JP2017040327A - 分割型メカニカルシール及び分割型メカニカルシールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸に簡単かつ精度良く位置決め及び固定できる分割型メカニカルシール及び分割型メカニカルシールの製造方法を提供する。【解決手段】回転軸１０を軸封する分割型メカニカルシール１であって、外周面１０ｅに凹部１０ａを有する回転軸１０と、周方向に分割された複数のリング片２Ｒ，２Ｌにより構成され、それらの内周面２ｓの少なくとも一部が、凹部１０ａに嵌入配置されるとともに、複数のリング片２Ｒ，２Ｌを環状に結合する結合手段６により結合され、回転軸１０の周方向に相対回転不能に取り付けられたメイティングリング２とを備えた。【選択図】図１

Description

本発明は、複数のリング片に分割されたメイティングリングが回転軸に取り付けられた分割型メカニカルシール及び分割型メカニカルシール製造方法に関する。

メカニカルシールは、流体機器のハウジングと、ハウジングを貫通するように配置される回転軸との間に装着して使用されるものであり、軸方向に移動可能に付勢されるシールリングと、軸方向への移動が阻止されたメイティングリングとの摺接により、流体機器の内部から外部又は外部から内部への流体の漏れを防ぐものである。

メカニカルシールは、（１）回転軸にスリーブを固定し、このスリーブの外径側にメイティングリングが固定されるもの（特許文献１）、（２）回転軸に固定される一対のスリーブによりシールリングを軸方向に挟持して固定するもの（特許文献１）、（３）回転軸を段差構造とし、当該段差と回転軸に固定されるスリーブによりメイティングリングを軸方向に挟持して固定するもの（特許文献２）がある。

上述したメイティングリングは円環形状であるため、回転軸に着脱する際に、流体機器を分解する必要がある。流体機器を分解せずに回転軸にメイティングリングを装着する要求もあり、シールリングを複数のリング片に分割し、これら複数のリング片を環状に配置する分割型メカニカルシールも提案されている（特許文献３）。

特開２０００−２５７７２１号公報（［００１０］、図１） 特開昭５９−２００８７０号公報（［０００３］、図１） 国際公開２００９／１３６５３９号（［００２５］、図１）

これらの分割型メカニカルシールは、組み付け作業においてメイティングリングを回転軸に対して軸方向の所定の位置に組み付ける必要があり、いずれの場合にも回転軸の外周にメイティングリングと近接してスリーブを設け、これによりメイティングリングの軸方向の位置決めと固定を行っているため、部品点数が多く、組み付け作業が煩雑であるとともに、精度良く位置決めすることが難しかった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、回転軸に簡単かつ精度良く位置決め及び固定できる分割型メカニカルシール及び分割型メカニカルシールの製造方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の分割型メカニカルシールは、
回転軸を軸封する分割型メカニカルシールであって、
外周面に凹部を有する回転軸と、
周方向に分割された複数のリング片により構成され、それらの内周面の少なくとも一部が、前記凹部に嵌入配置されるとともに、前記複数のリング片を環状に結合する結合手段により結合され、前記回転軸の周方向に相対回転不能に取り付けられたメイティングリングと、を備えたことを特徴としている。
この特徴によれば、メイティングリングは、複数に分割されたリング片が回転軸の凹部に嵌入配置された状態で結合手段により環状に結合されることで、回転軸の凹部がメイティングリングの位置決めとして作用するため、複数部品の組み合わせによる公差の累積がなく、回転軸にメイティングリングを簡単かつ精度良く位置決め、固定できる。

前記凹部は、前記回転軸に設けられた環状の周方向溝であることを特徴としている。
この特徴によれば、回転軸の周方向溝の側壁が、均一にメイティングリングの軸方向の荷重受けとして作用するため、メイティングリングの軸方向の姿勢を安定させることができる。

