JP2024072547A - mechanical seal - Google Patents

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Abstract

【課題】摺動面間における被密封流体の漏れを安定して防ぐことができるメカニカルシールを提供する。【解決手段】ハウジング3とハウジング3に対して相対回転する回転軸2との間に配置され、ハウジング3側に配置された静止側被取付部材10に取付けられる静止密封環11と、回転軸2側に配置された回転側被取付部材20に取付けられる回転密封環21と、が摺動するメカニカルシール1であって、静止密封環11および静止側被取付部材10に当接する静止側二次シール13と、回転密封環21および回転側被取付部材20に当接する回転側二次シール23と、を備え、静止密封環11と静止側被取付部材10との間に設けられ静止密封環11を回転密封環21側に付勢する静止側スプリング12と、回転密封環21と回転側被取付部材20との間に設けられ回転密封環21を静止密封環11側に付勢する回転側スプリング22と、を備えている。【選択図】図1[Problem] To provide a mechanical seal capable of stably preventing leakage of a sealed fluid between sliding surfaces. [Solution] A mechanical seal 1 is disposed between a housing 3 and a rotating shaft 2 which rotates relative to the housing 3, and comprises a stationary seal ring 11 attached to a stationary mounting member 10 disposed on the housing 3 side, and a rotating seal ring 21 attached to a rotating mounting member 20 disposed on the rotating shaft 2 side, and comprises a stationary side secondary seal 13 which abuts against the stationary seal ring 11 and the stationary mounting member 10, and a rotating side secondary seal 23 which abuts against the rotating seal ring 21 and the rotating mounting member 20, a stationary side spring 12 which is disposed between the stationary seal ring 11 and the stationary mounting member 10 and biases the stationary seal ring 11 towards the rotating seal ring 21, and a rotating side spring 22 which is disposed between the rotating seal ring 21 and the rotating mounting member 20 and biases the rotating seal ring 21 towards the stationary seal ring 11. [Selected Figure] Figure 1

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。 The present invention relates to a mechanical seal that seals a rotating shaft.

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周方向に摺接させて、被密封流体の漏れを防ぐ機能を有している。 Mechanical seals are used by being installed between the housing of a fluid device and a rotating shaft that is arranged to pass through the housing. More specifically, mechanical seals have the function of preventing leakage of the sealed fluid by bringing the sliding surface of a stationary seal ring attached to the housing into sliding contact in the circumferential direction with the sliding surface of a rotating seal ring that is attached to the rotating shaft and rotates.

一般的なメカニカルシールは、例えば特許文献1に示されるように、静止密封環がシールカバーに対して軸方向に移動可能に配置されており、スプリングにより回転密封環に向けて付勢されている。回転密封環は、回転軸に固定されたスリーブに対して軸方向に移動しないように取り付けられている。 In a typical mechanical seal, as shown in Patent Document 1, for example, a stationary seal ring is arranged to be axially movable relative to a seal cover and is biased toward a rotating seal ring by a spring. The rotating seal ring is attached so that it cannot move axially relative to a sleeve fixed to a rotating shaft.

特開2021-60079号公報(第4頁~第6頁、第1図)JP 2021-60079 A (pages 4 to 6, Figure 1)

特許文献1のメカニカルシールにあっては、スプリングにより静止密封環が回転密封環側に付勢されることにより、摺動面間における摺接状態が維持され被密封流体の漏れが防止されている。しかしながら、特許文献1においては、外乱や振動によって回転軸に軸方向の力が作用し軸移動が生じることにより、摺動面間における摺接状態が維持されず面開きが生じ被密封流体の漏れが発生してしまう虞や、摺動面間における荷重が大きくなって過大面圧が生じることで摺動面が損傷し被密封流体の漏れが発生してしまう虞があった。 In the mechanical seal of Patent Document 1, the stationary seal ring is biased toward the rotating seal ring by a spring, thereby maintaining the sliding contact between the sliding surfaces and preventing leakage of the sealed fluid. However, in Patent Document 1, when an axial force acts on the rotating shaft due to disturbance or vibration, causing axial movement, the sliding contact between the sliding surfaces may not be maintained, causing the surfaces to open up and resulting in leakage of the sealed fluid. Or, when the load between the sliding surfaces becomes large and excessive surface pressure is generated, the sliding surfaces may be damaged and the sealed fluid may leak.

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、摺動面間における被密封流体の漏れを安定して防ぐ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 was made with an eye on these problems, and aims to provide a mechanical seal that can stably prevent leakage of the sealed fluid between the sliding surfaces.

