JP2019074110A - 軸封装置及び軸封装置の組み立て方法 - Google Patents

Abstract

【課題】軸封部を確実にシールできる軸封装置及び軸封装置の組み立て方法を提供する。【解決手段】ハウジング２に対し固定ボルト１２により軸方向に固定されるシールケース４と、シールケース４に保持される一次シール部材６ａ，６ｂ、９ａ，９ｂと、を備え、ハウジング２と回転軸３との間に形成された軸封部を一次シール部材６ａ，６ｂ、９ａ，９ｂによりシールする軸封装置１であって、シールケース４の軸心と回転軸３の軸心とを合わせた状態に保持する傾き保持手段１７がシールケース４とハウジング２との軸方向の隙間Ｓに配置された状態で、シールケース４がハウジング２に対して固定ボルト１２により固定されている。【選択図】図４

Description

本発明は、ハウジングと回転軸との間に形成された軸封部をシールする軸封装置及び軸封装置の組み立て方法に関する。

従来、ハウジングと該ハウジングに挿通される回転軸を有する回転機器の分野では、ハウジングと回転軸との間に形成した軸封部をシールする軸封装置が知られている。このような軸封装置として特許文献１に示されるように、ハウジングの機外側に取付けられるシールケースと、シールケースの内周側に設けられる静止環と、回転軸に固定される回転環と、を備え、静止密封環と回転密封環とが摺動することで軸封部をシールするメカニカルシールがある。

特許文献１に示されるようなメカニカルシールにあっては、回転機器のハウジングとシールケースとの間にガスケットを配設した状態で、固定ボルトによってハウジングにシールケースを軸線方向から固定して、ハウジングとシールケースとの間の密封性が保たれるようになっている。

特開２０１６−１６６６２８号公報（第５頁、第１図）

しかしながら、特許文献１のようなメカニカルシールにあっては、回転密封環と静止密封環とが高速で回転摺動するものであるため、高い組み立て精度が要求される一方、回転機器のハウジングはメカニカルシールの組み立て精度に比べ粗い精度で製作されることがある。そのため、メカニカルシールに要求される精度よりも、回転軸に対してハウジングが傾いて構成されてしまうことがあり、このようなハウジングにメカニカルシールを取付けると、静止密封環と回転密封環とが相対的に傾いてしまい、回転密封環と静止密封環とに片当たりが生じる等によってメカニカルシールの所期のシール性能を得ることができない場合があった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、軸封部を確実にシールできる軸封装置及び軸封装置の組み立て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、本発明の軸封装置は、
ハウジングに対し固定ボルトにより軸方向に固定されるシールケースと、該シールケースに保持される一次シール部材と、を備え、前記ハウジングと回転軸との間に形成された軸封部を前記一次シール部材によりシールする軸封装置であって、
前記シールケースの軸心と前記回転軸の軸心とを合わせた状態に保持する傾き保持手段が前記シールケースと前記ハウジングとの軸方向の隙間に配置された状態で、前記シールケースが前記ハウジングに対して前記固定ボルトにより固定されていることを特徴としている。
この特徴によれば、傾き保持手段がシールケースとハウジングとの軸方向の隙間に配置されることで、シールケースが傾いて該シールケースの軸心と回転軸の軸心とが芯出しされた状態となっているため、一次シール部材を軸封部に対して適正に配置して軸封部を確実にシールすることができる。

前記傾き保持手段は、スペーサであることを特徴としている。
この特徴によれば、スペーサによりシールケースの軸心と回転軸の軸心とが芯出しされた状態を確実に維持できる。

前記スペーサは、環状を成し、前記固定ボルトが挿通されることを特徴としている。
この特徴によれば、スペーサがシールケースとハウジングとの隙間から離脱することを防止できる。

前記シールケースに軸方向に貫通する芯出し用のネジ孔が周方向に複数設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、ネジ孔に芯出し用のボルトを螺挿しハウジングに圧接させることで反力を得て、シールケースを傾動させることができるため、シールケースの軸心と回転軸の軸心とを合わせる作業が簡便である。

前記シールケースは、前記固定ボルトが挿通される貫通孔が周方向に複数等配されており、前記ネジ孔は、周方向に隣接する前記貫通孔の間に設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、シールケースの周方向にネジ孔と貫通孔とがバランスよく配置されるため、シールケースと回転軸とを芯出ししやすい。

前記シールケースは、前記ハウジングに傾きが許容された状態で挿入される挿入部を備え、前記挿入部と前記ハウジングとの間には、弾性を有する環状の二次シール部材が圧接して配置されていることを特徴としている。
この特徴によれば、シールケースと回転軸とを芯出しを行う際には、二次シール部材における挿入部及びハウジングとの接触点を支点としてシールケースが傾動するため、軸封部を確実に密封することができる。

前記挿入部の軸方向の中央部に前記二次シール部材が配設されており、前記挿入部の軸方向の両端部が該挿入部の軸方向の中央部よりも小径となっていることを特徴としている。
この特徴によれば、挿入部の軸方向両端部が中央部よりも内径側に位置しハウジングの内周面から離間するため、シールケースの傾き代を大きく確保することができる。