前記メイティングリングは、その内周面の径方向の位置を、前記回転軸の外周面と前記凹部の底面との間に位置した状態で、前記回転軸に取り付けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、メイティングリングの内周面が回転軸の凹部の底面と接触していないため、分割されたリング片同士の接合部に隙間が発生することがなく、密封性を確保することができる。

前記メイティングリングは、その外径側に機器内及び機器外よりも高圧の流体が存在していることを特徴としている。
この特徴によれば、高圧の流体がメイティングリングを軸方向中心に向けて加圧するため、結合手段の結合力が弱くとも、確実にリング片同士の結合状態を維持することができる。

前記複数のリング片は一体のリング状部材が割られたものであることを特徴としている。
この特徴によれば、一体のリング状部材が割られたリング片を用いているため、リング片同士を結合手段により結合した際に、分割面同士が隙間なく接合し、高い精度で結合することができる。

前記複数のリング片は、前記一体のリング状部材が半割されたものであることを特徴としている。
この特徴によれば、２つのリング状部材によりメイティングリングが構成されるため、リング片の取り扱いが容易である。

前記凹部にＯリングを介して前記リング片の一部が嵌入されていることを特徴としている。
この特徴によれば、回転軸の周方向に均一に密封する二次シールを得ることが容易である。

前記結合手段は、前記複数のリング片を外周から緊締することを特徴としている。
この特徴によれば、複数のリング片を、周方向に均しくかつ精度良く結合することができる。

前記複数のリング片は、その外周に前記結合手段が配置される外周溝を有していることを特徴としている。
この特徴によれば、結合手段により複数のリング片を結合する際に、外周溝に結合手段がガイドされ、リング片の軸方向への移動を規制するため、リング片の結合における作業性が良い。

前記課題を解決するために、本発明の分割型メカニカルシール製造方法は、
回転軸を軸封する分割型メカニカルシールの製造方法であって、
回転軸の外周に凹部を形成する凹部形成工程と、
リング状部材を一体に成形する成形工程と、
前記リング状部材を複数のリング片に分割する分割工程と、
前記複数のリング片の少なくとも一部を、前記回転軸の凹部に嵌入配置する配置工程と、
前記複数のリング片を結合手段により周方向に結合し、メイティングリングとする結合工程と、を有していることを特徴としている。
この特徴によれば、メイティングリングは、複数に分割されたリング片が回転軸の凹部に嵌入配置された状態で結合手段により環状に結合されることで、回転軸の凹部がメイティングリングの位置決めとして作用するため、複数部品の組み合わせによる公差の累積がなく、回転軸にメイティングリングを簡単かつ精度良く位置決め、固定できる。

前記リング状部材は、脆性材であり、前記分割工程は、前記リング状部材が外力により割られることを特徴としている。
この特徴によれば、分割工程において、リング状部材が脆性材であるため、リング状部材を破砕することなく分割することができる。

前記分割工程は、メイティングリングの内周に複数設けられたスリットに引張力を加えて行われることを特徴としている。
この特徴によれば、スリットに発生する応力集中により、リング状部材が破砕することなく分割することができるため、複数のリング片を得ることが容易である。

前記配置工程は、前記回転軸の凹部にＯリングを介して前記複数のリング片が配置されることを特徴としている。
この特徴によれば、Ｏリングが二次シールとして作用するため、回転軸とメイティングリングの密封性を確保することができる。

前記Ｏリングは、切断された端部同士が接合されたものであることを特徴としている。
この特徴によれば機械を分解せずに配置工程を行うことができる。

前記複数のリング片の分割面と、前記Ｏリングの切断面は、周方向の位相を違えて配置されることを特徴としている。
この特徴によれば、複数のリング片の分割面から流出した流体が、Ｏリングにより確実に密封されるため、メイティングリングの密封性を確保することができる。

