JP2002267026A - メカニカルシールのシール装置及びその組立方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 組立機械でも、手作業でも外周ケースにシー
ル環を簡単に組み立てることができるようにすると共
に、シール面の密封効果を発揮するメカニカルシールの
一体型シール装置を得ることにある。又、そのシール装
置の効果的な組立方法を得ることにある。そして、多品
種少量品目の生産にも適用できるようにすることにあ
る。 【解決手段】 外周ケース２０の一対の連結支持部２３
にシール環３の一対の連結係止部４を着脱自在に係合す
ると共に、シール環３の嵌合部５の外周面１４を案内し
て支持した案内支持部３０を弾発手段により支持する構
成にしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、メカニカルシール
の一体型シール装置及びその組立方法に関する。特に、
手作業でも簡単に組み立てられて、多品種少量生産を可
能にする組立構造にしてコストを低減するメカニカルシ
ールの一体型シール装置及びその組立方法に係わる技術
分野である。

【０００２】

【従来の技術】本発明に係わる先行技術には、図９に示
すメカニカルシール１００が存在する。図９は、メカニ
カルシール１００を軸１３０に装着した状態で軸方向に
断面にした縦断面図である。又、図１０は図９の回転用
シール装置の平面図であり、図１１は図１０の側面図で
ある。

【０００３】更に、図１２と図１３はケース１１５に回
転用シール環１０４を組立する加工行程の縦断面図であ
る図９に於いて、１００はメカニカルシールである。こ
のメカニカルシール１００は、シールハウジング１２０
の貫通孔１２１と、この貫通孔１２１に延在する回転軸
１３０との間に設けられて機内１１０Ａの被密封流体Ｆ
が機外１１０Ｂへ漏洩するのを防止するものでる。メカ
ニカルシール１００は、シールハウジング１２０に嵌着
された固定用シール環１２２と、回転軸１３０に嵌着さ
れた回転用シール装置１０１とにより構成されている。
固定用シール環１２２は、シールハウジング１２０にＯ
リング１２３を介在させて固着されており、このＯリン
グ１２３により両者の嵌合面間をシールしている。固定
用シール環１２２の端面には固定シール面１２４が設け
られている。

【０００４】一方、回転用シール装置１０１は、回転用
シール環１０４と支持リング１１１とコイルスプリング
１１３とをケース１１５内に組み立てて配置されてい
る。回転用シール環１０４には、回転シール面１０５が
固定用シール環１２２の固定シール面１２４と対向する
位置に設けられている。そして、この両シール面１０
５，１２４はコイルスプリング１１３により圧接される
ことにより被密封流体Ｆをシールする。回転用シール環
１０４には、回転シール面１０５と反対側の端部に棒状
に突出する係止凸部１０６が設けられている。更に、回
転用シール環１０４には、軸中心に嵌通孔１０８が設け
られており、図９に示すように、この嵌通孔１０８は軸
１３０と摺動自在に嵌合するように形成されている。
又、嵌通孔１０８と軸１３０との嵌合面間は、Ｏリング
１０９によりシールされる。

【０００５】回転用シール環１０４はケース１１５内に
取り付けられる。この回転用シール環１０４は、ケース
１１５内に装着されたコイルスプリング１１３により支
持リング１１１を介して固定用シール環１２２方向に押
圧されている。

【０００６】回転用シール環１０４の嵌通孔１０８と同
心のケース１１５には、有底円筒状をして軸１３０が嵌
通する嵌合孔１１６が設けられている。そして、嵌合孔
１１６に設けられた固着部が軸１３０に固着することに
より取り付けられる。更に、ケース１１５には、有底部
と反対側の位置に側面からみて矩形状に突出したストッ
パー１１７が回転用シール環１０４の係止凸部１０６と
対応する位置に設けられている。このストッパー１１７
には、係止凸部１０６が余裕自在に挿入する長孔に形成
された係合孔１１８が設けられている。そして、係止凸
部１０６が係合孔１１８に遊合して回転用シール環１０
４が軸方向に移動可能に構成されている。メカニカルシ
ール１００の平面図は１０図に示すとおりであり、その
側面図は図１１に示すとおりである。この図１０及び図
１１に示すメカニカルシール１００の構成から明らかな
ように、１対を成す回転用シール環１０４の係止凸部１
０６とケース１１５の係合孔１１８とが遊合し、コイル
スプリング１１３により回転用シール環１０４とケース
１１５とが互いに相反する方向に押圧されて係止凸部１
０６が係合孔１１８の端面に係止して回転用シール環１
０４がケース１１５に保持されている。その結果、回転
用シール環１０４とケース１１５とは、１対の係止凸部
１０６と係合孔１１８とが移動自在に遊合すると共に、
ストッパー１１７の円弧面１１７Ａにより回転用シール
環１０４の外周面が軸方向に摺動自在に保持されてい
る。

