JP2021017945A - スラリ流体用メカニカルシール - Google Patents

Abstract

【課題】可動密封環をシールするＯリングの装填空間へのスラリ流体の侵入を確実に阻止して可動密封環の追従性を確保するスラリ流体用シール装置を提供する。【解決手段】シールケース部材２にＯリング４を介して保持された可動密封環５と回転軸部材３に固定された固定密封環６とが接触状態で相対回転するスラリ流体用メカニカルシールにおいて、シールケース部材２の第１シール面２３ａと可動密封環５の第２シール面５１ｄとの間に形成されたＯリング装填空間８ａに、Ｏリング４が装填されると共に粘性材８が充填されており、シールケース部材２に、Ｏリング装填空間８ａから装填材８の流出を阻止するゴム材製の円環状板９が、その内周面が第２シール面５１ｄに近接又は接触する状態で、取り付けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、粉体、薬液、汚泥水、ＣＭＰ（ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）用研磨液や粉塵ガス等のスラリ流体（固形成分や凝固成分等のスラリ成分を含む液体又は気体）を扱うポンプ、撹拌機等の回転機器に軸封手段として装備されるスラリ流体用メカニカルシールに関するものである。

従来のスラリ流体用メカニカルシールとしては、例えば、特許文献１又は特許文献２に開示される如く、シールケース部材及びこれを貫通する回転軸部材の一方である可動密封環保持部材にＯリングを介して軸方向移動可能に嵌合された可動密封環とシールケース部材及び回転軸部材の他方に固定された固定密封環とが接触状態で相対回転することにより被密封流体領域と非密封流体領域とを区画して被密封流体領域のスラリ流体をシールするように構成されており、前記Ｏリングが、可動密封環と可動密封環保持部材との対向周面部に形成された第１シール面と第２シール面との間にこれをシールする状態で装填されており、第１シール面に前記Ｏリングの被密封流体領域方向への飛び出しを阻止する第１環状突起及び非密封流体領域方向への飛び出しを阻止する第２環状突起が形成されている端面接触形メカニカルシールが公知である。なお、特許文献１に開示されたスラリ流体用メカニカルシールは、可動密封環保持部材がシールケース部材であり、第１シール面が可動密封環の外周面部に形成されると共に第２シール面が当該可動密封環の外周面部に対向するシールケース部材の内周面部に形成された静止型メカニカルシールであり、特許文献２に開示されたスラリ流体用メカニカルシールは、可動密封環保持部材が回転軸部材であり、第１シール面が可動密封環の内周面部に形成されると共に第２シール面が当該可動密封環の内周面部に対向する回転軸部材の外周面部に形成された回転型メカニカルシールである。

特開２００３−７４７１３公報 実開昭６０−７３６５号公報

しかし、このような従来のスラリ流体用メカニカルシールでは、第１環状突起と第２シール面との径方向隙間（特許文献１に開示された静止型メカニカルシールでは、可動密封環の外周面部に形成された第１環状突起の外周面とシールケース部材の内周面部に形成された第２シール面との径方向隙間であり、特許文献２に開示された回転型メカニカルシールでは、可動密封環の内周面部に形成された第１環状突起の内周面と回転軸部材の外周面部に形成された第２シール面との径方向隙間である）がＯリングの被密封流体領域方向への飛び出しを阻止できるに必要十分な大きさに設定されているに過ぎないため、第１及び第２シール面と第１及び第２環状突起とで囲繞形成されたスラリ侵入空間には当該径方向隙間から被密封流体領域のスラリ流体が容易に侵入することになり、長期使用のうちには、当該スラリ侵入空間にスラリ成分（例えば、粉体，薬液，汚泥水，ＣＭＰ用研磨液，粉塵ガス等のスラリ流体に含まれる固形成分，凝固成分）が堆積，固着する虞れがある。

而して、スラリ侵入空間にスラリ成分が堆積，固着すると、可動密封環のＯリングを介しての軸方向移動（可動密封環保持部材に対する軸方向の相対運動）が阻害されて、可動密封環の追従性が低下（作動不良）し、両密封環の密封端面の接触面圧が不適正となり、メカニカルシール機能が低下することになる。

