JP2007024151A - 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、密封環の摺動面に発生する摺動熱を効果的に放熱してガスケットに惹起するシール能力の不具合を防止すると共に、シール面のシール能力を向上できることにある。
【解決手段】 このメカニカルシール装置（1）は、取付段部（６０Ａ）の第１取付面（６０Ａ１）に軸方向へ嵌合する嵌着面（１０Ｃ）と、取付段部（６０Ａ）の第２取付面（６０Ａ２）に接合する背面（１０Ｂ）と、背面（１０Ｂ）の反対側の端面に有するシール面（１０Ａ）と、を有する第１密封環（１０）、及び第１密封環（１０）の嵌着面（１０Ｃ）と第１取付面（６０Ａ１）とに密着するゴム状弾性材製のガスケット（８）と、ガスケット（１０）に埋設されて一端に露出する熱伝部（２Ｂ）を有する筒状の伝熱環（２）と、を有する取付シール（５）とを具備し、取付シール（５）の熱伝部（２Ｂ）がシールハウジングの取付面に当接するものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高圧の被密封流体を密封すると共に、密封環の摺動面の摺動発熱によって密封環およびガスケットが、熱による変形又は亀裂等が惹起し、シール能力の低下を防止したメカニカルシール装置に関する。特に、密封環を保持するとともに、この保持間をシールするガスケットのシール能力が摺動面の発熱により低下するのを防止する。同時に、被密封流体の圧力変動によりシール面の変位に伴って偏摩耗するのを防止したメカニカルシール装置の技術分野に関するものである。

近年、変動圧又は／及び高圧の被密封流体を使用する機械装置用のメカニカルシール装置において、被密封流体の漏れ量の基準が厳しくなっている。そして、メカニカルシール装置からの漏れ量を少なくする改善が求められている。この密封環からの被密封流体の漏れは、密封環の摺動面に於ける発熱の上昇が起因すると言われている。特に、被密封流体の高圧又は／及び変動圧に伴う作用力から発生する密封環の摺動面の発熱を効果的に放熱することが重要な課題となっている。更に、密封環の取付面間をシールするガスケットが発熱により軟化（へたるような状態なって弾性力を失う）してシール能力を低下させる課題が存する。

このような機械装置に用いられるメカニカルシール装置において、本発明に係わる関連技術には、図６に示すメカニカルシール装置が存在する（例えば、特許文献１を参照）。図６は、工業用ポンプなどに用いられているメカニカルシール装置１００の片側の断面図である。図６に於いて、機内側Tは被密封流体領域である。また、反対の機外側Fは潤滑油領域又は大気領域である。このメカニカルシール装置１００は、ハウジング１０２と回転軸１０３との間の被密封流体が機外側Fへ漏洩するのをシールするために設ける。この回転軸１０３は、機外側Fの図示省略するモータにより回転する。このために機外側Fである固定密封環１０7の内周側に潤滑油が介在する場合もある。このハウジング１０２には、回転軸１０３を挿入する内周面１０２Ｄの機内側Ｔに嵌着面１０２Cと支持面１０２Ｓから成る環状面の段付部１０２Ｃ、１０２Ｓが形成されている。この段付部１０２Ｃ、１０２Ｓに断面がＬ形で環状を成すカップガスケット１０５を介して固定密封環１０７が装着されている。このカップガスケット１０５の径方向部は、固定密封環１０７の背面１０７Ｆを支持するために、径方向部の内径面１０５Ｄをハウジング１０２の内周面１０２Ｄと近似する寸法に形成されている。

また、カップガスケット１０５の外周面１０５Ａには突起したシール部が二個設けられている。このシール部が嵌着面１０２Ｃに密接して被密封流体をシールする。さらに、カップガスケット１０５の接合面１０５Ｂは支持面１０２Ｓに接合して支持されている。また、固定密封環１０７は、嵌合面１０７Ｂをカップガスケット１０５の内周面１０５Ｃに嵌着するとともに、背面１０７Ｆがカップガスケット１０５を介して支持面１０２Ｓに支持されている。そして、固定密封環１０７は弾性なカップガスケット１０５を介してハウジング１０２に保持されている。