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、
ハウジングと前記ハウジングに対して相対回転する回転軸との間に配置され、前記ハウジング側に配置された静止側被取付部材に取付けられる静止密封環と、前記回転軸側に配置された回転側被取付部材に取付けられる回転密封環と、が摺動するメカニカルシールであって、
前記静止密封環および前記静止側被取付部材に当接する静止側二次シールと、前記回転密封環および前記回転側被取付部材に当接する回転側二次シールと、を備え、
前記静止密封環と前記静止側被取付部材との間に設けられ前記静止密封環を前記回転密封環側に付勢する静止側スプリングと、前記回転密封環と前記回転側被取付部材との間に設けられ前記回転密封環を前記静止密封環側に付勢する回転側スプリングと、を備えている。
これによれば、静止密封環と回転密封環がそれぞれ静止側スプリングと回転側スプリングにより互いに近接する方向に付勢されることにより、静止密封環と回転密封環に両側から作用する軸方向の力を均一化させやすくなり、摺動面位置を軸方向に変化させにくくすることができるとともに、外乱や振動によって回転軸が軸方向に移動しても摺動面間における摺接状態を維持しつつ、摺動面間における荷重変化を小さくすることができる。このようにして、摺動面間における被密封流体の漏れを安定して防ぐことができる。
In order to solve the above problems, the mechanical seal of the present invention comprises:
A mechanical seal is disposed between a housing and a rotating shaft that rotates relative to the housing, in which a stationary seal ring is attached to a stationary-side mounting member disposed on the housing side, and a rotating seal ring is attached to a rotating-side mounting member disposed on the rotating shaft side, and the mechanical seal comprises:
a stationary secondary seal that abuts against the stationary seal ring and the stationary mounting member, and a rotating secondary seal that abuts against the rotating seal ring and the rotating mounting member,
The seal spring is provided between the stationary seal ring and the stationary side mounting member and urges the stationary seal ring toward the rotating seal ring, and a rotating side spring is provided between the rotating seal ring and the rotating side mounting member and urges the rotating seal ring toward the stationary seal ring.
According to this, the stationary seal ring and the rotating seal ring are biased in the direction approaching each other by the stationary side spring and the rotating side spring, respectively, which makes it easier to equalize the axial forces acting on the stationary seal ring and the rotating seal ring from both sides, making it possible to make it difficult for the sliding surface positions to change in the axial direction, and also makes it possible to reduce changes in load between the sliding surfaces while maintaining the sliding contact state between the sliding surfaces even if the rotating shaft moves in the axial direction due to disturbance or vibration. In this way, leakage of the sealed fluid between the sliding surfaces can be stably prevented.

前記静止側スプリングと前記回転側スプリングがそれぞれ自然長よりも短い状態で前記静止密封環と前記回転密封環を圧接させていてもよい。
これによれば、摺動面間における荷重変化を抑制しつつ、静止密封環および回転密封環を軸方向に移動させることができる。
The stationary seal ring and the rotating seal ring may be pressed against each other in a state in which the stationary side spring and the rotating side spring are each shorter than their natural lengths.
This allows the stationary seal ring and the rotating seal ring to move in the axial direction while suppressing changes in the load between the sliding surfaces.

前記静止密封環に対する前記静止側スプリングの作用径と、前記回転密封環に対する前記回転側スプリングの作用径が同一であってもよい。
これによれば、静止密封環と回転密封環に両側から作用する軸方向の力をより均一化させやすくなり、摺動面位置を軸方向に変化させにくくすることができる。
An acting diameter of the stationary side spring with respect to the stationary seal ring and an acting diameter of the rotating side spring with respect to the rotating seal ring may be the same.
This makes it easier to equalize the axial forces acting on both sides of the stationary seal ring and the rotary seal ring, making it possible to make it more difficult for the sliding surface positions to change in the axial direction.

前記静止側二次シールは、前記静止密封環における前記静止密封環の摺動面と延伸方向において直交する周面に径方向に当接し、前記回転側二次シールは、前記回転密封環における前記回転密封環の摺動面と延伸方向において直交する周面に径方向に当接していてもよい。
これによれば、静止側二次シールと回転側二次シールが静止密封環と回転密封環にそれぞれ軸方向の力を作用させることが無くなり、静止側スプリングと回転側スプリングの付勢力により静止密封環と回転密封環の摺動面間における荷重を精度よく設定することができる。
The stationary side secondary seal may be in radial contact with a peripheral surface of the stationary seal ring that is perpendicular to the sliding surface of the stationary seal ring in the extension direction, and the rotating side secondary seal may be in radial contact with a peripheral surface of the rotating seal ring that is perpendicular to the sliding surface of the rotating seal ring in the extension direction.
With this, the stationary side secondary seal and the rotating side secondary seal no longer apply axial force to the stationary seal ring and the rotating seal ring, respectively, and the load between the sliding surfaces of the stationary seal ring and the rotating seal ring can be accurately set by the biasing forces of the stationary side spring and the rotating side spring.

前記静止側被取付部材には、前記静止密封環の倒れを規制する静止側移動規制部が形成されており、前記回転側被取付部材には、前記回転密封環の倒れを規制する回転側移動規制部が形成されていてもよい。
これによれば、静止密封環および回転密封環の倒れを防ぎ、静止密封環と回転密封環の摺動面間における当接状態が不適切になることを抑制できる。
The stationary side mounting member may be formed with a stationary side movement regulating portion that regulates the stationary seal ring from falling over, and the rotating side mounting member may be formed with a rotating side movement regulating portion that regulates the rotating seal ring from falling over.
This makes it possible to prevent the stationary seal ring and the rotary seal ring from falling over, and to suppress an inappropriate contact state between the sliding surfaces of the stationary seal ring and the rotary seal ring.

前記静止側スプリングと前記回転側スプリングは、同じバネ定数のスプリングであってもよい。
これによれば、静止密封環および回転密封環の軸方向の動きを制御しやすくなり、摺動面間における荷重変化を小さくしやすい。
The stationary side spring and the rotating side spring may have the same spring constant.
This makes it easier to control the axial movements of the stationary seal ring and the rotating seal ring, making it easier to reduce changes in load between the sliding surfaces.

一方の密封環が該密封環が取付けられる被取付部材に軸方向に当接していてもよい。
これによれば、静止密封環と回転密封環の初期位置が維持されやすい。
One of the seal rings may be in axial contact with the workpiece to which the seal ring is attached.
This makes it easier to maintain the initial positions of the stationary seal ring and the rotary seal ring.