実施例１における本発明に係る分割型メカニカルシールの正面断面図であり、軸を基準に上半分と下半分は異なる角度の切断面により切断された断面図である。 実施例１における回転環の（ａ）側面図、（ｂ）正面断面図である。 実施例１における要部の斜視図であり、（ａ）配置工程、（ｂ）結合工程である。 回転軸に分割リング片を結合手段により結合した状態を示す部分断面図である。 実施例２における本発明の分割型メカニカルシールの正面断面図である。 実施例２における回転環の（ａ）側面図、（ｂ）正面断面図である。 実施例２における静止環の正面断面図である。

本発明に係る流体回路を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

実施例１に係る分割型メカニカルシール及びその製造方法について、図１から図４を参照して説明する。なお、以下の説明において回転軸の径方向を分割型メカニカルシールの径方向、回転軸の軸方向を分割型メカニカルシールの軸方向と定義する。

図１に示されるように、本発明に係る分割型メカニカルシール１は、回転環（メイティングリング）２の軸方向両端面が摺動面として作用するダブルメカニカルシールであり、回転環２と、回転環２の軸方向両端面にそれぞれ摺接される静止環（シールリング）３を備えており、これらの静止環３は、マルチスプリング４により軸方向に付勢されてケーシング５にガイドされており、回転環２への軸方向の当たり量を自動で調整できる構造となっている。

次に、分割型メカニカルシール１の使用状態における各部の圧力は、使用される攪拌機等の機器の機内へとつながる空間の圧力Ｐ１、エクスターナル流体が注入された空間の圧力Ｐ２、機器外部の大気圧力Ｐ３のうち、圧力Ｐ２が最も高くなるように設定されている。

次に、回転環２は回転軸１０の外周に設けられた凹部である周方向溝１０ａに嵌入配置されており、回転環２と周方向溝１０ａとの間には、二次シールとしてのＯリング８Ａが配置されている。また、回転環２の軸方向の寸法は、周方向溝１０ａよりも僅かに大きく形成されている（図４参照）。

また、回転環２はその外周に設けられた外周溝２ａに、緩衝材としてのゴムリング２０を介して結合手段であるリテイニングバンド６が配置されており、このリテイニングバンド６の緊締力により、回転環２を構成するリング片である分割リング片２Ｒ，２Ｌが周方向に固定された状態で配置されている。ここで、ゴムリング２０は弾性を有しており、リテイニングバンド６の緊締力による周方向への変形による伸長を考慮し、一部切断されている。なお、分割リング片２Ｒ，２Ｌがリテイニングバンド６により結合されたものを回転環２と呼び、分割リング片２Ｒ，２Ｌに割る前の一体のリング状のものを後述する回転環部材２αと呼ぶ。

次に、図２（ａ）に示されるように、回転環２は、周方向に１８０°等配で貫通孔２ｃを２つ有しており、これらの貫通孔２ｃが、回転軸１０の周方向溝１０ａの底部の軸方向中央に設けられた位置決め穴１０ｂ（図３（ａ）参照）に挿入されるノックピン９と同じ位相で配置されるため、ノックピン９が貫通孔２ｃに嵌入されることにより、回転環２は回転軸１０と周方向に相対回転不能に位置決めされているとともに、回転軸１０の回転トルクが回転環２に伝達されている。

また、回転軸１０の回転トルクは、Ｏリング８Ａの摩擦抵抗によっても回転環２に伝達されている。なお、貫通孔２ｃは回転環２の内周側にノックピン９が嵌入できる空間があれば、外周側まで貫通していなくてもよい。更になお、回転軸１０のトルク伝達としてはＯリング８Ａのみでもよく、ノックピン９はなくてもよい。