固定密封環１０７のシール面１０７Ａと密接する対向シール面１０６Ａを設けた回転密封環１０６は、ケース１１０に嵌合状態に結合している。又、このケース１１０は、孔付有底円筒状に形成されている。孔付有底部分の内径端から軸方向へ板状に突出した係止片１１０Ｂが周面に沿って複数個に形成されている。一方、係止片１１０Ｂとは反対側の嵌合円筒部１１０Ａの周面に沿って等配に陥没させた係止部１１０Ｐを回転密封環１０６の外周面に設けた各溝部１０６Ｇと係合させて互いに係止している。

また、ベローズ１０９は、一端に設けた大径円筒状のシール部１０９Ａを回転密封環１０６の背面に接合するとともに、取付円筒部１０９Ｂの内周面を回転軸１０３の外周面に嵌合して回転軸１０３と回転密封環１０６との間側をシールしている。さらに、取付円筒部１０９Ｂの外周面に設けたドライブリング１１３により取付円筒部１０９Ｂの内周面を回転軸１０３と密着されている。また、ドライブリング１１３には、外周面に沿って等配に係止溝１１３Ｇが設けられている。この係止溝１１３Ｇには係止片１１０Ｂを係合させている。そして、回転軸１０３からの回転力をドライブリング１１３からケース１１０に伝えるとともに、ケース１１０から回転密封環１０６へと伝達可能な構成にしている。さらに、回転軸１０３には、ベローズ１０９より機内側Ｔにカラー１０８が取り付けられており、このカラー１０８とケース１１０との間に配置されたスプリング１１１により回転密封環１０６の対向シール面１０６Ａを固定密封環１０７のシール面１０７Ａへ弾性的に押圧している。このスプリング１１１は、コイル状ばねである。

このように構成されたメカニカルシール装置１００は、固定密封環１０７のシール面１０７Ａと回転密封環１０６の対向シール面１０６Ａとが密接して機内側Ｔと機外側Ｆの間を遮断する。更に、カップガスケット１０５によりシールハウジング１０２と固定密封環１０７との間隙をシールして機内側Ｔと機外側Ｆとの間を遮断する。しかし、シール面１０７Ａと対向シール面１０６Ａとの接触したシールは、互いに両シール面が相対摺動しながらシールするために、摺動時に互いのシール面が発熱する。

そして、固定密封環１０７の摺動時の発熱がカップガスケット１０５に伝熱し、このカップガスケット１０５の材質を軟化させると共に、この材質の応力緩和によりメカニカルシール装置１００のシール能力を低下させる。これらの問題は、回転軸１０３が高速回転する場合のみならず、被密封流体が高圧の場合、又は、被密封流体が変動する圧力の場合、被密封流体の圧力が相対するシール面１０６Ａ，１０７Ａに作用して互いのシール面１０６Ａ，１０７Ａが摺動発熱を惹起する。

一方、固定密封環１０７の嵌合面１０７Ｂと背面１０７Ｆは、カップガスケット１０５の内周面１０５Ｃに密接して囲まれているので、固定密封環１０７のシール面１０７Ａが摺動して発熱すると、熱伝導率の小さいカップガスケット１０５に囲い込まれた固定密封環１０７は放熱を困難にして熱を蓄積する。

叉、カップガスケット１０５は、ゴム材であるために、この摺動発熱により軟化する。この為に、カップガスケット１０５は、シールハウジング１０２と固定密封環１０７との間をシールする能力が低下する。更に、このカップガスケット１０５は、全体がゴム材であるため、固定密封環１０７を介して被密封流体の圧力を受けると弾性変形するから、固定密封環１０７を正常な状態に保持できずにシール面１０７Ａが変位したり、傾斜したりすることになる。この為に、互いに密接するシール面１０７Ａ、１０６Ａのシール能力が低下する問題も存する。このように、上述の関連技術には技術の向上につれて摺動熱に伴うシールとしての解決すべき課題が存する。

実開平０５−１０７５号公報（図３）

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。その技術的課題は、密封環を密封に取り付けるガスケットが軟化してシール能力が低下するのを防止することにある。又、被密封流体の圧力が密封環に作用しても、密封環のシール面は、対向シール面と密接してシール能力を向上させることにある。

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る。そして、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、取付段部を設けた孔を有するシールハウジングとシールハウジングの孔に挿嵌する軸との間に設けられるメカニカルシール装置であって、取付段部の第１取付面と軸方向へ嵌合する嵌着面と、取付段部の第２取付面に支持される背面と、背面の反対側の端面に有するシール面と、を有する第１密封環、及び第１密封環の嵌着面と第１取付面との間に密着するゴム状弾性材製のガスケットと、このガスケットに埋設されて露出する熱伝部を有する筒状の伝熱環と、を有する取付シールとを具備し、取付シール部の伝熱環の熱伝部がシールハウジングの取付面に接触しているものである。