前記課題を解決するために、本発明の軸封装置の組み立て方法は、
ハウジングに対し固定ボルトにより軸方向に固定されるシールケースと、該シールケースに保持される一次シール部材と、を備え、前記ハウジングと回転軸との間に形成された軸封部を前記一次シール部材によりシールする軸封装置の組み立て方法であって、
前記シールケースの周方向の複数個所を前記固定ボルトにより前記ハウジングに仮固定する工程と、
前記固定ボルトを緩めた状態とし、前記シールケースの傾きを調整するジャッキボルトにより該シールケースの軸心と前記回転軸の軸心とを芯出しする工程と、
前記シールケースと前記回転軸との芯出しがされた状態で前記固定ボルトを締め込んで前記シールケースと前記ハウジングとを固定する工程と、を行うことを特徴としている。
この特徴によれば、ジャッキボルトによりシールケースの傾きを調整して該シールケースの軸心と回転軸の軸心とが芯出しされ、その状態で固定ボルトによりシールケースがハウジングに固定されるため、一次シール部材を軸封部に対して適正に配置して軸封部を確実にシールすることができる。

前記シールケースと前記ハウジングとに軸方向の隙間が形成された部分にスペーサを配置するとともに、前記固定ボルトにより前記シールケースと前記ハウジングとを固定する工程を含むことを特徴としている。
この特徴によれば、スペーサによりシールケースの軸心と回転軸の軸心とが芯出しされた状態を確実に維持できる。

前記シールケースと前記ハウジングとに軸方向の隙間が形成された部分の前記固定ボルトを取外し、前記シールケースと前記ハウジングとの軸方向の隙間に環状のスペーサを配置するとともに、該スペーサに前記固定ボルトを貫通させて前記シールケースと前記ハウジングとを固定する工程を含むことを特徴としている。
この特徴によれば、スペーサによりシールケースの軸心と回転軸の軸心とが芯出しされた状態を確実に維持できる。また、スペーサがシールケースとハウジングとの隙間から離脱することを防止できる。

本発明の実施例１におけるメカニカルシールの側断面図である。 メカニカルシールを軸方向機外側から見た図である。 （ａ）は実施例１においてシールケースをハウジングに仮固定した状態、（ｂ）はシールケースと回転軸との芯出しを行った状態を示す側断面図である。 （ａ）はシールケースとハウジングとの隙間にシムを挿入する状態、（ｂ）はシールケースとハウジングとを固定した状態を示す側断面図である。 本発明の実施例２における軸封装置を示す側断面図である。 軸封装置を軸方向機外側から見た図である。 （ａ）は実施例２においてシールケースをハウジングに仮固定した状態、（ｂ）はシールケースと回転軸との芯出しを行った状態を示す側断面図である。 （ａ）は実施例２においてシールケースとハウジングとの隙間にシムを挿入する状態、（ｂ）はシールケースとハウジングとを固定した状態を示す側断面図である。

本発明に係る軸封装置の組み立て方法及び軸封装置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に係る軸封装置の組み立て方法及び軸封装置につき、図１から図４を参照して説明する。以下、図１の紙面右側を軸封装置の機外Ａ側（大気側）とし、図１の紙面左側を軸封装置の機内Ｂ側（被密封流体側）として説明する。

図１に示されるように、本実施例１に係る軸封装置は、自動車、一般産業機械等における回転機器の軸封分野において、被密封流体をシールするために用いられるメカニカルシール１である。尚、本実施例における被密封流体は、高温・高圧のガスやオイルなどの流体である。

メカニカルシール１は、ハウジング２と該ハウジング２に設けられる軸孔２０に挿通される回転軸３との間の軸封部をシールするために取付けられる。ハウジング２は、回転機器の本体を構成し被密封流体を収容する箱体２１の機外Ａ側にネジＮ４により固定されており、該ハウジング２の内周面が軸孔２０となっている。ハウジング２には、ネジＮ４が挿通される貫通孔２２ｃが設けられており、箱体２１には、ネジＮ４が螺合されるネジ孔２１ａが設けられている。尚、ハウジング２は後述する固定ボルト１２によりシールケース４とともに箱体２１に固定されるようになっていてもよい。さらに尚、回転軸３は、一般にステンレス鋼製等の金属製であり、回転機器がポンプの場合には、機内Ｂ側に図示しない羽根車が取付けられている。

メカニカルシール１は、回転軸３の外周面に固定されるスリーブ５と、スリーブ５に固定される回転密封環９ａ，９ｂと、ハウジング２の機外Ａ側端面２２ａに固定されるシールケース４と、回転密封環９ａ，９ｂの機外Ａ側及び機内Ｂ側にそれぞれ配置される静止密封環６ａ，６ｂと、から主に構成されており、回転密封環９ａ，９ｂと静止密封環６ａ，６ｂとが摺動することにより軸封部がシールされる。

スリーブ５は、ステンレス鋼製等の金属製であり環状を成し、その軸線方向略中央部から外径方向に環状に突出する突条部５ａが形成されている。回転密封環９ａ，９ｂは、スリーブ５の外周面における突条部５ａの機外Ａ側及び機内Ｂ側にそれぞれ固定して配設されている。これら回転密封環９ａ，９ｂは、突条部５ａよりも外径側に突出している。