本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、スラリ侵入空間へのスラリ流体の侵入を確実に阻止して可動密封環の追従性を確保し、長期に亘って良好なシール機能を発揮させることができるスラリ流体用シール装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、この目的を達成すべく、シールケース部材及びこれを貫通する回転軸部材の一方である可動密封環保持部材にＯリングを介して軸方向移動可能に嵌合された可動密封環とシールケース部材及び回転軸部材の他方に固定された固定密封環とが接触状態で相対回転することにより被密封流体領域と非密封流体領域とを区画して被密封流体領域のスラリ流体をシールするように構成されたスラリ流体用メカニカルシールであって、前記Ｏリングが、可動密封環と可動密封環保持部材との対向周面部に形成された第１及び第２シール面間にこれをシールする状態で装填されており、前記第１シール面に前記Ｏリングの被密封流体領域方向への飛び出しを阻止する第１環状突起及び非密封流体領域方向への飛び出しを阻止する第２環状突起が形成されており、前記Ｏリングと前記第１環状突起と前記第１及び第２シール面とで囲繞形成されたスラリ侵入空間に粘性材が充填されており、ゴム材又はプラスチック材で構成された円環状の粘性材流出防止板が、その端面が前記第１環状突起の被密封流体領域側の端面に接触する状態で且つその内外周面の一方が前記第２シール面に近接又は接触する状態で、取り付けられていることを特徴とするスラリ流体用メカニカルシールを提案するものである。

かかるスラリ流体用メカニカルシールの好ましい実施の形態にあっては、前記可動密封環保持部材がシールケース部材であり、前記第２シール面が前記可動密封環の外周面部に形成されており、前記第１シール面が当該可動密封環の外周面部に対向するシールケース部材の内周面部に形成されており、前記粘性材流出防止板の外周端部がシールケース部材に取り付けられており、当該粘性材流出防止板の内周面が前記第２シール面に近接又は接触されている。または、前記可動密封環保持部材が回転軸部材であり、前記第１シール面が前記可動密封環の内周面部に形成されており、前記第２シール面が当該可動密封環の内周面部に対向する回転軸部材の外周面部に形成されており、前記粘性材流出防止板の外周端部が可動密封環に取り付けられており、当該粘性材流出防止板の内周面が前記第２シール面に近接又は接触されている。また、前記粘性材としては、グリースを使用することが好ましい。

本発明のスラリ流体用メカニカルシールにあっては、可動密封環とこれを嵌合する可動密封環保持部材（シールケース部材又は回転軸部材）との間に装填されたＯリングと第１環状突起と第１及び第２シール面とで囲繞形成されたスラリ侵入空間にスラリ流体に対して不活性な粘性材が充填されているから、第１環状突起と第２シール面との径方向隙間から当該空間へのスラリ流体の侵入が粘性材によって確実に阻止される。しかも、第１環状突起が形成された可動密封環保持部材又は可動密封環には、ゴム材又はプラスチック材で構成された円環状の粘性材流出防止板が、その端面が第１環状突起の被密封流体領域側の端面に接触する状態で且つその内外周面の一方が第２シール面に近接又は接触する状態で、取り付けられていて、上記径方向隙間から被密封流体領域への粘性材の流出が可及的に防止されることから、前記スラリ侵入空間へのスラリ流体の侵入が長期に亘って阻止される。したがって、本発明のスラリ流体用メカニカルシールによれば、長期に亘って可動密封環の追従性が確保され、良好なシール機能を発揮させることができる。

図１は本発明に係るスラリ流体用メカニカルシールの一例を示す断面図である。 図２は図１の要部を拡大して示す断面図である。 図３は図２の要部を更に拡大して示す断面図である。 図４は本発明に係るスラリ流体用メカニカルシールの変形例を示す図３相当の断面図である。 図５は本発明に係るスラリ流体用メカニカルシールの他の変形例を示す図２相当の断面図である。 図６は本発明に係るスラリ流体用メカニカルシールの更に他の変形例を示す要部の断面図である。 図７は本発明に係るスラリ流体用メカニカルシールの更に他の変形例を示す要部の断面図である。

以下、本発明に係るスラリ流体用メカニカルシールの構成を図面に基づいて具体的に説明する。

図１は本発明に係るスラリ流体用メカニカルシールの一例を示す断面図であり、図２は図１の要部を拡大して示す断面図であり、図３は図２の要部を更に拡大して示す断面図である。