請求項２に係わる本発明のメカニカルシール装置は、伝熱環の熱伝部がガスケットの内径寸法より大きな寸法に内径方向へ折曲げら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、密封環の嵌着面に小径段部を有し、小径段部に取付シールが装着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、シールハウジングの第２取付面がシールハウジングに着脱自在に保持された放熱部品の第２取付面により構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、伝熱環の両端の熱伝部と出入部がガスケットより露出しているものである。

請求項１に係わる本発明のメカニカルシール装置では、密封環の背面が直接に第２取付面に支持されると共に、嵌着面が環状仕切部を埋設した環状のガスケットに弾性に支持されている。このために、シール面に対して被密封流体の高圧力が作用しても、背面のシール面に対する加工精度の低下は、環状仕切部を介したガスケットが吸収し、シール面が対向シール面に対応して密接することができる。又、被密封流体の圧力が変動しても、固定用密封環は、背面を支持されながら環状仕切部により支持されているので、シール面が傾斜したり、ずれたりするのが防止できる。又、熱伝部は取付シールの温度上昇を防止するために取付段部に当接している。このために、取付シールに蓄積される摺動熱は伝熱環の熱伝部から放熱されるので、ガスケットが加熱により軟化するのを防止する。その結果、取付シール部のシール能力が発揮できる効果を奏する。

請求項２に係わる本発明のメカニカルシール装置では、伝熱環の熱伝部が底部に成るように折曲げられているので、ガスケット内に蓄積する熱を熱伝部から外方へ放出することが可能になり、ガスケットの軟化を防止してガスケットのシール能力が発揮できる。更に、伝熱環の熱伝部は折曲げ加工により形成されるから、平板から深絞を可能にして、切削加工ではなく、安価なプレス加工を可能にする。そして、プレスにより製作コストが低減できる効果を奏する。

この請求項３の本発明のメカニカルシール装置では、密封環の嵌着面に小径段部を設けると共に、この小径段部に取付シールを設けることにより、密封環の嵌着面を第１取付面に直接に接合して支持できると共に、背面を第２取付面に接合して支持させることが可能になる。このために、シール面は被密封流体の圧力を受けても変位することもないので、対向シール面と密接してシール能力を発揮させることが可能になる。しかも、密封環のシール面は変位しないから、背面を支持する第２取付面をスナップリング等の着脱自在な固定部品により保持することを可能にする。このために、シールハウジングの段部の加工が容易になり、製作コストを低減することが可能になる。

この請求項４に係わる本発明のメカニカルシール装置では、小径段部が第１取付面と放熱部により形成されているので、第１取付面と放熱部から成る取付面の加工が容易になる。このために密封環を取り付けるシールハウジングの取付面の加工コストが大きく低減できる効果を奏する。又、放熱部の着脱によって密封環の取付と共に、取り外しが容易になり、密封環の取付コストが大きく低減できる効果を奏する。

この請求項５に係わる本発明のメカニカルシール装置は、伝熱環の熱伝部と基部との両端部をガスケットから露出させることにより、露出している熱伝部又は／及び基部により取付シールの蓄熱が防止できる効果を奏する。又、熱伝部又は基部により取付シールを取付面に装着するとき、又は、取付シールを取付面から引き出すときに、熱伝部又は基部を圧入又は引き出し用にできることによりガスケットに損傷が惹起するのを防止できる。このために、ガスケットを取り付けるときに、損傷して取付シールのシール能力が低下するのを防止できる。更に、伝熱環にガスケットを成形するときに、熱伝部又は基部を成形型内で保持できるからガスケットと仕切部の位置関係が正確に成形できる効果を奏する。

以下、本発明に係わる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、寸法関係が正確な設計図を基にしたものである。

図１は、本発明に係わる第１実施の形態のメカニカルシール装置１を示す片側断面図である。この図１は、ハウジング６０の段付孔６０Ｂと回転軸５０との間にメカニカルシール装置１を装着したものである。

