JP2024033685A - メカニカルシール - Google Patents

Abstract

【課題】弾性部材の弾性押圧力を密封環に対して安定して付与することができる制振部材を備えるメカニカルシールを提供する。【解決手段】静止側要素Ｑまたは回転側要素Ｒに固定される一対の密封環５，６０と、密封環６０を密封環５に向かって付勢する付勢手段８０と、密封環６０側に設けられる制振部材１０と、を備えるメカニカルシール１であって、制振部材１０は、回転側要素Ｒに片持ち支持される複数の爪状片１１と、爪状片１１における先端１２と密封環６０を保持する保持部材８との径方向間に配置される弾性部材１５と、を有している。【選択図】図４

Description

本発明は、回転軸を軸封するメカニカルシールに関する。

メカニカルシールは、流体機器のハウジングと該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る。詳しくは、メカニカルシールは、ハウジング側に取付けられる静止密封環の摺動面と、回転軸側に取付けられ回転する回転密封環の摺動面とを、付勢手段の付勢力を利用して周方向に摺接させることで、被密封流体の漏れを防ぐ機能を有している。

このようなメカニカルシールには、片持ち保持された状態にある静止密封環および回転密封環の一方が他方に対して径方向に滑ることで生じる、いわゆる鳴きを防止するために、制振部材を備えているものも知られている。

例えば、特許文献１に示されるような制振部材を備えるメカニカルシールは、ハウジングに固定されている静止密封環と、付勢手段を介して回転軸に固定されている回転密封環と、回転軸に固定されている制振部材と、を備えている。付勢手段の一端は、回転軸に固定されている固定部材に当接されている。付勢手段の他端は、回転密封環に外嵌されている保持部材に保持されている。制振部材は、制振体と、Ｏリングから構成されている。制振体は、回転軸に外挿される環状の底を有する有底円筒状に形成されている。Ｏリングは、制振体における回転密封環側の端部内径側に形成されている環状溝内に配置されている。

これにより、片持ち保持されている回転密封環が歳差や径方向に相対移動しようとするとＯリングが弾性変形する。これにより、制振部材は回転密封環の過度な移動を抑制して、回転密封環の軸心を略同じ位置に保持し続けることができる。そのため、制振部材は、メカニカルシール使用時の鳴きを抑制することができる。

特開２０１２－２６５０９号（第５，６頁、第１図）

このような特許文献１のメカニカルシールにおいては、制振部材における制振体が回転密封環を囲繞するように構成されている。そのため、既存のメカニカルシールに対して後付けすることができる。

しかしながら、制振部材における制振体は、周方向に亘って回転密封環側を囲繞する構成である。そのため、制振部材を回転密封環側に外嵌させるにあたって、Ｏリングは制振体とリテーナとに挟圧されることとなる。これにより、Ｏリングの一部が周方向の捻じれた状態や軸方向のせん断力を受けた状態となって、Ｏリングに大きな残留応力が生じる虞がある。さらに、制振体が回転密封環側を囲繞していることから組み立て時にＯリングを視認しにくいばかりでなく、Ｏリングの位置調整が困難であった。これらにより、回転密封環側に付与される弾性部材の弾性押圧力の圧力分布が不均一になりやすいという問題があった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、弾性部材の弾性押圧力を密封環に対して安定して付与することができる制振部材を備えるメカニカルシール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、本発明のメカニカルシールは、
静止側要素または回転側要素に固定される一対の密封環と、前記一対の密封環の一方を他方に向かって付勢する付勢手段と、前記一方の密封環側に設けられる制振部材と、を備えるメカニカルシールであって、
前記制振部材は、前記静止側要素または前記回転側要素に片持ち支持される複数の爪状片と、前記爪状片における先端と前記一方の密封環または当該密封環を保持する保持部材との径方向間に配置される弾性部材と、を有している。
これによれば、各爪状片は片持ち支持されており、その先端が径方向への移動が許容されている。そのため、制振部材は弾性部材を所期の形状で組み付け位置に配置しやすくなっている。これにより、制振部材は弾性部材の弾性押圧力を一方の密封環に対して安定して付与することができる。さらに、制振部材は各爪状片間の隙間を通じて効率よく放熱することができる。

前記制振部材は、支持基端をそれぞれ有する複数の前記爪状片を備えていてもよい。
これによれば、各爪状片の支持基端は周方向に離間配置されて支持されていることから、制振部材は弾性部材を所期の形状としやすい。

