JP2015086903A - メカニカルシール - Google Patents

Abstract

【課題】低温下においてもガスケットが外れにくいメカニカルシールを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明によれば、回転軸Ｓに取付けられた回転環１２の端面と静止側部材に連結された静止環１６の端面とを摺動接触させてシールを行うメカニカルシール１０であって、機体に連結固定され、回転軸が通される開口を有する金属製のシールカバー１４と、シールカバーの開口にシールを形成する環状ガスケット２６であって、径方向に延びる突出部２６ｃを有している樹脂製の環状ガスケットと、突出部が嵌合する凹部１４ｃと、を備えていることを特徴とするメカニカルシールが提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は、メカニカルシールに関し、ガスケットが取付けられたメカニカルシールに関する。

メカニカルシールは、回転環と静止環の端面を摺動接触させてシールを行うシール装置として種々の分野に広く用いられている。

メカニカルシールは、回転環がモータの回転軸等の回転軸に装着されて回転軸と共に回転し、静止環がモータケーシング等の静止側部材に装着され回転しない構造を有している。このようなメカニカルシールでは、機内側に存在する被密封流体が静止環の近傍に流入することを防止すべく、静止環の機内側にダイヤフラムを配置した構成を有するものが知られている（特許文献１）。

このようなダイヤフラム付のメカニカルシールでは、ダイヤフラムの径方向外方側に配置された環状の樹脂製ガスケットによって、静止環側の端面シールを形成している構成が提案されている。

このような構成では、環状の樹脂製ガスケットが、静止側部材を構成する金属製のカバー部材に形成された円形開口の縁部に圧入されることによって、静止側部材に取付けられている。

また、ダイヤフラムが設けられていないメカニカルシールにおいても、静止環の径方向外方側に環状のガスケットを配置することによって、静止環の端面シールを形成する構成が提案されている。

このような構成でも、環状の樹脂製ガスケットが、静止側部材を構成する金属製のカバー部材に形成された円形開口の縁部に圧入されることによって、静止側部材に取付けられている。

特開２０１２−１３２１３号公報

上記構成は、上述したように、樹脂製のガスケットを金属製のカバー部材に取付けた構造を有するため、冬場の屋外等の低温条件下では、樹脂と金属の熱膨張率の差によって相対的な寸法が変化し、カバー部材からガスケットが外れてしまい、メカニカルシールの取付け作業が円滑に行えない等の問題が生じていた。

また、この樹脂製のガスケットは、ダイヤフラムやシール用Ｏリングの位置決めをする機能も果たしているため、このガスケットがカバー部材から外れるとダイヤフラム、Ｏリング等のメカニカルシール構成部品が所定位置からずれてしまいメカニカルシールの性能が低下する等の問題も生じてしまう。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、低温下においてもガスケットが外れにくいメカニカルシールを提供することを目的とする。

本発明の他の好ましい態様によれば、
回転軸に取付けられた回転環の端面と静止側部材に連結された静止環の端面とを摺動接触させてシールを行うメカニカルシールであって、
機体に連結固定され、前記回転軸が通される開口を有する金属製のシールカバーと、
前記シールカバーの開口にシールを形成する環状ガスケットであって、径方向に延びる突出部を有している樹脂製の環状ガスケットと、
前記突出部が嵌合する凹部と、を備えている、
ことを特徴とするメカニカルシールが提供される。

このような構成によれば、低温下で、金属製の静止側部材と収縮した場合であっても、環状ガスケットに形成された径方向内方に延びる突出部が、径方向外方に向かって開口する凹部に収容されるので、樹脂製の環状ガスケットが外れに難くなる。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記シールカバーと前記静止環との間に配置された環状のリテーナをさらに備え、
前記凹部が、前記環状リテーナに形成された径方向外方に向かって開口する凹部であり、
前記突出部が、径方向内方に延びる突出部である。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記静止環から径方向外方に延びるように前記静止環に取付けられた環状ダイヤフラムを備え、
該環状ダイヤフラムの径方向外方端部が、前記リテーナと前記環状ガスケットとの間に挟持されている。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記突出部が、前記ガスケット上で環状に延び、
前記凹部が、前記リテーナ上で環状に延びている。

このような構成によれば、ガスケットの全周にわたって形成された突出部が、リテーナの全周にわたって形成された凹部に嵌合することになるため、環状のガスケットの外れが確実に防止される。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記ガスケットが、軸線方向に延びる延長部を有し、
前記突出部が、前記延長部の先端に形成されている。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記ガスケットを構成する材料が、前記リテーナを構成する材料より熱膨張係数が高い。

