第一Ｏリング３０，３５を介してリテー
ナ２３，２５で受け止められる。すなわち、軸線方向荷
重は密封環側の第一係止部２４ｄ，２６ｄから第一Ｏリ
ング３０，３５に伝えられ、スペーサ３３，３７を介し
てリテーナ側の第二係止部２３ｃ，２５ｄで受け止めら
れる。したがって、軸線方向荷重を受け止める部分（ス
ペーサ３３，３７ないし第二係止部２３ｃ，２５ｄ）と
密封端面２４ａ，２６ａとの表面加工精度差や密封環２
４，２６とリテーナ２３，２５との材質による熱膨張係
数差が如何に大きくとも、これらによる密封端面２４
ａ，２６ａへの影響は第一Ｏリング３０，３５による弾
性変形によって吸収され、密封端面２４ａ，２６ａが分
割部分において軸線方向に齟齬（ズレ）するようなこと
がなく、密封端面２４ａ，２６ａの表面精度が適正に保
持される。なお、密封環２４，２５の分割面を、これら
が上述した如く不規則な凹凸面をなして軸線方向に相対
変位しない状態に凹凸係合するように工夫しておくこと
によって、二本のＯリング３０，３１又は３５，３６に
より緊縛力が増大されることとも相俟って、軸線方向の
ズレが更に効果的に防止されることになる。

【００４５】このように、密封端面２４ａ，２６ａの分
割部分が開いたり、軸線方向に齟齬したりすることがな
いから、密封端面２４ａ，２６ａの相対回転摺接作用が
適正に行われ、良好なシール機能が発揮される。

【００４６】また、第二メカニカルシールにあっては、
密封環２４，２６のシールケース２１又は回転軸２２か
らの取り外しを容易に行うことができ、密封環２４，２
６の交換，修理等の保守，点検作業を効率よく且つ容易
に行うことができる。

【００４７】すなわち、ケース本体２１ａからリテーナ
保持壁２１ｂ及び端部壁２１ｃを外して、第二リテーナ
２５及びこれに嵌合保持されている第二密封環２６を左
方向に移動させた上、第二密封環２６を第二リテーナ２
５から右方向に抜き出すことにより、第二密封環２６の
取り外し及び分解を行うことができる。しかる後、第一
密封環２４を第一リテーナ２３から左方向に抜き出すこ
とにより、第一密封環２４の取り外し及び分解を行うこ
とができる。

【００４８】このとき、第二メカニカルシールでは、平
行対向面間である密封環２４，２６とリテーナ２３，２
５との対向周面部間（密封環基端部２４ｂ，２６ｂの外
周部とリテーナ保持部２３ｂ，２５ｃの内周部との間）
に並列状に配置された二本のＯリング３０，３１又は３
５，３６がスペーサ３３，３７（及び第二係止部２３
ｃ，２５ｄ）により相互接触しないように工夫されてい
るから、Ｏリング３０，３１又は３５，３６による摩擦
係合力によって密封環２４，２６のリテーナ２３，２５
からの抜き出しが困難となるような虞れがなく、当該抜
き出し作業を容易に行うことができる。

【００４９】例えば、図８に示す如く、平行対向面をな
す第一密封環２４の基端部２４ｂの外周部と第一リテー
ナ２３の保持部２３ｂの内周部との間に第一及び第二Ｏ
リングＯリング３０，３１が並列配置されている場合、
密封環抜き出しに伴ってリテーナ保持部２３ｂと密封環
基端部２４ｂとが矢印方向に相対移動すると、各Ｏリン
グ３０，３１の断面部分においては、リテーナ保持部２
３ｂへの摩擦係合点Ａ，ａと密封環基端部２４ｂへの摩
擦係合点Ｂ，ｂとが両部２３ｂ，２４ｂの相対移動に追
従変位するため、図８に矢印で示す同一方向（矢印方
向）への回転が生じる。しかし、両Ｏリング３０，３１
が、図８に示す如く、相互に接触していると、その接触
点Ｃにおける両Ｏリング３０，３１の回転方向が異なる
ため、各Ｏリング３０，３１の回転が接触点Ｃにおいて
相互干渉して妨げられることになる。したがって、両部
２３ｂ，２４ｂ間におけるＯリング３０，３１を介して
の動摩擦力が大きくなり、両部２３ｂ，２４ｂの相対移
動つまり密封環２４の抜き出しが極めて困難となる。

【００５０】しかし、第一及び第二Ｏリング３０，３１
又は３５，３６の相互接触をスペーサ３３，３７（及び
第二係止部２３ｃ，２５ｄ）により回避しておくと、上
記した各Ｏリングの断面部分における同一方向への回転
が円滑に行われる。すなわち、リテーナ保持部２３ｂ，
２５ｃと密封環基端部２４ｂ，２６ｂとの軸線方向への
相対移動が、その相対移動方向に第一Ｏリング３０，３
５及び第二Ｏリング３１，３６が夫々転動しつつ、行わ
れることになる。したがって、リテーナ保持部２３ｂ，
２５ｃと密封環基端部２４ｂ，２６ｂとの間におけるＯ
リング３０，３１又は３５，３６を介しての動摩擦力が
小さくなり、密封環２４，２６のリテーナ２３，２５か
らの抜き出しを極めて容易に行うことができる。