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。1 is a cross-sectional view showing a mechanical seal according to a first embodiment of the present invention. 実施例1のメカニカルシールにおいて、静止密封環および回転密封環の初期位置を示す拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing the initial positions of the stationary seal ring and the rotating seal ring in the mechanical seal of the first embodiment. 実施例1のメカニカルシールにおいて、初期位置から回転軸が右側に軸移動した状態を示す拡大断面図である。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a state in which a rotating shaft has moved axially to the right from an initial position in the mechanical seal of the first embodiment. 実施例1のメカニカルシールにおいて、初期位置から回転軸が左側に軸移動した状態を示す拡大断面図である。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a state in which a rotating shaft has moved axially to the left from an initial position in the mechanical seal of the first embodiment. 実施例1のメカニカルシールの変形例1において、静止密封環および回転密封環の初期位置を示す拡大断面図である。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the initial positions of the stationary seal ring and the rotating seal ring in the first modified example of the mechanical seal of the first embodiment. 実施例1のメカニカルシールの変形例2において、静止密封環および回転密封環の初期位置を示す拡大断面図である。FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing the initial positions of the stationary seal ring and the rotating seal ring in the second modified example of the mechanical seal of the first embodiment. 本発明に係る実施例2のメカニカルシールにおいて、静止密封環および回転密封環の初期位置を示す拡大断面図である。FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing the initial positions of a stationary seal ring and a rotating seal ring in a mechanical seal according to a second embodiment of the present invention. 本発明に係る実施例3のメカニカルシールにおいて、初期位置から回転軸が右側に軸移動した状態を示す拡大断面図である。FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing a state in which a rotating shaft has been axially moved to the right from an initial position in a mechanical seal according to a third embodiment of the present invention. 実施例3のメカニカルシールにおいて、初期位置から回転軸が左側に軸移動した状態を示す拡大断面図である。FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing a state in which a rotating shaft has moved axially to the left from an initial position in the mechanical seal of the third embodiment.

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。 The following describes the embodiment of the mechanical seal according to the present invention.

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。 The mechanical seal of the first embodiment will be described with reference to Figs. 1 to 4. In the following description, the left side of Fig. 1 will be referred to as the left side, and the right side of Fig. 1 will be referred to as the right side.

図1に示されるように、メカニカルシール1は、外径側から内径側に向けて漏れようとする被密封流体Fを密封するインサイド型のメカニカルシールである。尚、静止密封環11と回転密封環21の内径側の空間を大気A側、静止密封環11と回転密封環21の外径側の空間を被密封流体F側として説明する。 As shown in FIG. 1, the mechanical seal 1 is an inside-type mechanical seal that seals against a sealed fluid F that is attempting to leak from the outer diameter side to the inner diameter side. In this description, the space on the inner diameter side between the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21 is referred to as the atmosphere A side, and the space on the outer diameter side between the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21 is referred to as the sealed fluid F side.

本実施例のメカニカルシール1は、静止密封環11と、回転軸2と共に回転する回転密封環21と、静止密封環11が取付けられる静止側被取付部材としてのシールカバー10と、静止密封環11をシールカバー10に対して支持し回転密封環21側に付勢する静止側スプリング12と、回転密封環21が取付けられる回転側被取付部材としてのスリーブ20と、回転密封環21をスリーブ20に対して支持し静止密封環11側に付勢する回転側スプリング22と、から主に構成されている。 The mechanical seal 1 of this embodiment is mainly composed of a stationary seal ring 11, a rotating seal ring 21 that rotates with the rotating shaft 2, a seal cover 10 as a stationary side mounting member to which the stationary seal ring 11 is attached, a stationary side spring 12 that supports the stationary seal ring 11 against the seal cover 10 and urges it toward the rotating seal ring 21, a sleeve 20 as a rotating side mounting member to which the rotating seal ring 21 is attached, and a rotating side spring 22 that supports the rotating seal ring 21 against the sleeve 20 and urges it toward the stationary seal ring 11.

また、本実施例のメカニカルシール1においては、シールカバー10と静止密封環11との間に静止側二次シールとしての静止側Oリング13が配置され、スリーブ20と回転密封環21との間に回転側二次シールとしての回転側Oリング23が配置されている。尚、静止側Oリング13と回転側Oリング23は、合成ゴム等の弾性材料により形成されており、シールカバー10と静止密封環11との間、スリーブ20と回転密封環21との間における被密封流体Fの漏れを防止するための二次シールである。 In addition, in the mechanical seal 1 of this embodiment, a stationary side O-ring 13 is disposed between the seal cover 10 and the stationary seal ring 11 as a stationary side secondary seal, and a rotating side O-ring 23 is disposed between the sleeve 20 and the rotating seal ring 21 as a rotating side secondary seal. The stationary side O-ring 13 and the rotating side O-ring 23 are formed from an elastic material such as synthetic rubber, and are secondary seals to prevent leakage of the sealed fluid F between the seal cover 10 and the stationary seal ring 11, and between the sleeve 20 and the rotating seal ring 21.

図2に示されるように、静止密封環11は、環状の基部11aと、基部11aの左面すなわち正面側から軸方向に突出する環状の凸部11bと、基部11aの背面側かつ外径側から軸方向に突出する環状の凸部11cと、を主に備えている。尚、本実施例において、静止密封環11は、セラミックスまたはカーボンから形成されている。 As shown in FIG. 2, the stationary seal ring 11 mainly comprises an annular base 11a, an annular protrusion 11b protruding in the axial direction from the left face, i.e., the front face, of the base 11a, and an annular protrusion 11c protruding in the axial direction from the back face and outer diameter side of the base 11a. In this embodiment, the stationary seal ring 11 is made of ceramics or carbon.

また、静止密封環11は、凸部11bにおける回転密封環21との対向面が摺動面11dとなっている。 The surface of the stationary seal ring 11 facing the rotating seal ring 21 at the protruding portion 11b is the sliding surface 11d.