図１に示すスラリ流体用メカニカルシールは、冒頭で述べたスラリ流体（固形成分や凝固成分等のスラリ成分を含む液体又は気体）を扱うポンプや撹拌機等の回転機器に軸封手段として装備されるもので、当該回転機器の軸封部ハウジング１に取り付けられた円筒状のシールケース部材２と、シールケース部材２及びこれを同心状に貫通する回転軸部材３の一方である可動密封環保持部材にＯリング４を介して嵌合された状態で軸方向移動可能に保持された可動密封環５と、可動密封環５に直対向した状態でシールケース部材２及び回転軸部材３の他方に固定された固定密封環６と、可動密封環５を固定密封環６へと押圧附勢するスプリング７とを具備して、両密封環５，６の対向端面である密封端面５ａ，６ａが接触状態で相対回転することにより、当該接触部分５ａ，６ａの外周側領域である被密封流体領域Ａとその内周側領域である非密封流体領域Ｂとを区画して被密封流体領域Ａのスラリ流体をシールするように構成された端面接触形メカニカルシールであり、被密封流体領域Ａを当該回転機器の機内領域とし、非密封流体領域Ｂを当該回転機器の機外領域である大気領域とするシングルシールである。なお、以下の説明において、前後とは図１〜図３における左右を意味するものとする。

図１に示すスラリ流体用メカニカルシールは、可動密封環保持部材をシールケース部材２として、可動密封環５をシールケース部材２に保持すると共に固定密封環６を回転軸部材３に固定した静止型メカニカルシールに構成されている。

シールケース部材２は、図１に示す如く、軸封ハウジング１の基端部（前端部）に取り付けられた円筒形状のケース本体２１と、ケース本体２１の基端側内周部（前端側内周部）に取り付けられた円環状体であるスプリング保持体２２と、ケース本体２１におけるスプリング保持体２２より被密封流体領域Ａ側（後側）の内周部に膨出状に一体形成された円環状のケース側Ｏリング保持部２３と、ケース本体２１の基端部（前端部）に取り付けられた円筒形状のセット爪係合体２４と、セット爪係合体２４内に固定された円環状体であるブッシュシール２５とからなる円筒状構造体である。回転軸部材３は、図１に示す如く、当該回転機器の駆動軸であってシールケース部材２を同心状に貫通してシールケース部材２外へと延びる軸本体３１と、軸本体３１に嵌合されて、軸封部ハウジング１内からシールケース部材２外（セット爪係合体２４外）へと延びる一定肉厚の薄肉円筒体であるスリーブ３２と、スリーブ３２の先端部（後端部）に一体形成された円環状の厚肉部３３と、厚肉部３３に固定された円筒形状の密封環保持体３４と、シールケース部材２外に露出するスリーブ３２の基端部（前端部）３２ａに嵌合された円環状体であるスリーブ固定体３５とからなる円筒状構造体である。スリーブ３２は、スリーブ固定体３５をこれに螺合させた第１スクリュー３６をスリーブ３２の基端部３２ａに締め付けることによりスリーブ３２に固定させた状態で、スリーブ固定体３５に螺合させた第２スクリュー３７をスリーブ３２の基端部３２ａに形成した貫通孔３２ｂを介して軸本体３１に締め付けることにより、軸本体３１に固定されており、第２スクリュー３７を操作（及び、必要に応じて第１スクリュー３６を操作）することにより軸本体３１に着脱できるようになっている。なお、シールケース部材２のケース本体２１にはフラッシング流体の供給路２６、クエンチング流体の供給路２７及びドレン路２８が形成されている。

固定密封環６は、図１に示す如く、スリーブ３２の厚肉部３３に固定された密封環保持体３４にＯリング６１及びドライブピン６２を介して嵌合させることにより、スリーブ３２つまり回転軸部材３に固定された円環状体であり、その先端面（前端面）は軸方向に直交する平滑な環状平面である密封端面６ａに形成されている。

可動密封環５は、図１に示す如く、一定肉厚の円筒状の密封環側Ｏリング保持部５１ａとその先端部（後端部）に一体形成された断面Ｌ字状をなす円環状の密封環固着部５１ｂと密封環側Ｏリング保持部５１ａの基端部（前端部）に密封環側Ｏリング保持部５１ａより外径を小さくして一体形成された円筒状の係合部５１ｃとからなる密封環保持体５１と、その密封環固着部５１ｂに固着された円環状体である密封環本体５２と、密封環保持体５１の係合部５１ｃに嵌合された円環状板であるスプリング受体５３とからなる円筒状構造物である。密封環本体５２の先端面（後端面）は軸方向に直交する平滑な環状平面である密封端面５ａに形成されている。可動密封環５は、これを嵌合するシールケース部材２との対向周面部に形成された第１及び第２シール面２３ａ，５１ｄ間つまりシールケース部材２のケース側Ｏリング保持部２３の内周面部に形成された第１シール面２３ａと可動密封環５の密封環側Ｏリング保持部５１ａの外周面部に形成された第２シール面５１ｄとの間をこれに装填したＯリング４によりシールした状態で、軸方向（前後方向）移動可能にシールケース部材２に保持されている。第１及び第２シール面２３ａ，５１ｄは回転軸部材３の軸本体３１と同心をなす円柱面形状をなしている。