突条部５ａの外周面には、回転密封環９ａ，９ｂを径方向から被覆するカバー７が固定されており、回転密封環９ａ，９ｂの径方向の移動が防止されている。また、カバー７には、回転密封環９ａ，９ｂ側にそれぞれ突出する回止ピン７ａが複数設けられており、回止ピン７ａは、回転密封環９ａ，９ｂにそれぞれ設けられた凹部９ｃに挿嵌されているため、回転密封環９ａ，９ｂは、回転軸３に位置決めされるとともに、回転軸３と相対的に回動することが規制されている。つまり、回転密封環９ａ，９ｂは、回転軸３とともに回転するようになっている。

また、スリーブ５には、回転密封環９ａ，９ｂを挿嵌させた状態で、ソケットボルトＮ２によりカラー１１ａ，１１ｂが軸方向の両側に固定されている。これにより、回転密封環９ａ，９ｂは突条部５ａとカラー１１ａ，１１ｂとの間に狭持され、スリーブ５に対して固定される。また、カラー１１ｂの機外Ａ側には、ボルトＮ３により環状のリング部材１５が設けられており、リング部材１５はセットスクリュにより回転軸３に固定されている。

尚、回転密封環９ａ，９ｂは、ＳｉＣ、またはカーボン、その他、メカニカルシールの摺動材として用いられる材料、或いは、それらを組み合わせた材料から製作されている。また、ダイヤモンドコーティングしたＳｉＣにより製作されてもよい。

シールケース４は、軸方向に３分割されて構成されて、第１環状部材４Ａは第２環状部材４Ｂ、第３環状部材４Ｃに挟持されている。これら第１環状部材４Ａ、第２環状部材４Ｂ、第３環状部材４Ｃは、ネジＮ１によりそれぞれ軸線方向に固定されている。

第１環状部材４Ａは、軸孔２０と回転密封環９ａ，９ｂとの間に傾きが許容された状態で挿入される挿入部４１と、挿入部４１の機外Ａ側の端部から外径方向に突設されるフランジ部４２と、を備えており、断面視略Ｌ字形状を成している。挿入部４１の外周面かつ軸線方向の間である軸線方向中央部には、内径方向に凹設される凹溝４３が設けられており、凹溝４３には、弾性を有する環状の二次シール部材１０、例えばゴム材により形成されたＯリングが圧入されている。尚、挿入部４１をハウジング２に外挿する形態としてもよいが、実施例１のごとく挿入部４１をハウジング２に内挿すると、ネジ孔２２ｂ等の細部に被密封流体が入りこまないため好ましい。

詳しくは、図３及び図４に示されるように、凹溝４３の軸線方向の両側には外径方向に膨出する膨出部４１ａが設けられている。すなわち、挿入部４１の軸線方向両端部４１ｂ，４１ｃ（以下、単に両端部４１ｂ，４１ｃという。尚、機内Ｂ側を端部４１ｂ、機外Ａ側を端部４１ｃとする。）は、挿入部４１の膨出部４１ａよりも小径となっている。また、二次シール部材１０は、凹溝４３に圧入設置された状態において、挿入部４１の膨出部４１ａよりも外径側に突出しており、挿入部４１とハウジング２との間で圧接されている。

図１及び図２に示されるように、フランジ部４２には、固定ボルト１２を軸方向に挿通する貫通孔４２ａと、ジャッキボルト１３を軸方向に挿通する貫通孔４２ｂと、が周方向に複数形成されている。尚、図２においては、わかりやすく説明するために、フランジ部４２の周方向に複数取付けられる固定ボルト１２及びジャッキボルト１３のうち一部を取外した状態で示している。

詳しくは、貫通孔４２ａは、フランジ部４２の周方向に８等配されており、貫通孔４２ｂは、周方向に隣接する貫通孔４２ａの間かつ一方の貫通孔４２ａの近傍に位置するように８等配されている。すなわち、固定ボルト１２及びジャッキボルト１３は、フランジ部４２の周方向に互い違いに配設されている。固定ボルト１２を、ハウジング２の機外Ａ側端面２２ａに設けられたネジ孔２２ｂに螺合することで、シールケース４をハウジング２に固定している。尚、本実施例では、固定ボルト１２及びジャッキボルト１３がフランジ部４２の周方向に互い違いに配設されている形態を例示したが、本発明は、これに限定されるものではなく、シールケース４の大きさや被密封流体の種類に応じて固定ボルト１２及びジャッキボルト１３の数量や配置を自由に変更してもよい。例えば、周方向に隣接する貫通孔４２ａから等しい位置に貫通孔４２ｂが配設されていてもよい。

また、フランジ部４２の機外Ａ側には、内部に雌ネジ部を有するナット１６が貫通孔４２ｂと連通するように溶接により固着されている。ジャッキボルト１３をナット１６に螺合させて、ジャッキボルト１３を回転操作することにより、ジャッキボルト１３が貫通孔４２ｂを介して軸方向に移動可能となっている。このように貫通孔４２ｂとナット１６の雌ネジ部により芯出し用のネジ孔を構成している。尚、フランジ部４２にナット１６を固着することに代えて貫通孔４２ｂに雌ネジ部を形成してもよい。