次に、回転環２はＳｉＣを材質とし、回転環部材２α（図２（ｂ）参照）として一体のリング状に形成され、内周面に２つ設けられたスリット２ｅを起点とする分割面２ｄにより、分割リング片２Ｒ，２Ｌとして２つに分割された後にリテイニングバンド６により結合されている。回転環２の材質としてはＳｉＣを採用することで、軽量化が図れるため、高速回転時に発生する遠心力を軽減できるが、材質としてはこれに限定されることはなく、カーボンや超硬合金といった摺動部材として一般的に要求される機械的強度、自己潤滑性、耐摩耗性が高いものが好ましく、自割りにより分割されることを考慮すると、更に脆性を備えた材質がより好ましい。

また、図２（ｂ）に示されるように、回転環２の内周面２ｓには軸方向に併設された２条の内周溝２ｂを備えており、これらの内周溝２ｂには２本のＯリング８Ａがそれぞれ収納され、各内周溝２ｂの両縁には面取り２ｆがそれぞれ設けられている。この面取り２ｆの大きさはＯリングのはみ出しや密封性に影響を与えない範囲で任意に設定可能であるが、１．３ｍｍから１．５ｍｍであることが好ましい。この面取り２ｆが案内ガイドとなって、回転軸１０の外周で分割リング片２Ｒ，２Ｌを結合する際に、Ｏリング８Ａを容易かつ確実に内周溝２ｂに収納することができる。また、前述のスリット２ｅの深さについては、内周溝２ｂよりも浅いことが好ましい。スリット２ｅを経由して流体がＯリング８Ａの外径側から漏出するのを防ぐためである。

次に、図４に示されるように、回転軸１０はステンレス等の鋼材で成形されており、その一部に凹部としての周方向溝１０ａが形成されている。周方向溝１０ａは、軸と略平行の溝底１０ｃと、溝底１０ｃの端部から径方向に立設された側壁１０ｄとにより断面コ字状に構成されており、溝底１０ｃの略中央には位置決め穴１０ｂが１８０°等配で設けられている。（図３（ａ）参照）。また、回転軸１０はその外周に外周面１０ｅを備えている。

次に、分割型メカニカルシール１の製造方法について説明する。
図３（ａ）に示されるように、回転軸１０の外周に凹部としての周方向溝１０ａを形成し、その溝底１０ｃに１８０°等配で位置決め穴１０ｂを形成する（凹部形成工程）。
次に、ＳｉＣを焼結して回転環部材２αを成形し（成形工程）、その後に回転環部材２αの内周面２ｓに設けられたスリット２ｅに楔を打つ等の作業により引張力を与え、２つの分割リング片２Ｒ，２Ｌに分割する（分割工程）。

ここで、回転環部材２αに予めスリット２ｅを設けているため、スリット２ｅで応力集中が起こるため、回転環部材２αが細かい破片に破砕することなく、きれいな分割面２ｄを有する分割リング片２Ｒ，２Ｌを得ることができる。回転環部材２αが脆性を有していることが、きれいな分割面２ｄを有する分割リング片２Ｒ，２Ｌを得ることに寄与している。このように分割リング片２Ｒ，２Ｌがきれいな分割面２ｄを得られることで、再度分割リング片２Ｒ，２Ｌを結合した際の密封性を確保できる構造となっている。なお、図２及び図３については、分割面２ｄの状態を、説明の便宜上実際よりも粗い面で示している。

次に、分割した回転環部材２αより得られた分割リング片２Ｒ，２Ｌの内周を回転軸１０の周方向溝１０ａに嵌入配置する（配置工程）。回転環２を構成する分割リング片２Ｒ，２Ｌを配置する位置としては、周方向溝１０ａに設けられた位置決め穴１０ｂと回転環２の分割リング片２Ｒ，２Ｌが有する貫通孔２ｃが同じ位相となるように配置する。ノックピン９を挿入するためである。