図１に於いて、メカニカルシール装置１は、シールハウジング６０に固着される固定用密封環１０と、回転軸５０に取り付けられる回転用密封環２０とを対向して一対に構成するものである。そして、固定用密封環１０を機能的に取り付けるための取付シール５と、回転用密封環２０を密封に取り付けるためのベローズ４７が重要な機能部品となる。尚、この回転軸５０とシールハウジング６０とは相対回転である。つまり、シールハウジング６０を回転体の形状に構成して固定用密封環１０を回転用密封環として回転させる場合もある。しかし、回転用密封環を密封する取付シール５の構成は固定用密封環１０の場合と同様である。

メカニカルシール装置１を構成する一方の回転用密封環２０は、カーボン材製である。この回転用密封環２０は、全体が環状体を成しており、この回転用密封環２０の外周面には、周面に沿って複数に配置する案内溝２０Ｇを形成する。この案内溝２０Ｇは外周面に対して軸方向を成す。叉、内周が回転軸５０と微小間隙で貫通する貫通孔に形成する。更に、回転用密封環２０の図示左先端部には対向シール面２０Ａを設ける。又、対向シール面２０Ａに対して反対側には押圧面２０Ｂを形成する。尚、回転用密封環２０は、潤滑性を重視したカーボン材の他に、硬度を重視した炭化珪素材、更には、この両者を兼ね備えるものとして炭化珪素に潤滑性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することもできる。

更に、回転用密封環２０の外周面に嵌合する筒部４３Ａと、この筒部４３Ａの一端に孔付の底部４３Ｂを設けたドライブケース４３を形成する。このドライブケース４３の筒部４３Ａの内周面には、案内溝２０Ｇ内に入り込んで係止する凸状の係止部４３Ｃを２条又は３条に形成する。また、底部４３Ｂの内周端には、周面に沿って２等配又は３等配に配置して軸方向へ突出する板状の連結片４３Ｄを形成する。このドライブケース４３の材質は、鋼、アルミニウム、ステンレス鋼等でプレス加工して製作する。

また、回転用密封環２０の押圧面２０Ｂ側にはゴム又は樹脂材製のベローズ４７を配置する。このベローズ４７は、外筒部４７Ａの一端に内方へ折り曲げられた筒状の可撓部を設けるとともに、可撓部に連結する内筒嵌合部４７Ｂを形成する。この外筒部４７Ａの一端面には接合面４７Ａ１を形成する。この接合面４７Ａ１を回転用密封環２０の押圧面２０Ｂに接合した状態にしてドライブケース４３の底部４３Ｂと回転用密封環２０の対向シール面２０Ａ側に設けたカシメ部とにより回転様密封環２０と外筒部４７Ａとを両側から狭持する。なお、カシメ部は、筒部４３Ａの端部に周方向に沿って３等配に小さな幅で直角に折り曲げているので、図示は省略されている。

また、内筒嵌合部４７Ｂの内周面を回転軸５０の外周面に嵌合する。さらに、内筒嵌合部４７Ｂの外周面には、結合面４２Ｃを嵌着したドライブリング４２を設ける。このドライブリング４２により、内筒嵌合部４７Ｂを回転軸５０に密接合する。そして、内筒嵌合部４７Ｂの内周面の密着により内筒嵌合部４７Ｂと回転軸５０との嵌合間をシールするとともに、回転用密封環２０の押圧面２０にベローズ４７の接合面４７Ａ１を密接させて回転用密封環２０の押圧面２０Ｂ側をシールする。

このドライブリング４２には、外周面の周面に沿って等配に複数個の係止溝４２Ｇを形成する。そして、係止溝４２Ｇには、ドライブケース４３の係止片４３Ｄを係止させてドライブリング４２とドライブケース４３とがともに回動するようにする。また、ベローズ４７の機内領域Ｌ側には、回転軸５０に嵌着面４４Ｃを嵌着してばね受部４４を回転軸５０の段付部に係止状態に取り付ける。このばね受部４４は、断面がＬ形の環状体に形成する。叉、ばね受部４４の側面には、ばね受面４４Ａを設ける。そして、このばね受面４４Ａと底部４３Ｂとの間には、回転用密封環２０を弾発に押圧するコイルばね等から成る弾発手段４５を配置する。この弾発手段４５は、コイルばねに形成しているが、円錐状の蔓巻ばねに形成することもできる。なお、ばね受部４４は、ステンレス鋼板、鋼板等の材質を加工して製作する。