第２環状部材４Ｂ及び第３環状部材４Ｃは、第１環状部材４Ａの軸線方向両側にネジＮ１により固定されている。第２環状部材４Ｂ及び第３環状部材４Ｃは、軸方向に対向して開口する凹部４４ａ，４４ｂを備えている。凹部４４ａ，４４ｂには、静止密封環６ａ，６ｂが軸方向にスライド移動可能に案内されて配置されている。

また、凹部４４ａ，４４ｂには、静止密封環６ａ，６ｂを回転密封環９ａ，９ｂに向けて付勢する付勢手段が設けられている。付勢手段は、スプリング８ａ，８ｂと、スプリング８ａ，８ｂの先端に取付けられ静止密封環６ａ，６ｂを回転密封環９ａ，９ｂに押圧するリング部材８ｃ，８ｄと、から構成されている。スプリング８ａ，８ｂは、周方向に所定間隔を置いて小径のスプリングを複数使用する形式、すなわちマルチスプリング型で配置されている。尚、スプリング８ａ，８ｂは、コイルスプリングの他に、ウェーブコイルスプリング等を使用してもよい。

尚、静止密封環６ａ，６ｂは、ＳｉＣ、またはカーボン、その他、メカニカルシールの摺動材として用いられる材料、或いは、それらを組み合わせた材料から製作されている。また、ダイヤモンドコーティングしたＳｉＣにより製作されてもよい。

次に、メカニカルシール１の組み立て方法について図３及び図４に基づいて説明する。尚、ここでは、ハウジング２の機外Ａ側端面２２ａがメカニカルシール１の組み立て適正角度よりも所定角度傾斜して形成されている形態について説明する。

先ず、メカニカルシール１は、スリーブ５を回転軸３に固定する前に、スリーブ５に回転密封環９ａ，９ｂを組み付けるとともに、シールケース４に静止密封環６ａ，６ｂを組み付け、回転密封環９ａ，９ｂと静止密封環６ａ，６ｂとが接触するようにスリーブ５とシールケース４とをユニット化する。このとき、図示しないセットプレートによりスリーブ５とシールケース４とがユニット化された状態を保持する。

そして、スリーブ５とシールケース４とがユニット化された状態を保持したまま、スリーブ５に回転軸３を挿通させるとともに、挿入部４１をハウジング２の軸孔２０内に挿入する。尚、挿入部４１をハウジング２の軸孔２０内に挿入する際には、ジャッキボルト１３の先端が貫通孔４２ｂ内に収まるようにセットしておく（図３（ａ）参照）。

図３（ａ）に示されるように、挿入部４１をハウジング２の軸孔２０内に挿入した状態では、二次シール部材１０は挿入部４１とハウジング２との間で圧接されている。また、挿入部４１をハウジング２の軸孔２０内に挿入すると、フランジ部４２の機内Ｂ側端面４２ｃはハウジング２の機外Ａ側端面２２ａに沿って当接する。すなわち、シールケース４は、ハウジング２の機外Ａ側端面２２ａに沿って適正角度よりも所定角度傾斜して配置される。具体的には、フランジ部４２の機外Ａ側端面４２ｄが回転軸３に対する適正角度を示す仮想線αよりも紙面反時計回りに所定角度傾斜した仮想線βに沿って延びるように配置される。言い換えれば、回転軸３の軸心とシールケース４との軸心がずれて配置されることとなる。

このように、回転軸３の軸心とシールケース４との軸心がずれて配置されると、静止密封環６ａの周方向の一部が回転密封環９ａに片当たりしてメカニカルシール１の所期のシール性能を得ることができない虞がある。尚、図３（ａ）においては、回転密封環９ａ，９ｂと静止密封環６ａ，６ｂとの接触態様の一例であり、説明の便宜上、回転密封環９ａ，９ｂと静止密封環６ａ，６ｂとのずれを大きく示している。

挿入部４１をハウジング２の軸孔２０内に挿入した後には、前述のように、固定ボルト１２によりシールケース４をハウジング２に仮固定する。次に、回転軸３に対するフランジ部４２の機外Ａ側端面４２ｄの傾きを図示しない計測器で計測する。

次いで、図３（ｂ）に示されるように、すべての固定ボルト１２を緩めるとともに、機外Ａ側端面４２ｄにおいて最も機内Ｂ側に位置する部位の近傍のジャッキボルト１３を操作してハウジング２の機外Ａ側端面２２ａを押圧する。ジャッキボルト１３が機外Ａ側端面２２ａを押圧することにより、シールケース４が二次シール部材１０における挿入部４１及びハウジング２との接触点を支点として傾動する。このように、ジャッキボルト１３の操作によりハウジング２の機外Ａ側端面２２ａから反力を得てシールケース４を傾動させることにより、回転軸３の軸心とシールケース４の軸心とが一致するように芯出し作業を行う。