スプリング７は、図１に示す如く、スプリング保持体２２と可動密封環５のスプリング受体５３との間に装填されていて、可動密封環５の密封端面５ａが固定密封環６の密封端面６ａに押圧接触するように可動密封環５を固定密封環６方向（後方向）に附勢している。なお、スプリング受体５３はスプリング７の附勢力により可動密封環５の密封環側Ｏリング保持部５１ａの基端部（係合部５１ｃとの境界部）に係止されている。また、可動密封環５は、密封環保持体５１の基端部分に形成された切欠部５１ｅにスプリング保持体２２の内周部に設けたドライブピン２２ａを係合させることにより、所定範囲での軸方向移動を許容された状態でシールケース部材２に対する相対回転が阻止されている。

なお、上記スラリ流体用メカニカルシールは、図１に鎖線図示する如く、シールケース部材２のセット爪係合体２４にスリーブ固定体３５に取り付けたセット爪３８を係合させることにより、シールケース部材２及びこれに設けられた可動密封環５及びスプリング７等からなる静止側メカニカルシール構成部材とスリーブ３２及びこれに設けられた固定密封環６等の回転側メカニカルシール構成部材とを当該スラリ流体用メカニカルシールの組み立て形態に連結一体化させることができるカートリッジ形メカニカルシールに構成されている。すなわち、前述した如く、第２スクリュー３７（及び、必要に応じて第１スクリュー３６）を操作することにより、当該組み立て形態で軸封部ハウジング１及び軸本体３１に着脱（組み込み、取外し）できるように構成されている。

而して、以上のように構成されたスラリ流体用メカニカルシールにあっては、図１〜図３に示す如く、可動密封環保持部材であるシールケース部材２の第１シール面２３ａにＯリング４の被密封流体領域Ａ方向（後方向）への飛び出しを阻止する第１環状突起２３ｂ及び非密封流体領域Ｂ方向（前方向）への飛び出しを阻止する第２環状突起２３ｃを一体形成して、Ｏリング４と第１環状突起２３ｂと第１及び第２シール面２３ａ，５１ｄとで囲繞形成されたスラリ侵入空間８ａにスラリ流体に対して不活性な粘性材８を充填している。各環状突起２３ｂ，２３ｃは軸方向に直交する円環状板形状をなしており、その内径は、当該環状突起２３ｂ，２３ｃの内周面と第２シール面５１ｄとの径方向隙間Ｃ（図３参照）がＯリング４の被密封流体領域Ａ方向及び非密封流体領域Ｂ方向への飛び出しを阻止しうるに必要十分な寸法となるように、設定されている。

粘性材８としては、一般に、第１及び第２シール面２３ａ，５１ｄ間の空間であって第１及び第２環状突起２３ｂ，２３ｃで規制されるスラリ侵入空間を構成する部材（上記の例では、シールケース部材２のケース側Ｏリング保持部２３及び可動密封環５の密封環保持体５１）、当該スラリ侵入空間８ａに装填されるＯリング４及びスラリ流体に対して不活性なものであり、これらの部材４，２３，５１を腐食させたり又はスラリ流体と化学反応を起こしたりすることのない性状のグリース等が使用される。具体的には、フッ素樹脂系グリースを使用することが好ましく、特に、パーフルオロポリエーテル混和物（例えば、一般式ＲｆＯ（ＣＦ二Ｏ）Ｐ（Ｃ二Ｆ四Ｏ）ｑ（Ｃ三Ｆ６Ｏ）ｒＲｆで表されるパーフルオロポリエーテル（Ｒｆはパーフルオロメチル基、パーフルオロエチル基等のパーフルオロ低級アルキル基である）を基油として適宜の増稠剤（ポリテトラフルオロエチレン，テトラフルオロエチレン共重合体，フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロイソブチレン共重合体，六方格子窒化ホウ素，脂肪族ジカルボン酸金属塩，モノアミドモノカルボン酸金属塩，モノエステルカルボン酸金属塩，金属石けん，尿素化合物，シリカ，粘土，グラファイト，ポリテトラフルオロエチレン，テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロペン共重合体等）等を混和させたもの）を使用することが好ましい。