凸部11cの内周には、凸部11cの背面から軸方向に凹む環状の凹部11eが形成されている。 A ring-shaped recess 11e is formed on the inner circumference of the protrusion 11c, recessed in the axial direction from the back surface of the protrusion 11c.

シールカバー10は、流体機器のハウジング3に固定され、左側に向けて開口する断面横向き略U字状の環状部材である。シールカバー10は、ハウジング3の右面に当接する環状の基部10aと、基部10aの右側端部から内径方向に延びる環状のフランジ部10bと、フランジ部10bの内径側端部から左側に突出する環状の凸部10cと、を主に備えている。 The seal cover 10 is fixed to the housing 3 of the fluid device and is an annular member with a generally horizontal U-shaped cross section that opens to the left. The seal cover 10 mainly comprises an annular base 10a that abuts against the right side of the housing 3, an annular flange 10b that extends radially inward from the right end of the base 10a, and an annular protrusion 10c that protrudes to the left from the inner end of the flange 10b.

凸部10cの左面には、左側に開口する挿入穴10dが形成されている。挿入穴10dは、凸部10cの周方向に複数等配されている。 An insertion hole 10d that opens to the left is formed on the left surface of the protrusion 10c. Multiple insertion holes 10d are equally spaced around the circumference of the protrusion 10c.

複数の挿入穴10d内には、静止側スプリング12がそれぞれ配置されている。静止側スプリング12は、金属製の圧縮バネであり、静止側スプリング12の左側端部は、静止密封環11における基部11aの背面11gを押圧し、静止側スプリング12の右側端部は、挿入穴10dの底部を押圧している。尚、静止密封環11における基部11aの背面11gは、静止密封環11の摺動面11dと並行な面である。詳しくは、本実施例においては、静止密封環11の摺動面11dと背面11gは平行な面である。 A stationary side spring 12 is disposed in each of the multiple insertion holes 10d. The stationary side spring 12 is a metallic compression spring, and the left end of the stationary side spring 12 presses against the back surface 11g of the base 11a of the stationary seal ring 11, and the right end of the stationary side spring 12 presses against the bottom of the insertion hole 10d. The back surface 11g of the base 11a of the stationary seal ring 11 is parallel to the sliding surface 11d of the stationary seal ring 11. More specifically, in this embodiment, the sliding surface 11d of the stationary seal ring 11 and the back surface 11g are parallel to each other.

また、図1に示されるように、凸部10cの左面には、上述した挿入穴10dとは周方向に位相を異ならせた位置にノックピン14が固定されている。ノックピン14は、静止密封環11における基部11aの内周に形成される挿入溝11fに挿入されている。これにより、シールカバー10に対する静止密封環11の回転を規制しつつ、軸方向の移動を許容することができる。尚、シールカバー10に対する静止密封環11の回転を規制しつつ、軸方向の移動を許容する構成は、ノックピン14と挿入溝11fによるものに限らず、シールカバー10から静止密封環11に向かって延びる延出部位が静止密封環11の切り欠きに周方向で係合可能なクラッチ機構であってもよい。 As shown in FIG. 1, a knock pin 14 is fixed to the left surface of the protrusion 10c at a position that is out of phase with the insertion hole 10d in the circumferential direction. The knock pin 14 is inserted into an insertion groove 11f formed on the inner circumference of the base 11a of the stationary seal ring 11. This allows the stationary seal ring 11 to move in the axial direction while restricting its rotation relative to the seal cover 10. Note that the configuration that allows the stationary seal ring 11 to move in the axial direction while restricting its rotation relative to the seal cover 10 is not limited to the knock pin 14 and the insertion groove 11f, but may be a clutch mechanism in which an extension portion extending from the seal cover 10 toward the stationary seal ring 11 can engage with a notch in the stationary seal ring 11 in the circumferential direction.

また、凸部10cの外周には、凸部10cの左面から軸方向に凹む環状の凹部10eが形成されている。凹部10eには、静止側Oリング13が外嵌されている。詳しくは、静止側Oリング13は、凹部10eに外嵌され、当該凹部10eと静止密封環11における凸部11cの内周に形成される凹部11eとにより画成される空間に配置されている。尚、凹部10eと凹部11eとにより画成される空間の軸方向の寸法は、静止側Oリング13の断面の径よりも大きく形成されており、後述するように、右側に向けて回転軸2が移動した場合(図3参照)であっても、静止密封環11がシールカバー10に当接することで静止側Oリング13が軸方向に押し潰されないようになっている。 In addition, a ring-shaped recess 10e is formed on the outer periphery of the protrusion 10c, recessed in the axial direction from the left side of the protrusion 10c. A stationary O-ring 13 is fitted on the recess 10e. More specifically, the stationary O-ring 13 is fitted on the outer periphery of the recess 10e and disposed in a space defined by the recess 10e and a recess 11e formed on the inner periphery of the protrusion 11c in the stationary seal ring 11. The axial dimension of the space defined by the recess 10e and the recess 11e is formed to be larger than the cross-sectional diameter of the stationary O-ring 13, so that the stationary seal ring 11 abuts against the seal cover 10 to prevent the stationary O-ring 13 from being crushed in the axial direction even when the rotating shaft 2 moves to the right (see FIG. 3), as described later.

また、静止側Oリング13は、凹部10eにおいて軸方向に延びる外周面と凹部11eにおいて軸方向に延びる内周面にそれぞれ線接触した状態で保持されている。すなわち、静止側Oリング13は、静止密封環11の摺動面11dと延伸方向において直交する周面である凹部11eの内周面に径方向に当接している。 The stationary O-ring 13 is held in line contact with the outer peripheral surface extending in the axial direction in the recess 10e and the inner peripheral surface extending in the axial direction in the recess 11e. In other words, the stationary O-ring 13 is in radial contact with the inner peripheral surface of the recess 11e, which is a peripheral surface that is perpendicular to the sliding surface 11d of the stationary seal ring 11 in the extension direction.

