JP2005291240A - メカニカルシール装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 メカニカルシール装置はケミカル液によりシール部品が腐食されないようにすると共に、被密封流体の高圧力によりシール面が圧接されないようにしてシール能力を向上させ、且つシール面の摩耗を防止することにある。
【解決手段】 伸縮自在のべロー（２０Ｅ）の一端にハウジング（６０）の端部に取付けられる取付部（２０Ｆ）を有すると共に、他端に第１保持部（２０Ｄ）を有する第１シール部（２０）と、第１保持部（２０Ｄ）に密封に保持されて端面にシール面（２Ａ）を有する分割型固定用密封環（２）と、分割型固定用密封環（２）のシール面（２Ａ）と密接可能な対向シール面（１２Ａ）を有すると共に、第２固着面を有する分割型回転用密封環（１２Ａ）と、分割型回転用密封環（１２）の第２固着面に分割面を密封に結合する第２保持部（３０Ｄ）を有すると共に、軸（５０）に嵌着する嵌着部（３０Ｆ）を有する第２シール部（３０）とを具備し、第１シール部（２）と第２シール部（１２）とが樹脂材に構成されているものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、メカニカルシール装置の技術分野に関する。例えば、ケミカル用ポンプ等の回転軸の周りで高圧から低圧まで被密封流体をシールすることが可能となるメカニカルシール装置に関する。更に、大型のメカニカルシール装置であっても、組立・分解が容易であると共に、部品のコストを低減できるメカニカルシール装置に関する。

本発明に関連するメカニカルシール装置の先行技術では、部品の組立を容易にするため、分割型密封環に構成すると、部品が複雑になり、且つ部品のコストが高揚する問題が存する。又、回転密封環又は固定密封環が被密封流体の圧力を受ける構成であるために、被密封流体が高圧になると、高圧の被密封流体が回転密封環又は固定密封環に作用する。この状態で、被密封流体の圧力により回転密封環又は固定密封環が強く押圧され過ぎると、シール面が摩耗する問題がある。又、被密封流体がケミカル液の場合には、回転密封環及び固定密封環をシールするダイヤフラムやガスケットが腐食して被密封流体が漏洩する問題も存する。更に、固定密封環がハウジングに嵌着しているのに対し、回転密封環が回転軸に固定した構造であるために、回転軸が軸方向へ熱膨張すると、回転密封環又は固定密封環のシール面が相反する方向へ変位するのでシール能力が低下する問題が存する。

上述のようなメカニカルシール装置が存在するが、このメカニカルシール装置に類似する技術として図６に示すメカニカルシール装置１００が存在する（例えば、特許文献１参照）。この図６に示すメカニカルシール１００は、大径の回転軸１４８に取り付けられるために、回転密封環及び固定密封環の全体が大径になる。この回転密封環及び固定密封環が大径になるために、その付属品も大径で、重量物となる。このために、メカニカルシール装置の部品を回転軸１４８に取り付けやすくするため、メカニカルシール装置の交換頻度の多い密封環が二分割部品に形成されている。

この分割型メカニカルシール１００は、ハウジング１５０の孔１５１と孔１５１に貫通した回転軸１４８との間で、ハウジング１５０の端面１５０Ａに取り付けられている。この孔１５１内に存在する被密封流体を固定密封環１６０の固定シール面１６１と回転密封環１７０の回転シール面１７１との摺動面でシールする。この固定密封環１６０の内周面は、回転軸１４８に嵌合したスリーブ１４９との間に間隙が設けられている。そして、被密封流体は、この固定密封環１６０の内周面と回転軸１４８との間隙から回転密封環１７０側の第２パッキン１７５の支持部１７５Ａに作用するように構成されている。又、ハウジング１５０の端面１５０Ａ側の第１パッキン１６５は、厚肉で断面Ｕ形状を成す円筒体に形成されている。この第１パッキン１６５の円筒体の一端部の内周面１６７には、固定密封環１６０の外周面が嵌着している。