回転軸３とシールケース４との芯出し作業が完了すると、回転密封環９ａ，９ｂと静止密封環６ａ，６ｂとの相対的な傾きが解消され（回転密封環９ａ，９ｂと静止密封環６ａ，６ｂとが略垂直を向いて接触する。すなわち、仮想線αとβが略一致する。）、メカニカルシール１の所期のシール性能を得ることが可能な適正な配置状態となる。また、シールケース４がハウジング２に対して傾くことから、ハウジング２の機外Ａ側端面２２ａとシールケース４の機内Ｂ側端面４２ｃとの間に隙間Ｓが形成される。

次に、図４（ａ）に示されるように、フランジ部４２において隙間Ｓが形成された貫通孔４２ａ付近の機外Ａ側端面２２ａと機内Ｂ側端面４２ｃとの離間寸法（隙間Ｓの軸方向の寸法）を所定の計測器で計測し、該離間寸法と同一幅を有するシム１７を隙間Ｓに径方向から挿入する。このシム１７は、ステンレス等の金属から構成され、軸方向に貫通する孔部１７ａを有するリング状のスペーサである。

そして、図４（ｂ）に示されるように、フランジ部４２の貫通孔４２ａと、シム１７の孔部１７ａと、ハウジング２のネジ孔２２ｂと、が軸方向に連通するように位置合わせするとともに、機外Ａ側から固定ボルト１２を締め付けてハウジング２にシールケース４を本固定する作業を行うことにより、メカニカルシール１の組み立てが完了する。このように、シム１７は、シールケース４の軸心と回転軸３の軸心とを合わせる傾き保持手段として機能している。尚、０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度までの厚みの異なるシム１７を複数種類用意すればよい。

以上説明したように、シム１７がシールケース４とハウジング２との軸方向の隙間Ｓに配置され、シールケース４がハウジング２に対して固定ボルト１２により固定されており、この状態でシールケース４の軸心と回転軸３の軸心とが一致しているため、回転密封環９ａ，９ｂ及び静止密封環６ａ，６ｂを軸封部に対して適正に配置して軸封部を確実にシールすることができる。

詳しくは、シールケース４をハウジング２に仮固定し、ジャッキボルト１３によりシールケース４の傾きを調整することでシールケース４の軸心と回転軸３の軸心とが芯出しなされ、その状態をシム１７により維持したまま、固定ボルト１２によりシールケース４がハウジング２に本固定されるため、回転密封環９ａ，９ｂ及び静止密封環６ａ，６ｂを軸封部に対して適正に配置できる。

また、シム１７は、シールケース４とハウジング２との軸方向の隙間Ｓに配置されているため、シールケース４とハウジング２とを固定ボルト１２で締め付けても、シールケース４の傾きが規制され、シールケース４の軸心と回転軸３の軸心とが芯出しされた状態を確実に維持できる。

また、固定ボルト１２は、シム１７を軸方向に貫通するため、シールケース４とハウジング２との固定が完了した状態で、シム１７が隙間Ｓから離脱することを防止できる。

また、シールケース４のフランジ部４２には、内部に軸方向に延びるネジ孔が形成されたナット１６が周方向に複数設けられているため、該ナット１６に対してジャッキボルト１３を螺挿させることができ、ジャッキボルト１３を回転操作することにより、ジャッキボルト１３を進行させ、ハウジング２における機外Ａ側端面２２ａを押圧し、その反力をもってシールケース４を傾動させることができるようになっている。このように、シールケース４を傾動させる手段をナット１６及びジャッキボルト１３のような簡素な構造で構成できるとともに、シールケース４を無段階に調整できるため、シールケース４の軸心と回転軸３の軸心とを合わせる作業が簡便である。

また、固定ボルト１２用の貫通孔４２ａは、フランジ部４２の周方向に８等配されており、ジャッキボルト１３用の貫通孔４２ｂは、周方向に隣接する貫通孔４２ａの間かつ一方の貫通孔４２ａの近傍に位置するように８等配されている。すなわち、固定ボルト１２及びジャッキボルト１３は、フランジ部４２の周方向に互い違いに配設されているため、シールケース４の周方向の複数位置でバランスよく、芯出し作業を行うことができる。

また、シールケース４は、軸孔２０に傾きが許容された状態で挿入される挿入部４１を備え、挿入部４１とハウジング２との間には、弾性を有する環状の二次シール部材１０が圧接して配置されているため、シールケース４と回転軸３とを芯出しを行う際には、二次シール部材１０における挿入部４１及びハウジング２との接触点を支点としてシールケース４が傾動するため、シールケース４が傾動することにより挿入部４１とハウジング２との間に隙間が生じさせることなく確実に密封することができる。

また、二次シール部材１０は、挿入部４１の外周面に設けられているため、二次シール部材１０とシールケース４とを一体的に取り扱うことができる。また、挿入部４１から外径側に突出するフランジ部４２に固定ボルト１２及びジャッキボルト１３が取付けられるとともに、固定ボルト１２及びジャッキボルト１３は、ハウジング２の機外Ａ側端面２２に軸方向から作用するため、ハウジング２の内周面に対し径方向に圧接される二次シール部材１０に干渉しないようにでき、二次シール部材１０によるシールケース４とハウジング２との間の密封を確実に維持できる。