また、粘性材８は、これを前記スラリ侵入空間８ａに充填させることによりＯリング４と第１及び第２シール面２３ａ，５１ｄとの相対運動を妨げることがない程度の流動性、潤滑性を有するものを使用することが好ましい。例えば、粘性材８としては、稠度２００〜４５０程度のグリース等を使用することが好ましい。なお、稠度とは、「ＪＩＳ規格 Ｋ２２２０−５．３．２」により円すい（質量１０２．５±０．０５ｇ）を保持具（質量４５．５０±０．０２ｇ）と共に粘性材中に垂直に５．０±０．１秒間進入させた後、指針の示度を１０倍したもので表される数値であり、粘性材の軟らさかの程度を示すものである。

さらに、図２に示す如く、第１環状突起２３ｂが形成された可動密封環保持部材であるシールケース部材２には、ゴム材又はプラスチック材で構成された円環状の粘性材流出防止板９が、その端面９ａが第１環状突起２３ｂの被密封流体領域Ａ側の端面（後端面）２３ｄに接触する状態で且つその内周面９ｂが第２シール面５１ｄに近接又は接触する状態で、取り付けられている。

この例では、粘性材流出防止板９がゴム材製の円環状板であり、図２に示す如く、粘性材流出防止板９は、その外周端部９ｃをシールケース部材２のケース側Ｏリング保持部２３の内周部に形成した円環状の凹溝２３ｅに弾性的に強く嵌合させることにより、シールケース部材２に、その端面９ａが第１環状突起２３ｂの被密封流体領域Ａ側の端面２３ｄに接触する状態で且つその内周面９ｂが可動密封環５の第２シール面５１ｄに近接する状態で、取り付けられている。粘性材流出防止板９の内周面９ｂの両端縁部（前後端縁部）は、図３に示す如く、円弧状に形成されている。

すなわち、粘性材流出防止板９の内径は第２シール面５１ｄの径より若干大きく設定されており、図３に示す如く、当該粘性材流出防止板９の内周面９ｂと第２シール面５１ｄとの径方向隙間（径方向間隔であり、以下「粘性材流出防止用隙間」という）ｃは第１環状突起２３ｂの内周面と第２シール面５１ｄとの径方向隙間（径方向間隔であり、以下「Ｏリング飛び出し防止用隙間」という）Ｃより極めて小さくなっている。粘性材流出防止用隙間ｃは、粘性材９の稠度及びスラリ流体に含まれる固形成分や凝固成分等のスラリ成分の大きさに応じて、当該粘性材９のスラリ侵入空間８ａから被密封流体領域Ａへの流出及び被密封流体領域Ａからスラリ侵入空間８ａへのスラリ成分の侵入を可及的に阻止しうる寸法に設定されている。粘性材流出防止用隙間ｃは１ｍｍ以下であることが好ましく、具体的には０．１〜０．８ｍｍであることが好ましい。

以上のように構成されたスラリ流体用メカニカルシールにあっては、スラリ流体の被密封流体領域Ａからスラリ侵入空間８ａへの侵入が、当該空間８ａに充填された粘性材８によって確実に阻止される。その結果、スラリ流体に含まれるスラリ成分がスラリ侵入空間８ａに堆積，固着することがなく、可動密封環５のＯリング４を介しての軸方向移動が円滑に行なわれることから、可動密封環５の追従性が損なわれず、密封端面５ａ，６ａの接触面圧が適正に保たれて良好なシール機能が発揮される。特に、粘性材８として潤滑性を有するグリース等（例えば、フッ素樹脂系グリース）を使用した場合には、可動密封環５とＯリング４との摩擦抵抗が小さくなり、可動密封環５の軸方向移動がより円滑に行なわれる。