又、第１パッキン１６５の円筒体の他端にはフランジ部１６５Ａが設けられている。フランジ部１６５Ａの取付面１６６は、ハウジング１５０の端面１５０Ａに密接している。このフランジ部１６５Ａは、ボルト１８０により固定用分割ホルダー１８６を締め付けることにより固定されている。このホルダー１８６も二分割されており、対称に配置された２本のボルト１８１、１８１（一方のボルトは図示省略）により一体に締め付けられている。尚、以上の固定密封環１６０、回転密封環１７０、第１パッキン１６５、第２パッキン１７５等は分割した形状に製作し、分割した後の組立前後に結合して一体にする。更に、分割可能にされた固定用分割ホルダ１６８の段状の内周面は、第１パッキン１６５の一端部に嵌合する。更に、この固定用分割ホルダ１６８の内端１６８Ａは、第１パッキン１６５の円筒部１６５Ｂを支持している。そして、固定用分割ホルダ１６８は、第１パッキン１６５と固定密封環１６０とを内合し、対称に配置されたボルト１５３、１５３（一方のボルトは図示省略）により締め付けて固定する。

第１パッキン１６５は、固定用分割ホルダ１６８の全内周面で覆われており、固定用分割ホルダ１６８とハウジング１５０との間のフランジ部１６５Ａの可撓部の長さは、短く形成されており、しかも、高圧に耐えうる様に厚肉に構成されている。この為に、第１パッキン１６５は固定密封環１６０の固定シール面１６１の密接に対して伸縮が困難である。又、第１パッキン１６５は大型であって、重量物である為に材料のコストが高揚する。更に、第１パッキン１６５を成形するための成形型代が高価になる。又、回転密封環１７０は、回転軸１４８と間隙を設けて遊嵌合すると共に、回転シール面１７１が固定シール面１６１と密接して摺動中でも被密封流体をシールする。この回転密封環１７０の外周面は、第２パッキン１７５の内周面１７７と嵌着している。叉、回転密封環１７０は第２パッキン１７５を介して回転用分割ホルダ１７８に固定されている。そして、この第２パッキン１７５も大径であるために、成形型代が高価になる問題がある。

分割可能な回転用分割ホルダ１７８は、一体に結合されて回転軸１４８に図示省略のキーを介して固着されている。この回転用分割ホルダ１７８は、２個のボルト孔１５４Ａ、１５４Ａに挿入する図示省略のボルトより互いの分割面を締め付けられて一体に結合する。更に、対称に設けられた二個のボルト孔１７８Ａに取り付ける図示省略のボルトにより回転用分割ホルダ１７８を回転軸１４８に締め付ける。このために、回転密封環１７０と回転用分割ホルダ１７８の内周面との間は、第２パッキン１７５の大径円筒部によりシールされている。

叉、回転軸１４８と回転用分割ホルダ１７８との間は、第２パッキン１７５の小径円筒部１７６によりシールされている。この為に、厚肉の大径円筒部と厚肉の小径円筒部１７６は締め付けられても、嵌合面に対してシャープな面圧が得られずに、被密封流体が漏洩しやすくなる問題がある。このようにした第２パッキン１７５の形状は、回転用分割ホルダ１７８を重量物に構成するために、回転軸１４８と共に回転すると、回転軸１４８を偏芯状態で回転させることになる。そして、固定密封環１６０の固定シール面１６１と回転密封環１７０の回転シール面１７１とを偏芯した状態で摩耗させる問題がある。尚、固定用分割ホルダ１６８と回転用分割ホルダ１７８との外周面の間にはゴム材製のガード１８５が設けられており、漏洩した被密封流体をシールしなければならない問題と、部品点数を多くする問題がある。

このように構成されたメカニカルシール装置１００に於いて、固定用分割ホルダ１６
８とハウジング１５０の端面との間に介在する第１パッキン１６５のフランジ部１６５Ａは、可撓部分が小さいので、固定密封環１６０の固定シール面１６１が回転シール面１７１に対し、常に接合状態に密接することが困難になる。又、第１パッキン１６５と第２パッキン１７５は、可撓性とシール性を備えたゴム材製である。このために、第１パッキン１６５と第２パッキン１７５は、ケミカル液に接すると腐食するので、腐食によりシール能力が悪化する。又、ゴム材質の第１パッキン１６５で固定密封環１６０を保持すると共に、ゴム材質の第２パッキン１７５で回転密封環１７０を保持する構成の為に、固定用分割ホルダ１６８と回転用分割ホルダ１７８が大きな重量部品になる。又、回転軸１４８は被密封流体の熱により熱膨張する場合もある。このために、軸方向へ伸びた回転軸１４８は、回転時に、固定シール面１６１と回転シール面１７０Ａとの密接を悪化させる。