また、二次シール部材１０は、挿入部４１の外周面に設けられる凹溝４３に圧入されているため、挿入部４１をハウジング２の軸孔２０に挿入する際に、二次シール部材１０が挿入部４１から外れることを防止できる。

また、挿入部４１の両端部４１ｂ，４１ｃは、挿入部４１の中央部４１ａよりも小径となっていることから、挿入部４１の両端部４１ｂ，４１ｃが挿入部４１の中央部４１ａよりも内径側に位置しており、ハウジング２の内周面から離間するため、シールケース４の傾き代を大きく確保することができる。

尚、本実施例では、固定ボルト１２によりシールケース４をハウジング２に仮固定した状態でジャッキボルト１３によりシールケース４の傾きを調整する形態を例示したが、これに限られず、固定ボルト１２に代えてシールケース４を仮保持する専用の冶具などを用い、芯出しを行った後に固定ボルト１２により本固体するものであってもよい。

次に、実施例２に係る軸封装置につき、図５から図８を参照して説明する。尚、前記実施例と同一構成で重複する構成の説明を省略する。

図５に示されるように、実施例２における軸封装置１００は、ハウジング２００と回転軸３との間の軸封部をシールするための装置であり、シールケース４００と、シールケース４００に保持されるセグメントシール６０ａ，６０ｂと、を主に備えている。

シールケース４００は、軸方向に３分割されて構成されて、第１環状部材４００Ａは、第２環状部材４００Ｂ、第３環状部材４００Ｃに狭持されている。これら第１環状部材４００Ａ、第２環状部材４００Ｂ、第３環状部材４００Ｃは、ネジＮ１によりそれぞれ軸線方向に固定されている。尚、第２環状部材４００Ｂの外周面には、内径方向に凹設される凹溝４３０が設けられており、凹溝４３０には、弾性を有する環状の二次シール部材１１０が圧入されている。

図５及び図６に示されるように、第１環状部材４００Ａは、第２環状部材４００Ｂ及び第３環状部材４００Ｃよりも外径側にずれて配置されており、第２環状部材４００Ｂ及び第３環状部材４００Ｃよりも外径側に突出している。第１環状部材４００Ａにおける外径側に突出した部分には、固定ボルト１２を軸方向に挿通する貫通孔４２ａと、ジャッキボルト１３を軸方向に挿通する貫通孔４２ｂと、が互い違いとなるように周方向に複数配設されている。尚、図６においては、わかりやすく説明するために、第１環状部材４００Ａの周方向に複数取付けられる固定ボルト１２及びジャッキボルト１３のうち一部を取外した状態で示している。

第１環状部材４００Ａと、第２環状部材４００Ｂ及び第３環状部材４００Ｃと、の径方向のずれにより、シールケース４００の内径側には、内径方向に開口する凹溝４００ａが周方向に連続して形成されており、この凹溝４００ａにセグメントシール６０ａ，６０ｂが配設されている。尚、このセグメントシール６０ａ，６０ｂは、回転軸３に固定されたスリーブ５０の外径側に配設されている。

セグメントシール６０ａ，６０ｂは、第２環状部材４００Ｂ及び第３環状部材４００Ｃにそれぞれ隣接して配置されている。また、セグメントシール６０ａ，６０ｂは、周方向に６分割されており、セグメントシール６０ａ，６０ｂを構成する分割体の外周側に配設されるガータスプリング６１ａ，６１ｂにより環状が保持されている。

また、セグメントシール６０ａ，６０ｂは、隣接する第２環状部材４００Ｂ及び第３環状部材４００Ｃに対して軸方向に開口する凹部６２ａ，６２ｂが周方向に複数形成されており、凹部６２ａ，６２ｂには、第２環状部材４００Ｂ及び第３環状部材４００Ｃから軸方向に延びる回止ピン４０１ａ，４０１ｂが挿嵌されている。これによれば、セグメントシール６０ａ，６０ｂは、第２環状部材４００Ｂ及び第３環状部材４００Ｃに位置決めされるとともに、第２環状部材４００Ｂ及び第３環状部材４００Ｃと相対的に回動することが規制されている。

また、セグメントシール６０ａ，６０ｂは、互いに対向して開口する軸方向に延びる凹部６３ａ，６３ｂが周方向に複数形成されており、凹部６３ａ，６３ｂには、セグメントシール６０ａ，６０ｂを離間させるように付勢するスプリング１８が配設されている。これにより、セグメントシール６０ａ，６０ｂが隣接する第２環状部材４００Ｂ及び第３環状部材４００Ｃに対して押し付けられ、凹部６２ａ，６２ｂから回止ピン４０１ａ，４０１ｂが離脱することが防止されている。

次に、軸封装置１００の組み立て方法について図７及び図８に基づいて説明する。尚、前記実施例と同様に、ハウジング２００の機外Ａ側端面２２０ａが軸封装置１００の組み立て適正角度よりも所定角度傾斜して形成されている形態について説明する。