また、シールカバー10には、静止側Oリング13の軸方向両側において、静止密封環11に当接可能であり、静止密封環11に過剰な力が加わったときに、静止密封環11の倒れを規制する静止側移動規制部10f,10gが形成されている。 The seal cover 10 is also provided with stationary side movement restriction portions 10f, 10g on both axial sides of the stationary side O-ring 13 that can abut against the stationary seal ring 11 and restrict the stationary seal ring 11 from falling when excessive force is applied to the stationary seal ring 11.

図2に示されるように、回転密封環21は、環状の基部21aと、基部21aの左面すなわち背面側かつ外径側から軸方向に突出する環状の凸部21bと、を主に備えている。尚、本実施例において、回転密封環21は、セラミックスまたはカーボンから形成されている。 As shown in FIG. 2, the rotary seal ring 21 mainly comprises an annular base portion 21a and an annular protrusion portion 21b that protrudes in the axial direction from the left surface, i.e., the back surface side and the outer diameter side, of the base portion 21a. In this embodiment, the rotary seal ring 21 is made of ceramics or carbon.

また、回転密封環21は、基部21aにおける静止密封環11の摺動面11dとの対向面が摺動面21dとなっている。 The surface of the rotating seal ring 21 that faces the sliding surface 11d of the stationary seal ring 11 at the base 21a forms the sliding surface 21d.

凸部21bの内周には、凸部21bの背面から軸方向に凹む環状の凹部21eが形成されている。 A ring-shaped recess 21e is formed on the inner circumference of the protrusion 21b, recessed in the axial direction from the back surface of the protrusion 21b.

スリーブ20は、回転軸2に固定される断面略L字状の筒状部材である。スリーブ20は、回転軸2の外周面を被覆し軸方向に延びる基部20aと、基部20aの左側端部から外径方向に延びる環状のフランジ部20bと、を主に備えている。 The sleeve 20 is a cylindrical member with a generally L-shaped cross section that is fixed to the rotating shaft 2. The sleeve 20 mainly comprises a base portion 20a that covers the outer peripheral surface of the rotating shaft 2 and extends in the axial direction, and an annular flange portion 20b that extends in the outer radial direction from the left end portion of the base portion 20a.

フランジ部20bの右面には、右側に開口する挿入穴20dが形成されている。挿入穴20dは、フランジ部20bの周方向に複数等配されている。尚、挿入穴20dは、シールカバー10に形成される挿入穴10dと同じ数、同じ間隔で周方向に等配されていることが好ましい。 In the right surface of the flange portion 20b, an insertion hole 20d that opens to the right side is formed. The insertion holes 20d are arranged evenly in the circumferential direction of the flange portion 20b. It is preferable that the insertion holes 20d are arranged evenly in the circumferential direction at the same intervals as the insertion holes 10d formed in the seal cover 10 in number.

複数の挿入穴20d内には、回転側スプリング22がそれぞれ配置されている。回転側スプリング22は、金属製の圧縮バネであり、回転側スプリング22の右側端部は、回転密封環21における基部21aの背面21gを押圧し、回転側スプリング22の左側端部は、挿入穴20dの底部を押圧している。尚、回転密封環21における基部21aの背面21gは、回転密封環21の摺動面21dと並行な面である。詳しくは、本実施例においては、回転密封環21の摺動面21dと背面21gは平行な面である。 A rotating side spring 22 is disposed in each of the multiple insertion holes 20d. The rotating side spring 22 is a metallic compression spring, and the right end of the rotating side spring 22 presses against the back surface 21g of the base 21a of the rotating seal ring 21, and the left end of the rotating side spring 22 presses against the bottom of the insertion hole 20d. The back surface 21g of the base 21a of the rotating seal ring 21 is parallel to the sliding surface 21d of the rotating seal ring 21. More specifically, in this embodiment, the sliding surface 21d of the rotating seal ring 21 and the back surface 21g are parallel to each other.

尚、本実施例において、静止側スプリング12と回転側スプリング22は、同じ緒元である。そのため、組み立て時の静止側スプリング12と回転側スプリング22の取り付け誤りが生じない。 In this embodiment, the stationary spring 12 and the rotating spring 22 have the same specifications. Therefore, there is no risk of mis-attaching the stationary spring 12 and the rotating spring 22 during assembly.

また、同じ緒元でなくとも、静止側スプリング12と回転側スプリング22は、バネ定数が同じであることが好ましく、外径、線径、自由高さ(自然長)等は異なっていてもよい。 In addition, even if they do not have the same specifications, it is preferable that the stationary side spring 12 and the rotating side spring 22 have the same spring constant, but the outer diameter, wire diameter, free height (natural length), etc. may be different.

また、本実施例において、静止側スプリング12と回転側スプリング22は、図2、図3、図4に示す使用域において線形な特性を有している。 In addition, in this embodiment, the stationary side spring 12 and the rotating side spring 22 have linear characteristics in the range of use shown in Figures 2, 3, and 4.

