JP2022051619A - メカニカルシール - Google Patents

Abstract

【課題】分解，組立が容易で高圧の条件下で使用できるアウトサイド型のメカニカルシールを提供する。【解決手段】回転機器のハウジングに取り付けられた分割型のシールケース１２と、シールケース１２に対して軸線方向移動可能に保持されており、円筒形状の保持円筒部３４を有する分割型の第１保持環３と、第１保持環３の保持円筒部３４に外嵌されている分割型の第１密封環４と、接着により円筒形状に形成され、保持円筒部３４と第１密封環４の間に設けられている第１密封シートＳ１と、第１保持環３の分割割面に挟持された第１割面シートＤ１と、を具備し、第１密封環４と前記回転機器の回転軸Ｒに設けられた第２密封環７の対向端面である密封端面の相対回転摺接作用により当該密封端面の内周側領域である被密封流体領域Ｈと当該密封端面の外周側領域である非密封流体領域Ｌとをシールするように構成されるメカニカルシールである。【選択図】図２

Description

本発明は、ポンプ（海水淡水化用ポンプ、灌漑用ポンプ、各種産業用ポンプ）、ブロアやコンプレッサ等の回転機器に装備されるアウトサイド型のメカニカルシールであって、特に、密封環が周方向に分割された分割型密封環である分割型のメカニカルシールに関するものである。

アウトサイド型のメカニカルシールは、一般に、シールケースに対して軸線方向移動可能に保持された第１密封環と回転軸に対して固定された第２密封環との相対回転摺接作用により、その相対回転摺接部分の内周側領域たる被密封流体領域とその外周側領域たる非密封流体領域とを遮蔽シールするように構成される。そのうち、両密封環が分割型密封環をなすものとしては、例えば、特許文献１の図１に開示される如く各密封環が保持環に締め付け自在に取り付けた緊縛環によって端面側弾性部材及び周面側弾性部材を介して円環状に緊縛された状態で固定保持される分割型メカニカルシール（以下「第１従来シール」という）が知られている。また、特許文献２の図１に開示される如く各密封環をシール部材を介在させた状態で緊縛環により円環状に緊縛固定しつつ、当該シール部材がシールケースと緊縛環の隙間をシールする機能を併せ持つ分割型メカニカルシール（以下「第２従来シール」という）が周知である。

而して、第１従来シールにおいては、シールケースに保持環をＯリングを介して軸線方向に移動可能に保持させると共に、保持環に緊縛環を軸線方向に締め付け自在に取り付け、分割型密封環と保持環との軸線方向における対向端面間及び分割型密封環と緊縛環との対向周面間に夫々ゴムシート等の弾性部材を介装して、緊縛環を保持環へと締め付けることにより、分割型密封環を保持環の軸線方向端面に端面側弾性部材を介して押圧保持させると共に緊縛環の内周面に周面側弾性部材を介して嵌合保持させるように構成する。

また、第２従来シールにおいては、図９に示す如く、密封環１０４、密封環１０７は夫々、密封端面を形成した先端部分とこれに連なる外径一定の中間部分とこれより外径を小径とする外径一定の基端部分とからなる、周方向に２分割された分割型密封環である。密封環１０４、密封環１０７は夫々、その中間部分及び基端部分を第１シール部材１０６又は第２シール部材１０９の一端部分１６１、一端部分１９１を介在させた状態で周方向に２分割された緊縛環１０５、緊縛環１０８及び緊縛体１８１により円環状に緊縛した状態で固定されている。さらに、シールケース側（機内側）の第１シール部材１０６は、他端部分１６４がハウジング１０１ａとシールケース１０３との軸線方向対向端面間に挟圧固定されて、シールケース１０３と緊縛環１０５との間をシールする。機外側の第２シール部材１０９は、他端部分１９２が回転軸１０２と緊縛環１０８との間に挟圧固定されて、回転軸１０２と緊縛環１０８との間をシール（二次シール）する。

特開２００７－２９８１２３号公報 特開２０１７－１６６５１７号公報

このような分割型メカニカルシールは、これが大型のものである場合にもメンテナンス作業を含む分解，組立作業を容易に行うことができ、大型回転機器の軸封手段として好適
するものであるが、次のような問題が指摘できる。

第１従来シールは、上記した如く、分割型密封環と緊縛環及び保持環との間に弾性部材を介在させているため、緊縛環による緊縛力に過不足がある場合や分割型密封環に作用する内圧が高い場合にも、密封環の分割面が開いたり分割部分に歪みが生じて分割部分の衝合面から被密封流体が漏洩する虞れが少ない利点を有する。しかし、第１従来シールにおいては、密封環のみが分割型であり、緊縛環及び保持環は分割型に構成されていないため、組立や分解に軸線方向のスペースを必要とし、分解や再組立てが容易でなくメンテナンスに手間を要する。また、緊縛環及び保持環が分割型に構成されておらず、分割型密封環の緊縛力を緊縛環の保持環への軸線方向への締め付けによって得ている（分割型密封環と緊縛環との嵌合面をテーパ面に構成し、緊縛環の軸線方向力（保持環への締め付け力）の分力によって緊縛力を得ている）ため、緊縛環の締め付け時に分割型密封環の衝合面（両分割部分の衝合面）が軸線方向にズレを生じる虞れがあり、当該密封環をその密封端面が適正な環状平面となるように組み立てることが困難である。

第２従来シールは、すべてのメカニカルシール部品を軸に直交する方向に分解・組立できる構成とすることで、第１従来シールに係る上記問題点を解消することを意図するものである。すなわち、第２従来シールにおいては、周方向に２分割された緊縛環の分割面を締結すること、つまり各緊縛環を分割面に対して垂直に締め付けることにより、分割型の各密封環が弾性材製のシール部材の一端部分を介在した状態で緊縛される。このことから、第１従来シールのように緊縛環を軸線方向に締め付ける場合と異なって、分割型の各密封環の組立時（緊縛時）に分割部分が軸線方向にズレを生じる虞れが少ない。しかも、密封環と緊縛環との間に介在させるシール部材の一端部分の径方向厚みを大きくとることができるから、緊縛環による緊縛力を高くしても、それによって分割型の各密封環に歪を生じる虞れも少ない。したがって、第２従来シールは、ある程度の高圧条件下で使用される場合にも、分割型の各密封環の分割面から漏れが生じる虞れが少なく、高ＰＶ値回転機器にも好適に使用することができる。

しかし、第２従来シールには、上記シール部材（ゴムベローズ）の形状が複雑で、その製作には寸法公差の精度が要求されることから金型が必要となり、新規サイズのメカニカルシールを設計，製作することが容易でないという問題がある。当該シール部材は、分割型の密封環の保持及び周り止め（分割型の密封環と緊縛環の隙間のシール及び両分割部分の衝合面を通じた被密封流体の漏出のシール）の機能と、シールケースと緊縛環１０５との隙間のシール機能又は緊縛環１０８と回転軸との間のシール機能の両方を果たしており、これら全ての機能をゴムの弾性により実現するために高精度な３次元形状が要求されるから当該シール部材の製作に金型を必要とするのである。

さらに、第２従来シールには、特に高圧の条件下（約１ＭＰａＧ以上）で使用される場合に、分割型密封環(第１及び第２密封環）の密封端面が外当たり（円環状の密封端面の外周部分が非常に高い圧力で当接する）となり、潤滑不良を生じ易いという問題がある。第２従来シールにおいては、第１及び第２密封環並びに第１及び第２シール部材（ゴムベローズ）の表面の大きな面積部分が被密封流体に直接接していて受圧面積が大きいから、特に高圧の状況下では該シール部材が径方向には圧縮され軸方向には伸長する変形をしやすく、その結果、密封端面が外当たりとなるのである。

本発明は、このような問題を解決して、メカニカルシールのメンテナンスを含む分解，組立を容易に行うことができるアウトサイド型の分割型メカニカルシールであって、更なる高圧の条件下で使用できるメカニカルシールを提供することを目的とするものである。