【０００７】このために、係止凸部１０６とストッパー
１１７とは、保持構成が互いに摺動する精巧な接合面に
すると共に、精密加工を施された精度のある接合面に構
成されている。又、ストッパー１１７のみで回転用シー
ル環１０４を保持できるようにストッパー１１７は強度
のある厚肉に構成されている。その結果、図１２と図１
３に示すメカニカルシール１００の組立は、ケース１１
５のストッパー１１７が、図１２に示すように、両側外
径方向へプレス機械により折り曲げられて折曲部Ｂに加
工を施された後に、更に、組立機械により回転用シール
環１０４をコイルスプリング１１３に抗してケース１１
５の挿入方向へプレスしながら、図１３に示すように、
１対のストッパー１１７の折曲部Ｂを元の平面状態に戻
す加工を施して、ストッパー１１７の係合孔１１８と係
止凸部１０６とを遊合させ、且つ、回転用シール環１０
４の外周面にストッパー１１７の円弧面１１７Ａを摺動
自在に接合させる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この様に構成されたメ
カニカルシール１００のシール装置１０１は、ケース１
１５に回転用シール環１０４を組み立てるときに、回転
用シール環１０４を挿入しようとすると、ケース１１５
のストッパー１１７に当接して挿入組立が不可能にな
る。このために、個別の専用型を多数製作して、この専
用型を用いて何工程かの機械加工を施しながら、機械に
よる組立を必要とする。従って、少量生産では機械を使
用するためにコスト高になり、メカニカルシール１００
の一体型シール装置１０１は、回転機器等に対して装着
が容易であるとのユーザの声があるにもかかわらず、採
用困難であるとの指摘が長らく成されていた。又、回転
用シール環１０４は、ケース１１５から離れてストッパ
ー１１７の先端部の嵌合孔１１８と円弧面１１７Ａのみ
により保持される構成のために、コイルスプリング１１
３により強くストッパー１１７の係合孔１１８の係止端
面へ押圧し、この両者の相対する係止力により保持され
ている。このために回転シール面１０５の面圧を弱くす
る仕様が要求されたときには、コイルスプリング１１３
のばね常数を小さくしなければならないから、保持力が
弱くなり、組立状態が不具合となる。その結果、設計仕
様の範囲が狭くなるから、折角の用途に応じられない問
題が惹起する。

【０００９】更に、回転用シール環１０４の外周面は、
ケース１１５のストッパー１１７の内周円弧面１１７Ａ
により保持するために、ストッパーの幅を大きくしなけ
ればならない。このために図１２に示すような円弧面１
１７Ａを設けたストッパー１１５は、折り曲げ加工が困
難になる。これに応じてケース１１５全体の加工も困難
になる欠点を惹起する。

【００１０】本発明は、上述のような問題点に鑑み成さ
れたものであって、その技術的課題は、大量生産の場合
には機械により、少量生産の場合には、手作業で組み立
てられるような構造に改良し、メカニカルシールのシー
ル装置を安価に生産でき、しかも、軸への組立も容易に
する一体型シール装置を得ることにある。又、そのメカ
ニカルシールのシール装置の組立方法を得ることにあ
る。

【００１１】又、仕様に対応じて一体型メカニカルシー
ルを交換するときにも、シール環のみを容易に交換可能
にし、一体型メカニカルシールを交換することなく、メ
カニカルシールの多様な仕様変更を可能にする。

【００１２】又、シール環が摩耗したときにも、シール
環のみを交換して長期にわたって使用できるようにする
ことにある。

【００１３】更に、シール環を案内支持部により案内支
持して固定用ケースからの離脱を防止し、シール環を押
圧する弾発手段の弾発常数を広範囲の値に設計可能にす
ることにある。そして、回転用シール環の摩耗による耐
久性を向上させ、しかも、シール能力を向上させること
にある。

【００１４】

【発明を解決するための手段】本発明は、上述のような
技術的課題を解決するために成されたものであって、そ
の解決するための手段は以下のように構成されている。

【００１５】請求項１に係わる本発明のメカニカルシー
ルを構成する一方の一体型のシール装置は、軸が嵌通可
能な筒状体に形成されて一対の連結支持部（２３Ａ，２
３Ｂ）を有すると共に他端部に弾発支持部（２５）を有
する取り付け用の外周ケース（２０）、前記外周ケース
内（２０）の内径より小径に形成された嵌合部（５）を
有すると共に前記嵌合部（５）と反対面にシール面
（６）を有し且つ前記連結支持部（２３Ａ，２３Ｂ）と
着脱自在に係合し軸方向に移動可能に形成されて一端で
係止する連結係止部（４Ａ，４Ｂ）を有して軸が嵌通可
能なシール環（３）及び前記弾発支持部（２５）に着座
されて前記シール環（３）を前記外周ケース（２０）か
ら押し出す方向に弾発する弾発手段（４０）を具備し、
前記シール環（３）の前記嵌合部（５）は前記一方の連
結支持部（２３Ａ）を支点にして前記外周ケース（２
０）内へ挿入できる形状に形成されていると共に、前記
嵌合部（５）と前記外周ケース（２０）との面間（Ｓ）
には前記嵌合部（５）の外周面（１４）を支持する保持
部（３１）を有すると共に弾発手段により保持された案
内支持部（３０）を有するものである。

【００１６】請求項１に係わる本発明のメカニカルシー
ルのシール装置では、シール環の嵌合部が案内支持部に
より保持されているので、シール環は連結係止部が外周
ケースの連結支持部に着脱自在に係合して簡単に組み立
てられるように構成されていても、外周ケースから離脱
することが防止される。

【００１７】更に、シール環に於いて、シール面と反対
側の嵌合部がその外周面から支持されている構成は、全
体として連結係止部と連結支持部との係合を単純構造に
すると共に、連結精度を低減してもシール機能を発揮さ
せることができる。特に、連結支持部の支持構造の設計
を簡単にすることに寄与する。

【００１８】シール環の嵌合部が案内支持部により保持
されてシール環が外周ケースから離脱するのを防止され
ているから、離脱防止するために弾発手段の弾発（バ
ネ）常数を大きくする必要がなく、弾発手段の弾発常数
を仕様に応じて広範囲に設計することが可能である。こ
のために、設計に応じたバネ状数の弾発手段を取り付け
ることができ、シール面の密封能力及び摩耗低減を向上
させることが期待できる。