前記爪状片は、前記弾性部材を装着篏合する溝を有してもよい。
これによれば、より安定して弾性部材を保持することができる。

前記弾性部材は、前記溝よりも外方が断面曲面状であってもよい。
これによれば、弾性部材は、外方の当接面のすべり性がよくなっている。そのため、一方の密封環を他方の密封環に対して円滑に追従させることができる。

前記弾性部材は、無端環状であってもよい。
これによれば、一方の密封環を制振するにあたり、制振部材は弾性部材の周方向の張力を利用することができる。これにより、制振部材は弾性部材の弾性押圧力を一方の密封環に対して一層安定して付与することができる。さらに、制振部材は各爪状片間の隙間に露出する弾性部材を放熱しやすくなっている。

前記爪状片は、前記一方の密封環または前記保持部材に沿うように弧状に形成されていてもよい。
これによれば、一方の密封環または保持部材より受ける径方向の力に対する爪状片の強度を高めることができる。これにより、制振部材は弾性部材の弾性押圧力を一方の密封環に対して一層安定して付与することができる。

前記一方の密封環は、前記回転側要素に固定されていてもよい。
これによれば、制振部材は回転することで周囲の流体との熱交換が促され、より高い冷却効果が得られる。

前記制振部材は、前記一方の密封環とは反対側で前記付勢手段の付勢を受けるととともに回転軸に固定される固定部材に支持されていてもよい。
これによれば、制振部材は固定部材に支持されていることから、回転軸から爪状片までの径方向離間距離が短くかつ制振部材の軸方向寸法を短くできる。

本発明に係る実施例１のメカニカルシールを示す断面図である。 実施例１のメカニカルシールを軸方向から見た図である。 実施例１の制振部材における爪状片の斜視図である。 実施例１のメカニカルシールの要部を拡大して示す図である。 本発明に係る実施例２のメカニカルシールを軸方向から見た図である。 実施例２の制振部材における制振体の一部を示す斜視図である。 本発明に係る実施例３のメカニカルシールを軸方向から見た図である。 弾性部材の別の形態例を拡大して示す断面図である。 弾性部材のさらに別の形態例を拡大して示す断面図である。 弾性部材の別の配置例を拡大して示す断面図である。 弾性部材のさらに別の配置例を拡大して示す断面図である。

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。

実施例１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。以下、図１の紙面左側を左側、紙面右側を右側として説明する。

図１に示されるように、本実施例のメカニカルシール１は、ポンプ、攪拌機等の軸封分野で用いられるものである。メカニカルシール１は、ハウジング２と、回転軸３との間をシールするために取り付けられている。

メカニカルシール１は、ハウジング２に固定される静止側要素Ｑと、回転軸３に固定される回転側要素Ｒと、制振部材１０と、から主に構成されている。

静止側要素Ｑは、ケース４と、静止密封環５と、を備えている。回転側要素Ｒは、回転密封環６０を有するベローズ６と、固定部材としてのクランプ７と、保持部材としてのリテーナ８と、付勢手段としてのコイルスプリング８０と、セットリング９と、を備えている。制振部材１０は、回転側要素Ｒに設けられている。

静止密封環５は、ハウジング２に固定されたケース４との間に非回転状態かつ軸方向への移動が規制された状態で配置されている。

ベローズ６は、略円筒状に形成されている。ベローズ６は、右側から順に、回転密封環６０と、ベローズ部６１と、基端部６２と、を備えている。

回転密封環６０は静止密封環５と相対摺動されるものである。静止密封環５および回転密封環６０は低摩擦部材であるセラミックス成形品である。

なお、静止密封環５および回転密封環６０は、セラミックス同士に限られず、ＳｉＣ（硬質材料）同士またはＳｉＣ（硬質材料）とカーボン（軟質材料）の組み合わせで形成されていてもよい。また、摺動材料はメカニカルシール用摺動材料として使用されているものであれば適用可能である。ＳｉＣとしては、ボロン、アルミニウム、カーボン等を焼結助剤とした焼結体をはじめ、成分、組成の異なる２種類以上の相からなる材料、例えば、黒鉛粒子の分散したＳｉＣ、ＳｉＣとＳｉからなる反応焼結ＳｉＣ、ＳｉＣ－ＴｉＣ、ＳｉＣ－ＴｉＮ等があり、カーボンとしては、炭素質と黒鉛質の混合したカーボンをはじめ、樹脂成形カーボン、焼結カーボン等が利用できる。また、上記摺動材料以外では、金属材料、樹脂材料、表面改質材料（コーティング材料）、複合材料等も適用可能である。