本発明は、上記の目的を達成すべくなされたものであり、周方向に分割されており、円環状に締結された状態で回転機器のハウジングに取り付けられたシールケースと、周方向に分割されており、円環状に締結された状態で前記シールケースに軸線方向移動可能に保持されていて、円筒形状の保持円筒部を有する第１保持環と、周方向に分割されており、円環状に緊縛された状態で、第１保持環に外嵌されている第１密封環と、接着により円筒形状に形成され、第１保持環の保持円筒部と第１密封環の間に設けられている第１密封シートと、を具備し、第１密封環と前記回転機器の回転軸に設けられた第２密封環の対向端面である密封端面の相対回転摺接作用により当該密封端面の内周側領域である被密封流体領域と当該密封端面の外周側領域である非密封流体領域とをシールするように構成されることを特徴とするメカニカルシールが提案される。

かかるメカニカルシールの好ましい実施の形態においては、接着により円環板状に形成され、前記ハウジングと、前記シールケースと、第１保持環と、に密着状態で固定された円環板シートを有するメカニカルシールが好ましい。また、第１保持環を構成する分割部分の少なくとも１つの分割割面に設けられた第１割面溝と、第１割面溝に収容された第１割面シートと、を備え、第１割面シートの一端は第１密封シートと密着し、第１割面シートの他端は前記円環板シートと密着しているメカニカルシールが好ましい。また、周方向に分割されており、円環状に締結された状態で第１保持環に取り付けられて、第１密封環を第１保持環上に緊縛固定している第１緊縛環と、接着により円筒形状に構成されていて、第１密封環と第１緊縛環の間に設けられている第１緊縛シートと、を備えるメカニカルシールが好ましい。また、周方向に分割されており、円環状に締結された状態で前記回転機器の回転軸に固定されていて、円筒形状の保持円筒部を有する第２保持環と、周方向に分割されており、円環状に緊縛された状態で、第２保持環に外嵌されている第２密封環と、接着により円筒形状に形成され、第２保持環の保持円筒部と第２密封環の間に設けられている第２密封シートと、を具備するメカニカルシールが好ましい。また、第２保持環を構成する分割部分の少なくとも１つの分割割面に設けられた第２割面溝と、第２割面溝に収容された第２割面シートと、を備え、第２割面シートの一端は第２密封シートと密着し、第２割面シートの他端は前記回転軸と密着しているメカニカルシールが好ましい。また、周方向に分割されており、円環状に締結された状態で第２保持環に取り付けられて、第２密封環を第２保持環上に緊縛固定している第２緊縛環と、接着により円筒形状に構成されていて、第２密封環と第２緊縛環の間に設けられている第２緊縛シートと、を備えるメカニカルシールが好ましい。また、第１保持環と第１密封環の軸線方向対向端面間に弾性材製の第１基端シートが介装されており、第２保持環と第２密封環の軸線方向対向端面間に弾性材製の第２基端シートが介装されているメカニカルシールが好ましい。なお、本発明における「接着により」という記載は、好ましくは接着剤を用いて接着するのであるが融着や溶着により接着することも可能であることを意味する。

本発明のメカニカルシールは、メカニカルシール構成部品が回転軸に対してこれに直交する方向に分解，組立できる構成となっているから、前記した緊縛環等の軸線方向移動スペースを十分に確保できない場合にも、更には密封環以外のメカニカルシール構成部品を交換等のメンテナンスする必要がある場合にも、メンテナンスを含むメカニカルシールの分解，組立作業を容易に行うことができる利点を有する。さらに、本発明のメカニカルシールにおいては、第１密封環が第１保持環の保持円筒部に外嵌されているから、第１密封環の表面は、両密封環の対向端面である密封端面の近傍の内周側のテーパ面を除いて被密封流体領域にほとんど露出しておらず、被密封流体からの受圧面積が小さい。また、本発明のメカニカルシールにおいては、第１密封シートが、第１保持環の保持円筒部と第１密封環の間に設けられているから、第１密封シートの被密封流体からの受圧面積も小さい。したがって、本発明のメカニカルシールは、高圧の条件下（約１ＭＰａＧ以上）で使用される場合であっても第１密封シートの変形が少なく、両密封環の密封端面の端面隙間を維
持しやすいため、潤滑特性が向上する利点を有する。さらに、本発明の好ましい形態のメカニカルシールにおいては、第１及び第２密封環がそれぞれ第１又は第２保持環の保持円筒部に外嵌されているから、第１及び第２密封環の表面は、両密封環の対向端面である密封端面の近傍の内周側のテーパ面を除いて被密封流体領域にほとんど露出しておらず、被密封流体からの受圧面積が小さい。また、複数のシート状シール部材、すなわち、シールケースと第１保持環との隙間のシール機能を果たす弾性材製の円環板シート、第１及び第２密封環と第１又は第２保持環との隙間のシール機能を果たす弾性材製の第１及び第２密封シート、及び、第１又は第２保持環の両分割部分の衝合面を通じた被密封流体の漏出のシール機能を果たす弾性材製の第１及び第２割面シートのうちで、被密封流体領域に直接的に露出しているのは円環板シートの一部分のみである。そして、円環板シートは第１密封環と位置的に離れており、直接接触する位置関係にないから、円環板シートが被密封流体の圧力を受けて変形しても、その応力は第１及び第２密封環に直接伝わることはなく、両密封環の対向端面の向きを変える作用を有しない。したがって、本発明の好ましい形態のメカニカルシールは、高圧の条件下（約１ＭＰａＧ以上）で使用される場合であってもシール部材の変形が少なく、両密封環の密封端面の端面隙間を維持しやすいため、潤滑特性が向上する利点を有する。

このように本発明のメカニカルシールは、シール機能及び分解，組立作業性に優れ、且つ、更なる高圧の条件下へと用途を大幅に拡大できるものであり、その実用的価値極めて大なるものである。

図１は本発明に係る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詳細図である 図３は図１のIII－III線に沿う端面図である。 図４は図１のIV－IV線に沿う端面図である。 図５は図１のＶ－Ｖ線に沿う端面図である。 図６は図１のVI－VI線に沿う端面図である。 図７は図１のVII－VII線に沿う端面図である。 図８は構造解析の比較結果を示すコンター図である。 図９は第２従来シールの要部を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて具体的に説明する。

図１は本発明に係る分割型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詳細図であり、図３は図１のIII－III線に沿う端面図であり、図４は図１のIV－IV線に沿う端面図であり、図５は図１のＶ－Ｖ線に沿う端面図であり、図６は図１のVI－VI線に沿う端面図であり、図７は図１のVII－VII線に沿う端面図であり、図８は構造解析の比較結果を示すコンター図である。なお、以下の説明において、前後とは図１及び図２における左右を意味するものとする。

図１に示す分割型メカニカルシールは、回転機器のハウジング（ポンプハウジング等であり、以下「機器ハウジング」という）１と回転軸（インぺラ軸等）Ｒとの間に装置されたものであり、機器ハウジング１に取り付けられたシールケース２と、シールケース２に第１保持環３及び第１密封シートＳ１を介して軸線方向（前後方向）に移動可能に保持された第１密封環４と、回転軸Ｒに第２保持環６及び第２密封シートＳ２を介して固定された第２密封環７と、シールケース２と第１保持環３との間に介装されて、第１密封環４を第２密封環７に押圧接触させるべく軸線方向へと附勢するスプリング部材３２ｓとを具備する。図２に示す如く、分割型メカニカルシールは、第１及び第２密封環４，７の対向端
面たる密封端面４１ａ及び密封端面７１ａの相対回転摺接作用により、その密封端面４１ａ，７１ａの内周側領域である被密封流体領域（機内領域）Ｈと密封端面４１ａ，７１ａの外周側領域である非密封流体領域（機外領域であり、この例では大気領域）Ｌとを遮蔽シールするように構成されたアウトサイド型の端面接触形メカニカルシールである。