このような構成によれば、径方向外方に位置するガスケットの突出部の方が径方向内方に位置するリテーナの凹部より、温度低下によって大きく収縮するため、低温下では、ガスケットに設けられた突出部がリテーナに設けられた凹部に確実に食い込み、ガスケットの外れがより確実に防止される。

本発明によれば、低温下等においてもガスケットが外れにくいメカニカルシールが提供される。

本発明の第１の実施形態のメカニカルシールの構成を示す断面図である。 図１のメカニカルシールの静止環付近の構成を示す拡大図である。 本発明の第２の実施形態のメカニカルシールの構成を示す断面図である。 図１のメカニカルシールの静止環付近の構成を示す拡大図である。

以下、本発明の第１の実施形態のメカニカルシールについて図面に沿って説明する。図１は、本実施形態のメカニカルシールの構成を示す断面図であり、図２は、メカニカルシールの静止環付近の構成を示す拡大図である。

本実施形態のメカニカルシール１０は、モータの回転軸等の回転軸Ｓに装着されて回転軸Ｓと共に回転する回転環１２と、機体に固定された静止側部材である金属製のシールカバー１４に連結された静止環１６とを備えている。詳細には、メカニカルシール１０は、シールカバー１４に形成され回転軸Ｓが通される開口内に配置されている。

本実施形態のメカニカルシール１０は、静止環１６が、カーボン等の耐摩耗性材料で構成され、円環状の形状を有している。静止環１６は、その先端面が、回転環１２の先端面と摺動接触し、回転シール部分を形成する。静止環１６は、コンプリング１８が連結され、このコンプリング１８を介してスプリング２０によって回転環１２方向に付勢されている。

本実施形態のメカニカルシール１０は、更に、静止環１６に取付けられた環状のダイヤフラム２２を備えている。ダイヤフラム２２は、ゴム、合成樹脂等の材料で形成された環状部材であり、径方向内方端が静止環１６の外周面に設けられた環状溝に挿入され、径方向外方に延びるように配向された状態で、静止環１６に連結固定されている。このダイヤフラム２２は、機内側（図１の左側）に存在する被密封流体がメカニカルシール内に流入することを防止する機能を有する。

メカニカルシール１０は、さらに、シールカバー１４と静止環１６との間に配置された環状のリテーナ２４を備えている。リテーナ２４の径方向内方端の機内側部分には、断面が矩形状の環状の内方段部２４ａが形成されている。この内方段部２４ａには、ＯリングＯが嵌合され、静止環１６とリテーナ２４との間をシールしている。

リテーナ２４の径方向外方端の機内側部分にも、断面が矩形状の環状の外方段部２４ｂが形成されている。この外方段部２４ｂの底面の機外側部分には、径方向外方に向かって開口する凹部２４ｃが形成されている。凹部２４ｃは、環状のリテーナ２４の外周面の全周にわたって延びる環状の溝部とされている。

メカニカルシール１０は、さらに、リテーナ２４の機内側（図１の左側）で、シールカバー１４の開口内に配置された環状ガスケット２６を備えている。ガスケット２６は、合成樹脂で一体的に形成された、径方向に延びる本体部２６ａと、本体部２６ａの径方向外端から軸線方向に延びる延長部２６ｂとから成る略Ｌ字状の断面形状を有している。延長部２６ｂの先端には、径方向内方に向かって突出する突出部２６ｃが形成されている。突出部２６ｃは、環状ガスケット１６の内周面の全周にわたって延びる環状の突出部とされている。

本実施形態のメカニカルシール１０は、環状ガスケット２６の突出部２６ｃが、メカニカルシール１０の組み立て状態において、リテーナ２０の凹部２４ｃすなわち環状溝部に嵌合するように構成されている。

また、本実施形態のメカニカルシール１０は、リテーナ２４が、ガスケット２６を形成する合成樹脂より熱膨張係数が低い合成樹脂で形成され、ガスケット２６との間で環状ダイヤフラム２２の外縁部を挟持するように構成されている。

ガスケット２６は、シールカバー１４の円形の開口に圧入されることによって、シールカバー１４に取付けられる。本実施形態では、ガスケット２６の外径は、シールカバー１４の円形開口の内径より0.1乃至0.5ｍｍ大きく設定されている。

上述のように、本実施形態のメカニカルシール１０は、ガスケット２６が組み込まれたとき、リテーナ２４の凹部２４ｃに、ガスケット２６の環状の突出部２６ｃの先端部が嵌合するので、低温下においても、ガスケット２６、およびリテーナ２４とガスケット２６の間に挟持されたダイヤフラム２２とが外れにくい構造となる。