そして、回転用密封環２０と、ドライブケース４３と、ドライブリング４２と、ベローズ４７とは、互いに連結して回転軸とともに回動する。同時に、ドライブリング４２の係止溝４２Ｇとドライブケース４３の係止片４３Ｄとは、軸方向へ相対移動可能にされているので、ばね手段４５により弾発に押圧されたドライブケース４３は、ベローズ４７の可撓部の弾性変形により回転用密封環２０を弾発に押圧する。そして、弾発手段４５により押圧される回転用密封環２０の対向シール面２０Ａは、固定用密封環１０のシール面１０Ａと摺動しても密接するようになる。

次に、シールハウジング６０の取付面６０Ａは、回転用密封環２０を内装する中空面６０Ｂと周面６０Ｄとの堺の端面を段付部に形成する。この取付面６０Ａは、断面がＬ形を成す第１取付面６０Ａ１と第２取付面６０Ａ２とに形成する。この取付面６０Ａには、固定用密封環１０と、この固定用密封環１０を密封に取り付ける取付シール５とを取り付ける。この取付シール５はガスケット８と伝熱環２とから構成する。

この固定用密封環１０は、外周に取付シール５と嵌着する嵌着面１０Ｃを設ける。また、固定用密封環１０の内周には回転軸５０に間隙を設けて挿嵌する内周面１０Ｄを形成する。さらに、固定用密封環１０には、回転用密封環２０の対向シール面２０Ａと対向する面に密封用のシール面１０Ａを設ける。叉、固定用密封環１０のシール面１０Ａと反対面には背面１０Ｂを形成する。そして、固定用密封環１０は、固定用密封環１０の嵌着面１０Ｃに取付シール５を嵌着し、さらに、この取付シール５をシールハウジングの取付面６０Ａに嵌合すると、回転用密封環２０と対向する位置に配置される。また、シール面１０Ａと対向シール面２０Ａとは、弾発手段４５の弾発力又は被密封流体の圧力が回転用密封環２０の押圧面２０Ｂに作用する押圧力で密封に接触する。その結果、シール面１０Ａと対向シール面２０Ａとの密接により機内領域Ｌと機外領域Ａとを密封に遮断できる。尚、固定用密封環１０は炭化珪素で製作されているが、超硬合金、カーボン、セラミック材等で製作することもできる。

また、固定用密封環１０の嵌着面１０Ｃとシールハウジング６０の第１取付面６０Ａ１との間に設けられた取付シール５は、筒状の伝熱環２と環状のガスケット８から構成されている。伝熱環２の環状仕切部２Ａは円筒状に形成する。又、環状仕切部２Ａの端部には熱伝部２Ｂを設ける。そして、環状仕切部２Ａは固定用密封環１０とシールハウジング６０との接合面に対し、第１筒状ガスケット８Ａと第２筒状ガスケット８Ｂとの密接を支持する。叉、熱伝部２Ｂは、円筒状にした端部にすることもできるが、端部を厚肉にしても良い。更に、端部を内径方向へ折曲げられて有底状に形成することもできる。そして、熱伝部２Ｂは、第２取付面６０Ａ２の対向面部に対して密接させると共に、ガスケット８が軸方向に移動しないように接合する。なお、図１に示すように、筒状の伝熱環２の端部を折曲げて熱伝部２Ｂに形成する場合には、平板を深絞り加工して有底部の内部を打ち抜けばよいから、プレス加工が容易になり、有底部を機械加工して正確に仕上げしなくとも良い。このために、取付シール５の加工コストを低減できる。この伝熱環２は、冷間圧延炭素鋼により形成されているが、銅合金、アルミニュウム合金等の熱伝導率の大きい材料で形成すると良い。

ガスケット８は、環状仕切部２Ａの外周面に第１筒状ガスケット８Ａを接着すると共に、内周面に第２筒状ガスケット８Ｂを接着して形成する。ガスケット８の外周面に２条の第１シール凸部を形成すると共に、内周面に２条の第２シール凸部を形成する。そして、第１筒状ガスケット８Ａと第２筒状ガスケット８Ｂとの端部を一体に連結する。又、ガスケット８の肉厚を薄くすると共に、シールハウジング６０の取付面６０Ａと固定用密封環１０の嵌着面１０Ｃとに第１シール凸部と第２シール凸部とにより密接させて密封能力を向上させる。第１シール凸部と第２シール凸部は取付面６０Ａと嵌着面１０Ｃとに圧着するとガスケット８の内外周面と略同一面まで圧縮される（なお、第１シール凸部と第２シール凸部は、互いの対向面に圧接しているため、図に表示されていない）。なお、熱伝部２Ｂにはガスケット８を設けない。叉、環状仕切部２Ａの外周面に接着する第１筒状ガスケット８Ａと内周面に接着する第２筒状ガスケット８Ｂの厚さは、図１では略同一厚さであるが、環状仕切部２Ａの内周側の第２筒状ガスケット８Ｂの厚さより外周側の第１筒状ガスケット８Ａの厚さを厚くすると、固定用密封環１０のシール面１０Ａの対向シール面２０Ａに対する平行度を形成する点で好ましい。尚、ガスケット８の材質は耐熱性ゴム材が好ましい。例えば、ＦＫＭ、ＣＭ、Ｈ−ＮＢＲ、ＩＩＲ、等が適している。