シールケース２は、図３に示す如く、周方向に直径線上で２分割された金属製の円環状体であり、分割部分２Ａ，分割部分２Ｂの両端部同士を一対の締結ボルト２ｔで締結することにより、分割面が衝合する円環状に構成される。シールケース２は、図１から図３に示す如く、周方向に等間隔を隔てて配置した複数個の取付ボルト２ｚにより、機器ハウジング１の端部に形成されたメカニカルシール取付部１２に回転軸Ｒと同心状に取り付けられている。シールケース２のメカニカルシール取付部１２に対する径方向の位置決めは、シールケース２の内周部後方に形成された環状切欠部２２がメカニカルシール取付部１２の大気領域側端部（前端面）に突設された環状凸部１４の外周部に嵌合することによって行われる。また、シールケース２の内周部にはその前端から内方に突出する円環状のフランジ部２１が形成されており、シールケース２をメカニカルシール取付部１２に取り付けた状態において環状凸部１４，フランジ部２１が軸線方向に所定間隔を隔てて直対向するようになっている。すなわち、当該環状凸部１４とフランジ部２１との対向端面の内外径は一致している。なお、この例では、メカニカルシール取付部１２は、図１に示す如く、機器ハウジング１の本体部１１とは別部材で構成された金属製の円環状体であり、当該本体部１１の大気領域側端部（前端部）に複数個の取付ボルト１２ｚ（図１には図示せず）により固着されている。また、各取付ボルト２ｚは、シールケース２及びメカニカルシール取付部１２に形成したボルト挿通孔を貫通して、機器ハウジング１の本体部１１に螺着されている。

第１保持環３は、図１，図５に示す如く、周方向に直径線上で２分割された金属製の円環状体であり分割部分３Ａ，分割部分３Ｂの両端部を一対の締結ボルト３ｔで軸線に直交する方向に締結することにより、分割部分３Ａ，３Ｂの端面同士が衝合する円環状に構成される。

第１保持環３は、図１に示す如く、円環状の保持壁部３３と、その内周部の後端部から軸線方向後方に突出する円環形状の摺動部３１と、保持壁部３３の内周部の前端部から軸線方向前方に突出する円筒形状の保持円筒部３４とからなる。第１保持環３を構成する摺動部３１、保持壁部３３及び保持円筒部３４の内径はいずれも一定で同一であり、第１保持環３の内周面は軸線と平行な円筒面をなしている。保持壁部３３は、図２も参照して、軸線方向後方に位置する外径一定の保持壁部後部３３ｂと、同じく前方に位置する外径一定の保持壁部前部３３ａから構成されている。保持円筒部３４の外径は一定であって保持壁部前部３３ａの外径より小さく、保持壁部後部３３ｂの外径は保持壁部前部３３ａの外径より大きい。保持壁部前部３３ａの前方端面及び保持壁部後部３３ｂの前方端面はいずれも軸線方向に垂直な円環平面となっている。摺動部３１は、シールケース２のフランジ部２１に挿入されている。すなわち、摺動部３１は、その外周面をフランジ部２１の内周面に若干の隙間を隔てて対向させることにより、シールケース２に対して軸線方向移動可能に保持されている。摺動部３１の外周面には、フランジ部２１の内周面より若干小さな径を有する部分が存在しており、当該部分には環状溝が設けられていて、当該環状溝には摺動目的のＯリング３１ｏが、その周方向の１箇所に設けられた切離面を接着することにより装着されている。

第１保持環３の保持円筒部３４の外周面には、図２に示す如く、弾性材製の第１密封シートＳ１の内周面が係合可能な環状溝３６が形成されており、当該環状溝に第１密封シートＳ１が装着されている。第１密封シートＳ１の厚みは、環状溝３６の深さ（径方向の長さ）より若干大きく設定されている。

第１密封シートＳ１は、図５に示す如く、軸線方向の幅及び厚みが一定の円筒形状のシートであり、周方向の一箇所であって軸線方向の全長に亘って切離された切離部分（切離面）Ｓ１ｃを現場で接着剤等で接着することにより円筒形状に構成されて、保持円筒部３４の外周面に形成された環状溝３６に装着される。第１密封シートＳ１の材質としては、例えばニトリルゴム（ＮＢＲ）が用いられる。

シールケース２には、図１及び図４に示す如く、その周方向の２箇所においてドライブピン２１ｙが螺着されている。第１保持環３の保持壁部後部３３ｂの外周部には、図１に示す如く、その周方向の２箇所においてドライブ切欠部３２ｙが形成されており、各ドライブ切欠部３２ｙに各ドライブピン２１ｙを係合させることにより、第１保持環３のシールケース２に対する相対回転が阻止されている。また、シールケース２には図１に示す如く、その外周部分に調整部材２３が取付ボルト２３ｚにより螺着されている。調整部材２３は円柱形状の部材であり、その前方部分が拡径したフランジ部２３ａとなっている。フランジ部２３ａの後方端面は、図２も参照して、第１保持環３の保持壁部後部３３ｂの前方端面と軸線方向に近接対向しており、第１保持環３の軸線方向前方への移動を規制している。したがって、調整部材２３により、メカニカルシールの取付け作業の際に、シールケース２と第１保持環３の間に介挿されたスプリング部材３２ｓの弾性伸長力によって、第１保持環３が軸線方向前方に向かって飛び出す危険が除去される。

第１密封環４は、図２に示す如く、外周面を基端方向（後方向）へと漸次拡径するテーパ面（截頭円錐面）に形成した先端部分４１とこれに連なる外径一定の基端部分４３とからなる円環状体である。第１密封環４は、図５に示す如く、周方向に直径線上で２分割された分割型密封環に構成されており、その分割部分４Ａ，分割部分４Ｂを第１緊縛シートＴ１により緊縛することにより、分割部分４Ａ，４Ｂの端面同士が衝合する円環状に保持（仮止め）される。第１密封環４の材質としては、例えばＳｉＣ（シリコンカーバイド）又はカーボンが用いられる。

第１密封環４の先端部分４１の先端面（前端面）は軸線に直交する平滑な環状平面である第１密封端面４１ａに構成されている。第１密封環４の基端部分４３の外径は後述する環状溝を除いて一定であり、先端部分４１の基端外径（テーパ面の最大径）と同一に設定されている。すなわち、基端部分４３の外周面は、先端部分４１の外周面から面一状に連なる円柱面をなしている。

第１密封環４の基端部分４３の内周面は、後述するドライブ切欠部４３ｙを除いて、内径が一定の円筒形状に形成されている。第１密封環４の先端部分４１の内周面は、基端部分４３の内周面と面一に連なり、内径が先端方向に向かって漸次拡大するテーパ面（截頭円錐面）に形成されている。基端部分４３の内周面は、第１保持環３の保持円筒部３４に外嵌されているので、被密封流体領域Ｈに露出しておらず、その受圧面積はゼロである。先端部分４１の内周面は、第１密封端面４１ａ近傍の一部のみが被密封流体領域Ｈに露出しているが、その受圧面積は小さい。したがって、第１密封環４の内周面は一部のみが被密封流体領域Ｈに露出しているにすぎず、その受圧面積は小さい。

第１密封環４の基端部分４３の外周面には、図２に示す如く、弾性材製の第１緊縛シートＴ１の内周部が係合しうる環状溝４４が形成されており、当該環状溝に第１緊縛シートＴ１が装着されている。第１緊縛シートＴ１の厚みは、環状溝４４の深さ（径方向の長さ）より若干大きく設定されている。

第１緊縛シートＴ１は、軸線方向の幅及び厚みが一定の円筒形状のシートであり、周方向の一箇所であって軸線方向の全長に亘って切離された切離部分（切離面）Ｔ１ｃを現場
で接着剤等で接着することにより円筒形状に構成されて、基端部分４３の外周面に形成された環状溝４４に装着される。第１緊縛シートＴ１の材質としては、例えばニトリルゴム（ＮＢＲ）が用いられる。

第１保持環３の保持壁部前部３３ａには、図１、図２及び図５に示す如く、その周方向の２箇所においてドライブピン３３ｙが螺着されている。第１密封環４の基端部分４３の基端面（後端面）には、図１及び図２に示す如く、その周方向の２箇所においてドライブ切欠部４３ｙが形成されており、各ドライブ切欠部４３ｙに各ドライブピン３３ｙを係合させることにより、第１密封環４の第１保持環３に対する相対回転が阻止されている。