この時、Ｏリング８Ａを予め切断して回転軸１０の溝底１０Ｃに配置した後に接合しておき、分割リング片２Ｒ，２Ｌの内周面に設けられた内周溝２ｂに収容する。ここで、Ｏリング８Ａを切断し、配置した後に接合することで、回転軸１０の周辺の部品を分解せずともＯリング８Ａを回転軸１０の溝底１０ｃに配置することができる。更に、切断されたＯリング８Ａの切断部と回転環２の分割面２ｄは周方向に異なる位相であることが好ましい。Ｏリングの分割部と回転環２の分割面２ｄが周方向に同じ位相となると、Ｏリング８Ａの接合部の密封性は他の部分に比べて劣ることもあるため、分割面が重なる部分の密封性が確保しづらくなるからである（図３（ｂ）参照）。

次に、図３（ｂ）に示されるように、ノックピン９により回転軸１０の周方向に回転環２を回転不能に位置決めし、回転環２の外周に設けられた外周溝２ａに緩衝材としてのゴムリング２０を配置した後に、その外周にリテイニングバンド６のバンド６ｂを配置し、固定具６ａにより緊締することで結合する（結合工程）。なお、本実施例ではリテイニングバンド６の固定具６ａの箇所として、１８０°等配の２カ所としているが、これは高速回転時に回転環２の荷重が不均衡になることを防ぐためである。

次に、この状態における回転軸１０の周方向溝１０ａと、回転環２の位置関係について詳述する。図４に示されるように、回転環２の内周面２ｓの径方向の位置は、周方向溝１０ａの溝底１０ｃと回転軸１０の外周面１０ｅの間に位置するように取り付けられている。すなわち、分割リング片２Ｒ，２Ｌをリテイニングバンド６により結合した状態（言い換えると、回転環部材２αと同じ外形の状態）において、回転軸１０の軸心から溝底１０ｃへの距離Ｒｃ、軸心から回転環２の内周面１０ｓまでの距離Ｒｓ、軸心から回転軸１０の外周面１０ｅまでの距離Ｒｅの関係式として、Ｒｃ＜Ｒｓ＜Ｒｅを満足するように構成されている。この構成とすることで、分割リング片２Ｒ，２Ｌをリテイニングバンド６によって緊締しても、内周面２ｓと溝底１０ｃが干渉することがなく、分割リング片２Ｒ，２Ｌの分割面２ｄ間を密に接合することができ、回転環２の密封性、特に分割面２ｄの接合部の密封性を確保することができる。更に、回転環２は機器内部又は機器外部から受ける軸方向荷重を回転軸１０の側壁１０ｄにより受けることができる。

次に、回転環２の左右両側に静止環３を配置し、マルチスプリング４を介してケーシング５に連結する。このとき、静止環３とケーシング５の間には二次シールとしてのＯリング８Ｂを介設する。その後、ケーシング５と機器のハウジング７を、Ｏリング８Ｃを介して固定することで組付作業は終了となる。

また、分割型メカニカルシール１では、回転環２が分割構造となっており、回転軸１０に設けられた周方向溝１０ａに嵌入配置されているため、回転軸１０に対する取付位置が、周方向溝１０ａにより決まるため、回転軸１０に回転環２を簡単かつ精度良く位置決め、固定できる。

また、回転環２の軸方向の端面が、回転軸１０の周方向溝１０ａの側壁１０ｄと軸方向に近接しているため、回転環２が受ける機内圧によるスラスト荷重を周方向溝１０ａの側壁１０ｄにより受けることができ、回転環２の外周を周方向に均しく緊締するリテイニングバンド６のみにより固定でき、精度良く固定できるとともに、固定作業が容易となっている。

また、回転環２の外周領域の圧力Ｐ２は、エクスターナル流体が流入され、最も高い圧力になっているため、この流体の圧力Ｐ２が回転環２の分割リング片２Ｒ，２Ｌを結合する方向に作用するため、リテイニングバンド６の緊締力はそれほど大きくなくても充分に回転環２の結合状態を維持することができ、これにより結合する際の回転環２に過大な外力が作用しないので、シール端面の平面度が維持され、密封性への影響を少なくすることができる。

