JP2020125805A - mechanical seal - Google Patents

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賢至 野口
Kenji Noguchi
賢至 野口
丸山 秀樹
Hideki Maruyama
秀樹 丸山
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Abstract

To provide a mechanical seal capable of adjusting energization force of energization means acting between sliding end surfaces of a stationary seal ring and a rotary seal ring with high accuracy, while being easily assembled in a fluid device.SOLUTION: In a stationary mechanical seal 1 having a rotary seal ring 5 rotating with a rotating shaft 3 inserted to a through hole of a housing 2, a stationary seal ring 4 forming a slide contact portion with the rotary seal ring 5, and energization means 9 for energizing the stationary seal ring 4 toward the rotary seal ring 5, an annular sleeve 15 constituting a stationary unit U by assembling the stationary seal ring 4 and the energization means 9, and a ring member 17 for detachably externally fitting and fixing the sleeve 15 in a sealed state in a manner of not relatively rotatable, at an opening side of the housing 2 with respect to the stationary seal ring 4, and being fixed to the housing 2 in a sealed state in a manner of not relatively rotatable.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、流体機器の駆動軸等の軸封部品として用いられるメカニカルシールに関する。 The present invention relates to a mechanical seal used as a shaft sealing component such as a drive shaft of fluid equipment.

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、流体機器のハウジングに固定される静止密封環と、回転軸とともに回転する回転密封環とを、付勢手段により軸方向に互いに付勢することで静止密封環と回転密封環の摺動端面同士を摺接させ、摺接部を形成し、これ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。 The mechanical seal is used by being installed between the housing of the fluid device and the rotary shaft arranged so as to penetrate the housing, and the stationary seal ring fixed to the housing of the fluid device and the rotary shaft. A rotary seal ring that rotates together with the rotary seal ring is urged by an urging means in the axial direction to bring the sliding end faces of the stationary seal ring and the rotary seal ring into sliding contact with each other to form a sliding contact portion. The fluid is prevented from leaking from the inside to the outside or from the outside to the inside.

メカニカルシールには、静止密封環と付勢手段とが環状のケースに組み込まれた静止型メカニカルシールがある(特許文献1参照)。特許文献1のメカニカルシールにおいて、ケースは流体機器のハウジングの内周面に嵌入固定される外周筒部と、回転軸の外周に離間状態で周設される内周筒部とを備え、静止密封環は内周筒部の長手方向一方端側に密閉部材であるOリングを介して外嵌し保持されている。静止密封環の外周にはリング状部材が回り止めされて取り付けられ、このリング状部材とハウジングの内周筒部とが付勢手段を介して回転軸の軸方向に相対移動可能かつ回り止めされて接続されている。また、回転密封環は流体機器を構成し回転軸とともに回転するインペラーの内径側に形成された段部の内周面にガスケットを介して嵌入され取り付けられている。 As the mechanical seal, there is a static mechanical seal in which a static sealing ring and a biasing means are incorporated in an annular case (see Patent Document 1). In the mechanical seal of Patent Document 1, the case includes an outer peripheral cylindrical portion that is fitted and fixed to the inner peripheral surface of the housing of the fluid device, and an inner peripheral cylindrical portion that is provided around the outer peripheral surface of the rotating shaft in a separated state, and is statically sealed. The ring is externally fitted and held on one end side in the longitudinal direction of the inner peripheral tubular portion via an O-ring which is a sealing member. A ring-shaped member is attached to the outer periphery of the stationary seal ring so as not to rotate, and the ring-shaped member and the inner peripheral cylindrical portion of the housing are relatively movable in the axial direction of the rotating shaft via the biasing means and are prevented from rotating. Connected. The rotary seal ring is fitted and attached via a gasket to the inner peripheral surface of the step portion formed on the inner diameter side of the impeller that constitutes the fluid device and rotates together with the rotary shaft.

実公平2−5654号公報(第8頁、第1図)Japanese Utility Model Publication No. 2-5654 (page 8, FIG. 1)

上記したように、特許文献1のメカニカルシールにあっては、静止密封環と付勢手段とリング状部材とOリングとが、ケースに組み込まれて一体の静止ユニットとして取り扱えるようになっており、ハウジングへ容易に組付けることができる。また、静止ユニットと固定環とは、それぞれハウジングとインペラーに対して相対する方向に嵌入されて取り付けられる。そして、静止密封環が付勢手段に押圧されて静止密封環と回転密封環との摺動端面同士が圧接されることで、長期間に亘って密封状態を保つことができるようになっている。しかしながら、このような構成を採用すると、静止密封環と回転密封環との摺動端面間に作用する付勢手段の付勢力は、ハウジングとインペラーとの軸方向の設置位置に左右されてしまうため、メカニカルシールの密封性能に関わる圧接力を細かに設定できないという問題があった。 As described above, in the mechanical seal of Patent Document 1, the stationary seal ring, the urging means, the ring-shaped member, and the O-ring are incorporated in the case and can be handled as an integrated stationary unit. It can be easily assembled to the housing. Further, the stationary unit and the fixed ring are fitted and attached in directions opposite to the housing and the impeller, respectively. The static sealing ring is pressed by the biasing means and the sliding end faces of the static sealing ring and the rotary sealing ring are pressed against each other, so that the sealed state can be maintained for a long period of time. .. However, if such a configuration is adopted, the urging force of the urging means acting between the sliding end faces of the stationary seal ring and the rotary seal ring depends on the axial installation position of the housing and the impeller. However, there was a problem that the pressure contact force related to the sealing performance of the mechanical seal could not be set finely.