ベローズ部６１は、蛇腹状に形成され、軸方向に伸縮可能に構成されている。基端部６２は円筒状に構成されている。基端部６２の内径は回転軸３の外径と略同一寸法である。ベローズ部６１および基端部６２は、金属成形品または樹脂成形品であり、ベローズ部６１は回転密封環６０に接着・固定されている。

なお、ベローズ部６１は接着に限られず、溶着、焼き嵌め等、周知の固定方法で固定されていてもよい。また、ベローズ部６１と回転密封環６０は同一材料の一体成形品であってもよく、ベローズ６の構成は適宜変更されてもよい。

図２に示されるように、クランプ７は、一対の分割クランプ片７０と、２つのボルト７１から構成されている。分割クランプ片７０は半円弧状に形成されている。なお、図２では、分割クランプ片７０を明確に図示するべくセットリング９に網掛けをしている。

クランプ７は、ベローズ６における基端部６２（図１参照）に外嵌させた一対の分割クランプ片７０同士を２つのボルト７１にて締結することにより、基端部６２を回転軸３に圧着させて密封状に固定している。なお、詳細な図示は略すが、この分割クランプ片７０同士の締結より、クランプ７はセットリング９に相対移動が規制された状態で固定される。

また、クランプ７における外周面７ａには、内径側に凹設され、外径側に向かって開放されている雌ネジ穴７ｂが略４等配されている。

図１に戻って、クランプ７には、回転側要素Ｒを構成する環状のアダプタ７２が固定されている。なお、アダプタ７２は周方向に分割された複数の片から構成されていることが好ましい。また、クランプ７には回止ピン（図示略）が固定されている。

リテーナ８は、内径側段付き円筒状に形成されている。また、リテーナ８における外周面８ａは、クランプ７における外周面７ａと略同心円状に設けられている。

リテーナ８における右端部内径側は、回転密封環６０を内嵌可能に拡径されている。また、リテーナ８と回転密封環６０は回り止め手段によって相対回転が規制されている。本実施例では、リテーナ８の右端部に形成され、径方向に貫通し、かつ軸方向右側に開放される切欠き部に、回転密封環６０に固定され外径側に突出する回止ピンにおける頭部が挿嵌されることで構成されている。なお、回り止め手段の構成は適宜変更されてもよい。

リテーナ８における左端面には、軸方向に凹設され左側に向かって開放されている複数の凹部が形成されている。コイルスプリング８０は、その一端が複数のうちの一部の凹部に挿入され、リテーナ８とアダプタ７２との間で軸方向に圧縮された状態で配置されている。

また、クランプ７とリテーナ８は回り止め手段によって相対回転が規制されている。本実施例では、クランプ７に固定された回止ピン（図示略）の一端がリテーナ８における他の凹部に挿通されて構成されている。なお、回り止め手段の構成は適宜変更されてもよい。

これらにより、リテーナ８が軸方向に移動することを許容しつつ、回転軸３の回転に応じてクランプ７と共にリテーナ８が共回りする。加えて、コイルスプリング８０の付勢力を受けている回転密封環６０は静止密封環５との適度な密接状態が保たれている。

セットリング９は円筒状に形成されている。セットリング９は、径方向に貫通する雌ネジ孔に螺入されているセットスクリュ９０が回転軸３に圧接されることで回転軸３に固定されている。セットリング９はクランプ７が回転軸３に対して軸方向かつ回転方向に移動することを規制している。

図２に示されるように、制振部材１０は、４つの爪状片１１と、弾性部材としての一つのＯリング１５と、から主に構成されている。

図２に示されるように、爪状片１１は、金属成形品の剛体であり、クランプ７における外周面７ａに沿って円弧状に湾曲する板状に形成されている。また、図３に示されるように、爪状片１１は軸方向に延出されている矩形状を成している。なお、爪状片１１は、弾性変形しにくい剛体であればよく、樹脂成形品であってもよい。

図３，図４に示されるように、爪状片１１は、右側から順に、先端１２、中央部１３、終端１４を有している。終端１４は爪状片１１が片持ち支持される支持基端となっている。

先端１２における内径側には、その内周面１２ａより外径側に凹設され、内径側に向かって開放されている断面矩形かつ周方向に沿って延びる円弧状の溝１２ｂが形成されている。また、溝１２ｂは、先端１２を周方向に亘って貫通している。