さらに、スラリ侵入空間８ａの被密封流体領域Ａ側には、第１環状突起２３ｂの被密封流体領域Ａ側の端面２３ｄに接触した状態で、粘性材流出防止板９が設けられていて、スラリ侵入空間８ａを被密封流体領域Ａに連通させる大きなＯリング飛び出し防止用隙間Ｃに隣接して当該Ｏリング飛び出し防止用隙間Ｃと被密封流体領域Ａとの間に微小な粘性材流出防止用隙間ｃが形成されるため、スラリ流体及びこれに含まれているスラリ成分の被密封流体領域Ａからスラリ侵入空間８ａへの侵入が更に効果的に防止されると共に、スラリ侵入空間８ａに装填された粘性材８の被密封流体領域Ａへの流出が可及的に防止され、粘性材８のスラリ侵入空間８ａにおける充填状態が長期に亘って確保、維持されることになる。したがって、長期に亘って、粘性材８によるスラリ侵入空間８ａへのスラリ流体及びスラリ成分の侵入が阻止されて、可動密封環５の追従不良が防止され、良好なメカニカルシール機能が発揮される。

ところで、粘性材流出防止板９はその外周端部９ｃをケース側Ｏリング保持部２３に固定されているに過ぎないものであるため、被密封流体領域Ａの圧力が大きい場合には、当該圧力により粘性材流出防止板９の自由端側部分（内周端側部分）が変形してＯリング飛び出し防止用隙間Ｃに食い込み、可動密封環５の追従性が妨げられる虞れある。しかし、粘性材流出防止板９の自由端側部分は、Ｏリング飛び出し防止用隙間Ｃから第２シール面５１ｄへと僅かにはみ出す内周端部分（図３に９Ａで示す部分）を除いて、第１環状突起２３ｂの端面２３ｄに接触しているから、被密封流体領域Ａの圧力によって変形することがなく、当該内周端部分がＯリング飛び出し防止用隙間Ｃに食い込む虞れはない。

なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲において適宜に改良、変更することができる。

例えば、上記した実施の形態では、図３に示す如く、粘性材流出防止板９の内径を第２シール面５１ｄの径より若干大きくして、その内周面９ｂをこれと第２シール面５１ｄとの間に微小な粘性材流出防止用隙間ｃが生じるように第２シール面５１ｄに近接させたが、図４に示す如く、粘性材流出防止板９の内径を第２シール面５１ｄの径と同一として、その内周面９ｂを第２シール面５１ｄに接触させるように構成してもよい。この場合、粘性材８として稠度の高いグリース等を使用しても、粘性材８のスラリ侵入空間８ａから被密封流体領域Ａへの流出を確実に防止することができ、スラリ侵入空間８ａにおける粘性材８の充填状態が長期に亘って維持される。この場合、上記した実施の形態（粘性材流出防止板９の内周面９ｂと第２シール面５１ｄとを接触させない場合）よりもさらに稠度の高い粘性材８も使用することができ、例えば、粘性材８として、稠度２００〜５００程度のグリース等を使用することが好ましい。また、粘性材８として潤滑性を有するグリース等（例えば、フッ素樹脂系グリース）を使用すれば、粘性材流出防止板９の内周面９ｂと第２シール面５１ｄとの接触抵抗（摩擦抵抗）が小さくなり、両面９ｂ，５１ｄの接触抵抗により可動密封環５の追従性が妨げられることもない。なお、図４に示すスラリ流体用メカニカルシールの構成は、上記した点を除いて、図１〜図３に示すスラリ流体用メカニカルシールと同一であるから、当該メカニカルシールと同一構成部材については、図４において図１〜図３と同一符号を付することによりその詳細は省略する。

また、図３及び図４に示す例では、粘性材流出防止板９としてゴム材製のものを使用して、その外周端部９ｃをケース側Ｏリング保持部２３に形成した凹溝２３ｅに弾性的に強く嵌合させることによりシールケース部材２に取り付けるようにしたが、図５に示す如く、粘性材流出防止板１０９をポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のプラスチック材で構成し、その外周端部１０９ｃをケース側Ｏリング保持部２３に形成した円環状の凹溝２３ｆに嵌合させると共に当該凹溝２３ｆに隣接してケース側Ｏリング保持部２３に形成した円環状の凹溝２３ｇにスナップリング１１０を係合させることにより、シールケース部材２に取り付けるようにすることもできる。この場合においても、図３又は図４に示した粘性流出防止板９と同様に、粘性流出防止板１０９は、その端面１０９ａを第１環状突起２３ｂの端面２３ｄに接触させると共にその内周面１０９ｂを第２シール面５１ｄに近接又は接触させた状態で、シールケース部材２に取り付けられる。なお、図５に示すスラリ流体用メカニカルシールの構成は、上記した点を除いて、図１〜図３又は図４に示すスラリ流体用メカニカルシールと同一であるから、当該メカニカルシールと同一構成部材については、図５において図１〜図４と同一符号を付することによりその詳細は省略する。