【００１９】請求項２に係わる本発明のメカニカルシー
ルのシール装置は、前記連結係止部（４）と前記連結支
持部（２３）との径方向係合間には間隔（Ｌ）を有し、
前記シール環（３）の前記他方の連結係止部（４Ｂ）と
前記嵌合部（５）とが前記一方の連結支持部（２３Ａ）
を支点にして前記外周ケース（２０）内へ挿入できる形
状に形成されていると共に、前記他方の連結係止部（４
Ｂ）を前記他方の連結支持部（２３Ｂ）に内周側から係
合できる形状に形成されているものである。

【００２０】請求項２に係わる本発明のメカニカルシー
ルのシール装置では、連結係止部と連結支持部との径方
向間に空間の間隔が設けられているから、外周ケースに
シール環を組み合わせるのが簡単になる。このためにシ
ール装置全体を単純な構造にすることが可能になる。

【００２１】又、シール環の嵌合部が案内支持部により
保持されてシール環の連結部を外周ケースから離脱しな
いようにしているから、離脱防止するために弾発手段の
弾発（バネ）常数を大きくする必要がなく、シール面の
面圧を仕様に応じて小さい範囲でも設計することが可能
になる。このために、必要以上に圧接されないシール面
は、摩耗が防止されて耐久能力も向上させることができ
る。更に、相対シール面の微少な傾きに対しても、連結
支持部の連結構造により、シール面が対応することがで
きるので、シール面の密接能力を向上させることが可能
になる。

【００２２】請求項３に係わる本発明のメカニカルシー
ルのシール装置は、前記案内支持部（３０）が前記嵌合
部（５）の接合面（８）に接する押え板（３２）と前記
外周ケース部（２０）の内周面と摺動自在に遊嵌した保
持部（３１）を有して前記弾発手段（４０）により押圧
されているものである。

【００２３】この請求項３の本発明のメカニカルシール
のシール装置では、連結係止部に支持されているシール
環は、連結係止部より離れた位置にある嵌合部が案内支
持部により軸心から大きく揺動しないように保持されて
いる。このために、一体型シール装置の保管取扱中、又
は、取り付け作動中、連結係止部は連結支持部から簡単
に離脱することがなく、両者の係合状態を保持すること
ができる。

【００２４】更に、案内支持部はシール面及び連結係止
部より離れた位置から嵌合部を精度良く保持しているの
で、弾発手段により押圧されるとシール面を相対シール
環の相対シール面に馴染むようにして確実に対応しなが
ら接面することができる。

【００２５】請求項４に係わる本発明のメカニカルシー
ルのシール装置は、前記案内支持部（３０）の前記保持
部（３１）が前記シール環（３）の１つの連結係止部
（４）側を押圧して前記シール環（３）を傾斜させたと
き前記嵌合部（５）の接合面（８）の最大離間した面が
前記保持部（３１）の端面（３５）に乗り上がる長さに
形成されているものである。

【００２６】この請求項４に係わる本発明のメカニカル
シールのシール装置では、組み立てられた後に、シール
環の一方の連結係止部を径方向に移動するように押圧し
て一方の連結支持部から外しながら外れた連結係止部側
を外周ケース内へ最大に傾斜するように押し込むと、弾
発手段は圧縮されて更にシール環を傾斜できるので、嵌
合部及び連結係止部に対する外周ケースとの保持関係が
外れることになる。

【００２７】このために、連結係止部と連結支持部との
係合関係も解除されることになり、シール環を外周ケー
スから簡単に離脱ことが可能になる。その結果、仕様、
性能に応じてシール環を変更するとき、又は修理のため
にシール環を交換するときに、一体型シール装置全体を
交換することなく、シール環のみを交換することができ
る。

【００２８】従って、一体型シール装置であっても、シ
ール装置全体を交換することなく、シール環を材質によ
る性能変更、非接触型シール環の形状による性能変更等
の仕様に応じて交換しなければならないときには、その
シール環のみを簡単に交換することが可能になる。又、
シール環が摩耗したので、交換しなければならないとき
にも、新品と簡単に交換することができることになる。
請求項５に係わる本発明のメカニカルシールのシール装
置は、前記案内支持部（３０）が前記嵌合部（５）と前
記外周ケース（２０）との間に配置された弦巻ばねの弾
発手段（４０）により構成されているものである。

【００２９】この請求項５に係わる本発明のメカニカル
シールのシール装置では、案内支持部が弦巻ばねの弾発
手段により構成されており、嵌合部の外周面は弦巻ばね
の中間部が保持部に相当する機能として支持することに
なる。

【００３０】そして、弦巻ばねは曲げられた方のピッチ
が大きくなるから、嵌合部の接合面に於ける移動方向の
角部が開いたピッチ間には入り込み、一方の一対を成す
連結係止部と連結支持部の連結が解除可能となる。この
ために、両者の組立構成の一構成部が解除されるので、
順々に解除されてシール環を外周ケースから分解するこ
とができることになる。

【００３１】請求項６に係わる本発明のメカニカルシー
ルのシール装置は、相対シール環の相対シール面に一方
のシール装置のシール面を対向密接して取り付けるメカ
ニカルシールのシール装置（２）の組立方法であって、
前記シール装置は、前記外周ケース（２０）の前記弾発
支持部（２５）に前記弾発手段（４０）を取り付けると
共に前記外周ケース（２０）と前記嵌合部（５）との間
に前記案内支持部（３０）を配置し、前記外周ケース
（２０）の前記一方の連結支持部（２３）に前記シール
環（３）の前記一方の連結係止部（４）を係合し、次に
他方の前記連結係止部（４）側の上面を前記弾発手段
（４０）に抗して押圧し前記他方の連結係止部（４）を
前記他方の連結支持部（２３）に係合すると共に前記シ
ール環（３）の中心位置を前記外周ケース（２０）の中
心位置とほぼ同一になるように組み立てるものである。