終端１４における周方向中央には、径方向に貫通する貫通孔１４ｂが形成されている。また、終端１４における外径側には、貫通孔１４ｂに位置合わせされたザグリ１４ｃが形成されている。

また、終端１４における左端には、内径側に庇状に突出するフランジ１４ｄが形成されている。

図２を参照して、Ｏリング１５は、長手方向の端部１５ａ，１５ｂ同士が接合されて環状を成している。なお、Ｏリングは、２か所以上で端部同士を接合されていてもよく、適宜変更されてもよい。

次に、制振部材１０を回転側要素Ｒに組み付ける方法について説明する。まず、図２を参照して、無端環状のＯリングを切断して紐状とし、軸方向所定の位置でリテーナ８に巻き付け、端部１５ａ，１５ｂ同士を係合・接合させ無端環状のＯリング１５とする。このように、Ｏリング１５はリテーナ８への外嵌が容易であるとともに、メカニカルシール１に後付けすることができる。

次いで、図４に示されるように、爪状片１１における終端１４をクランプ７に固定する。詳しくは、まずは終端１４における貫通孔１４ｂとクランプ７における雌ネジ穴７ｂ（図２参照）との位置を合わせる。このとき、終端１４におけるフランジ１４ｄをクランプ７に係止させることにより、軸方向の位置合わせをすることができる。

続けて、ワッシャ１６を介在させた状態でボルト１７を雌ネジ穴７ｂに螺入させる。ボルト１７の螺入を進める途中、必要であれば先端１２における溝１２ｂにＯリング１５が内嵌されるようにＯリング１５の位置を調整する。

そして、ボルト１７を締め上げて終端１４とクランプ７とを締結する。このとき、クランプ７に係止されているフランジ１４ｄにより、爪状片１１が移動することが規制されている。そのため、ボルト１７の螺入操作が容易である。また、Ｏリング１５は組み付け前に断面円形であったものが、径方向に押圧力を受け内径側および外径側が直線をなす略スタジアム形となっている。

また、終端１４における内周面１４ａはクランプ７における外周面７ａに沿って形成されている。これにより、終端１４における内周面１４ａはクランプ７における外周面７ａに面当接されている。そのため、クランプ７に対する組付け強度が高い。

他の爪状片１１についても、上述した手順にてクランプ７に固定する。また、各爪状片１１は別体であるため、各爪状片１１における先端１２の溝１２ｂとＯリング１５との位置を個別に調整することができるとともに、メカニカルシール１に後付けできる。

さらに、Ｏリング１５と各爪状片１１を個別に装着することができる。そのため、各爪状片１１のクランプ７への締結固定時に、爪状片１１からＯリング１５に対して略径方向に力が加わるのみであるから、Ｏリング１５には捩じれや軸方向のせん断力が略作用せず、締結固定後のＯリング１５を所期の形状としやすい。

このことから、特許文献１のように組付けにあたって制振体とリテーナとに挟圧されながら所定の位置に弾性部材が配置される構成と比較して、制振部材１０は、Ｏリング１５に摩耗や捻じれ等の負荷が及ぶことを抑止することができる。

以上のように、各爪状片１１における先端１２とリテーナ８との径方向間にＯリング１５を配置して、制振部材１０を回転側要素Ｒに組み付けることができる。なお、制振部材１０を回転側要素Ｒに組付ける手順については適宜変更されてもよい。

例えば、先に爪状片１１をクランプ７に支持固定した後、爪状片１１における溝１２ｂにＯリング１５を挿入配置してもよい。この場合には、爪状片１１をクランプ７に仮固定した状態でＯリング１５を配置し、ボルト１７を増し締めして爪状片１１をクランプ７に本固定することが好ましい。

以上説明したように、本実施例の制振部材１０は、各爪状片１１がクランプ７に片持ち支持されている。そのため、爪状片１１における先端１２は径方向への移動が許容されている。これにより、爪状片１１をクランプ７に本固定した後であっても、Ｏリング１５の捻じれた状態や軸方向のせん断力を受けた状態を解除して、組み付け位置で所期の形状とすることができる。このことから、制振部材１０は、Ｏリング１５の弾性押圧力を回転密封環６０に対して安定して付与することができる。