また、図１〜図３、図４又は図５に示したものでは、第１及び第２環状突起２３ｂ，２３ｃをシールケース部材２のケース側Ｏリング保持部２３に設けたが、図６に示す如く、第１及び第２環状突起５１ｆ，５１ｇを可動密封環５の密封環側Ｏリング保持部５１ａに設けるようにすることもできる。すなわち、図６に示すものでは、Ｏリング４が、密封環側Ｏリング保持部５１ａの外周面部に形成された第１シール面５１ｈとケース側Ｏリング保持部２３の内周面部に形成された第２シール面２３ｈとの間に装填されており、上記粘性材８と同様の粘性材１０８が、Ｏリング４と第１環状突起５１ｆと両シール面２３ｈ，５１ｈとで囲繞形成されたスラリ侵入空間１０８ａに充填されている。さらに、ゴム材製の粘性材流出防止板２０９の内周端部２０９ｃが、その端面２０９ａが第１環状突起５１ｆの端面５１ｉに接触する状態で且つその外周面２０９ｂが第２シール面２３ｈに近接又は接触する状態で、密封環側Ｏリング保持部５１ａに形成された円環状の凹溝５１ｊに嵌合、固定されている。この場合においても、粘性材流出防止板２０９をＰＴＦＥ等のプラスチック材で構成して、その内周端部２０９ｃを図５に示すものと同様にスナップリングを使用して密封環側Ｏリング保持部５１ａに取り付けるようにすることができる。図６に示すスラリ流体メカニカルシールにあっても、図１〜図３、図４又は図５に示すスラリ流体用メカニカルシールと同一の作用効果を奏することができる。なお、図６に示すスラリ流体用メカニカルシールの構成は、上記した点を除いて、図１〜図３、図４又は図５に示すスラリ流体用メカニカルシールと同一であるから、当該メカニカルシールと同一構成部材については、図６において図１〜図５と同一符号を付することによりその詳細は省略する。

また、図１〜図３、図４、図５又は図６に示すものでは、本発明を可動密封環保持部材をシールケース部材２とする静止型メカニカルシールに適用したが、本発明は、図７に示す如く、可動密封環保持部材を回転軸部材３０３とする回転型メカニカルシールに適用することもできる。

すなわち、図７に示すスラリ流体用メカニカルシールは、回転軸部材３０３にＯリング３０４を介して軸方向移動可能に保持した可動密封環３０５とシールケース部材３０２に固定した固定密封環３０６との対向端面である密封端面３０５ａ，３０６ａが接触状態で相対回転することにより、その接触部分３０５ａ，３０６ａの外周側領域である被密封流体領域（機内領域）Ａとその内周側領域である非密封流体領域（機外大気領域）Ｂとを区画して被密封流体領域Ａのスラリ流体をシールするように構成されたシングルシールである。回転軸部材３０３は、軸本体３３１にスリーブ３３２を嵌合、固定させると共にスリーブ３３２にスプリング保持体３３３を固定させたものであり、可動密封環３０５は、回転軸部材３０３のスリーブ３３２にＯリング３０４を介して軸方向移動可能に嵌合されたＯリング保持体３５１とこれに固着した密封環本体３５２とで構成されており、Ｏリング保持体３５１とスプリング保持体３３３との間に装填したスプリング３０７により密封環本体３５１に形成した密封端面３０５ａが固定密封環３０６の密封端面３０６ａに押圧接触されるようになっている。Ｏリング３０４は、可動密封環３０５のＯリング保持体３５１の内周面部に形成された第１シール面３５１ａと回転軸部材３０３のスリーブ３３２の外周面部に形成された第２シール面３３２ａとの間にこれをシールする状態で装填されており、被密封流体領域Ａ方向への飛び出しを第１シール面３５１ａに形成された第１環状突起３５３により阻止されると共に非密封流体領域Ｂ方向への飛び出しを第１シール面３５１ａに形成された第２環状突起３５４により阻止されている。而して、Ｏリング３０４と第１環状突起３５３と両シール面３５１ａ，３３２ａとで囲繞形成されたスラリ侵入空間３０８ａには、上記した粘性材８と同様の粘性材３０８が充填されている。さらに、ゴム材又はＰＴＦＥ等のプラスチック材で円環状板に構成された粘性材流出防止板３０９の外周端部３０９ｃを、上記した粘性材流出防止板９，１０９と同様に、その端面３０９ａが第１環状突起３５３の端面３５３ａに接触し且つその内周面３０９ｂが第２シール面３３２ａに近接又は接触する状態で、可動密封環３０５のＯリング保持体３５１に固定してある。かかる構成をなすスラリ流体用メカニカルシールにあっても、図１〜図３、図４、図５又は図６に示すスラリ流体用メカニカルシールと同一の作用効果が発揮される。