また、図1に示されるように、フランジ部20bの右面には、上述した挿入穴20dとは周方向に位相を異ならせた位置にドライブピン24が固定されている。ドライブピン24は、回転密封環21における基部21aの内周に形成される挿入溝21fに挿入されている。これにより、スリーブ20に対する回転密封環21の回転を規制しつつ、軸方向の移動を許容することができる。尚、スリーブ20に対する回転密封環21の回転を規制しつつ、軸方向の移動を許容する構成は、ドライブピン24と挿入溝21fによるものに限らず、スリーブ20から回転密封環21に向かって延びる延出部位が回転密封環21の切り欠きに周方向で係合可能なクラッチ機構であってもよい。 As shown in FIG. 1, a drive pin 24 is fixed to the right surface of the flange portion 20b at a position that is out of phase with the insertion hole 20d in the circumferential direction. The drive pin 24 is inserted into an insertion groove 21f formed on the inner circumference of the base 21a of the rotary seal ring 21. This allows the rotary seal ring 21 to move in the axial direction while restricting the rotation of the rotary seal ring 21 relative to the sleeve 20. Note that the configuration that allows the rotary seal ring 21 to move in the axial direction while restricting the rotation of the rotary seal ring 21 relative to the sleeve 20 is not limited to the drive pin 24 and the insertion groove 21f, but may be a clutch mechanism in which an extension portion extending from the sleeve 20 toward the rotary seal ring 21 can engage with a notch in the rotary seal ring 21 in the circumferential direction.

また、フランジ部20bの外周には、フランジ部20bの右面から軸方向に凹む環状の凹部20eが形成されている。凹部20eには、回転側Oリング23が外嵌されている。詳しくは、回転側Oリング23は、凹部20eに外嵌され、当該凹部20eと回転密封環21における凸部21bの内周に形成される凹部21eとにより画成される空間に配置されている。尚、凹部20eと凹部21eとにより画成される空間の軸方向の寸法は、回転側Oリング23の断面の径よりも大きく形成されており、右側に向けて回転軸2が移動した場合(図3参照)であっても、回転密封環21がスリーブ20に当接することで回転側Oリング23が軸方向に押し潰されないようになっている。 The outer periphery of the flange portion 20b is formed with an annular recess 20e that is recessed in the axial direction from the right surface of the flange portion 20b. The rotating side O-ring 23 is fitted into the recess 20e. More specifically, the rotating side O-ring 23 is fitted into the recess 20e and disposed in a space defined by the recess 20e and a recess 21e formed on the inner periphery of the protruding portion 21b of the rotating seal ring 21. The axial dimension of the space defined by the recess 20e and the recess 21e is formed to be larger than the cross-sectional diameter of the rotating side O-ring 23, so that even if the rotating shaft 2 moves to the right (see FIG. 3), the rotating seal ring 21 abuts against the sleeve 20, preventing the rotating side O-ring 23 from being crushed in the axial direction.

また、回転側Oリング23は、凹部20eにおいて軸方向に延びる外周面と凹部21eにおいて軸方向に延びる内周面にそれぞれ線接触した状態で保持されている。すなわち、回転側Oリング23は、回転密封環21の摺動面21dと延伸方向において直交する周面である凹部21eの内周面に径方向に当接している。 The rotating O-ring 23 is held in line contact with the outer peripheral surface extending in the axial direction in the recess 20e and the inner peripheral surface extending in the axial direction in the recess 21e. In other words, the rotating O-ring 23 is in radial contact with the inner peripheral surface of the recess 21e, which is a peripheral surface that is perpendicular to the sliding surface 21d of the rotating seal ring 21 in the extension direction.

また、スリーブ20には、回転側Oリング23の軸方向両側において、回転密封環21に当接可能であり、回転密封環21に過剰な力が加わったときに、回転密封環21の倒れを規制する回転側移動規制部20f,20gが形成されている。 The sleeve 20 is also formed with rotational side movement restriction portions 20f, 20g on both axial sides of the rotating side O-ring 23 that can abut against the rotating seal ring 21 and restrict the rotating seal ring 21 from tipping over when excessive force is applied to the rotating seal ring 21.

尚、図2は、本実施例のメカニカルシール1が適用される流体機器の停止時や通常の稼働状態における静止密封環11と回転密封環21の初期位置を示している。本実施例のメカニカルシール1においては、対向する静止側スプリング12と回転側スプリング22がそれぞれ自然長よりも短い圧縮状態で静止密封環11と回転密封環21を圧接させており、静止密封環11と回転密封環21は初期位置から軸方向両側に移動可能となっている。尚、本実施例では静止側スプリング12と回転側スプリング22が略同一線上に配置されて対向しているが、これに限らず、両者は異なる位相に配置されて対向していてもよい。 Note that FIG. 2 shows the initial positions of the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21 when the fluid equipment to which the mechanical seal 1 of this embodiment is applied is stopped or in normal operation. In the mechanical seal 1 of this embodiment, the opposing stationary side spring 12 and rotating side spring 22 press the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21 together in a compressed state that is shorter than their natural lengths, and the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21 can move from their initial positions to both sides in the axial direction. Note that in this embodiment, the stationary side spring 12 and the rotating side spring 22 are arranged on approximately the same line and face each other, but this is not limited to the above, and the two may be arranged in different phases and face each other.

また、静止密封環11と回転密封環21の初期位置において、静止側スプリング12と回転側スプリング22から静止密封環11と回転密封環21にそれぞれ付与される荷重は均衡している。以下、静止密封環11と回転密封環21の初期位置において、摺動面11d,21d間、すなわちシール部に掛かる荷重を基準シール荷重という。 In addition, when the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21 are in their initial positions, the loads applied to the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21 from the stationary side spring 12 and the rotating side spring 22, respectively, are balanced. Hereinafter, the load applied between the sliding surfaces 11d, 21d, i.e., the seal portion, when the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21 are in their initial positions is referred to as the reference seal load.

また、本実施例において、静止側スプリング12と回転側スプリング22は、シール部よりも内径側に位置している。また、静止密封環11と回転密封環21に対して静止側スプリング12と回転側スプリング22の付勢力が作用する作用径は、同じになっている。 In addition, in this embodiment, the stationary side spring 12 and the rotating side spring 22 are located on the inner diameter side of the seal portion. Also, the acting diameters on which the biasing forces of the stationary side spring 12 and the rotating side spring 22 act on the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21 are the same.