第１緊縛環５は、図５に示す如く、周方向に直径線上で２分割された金属製の円環状体であり、分割部分５Ａ，分割部分５Ｂの両端部を一対の締結ボルト５ｔで軸線に直交する方向に締結することにより、分割部分５Ａ，５Ｂの端面同士が衝合する円環状に構成される。

第１緊縛環５は、図１及び図２に示す如く、後方に位置する円環状の基端部分５２と前方に位置する円環状の先端部分５１とからなる。基端部分５２の内周面及び外周面は軸線に平行する円柱面をなしており、換言すれば、基端部分５２の内径及び外径は一定である。先端部分５１の外周面は軸線に平行する円柱面をなしており、基端部分５２の外周面と連続に接続されている。先端部分５１の内周面は第１密封環４の先端部分４１の外周面（テーパ面）に衝合しうるテーパ面に形成されており、基端部分５２の内周面と連続に接続されている。第１緊縛環５は、図１、図２及び図５に示す如く、周方向に等間隔を隔てて配置した複数個の取付ボルト５ｚにより、第１保持環３の保持壁部３３の保持壁部後部３３ｂに螺着されている。第１緊縛環５の保持壁部３３に対する径方向の位置決めは、第１緊縛環５の基端部分５２の内周部が、保持壁部３３の保持壁部前部３３ａの外周部に嵌合することによって行われる。すなわち、基端部分５２の内径と保持壁部前部３３ａの外径は一致している。また、各取付ボルト５ｚは、第１緊縛環５に形成したボルト挿通孔を挿通して、第１保持環３の保持壁部３３の保持壁部後部３３ｂに螺着されている。

第１緊縛環５の分割部分５Ａ，５Ｂを１対の締結ボルト５ｔを用いて軸線に直交する方向に締結することによって、第１密封シートＳ１が装着された状態の第１保持環３の保持円筒部３４に外嵌された第１密封環４が、第１緊縛シートＴ１及び第１密封シートＳ１を介して、円環状に緊縛された状態で第１保持環３に固定される。また、第１緊縛環５を複数の取付ボルト５ｚを用いて、第１保持環３の保持壁部３３の保持壁部後部３３ｂに螺着することにより、第１緊縛環５の先端部分５１の内周部と第１密封環４の先端部分４１の外周部との当接テーパ面を介して働く応力の作用で、第１密封環４が第１保持環３の保持壁部前部３３ａに向けて押圧される結果、第１密封環４が第１保持環３に対して軸線方向に相対移動しない状態で固定される。

この例では、図２に示す如く、第１保持環３の保持壁部前部３３ａと第１密封環４の基端部分４３の対向端面間には、クッション性を確保する目的で、弾性材製の第１基端シートＵ１が介挿されている。第１基端シートＵ１は、その周方向の一箇所が径方向の全長に亘って切離された切離部分Ｕ１ｃを有する円環板状のシートであり、ドライブピン３３ｙを挿通するための孔が２箇所設けられている。第１基端シートＵ１は、その材質がやや硬質の弾性材製であることが好ましく、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）シート等のフッ素系樹脂シートである。第１基端シートＵ１を介挿することで、振動等の外力が加わる環境下や負圧の条件下においても、分割型密封環である第１密封環４の密封端面の平面度（２つの分割部分の先端面の軸線方向位置の一致度）及び軸線方向に対する直角性を確保できる。

円環板シートＤ３は、図３及び図４に示す如く、周方向の一箇所であって径方向の全長に亘って切離された切離部分Ｄ３ｃを接着剤等で接着することにより円環板状に構成されている弾性材製のシートであって、図２に示す如く、その外縁部分Ｄ３ｏの全周が、ハウジング１のメカニカルシール取付部１２に設けられた環状凸部１４と、シールケース２のフランジ部２１との軸線方向対向端面間に挟圧固定されており、その内縁部分Ｄ３ｉの片面の全周が第１保持環３の摺動部３１の摺動部端面（後方端面）３１ｆに密着固定されている。円環板シートＤ３は、シールケース２のフランジ部２１と第１保持環３の摺動部３１との当接摺動周面を被密封流体領域Ｈから遮蔽シールしており、被密封流体領域Ｈのスラリーが当該摺動周面へと侵入することによる作動不良を防止して、高圧の条件下であっても、シールケース２に対する第１保持環３の軸線方向移動可能性を確保している。また、円環板シートＤ３は、シールケース２とメカニカルシール取付部１２の当接端面の隙間を遮蔽シールする機能も果たしている。

この例では、図１及び図２に示す如く、円環板シートＤ３の内縁部分Ｄ３ｉは、摺動部３１の摺動部端面３１ｆに円環板状の押えプレート３１ｐにより押圧固定されており、円環板シートＤ３の内縁部分Ｄ３ｉ及び押えプレート３１ｐは、図１及び図４に示す如く、周方向に等間隔に配置された複数の取付ボルト３１ｚ（図１には図示せず）により摺動部３１の摺動部端面３１ｆに螺着されている。その結果、円環板シートＤ３の内縁部分Ｄ３ｉの片面（前方端面）は摺動部端面３１ｆに密着固定されている。なお、押えプレート３１ｐは、周方向に直径線上で２分割された金属製の円環板状体である。

機器ハウジング１のメカニカルシール取付部１２に設けられた環状凸部１４とシールケース２のフランジ部２１との対向端面及び円環板シートＤ３の外縁部分Ｄ３ｏには、図１及び図２に示す如く、抜け止め構造Ｄ３ａ，１４ａが設けられている。当該抜け止め構造により、負圧条件下（被密封流体領域Ｈの圧力が非密封流体領域Ｌの圧力より小さいとき）において、円環板シートＤ３の外縁部分Ｄ３ｏが、当該外縁部分を挟圧保持している上記対向端面間から被密封流体領域Ｈ側へと抜け出ることを防止できる。この例では、図２に示す如く、環状凸部１４に抜け止め構造１４ａとして環状凸条１４ａ１が設けられており、環状凸部１４とフランジ部２１に挟みこまれた円環板シートＤ３の外縁部分Ｄ３ｏに、環状凸条１４ａ１が食い込むことにより外縁部分Ｄ３ｏに抜け止め構造Ｄ３ａが形成され、抜け止めとなる。なお、本形態の変形形態として、環状凸部１４に抜け止め構造１４ａとして環状凸条１４ａ１が設けられており、円環板シートＤ３の外縁部分Ｄ３ｏには、抜け止め構造Ｄ３ａとして環状凸条１４ａ１に対応する環状凹条Ｄ３ａ１が設けられていて、環状凸条１４ａ１と環状凹条Ｄ３ａ１を係合させることで抜け止めとする形態も可能である。

円環板シートＤ３は、円環板状に構成されている弾性材製のシートであって、単純な形状をなすゆえ切離部分Ｄ３ｃも含めて切削加工又はウォータージェット加工により製作可能であり、その製造に金型を要しないから新サイズの設計，製作が容易である利点を有する。円環板シートＤ３の材質としては、例えばニトリルゴム（ＮＢＲ）を用いる。

第１保持環３は、図１，図２及び図５に示す如く、第１保持環３を構成する２つの分割部分３Ａ，３Ｂの少なくとも一方（この例では両分割部分）がその分割割面３Ａｄ又は分割割面３Ｂｄの、回転軸に関して互いに反対方向に位置する２箇所に、第１割面シートＤ１を収容するための第１割面溝３５（すなわち、第１割面溝３５Ａ又は第１割面溝３５Ｂ）を有しており、第１割面溝３５はその一端が第１保持環３の保持円筒部３４の外周面に設けられた環状溝３６に開口していて、他端が第１保持環３の摺動部端面３１ｆに開口しており、第１割面溝３５に収容された第１割面シートＤ１の一端が前記環状溝３６に装着された第１密封シートＳ１と密着し、第１割面シートＤ１の他端が摺動部端面３１ｆに密着固定された円環板シートＤ３と密着している。