特開平７−７１６１７号公報の図１又は図１４

本発明は上述のような問題点に鑑み成されたものである。そして、本発明が解決しようとする技術的課題は、メカニカルシール装置に於いて、互いに接合するシール面が、被密封流体の変動圧叉は高圧力を受けたとしても、常に密接状態に保持できるようにし、シール面のシール能力を常に向上させることにある。 又、被密封流体がケミカル液であっても、被密封流体に接触するシール部品やガスケットが腐食するのを防止すると共に、腐食による被密封流体の漏れを防止することにある。更に、回転軸が温度により熱膨張しても対向するシール面が互いに密接できるようにすることにある。更に、メカニカルシール装置に於ける部品の製作を容易にすると共に、部品の組立を容易にし、メカニカルシール装置を安価にすることにある。

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、
その技術的解決手段は以下のように構成されている。

請求項１に係わる本発明のメカニカルシール装置は、ハウジングと挿設する軸との間をシールするメカニカルシール装置であって、伸縮自在のベローの一端にハウジングの端部と結合する取付部を有すると共に、他端に第１保持面が設けられた第１保持部を有する第１シール部と、第１保持部の第１保持面に第１固着面が密封に嵌着して端面にシール面を有する分割型固定用密封環と、分割型固定用密封環のシール面と密接可能な対向シール面を有すると共に、第２固着面を有する分割型回転用密封環と、分割型回転用密封環の第２固着面に密封に嵌着する第２保持面が設けられた第２保持部を有すると共に、軸に嵌着する嵌着部を有する第２シール部とを具備し、第１シール部と第２シール部とが樹脂材で形成されているものである。

請求項２に係わる本発明のメカニカルシール装置は、分割型固定用密封環が第１シール部の大気側に設けられたばね手段により分割型回転用密封環の方向へ押圧されているものである。

請求項３に係わる本発明のメカニカルシール装置は、第１保持部の第１保持面が分割型固定用密封環と密封に嵌着可能な段面で環状に形成されているものである。

請求項４に係わる本発明のメカニカルシール装置は、第２保持部の第２保持面が分割型回転用密封環と密封に嵌着する環状の段面に形成されているものである。

請求項５に係わる本発明のメカニカルシール装置は、第１保持部を分割型固定用密封環へ締め付ける第1締付具と、第２保持部を分割型回転用密封環へ締め付ける第２締付具を有するものである。

この請求項１に係わる本発明のメカニカルシール装置によれば、ベローを設けた第１シール部は、一端の取付部がハウジングの端面に取り付けられてベローが軸に遊合しており、他端の第１保持部が分割型固定用密封環に密封に結合している。このために、例えば、高圧の被密封流体が第１シール部内と軸との間に流入した被密封流体の圧力は、ベローの溝内の対向面で、互いに軸方向へ消し合うことになる。そして、第１シール部に設けられた被密封流体が作用する軸方向の受圧面積の大小により、分割型固定用密封環を分割型回転用密封環へ最適圧力で押することができる。このために、高圧の被密封流体が第１シール部に作用しても、高圧力に応じて第１シール部の受圧面積を設定すれば良いから、被密封流体の高低の圧力作用によって各シール面の面圧を上げたり下げたりされることなく、シール面を最適に密接させることが可能になる。その結果、被密封流体が高圧であっても、摺動時におけるシール面のシール能力の向上と共に、シール面の摩耗を防止することができる効果を奏する。更に、メカニカルシール装置において、被密封流体と接触する材質が樹脂材の第１シール部と第２シール部であり、且つ各分割型固定用密封環と分割型回転用密封環であるから、これらの部品が、ケミカル液を被密封流体として利用しても、腐食されるのが効果的に防止できる。