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、流体機器へ容易に組付けることができるようにしながら、静止密封環と回転密封環との摺動端面間に作用する付勢手段の付勢力を精度良く調整することができるメカニカルシールを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and is capable of easily assembling to a fluid device, while applying a biasing force acting between sliding end faces of a stationary seal ring and a rotary seal ring. An object of the present invention is to provide a mechanical seal capable of adjusting the biasing force of the means with high accuracy.

前記課題を解決するために、本発明のメカニカルシールは、
ハウジングの貫通孔に挿通される回転軸とともに回転する回転密封環と、前記回転密封環とともに摺接部を形成する静止密封環と、前記回転密封環に向けて前記静止密封環を付勢する付勢手段と、を有する静止型メカニカルシールにおいて、
前記静止密封環と前記付勢手段とが組みつけられ静止ユニットを構成する環状のスリーブと、
前記静止密封環よりも前記ハウジングの開口側において前記スリーブを密封状態で相対回転不能に着脱可能に外嵌固定するとともに、前記ハウジングに密封状態で相対回転不能に固定されるリング部材と、を備えること特徴としている。
この特徴によれば、ハウジングの開口側でリング部材によってスリーブをハウジングに固定しているとともにスリーブはリング部材に着脱可能に固定されていることから、静止ユニットを構成する環状のスリーブの着脱が簡単であるとともに、リング部材の軸方向の長さを変更するや隙間調整部材を用いることで、静止密封環と回転密封環との摺動端面間に作用する付勢手段の付勢力を精度良く調整することができる。
In order to solve the above problems, the mechanical seal of the present invention,
A rotary seal ring that rotates together with a rotary shaft that is inserted into a through hole of the housing, a stationary seal ring that forms a sliding contact portion with the rotary seal ring, and a biasing member that biases the static seal ring toward the rotary seal ring. In a static mechanical seal having a biasing means,
An annular sleeve that constitutes the stationary unit by assembling the stationary seal ring and the biasing means,
A ring member for removably fitting and fixing the sleeve in a sealed state so as to be relatively non-rotatable on the opening side of the housing with respect to the stationary sealing ring, and fixed to the housing in a non-rotatable state in the sealed state. That is a feature.
According to this feature, since the sleeve is fixed to the housing by the ring member on the opening side of the housing and the sleeve is detachably fixed to the ring member, it is easy to attach and detach the annular sleeve that constitutes the stationary unit. In addition, by changing the axial length of the ring member and using the gap adjusting member, the biasing force of the biasing means acting between the sliding end faces of the stationary seal ring and the rotary seal ring can be accurately adjusted. can do.

前記リング部材の一部は、前記ハウジングの内周段部に対して軸方向から挿入されている。
これによれば、リング部材のハウジングに対する組み付けが簡便である。
A part of the ring member is axially inserted into the inner peripheral step of the housing.
According to this, the ring member can be easily assembled to the housing.

前記リング部材は、前記スリーブが外嵌される内周面よりも内径側に延びる内向きフランジを有している。
これによれば、スリーブとリング部材との組み立てが簡便である。
The ring member has an inward flange extending toward the inner diameter side with respect to the inner peripheral surface on which the sleeve is fitted.
According to this, the assembly of the sleeve and the ring member is simple.

前記リング部材は前記ハウジングに軸方向から締結ネジで固定されているとともに、前記スリーブは前記リング部材に軸方向から締結ネジで固定されている。
これによれば、スリーブとリング部材は同じ方向からそれぞれの締結ネジで固定されるので、静止ユニットの着脱が簡便である。
The ring member is fixed to the housing with fastening screws in the axial direction, and the sleeve is fixed to the ring member with fastening screws in the axial direction.
According to this, since the sleeve and the ring member are fixed from the same direction by the respective fastening screws, the stationary unit can be easily attached and detached.

前記付勢手段の内径側には、ゴムベローズが配設されており、該ゴムベローズは前記静止密封環と前記スリーブとに密封状態で固定されている。
これによれば、ゴムベローズが弾性変形可能であることから静止密封環に偏圧が作用しにくくなっている。
A rubber bellows is disposed on the inner diameter side of the urging means, and the rubber bellows is fixed to the stationary seal ring and the sleeve in a sealed state.
According to this, since the rubber bellows is elastically deformable, it is difficult for an unbalanced pressure to act on the stationary seal ring.