第１割面シートＤ１は、この例では、軸線方向に延伸する先端部分Ｄ１ｆ，それと垂直に延伸する中間部分Ｄ１ｍ及び軸線方向に延伸する基端部分Ｄ１ｂの３つのセグメントからなる折れ線状に構成されているが、軸線方向に延伸する直線形状又は円弧形状など他の形状でも構わない。また、第１割面溝３５も、この例では、軸線方向に延伸する先端部分３５ｆ，それと垂直に延伸する中間部分３５ｍ及び軸線方向に延伸する基端部分３５ｂの３つのセグメントからなる折れ線状に構成されているが、軸線方向に延伸する直線形状又は円弧形状など他の形状でも構わない。第１割面シートＤ１の厚みは一定であり、その厚みは、第１割面溝３５の深さ（両分割部分３Ａ，３Ｂに第１割面溝３５を設ける場合には、各分割部分３Ａ，３Ｂに設けられた第１割面溝３５の深さの和）より若干大きく設定されている。

第１割面シートＤ１が第１割面溝３５に収容された状態で両分割部分３Ａ，３Ｂを締結により円環状に緊縛固定して第１保持環３を構成することで、両分割部分３Ａ，３Ｂの衝合面に沿った径方向（回転軸に垂直な方向）への被密封流体の漏出が防止される。また、第１割面溝３５に収容された第１割面シートＤ１の一端が前記環状溝３６に装着された第１密封シートＳ１と密着し、第１割面シートＤ１の他端が円環板シートＤ３と密着しているから、両分割部分３Ａ，３Ｂの衝合面に沿った軸線方向への被密封流体の漏出も防止される。したがって、互いに密着する第１割面シートＤ１、第１密封シートＳ１及び円環板シートＤ３を用いた上記構成により、第１保持環３の両分割部分３Ａ，３Ｂの衝合面に沿った、被密封流体領域Ｈから非密封流体領域Ｌへの被密封流体の漏出が防止（シール）される。

第１割面シートＤ１は、厚み一定の直線状，折れ線状又は円弧状等の形状に形成されている弾性材製のシートであって、単純な形状をなすゆえ切削加工又はウォータージェット加工により製作可能であり、その製造に金型を要しないから新サイズの設計，製作が容易である利点を有する。第１割面シートＤ１の材質としては、例えばニトリルゴム（ＮＢＲ）を用いる。

固定体９は、図１及び図７に示す如く、周方向に直径線上で２分割された金属製の円環状体であり、分割部分９Ａ，分割部分９Ｂの両端部を一対の締結ボルト９ｔで軸線に直交する方向に締結することにより、分割部分９Ａ，９Ｂの端面同士が衝合する円環状に構成される。固定体９は、複数個のセットスクリュー９１により、回転軸Ｒに嵌合固定されている。固定体９は、図２に示す如く、第２保持環６の内周部に設けられた環状切欠部６１に嵌合する環状凸部９２を有する。

第２保持環６は、図６に示す如く、周方向に直径線上で２分割された金属製の円環状体であり、図１に示す如く、分割部分６Ａ，分割部分６Ｂの両端部を一対の締結ボルト６ｔで軸線に直交する方向に締結することにより、分割部分６Ａ，６Ｂの端面同士が衝合する円環状に構成されている。第２保持環６は、複数の取付ボルト９ｚにより固定体９に螺着固定されている。固定体９と第２保持環６の間には弾性材製で円環形状のクッションシートＵ３が介挿されている。クッションシートＵ３は、円環板状に構成されている弾性材製のシートであって、周方向の一箇所に径方向の全長に亘って切離された切離部分Ｕ３ｃを有している。また、クッションシートＵ３には、取付ボルト９ｚを挿通させるための複数の挿通孔が形成されている。クッションシートＵ３は、その材質がやや硬質の弾性材製であることが好ましく、例えばＰＴＦＥシート等のフッ素系樹脂シートである。

第２保持環６は、図１及び図２に示す如く、円環状の保持壁部６３と、保持壁部６３の内周部の後端部から軸線方向後方に突出する円筒形状の保持円筒部６４とからなる。第２保持環６を構成する保持壁部６３及び保持円筒部６４の内径は環状切欠部６１を除いてい
ずれも一定で同一であって回転軸Ｒの外径とほぼ等しく設定されており、第２保持環６の内周面は環状切欠部６１を除いて軸線と平行な円筒面をなしている。保持壁部６３は、軸線方向後方に位置する外径一定の保持壁部後部６３ｂと、同じく前方に位置する外径一定の保持壁部前部６３ａから構成されている。保持円筒部６４の外径は一定であって保持壁部後部６３ｂの外径より小さく、保持壁部前部６３ａの外径は保持壁部後部６３ｂの外径より大きい。保持壁部前部６３ａの前方端面及び後方端面並びに保持壁部後部６３ｂの後方端面はいずれも軸線方向に垂直な円環平面となっている。保持壁部前部６３ａの内周部の前方端面には環状切欠部６１が設けられており、環状切欠部６１の内周面を、固定体９の環状凸部９２の外周面に係合させることにより、第２保持環６が固定体９に対して径方向に位置決めされている。すなわち、環状切欠部６１の周面は、環状凸部９２の外周面と等しい径を有している。回転軸Ｒの外周面の、環状切欠部６１と環状凸部９２の軸線方向対向端面間の部分には、シール用のＯリング６１ｏがその周方向の１箇所に設けられた切離面を接着することにより装着されている。

第２保持環６の保持円筒部６４の外周面には、図２及び図６に示す如く、弾性材製の第２密封シートＳ２の内周面が係合可能な環状溝６６が形成されており、当該環状溝に第２密封シートＳ２が装着されている。第２密封シートＳ２の厚みは、環状溝６６の深さ（径方向の長さ）より若干大きく設定されている。

第２密封シートＳ２は、軸線方向の幅及び厚みが一定の円筒形状のシートであり、周方向の一箇所であって軸線方向の全長に亘って切離された切離部分（切離面）Ｓ２ｃを現場で接着剤等で接着することにより円筒形状に構成されて、保持円筒部６４の外周面に形成された環状溝６６に装着される。第２密封シートＳ２の材質としては、例えば第１密封シートＳ１と同質のニトリルゴム（ＮＢＲ）が用いられる。

第２密封環７は、図２に示す如く、外周面を基端方向（前方向）へと漸次拡径するテーパ面（截頭円錐面）に形成した先端部分７１とこれに連なる外径一定の基端部分７３とからなる円環状体であり、図６に示す如く、周方向に直径線上で２分割された分割型密封環に構成されており、その分割部分７Ａ，分割部分７Ｂを第２緊縛シートＴ２により緊縛することにより、分割部分７Ａ，７Ｂの端面同士が衝合する円環状に保持（仮止め）される。第２密封環７の材質としては、例えばＳｉＣ（シリコンカーバイド）又はカーボンが用いられる。

第２密封環７の先端部分７１の先端面（後端面）は軸線に直交する平滑な環状平面である第２密封端面７１ａに構成されている。第２密封環７の基端部分７３の外径は後述する環状溝７４を除いて一定であり、先端部分７１の基端外径（テーパ面の最大径）と同一に設定されている。すなわち、基端部分７３の外周面は、先端部分７１の外周面から面一状に連なる円柱面をなしている。

第２密封環７の基端部分７３の内周面は、後述するドライブ切欠部７３ｙを除いて、内径が一定の円筒形状に形成されている。第２密封環７の先端部分７１の内周面は、基端部分７３の内周面と面一に連なり、内径が先端方向に向かって漸次拡大するテーパ面（截頭円錐面）に形成されている。基端部分７３の内周面は、第２保持環６の保持円筒部６４に外嵌されているので、被密封流体領域Ｈに露出しておらず、その受圧面積はゼロである。先端部分７１の内周面は、第２密封端面７１ａ近傍の一部のみが被密封流体領域Ｈに露出しているが、その受圧面積は小さい。したがって、第２密封環７の内周面は一部のみが被密封流体領域Ｈに露出しているにすぎず、その受圧面積は小さい。

第２密封環７の基端部分７３の外周面には、図２に示す如く、弾性材製の第２緊縛シートＴ２の内周部が係合しうる環状溝７４が形成されており、当該環状溝に第２緊縛シート
Ｔ２が装着されている。第２緊縛シートＴ２の厚みは、環状溝７４の深さ（径方向の長さ）より若干大きく設定されている。