先ず、軸封装置１００は、スリーブ５０を回転軸３に固定する前に、スリーブ５０にシールケース４００及びセグメントシール６０ａ，６０ｂを組み付けてユニット化する。そして、スリーブ５０とシールケース４００及びセグメントシール６０ａ，６０ｂがユニット化された状態を保持したまま、スリーブ５０に回転軸３を挿通させるとともに、第２環状部材４００Ｂ（挿入部）をハウジング２００の軸孔２００Ａ内に挿入する。

図７（ａ）に示されるように、第２環状部材４００Ｂをハウジング２００の軸孔２００Ａ内に挿入した状態では、二次シール部材１１０は第２環状部材４００Ｂとハウジング２００との間で圧接されている。また、第２環状部材４００Ｂをハウジング２００の軸孔２００Ａ内に挿入すると、第１環状部材４００Ａの機内Ｂ側端面４２０ｃはハウジング２００の機外Ａ側端面２２０ａに沿って当接する。すなわち、シールケース４００は、ハウジング２００の機外Ａ側端面２２０ａに沿って適正角度よりも所定角度傾斜して配置され、回転軸３の軸心とシールケース４００との軸心がずれて配置されることとなる。

このように、回転軸３の軸心とシールケース４００との軸心がずれて配置されると、セグメントシール６０ａ，６０ｂがスリーブ５０に片当たりして軸封装置１００の所期のシール性能を得ることができない虞がある。

第２環状部材４００Ｂをハウジング２００の軸孔２００Ａ内に挿入した後には、前述のように、固定ボルト１２によりシールケース４００をハウジング２００に仮固定する。次に、回転軸３に対する第２環状部材４００Ｂをハウジング２００の軸孔２００Ａ内の機外Ａ側端面４２０ｄの傾きを図示しない計測器で計測する。

次いで、図７（ｂ）に示されるように、すべての固定ボルト１２を緩めるとともに、機外Ａ側端面４２０ｄにおいて最も機内Ｂ側に位置する部位の近傍のジャッキボルト１３を操作し、ジャッキボルト１３によりシールケース４００を傾動させて、回転軸３の軸心とシールケース４００の軸心とが一致するように芯出し作業を行う。このとき、シールケース４００が二次シール部材１１０を支点として傾動するため、シールケース４００が傾動してもシールケース４００とハウジング２００との間の密封性が確保される。回転軸３とシールケース４００との芯出し作業が完了すると、セグメントシール６０ａ，６０ｂとスリーブ５０との片当たりが解消され（仮想線αとβが略一致する。）、軸封装置１００の所期のシール性能を得ることが可能な適正な配置状態となる。

次に、図８（ａ）に示されるように、第１環状部材４００Ａとハウジング２００との隙間Ｓの軸方向の寸法を所定の計測器で計測し、該離間寸法と同一幅を有するシム１７０を径方向から挿入する。そして、図８（ｂ）に示されるように、第１環状部材４００Ａの貫通孔４２ａと、シム１７０の孔部１７０ａと、ハウジング２００のネジ孔２２０ｂと、が軸方向に連通するように位置合わせするとともに、機外Ａ側から固定ボルト１２を締め付けてハウジング２００にシールケース４００を本固定する作業を行うことにより、軸封装置１００の組み立てが完了する。

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。

一次シール部材として、前記実施例ではメカニカルシール（実施例１）とセグメントシール（実施例２）を例に説明したが、軸封部をシールするものであれば他のシール部材であってもよい。また、前記実施例では二次シール部材１０，１１０としてＯリングを例に説明したが、ハウジング２，２００とシールケース４，４００との間をシールするものであれば他のシール部材であってもよい。

前記実施例では、ハウジング２，２００にシールケース４，４００を本固定した状態において、ジャッキボルト１３がハウジング２，２００を押圧している形態について説明したが、ハウジング２，２００とシールケース４，４００との隙間Ｓにシム１７，１７０が配設されているため、ハウジング２，２００にシールケース４，４００を本固定した後、ジャッキボルト１３を取外してもよい。

また、前記実施例では、ジャッキボルト１３をすべてのナット１６に螺合させる形態を例示したが、ナット１６が複数あれば、１つのジャッキボルト１３を用いて周方向の複数個所を調整できる。すなわち、ジャッキボルト１３をすべてのナット１６に螺合させなくてもよい。

また、前記実施例では、シム１７，１７０を傾き保持手段として説明したが、傾き保持手段はこれに限らない。例えば、ジャッキボルト１３がハウジング２を押圧した状態を保つことでジャッキボルト１３を傾き保持手段としてもよい。これによれば、シールケース４，４００を傾動させる作業と、シールケース４，４００が回転軸３と芯出しされた状態とを保持させる作業とを同時に行うことができる。尚、この場合、シム１７，１７０（スペーサ）の構成を省略してもよいし、シム１７，１７０と併用してもよい。