さらに、図１〜図３、図４、図５、図６及び図７に示す各スラリ流体用メカニカルシールは非密封流体領域Ｂが機外大気領域となるシングルシールであるが、本発明は非密封流体領域Ｂがエクスターナル流体領域となるタンデムシール又はダブルシールを構成する一次側シール（機内領域側メカニカルシール）として使用されるスラリ流体用メカニカルシールにも適用でき、上記各スラリ流体用メカニカルシールと同一の作用効果を奏しうる。

２ シールケース部材（可動密封環保持部材）
３ 回転軸部材
４ Ｏリング
５ 可動密封環
６ 固定密封環
８ 粘性材
８ａ スラリ侵入空間
９ 粘性材流出防止板
９ｂ 粘性材流出防止板の内周面
２３ａ 第１シール面
２３ｂ 第１環状突起
２３ｃ 第２環状突起
２３ｈ 第２シール面
５１ｄ 第２シール面
５１ｆ 第１環状突起
５１ｇ 第２環状突起
５１ｈ 第１シール面
１０９ 粘性材流出防止板
１０９ｂ 粘性材流出防止板の内周面
２０８ 粘性材
２０８ａ スラリ侵入空間
２０９ 粘性材流出防止板
２０９ｂ 粘性材流出防止板の外周面
３０２ シールケース部材
３０３ 回転軸部材（可動密封環保持部材）
３０４ Ｏリング
３０５ 可動密封環
３０６ 固定密封環
３０８ 粘性材
３０８ａ スラリ侵入空間
３０９ 粘性材流出防止板
３０９ｂ 粘性材流出防止板の内周面
３３２ａ 第２シール面
３５１ａ 第１シール面
３５３ 第１環状突起
３５４ 第２環状突起
Ａ 被密封流体領域
Ｂ 非密封流体領域

Claims (4)

1. シールケース部材及びこれを貫通する回転軸部材の一方である可動密封環保持部材にＯリングを介して軸方向移動可能に嵌合された可動密封環とシールケース部材及び回転軸部材の他方に固定された固定密封環とが接触状態で相対回転することにより被密封流体領域と非密封流体領域とを区画して被密封流体領域のスラリ流体をシールするように構成されたスラリ流体用メカニカルシールであって、
   前記Ｏリングが、可動密封環と可動密封環保持部材との対向周面部に形成された第１及び第２シール面間にこれをシールする状態で装填されており、
   前記第１シール面に前記Ｏリングの被密封流体領域方向への飛び出しを阻止する第１環状突起及び非密封流体領域方向への飛び出しを阻止する第２環状突起が形成されており、
   前記Ｏリングと前記第１環状突起と前記第１及び第２シール面とで囲繞形成されたスラリ侵入空間に粘性材が充填されており、
   ゴム材又はプラスチック材で構成された円環状の粘性材流出防止板が、その端面が前記第１環状突起の被密封流体領域側の端面に接触する状態で且つその内外周面の一方が前記第２シール面に近接又は接触する状態で、取り付けられていることを特徴とするスラリ流体用メカニカルシール。
2. 前記可動密封環保持部材がシールケース部材であり、前記第２シール面が前記可動密封環の外周面部に形成されており、前記第１シール面が当該可動密封環の外周面部に対向するシールケース部材の内周面部に形成されており、前記粘性材流出防止板の外周端部がシールケース部材に取り付けられており、当該粘性材流出防止板の内周面が前記第２シール面に近接又は接触していることを特徴とする、請求項１に記載するスラリ流体用メカニカルシール。
3. 前記可動密封環保持部材が回転軸部材であり、前記第１シール面が前記可動密封環の内周面部に形成されており、前記第２シール面が当該可動密封環の内周面部に対向する回転軸部材の外周面部に形成されており、前記粘性材流出防止板の外周端部が可動密封環に取り付けられており、当該粘性材流出防止板の内周面が前記第２シール面に近接又は接触していることを特徴とする、請求項１に記載するスラリ流体用メカニカルシール。
4. 前記粘性材がグリースであることを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載するスラリ流体用メカニカルシール。
   

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