前記ゴムベローズの外径側には、該ゴムベローズを前記スリーブの外周面に圧縮状態で取付固定するとともに、前記付勢手段の一端が当接するケース部材が設けられており、該ケース部材は、前記スリーブに一端が当接している。
これによれば、付勢手段の付勢力はケース部材からスリーブに軸方向に伝えられるので、付勢手段の一端の軸方向位置は変化することがなく、付勢力を所期の値に保つことができる。
On the outer diameter side of the rubber bellows, a case member is provided, which fixes and attaches the rubber bellows to the outer peripheral surface of the sleeve in a compressed state, and one end of the urging means abuts. One end is in contact with the sleeve.
According to this, since the urging force of the urging means is transmitted from the case member to the sleeve in the axial direction, the axial position of one end of the urging means does not change, and the urging force is maintained at a desired value. You can

前記回転密封環はセラミックスを主成分として形成され、前記静止密封環はカーボンを主成分として形成されている。
これによれば、回転密封環は相対的に摩耗しにくいので、静止ユニットごと交換することで付勢力を所期の値に設定可能である。
The rotary seal ring is made of ceramics as a main component, and the stationary seal ring is made of carbon as a main component.
According to this, since the rotary seal ring is relatively hard to wear, the biasing force can be set to a desired value by replacing the stationary unit together.

本発明の実施例1におけるメカニカルシールが使用される流体装置の構造を示す側部断面図である。FIG. 3 is a side sectional view showing the structure of the fluid device in which the mechanical seal according to the first embodiment of the present invention is used. 回転側要素の構造を示す側部断面図である。It is a side sectional view showing structure of a rotation side element. 静止ユニットを示す側部断面図である。It is a sectional side view which shows a stationary unit. (a)は、長寸の基部を備えるリング部材を静止ユニットに取り付けた状態を示す側部断面図であり、(b)は、短寸の基部を備えるリング部材を静止ユニットに取り付けた状態を示す側部断面図である。(A) is a side sectional view showing a state in which a ring member having a long base is attached to a stationary unit, and (b) is a state showing a ring member having a short base attached to a stationary unit. It is a side sectional view shown.

本発明に係るメカニカルシール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。 Modes for carrying out the mechanical seal according to the present invention will be described below based on Examples.

実施例に係るメカニカルシールにつき、図1から図4を参照して説明する。 A mechanical seal according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

図1において、紙面の左側は機内側Mであり、右側は大気側Aである。
図1に示すメカニカルシール1は、ハウジング2と回転軸3との間に形成された軸封部に静止密封環4及び回転密封環5などのシール構成部品が装着されて、ハウジング2と回転軸3との間をシールするメカニカルシールであって、静止密封環4と回転密封環5との密封面圧を付与する付勢手段としてのコイルスプリング9が静止側に配置されたものである。尚、図1に示されるメカニカルシール1は、後述する回転側要素Rを回転軸3に、後述する静止側要素Sをハウジング2に取り付け、メカニカルシール1を使用可能とした態様を示している。
In FIG. 1, the left side of the drawing is the inner side M, and the right side is the atmosphere side A.
In the mechanical seal 1 shown in FIG. 1, seal components such as a stationary seal ring 4 and a rotary seal ring 5 are attached to a shaft sealing portion formed between a housing 2 and a rotary shaft 3 to form a housing 2 and a rotary shaft. A coil spring 9 is a mechanical seal that seals between the stationary seal ring 4 and the rotary seal ring 5, and is disposed on the stationary side as a biasing means that applies a sealing surface pressure between the stationary seal ring 4 and the rotary seal ring 5. The mechanical seal 1 shown in FIG. 1 shows a mode in which the rotary element R described later is attached to the rotary shaft 3 and the stationary element S described later is attached to the housing 2 so that the mechanical seal 1 can be used.

図2を用いて、回転軸3に対して取り付けられる回転側要素Rについて説明する。回転側要素Rは、主にカラー17、セットスクリュ18、回転密封環5、及びパッキン21から構成されている。回転密封環5はセラミックスを主成分として形成されており、カラー17に形成された軸方向大気側に形成された開口部17a側から、パッキン21、回転密封環5が組みつけられ、カラー17は回転軸3に取り付けられる。回転密封環5の外周の凹部は、カラー17の内周の凸部と凹凸嵌合されることにより、カラー17に対して相対回転不能な構成となっている。なお、相対回転不能とする構成は凹凸嵌合に限らない。 The rotation-side element R attached to the rotation shaft 3 will be described with reference to FIG. The rotary element R is mainly composed of a collar 17, a set screw 18, a rotary seal ring 5, and a packing 21. The rotary seal ring 5 is mainly composed of ceramics, and the packing 21 and the rotary seal ring 5 are assembled from the opening 17a side formed on the collar 17 in the axial atmosphere side. It is attached to the rotating shaft 3. The concave portion on the outer circumference of the rotary seal ring 5 is fitted in the convex and concave portions on the inner circumference of the collar 17 so that it cannot rotate relative to the collar 17. Note that the configuration that makes relative rotation impossible is not limited to concave and convex fitting.

カラー17の孔部17bには、径方向からセットスクリュ18が螺合されている。こうしてカラー17、セットスクリュ18、回転密封環5、及びパッキン21が回転側要素Rとして一体化されている。回転側要素Rは回転軸3に外嵌される。 A set screw 18 is screwed into the hole 17b of the collar 17 in the radial direction. In this way, the collar 17, the set screw 18, the rotary seal ring 5, and the packing 21 are integrated as the rotary side element R. The rotation-side element R is fitted onto the rotation shaft 3.