又、分割型固定用密封環と分割型回転用密封環は分割されていても、各保持環が樹脂材製であるから、分割型固定用密封環は第１保持部に密封に結合できると共に、分割型回転用密封環は第２保持部に密封に結合することができる効果を奏する。又、被密封流体が高圧であっても、この保持部を強度のある樹脂材製にすると共に、圧力に耐え得るように厚肉にすることにより、分割型固定用密封環と分割型回転用密封環を嵌着した状態で保持することが可能になる。しかも、各保持部は樹脂材製であるから、分割型固定用密封環と分割型回転用密封環との結合部が密封に接合する能力を発揮する。このために、メカニカルシール装置の部品の構造が簡単になると共に、ハウジングの端面に取り付けられるアウトサイド型メカニカルシール装置にして組立が容易になる効果を奏する。

この請求項２に係わる本発明のメカニカルシール装置によれば、分割型固定用密封環が第１シール部の大気側に設けられたばね手段により分割型回転用密封環の方向へ押圧されているから、分割型固定用密封環を設定押圧力のばね手段で分割型回転用密封環へ押圧することができる。このためにシール面のシール能力を発揮させることができる効果を奏する。同時に、シール面が摩耗するのを防止できる効果を奏する。更に、被密封流体がケミカル液であっても、ばね手段がケミカル液に接触しないので、ケミカル液により腐食されて押圧能力が低下されられるのも防止できる。このために、分割型固定用密封環を一定のばね手段の力で押圧することが可能になり、シール能力が向上できる効果を奏する。

この請求項３に係わる本発明のメカニカルシール装置によれば、第１保持部が分割型固定用密封環と結合する嵌着可能な環状の段面に形成されている。このために、分割面を接合した分割型固定用密封環を第１保持部に設けた環状の段面に密封に嵌合すれば、樹脂材製の第１保持部により分割型固定用密封環の分割面間は密封される効果を奏する。そして、分割型固定用密封環の組立が容易になる効果を奏する。

この請求項４に係わる本発明のメカニカルシール装置によれば、第２保持部が分割型回転用密封環と嵌着する環状の段面に形成されている。このために、分割面を接合した分割型固定用密封環を第２保持部の環状の段面に密封に嵌合すれば、樹脂材製の第２保持部により分割型固定用密封環の分割面間は、簡単に密封される効果を奏する。そして、分割型回転用密封環の組立が容易になる効果を奏する。又、第２保持部の樹脂材は、弾性を有すると共に、強度を有する構成にできるから、分割型回転用密封環を密封に保持できる、且つ、第２保持部の簡単な構成は、嵌着部も単純な構成にでき、嵌着部を軸と密封に嵌合させることができる。このため、第２シール部の構造が簡単になり、安価に製作することが可能になる効果を奏する。

この請求項５に係わる本発明のメカニカルシール装置によれば、樹脂材製の第１保持部を分割型固定用密封環へ締め付ける第1締付具と、樹脂材製の第２保持部を分割型回転用密封環へ締め付ける第２締付具とを有するので、第１保持部と第２保持部を薄肉に形成することができると共に、第２締付具を簡単な構造にできる。このために、安価な構造の第１締付具により第１保持部を分割型固定用密封環に嵌着できると共に、安価な構造の第２締付具により第２保持部を分割型回転用密封環に密封に嵌着させる効果を奏する。このために、分割型固定用密封環の分割面間と分割型回転用密封環の分割面間とを効果的に密封することが可能にし、しかも、ハウジングの端面側で、アウトサイド型メカニカルシール装置にした取付容易な構造にできる効果がある。

以下、本発明に係わる好ましい実施の形態のメカニカル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、設計図を基にした正確な図である。

図１は、本発明に係わる第１実施の形態を示すメカニカルシール装置１の断面
図である。図１及び図２に於いて、１はメカニカルシール装置である。このメカニカルシール装置１は、化学機械に用いられるポンプ等に使用されるものである。そして、このポンプで圧送される被密封流体のケミカル液等は、メカニカルシール装置の部品に対して種々の悪影響を惹起するものである。このメカニカルシール装置１は、アウトサイド型に構成されて、ハウジング６０の内周面６０Ｄに挿設する回転軸５０の機外部Ｂと、ハウジング６０における機外部Ｂ側の端面６０Ａのと間に装着し、取付作業を容易にすると共に、各密封環の取付構造を簡単にする。