このように構成された固定用のシール部は、取付シール５に密封環１０の嵌着面１０Ｃを嵌着して一体に構成する。そして、取付シール５をシールハウジング６０の取付面６０Ａに嵌着して取り付ける。このとき、密封環１０の背面１０Ｂはシールハウジング６０の第２取付面６０Ａ２に密接する。そして、密封環１０のシール面１０Ａが摺動時に発熱する摺動熱を密封環１０の背面１０Ｂからシールハウジング６０へ伝熱する。このために、摺動熱により密封環１０に蓄積された摺動熱は、背面１０Ｂから放熱される。又、密封環１０に蓄積された摺動熱は取付シール５に伝熱してガスケット８を軟化させようとしても、伝熱環２には熱伝部２Ｂが設けられて第２取付面６０Ａ２に密接しているから、取付シール５に蓄積する摺動熱は、伝熱環２の熱伝部２Ｂからシールハウジング６０へ伝熱して放熱することが可能になる。このために、取付シール５のガスケット８は摺動熱により軟化することなくシール能力を発揮することが可能になる。更に、中空面６０Ｂ内には高圧の被密封流体が変動しながら密封環１０に作用する場合もある。しかし、密封環１０は、第２取付面６０Ａ２に背面１０Ｂが密接してシール面１０Ａを支持しているから、シール面１０Ａは変位することなく対向シール面２０Ａに密接してシール能力を発揮する。更に、背面１０Ｂ、又は第２取付面６０Ａ２のシール面１０Ａに対する平行度が加工上設計通りでなくとも、対向シール面に２０Ａに押圧されると、環状仕切部２Ａにより支持された薄肉の第２筒状ガスケット８Ｂが弾性変形してシール面１０Ａの傾きを吸収するから、シール面１０Ａは対向シール面２０Ａと密接してシール能力を発揮することができる。

図２は本発明の第２実施の形態のメカニカルシール装置１の片側断面図である。図２に於いて、図１のメカニカルシール装置１と相違する点は、密封環１０の嵌着面１０Ｃの背面１０Ｂ側に小径段部１０Ｃ１を設ける。この小径段部１０Ｃ１は密封環１０の軸方向の長に対して１／２以上の長さにすると良い。そして、取付シール５を小径段部１０Ｃ１に係合して取り付ける。更に、密封環１０の内周面１０Ｄには、引出用の係止手段１０Ｅが設けられている。この引出手段１０Ｅは、図示省略の着脱治具を引出手段１０Ｅに係止してシールハウジング６０の取付面６０Ａから密封環１０を引き出すときに利用するものである。更に、シールハウジング６０の孔用の周面６０Ｄには取付溝６０Ｃを設ける。この取付溝６０Ｃに熱伝導率の良い材質から製作された放熱部品６０Ｓを係止する。そして、放熱部品６０Ｓの側面に第２取付面６０Ａ２を設ける。この放熱部品６０Ｓの第２取付面６０Ａ２とシールハウジング６０の第１取付面６０Ａ１により取付面６０Ａを形成する。図２に記載したその他の符号の部品は、図１に示す符号の部品と同一である。

このように構成された第２実施の形態のメカニカルシール装置１は、小径段部１０Ｃ１に取付シール５を装着する。この取付シール５は図１の取付シール５と略同一構成である。相違する点は、小径段部１０Ｃ１に係合できるように長さが図１に示す取付シール５より短い点である。この伝熱環２の熱伝部２Ｂは放熱部品６０Ｓの第２取付面６０Ａ２に密接することができる。そして、取付シール５は密封環１０の嵌着面１０Ｃと、シールハウジング６０の第１取付面６０Ａ１との間をシールする。又、取付シール５の熱伝部２Ｂは放熱部品６０Ｓの第２取付面６０Ａ２の対向面部に密接して取付シール５の摺動熱を放熱する。このために、ガスケット８が軟化して密封環１０の接合面間から被密封流体が漏洩するのを防止し、シール能力を発揮できる。