回転側要素Rを回転軸3にセットスクリュ18で固定後、流体機械の本体にハウジング2を固定する。このように、回転側要素Rは、ハウジング2の内周面と回転密封環5の外周面との間の空間C内に配置されている。 After fixing the rotary side element R to the rotary shaft 3 with the set screw 18, the housing 2 is fixed to the main body of the fluid machine. In this way, the rotation-side element R is arranged in the space C between the inner peripheral surface of the housing 2 and the outer peripheral surface of the rotary seal ring 5.

図3は、静止側要素Sを示した図であり、主に静止側要素Sは、カーボンを主成分として形成された静止密封環4と、ゴムベローズ10と、ケース11と、コイルスプリング9と、スリーブ15と、Oリング16と、リング部材7と、から構成されている。また、静止密封環4と、ゴムベローズ10と、ケース11と、コイルスプリング9と、スリーブ15と、Oリング16は、一体的にユニット化された静止ユニットUとなっており、持ち運びやハウジング2に対する取付が容易になっている。 FIG. 3 is a view showing the stationary side element S. Mainly, the stationary side element S includes a stationary sealing ring 4 formed mainly of carbon, a rubber bellows 10, a case 11, and a coil spring 9. The sleeve 15, the O-ring 16, and the ring member 7 are included. Further, the stationary seal ring 4, the rubber bellows 10, the case 11, the coil spring 9, the sleeve 15, and the O-ring 16 constitute a stationary unit U that is integrally united, and can be carried or the housing 2 It is easy to attach to.

回転軸3の外周面から僅かに離間する内径を有するスリーブ15の外周には、前述した回転密封環5と摺接する摺動面を備える静止密封環4と、静止密封環4の軸パッキンとしてゴムベローズ10が配置されている。静止密封環4とスリーブ15との間は、ゴムベローズ10によって径方向に密封され、ゴムベローズ10にはケース11が外嵌されている。 On the outer periphery of the sleeve 15 having an inner diameter slightly separated from the outer peripheral surface of the rotary shaft 3, a stationary seal ring 4 having a sliding surface in sliding contact with the rotary seal ring 5 described above, and a rubber as a shaft packing of the stationary seal ring 4 are provided. A bellows 10 is arranged. A space between the stationary seal ring 4 and the sleeve 15 is radially sealed by a rubber bellows 10, and a case 11 is externally fitted to the rubber bellows 10.

ゴムベローズ10は、例えば、ゴム材などの弾性を有する材料から形成され、軸方向に延びる筒状部の先端が機内側M方向に延出して先端頚部10aが形成されており、先端頚部10aは静止密封環4の外周に嵌着された金属製のケース11の後述する外ケース13の環状の端部13aの内側と静止密封環4との間で径方向に圧縮されて、金属製のケース11と静止密封環4とを密封状態で固定している。また、先端頚部10aは静止密封環4の背面4aと密着している。さらに、ゴムベローズ10の基体部10bの外径側は、その外周面に嵌着されるケース11の後述する内ケース12の中間部12cによって径方向に圧縮されて締め付けられ、スリーブ15の外周面に適当な締め代をもって密封状態で圧着されている。このようにして、内ケース12はスリーブ15に対して相対回転しないように取り付けられている。 The rubber bellows 10 is formed of, for example, an elastic material such as a rubber material, and the tip of a cylindrical portion extending in the axial direction extends in the inner side M direction to form a tip neck portion 10a. The metal case 11 is fitted in the outer periphery of the stationary seal ring 4 and radially compressed between the inner side of an annular end portion 13a of an outer case 13 to be described later of the metal case 11 and the stationary seal ring 4. 11 and the stationary seal ring 4 are fixed in a sealed state. Further, the tip neck 10a is in close contact with the back surface 4a of the stationary seal ring 4. Further, the outer diameter side of the base portion 10b of the rubber bellows 10 is radially compressed and tightened by an intermediate portion 12c of an inner case 12 described later of the case 11 fitted to the outer peripheral surface thereof, and the outer peripheral surface of the sleeve 15 is tightened. It is crimped in a sealed state with an appropriate tightening margin. In this way, the inner case 12 is attached so as not to rotate relative to the sleeve 15.

ケース11は、ケース部材である環状の内ケース12とケース部材である環状の外ケース13から構成されている。内ケース12は環状の端部12aと端部12aよりも小径で環状の中間部12cと中間部12cから折り曲げ形成され軸方向に延び周方向に等配された係合片12dとから構成されている。外ケース13は静止密封環4側の端部13aと、端部13aに連なる環状の径方向板部13bと、端部13aよりも小径で径方向板部13bから折り曲げ形成され軸方向に延び周方向に等配された係合片13cとから形成されている。 The case 11 includes an annular inner case 12 that is a case member and an annular outer case 13 that is a case member. The inner case 12 is composed of an annular end portion 12a, an annular intermediate portion 12c having a smaller diameter than the end portion 12a, and an engagement piece 12d formed by bending the intermediate portion 12c and extending in the axial direction and equally arranged in the circumferential direction. There is. The outer case 13 has an end portion 13a on the stationary seal ring 4 side, an annular radial plate portion 13b connected to the end portion 13a, and a diameter smaller than that of the end portion 13a. It is formed of engaging pieces 13c which are equally arranged in the direction.