ハウジング６０の端面６０Ａに装着されるシールカバー４０は、図４に示すように単純な環状体であって、軸方向へ二分割面４０Ｄ、４０Ｄに形成する。図４は、シールカバー４０の正面図である。このシールカバー４０は、シールカバー４０に設けられた４個の取付孔４０Ｃに通した４本のボルト３５によりハウジング６０の断面が段部状を成す端面６０Ａに固定する。このシールカバー４０には、３個のロッド４２が固定される嵌着穴４０Ｂ、４０Ｂ、４０Ｂを設ける。この嵌着穴４０Ｂ、４０Ｂ、４０Ｂに各ロッド４２、４２、４２を嵌着する。このシールカバー４０には空間を設けて回転軸５０と遊合する内面が設けられている。更に、シールカバー４０には、ハウジング６０の端面６０Ａと接合する側に第１シール部２０の取付部２０Ｆを固定する挟持部４０Ａが、段面に形成される。尚、ハウジング６０の内周面６０Ｄの径寸法は、被密封流体の圧力の高低に応じて設定すれば、第１シール部２０の被密封流体が作用する受圧面積を最適に設計することができる。

次に、各部の構成を具体的に説明する為に、図１と、図２と、図３と、図４を参照する。図２に示すように、第１シール部２０は、樹脂材によりベローズ型に形成されている。この第１シール部２０は、機械加工又はブロー成形により成形する。第１シール部２０には、中間に筒状を成すベロー２０Ｅを設ける。ベロー２０Ｅの一端には、シールカバー４０の挟持部４０Ａに保持される取付部２０Ｆを形成する。この取付部２０Ｆは、ベロー２０Ｅの端部からフランジ状に形成する。又、ベロー２０Ｅの他端には、分割型固定用密封環２を保持する第１保持部２０Ｄを形成する。この第１保持部２０Ｄの内周は環状の段面に形成されており、この段面は、分割型固定用密封環２と嵌着する第１保持面２０Ｃに形成する。

この第１保持面２０Ｃは、二分割にされて対向する分割面を設けた分割型固定用密封環２を嵌着すると、分割型固定用密封環２が環状体になるように形成される（分割型固定用密封環２の分割面は、図３に示す分割型回転用密封環の分割面１２Ｗ、１２Ｗと同一であるので、図３を参照）。この第１保持面２０Ｃの環状の段面のうちの内周面に対し、分割型固定用密封環２の外周面２Ｄが締め付けられるように嵌合する。又、第１保持面２０Ｃの径方向を成す側面は、分割型固定用密封環２の第１背面２Ｂに密接して支持する。更に、第１保持部２０Ｄの外周面には、溝状の第１接合面２０Ａを形成する。第１シール部２０に於ける取付部２０Ｆと第１保持部２０Ｄとの間は円筒状のベロー２０Ｅに形成する。ベロー２０Ｅの内周は複数の環状溝面２０Ｂにより形成されている。この第１シール部２０の内径は軸５０と遊合する間隙に形成する。同時に、第１シール部２０の内径とハウジング６０の内周面６０Ｄの径との差により、被密封流体の圧力が作用する第１シール部２０の受圧面積に設計できる。この軸５０とベロー２０Ｅの間の間隔から機内部Ａの被密封流体が分割型固定用密封環２へ流入する。

この第１シール２０の材質は、引張り強さ、伸び、耐衝撃性、耐熱性を備えていることが必要であり、弾性プラスチックにすると良い。この他に、フッ素樹脂、フラン樹脂、ＥＶＡ樹脂、ポリアモド等の耐ケミカル液用の樹脂が適しているが、ポリアセタール樹脂、ポリウレタン樹脂等の機械的強度のある樹脂も採用できる。その他、被密封流体の特性に対応して種々の樹脂材を用いることが可能である。ゴム材でも硬質材のものは必要に応じて採用できる。