【００３２】この請求項６に係わる本発明のメカニカル
シールのシール装置では、外周ケースに弾発手段と案内
支持部とを装着してから、シール環の一方の連結係止部
を傾斜させるように連結支持部に係合させると共に、他
方の連結係止部を押し込むようにしてシール面をほぼ水
平になるまで移動し、次に、他方の連結係止部を他方の
連結支持部に挿入係合させると簡単に連結することが可
能になる。

【００３３】又、シール環を外周ケースから分解すると
きには、上述の組み込み方法と反対の行程を辿ることに
より簡単に分解することが可能になる。

【００３４】従って、機械組立はもちろんのこと、組立
機械等を使用することなく、低コストで多品種少量品目
を組み立てることが可能になると共に、外側ケースの加
工のための専用型、プレス機械が不要となる。

【００３５】又、シ−ル環を仕様に応じて、あるいはシ
ール面が摩耗したので、交換が必要になるときには、簡
単に交換することが可能になる。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる実施の形態
のメカニカルシールのシール装置を図面に基づいて詳述
する。尚、以下に説明する各図面は、特許用の概念図で
はなく、実験データを基にした寸法関係が正確な設計図
である。

【００３７】図１は、ハウジング６０と回転軸８０との
間の中空部６５に本発明のメカニカルシール１を装着し
た状態の図２に示すＡ−Ｃ矢視の面の断面図である。
又、図２は、図１に示すメカニカルシール１のシール装
置２の平面図であり、更に、図３は図２に示すメカニカ
ルシール１のシール装置２の連結支持部側から見た側面
図である。

【００３８】図１に於いて、１はメカニカルシールであ
る。メカニカルシール１は、実施例では、固定用の相対
シール環５０と、回転用のシール装置２から構成されて
いる。尚、この両者は回転用と固定用とが逆に取り付け
られることも可能である。又、メカニカルシール１を構
成する一方のシール装置２は、カーボン材製のシール環
３と、シール環３を外周ケース２０から離脱しないよう
に保持すると共に、シール面６が正常に接面するように
常に案内する案内支持部３０と、シール環３を弾発に押
圧する弾発手段４０と、これらを内装した金属材製の取
り付け用外周ケース２０により一体型に構成されてい
る。

【００３９】シール環３は、環状体を成して内周面が回
転軸８０と摺動自在に嵌通する嵌合面１０に形成されて
いる。この嵌合面１０にはＯリング溝７が設けられてお
り、このＯリング溝７に第１Ｏリング１１が装着されて
シール環３と回転軸８０との嵌合面１０間をシールして
いる。又、シール環３の図示左先端部にはシール面６を
設けており、対向する相対シール環５０の相対シール面
５１と摺動可能に密接して中空部６５の流体領域６５Ａ
と大気領域６５Ｂとの流体Ｆをシールする。

【００４０】又、シール面６に対する反対側には、嵌合
部５が形成されている。そして、嵌合部５の図示右端面
は接合面８に形成されており、この接合面８は案内支持
部３０の押え板３２と接面している。

【００４１】更に、図１に対応する図２と図３のメカニ
カルシール１のシール装置２の外形状態から明らかなよ
うに、シール環３のシール面６側外周には、フランジ９
が形成されている。このフランジ９には、ほぼ対称を成
す２カ所の位置に、側面から見て貫通する溝部１２と溝
部１２より幅のある段状凹部１３との組み合わせによる
Ｔ型溝に形成された連結係止部４Ａ，４Ｂが対称となる
位置に一対を成すように設けられている。

【００４２】この連結係止部４Ａ，４Ｂの溝の深さは、
連結支持部２３Ａ，２３Ｂの厚さよりも１．５から４倍
の深溝に形成されて連結支持部２３Ａ、２３Ｂと連結係
止部４Ａ、４Ｂとの間の寸法として各間隔Ｌが設けられ
ており、この間隔Ｌは、シール環３を外周ケース２０に
挿入するときにシール環３を傾斜させて挿入できるよう
に考慮されている。

【００４３】溝部１２の底面と連結支持部２３との間隔
Ｌは、溝部１２の長さ、すなわち、シール環３の長さに
よりほぼ決定される。例えば、シール環３の長さＹに対
して間隔Ｌは１／３から１／１２の範囲にした実施例が
ある。尚、シール環３の長さＹは、一方の連結係止部４
Ａを一方の連結支持部２３Ａに係合させ、この連結係止
部４Ａを支点にシール環３を外周ケース２０内に挿入す
るときに嵌合部５の接触面８側が外周ケースに当接しな
い長さに形成されているので、自ずから、外周ケース２
０の内径とシール環３の長さとにより溝部１２の深さは
決定される。