コイルスプリング9は両端が径方向板部12b,13bに両端が当接するように配置されている。また、外ケース13は内ケース12に対して係合片12d,13cが摺動することで軸方向に相対移動可能、かつ係合片12dの折り曲げ基部と係合片13cとが周方向で係合することで相対回転不能に配設されている。また、内ケース12の端部12aはスリーブ15に当接しており、内ケース12はスリーブ15の基体部15aの径方向面15dに当接して、軸方向大気側Aへの移動が規制されている。また、外ケース13の端部13aに形成された折り曲げ片13eが、静止密封環4の外周のスリットに係合して静止密封環4が外ケース13に対して相対回転しないようになっている。 The coil spring 9 is arranged so that both ends contact the radial plate portions 12b and 13b. The outer case 13 is axially movable by sliding the engagement pieces 12d and 13c with respect to the inner case 12, and the bent base of the engagement piece 12d and the engagement piece 13c are engaged in the circumferential direction. It is arranged so that it cannot rotate relative to each other. Further, the end portion 12a of the inner case 12 is in contact with the sleeve 15, and the inner case 12 is in contact with the radial surface 15d of the base portion 15a of the sleeve 15, so that the movement toward the atmospheric side A in the axial direction is restricted. There is. Further, the bent piece 13e formed on the end portion 13a of the outer case 13 is engaged with the slit on the outer periphery of the stationary seal ring 4 so that the stationary seal ring 4 does not rotate relative to the outer case 13. ..

スリーブ15は、回転軸3の外径より僅かに大径の内径を有する薄肉の中空円筒状に形成されている。詳しくは、スリーブ15は回転軸3の軸方向に長手を有し、長手方向の大気側Aの肉厚の基体部15aを備えており、該基体部15aには軸方向に雌ネジが刻設されたネジ孔15bが形成されている。また、基体部15aの外径側には内径側に凹む環状の凹溝15cが形成されており、この凹溝15c内にOリング16が配置されている。Oリング16は、後述するリング部材7とスリーブ15の凹溝15cとにより圧縮されて、被密封流体の大気側Aへの漏出を防止している。 The sleeve 15 is formed in a thin hollow cylindrical shape having an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the rotating shaft 3. Specifically, the sleeve 15 has a long side in the axial direction of the rotating shaft 3 and includes a thick base portion 15a on the atmosphere side A in the longitudinal direction, and the base portion 15a is provided with an internal thread in the axial direction. The formed screw hole 15b is formed. Further, an annular groove 15c is formed on the outer diameter side of the base portion 15a so as to be recessed on the inner diameter side, and an O-ring 16 is arranged in the groove 15c. The O-ring 16 is compressed by the ring member 7 and the concave groove 15c of the sleeve 15 described later, and prevents the sealed fluid from leaking to the atmosphere side A.

また、Oリング16の配置される凹溝15cは、後述するリング部材7の内周に設けても良い。尚、Oリング16の配設位置としては軸方向端部ではない方が好ましい。スリーブ15とリング部材7の径方向間にOリング16を設けたので、締結ネジ19を固定した際にコイルスプリング9の付勢力に影響することがない。 Further, the concave groove 15c in which the O-ring 16 is arranged may be provided on the inner circumference of the ring member 7 described later. In addition, it is preferable that the O-ring 16 is not disposed at the end portion in the axial direction. Since the O-ring 16 is provided between the sleeve 15 and the ring member 7 in the radial direction, the biasing force of the coil spring 9 is not affected when the fastening screw 19 is fixed.

ハウジング2の大気側A側開口近傍には、機内側Mの内周面よりも大径の内周面を有する環状の段部2aが形成されており、段部2aには、後述するリング部材7の先端部7cが軸方向から挿入できるようになっている。 An annular step portion 2a having an inner peripheral surface having a diameter larger than that of the inner peripheral surface of the machine-inside M is formed near the opening on the atmosphere side A side of the housing 2, and the step portion 2a has a ring member described later. The tip portion 7c of 7 can be inserted from the axial direction.

リング部材7は、中央に回転軸3が挿通される孔が形成された環状を成しており、主に前述したハウジング2内の段部2aに挿入可能な略筒状凸部の先端部7cと、ハウジング2の側壁に当接し軸方向に延びる貫通孔7aが形成された基部7bと基部7bの大気側において内径方向に延び貫通孔7dが形成された内フランジ7fから成り、リング部材7と回転軸3の間には、静止ユニットUが配設されるようになっている。 The ring member 7 has an annular shape in which a hole through which the rotary shaft 3 is inserted is formed in the center, and a tip portion 7c of a substantially cylindrical convex portion that can be mainly inserted into the step portion 2a in the housing 2 described above. And a ring member 7 which is composed of a base portion 7b having a through hole 7a formed in contact with the side wall of the housing 2 and extending in the axial direction, and an inner flange 7f having an through hole 7d extending in the inner diameter direction on the atmosphere side of the base portion 7b. A stationary unit U is arranged between the rotating shafts 3.