【００５１】なお、本発明は上記した各実施の形態に限
定されるものではなく、本発明の基本原理を逸脱しない
範囲において、適宜に改良，変更することができる。例
えば、第二メカニカルシールにおいて、図６に示す如
く、前記した第二係止部２３ｃ，２５ｄを廃して、第二
Ｏリング３１，３６を受け止めるリテーナ２３，２５の
基端部２３ａ又は鍔部２５ｂの端面部を第二係止部２３
ｅ，２５ｅとなし、第一Ｏリング３０，３５の第二係止
部２３ｅ，２５ｅによる係止作用が第二Ｏリング３１，
３６及びスペーサ３３，３７を介して間接的に行われる
ように構成しておいてもよい。すなわち、密封環２４，
２６に作用する軸線方向荷重が、第一及び第二Ｏリング
３０，３１又は３５，３６及びスペーサ３３，３７を介
して、第二係止部２３ｅ，２５ｅに受け止められるよう
にしておいてもよい。また、第二メカニカルシールにお
いて、図７に示す如く、スペーサ３３，３７を廃してお
くこともできる。

【００５２】また、上記した各実施の形態にあっては、
相対回転摺接する両密封環を分割構造としたが、当該メ
カニカルシールの各構成部材の寸法や使用条件等によっ
ては何れか一方の密封環のみを分離構造としておいても
よい。また、必要に応じて、各Ｏリングとして、周方向
の一箇所を切離したものを使用してもよい。さらに、密
封環やＯリング以外のメカニカルシール構成部材につい
ても、必要に応じて、径方向に分割した構造となしてお
いてもよい。

【００５３】

【発明の効果】以上の説明から容易に理解されるよう
に、本発明のメカニカルシールは、分割構造とされた密
封環の密封端面をこれを保持するリテーナの加工精度や
熱歪等の影響を受けることなく適正な表面形態に維持さ
せておくことができ、常に良好なシール機能を発揮させ
ることができるものである。しかも、密封環の抜き出
し，分解等の保守，点検作業を効率良く容易に行うこと
ができ、極めて実用的な価値の高いものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一メカニカルシールを示す縦断側面図であ
る。

【図２】図１のII−II線に沿う縦断正面図である。

【図３】第二メカニカルシールを示す縦断側面図であ
る。

【図４】図３の要部の拡大図である。

【図５】第二メカニカルシール変形例を示す図４相当の
縦断側面図である。

【図６】第二メカニカルシールの他の変形例を示す図４
相当の縦断側面図である。

【図７】従来シールを示す縦断側面図である。

【図８】密封環抜き出し作用の説明図である。

【符号の説明】

１，２１…シールケース、２，２２…回転軸、３，２３
…第一リテーナ、３ｄ，５ｂ，２３ｃ，２３ｅ，２５
ｄ，２５ｅ…第２係止部、４，２４…第一密封環、４
ａ，６ａ，２４ａ，２６ａ…密封端面、４ｈ，６ｈ，２
４ｄ，２６ｄ…第一係止部、４ｇ，６ｇ…環状凹部、
５，２５…第二リテーナ、６，２６…第二密封環、８，
２８…スプリング部材、１０，１３，３０，３５…第一
Ｏリング、１１，１４，３１，３６…第二Ｏリング、３
３，３７…スペーサ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールケース又は回転軸に設けた環状の
   リテーナに、径方向に分割された密封環を内嵌保持させ
   てあるメカニカルシールにおいて、リテーナと密封環と
   の対向周面部間に軸線方向に所定間隔を隔てて配設した
   第一及び第二Ｏリングにより、密封環を環状に緊縛する
   と共に密封環のリテーナに対する回転を阻止し、密封環
   に、第一Ｏリングを密封環に対するその密封端面方向へ
   の軸線方向移動を阻止すべく係止する第一係止部を設け
   ると共に、リテーナに、第一Ｏリングをリテーナに対す
   る上記と逆方向への軸線方向移動を阻止すべく係止する
   第二係止部を設けてあることを特徴とするメカニカルシ
   ール。
2. 【請求項２】 第一Ｏリングと第二係止部との間にスペ
   ーサを配置して、第一Ｏリングの第二係止部による上記
   軸線方向移動の係止作用がスペーサを介して間接的に行
   われるように構成したことを特徴とする、請求項１に記
   載するメカニカルシール。
3. 【請求項３】 第一Ｏリングと第二係止部との間に第二
   Ｏリングを配置すると共に、両Ｏリング間にスペーサを
   配置して、第一Ｏリングの第二係止部による上記軸線方
   向移動の係止作用が第二Ｏリング及びスペーサを介して
   間接的に行われるように構成したことを特徴とする、請
   求項１に記載するメカニカルシール。
4. 【請求項４】 密封環における、リテーナから軸線方向
   に突出する密封端面側部分の外周部に、密封環抜出用の
   環状凹部が設けられていることを特徴とする、請求項
   １、請求項２又は請求項３に記載するメカニカルシー
   ル。