これにより、制振部材１０は、片持ち保持されている回転密封環６０の歳差や径方向への相対移動に応じて、適切にＯリング１５が弾性変形されることとなる。このことから、制振部材１０は回転密封環６０の過度な移動を抑制して、回転密封環６０の軸心を略同じ位置に保持し続けることができる。すなわち、制振部材１０は、メカニカルシール１使用時の鳴きを安定して抑制することができる。

さらに、制振部材１０は、静止密封環５と回転密封環６０との相対摺動により生じた熱を、各爪状片１１間の隙間Ｓ１（図２参照）を通じて効率よく放熱することができる。

また、制振部材１０は各爪状片１１間に隙間Ｓ１（図２参照）が形成されている。隙間Ｓ１を利用して、Ｏリング１５の装着状態を視認しつつＯリング１５や爪状片１１にアクセスして、各爪状片１１における先端１２に対するＯリング１５の位置を適宜に調整し、Ｏリング１５の圧着度合いを調整することができる。

また、４つの爪状片１１それぞれの終端１４は、周方向に離間配置されてクランプ７に固定されている。これにより、制振部材１０は、爪状片１１毎にＯリング１５に対して略径方向に加える力を調整することができる。そのため、制振部材１０はＯリング１５を所期の形状としやすい。

さらに、各爪状片１１は互いに別部材であるため、クランプ７に簡便に固定することができる。本実施例のように、一対の分割クランプ片７０によってベローズ６における基端部６２を締め付ける構成では、クランプ７の外形寸法に差が生じやすいことから、後述するように環状の終端１１４を有する制振体１１８と比較して、クランプ７に固定しやすくなっている。

また、無端環状であるＯリング１５は、回転密封環６０を制振するにあたり、その周方向の張力を利用することができる。これにより、Ｏリング１５の弾性押圧力を回転密封環６０に対して一層安定して付与することができる。

加えて、各爪状片１１間の隙間Ｓ１（図２参照）に露出するＯリング１５の一部を直接把持する等して、各爪状片１１における先端１２に対するＯリング１５の位置調整を行うことができる。そのため、治具等を用いた調整を省略または簡略にすることが可能であり、位置調整が簡便となる。

さらに、Ｏリング１５の一部は、各爪状片１１間の隙間Ｓ１（図２参照）に露出する。そのため、Ｏリング１５を冷却しやすくなっている。これにより、制振部材１０は、高温による劣化・融解等がＯリング１５に生じることを好適に防止することができる。

また、矩形状に形成されている爪状片１１は、終端１４から先端１２にかけて周方向略一定の幅を有している。これにより、Ｏリング１５から爪状片１１における先端１２に径方向の力が作用する際に、爪状片１１は捩じられにくく、その力を周方向に分散して受けることができる。

さらに、クランプ７に固定されている終端１４を基点として爪状片１１における先端１２は、径方向への移動が許容されている。これにより、後述する制振体１１８における爪状片１１１（図６参照）と比較して、許容される移動量を確保しやすくなっている。

また、爪状片１１における先端１２の内周面１２ａは、終端１４における内周面１４ａよりも僅かに外径側に位置するように形成されている。そのため、メカニカルシール１の自然状態において、先端１２における内周面１２ａとリテーナ８における外周面８ａとの間には隙間Ｓ２（図４参照）が形成される。このように、Ｏリング１５の弾性変形代を確保することにより、爪状片１１はＯリング１５の弾性押圧力を回転密封環６０に対して安定して付与することができる。なお、隙間Ｓ２が形成されるのであれば、リテーナの外径がクランプの外径よりも小寸であってもよく、その構成は適宜変更されてもよい。

また、各爪状片１１間の隙間Ｓ１（図２参照）や、爪状片１１における先端１２とリテーナ８との隙間Ｓ２（図４参照）を通じて、Ｏリング１５における溝１２ｂに内嵌されている部分に、回転軸３における軸方向両側からアクセスすることができる。そのため、各爪状片１１における先端１２に対するＯリング１５の位置調整の精度を高めることができる。

また、溝１２ｂに装着嵌合されているＯリング１５は、溝１２ｂよりも外方かつリテーナ８側に断面曲面状に膨出している。これにより、Ｏリング１５は、リテーナ８に当接する当接面のすべり性がよくなっている。そのため、回転密封環６０を静止密封環５に対して円滑に追従させることができる。

また、爪状片１１は、リテーナ８における外周面８ａに沿うように弧状に形成されている。そのため、回転密封環６０やＯリング１５より受ける径方向の力に対する爪状片１１の強度を高めることができる。これにより、Ｏリング１５の弾性押圧力を回転密封環６０に対して一層安定して付与することができる。