又、密封環１０は、嵌着面１０Ｃがシールハウジング６０の第１取付面６０Ａ１に嵌着すると共に、背面１０Ｂが第２取付面６０Ａ２に当接する。このために、密封環１０は、摺動熱を嵌着面１０Ｃと背面１０Ｂからシールハウジング６０側へ放熱することができる。更に、密封環１０は嵌着面１０Ｃと背面１０Ｂの２点で接合しているから、高圧の被密封流体が変動しながら作用しても、シール面１０Ａは対向シール面２０Ａと密接してシール能力を発揮する。例えば、放熱部品６０Ｓをスナップリングとした場合、スナップリングがシールハウジング６０の取付溝６０Ｃと微小間隙を有して強固に固定されなくとも、密封環１０は嵌着面１０Ｃと背面１０Ｂの２点でシールハウジング６０に接合するので、シール面１０Ａは変動するのが防止される。尚、第２実施の形態に於いては、密封環１０が放熱部品６０Ｓにより支持されているので、放熱部品６０Ｓをシールハウジング６０から取り出せば、密封環１０も容易に機外領域Ａ側から取り出すことが可能になる。つまり、メカニカルシール装置１はシールハウジング６０に着脱自在であるから、メカニカルシール装置１の組立コストを低減できる。

図３は、本発明の第３実施の形態を示すメカニカルシール装置１の片側断面図である。図３に於いて、図２のメカニカルシール装置１と相違する点は、密封環１０に設けた小径段部１０Ｃ１は嵌着面１０Ｃのシール面１０Ａ側に設けた点である。なお、取付シール５は図２の取付シール５と略同一である。そして、第２取付面６０Ａ２はシールハウジング６０に直接に設けたものである（この取付面６０Ａは、図１の取付面６０Ａと同様に構成する）。この取付シール５の熱伝部２Ｂは、密封環１０の小径段部１０Ｃ１の対向面部（側面）に当接させる。図３に記載したその他の符号の部品は、図２に示す符号の部品と同一である。

本発明の第３実施の形態を示すメカニカルシール装置１は、上述のように構成される。そして、図２のメカニカルシール装置１と同様な効果を奏する。

図４は、本発明の第４実施の形態を示すメカニカルシール装置１の片側断面図である。図４に於いて、図２のメカニカルシール装置１と相違する点は、放熱部品６０Ｓに放熱部３を設けた点である。この放熱部品６０Ｓは周面６０Ｄに嵌着して固定する。更に又、固定部品６２をシールハウジング６０の周面６０Ｄの取付溝６０Ｃに着脱自在に係止したものである。そして、放熱部品６０Ｓを固定部品６２により保持する。放熱部品６０Ｓには一体に放熱部３を設ける。この放熱部３は、筒状に形成された本部３Ｂと、本部３Ｂの外周面に複数の放熱形フィン３Ａを設ける。各放熱形フィン３Ａの間は放熱空間３Ｄに形成する。

更に、本部３Ｂの内周面は、回転軸５０との間に間隙を設ける。叉、本部３Ｂの端面には接合面３Ｃを設けて、放熱部品６０Ｓの接着面６０Ｓ１と接合する。この放熱部３の接合面３Ｃと放熱部品６０Ｓの接着面６０Ｓ１とは銀ロー付け叉は銅ロー付けにより接着した結合部９に形成する。尚、固定部品６２は市販のスナップリングを用いることもできる。この固定部品６２も熱伝導率が大きい材料を用いる。そして、放熱部品６０Ｓと固定部品６２は、アルミニュウム（Ａｌ）、銅（Ｃu）、錫、モリブデン、マグネシウム等を含有した合金、ステンレス鋼、鋳鉄等を機械加工叉は鋳造して製作する。なお、伝熱環２は、錆びないようにすると共に、伝熱を良くするために銀叉は錫メッキなどで被覆すると良い。

本発明の第４実施の形態を示すメカニカルシール装置１は、上述のように構成される。そして、図３のメカニカルシール装置１と同様な効果を奏する。更、図４のメカニカルシール装置１は、放熱部品６０Ｓに放熱部３を設けることにより、摺動時に、更なる密封環１０と取付シール５との摺動熱を放熱させる効果が発揮できる。