ハウジング2に対して静止ユニットUを取り付ける態様を説明する。図2を参照し、ハウジング2にOリング14を装着した後、図1を参照し、静止ユニットUのスリーブ15に形成されているネジ孔15bに、リング部材7の貫通孔7dから軸方向に雄ネジが螺設された有頭の締結ネジ19を挿入し、静止ユニットUとリング部材7を螺合させ静止側要素Sを組み立てる。そして一体的にユニット化された静止側要素Sを回転軸3に挿通し、ハウジング2の開口近傍から機内側Mへ近接させてゆき、回転密封環5と静止密封環4の摺動面を当接させる。 A mode in which the stationary unit U is attached to the housing 2 will be described. After attaching the O-ring 14 to the housing 2 with reference to FIG. 2, referring to FIG. 1, the O-ring 14 is attached to the screw hole 15b formed in the sleeve 15 of the stationary unit U in the axial direction from the through hole 7d of the ring member 7. A headed fastening screw 19 having a male screw is inserted, and the stationary unit U and the ring member 7 are screwed together to assemble the stationary element S. Then, the stationary side element S, which is integrally formed as a unit, is inserted into the rotating shaft 3 and is brought closer to the inside M of the machine from the vicinity of the opening of the housing 2, and the sliding surfaces of the rotating seal ring 5 and the stationary seal ring 4 are contacted with each other. Contact.

その後、リング部材7の基部7bに形成された貫通孔7aとハウジング2の側壁に形成されているネジ孔2cの位置合わせ後、雄ネジが螺設された有頭の締結ネジ20を軸方向から螺合し、リング部材7とハウジング2を締結することでハウジング2への静止側要素Sの取付が完了する。これにより、コイルスプリング9が軸方向に圧縮され、所期の付勢力を静止密封環4の背面側から伝達し、静止密封環4の摺動面と回転密封環5の摺動面とは適切な圧力で押圧されるようになっている。 Then, after the through hole 7a formed in the base portion 7b of the ring member 7 and the screw hole 2c formed in the side wall of the housing 2 are aligned, a headed fastening screw 20 having a male screw is axially attached. The stationary side element S is attached to the housing 2 by screwing and fastening the ring member 7 and the housing 2. As a result, the coil spring 9 is compressed in the axial direction, and the desired urging force is transmitted from the back side of the stationary seal ring 4, so that the sliding surface of the stationary seal ring 4 and the sliding surface of the rotary seal ring 5 are appropriate. It is designed to be pressed with various pressures.

また、静止側要素Sが有する静止密封環4の回転密封環5に対する付勢力を変更する場合は、図4(a)に示される、前述したリング部材7の基部7bが軸方向に延出し長寸に形成されたリング部材70もしくは、図4(b)に示される前述したリング部材7の基部7bが軸方向に短縮し短寸に形成されたリング部材71を使用する。 When changing the urging force of the stationary seal ring 4 of the stationary element S against the rotary seal ring 5, the base portion 7b of the ring member 7 shown in FIG. The ring member 70 is formed in a small size, or the ring member 71 is formed in a short size by shortening the base portion 7b of the ring member 7 shown in FIG. 4B in the axial direction.

静止密封環4の回転密封環5に対する付勢力を弱める場合は、図4(a)に示されるように、基部7bが軸方向に延出し長寸に形成されたリング部材70を使用する。リング部材70の基部70aは、ハウジング2の側壁との当接部から大気側Aの端部までの距離Xが長寸になっているので、コイルスプリング9への付勢力が弱まり、コイルスプリング9から静止密封環4へ伝達される付勢力が弱まるようになっている。 When weakening the urging force of the stationary seal ring 4 against the rotary seal ring 5, as shown in FIG. 4(a), a ring member 70 is used in which the base portion 7b extends in the axial direction and is elongated. In the base portion 70a of the ring member 70, since the distance X from the contact portion with the side wall of the housing 2 to the end portion on the atmosphere side A is long, the biasing force to the coil spring 9 is weakened and the coil spring 9 The biasing force transmitted from the to the stationary seal ring 4 is weakened.

静止密封環4の回転密封環5に対する付勢力を強める場合は、図4(b)に示されるように、基部7bが軸方向に短縮し短寸に形成されたリング部材71を使用する。リング部材71の基部71aは、ハウジング2の側壁との当接部から大気側Aの端部までの距離Yが短寸になっているので、コイルスプリング9への付勢力が強まり、コイルスプリング9から静止密封環4へ伝達される付勢力が強まるようになっている。 To increase the urging force of the stationary seal ring 4 against the rotary seal ring 5, as shown in FIG. 4B, a ring member 71 is used in which the base portion 7b is shortened in the axial direction and formed in a short size. The base portion 71a of the ring member 71 has a short distance Y from the contact portion with the side wall of the housing 2 to the end portion on the atmosphere side A. Therefore, the biasing force to the coil spring 9 is increased, and the coil spring 9 is strengthened. The biasing force transmitted from the to the stationary seal ring 4 is strengthened.