【００４４】シール環３のフランジ９は、必ず形成しな
ければならない要件ではなく、連結支持部２３の先端頭
部にある止め部２４がシール環３より突き出ないように
溝形状を側面から見てＴ型溝に形成したものである。
又、連結係止部４は、溝形状に形成する必要はなく、先
行技術例の図１１に示すように突起部に形成し、外周ケ
ースに設けた案内可能な長孔と係合関係に構成して軸方
向移動可能な連結係合にすることができる。但し、先行
技術例のメカニカルシールとは、連結させる構造がシー
ル環３を挿入自在又は着脱自在にした点で技術的には全
く相違する。その他に、一対の連結支持部２３に相対す
る内方へ絞り加工等でＴ形状の突起部に形成し、上述の
連結係止部４に係合させるものもある。更に、連結支持
部２３にプレス加工により突起部を形成し、この突起部
に対応させる長穴状凹部を連結係止部４に構成した実施
例も発明されており、これらの技術思想は本発明から容
易に案出できる範囲のものである。

【００４５】次に、案内支持部３０の筒状の保持部３１
は、接合面８と接合する押え板３２を内周に設けて嵌合
部５の端部の外周と着脱自在に嵌合している。この保持
部３１は、外周ケース２０の内周面２８と間隙Ｃを設け
て遊合し、簡単にはシール環３が外周ケース２０から離
脱しないように保持している。この保持部３１は必ずし
も押え板３２等で有底に形成しなくとも良い。

【００４６】この保持部３１の長さは、シール環３のシ
ール面６側の他方の連結係止部４Ｂ側を弾発手段３０に
抗して最大に案内支持部３０側へ押圧したとき、接合面
８が最大に傾斜するので、この傾斜した接合面８の最大
に離間した面が保持部３１の端面３５に乗り上がる寸法
以内に形成されている。

【００４７】又、保持部３１と外周ケース２０との間隙
Ｃは、シール面６が相対シール環５０の相対シール面５
１に対して微少な傾斜がある場合にも対応して密封接触
できるように遊嵌した余裕ある間隙Ｃに設けられている
ものである。

【００４８】例えば、このＣは０．１から０．８ｍｍ程
度で摺動可能に形成されている。

【００４９】尚、シール環３は、潤滑性を重視したカー
ボン、又は、強度を重視した炭化珪素、更には、この両
者を重視した炭化珪素に潤滑材を付与した複合摺動材、
エンジニアリング・セラミックス等の材料により形成さ
れている。

【００５０】更に、押え板３２の内周端部には回転軸８
０に嵌合する摺動可能な摺動部３３が設けられている。
この摺動部３３は、回転軸８０に遊合して案内支持部３
０自身を軸方向へ安定して摺動できるようにすると共
に、シール面６と距離のある嵌合部５の接合面８を接面
しながら保持してシール面６を相対シール面５１に馴染
むように押圧させるものである。

【００５１】更に又、案内支持部３０の押え板３２と摺
動部３３との接合した角の受け部３４には、弾発手段４
０であるコイルばね４０Ａが着座できるように形成され
ている。

【００５２】この受け部３４に着座したコイルばね４０
Ａは、円錐状の弦巻に形成されているが、円筒状に形成
することもできる。尚、この円筒状のものは、案内支持
部３０により嵌合部５が保持されているので、シール面
６の相対シール面５１に対する接面を安定させることが
可能である。これらのコイルばね３０は、外周ケース２
０の弾発支持部２５であるばね座２５Ａに着座してい
る。

【００５３】案内支持部３０は、ステンレス等の金属、
エンジニアリングプラスチックなどにより加工して製作
される。

【００５４】外周ケース２０は、有底円筒状に形成され
た筒状体２２で回転軸８０に嵌挿される取付孔２７が形
成されており、この取付孔２７に設けられた突出する嵌
着部２１が回転軸８０の切欠段部８１に固着されて係止
する。又、有底外周角部には、コイルばね４０Ａが着座
する弾発支持部２５であるばね座２５Ａが設けられてい
る。そして、コイルばね４０Ａがばね座２５Ａに着座す
ると共に、案内支持部３０の受け部３４に着座して弾発
手段４０の作用を発揮する。弾発手段４０は、上述の一
個のコイルばね４０Ａのほかに複数のばねの組み合わせ
たもの、更には、ダンパー装置など、その適用に応じて
種々の弾発手段４０が取り付けられる。

【００５５】更に、外側ケース２０には、有底円筒状の
一端より同一厚さの１対のＴ形状の連結支持部２３Ａ，
２３Ｂが突出した状態に延在しており、シール環３の１
対の連結係止部４Ａ，４ＢであるＴ型溝に挿入されて係
合連結する。連結支持部２３Ａ、２３Ｂは、先端頭部に
幅が広い止め部２４と止め部２４を支える柱部２６とか
ら構成されている。

【００５６】この止め部２４が連結係止部４Ａ，４Ｂの
段状凹部１３に係止すると共に、柱部２６が溝部１２に
移動自在に挿入されて遊間係合する。この連結支持部２
３Ａ，２３Ｂは先行技術のように折り曲げ加工されて開
いた間隔に回転用シール環１０４を挿入する必要がない
から、加工する形状を簡単にすることが可能になる。こ
の連結支持部２３はシール環３を先行技術例のように案
内保持する必要がないから、平板にしても良く、その加
工が簡単になる。

【００５７】尚、外周ケース２０はステンレス材など耐
腐食材により形成されている。

【００５８】この連結支持部２３Ａ，２３Ｂと連結係止
部４Ａ，４Ｂとの１対の連結状態は図２及び図３に示す
形状から容易にその技術が判断できる。この図２と図３
から明らかなように、連結支持部２３の止め部２４は連
結係止部４の段状凹部１３内に嵌入されて、ストッパー
の役目をするだけで十分である。又、連結支持部２３
は、前述したように連結係止部４の溝底面との間隔Ｌが
開いており、シール環３を接触案内する必要はなく、連
結支持部２３の加工精度を必要としない。もちろん、摺
動案内させても良いが、その分精度が必要になるからコ
ストが高揚する。尚、この間隔Ｌの距離寸法によって外
周ケース２０からシール環３を着脱自在にする機能を付
与するものである。