図５は、本発明の第５実施の形態のメカニカルシール装置１の片側断面図である。図５に於いて、図１と相違する点は、伝熱環２の端部に設けた基部２Ｃをガスケット８より機内領域Ｌ側へ突出させて露出したものである。この基部２Ｃには周面に沿って複数の取出孔６を設ける。この取出孔６に図示省略の引出治具を係止して取付シール５を第１取付面６０Ａ１から引き出すことができるようにしたものである。又、取付シール５を第１取付面６０Ａ１に挿入するときに、基部２Ｃを圧入できるようにするものである。この基部２Ｃを設けることにより、取付シール５を第１取付面６０Ａ１に着脱するときにガスケット８を損傷しないようにできる。この伝熱環２は冷間圧延炭素鋼、アルミニウム、叉は銅材により形成する。叉、ステンレス鋼、鋼板により形成することもできる。伝熱環２をステンレス鋼、鋼材製にする場合は、表面を銀メッキ銅メッキにより熱伝達率を向上させると良い。その他の符号は図１の符号の部品と同一である。

以上述べたように、本発明は、密封環の摺動面に発生する摺動熱を放熱し、摺動面に惹起する摩耗・損傷を防止したメカニカルシール装置として有用である。叉、密封環の取付面をシールするガスケットの軟化を防止してガスケットの耐久能力を向上したメカニカルシール装置として有用である。

本発明の第１実施の形態に係わるメカニカルシール装置を軸に装着した片側断面図である。 本発明の第２実施の形態に係わるメカニカルシール装置を軸に装着した片側断面図である。 本発明の第３実施の形態に係わるメカニカルシール装置を軸に装着した片側断面図である。 本発明の第４実施の形態に係わるメカニカルシール装置を軸に装着した片側断面図である。 本発明の第５実施の形態に係わるメカニカルシール装置を軸に装着した片側断面図である。 本発明に関連するメカニカルシール装置の片側断面図である。

符号の説明

１ メカニカルシール装置
２ 伝熱環
２Ａ 環状仕切部
２Ｂ 熱伝部
２Ｃ 基部
３ 放熱部
３Ａ 放熱形フィン
３Ｂ 本部
３Ｃ 接合面
３Ｄ 放熱空間
５ 取付シール
８ ガスケット
８Ａ 第１筒状ガスケット
８Ｂ 第２筒状ガスケット
９ 結合部
１０ 固定用密封環（第１密封環）
１０Ａ シール面
１０Ｂ 背面
１０Ｃ 嵌着面
１０Ｄ 内周面
２０ 回転用密封環
２０Ａ 対向シール面
２０Ｂ 押圧面
２０Ｇ 案内溝
４２ ドライブリング
４３ ドライブケース
４４ ばね受部
４５ 弾発手段
４７ ベローズ
６０ シールハウジング
６０Ａ 取付面
６０Ａ１ 第１取付面
６０Ａ２ 第２取付面
６０Ｂ 中空面
６０Ｃ 取付溝
６０Ｄ 周面
６０Ｓ 放熱部品
６０Ｓ１ 接着面
６２ 固定部品
Ａ 機外領域
Ｌ 機内領域

Claims (5)

1. 取付段部を設けた孔を有するシールハウジングとシールハウジングの孔に挿嵌する軸との間に設けられるメカニカルシール装置であって、前記取付段部の第１取付面に軸方向へ嵌合する嵌着面と、前記取付段部の第２取付面に支持される背面と、前記背面の反対側の端面に設けたシール面と、を有する第１密封環、及び前記第１密封環の前記嵌着面と前記シールハウジングの前記第１取付面との間をシールするゴム状弾性材製のガスケットと、前記ガスケットに埋設されて一端に露出する熱伝部を有する筒状の伝熱環と、を有する取付シールを具備し、前記取付シールの前記熱伝部が前記シールハウジングの取付面に接触することを特徴とするメカニカルシール装置。
2. 前記伝熱環の一端部に有する熱伝部がガスケットの内径寸法より大きな寸法に内径方向へ折曲げら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. 前記密封環の前記嵌着面に前記小径段面を有し、前記小径段面に前記取付シールが装着されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のメカニカルシール装置。
4. 前記シールハウジングの前記第２取付面が前記シールハウジングに着脱自在に保持された放熱部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２又は請求項３に記載のメカニカルシール装置。
5. 前記伝熱環の被密封流体側に設けた基部が前記ガスケットより露出してい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。
   
   

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