第１シール部２０の一方の取付部２０Ｆは、シールカバー４０の挟持部４０Ａにより取り付ける。又、他方の第１保持部２０Ｄの溝状の第１接合面２０Ａには、第１締付具３が嵌められている。この第１締付具３は、図５に示すように、二分割面３Ｄに形成する。そして、第１締付具３のうち、一方の第１締付具３の対称の位置に設けた２個所の孔３Ｃと、この孔３Ｃに対向する他方の第１締付具３の２個所に、ねじ部３Ｅを設ける。この孔３Ｃにボルト３６、３６（図１参照）を通すと共に、ボルト３６、３６のねじをねじ部３Ｅに螺合して、第１締付具３を第１接合面２０Ａに締め付ける。このようにして第１締付具３の内周の第１締付面３Ａを第１接合面２０Ａに締め付けて分割型固定用密封環２が環状体になるように形成する。この分割型固定用密封環２の第１外周面２Ｄは、樹脂材製の第１保持部２０Ｄの第１保持面２０Ｃにより弾性的に締め付けられて保持されているので、分割型固定用密封環２の分割面から被密封流体が漏洩するのが防止できる。又、分割型固定用密封環２の第１背面２Ｂは、第１保持部２０Ｄの第１保持面２０Ｃの側面と密接して支持されるので、反対側のシール面２Ａは摺動面になるように平面に形成される。尚、第１締付具３は、第１保持部２０Ｄが樹脂材で締め付け力があるから、市販の第１ホースバンドのような簡単な構造の形にして締め付けることもできる。

シールカバー４０には、ロッド４２の一端部を嵌着穴４０Ｂに嵌着すると共に、他端部が第１締付具３の案内孔３Ｂ、３Ｂ、３Ｂに対し摺動可能に嵌合する。更に、ロッド４２の外周には、ばね４１が遊合している。このばね４１は分割型固定用密封環２を分割型回転用密封環１２の方向へ弾発に押圧する。このロッド４２とばね４１は、第１締付具３の円周に沿って複数個を等配に配置し、設定されたばね４１力によりシール面２Ａを対向シール面１２Ａに密接するように押圧する。

分割型固定用密封環２は、炭化珪素、セラミック、超硬質鋼等の摺動材により形成する。この分割型固定用密封環２は、円筒体を軸方向へ破断したような形の分割面に形成する。この二分割に破断した一対の分割型固定用密封環２は、軸５０に対して対向に両側から抱き合わせて破断面を接合し、第１保持部２０Ｄに嵌着して一体化する。その結果、軸５０を機械装置から取り外すことなく、分割型固定用密封環２を組み立てられるので、組立が容易になると共に、分割型固定用密封環２を交換するときに簡単に軸５０に組み立てられる。なお、分割型固定用密封環２の破断面は、必要に応じて、機械加工して分割する場合もある。又、分割型固定用密封環２の端面にはシール面２Ａを形成する。更に、分割型固定用密封環２のシール面２Ａの他端には、第１背面２Ｂを形成する。更に又、分割型固定用密封環２の外周には、第１外周面２Ｄを形成する。この第１背面２Ｂと第１外周面２Ｄを含めて第１固着面と言う。又、分割型固定用密封環２の内周には、第１内周面２Ｃを形成する。この第１内周面２Ｃは、軸５０の外周面との間が間隙になるように形成する。シール面２Ａは摺動面積が大きい場合には、内外周面を面取り状態にカットしてシール面２Ａの摺動面積を小さくすると良い。

他の実施例として、図１から図示しなくとも容易に理解できるから、図示は省略する。図２から明らかなように、第１保持部２０Ｄを厚肉に形成すると、第１締付具３を用いて締め付けなくとも、第１保持部２０Ｄにより分割型固定用密封環２を密封に保持することが可能である。又、他の実施例として、図示は省略するが、第１シール部２０のべロー２０Ｅの外周にばね手段用の金属ベローを嵌め込んで、金属ベローのばね作用力で分割型固定用密封環２を分割型回転用密封環１２へ弾発に押圧することも可能である。更に、図示省略するが、用途に応じては、第１シール部２０をステンレススチールのような金属製にすることも可能である。更に又、取付部２０Ｆ及び環状溝面２０Ｂの受圧面積を設定し、この受圧面積に被密封流体の圧力を作用させて分割固定用密封環２のシール面２Ａを対向シール面１２Ａへ押圧して密接させ、シール面２Ａと対向シール面１２Ａとの密接により被密封流体をシールすることもできる。尚、ベロー２０Ｅは樹脂、硬質ゴム、金属であっても良く、耐液体性の材質で製作する必要がある。