また、シム１７，１７０はリング状に限られず、固定ボルト１２とは異なる隙間Ｓに圧入される例えば金属製のプレート等であってもよい。

また、前記実施例では、ジャッキボルト１３によりシールケース４，４００を傾動させる形態を説明したが、これに限られず、例えば、ハウジング２，２００とシールケース４，４００との隙間Ｓに径方向からスペーサを楔状に挿入することにより、シールケース４を傾動させるようにしてもよい。これによれば、シールケース４，４００を傾動させる作業と、シールケース４，４００が回転軸３と芯出しされた状態とを保持させる作業とを同時に行うことができる。

また、例えば、シールケース４，４００の挿入部４１，４００Ｂをハウジング２の軸孔２０内に挿入した後、フランジ部４２，４００Ａとハウジング２，２００との隙間Ｓを随時計測しながら固定ボルト１２の締め込み度合いを調整することで、シールケース４，４００と回転軸３との芯出しを行い、シールケース４，４００と回転軸３とが芯出しされたときに隙間Ｓにスペーサを挿入することでシールケース４，４００が回転軸３とが芯出しされた状態を保持するようにしてもよい。つまり、シールケース４，４００が回転軸３と芯出しされた状態を保持できる傾き保持手段があれば、ジャッキボルト１３の構成を省略してもよい。

１
１ メカニカルシール（軸封装置）
２ ハウジング
３ 回転軸
４ シールケース
６ａ，６ｂ 静止密封環（一次シール部材）
９ａ，９ｂ 回転密封環（一次シール部材）
１０ 二次シール部材
１２ 固定ボルト
１３ ジャッキボルト
１６ ナット（ネジ孔）
１７ シム（スペーサ）（傾き保持手段）
１７ａ 孔部
４１ 挿入部
４１ａ 膨出部（軸線方向中央部）
４１ｂ，４１ｃ 軸線方向両端部
４２ フランジ部
４３ 凹溝
６０ａ，６０ｂ セグメントシール（一次シール部材）
１００ 軸封装置
１１０ 二次シール部材
１７０ シム（スペーサ）（傾き保持手段）
１７０ａ 孔部
２００ ハウジング
４００ シールケース
４００Ｂ 第２環状部材（挿入部）
４３０ 凹溝
Ａ 機外（大気側）
Ｂ 機内（被密封流体側）
Ｓ 隙間

Claims (10)

1. ハウジングに対し固定ボルトにより軸方向に固定されるシールケースと、該シールケースに保持される一次シール部材と、を備え、前記ハウジングと回転軸との間に形成された軸封部を前記一次シール部材によりシールする軸封装置であって、
   前記シールケースの軸心と前記回転軸の軸心とを合わせた状態に保持する傾き保持手段が前記シールケースと前記ハウジングとの軸方向の隙間に配置された状態で、前記シールケースが前記ハウジングに対して前記固定ボルトにより固定されていることを特徴とする軸封装置。
2. 前記傾き保持手段は、スペーサであることを特徴とする請求項１に記載の軸封装置。
3. 前記スペーサは、環状を成し、前記固定ボルトが挿通されることを特徴とする請求項２に記載の軸封装置。
4. 前記シールケースに軸方向に貫通する芯出し用のネジ孔が周方向に複数設けられ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軸封装置。
5. 前記シールケースは、前記固定ボルトが挿通される貫通孔が周方向に複数等配されており、前記ネジ孔は、周方向に隣接する前記貫通孔の間に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の軸封装置。
6. 前記シールケースは、前記ハウジングに傾きが許容された状態で挿入される挿入部を備え、前記挿入部と前記ハウジングとの間には、弾性を有する環状の二次シール部材が圧接して配置されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の軸封装置。
7. 前記挿入部の軸方向の中央部に前記二次シール部材が配設されており、前記挿入部の軸方向の両端部が該挿入部の軸方向の中央部よりも小径となっていることを特徴とする請求項６に記載の軸封装置。
8. ハウジングに対し固定ボルトにより軸方向に固定されるシールケースと、該シールケースに保持される一次シール部材と、を備え、前記ハウジングと回転軸との間に形成された軸封部を前記一次シール部材によりシールする軸封装置の組み立て方法であって、
   前記シールケースの周方向の複数個所を前記固定ボルトにより前記ハウジングに仮固定する工程と、
   前記固定ボルトを緩めた状態とし、前記シールケースの傾きを調整するジャッキボルトにより該シールケースの軸心と前記回転軸の軸心とを芯出しする工程と、
   前記シールケースと前記回転軸との芯出しがされた状態で前記固定ボルトを締め込んで前記シールケースと前記ハウジングとを固定する工程と、を行うことを特徴とする軸封装置の組み立て方法。
9. 前記シールケースと前記ハウジングとに軸方向の隙間が形成された部分にスペーサを配置するとともに、前記固定ボルトにより前記シールケースと前記ハウジングとを固定する工程を含むことを特徴とする請求項８に記載の軸封装置の組み立て方法。
10. 前記シールケースと前記ハウジングとに軸方向の隙間が形成された部分の前記固定ボルトを取外し、前記シールケースと前記ハウジングとの軸方向の隙間に環状のスペーサを配置するとともに、該スペーサに前記固定ボルトを貫通させて前記シールケースと前記ハウジングとを固定する工程を含むことを特徴とする請求項８に記載の軸封装置の組み立て方法。

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