また、爪状片１１における中央部１３の内周面１３ａは、先端１２および終端１４それぞれの内周面１２ａ，１４ａよりも外径側に位置するように形成されている。加えて、中央部１３は、クランプ７とリテーナ８との隙間よりも外径側に位置している。これにより、クランプ７とリテーナ８それぞれの軸心が相対的に傾動するような場合であっても、中央部１３に接触しにくくなっている。そのため、Ｏリング１５の弾性押圧力を回転密封環６０に対して安定して付与し続けることができる。

また、爪状片１１の周方向寸法は、爪状片１１間の隙間Ｓ１（図２参照）における周方向寸法、すなわち隣り合う爪状片１１，１１間の離間寸法の２倍以下となっている。これにより、各爪状片１１は、それぞれの先端１２が径方向へ移動することが好適に許容されている。

さらに、制振部材１０は、Ｏリング１５に対する視認性向上やＯリング１５の位置調整に必要な作業スペースが得られるばかりでなく、各爪状片１１間の広い隙間Ｓ１に露出するＯリング１５を冷却する効率を高めることができる。

また、回転側要素Ｒに固定されている制振部材１０は、回転することで周囲の流体との熱交換が促される。そのため、制振部材１０はより高い冷却効果が得られるようになっている。

また、制振部材１０は、クランプ７に支持されている。そのため、クランプ７に固定されている爪状片１１は、回転軸３に固定されてクランプ７よりも外径側を通過して回転密封環６０側に延びる構成と比較して、回転軸３から各爪状片１１までの径方向離間距離が短くかつ制振部材１０の軸方向寸法を短くすることができる。

これにより、制振部材１０は、片持ち支持される爪状片１１に対して回転により作用する遠心力が軽減されるばかりでなく、回転密封環６０より径方向に作用する力のモーメントアームを短くすることができる。

さらに、クランプ７に固定されている爪状片１１はセットリング９とは別体であるため、回転軸３への自身の固定とベローズ６の回転軸３への固定機能を兼ねる構成と比較して、確実にベローズ６における基端部６２が軸方向かつ回転方向へ移動するのを規制しつつ、Ｏリング１５の圧着度合いの調整を簡便に行うことができる。

また、Ｏリング１５は、爪状片１１間の隙間Ｓ１（図２参照）に位置している部分は断面丸状であり、爪状片１１に押圧されている部分は断面略スタジアム状であり、これら断面形状が交互に配置されている。そのため、Ｏリング１５が各爪状片１１に対して周方向に移動しようとしても、隙間Ｓ１に位置する部分が爪状片１１における溝１２ｂに係止されやすくなっている。このことから、特許文献１のようにＯリングが略全周に亘って径方向に押圧されて略同一の断面形状になっている構成と比較して、本実施例のＯリング１５は周方向へ移動しにくくなっている。

なお、爪状片１１は、クランプ７にワッシャ１６を介在させたボルト１７締めにより固定されている構成として説明したが、これに限られず、クランプ７に溶着や接着により固定されていてもよく、固定手段については適宜変更されてもよい。

また、Ｏリングは、係合可能な端部１５ａ，１５ｂを有していなくてもよい。このような構成であっても、回転軸３における端部に外挿して、所定の位置まで移動させてリテーナ８に外嵌させることができる。その後の手順については、上述したものと同様である。

次に、実施例２に係るメカニカルシールにつき、図５，図６を参照して説明する。なお、前記実施例１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、本実施例２のメカニカルシール１０１における制振部材１１０は、制振体１１８と、Ｏリング１１５から構成されている。

図５，図６に示されるように、制振体１１８は、環状の支持基端としての終端１１４と、４等配されている爪状片１１１を有している。爪状片１１１は終端１１４より軸方向に延出している中央部１３と、先端１２を有している（図６参照）。Ｏリング１１５は、前記実施例１の端部１５ａ，１５ｂを有さない一つながりのＯリングである（図５参照）。

制振部材１１０を回転側要素Ｒに組付けるにあたっては、まず各爪状片１１１における先端１２の溝１２ｂ内にＯリング１１５を内嵌する。次いで、回転軸３の端より制振部材１１０を外挿し、回転密封環６０側に移動させ、終端１１４をクランプ７に外嵌させる。