【００５９】又、図１から明らかなように、この間隔Ｌ
が開いていても、シール環３は嵌合部５が案内支持部３
０により保持されていると共に、案内支持部３０は外周
ケース２０の内周面２８と微少な間隙Ｃによって嵌合部
５が揺動するのを阻止されている。このために、外周ケ
ース２０からシール環３が簡単には離脱しない。

【００６０】上述のシール装置２に対向する位置には、
相対シール環５０の外周面５３が第２Ｏリング６６を介
してハウジング６０の嵌合孔６１に嵌着されていると共
に、内周面５２が回転軸８０に間隙を設けて挿嵌されて
いる。そして、相対シール環５０には、シール環３のシ
ール面６と対向する端面に、相対シール面５１が設けら
れている。

【００６１】このシール面６と相対シール面５１とが弾
発手段４０の弾発力、又は被密封流体圧力がシール環３
の背圧面に作用する押圧力で、押圧状態で密封接触し、
機内領域６５Ａと機外領域６５Ｂとを密封遮断してい
る。

【００６２】又、回転軸８０とシール環３との摺動面間
は、第１Ｏリング１１によりシールされると共に、ハウ
ジング６０と相対シール環５０との嵌着面間は第２Ｏリ
ング６６によりシールされている。上述のように構成さ
れたメカニカルシール１では、シール面６と離れた距離
にある接合面８側が保持部３１の１箇所で支持する構成
であるから、シール面６が相対シール面５１に対して馴
染むように密封接合することが可能になり、シール能力
を発揮する。更に、シール環３の嵌合部５は保持部３１
により保持されているから、連結係止部４のＴ型溝１
２，１３の深さを深くすることが可能になり、シール環
３を係合させるとき、又は分解するときに、シール環３
の傾斜角度も大きくできるから、簡単にシール環３を組
み立て、又は、分解することが可能になる。

【００６３】次に、図１に示すメカニカルシール１のシ
ール装置２の組立方法を詳細に説明する。

【００６４】図４，図５，図６，図７は一体型のシール
装置２の組立状態の行程を図示したものである。これら
の各図は、図２のＡーＢ矢視を断面にしたものである。

【００６５】図４は一実施の形態を示すものであって、
シール環３を図のように傾斜させて一方の連結係止部４
Ａの溝部１２を外周ケース２０の一方の連結支持部２３
Ａに挿入係合する。そして、他方の連結係止部４Ｂを他
方の連結支持部２３Ｂに向けて図示する矢印Ｓ方向に押
圧する。すると、図５に示すように他方の連結係止部４
Ｂが他方の連結支持部２３Ｂに対向した位置で（シール
環３がほぼ水平よりやや下がった位置にすると良い）、
他方の連結係止部４ＢのＴ型溝内に他方の連結支持部２
３Ｂが挿入されるようにシール環３を押し込む。

【００６６】そして、図５の状態からシール環３が押し
込まれると、図６の状態になり、シール環３と外周ケー
ス２０の軸線がほぼ同一になる。必要なら、このとき、
シール環３を弾発手段４０に抗して弾発手段４０方向へ
２回から３回に渡り押圧して往復作動させると、完全に
シール環３と案内支持部３０とは同心の嵌合状態にな
る。つまり図７の組立状態に組み立てられる。

【００６７】次に、シール環３を外周ケース２０から分
解する場合には、次のような分解行程にする。すなわ
ち、図７に示す状態で、シール環３をコイルばね４０Ａ
に抗して他方の連結係止部４Ｂを押圧しなながら傾斜さ
せてシール環３を連結支持部２３から外すようにして案
内支持部３０の端面に乗り上げると、図５に示す状態に
移行する。

【００６８】図５の状態から、シール環３の一方の連結
係止部４Ａ側を押圧すると、図４の状態に傾斜移行す
る。この図４に示す状態でシール環３を外周ケース２０
から取り出せば、両者の分解は完了する。そして、シー
ル環３を交換したい場合には新品のシール環３、又は仕
様に応じたシール環３と交換して、上述した組立方法に
習ってシール環３を組み立てればよい。

【００６９】次に、本発明に係わる他の実施の形態につ
いてのメカニカルシールのシール装置２を図面に基づい
て詳述する。

【００７０】図８は、実験に基づいて設計した発明であ
るメカニカルシール１の図１と同一面の軸方向縦断面図
である。図８に於いて、相対シール環５０およびその相
対シール環５０の取付構成は、図１とほぼ同一である。
又、シール装置２のシール環３及び外周ケース２０の構
成及びその取り付けに関しては図１の構成と技術的にほ
ぼ同一である。図１と相違する点は、案内支持部３０と
弾発手段４０との構成が、同一思想に基づいて一体な形
に設計されている点である。

【００７１】先ず、図１に示す案内支持部３０は、部品
点数を少なくする思想から削除すると共に、弾発手段４
０は、円筒状のコイルばね４０Ｂに形成したものであ
る。そして、コイルばね４０Ｂにおける嵌合部５の外周
側を案内支持部３０に相当するように構成するものであ
る。このコイルばね４０Ｂは、好ましくは、ややピッチ
を荒く形成すると良い。又、コイルばね４０Ｂのばね常
数が小さい場合には、曲がりやすいのでピッチが狭くす
ることもできる。これは、バネ状数により任意に設計す
ることができるので、設計思想が拡大される。