このように静止ユニットUは、段部2a内にて回転密封環5よりも段部2aの開口側において回転軸3の外側に配置され、スリーブ15に外嵌し、ハウジング2における段部2aの外側に固定されるリング部材7によって、ハウジング2に対して軸方向と回転方向に移動不能に固定されており、静止ユニットUとリング部材7を同じ方向で固定することから、リング部材7の軸方向の長さを変更することで、静止密封環4と回転密封環5との摺動端面間に作用するコイルスプリング9の付勢力を精度良く調整することができる。 In this way, the stationary unit U is arranged inside the step 2a outside the rotary shaft 3 on the opening side of the step seal 2a with respect to the rotary seal ring 5, is fitted onto the sleeve 15, and is attached to the step 2a of the housing 2. The ring member 7 fixed to the outside is immovably fixed to the housing 2 in the axial direction and the rotation direction. Since the stationary unit U and the ring member 7 are fixed in the same direction, the shaft of the ring member 7 is fixed. By changing the length in the direction, the biasing force of the coil spring 9 acting between the sliding end faces of the stationary seal ring 4 and the rotary seal ring 5 can be adjusted with high accuracy.

また、リング部材7は、ハウジング2に対して挿入される方向と、ハウジング2と固定される締結ネジ20の挿入方向が同じであることから、リング部材7の挿入とリング部材7のハウジング2に対する固定が簡便である。 Further, since the ring member 7 is inserted into the housing 2 in the same direction as the fastening screw 20 fixed to the housing 2, the ring member 7 is inserted into the ring member 7 with respect to the housing 2. Easy to fix.

また、リング部材7とスリーブ15は、締結ネジ20の挿入方向と同じ方向で連結されることから、リング部材7とハウジング2及び、リング部材7とスリーブ15が同じ方向で連結され、メカニカルシール1の組み立てが簡便である。 Further, since the ring member 7 and the sleeve 15 are connected in the same direction as the inserting direction of the fastening screw 20, the ring member 7 and the housing 2, and the ring member 7 and the sleeve 15 are connected in the same direction, and the mechanical seal 1 Is easy to assemble.

また、リング部材7は、段部2aに内嵌する筒状凸部としての先端部7cが配設されていることから、リング部材7のハウジング2に対する仮設置が容易である。 Further, since the ring member 7 is provided with the distal end portion 7c as a cylindrical convex portion that is fitted into the step portion 2a, the temporary installation of the ring member 7 to the housing 2 is easy.

また、コイルスプリング9の内径側には、ゴムベローズ10が配設されており、静止密封環4とケース11がそれぞれ密封状に固着されており、ゴムベローズ10が弾性変形可能であることから静止密封環4に偏圧が作用しにくくなっている緩和させることができる。 Further, a rubber bellows 10 is disposed on the inner diameter side of the coil spring 9, the stationary seal ring 4 and the case 11 are fixed to each other in a sealed manner, and the rubber bellows 10 is elastically deformable. The biased pressure is less likely to act on the sealing ring 4, which can be relaxed.

また、ゴムベローズ10の外径側には、該ゴムベローズ10をスリーブ15の外周面に圧縮状態で取付固定するとともに、コイルスプリング9の一端が当接する内ケース12が設けられており、内ケース12の端部12aは、スリーブ15の径方向面15dに当接していることから、コイルスプリング9の付勢力を内ケース12を介してスリーブ15に軸方向に伝えるので、コイルスプリング9の一端の軸方向位置は変化することがなく、付勢力を初期の値に保つことができる。 Further, on the outer diameter side of the rubber bellows 10, an inner case 12 for fixing the rubber bellows 10 to the outer peripheral surface of the sleeve 15 in a compressed state and contacting one end of the coil spring 9 is provided. Since the end portion 12a of 12 abuts on the radial surface 15d of the sleeve 15, the biasing force of the coil spring 9 is transmitted to the sleeve 15 through the inner case 12 in the axial direction. The axial position does not change, and the biasing force can be maintained at the initial value.

また、回転密封環5はセラミックスから形成され、静止密封環4はカーボンから形成されていることから、長時間の使用や耐久性に適している。また、摩耗しやすい静止密封環4を交換する際に静止ユニットUごと交換すればよいのでメンテナンス作業が簡便である。 Further, since the rotary seal ring 5 is made of ceramics and the stationary seal ring 4 is made of carbon, it is suitable for long-term use and durability. Further, when the stationary seal ring 4 which is easily worn is replaced with the stationary unit U, maintenance work is simple.

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。 Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings, the specific configurations are not limited to these embodiments, and any modifications or additions within the scope of the present invention are included in the present invention. Be done.

例えば、前記実施例においてメカニカルシールは、インサイド・固定型のメカニカルシールを例に説明したが、摺動面の内周から外周方向へ向かって漏れようとする液体をシールする形式であるアウトサイド型のメカニカルシールにも適用可能である。 For example, although the mechanical seal is described as an example of the inside/fixed type mechanical seal in the above embodiment, the outside type is a type that seals the liquid that is about to leak from the inner circumference to the outer circumference of the sliding surface. It can also be applied to mechanical seals.