また、回転環２が回転軸１０の周方向溝１０ａに嵌入させていることで、回転環２と静止環３の摺動面を径方向内側に設けることが可能となっており、これにより摺動負荷を小さくすることが可能となっている。

また、回転環２が分割リング片２Ｒ，２Ｌにより構成されているため、組み付け作業において機器を分解することなく作業を行うことができるため、メンテナンス性が向上されている。

また、回転環２は、回転軸１０との間にＯリング８Ａが配置されているため、このＯリング８Ａが二次シールとして機能し、回転環２と回転軸１０の間の流体を密封することができる。ここで、シール部材としてＯリングを採用することで、部品の入手が容易である他、回転軸１０の周方向に均一に密封することができる。また、Ｏリングが軸方向に２つ配置されていることで、回転環２の取付けの際の芯出しができるとともに回転環２の回り止めとして作用するため、確実に回転環２のスリップを防止できる。

また、分割型メカニカルシールでは、回転環２の周辺にスリーブ等の固定部材が不要となるため、メカニカルシールの周方向の外形を小さくすることができ、軽量化、低コスト化ができるとともに、スリーブが不要となっていることで、バランス径Ｄｂ（図１参照）を小さくすることができるため、摺動面で発生する軸スラスト荷重を小さくすることができ、機器のベアリングへの負荷を低減することができる。

また、回転環２を一度リング状に成形した後に、外力を加えて分割しているため、組み合わせた状態において、分割面が互いにかみ合い、摺動面に段差が生じにくいために密封性に悪影響を与えないとともに、複数の分割リング片２Ｒ，２Ｌを別部品としてそれぞれ成形して組み合わせる場合に発生する部品公差の累積による寸法の誤差が生じ得ない。

また、分割リング片２Ｒ，２Ｌの外周に設けられた外周溝２ａにリテイニングバンド６が配置されているため、分割リング片２Ｒ，２Ｌの軸方向への移動を規制するとともに、リテイニングバンド６の軸方向への移動が規制されており、結合作業における作業性が良い。

また、回転軸１０の位置決め穴１０ｂと回転環２の貫通孔２ｃとに挿入されるノックピン９により、軸の回転を確実に回転環２に伝達することができるため、摺動トルクが大きくなるようなメカニカルシールにおいても適用することができる。

実施例２に係る分割型メカニカルシール及びその製造方法について、図５から図７を参照して説明する。なお、実施例１と同一の構成については説明を省略する。

図５に示されるように、実施例２に係る分割型メカニカルシール１１は、回転環１２の軸方向両端面が摺動面として作用するダブルメカニカルシールであり、回転環２と、回転環２の軸方向両端面に摺接された静止環１３を備えている。なお、分割型メカニカルシール１１が使用される環境の圧力状態については、実施例１と同様であり、その説明を省略する。

次に、実施例２に係る分割型メカニカルシールは、回転環１２、静止環１３及びケーシング１５といった回転軸１０の周方向に配置される主要部品が全て分割構造になっており、回転環１２はリテイニングバンド１６Ａにより、静止環１３はリテイニングバンド１６Ｂにより、ケーシング１５はリテイニングバンド１６Ｃによりそれぞれ外周から周方向に緊締されることで固定されている。

また、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示されるように、回転環１２の摺動面にあたる左右両側の端面には動圧発生溝１２ｇが形成されている。この動圧発生溝１２ｇは、回転環１２の回転時において、周辺の流体が溝の内部に流れ込む際の圧力変化を利用し、正圧及び負圧を発生させる事で流体の密封性を高めたり、流体を排出することで異物を除去したりする効果を奏するものであり、いずれの回転方向にも対応できるようにそれぞれ左右対称の溝が所定角度毎に周方向に等配されている。なお、外周溝１２ａ、内周溝１２ｂ、分割面１２ｄ、スリット１２ｅ、面取り１２ｆ、内周面１２ｓについては実施例１と同一の構成のため、その説明を省略する。