さらに、径方向外方に位置するガスケット２６の突出部２６ｃの方が径方向内方に位置するリテーナ２４の凹部２４ｃより、温度低下によって大きく収縮するため、低温下では、ガスケット２６に設けられた突出部２６ｃがリテーナ２４に設けられた凹部２４ｃに食い込み、ガスケット２６の外れがより確実に防止される。

次に、本発明の第２の実施形態のメカニカルシール１０’について図面に沿って説明する。図３は、本実施形態のメカニカルシール１０’の構成を示す断面図であり、図４は、メカニカルシール１０’の静止環付近の構成を示す拡大図である。

本実施形態のメカニカルシール１０’は、ダイヤフラム２２が設けられていない点で、第１の実施形態のメカニカルシール１０等と異なっているが、他の構成はメカニカルシール１０と同様である。なお、図３および図４では、各構成要素に、図１および図２の対応する構成要素に付した参照符号に「’」を付した参照符号を付している。

上述したように、本実施形態のメカニカルシール１０’では、ダイヤフラム２２が設けられていないので、図３および図４に示されているように、リテーナ２４’が、直接、ガスケット２６’と接触している。
さらに、リテーナ２４’には、内方段部に代えて、全周にわたって延びる内方溝部材２４ａ’が形成され、ＯリングＯ’を収容している。

本実施形態のメカニカルシール１０’においても、ガスケット２６’は、シールカバー１４’の円形の開口に圧入されることによって、シールカバー１４’に取付けられる。本実施形態でも、ガスケット２６’の外径は、シールカバー１４’の円形開口の内径より0.1乃至0.5ｍｍ大きく設定されている。

さらに、径方向外方に位置するガスケット２６’の突出部２６ｃ’の方が径方向内方に位置するリテーナ２４’の凹部２４ｃ’より、温度低下によって大きく収縮するため、低温下では、ガスケット２６に設けられた突出部２６ｃ’がリテーナ２４’に設けられた凹部２４ｃ’に食い込み、ガスケット２６’の外れがより確実に防止される。

本発明の前記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内で種々の変更、変形が可能である。

上記実施形態では、ガスケット２６に設けられた突出部２６ｃが環状の突出部であり、リテーナ２４に設けられた凹部２４ｃが環状の溝部とされているが、ガスケットに角度間隔をおいた複数の独立した突出部を設け、この突出部を受け入れ可能な独立した凹部をリテーナの対応する位置に設けた構成でもよい。

また、上記実施形態では、ガスケット２６に径方向内方に延びる突出部２６ｃを設け、この突出部２６ｃを収容する凹部２６をリテーナ２４に設けたが、ガスケットに径方向外方に延びる突出部を設け、シールカバーに、径方向外方に延びる突出部を収容するように径方向内方に延びる凹部を設けた構成でもよい。

１０：メカニカルシール
１２：回転環
１４：シールカバー
１６：静止環
１８：コンプリング
２２：ダイヤフラム
２４：リテーナ
２４ｃ：凹部
２６：環状ガスケット
２６ａ：本体部
２６ｂ：延長部
２６ｃ：突出部

Claims (6)

1. 回転軸に取付けられた回転環の端面と静止側部材に連結された静止環の端面とを摺動接触させてシールを行うメカニカルシールであって、
   機体に連結固定され、前記回転軸が通される開口を有する金属製のシールカバーと、
   前記シールカバーの開口にシールを形成する環状ガスケットであって、径方向に延びる突出部を有している樹脂製の環状ガスケットと、
   前記突出部が嵌合する凹部と、を備えている、
   ことを特徴とするメカニカルシール。
2. 前記シールカバーと前記静止環との間に配置された環状のリテーナをさらに備え、
   前記凹部が、前記環状リテーナに形成された径方向外方に向かって開口する凹部であり、
   前記突出部が、径方向内方に延びる突出部である、
   ことを特徴とするメカニカルシール。
3. 前記静止環から径方向外方に延びるように前記静止環に取付けられた環状ダイヤフラムを備え、
   該環状ダイヤフラムの径方向外方端部が、前記リテーナと前記環状ガスケットとの間に挟持されている、
   請求項２に記載のメカニカルシール。
4. 前記突出部が、前記ガスケット上で環状に延び、
   前記凹部が、前記リテーナ上で環状に延びている、
   請求項２または３に記載のメカニカルシール。
5. 前記ガスケットが、軸線方向に延びる延長部を有し、
   前記突出部が、前記延長部の先端に形成されている、
   請求項１ないし４のいずれか１項に記載のメカニカルシール。
6. 前記ガスケットを構成する材料が、前記リテーナを構成する材料より熱膨張係数が高い、
   請求項１ないし５のいずれか１項に記載のメカニカルシール。

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