次に、分割型固定用密封環２に対向する分割型回転用密封環１２は、炭化珪素、セラミック、超硬質鋼、カーボン等の摺動材により構成する。この分割型回転用密封環１２は、分割型固定用密封環２と同様にして環状体を軸方向へ破断にし、二分割にした分割型固定用密封環２の破断の分割面を互いに接合する。このようにすることにより、分割型回転用密封環１２は、軸５０を挟んで両側から抱き合わせに結合することができるので、軸５０を分解することなく組み立てられる。又、この分割型回転用密封環１２の端面には対向シール面１２Ａを形成する。又、分割型回転用密封環１２の対向シール面１２Ａと反対には、第２背面１２Ｂを形成する。更に、分割型回転用密封環１２の外周には、第２外周面１２Ｄを形成する。この第２背面１２Ｂと第２外周面１２Ｄを含めて第２固着面と言う。更に又、分割型回転用密封環１２の内周には、第２内周面１２Ｃを形成する。この第２内周面１２Ｃは、軸５０の外周面との間に間隙を形成する。なお、対向シール面１２Ａの内・外周面は、面取りにカットして対向シール面１２Ａの摺動面積を小さくすると良い。

分割型回転用密封環１２を軸５０に保持する第２シール部３０は、弾性プラスチック材で環状体に形成する。この第２シール部３０は、機械加工又は成形型により成形される。又、第２シール部３０の一端には、分割型回転用密封環１２を嵌着する第２保持部３０Ｄに形成する。この第２保持部３０Ｄには、内周の段面を第２保持面３０Ｃに形成する。この第２保持面３０Ｃは、二分割した分割型回転用密封環１２を嵌着して密封に保持するように段面に形成される。この段面を成す第２保持面３０Ｃのうち内周面は、分割型回転用密封環１２の第２外周面１２Ｄを締め付けるように嵌合する。又、第２保持面３０Ｃの側面は、分割型回転用密封環１２の第２背面１２Ｂを密接して支持し、対向シール面１２Ａが平面を成す摺動面になるように形成する。更に、第２保持部３０Ｄの外周面には溝状の第２締付面３０Ａを形成する。

又、第２保持部３０の他端は、軸５０の外周面に嵌着する嵌着部３０Ｅに形成する。更に、嵌着部３０Ｅの外周に環状の溝を成す第３接合面３０Ｂを形成する。
この第２シール３０の材質は、弾性プラスチックにより形成する。その他、フッ素樹脂、フラン樹脂、アイオノマー等の耐ケミカル液用の樹脂が適しているが、ポリアセタール樹脂、ポリウレタン樹脂等の機械的強度のある樹脂も採用できる。その他、被密封流体の特性に対応して種々の樹脂材を用いることが可能である。ゴム材でも硬質材にすれば、第２シール部３０として必要に応じ採用できる。

又、第２シール部３０Ｄの溝状の第２接合面３０Ａには、第２締付具１３を嵌めて締め付ける。この第２締付具１３は二分割されている。そして、第２締付具１３のうち、一方の分割第２締付具１３の対称の位置に設けた２個所の孔と、他方の分割第２締付具１３の２個所にねじ部を設ける。この孔にボルト３７、３７を通すと共に、ねじ部にボルトのねじをねじ込んで、第２締付具１３を第２接合面３０Ａに締め付ける。このようにして第２締付具１３の第２締付面１３Ａを第１接合面３０Ａに締め付けて分割型回転用密封環１２が環状体になるように形成する。この分割型回転用密封環１２の第２外周面１２Ｄは、樹脂材製の第２保持部３０Ｄの第２保持面３０Ｃにより締め付けられて保持されているので、分割型回転用密封環１２の分割面から被密封流体が漏洩するのを防止する。又、分割型回転用密封環１２の背面１２Ｂは、第２保持部３０Ｄに於ける第２保持面３０Ｃの側面と密接して支持されるので、対向シール面１２Ａは平面の摺動面になるように形成できる。第２締付具１３は、市販の第１ホースバンドのような簡単な形状に形成して締め付けることもできる。