第２緊縛シートＴ２は、軸線方向の幅及び厚みが一定の円筒形状のシートであり、周方向の一箇所であって軸線方向の全長に亘って切離された切離部分（切離面）Ｔ２ｃを現場で接着剤等で接着することにより円筒形状に構成されて、基端部分７３の外周面に形成された環状溝７４に装着される。第２緊縛シートＴ２の材質としては、例えば第１緊縛シートＴ１と同質のニトリルゴム（ＮＢＲ）が用いられる。

第２保持環６の保持壁部後部６３ｂには、図１、図２及び図６に示す如く、その周方向の２箇所においてドライブピン６３ｙが螺着されている。第２密封環７の基端部分７３の基端面（前端面）には、図１及び図２に示す如く、その周方向の２箇所においてドライブ切欠部７３ｙが形成されており、各ドライブ切欠部７３ｙに各ドライブピン６３ｙを係合させることにより、第２密封環７の第２保持環６に対する相対回転が阻止されている。

第２緊縛環８は、図６に示す如く、周方向に直径線上で２分割された金属製の円環状体であり、分割部分８Ａ，分割部分８Ｂの両端部を一対の締結ボルト８ｔで軸線に直交する方向に締結することにより、分割部分８Ａ，８Ｂの端面同士が衝合する円環状に構成される。

第２緊縛環８は、図１及び図２に示す如く、前方に位置する円環状の基端部分８２と後方に位置する円環状の先端部分８１とからなる。基端部分８２の内周面及び外周面は軸線に平行する円柱面をなしており、換言すれば、基端部分８２の内径及び外径は一定である。先端部分８１の外周面は軸線に平行する円柱面をなしており、基端部分８２の外周面と連続に接続されている。先端部分８１の内周面は第２密封環７の先端部分７１の外周面（テーパ面）に衝合しうるテーパ面に形成されており、基端部分８２の内周面と連続に接続されている。第２緊縛環８は、図１及び図６に示す如く、周方向に等間隔を隔てて配置した複数個の取付ボルト８ｚにより、第２保持環６の保持壁部６３の保持壁部前部６３ａに螺着されている。第２緊縛環８の保持壁部６３に対する径方向の位置決めは、第２緊縛環８の基端部分８２の内周部が、保持壁部６３の保持壁部後部６３ｂの外周部に嵌合することによって行われる。すなわち、基端部分８２の内径と保持壁部後部６３ｂの外径は一致している。また、各取付ボルト８ｚは、第２緊縛環８に形成したボルト挿通孔を挿通して、第２保持環６の保持壁部６３の保持壁部前部６３ａに螺着されている。

第２緊縛環８の分割部分８Ａ，８Ｂを１対の締結ボルト８ｔを用いて軸線に直交する方向に締結することによって、第２密封シートＳ２が装着された状態の第２保持環６の保持円筒部６４に外嵌された第２密封環７が、第２緊縛シートＴ２及び第２密封シートＳ２を介して、円環状に緊縛された状態で第２保持環６に固定される。また、第２緊縛環８を複数の取付ボルト８ｚを用いて、第２保持環６の保持壁部６３の保持壁部前部６３ａに螺着することにより、第２緊縛環８の先端部分８１の内周部と第２密封環７の先端部分７１の外周部との当接テーパ面を介して働く応力の作用で、第２密封環７が第２保持環６の保持壁部後部６３ｂに向けて押圧される結果、第２密封環７が第２保持環６に対して軸線方向に相対移動しない状態で固定される。

この例では、第２保持環６の保持壁部後部６３ｂと第２密封環７の基端部分７３の対向端面間には、クッション性を確保する目的で、弾性材製の第２基端シートＵ２が介挿されている。第２基端シートＵ２は、周方向の一箇所が径方向の全長に亘って切離された切離部分Ｕ２ｃを有する円環板状のシートであり、ドライブピン６３ｙを挿通するための孔が２箇所設けられている。第２基端シートＵ２は、その材質がやや硬質の弾性材であることが好ましく、例えばＰＴＦＥシート等のフッ素系樹脂シートである。第２基端シートＵ２
を介挿することで、振動等の外力が加わる環境下や負圧の条件下においても、分割型密封環である第２密封環７の密封端面の平面度（２つの分割部分の先端面の軸線方向位置の一致度）及び軸線方向に対する直角性を確保できる。

第２保持環６は、図１，図２及び図６に示す如く、第２保持環６を構成する２つの分割部分６Ａ，６Ｂの少なくとも一方（この例では両分割部分）がその分割割面の、回転軸Ｒに関して互いに反対方向に位置する２箇所に、第２割面シートＤ２を収容するための第２割面溝６５を有している。第２割面溝６５は、その一端が第２保持環６の保持円筒部６４の外周面に設けられた環状溝６６に開口していて、他端が第２保持環６の回転軸Ｒに当接する内周面に開口しており、第２割面溝６５に収容された第２割面シートＤ２の一端が前記環状溝６６に装着された第２密封シートＳ２と密着し、第２割面シートＤ２の他端が回転軸Ｒと密着している。

第２割面シートＤ２は、この例では、軸線方向に延伸する横部分Ｄ２ａとそれに垂直に延伸する縦部分Ｄ２ｂの２つのセグメントからなる折れ線状に構成されているが、軸線に交差する方向に延びる直線形状又は円弧形状など他の形状でも構わない。また、第２割面溝６５も、この例では、軸線方向に延伸する横部分６５ａとそれと垂直に延伸する縦部分６５ｂの２つのセグメントからなる折れ線状に構成されているが、軸線に交差する方向に延伸する直線形状又は円弧形状など他の形状でも構わない。第２割面シートＤ２の厚みは一定であり、その厚みは、第２割面溝６５の深さ（両分割部分６Ａ，６Ｂに第２割面溝６５を設ける場合には、各分割部分６Ａ，６Ｂに設けられた第２割面溝６５の深さの和）より若干大きく設定されている。

第２割面シートＤ２が第２割面溝６５に収容された状態で両分割部分６Ａ，６Ｂを締結により円環状に緊縛固定して第２保持環６を構成することで、両分割部分６Ａ，６Ｂの衝合面に沿った、第２割面シートＤ２と交差する方向への被密封流体の漏出が防止される。また、第２割面溝６５に収容された第２割面シートＤ２の一端が前記環状溝６６に装着された第２密封シートＳ２と密着し、第２割面シートＤ２の他端が回転軸Ｒと密着しているから、両分割部分６Ａ，６Ｂの衝合面に沿い、かつ、第２割面シートＤ２に沿った方向への被密封流体の漏出も防止される。したがって、互いに密着する第２割面シートＤ２，第２密封シートＳ２及び回転軸Ｒを用いた上記構成により、第２保持環６の両分割部分６Ａ，６Ｂの衝合面に沿った、被密封流体領域Ｈから非密封流体領域Ｌへの被密封流体の漏出が防止される。

第２割面シートＤ２は、厚み一定の直線状，折れ線状又は円弧状等の形状に形成されている弾性材製のシートであって、単純な形状をなすゆえ切削加工又はウォータージェット加工により製作可能であり、その製造に金型を要しないから新サイズの設計，製作が容易である利点を有する。第２割面シートＤ２の材質としては、例えば第１割面シートＤ１と同質のニトリルゴム（ＮＢＲ）を用いる。

両密封環４，７は、シール条件等に応じて、共に炭化珪素等のセラミックスや超硬合金等の硬質材で構成されるか、或いは一方を炭化珪素等のセラミックスや超硬合金等の硬質材で構成すると共に他方をこれより軟質のカーボン等で構成する。この例では、両密封環４，７を炭化珪素（ＳｉＣ）で構成してある。