また、リング部材7の基部7bの長さを変更することで付勢力調整をすることとしたが、この限りではなく、リング部材7の側壁7eと、ハウジング2の大気側A側の側壁2d(図1参照)との間に環状のスペーサ(隙間調整板)を挟持させることとして付勢力調整をしてもよい。 Further, the biasing force is adjusted by changing the length of the base portion 7b of the ring member 7, but this is not restrictive, and the side wall 7e of the ring member 7 and the side wall 2d of the housing 2 on the atmosphere side A side ( The biasing force may be adjusted by sandwiching an annular spacer (gap adjusting plate) between (see FIG. 1).

また、締結ネジ20の挿入方向は、回転軸3を基準とした軸方向のみに限られず、例えば径方向でもよい。 Further, the inserting direction of the fastening screw 20 is not limited to the axial direction with respect to the rotating shaft 3 and may be, for example, the radial direction.

1 メカニカルシール
2 ハウジング
2a 段部
3 回転軸
4 静止密封環
5 回転密封環
7 リング部材
7c 先端部(筒状凸部)
9 スプリングコイル(付勢手段)
10 ゴムベローズ
11 ケース
12 内ケース(ケース部材)
13 外ケース(ケース部材)
15 スリーブ
19 締結ネジ
20 締結ネジ
R 回転側要素
S 静止側要素
A 大気側
M 機械側
U 静止ユニット
1 Mechanical Seal 2 Housing 2a Step 3 Rotating Shaft 4 Stationary Seal Ring 5 Rotating Seal Ring 7 Ring Member 7c Tip (Cylindrical Convex)
9 Spring coil (biasing means)
10 Rubber bellows 11 Case 12 Inner case (case member)
13 Outer case (case member)
15 Sleeve 19 Fastening Screw 20 Fastening Screw R Rotating Side Element S Stationary Side Element A Atmosphere Side M Machine Side U Stationary Unit

Claims (7)

ハウジングの貫通孔に挿通される回転軸とともに回転する回転密封環と、前記回転密封環とともに摺接部を形成する静止密封環と、前記回転密封環に向けて前記静止密封環を付勢する付勢手段と、を有する静止型メカニカルシールにおいて、
前記静止密封環と前記付勢手段とが組みつけられ静止ユニットを構成する環状のスリーブと、
前記静止密封環よりも前記ハウジングの開口側において前記スリーブを密封状態で相対回転不能に着脱可能に外嵌固定するとともに、前記ハウジングに密封状態で相対回転不能に固定されるリング部材と、を備えること特徴とするメカニカルシール。
A rotary seal ring that rotates together with a rotary shaft that is inserted into a through hole of the housing, a stationary seal ring that forms a sliding contact portion with the rotary seal ring, and a biasing member that biases the static seal ring toward the rotary seal ring. In a static mechanical seal having a biasing means,
An annular sleeve that constitutes the stationary unit by assembling the stationary seal ring and the biasing means,
A ring member for removably fitting and fixing the sleeve in a sealed state so as to be relatively non-rotatable on the opening side of the housing with respect to the stationary sealing ring, and fixed to the housing in a non-rotatable state in the sealed state. The characteristic mechanical seal.
前記リング部材の一部は、前記ハウジングの内周段部に対して軸方向から挿入されている請求項1に記載のメカニカルシール。 The mechanical seal according to claim 1, wherein a part of the ring member is axially inserted into an inner peripheral step portion of the housing. 前記リング部材は、前記スリーブが外嵌される内周面よりも内径側に延びる内向きフランジを有している請求項1または2に記載のメカニカルシール。 The mechanical seal according to claim 1, wherein the ring member has an inward flange that extends toward an inner diameter side of an inner peripheral surface on which the sleeve is fitted. 前記リング部材は前記ハウジングに軸方向から締結ネジで固定されているとともに、前記スリーブは前記リング部材に軸方向から締結ネジで固定されている請求項1ないし3のいずれかに記載のメカニカルシール。 4. The mechanical seal according to claim 1, wherein the ring member is fixed to the housing with a fastening screw in the axial direction, and the sleeve is fixed to the ring member with a fastening screw in the axial direction. 前記付勢手段の内径側には、ゴムベローズが配設されており、該ゴムベローズは前記静止密封環と前記スリーブとに密封状態で固定されている請求項1ないし4のいずれかに記載のメカニカルシール。 5. A rubber bellows is disposed on the inner diameter side of the urging means, and the rubber bellows is hermetically fixed to the stationary seal ring and the sleeve. mechanical seal. 前記ゴムベローズの外径側には、該ゴムベローズを前記スリーブの外周面に圧縮状態で取付固定するとともに、前記付勢手段の一端が当接するケース部材が設けられており、該ケース部材は、前記スリーブに一端が当接している請求項5に記載のメカニカルシール。 On the outer diameter side of the rubber bellows, a case member is provided, which fixes and attaches the rubber bellows to the outer peripheral surface of the sleeve in a compressed state, and one end of the urging means contacts the case member. The mechanical seal according to claim 5, wherein one end is in contact with the sleeve. 前記回転密封環はセラミックスを主成分として形成され、前記静止密封環はカーボンを主成分として形成されている請求項1に記載のメカニカルシール。 The mechanical seal according to claim 1, wherein the rotary seal ring is formed of ceramics as a main component, and the stationary seal ring is formed of carbon as a main component.
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