次に、図７に示される通り、静止環１３は、成形後に２分割される分割リング片２Ｒ，２Ｌにより構成され、それぞれ回転環１２の左右に配置される。
また、静止環１３の摺動面側に回転環１２の動圧発生溝１２ｇと接触しない深さで、摺動面１３ｐから離れる方向に漸次浅くなるスリット１３ｓを備えている。これは、静止環１３を分割する際に、スリット１３ｓで応力集中を促し、細かな破片に破砕することなく、きれいな分割面を得ながら分割するためである。

また、静止環１３は、回転環１２と軸方向の反対側に、薄肉部１３ａを有している。この薄肉部１３ａは、バランス径Ｄｂを可能な限り小さくするために、Ｏリング１８Ｂ，１８Ｂの接触部である薄肉部１３ａの先端近傍の上部を、可能な限り回転軸１０に径方向に近づけるためである（図５参照）。これにより、摺動面で発生する軸スラスト荷重を小さくし、回転機のベアリングへの負荷を低減することができる。

次に、分割型メカニカルシール１１の製造方法について説明する。
回転軸１０への回転環１２の組み立てについては、実施例１と同様である。その後、図３に示されるように、静止環１３を構成する分割リング片２Ｒ，２Ｌを回転環１２の左右に配置し、リテイニングバンド１６Ｂにより緊締力を与えて結合する。

ここで、静止環１３は回転しないため、回転環１２のように高速回転中の荷重バランスを考慮する必要はないため、リテイニングバンド１６Ｂの固定具は１か所となっている。
また、静止環１３は緩衝材としてのゴムリング２０を介してリテイニングバンド１６Ｂに緊締されており、緊締した際の変形による伸長を考慮し、ゴムリング２０は１か所切断された状態で配置されている。

次に、ケーシング１５を配置し、ケーシング１５と静止環１３をマルチスプリング１４により結合する。なお、ケーシング１５は分割された構造となっているため、リテイニングバンド１６Ｃにより緊締されて固定されている。

また、ケーシング周辺の密封性を確保するために、静止環１３とケーシング１５の間には二次シールとしてのＯリング１８Ｂが介設されており、機械のハウジング１７とケーシング１５間には同じく二次シールとしてのＯリング１８Ｃが介設されている。更に、ガスケット１９がＯリング１８ＢとＯリング１８Ｃを繋ぐように密接して、ケーシング１５の分割面に配置されており、軸方向の位置として、ケーシング１５の静止環１３側の端面から数ｍｍ外側に設けられている。

実施例２における分割型メカニカルシール１１は、回転環１２、静止環１３及びケーシング１５がそれぞれ分割構造となっているため、既存の機械に組み付ける際に、分解せずともシール交換が容易にできるので、メンテナンスコストが大幅に削減することができる。さらに、シールの両側にシールよりも大径の部分があっても装着可能である。

また、静止環１３は、カーボンなどの自己潤滑性を有する脆性材料で成形されているので、２つ割しやすく成形されている。自己潤滑性の良い材料は万一接触した場合の燃焼を最小限に抑える効果が期待できる。材質としてはカーボンに限らず、セラミックスや超硬合金を採用することができる。

また、ガスケット１９が、ケーシング１５の静止環１３側の端面から数ｍｍ外側に、Ｏリング１８ＢとＯリング１８Ｃの間に密接して設けられていることで、ケーシング１５の分割面の密封箇所は、ガスケット１９までの部分となり、静止環１３の分割面の密封性を確保することができる。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

上述の実施例では、分割される部品はいずれも周方向に２分割となっていたが、分割数としては３分割以上であってもよい。

また、回転軸１０に設けられる凹部は、周方向溝１０ａのように周方向に一様に設けられる態様に限られず、部分的に凹部を形成しているようなものであってもよい。

なお、上記実施例においては、静止環が回転環の軸方向の両端に摺接しているダブルシールの構成について説明したが、上記態様に限られず、回転環の片側のみに摺動面を有していても良い。ただし、回転軸の凹部に回転環が嵌入しており、軸方向両側に位置決めされているため、小型化しやすく、組立性も良く、ダブルシールにおいての適用が特に好ましい。