スプリング部材３２ｓは、図１及び図２に示す如く、シールケース２と第１保持環３との間に装填されて、第１保持環３を前方へと附勢する、つまり第１保持環３に第１基端シートＵ１を介して嵌合固定された第１密封環４を第２密封環７に押圧接触させるべく軸線方向に附勢するものであり、シールケース２ないし第１保持環３の周方向に等間隔を隔てて配置した複数個のコイルスプリング３２ｓａで構成されている。この例では、各コイル
スプリング３２ｓａが、図１に示す如く、シールケース２の前端部に形成した凹部２ａと第１保持環３の保持壁部後部３３ｂの後端部に形成した凹部３ａとに両端部を係合させた状態で保持されている。スプリング部材３２ｓによる附勢力（スプリング力）は、図１に示す如く、シールケース２と第１保持環３との軸線方向対向間隔を所定寸法としたときにおいて両密封環４，７の接触面圧が適正となるように設定されている。すなわち、当該メカニカルシールは、シールケース２と第１保持環３との軸線方向対向間隔が上記所定寸法となるように組み立てられる。具体的には、シールケース２の外周部にボルト止めした一対の調整部材２３を、そのフランジ部２３ａが第１保持環３の保持壁部前部３３ａに当接する状態で適正な接触面圧が実現されるように配置しておき、その状態で両密封環４，７の先端端面が当接するように、固定体９のセットスクリュー９１による回転軸Ｒへの固定位置を調整する。なお、シールケース２と第１保持環３との軸線方向対向間隔が上記所定寸法とされたときにおいては、スプリング部材３２ｓが軸線方向に圧縮された状態となっている。

なお、機器ハウジング１の前端部を構成するメカニカルシール取付部１２には、図１に示す如く、その内周部に開口するフラッシング通路１３が形成されていて、フラッシング通路１３から供給されたフラッシング流体Ｆを、メカニカルシール取付部１２、円環板シートＤ３、第１保持環３及び第１密封環４と回転軸Ｒとの対向周面間に形成される環状通路１ｅから密封端面４１ａ，７１ａへと誘導するように構成されている。フラッシング流体Ｆとしては、被密封流体領域Ｈの流体（被密封流体）と混合しても支障ない水等が使用される。

また、メカニカルシール取付部１２の内周部は、フラッシング通路１３の開口部より後方側において２段階に縮径しており、縮径した一定の内径を有するラビリンス取付部１５と、更に縮径し、回転軸Ｒの外径とほぼ同じ内径を有するラビリンス取付部後部壁１５ｂを構成している。ラビリンス取付部１５と回転軸Ｒの間には複数のガータースプリング１５ｅを介してラビリンス環１５ｒが介装され、取付プレート１５ｐとラビリンス取付部後部壁１５ｂとの間に軸線方向に挟圧保持されている。取付プレート１５ｐは、周方向に直径線上で２分割された金属製の円環板体であり、複数の取付ボルト１５ｚによりメカニカルシール取付部１２の内周面（ラビリンス取付部１５の前方端面）に螺着されている。ラビリンス環１５ｒは、周方向に直径線上で２分割されたカーボン製の円環状体であり、回転軸Ｒに対向するその内周面に複数のフィンが設けられ、高圧の流体を迷路に導いて減圧を重ねることによって回転軸Ｒに沿った流体の漏出を抑える効果を有する。この例では、ラビリンス環１５ｒは被密封流体の一種であるスラリーの侵入防止の目的で設けられている。

フラッシング流体Ｆの注入により負圧の発生（被密封流体領域Ｈの圧力が非密封流体領域Ｌの圧力より小さくなること）が防止されるから、ラビリンス環１５ｒの設置と併用することで、メカニカルシール取付部１２の内周部と回転軸Ｒの外周部が形成する隙間からスラリーが流入し、両密封環４，７の対向端面である密封端面４１ａ，７１ａの端面隙間にスラリーの懸濁粒子が侵入して密封端面の摩耗や潤滑不良を引き起こす可能性を大幅に減じることができる。また、円環板シートＤ３の遮蔽シールの働きにより、シールケース２と第１保持環３の摺動部３１との隙間にスラリーが侵入して第１保持環３のシールケース２に対する軸線方向への移動を妨げることがなく、メカニカルシールの円滑な作動が確保される。更に、フラッシング流体Ｆの注入とラビリンス環１５ｒの設置を併用することで負圧の発生が防止されるから、円環板シートＤ３の外縁部分Ｄ３ｏが、当該外縁部分を挟圧保持しているメカニカルシール取付部１２とシールケース２の対向端面間から被密封流体領域Ｈ側へと抜け出ることを防止できる。

図８は構造解析の比較結果を示すコンター図であり、被密封流体領域Ｈの圧力（非密封
流体領域Ｌの圧力０．１ＭＰａとの差）が１．５ＭＰａＧの場合に、両密封環４，７やその周辺の部材の各部のｙ方向（径方向外側向き）の変位を濃淡図で表現したものである。図（８Ａ）は第２従来シールの場合を示しており、図（８Ｂ）は本発明に係る図１に示すメカニカルシール（以下、「本発明シール」とする）の場合を示している。

図（８Ａ）に示す第２従来シールにおいては、両密封環１０４，１０７は夫々、密封端面を形成した先端部分とこれに連なる外径一定の中間部分とこれより外径を小径とする外径一定の基端部分とからなる、周方向に２分割された分割型密封環に構成されており、各分割型密封環は、その中間部分及び基端部分を第１又は第２シール部材１０６，１０９の一端部分を介在させた状態で周方向に２分割された緊縛環１０５，１０８により円環状に緊縛固定されている。図から分かるように、第１及び第２シール部材１０６，１０９はともに、各密封環１０４，１０７の基端面に当接する部分が大きくｙ方向に変位して変形している。このため、両密封環の密封端面は外当たりとなって平面性又は平行性を失い、潤滑不良を生じる虞れがあることが分かる。第２従来シールでは第１及び第２シール部材の受圧面積が大きいために、高圧の条件下で大きな変形が広範囲に生じていると考えられる。

図（８Ｂ）に示す本発明シールにおいては、第１及び第２密封環４，７は夫々、密封端面を形成した先端部分４１，７１とこれに連なる外径が略一定の基端部分とからなる、周方向に２分割された分割型密封環に構成されており、第１及び第２密封環４，７は、その基端部分の外周面に設けられた環状溝に弾性材製の第１又は第２緊縛シートＴ１，Ｔ２を装着した状態で、第１又は第２保持環３，６の保持円筒部に外嵌保持されていて、両保持円筒部の外周面に設けられた環状溝には夫々あらかじめ弾性材製の第１又は第２密封シートＳ１，Ｓ２が装着されている。さらに、第１及び第２密封環は、周方向に２分割された緊縛環５，８により円環状に緊縛固定されている。図に示した解析結果から分かるように、第１及び第２密封シートＳ１，Ｓ２並びに第１及び第２緊縛シートＴ１，Ｔ２の各部のｙ方向の変位は、第２従来シールにおける第１及び第２シール部材の最大変位の約２０％以下であり、大幅に小さい。このため、第１及び第２密封環４，７の密封端面は平面性及び平行性を維持して適切な端面隙間を保つことができ、高圧の条件下であっても良好な潤滑特性が得られる。本発明シールでは、第１及び第２緊縛シートＴ１，Ｔ２は被密封流体領域Ｈに露出しておらず、第１及び第２密封シートＳ１，Ｓ２並びに第１及び第２密封環４，７もその表面の一部（両先端部分の内周側のテーパ面の一部）が被密封流体領域Ｈに露出しているものの受圧面積が小さいために、高圧の条件下であっても弾性材製の各シートに小さな変形しか生じないものと考えられる。

以上のように構成された本発明のメカニカルシールにあっては、第１及び第２密封環４，７等のメカニカルシール構成部品が回転軸Ｒに対してこれに直交する方向（径方向）に分解，組立できる構成となっている。すなわち、当該メカニカルシールの分解，組立に際して、第１及び第２密封環４，７、第１及び第２保持環３，６及び第１及び第２緊縛環５，８はその分割部分を回転軸Ｒの径方向両側から衝合，分離させ得るものであり、第１及び第２密封シートＳ１，Ｓ２、第１及び第２緊縛シートＴ１，Ｔ２及び円環板シートＤ３はその切離部分を開いて回転軸Ｒの径方向片側から密封環４，７等に嵌合等させ得るものであり、第１及び第２割面シートＤ１，Ｄ２は第１及び第２保持環３，６の衝合前にそれらの分割割面に各々装着させ得るものである。スプリング部材３２ｓも含めてすべてのメカニカルシール構成部品が回転軸Ｒに挿通移動させる必要のないものである。したがって、緊縛環等の軸線方向移動スペースを十分に確保できない場合にも、更には第１及び第２密封環４，７以外のメカニカルシール構成部品を交換等のメンテナンスする必要がある場合にも、メンテナンスを含むメカニカルシールの分解，組立作業を容易に行うことができる。