【００７２】そして、コイルばね４０Ｂは、シール環３
の嵌合部５の外周面１４と、外周ケース２０の内周面２
８との間の隙間Ｓに遊合状態に配置されている。このコ
イルばね４０Ｂは、外周ケース２０の底部の弾発支持部
２５とシール環３のフランジ９の受け部３４とにより圧
縮状態に配置されている。

【００７３】シール環３の嵌合部５の外周面１４と外周
ケース２０との間の距離Ｓは、ばねの線径よりやや大き
く形成されている。その例として、距離Ｓは線径の太さ
より０．３ｍｍから１．８ｍｍ大きく形成されている。
又、嵌合部５の外周面１４の一端面角部側を円筒面から
テーパ状に形成しても良い。これは、シール環３を着脱
するときに有効な働きとなるからである。

【００７４】この図８に示すメカニカルシール１では、
部品点数が少なくなると共に案内支持部３０を設ける必
要がないために、シール装置２全体を小型にすることが
可能になる。更に、シール面６の直径より大径の弦巻ば
ね４０Ｂにより、シール面６を相手の相対シール面５１
に弾発押圧する構成であるから、シール面６の接触は安
定接蝕状態を維持することになり、優れたシール効果を
発揮させることもできる。

【００７５】

【発明の効果】本発明に係わるメカニカルシールのシー
ル装置によれば、以下のような効果を奏する。

【００７６】請求項１に係わる本発明のメカニカルシー
ルのシール装置は、手作業でも簡単にシール環が外周ケ
ースに組み立てられる構成であるために、性能の仕様に
応じてその都度適合したシール環を取り付けることが可
能になる。更に、多品種少量品目に応じても組み立てる
ことができると共に、シール能力に優れ、且つ生産コス
トを低減する効果が期待できる。

【００７７】又、シール面を有するシール環は、連結支
持部で案内支持されることなく、シール面から離れた位
置である端部の接合面外周に設けられた案内支持部の一
箇所で案内支持される構成のために、相対シール面が微
少に傾斜していても、シール面が相対シール面に馴染み
やすく、シール面が優れた密封効果を奏する。

【００７８】請求項２に係わる本発明のメカニカルシー
ルのシール装置によれば、連結係止部と連結支持部とが
間隔を有して係合しているから、連結係止部と連結支持
部との係合構造を簡単に設計することが可能になる効果
が期待できる。

【００７９】更に、連結係止部と連結支持部とが間隔を
有して連結しているから、摺動摩擦接触する面がなく、
加工精度を低減しても十分な機能を発揮する。更に、連
結係止部と連結支持部との連結機構を簡単にしてコスト
を低減できると共に、組立が更に容易になる効果を奏す
る。

【００８０】請求項３に係わる本発明のメカニカルシー
ルのシール装置によれば、シール環と接合した保持部を
有する案内支持部が、弾発手段に押圧されて外周ケース
の内周面に案内されているから、シール環は案内支持部
によって確実に案内支持されると共に、案内支持部と接
合面で接触するシール環は、弾発力を自由な保持状態で
確実に支持されるので、そのシール面を相対シール面に
対応して接面させることにより、シール効果を発揮させ
ることができる。そして、分解しようとしない限り、連
結支持部と連結係止部とはどんな作用力を受けても簡単
に離脱しない効果が期待できる。

【００８１】請求項４に係わる本発明のメカニカルシー
ルのシール装置は、案内支持部の保持部の長さが短く設
定されているために、シール環の一方の連結係止部側を
弾発手段に抗して外周ケース内へ最大に押圧すると、シ
ール環は傾斜して嵌合部の接合面が保持部の上面に乗り
上がるから、シール環と案内支持部との係止機構が解除
されて、順々に次の部品が分解できることになる。この
ために、シール環を外周ケースから簡単に取り出すこと
が可能になる。 つまり、性能、材質の仕様に応じてシ
ール環を自由に交換することが可能になり、更には、摩
耗したシール環を補修のために交換することも可能にな
り、シール装置は、更なる優れたシール効果を奏する。

【００８２】請求項５に係わる本発明のメカニカルシー
ルのシール装置は、弦巻ばねが弾発手段と嵌合部の外周
側の部分が案内支持部とを兼ねているから、構造を簡単
にして小型化を可能とする効果を奏する。更には、外周
ケースからシール環を容易に着脱してシール環を交換す
ることができる。又、連結係止部側を弾発手段で押圧す
ることができるために、大径の弦巻ばねに構成できるの
で、ばね常数の値を広範囲に適用できるから、設計が簡
単になり、シール面の面圧効果を発揮させることが期待
できる。

【００８３】請求項６に係わる本発明についてのメカニ
カルシールのシール装置に関する組立方法は、機械組立
の他に、機械に頼らずに手作業でもシール環の性能仕様
に応じて、又は、シール面の摩耗不良等の交換のため
に、シール環を外周ケースに簡単に取り付けることが可
能になる。このために、多品種少量でも組立生産するこ
とが可能となり、生産コストを低減する効果を奏する。

【００８４】更に、手作業でも組み立てられるから、従
来とは異なり、シール装置の組立に高度な機械加工及び
組立機械を必要とせず、コストを低減する効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係わるメカニカルシー
ルを軸に装着した状態の図２に示すＡ−Ｃ矢視断面図で
ある。

【図２】図１のシール装置の平面図である。

【図３】図１のシール装置の側面図である。

【図４】図２のＡ−Ｂ矢視断面を示すもので、シール環
の一方の連結係止部を一方の連結支持部に傾斜させて挿
入係合し、他方の連結係止部を他方の連結支持部に移動
する状態の断面図である。