このとき、各爪状片１１１は終端１１４に片持ち支持されており、その周方向寸法が終端１１４の周方向寸法よりも短いため、爪状片１１１における終端１１４側を基点としたその先端１２の径方向への移動が許容されている。これにより、Ｏリング１１５は捻じれた状態や軸方向のせん断力を受けた状態となりにくくなっている。そのため、Ｏリング１１５は組み付け位置で所期の形状で配置されやすくなっている。

また、仮にＯリング１１５の一部が周方向の捻じれた状態や軸方向のせん断力を受けた状態となったとしても、各爪状片１１１間の隙間Ｓ１１を利用して、捻じれを戻すこと、爪状片１１１における先端１２に対するＯリング１１５の位置を適宜に調整してせん断力を解消することができる。

そして、環状のフランジ１１４ｄをクランプ７に係止させて軸方向の位置決めを行った後、ワッシャ１６、ボルト１７を用いて制振部材１１０をクランプ７に締結することで回転側要素Ｒに組付けることができる。

なお、制振体１１８は、環状の終端１１４と、４等配されている爪状片１１１が一体に形成されているが、一つの爪状片１１１または複数の爪状片１１１を有し、爪状片１１１よりも周方向寸法が長い円弧状の終端が周方向に複数配置されて構成されていてもよく、その構成は適宜変更されてもよい。このような構成であれば、各終端は周方向に離間していてもよい。

次に、実施例３に係るメカニカルシールにつき、図７を参照して説明する。なお、前記実施例１と同一構成で重複する構成の説明を省略する。

本実施例３のメカニカルシール２０１における制振部材２１０は、４等配されている爪状片１１（図４参照）と、４つのパッキン２１５から構成されている。

パッキン２１５は組み付け前の断面形状が円状であり、周方向に延びる紐状に形成されている。また、パッキン２１５は、爪状片１１における先端１２の溝１２ｂに内嵌されている。なお、溝１２ｂ内からの抜け出しを防止する観点から、パッキン２１５は溝１２ｂに接着されていることが好ましい。

このような構成であっても、各爪状片１１間の隙間Ｓ１を利用して、爪状片１１における先端１２に対するパッキン２１５の位置を適宜に調整することができる。

また、メカニカルシール１の自然状態において、制振部材２１０は、爪状片１１における先端１２とリテーナ８との間に形成される隙間Ｓ２（図４参照）を通じてパッキン２１５にアクセスすることができる。そのため、溝の周方向両端が閉塞されてパッキン２１５が周方向に抜け出すことを防止するように構成してもよい。

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。

例えば、前記実施例１～３では、制振部材は回転側要素に設けられている構成として説明したが、これに限られず、制振部材は付勢部材が配置される部材に設けられていればよく、付勢部材が静止側要素に配置される場合は静止側要素に設けられていてもよい。

また、前記実施例１～３では、制振部材はクランプに固定されている構成として説明したが、これに限られず、セットリングに固定されていてもよく、回転軸に外挿されるスリーブに固定されていてもよく、回転側要素であれば適宜変更されてもよい。さらに、制振部材は回転軸に固定されていてもよい。これらは付勢部材が静止側要素に配置される場合についても同様であり、静止側要素のいずれかに固定されていてもよく、ハウジングに固定されていてもよい。

また、前記実施例１～３では、制振部材は、爪状片が固定部材であるクランプに固定されて保持部材であるリテーナとの間に弾性部材を配置している構成として説明したが、これに限られず、爪状片が保持部材に片持ち状態で支持固定されて固定部材との間に弾性部材を配置している構成であってもよい。これは、付勢部材が静止側要素に配置される場合についても同様である。

さらに、制振部材が回転軸に直接固定される構成であれば、セットリングとしての機能を兼用させてもよい。

また、前記実施例１～３では、爪状片は４等配されている構成として説明したが、これに限られず、周方向に複数配置されているのであればその位置や数は適宜変更されてもよい。

また、前記実施例１～３では、径方向視爪状片は軸方向に延びる矩形状であるとして説明したが、これに限られず、軸方向中央部が外径側または内径側に湾曲している形状であってもよく、波状であってもよく、その形状は適宜変更されてもよい。

また、前記実施例１～３では、軸方向視爪状片はリテーナに沿って湾曲しているとして説明したが、これに限られず、平板状であってもよく、波状であってもよく、その形状は適宜変更されてもよい。