また、静止密封環11と回転密封環21の背面の全面は、被密封流体Fからの圧力を受けており、摺動面11d,21d間の面圧付勢に寄与している。 In addition, the entire back surfaces of the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21 are subjected to pressure from the sealed fluid F, which contributes to the surface pressure bias between the sliding surfaces 11d, 21d.

さらに、本実施例のメカニカルシール1においては、静止側Oリング13と回転側Oリング23により規定される静止密封環11と回転密封環21の圧力作用径が同一となっている。加えて、本実施例のメカニカルシール1は、静止密封環11および回転密封環21の圧力作用径よりもシール部が内径側の位置まで形成されたバランス型のメカニカルシールである。これにより、本実施例のメカニカルシール1においては、静止密封環11と回転密封環21に対して軸方向に作用する被密封流体Fの圧力の影響が小さくなる。加えて、静止側Oリング13は、静止密封環11の凹部11eの内周面に径方向に当接し、かつ回転側Oリング23は、回転密封環21の凹部21eの内周面に径方向に当接している。さらに、静止側Oリング13が収容される凹部10eと凹部11eとにより画成される空間の軸方向の寸法が、静止側Oリング13の断面の径よりも大きく形成され、かつ回転側Oリング23が収容される凹部20eと凹部21eとにより画成される空間の軸方向の寸法が、回転側Oリング23の断面の径よりも大きく形成されている。これにより、本実施例のメカニカルシール1においては、常に静止側Oリング13と回転側Oリング23が静止密封環11と回転密封環21の背面に当接してシールカバー10やスリーブ20との間で押し潰されることがなく、静止側Oリング13と回転側Oリング23が自身の復元力により静止密封環11と回転密封環21にそれぞれ軸方向の力を作用させることがない。そのため、静止側スプリング12と回転側スプリング22の付勢力により摺動面11d,21d間における荷重を精度よく設定することができる。 Furthermore, in the mechanical seal 1 of this embodiment, the pressure acting diameters of the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21, which are determined by the stationary side O-ring 13 and the rotating side O-ring 23, are the same. In addition, the mechanical seal 1 of this embodiment is a balanced type mechanical seal in which the seal portion is formed to a position on the inner diameter side of the pressure acting diameters of the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21. As a result, in the mechanical seal 1 of this embodiment, the influence of the pressure of the sealed fluid F acting in the axial direction on the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21 is reduced. In addition, the stationary side O-ring 13 abuts radially against the inner peripheral surface of the recess 11e of the stationary seal ring 11, and the rotating side O-ring 23 abuts radially against the inner peripheral surface of the recess 21e of the rotating seal ring 21. Furthermore, the axial dimension of the space defined by the recesses 10e and 11e in which the stationary O-ring 13 is housed is formed to be larger than the cross-sectional diameter of the stationary O-ring 13, and the axial dimension of the space defined by the recesses 20e and 21e in which the rotating O-ring 23 is housed is formed to be larger than the cross-sectional diameter of the rotating O-ring 23. As a result, in the mechanical seal 1 of this embodiment, the stationary O-ring 13 and the rotating O-ring 23 always abut against the back surfaces of the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21 and are not crushed between the seal cover 10 and the sleeve 20, and the stationary O-ring 13 and the rotating O-ring 23 do not apply axial forces to the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21 due to their own restoring forces. Therefore, the load between the sliding surfaces 11d and 21d can be set with high precision by the biasing forces of the stationary spring 12 and the rotating spring 22.

次いで、本実施例のメカニカルシール1において、回転軸2の軸移動が発生したときの静止側スプリング12と回転側スプリング22の動作について図3および図4を用いて説明する。尚、図2に示される静止密封環11と回転密封環21の初期位置において、静止側スプリング12と回転側スプリング22の長さは同じものとして説明する。 Next, the operation of the stationary side spring 12 and the rotating side spring 22 when axial movement of the rotating shaft 2 occurs in the mechanical seal 1 of this embodiment will be explained using Figures 3 and 4. Note that in the initial positions of the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21 shown in Figure 2, the stationary side spring 12 and the rotating side spring 22 are assumed to have the same length.

図3に示されるように、右側に向けて回転軸2が移動すると、対向する静止側スプリング12と回転側スプリング22の両方が圧縮状態からさらに縮むように動作する。 As shown in FIG. 3, when the rotating shaft 2 moves to the right, both the stationary side spring 12 and the rotating side spring 22, which face each other, operate to further compress from their compressed states.

このように、本実施例のメカニカルシール1においては、右側に向けて回転軸2が移動すると、静止側スプリング12と回転側スプリング22が同一寸法ずつ縮むように動作する。このとき、静止側スプリング12と回転側スプリング22の圧縮量、すなわち静止密封環11の移動量(L11)と回転密封環21の移動量(L21)は、回転軸2の移動量(L2)の半分となる。尚、図3におけるL11、L21の矢印の向きは、静止側被取付部材であるシールカバー10、回転側被取付部材であるスリーブ20に対する移動方向を表しており、以下の実施例においても同様である。 In this way, in the mechanical seal 1 of this embodiment, when the rotating shaft 2 moves to the right, the stationary side spring 12 and the rotating side spring 22 operate to compress by the same amount. At this time, the amount of compression of the stationary side spring 12 and the rotating side spring 22, i.e., the amount of movement of the stationary seal ring 11 (L11) and the amount of movement of the rotating seal ring 21 (L21), is half the amount of movement of the rotating shaft 2 (L2). Note that the directions of the arrows L11 and L21 in Figure 3 indicate the direction of movement relative to the seal cover 10, which is the stationary side mounting member, and the sleeve 20, which is the rotating side mounting member, and this is the same in the following embodiments.