第２シール部３０の第３接合面３０Ｂは、第３締付具５の第３締付面５Ｃにより締結する。締結された嵌着部３０Ｅは軸５０の外周面に密接して嵌着する。更に、第２シール部３０が移動しないようするに第４締付具１５の第４締付面１５Ａを軸５０の外周面に締結する。このとき、第４締付面１５Ａには、軸方向へねじ込まれたボルトを設けてあるので、このボルトを調節して第２シール部３０の取付位置を設定することができる。

以上述べたように、メカニカルシール装置は、ケミカル液と接触する部品が樹脂材製の第１シール部と第２シール部であり、各密封環が炭化珪素のような材料であるために、耐薬品性の被密封流体をシールするために用いて有用である。又、各部品の構造が簡単であり、安価にすることができ有用である。更に、シール面の密接力が最適であり、シール能力の向上と共に、シール面の耐久能力を発揮し、有用である。

本発明の１実施の形態に係わるメカニカルシール装置の半断面図である。 図１の要部を示す半断面図である。 図２の３−３矢視を示す対向シール面の正面図である。 図１に示すシールハウジングの正面図である。 図１に示す第１締付具の正面図である。 本発明に関連するメカニカルシール装置の半断面図である。

符号の説明

１ メカニカルシール装置
２ 分割型固定用密封環
２Ａ シール面
２Ｂ 第１背面（第１固着面）
２Ｃ 第１内周面
２Ｄ 第１外周面（第１固着面）
３ 第１締付具
３Ａ 第１締付面
３Ｂ 案内孔
５ 第３締付具
５ 第３締付面
１２ 分割型回転用密封環
１２Ａ 対向シール面
１２Ｂ 第２背面（第２固着面）
１２Ｃ 第２内周面
１２Ｄ 第２外周面（第２固着面）
１３ 第２締付具
１３Ａ 第２締付具
１５ 第４締付具
１５Ａ 第４締付面
２０ 第１シール部
２０Ａ 第１接合面
２０Ｂ 環状溝面
２０Ｃ 第１保持面
２０Ｄ 第１保持部
２０Ｅ ベロー
２０Ｆ 取付部
３０ 第２シール部
３０Ａ 第２接合面
３０Ｂ 第３接合面
３０Ｃ 第２保持面
３０Ｄ 第２保持部
３０Ｅ 嵌着部
３５ ボルト
４０ シールカバー
４０Ａ 挟持面
４０Ｂ 嵌着穴
４１ ねじ手段
４２ ロッド
５０ 軸
６０ ハウジング
６０Ａ 端面
６０Ｄ 内周面
Ａ 機内部
Ｂ 機外部

Claims (5)

1. ハウジングとハウジングに挿設する軸との間をシールするメカニカルシール装置であって、
   伸縮自在のベローの一端に前記ハウジングの端部と結合する取付部を有すると共に、他端に第１保持面が設けられた第１保持部を有する第１シール部と、
   前記第１保持部の前記第１保持面に密封に嵌着する第１固着面を有すると共に、端面にシール面を有する分割型固定用密封環と、
   前記分割型固定用密封環の前記シール面と密接可能な対向シール面を有すると共に、第２固着面を有する分割型回転用密封環と、
   前記分割型回転用密封環の前記第２固着面に密封に嵌着する第２保持面が設けられた第２保持部を有すると共に、前記軸に嵌着可能な嵌着部を有する第２シール部とを具備し、
   前記第１シール部と前記第２シール部とが樹脂材製であることを特徴とするメカニカルシール装置。
2. 前記分割型固定用密封環が前記第１シール部の大気側に設けられたばね手段により前記分割型回転用密封環の方向へ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装置。
3. 前記第１保持部の第１保持面が段面で環状に形成されて前記分割型固定用密封環の第１固着面と密封に嵌着することを特徴とする請求項１又は請求項２にメカニカルシール装置。
4. 前記第２保持部の前記第２保持面が段面で環状に形成されて前記分割型回転用密封環と密封に嵌着することを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３に記載のメカニカルシール装置。
5. 前記第１保持部を前記分割型固定用密封環へ締め付ける第1締付具と、前記第２保持部を前記分割型回転用密封環へ締め付ける第２締付具を有することを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３又は請求項４に記載のメカニカルシール装置。

Images