【図５】図２のＡ−Ｂ矢視断面を示すもので、シール環
の他方の連結係止部を他方の連結支持部に挿入係合する
状態の断面図である。

【図６】図２のＡ−Ｂ矢視断面を示すもので、シール環
の他方の連結係止部を他方の連結支持部に挿入係合した
状態の断面図である。

【図７】図２のＡ−Ｂ矢視断面を示すもので、シール環
を外周ケースの中心軸に合わせた状態の断面図である。

【図８】本発明の他の実施の形態に係わるメカニカルシ
ールを軸に装着した状態の断面図である。

【図９】従来のメカニカルシールの断面図である。

【図１０】図９のシール装置の平面図である。

【図１１】図９のシール装置の側面図である。

【図１２】図１１に示すシール装置に係わる外周ケース
の１対のストッパーを付け根近傍から外方へ図１１に示
すシール装置曲げ、その両者間に回転用シール環を挿入
して組み立てる状態の断面図である。

【図１３】図１１に示すシール装置に係わる外周ケース
のストッパーの曲げ部を直線状に戻して回転用シール環
を１対のストッパーに取り付けた断面図である。

【符号の説明】

１ メカニカルシール ２ シール装置 ３ シール環 ４ 連結係止部 ４Ａ 一方の連結係止部 ４Ｂ 他方の連結係止部 ５ 嵌合部 ６ シール面 ７ Ｏリング溝 ８ 接合面 ９ フランジ １０ 嵌合面 １１ 第１Ｏリング １２ 溝部 １３ 段状凹部 Ｔ型溝 １４ 外周面 ２０ 外周ケース ２１ 嵌着部 ２２ 筒状体 ２３ 連結支持部 ２３Ａ 一方の連結支持部 ２３Ｂ 他方の連結支持部 ２４ 止め部 ２５ 弾発支持部 ２５Ａ ばね座 ２６ 柱部 ２７ 取付孔 ２８ 内周面 ３０ 案内支持部 ３１ 保持部 ３２ 押え板 ３３ 摺動部 ３４ 受け部 ３５ 端面 ４０ 弾発手段 ４０Ａ コイルばね ８０ 軸 Ｃ 間隙 Ｌ 間隔 Ｓ 面間 Ｆ 流体

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対シール環の相対シール面と対向接触
   させるシール面を備える一体型のシール装置を有するメ
   カニカルシールのシール装置であって、軸が嵌通可能な
   筒状体に形成されて一対の連結支持部を有すると共に他
   端部に弾発支持部を有する取り付け用の外周ケース、前
   記外周ケースの内径より小径に形成された嵌合部を有す
   ると共に前記嵌合部と反対側にシール面を有し且つ前記
   連結支持部と着脱自在に係合し軸方向に移動可能に形成
   されて一端で係止する一対の連結係止部を有して軸が嵌
   通可能なシール環及び前記弾発支持部に着座されて前記
   シール環を前記外周ケースから押し出す方向に弾発する
   弾発手段を具備し、前記シール環の前記嵌合部は前記一
   方の連結支持部を支点にして前記外周ケース内へ挿入で
   きる形状に形成されていていると共に、前記嵌合部と前
   記外周ケースとの面間には前記嵌合部の外周面を支持す
   る保持部を有すると共に弾発手段に保持された案内支持
   部を有することを特徴とするメカニカルシールのシール
   装置。
2. 【請求項２】 前記連結係止部と前記連結支持部との径
   方向係合間には間隔を有し、前記シール環の前記他方の
   連結係止部と前記嵌合部とは、前記一方の連結支持部を
   支点にして前記外側ケース内へ挿入できる形状に形成さ
   れていると共に、前記他方の連結係止部は前記他方の連
   結支持部に内周側から係合できる形状に形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のメカニカルシールの
   シール装置。
3. 【請求項３】 前記案内支持部は、前記嵌合部の接合面
   に接する押え板と前記外周ケースの内周面と移動自在に
   遊嵌した保持部を有すると共に前記弾発手段により押圧
   されていることを特徴とする請求項１に記載のメカニカ
   ルシールのシール装置。
4. 【請求項４】 前記案内支持部の前記保持部は、前記シ
   ール環の１つの連結係止部側を押圧して前記シール環を
   傾斜させたとき前記嵌合部の接合面の最大離間した面が
   前記保持部の端面に乗り上がる長さに形成されているこ
   とを特徴とする請求項１又は請求項３に記載のメカニカ
   ルシールのシール装置。
5. 【請求項５】 前記案内支持部は前記嵌合部と前記外周
   ケースとの間に配置された弦巻ばねの弾発手段により構
   成されていることを特徴とする請求項１に記載のメカニ
   カルシールのシール装置。
6. 【請求項６】 相対シール環の相対シール面に対してシ
   ール面を対向密接させて取り付ける一体型シール装置を
   備えたメカニカルシールのシール装置の組立方法であっ
   て、前記シール装置は、外周ケースの弾発支持部に弾発
   手段を取り付けると共に前記外周ケースとシール環の嵌
   合部との間に案内支持部を配置し、前記外周ケースの一
   方の連結支持部に前記シール環の一方の連結係止部を係
   合し、次に他方の連結係止部側の上面を前記弾発手段に
   抗して押圧し前記他方の連結係止部を他方の連結支持部
   に係合すると共に前記シール環の中心位置を前記外周ケ
   ースの中心位置とほぼ同一になるように組み立てること
   を特徴とするメカニカールシールのシール装置の組立方
   法。