また、第１及び第２密封環４，７の基端面と第１及び第２保持環３，６の保持壁部３３，６３との間に硬質樹脂材製の基端シートＵ１，Ｕ２が介挿され、固定体９と第２保持環６の間に硬質樹脂材製のクッションシートＵ３が介挿されていることから、密封環４，７に不必要な軸線方向の押圧力が作用した場合や負圧の条件下においても、これが基端シートＵ１，Ｕ２及びクッションシートＵ３の弾性によって吸収緩和（クッション機能）されることになることから、密封端面４１ａ，７１ａの接触面圧が常に適正に保持されて、密封端面４ａ，７ａの相対回転摺接作用によるシール機能が良好に発揮される。

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、本発明の基本原理と技術的思想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。

１ 機器ハウジング（回転機器のハウジング）
１ｅ 環状通路
１１ 本体部
１２ メカニカルシール取付部 １２ｚ 取付ボルト
１３ フラッシング通路
１４ 環状凸部
１４ａ 抜け止め構造 １４ａ１ 環状凸条
１５ ラビリンス取付部
１５ｂ ラビリンス取付部後部壁 １５ｅ ガータースプリング
１５ｐ 取付プレート １５ｒ ラビリンス環
１５ｚ 取付ボルト
２ シールケース
２Ａ 分割部分 ２Ｂ 分割部分
２ａ 凹部 ２ｔ 締結ボルト
２ｚ 取付ボルト
２１ フランジ部 ２１ｙ ドライブピン
２２ 環状切欠部
２３ 調整部材
２３ａ フランジ部 ２３ｚ 取付ボルト
３ 第１保持環
３Ａ 分割部分 ３Ｂ 分割部分
３Ａｄ 分割割面 ３Ｂｄ 分割割面
３ａ 凹部 ３ｔ 締結ボルト
３１ 摺動部
３１ｆ 摺動部端面 ３１ｐ 押えプレート
３１ｏ Оリング ３１ｚ 取付ボルト
３２ｓ スプリング部材 ３２ｓａ コイルスプリング
３２ｙ ドライブ切欠部
３３ 保持壁部 ３３ａ 保持壁部前部
３３ｂ 保持壁部後部 ３３ｙ ドライブピン
３４ 保持円筒部
３５ 第１割面溝 ３５ｆ 先端部分
３５ｍ 中間部分 ３５ｂ 基端部分
４ 第１密封環
４Ａ 分割部分 ４Ｂ 分割部分
４１ 先端部分 ４１ａ 第１密封端面
４３ 基端部分 ４３ｙ ドライブ切欠部
４４ 環状溝
５ 第１緊縛環
５Ａ 分割部分 ５Ｂ 分割部分
５ｔ 締結ボルト ５ｚ 取付ボルト
５１ 先端部分
５２ 基端部分
６ 第２保持環
６Ａ 分割部分 ６Ｂ 分割部分
６ｔ 締結ボルト
６１ 環状切欠部 ６１ｏ Ｏリング
６３ 保持壁部 ６３ａ 保持壁部前部
６３ｂ 保持壁部後部 ６３ｙ ドライブピン
６４ 保持円筒部
６５ 第２割面溝
６５ａ 横部分 ６５ｂ 縦部分
６６ 環状溝
７ 第２密封環
７Ａ 分割部分 ７Ｂ 分割部分
７１ 先端部分 ７１ａ 第２密封端面
７３ 基端部分 ７３ｙ ドライブ切欠部
７４ 環状溝
８ 第２緊縛環
８Ａ 分割部分 ８Ｂ 分割部分
８ｔ 締結ボルト ８ｚ 取付ボルト
８１ 先端部分
８２ 基端部分
９ 固定体
９Ａ 分割部分 ９Ｂ 分割部分
９ｔ 締結ボルト ９ｚ 取付ボルト
９１ セットスクリュー
９２ 環状凸部
Ｄ１ 第１割面シート Ｄ１ｆ 先端部分
Ｄ１ｍ 中間部分 Ｄ１ｂ 基端部分
Ｄ２ 第２割面シート
Ｄ２ａ 横部分 Ｄ２ｂ 縦部分
Ｄ３ 円環板シート
Ｄ３ａ 抜け止め構造 Ｄ３ａ１ 環状凹条
Ｄ３ｉ 内縁部分 Ｄ３ｏ 外縁部分
Ｆ フラッシング流体
Ｈ 被密封流体領域（機内領域）
Ｌ 非密封流体領域（大気領域）
Ｒ 回転軸
Ｓ１ 第１密封シート Ｓ１ｃ 切離部分
Ｓ２ 第２密封シート Ｓ２ｃ 切離部分
Ｔ１ 第１緊縛シート Ｔ１ｃ 切離部分
Ｔ２ 第２緊縛シート Ｔ２ｃ 切離部分
Ｕ１ 第１基端シート Ｕ１ｃ 切離部分
Ｕ２ 第２基端シート Ｕ２ｃ 切離部分
Ｕ３ クッションシート Ｕ３ｃ 切離部分

Claims (7)

1. 周方向に分割されており、円環状に締結された状態で回転機器のハウジングに取り付けられたシールケースと、
   周方向に分割されており、円環状に締結された状態で前記シールケースに軸線方向移動可能に保持されていて、円筒形状の保持円筒部を有する第１保持環と、
   周方向に分割されており、円環状に緊縛された状態で、第１保持環に外嵌されている第１密封環と、
   接着により円筒形状に形成され、第１保持環の保持円筒部と第１密封環の間に設けられている第１密封シートと、を具備し、
   第１密封環と前記回転機器の回転軸に設けられた第２密封環の対向端面である密封端面の相対回転摺接作用により当該密封端面の内周側領域である被密封流体領域と当該密封端面の外周側領域である非密封流体領域とをシールするように構成されることを特徴とするメカニカルシール。
2. 接着により円環板状に形成され、前記ハウジングと、前記シールケースと、第１保持環と、に密着状態で固定された円環板シートを有する請求項１に記載のメカニカルシール。
3. 第１保持環を構成する分割部分の少なくとも１つの分割割面に設けられた第１割面溝と、
   第１割面溝に収容された第１割面シートと、を備え、
   第１割面シートの一端は第１密封シートと密着し、第１割面シートの他端は前記円環板シートと密着している請求項１又は２に記載のメカニカルシール。
4. 周方向に分割されており、円環状に締結された状態で第１保持環に取り付けられて、第１密封環を第１保持環上に緊縛固定している第１緊縛環と、
   接着により円筒形状に構成されていて、第１密封環と第１緊縛環の間に設けられている第１緊縛シートと、
   を備える請求項１～３のいずれかに記載のメカニカルシール。
5. 周方向に分割されており、円環状に締結された状態で前記回転機器の回転軸に固定されていて、円筒形状の保持円筒部を有する第２保持環と、
   周方向に分割されており、円環状に緊縛された状態で、第２保持環に外嵌されている第２密封環と、
   接着により円筒形状に形成され、第２保持環の保持円筒部と第２密封環の間に設けられている第２密封シートと、
   を具備する請求項１～４のいずれかに記載のメカニカルシール。
6. 第２保持環を構成する分割部分の少なくとも１つの分割割面に設けられた第２割面溝と、
   第２割面溝に収容された第２割面シートと、を備え、
   第２割面シートの一端は第２密封シートと密着し、第２割面シートの他端は前記回転軸と密着している請求項１～５のいずれかに記載のメカニカルシール。
7. 周方向に分割されており、円環状に締結された状態で第２保持環に取り付けられて、第２密封環を第２保持環上に緊縛固定している第２緊縛環と、
   接着により円筒形状に構成されていて、第２密封環と第２緊縛環の間に設けられている第２緊縛シートと、
   を備える請求項１～６のいずれかに記載のメカニカルシール。

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