１、１１ 分割型メカニカルシール
２、１２ 回転環（メイティングリング）
２α、１２α 回転環部材（リング状部材）
２Ｒ、２Ｌ 分割リング片（リング片）
１２Ｒ、１２Ｌ 分割リング片（リング片）
２ａ、１２ａ 外周溝
２ｄ、１２ｄ 分割面
２ｅ、１２ｅ スリット
２ｓ、１２ｓ 内周面
３、１３ 静止環（シールリング）
６、１６ リテイニングバンド（結合手段）
８、１８ Ｏリング
１０ 回転軸
１０ａ 周方向溝（凹部）
１０ｃ 溝底
１０ｅ 外周面

Claims (15)

1. 回転軸を軸封する分割型メカニカルシールであって、
   外周面に凹部を有する回転軸と、
   周方向に分割された複数のリング片により構成され、それらの内周面の少なくとも一部が、前記凹部に嵌入配置されるとともに、前記複数のリング片を環状に結合する結合手段により結合され、前記回転軸の周方向に相対回転不能に取り付けられたメイティングリングと、を備えたことを特徴とする分割型メカニカルシール。
2. 前記凹部は、前記回転軸に設けられた環状の周方向溝であることを特徴とする請求抗項１に記載の分割型メカニカルシール。
3. 前記メイティングリングは、その内周面の径方向の位置を、前記回転軸の外周面と前記凹部の底面との間に位置した状態で、前記回転軸に取り付けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の分割型メカニカルシール。
4. 前記メイティングリングは、その外径側に機器内及び機器外よりも高圧の流体が存在していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の分割型メカニカルシール。
5. 前記複数のリング片は一体のリング状部材が割られたものであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の分割型メカニカルシール。
6. 前記複数のリング片は、前記一体のリング状部材が半割されたものであることを特徴とする請求項５に記載の分割型メカニカルシール。
7. 前記凹部にＯリングを介して前記リング片の一部が嵌入されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の分割型メカニカルシール。
8. 前記結合手段は、前記複数のリング片を外周から緊締することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の分割型メカニカルシール。
9. 前記複数のリング片は、その外周に前記結合手段が配置される外周溝を有していることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の分割型メカニカルシール。
10. 回転軸を軸封する分割型メカニカルシールの製造方法であって、
    回転軸の外周に凹部を形成する凹部形成工程と、
    リング状部材を一体に成形する成形工程と、
    前記リング状部材を複数のリング片に分割する分割工程と、
    前記複数のリング片の少なくとも一部を、前記回転軸の凹部に嵌入配置する配置工程と、
    前記複数のリング片を結合手段により周方向に結合し、メイティングリングとする結合工程と、を有していることを特徴とする分割型メカニカルシールの製造方法。
11. 前記リング状部材は、脆性材であり、前記分割工程は、前記リング状部材が外力により割られることを特徴する請求項１０に記載の分割型メカニカルシールの製造方法。
12. 前記分割工程は、メイティングリングの内周に複数設けられたスリットに引張力を加えて行われることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の分割型メカニカルシールの製造方法。
13. 前記配置工程は、前記回転軸の凹部にＯリングを介して前記複数のリング片が配置されることを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれかに記載の分割型メカニカルシールの製造方法。
14. 前記Ｏリングは、切断された端部同士が接合されたものであることを特徴とする請求項１３に記載の分割型メカニカルシールの製造方法。
15. 前記複数のリング片の分割面と、前記Ｏリングの切断面は、周方向の位相を違えて配置されることを特徴とする請求項１０ないし１４のいずれかに記載の分割型メカニカルシールの製造方法。

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