また、前記実施例１～３では、弾性部材は、リテーナに圧接される構成として説明したが、これに限られず、回転密封環に圧接されていてもよい。これは付勢部材が静止側要素に配置される場合についても同様である。

また、前記実施例１～３では、弾性部材は、Ｏリングまたは断面丸状のパッキンである構成として説明したが、これに限られず、例えば図８に示されるように断面矩形状の弾性部材３１５であってもよく、図９に示されるように溝１２ｂに内嵌される部分は矩形状に形成され、溝外に突出する部分は円弧状に形成されている下向き弾丸状の弾性部材４１５であってもよく、その形状は適宜変更されてもよい。

また、前記実施例１～３では、弾性部材は、爪状片における先端の溝に内嵌されている構成として説明したが、これに限られず、図１０に示されるようにリテーナ５０８に形成されている溝５８１に弾性部材５１５が内嵌されており、爪状片５１１における先端５１２が平板状であってもよく、図１１に示されるように爪状片６１１における平板状の先端６１２とリテーナ８とに弾性部材６１５が挟持されていてもよく、爪状片における先端と一方の密封環または該密封環の保持部材との径方向間に配置される構成であれば適宜変更されてもよい。なお、図１１における弾性部材６１５は爪状片６１１またはリテーナ８に接着固定されていることが好ましい。

さらに、弾性部材は、接着により位置が保持されていてもよく、爪状片の先端に断面Ｕ字状の弾性部材が装着固定されていてもよく、弾性部材を保持する保持手段については適宜変更されてもよい。

また、前記実施例１～３では、回転密封環は、ベローズの一部である構成として説明したが、これに限られず、ベローズ部等が省略された、単一の回転密封環であってもよい。これは、静止密封環に制振部材を適用する場合についても同様である。

また、前記実施例１～３では、付勢手段はコイルスプリングである構成として説明したが、これに限られず、ベローズが付勢手段を兼ねていてもよく、コイルドウェーブスプリングであってもよく、ゴムであってもよく、これらのいずれかが組合せられて構成されていてもよく、適宜変更されてもよい。

１ メカニカルシール
２ ハウジング
３ 回転軸
４ ケース（静止側要素）
５ 静止密封環
６ ベローズ
７ クランプ（回転側要素，固定部材）
８ リテーナ（回転側要素，保持部材）
１０ 制振部材
１１ 爪状片
１２ 先端
１２ｂ 溝
１４ 終端（支持基端）
１５ Ｏリング
６０ 回転密封環
８０ コイルスプリング（付勢手段）
１０１ メカニカルシール
１１０ 制振部材
１１１ 爪状片
１１４ 終端（支持基端）
１１５ Ｏリング
１１８ 制振体
２０１ メカニカルシール
２１０ 制振部材
２１５ パッキン
３１５，４１５，５１５，６１５ 弾性部材
５０８ リテーナ（回転側要素，保持部材）
５８１ 溝
５１１，６１１ 爪状片
５１２，６１２ 先端
Ｑ 静止側要素
Ｒ 回転側要素
Ｓ１，Ｓ１１ 隙間

Claims (8)

1. 静止側要素または回転側要素に固定される一対の密封環と、前記一対の密封環の一方を他方に向かって付勢する付勢手段と、前記一方の密封環側に設けられる制振部材と、を備えるメカニカルシールであって、
   前記制振部材は、前記静止側要素または前記回転側要素に片持ち支持される複数の爪状片と、前記爪状片における先端と前記一方の密封環または当該密封環を保持する保持部材との径方向間に配置される弾性部材と、を有しているメカニカルシール。
2. 前記制振部材は、支持基端をそれぞれ有する複数の前記爪状片を備えている請求項１に記載のメカニカルシール。
3. 前記爪状片は、前記弾性部材を装着篏合する溝を有する請求項１に記載のメカニカルシール。
4. 前記弾性部材は、前記溝よりも外方が断面曲面状である請求項３に記載のメカニカルシール。
5. 前記弾性部材は、無端環状である請求項１に記載のメカニカルシール。
6. 前記爪状片は、前記一方の密封環または前記保持部材に沿うように弧状に形成されている請求項１に記載のメカニカルシール。
7. 前記一方の密封環は、前記回転側要素に固定されている請求項１に記載のメカニカルシール。
8. 前記制振部材は、前記一方の密封環とは反対側で前記付勢手段の付勢を受けるととともに回転軸に固定される固定部材に支持されている請求項７に記載のメカニカルシール。

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