静止密封環11の移動量(L11)と回転密封環21の移動量(L21)は、従って、静止側スプリング12と回転側スプリング22の荷重変化量が、従来のスプリングが片側のみ設けられたメカニカルシールと比較して、半分にまで抑えられる。そのため、摺動面11d,21d間におけるシール荷重の変化量が、従来のスプリングが片側のみ設けられたメカニカルシールと比較して半分になり、シール性が安定する。このように、静止側スプリング12と回転側スプリング22の付勢力が初期位置からそれぞれ略同じだけ増加するため、静止側スプリング12と回転側スプリング22の付勢力の均衡は保たれやすくなっている。 The amount of movement of the stationary seal ring 11 (L11) and the amount of movement of the rotating seal ring 21 (L21) therefore reduces the amount of load change of the stationary side spring 12 and the rotating side spring 22 to half that of a conventional mechanical seal with a spring on only one side. As a result, the amount of change in the seal load between the sliding surfaces 11d, 21d is half that of a conventional mechanical seal with a spring on only one side, stabilizing the sealing performance. In this way, the biasing forces of the stationary side spring 12 and the rotating side spring 22 increase by approximately the same amount from the initial position, making it easier to maintain balance between the biasing forces of the stationary side spring 12 and the rotating side spring 22.

尚、本実施例のメカニカルシール1においては、静止密封環11と回転密封環21に作用する軸方向の力の全てが対向する静止側スプリング12と回転側スプリング22の圧縮により吸収されるため、摺動面11d,21d間には静止側スプリング12と回転側スプリング22が圧縮されたことによる荷重増加分しか作用しなくなり、結果として荷重の高まりを緩やかにすることができる。 In addition, in the mechanical seal 1 of this embodiment, all of the axial forces acting on the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21 are absorbed by the compression of the opposing stationary side spring 12 and rotating side spring 22, so only the increased load caused by the compression of the stationary side spring 12 and rotating side spring 22 acts between the sliding surfaces 11d, 21d, and as a result, the increase in load can be made gentler.

さらに、本実施例のメカニカルシール1においては、対向する静止側スプリング12と回転側スプリング22が同じバネ定数の圧縮バネであることにより、静止密封環11および回転密封環21がシールカバー10とスリーブ20の間における中央の位置に保持されやすくなる。そのため、摺動面11d,21d間における過大面圧の発生を抑制しやすくなっている。 Furthermore, in the mechanical seal 1 of this embodiment, the opposing stationary side spring 12 and rotating side spring 22 are compression springs with the same spring constant, which makes it easier to hold the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21 in a central position between the seal cover 10 and the sleeve 20. This makes it easier to suppress the occurrence of excessive surface pressure between the sliding surfaces 11d, 21d.

図4に示されるように、左側に向けて回転軸2が移動すると、対向する静止側スプリング12と回転側スプリング22の両方が圧縮状態から伸びるように動作する。尚、図4は、左側に向けて回転軸2の軸移動量が最大となった状態を示している。 As shown in Figure 4, when the rotating shaft 2 moves to the left, both the stationary side spring 12 and the rotating side spring 22, which face each other, expand from their compressed state. Note that Figure 4 shows the state in which the axial movement of the rotating shaft 2 to the left is at its maximum.

このように、本実施例のメカニカルシール1においては、左側に向けて回転軸2が移動すると、静止側スプリング12と回転側スプリング22が同一寸法ずつ伸びるように動作する。このとき、静止側スプリング12と回転側スプリング22の伸長量、すなわち静止密封環11の移動量(L11’)と回転密封環21の移動量(L21’)は、回転軸2の移動量(L2’)の半分となる。従って、静止側スプリング12と回転側スプリング22の付勢力が初期位置からそれぞれ略同じだけ減少するため、摺動面11d,21d間における荷重は基準シール荷重から低下するものの、静止側スプリング12と回転側スプリング22は圧縮状態で摺動面11d,21dが圧接された状態が維持されることから、摺動面11d,21d間の面開きを確実に防ぐことができる。すなわち、本実施例において、静止側スプリング12と回転側スプリング22の初期セット量は、左方への軸移動量の半分よりも十分に大きい量としてある。 In this way, in the mechanical seal 1 of this embodiment, when the rotating shaft 2 moves to the left, the stationary side spring 12 and the rotating side spring 22 operate to expand by the same amount. At this time, the expansion amount of the stationary side spring 12 and the rotating side spring 22, that is, the movement amount of the stationary seal ring 11 (L11') and the movement amount of the rotating seal ring 21 (L21'), is half the movement amount of the rotating shaft 2 (L2'). Therefore, since the biasing forces of the stationary side spring 12 and the rotating side spring 22 are reduced by approximately the same amount from the initial position, the load between the sliding surfaces 11d, 21d decreases from the reference seal load, but the stationary side spring 12 and the rotating side spring 22 maintain the state in which the sliding surfaces 11d, 21d are pressed against each other in a compressed state, so that the surface opening between the sliding surfaces 11d, 21d can be reliably prevented. That is, in this embodiment, the initial set amount of the stationary side spring 12 and the rotating side spring 22 is set to an amount sufficiently larger than half the axial movement amount to the left.

以上説明したように、メカニカルシール1は、静止密封環11の摺動面11dと延伸方向において直交する周面である凹部11eの内周面に径方向に当接する静止側Oリング13と、回転密封環21の摺動面21dと延伸方向において直交する周面である凹部21eの内周面に径方向に当接する回転側Oリング23、静止密封環11を回転密封環21側に付勢する静止側スプリング12と、回転密封環21を静止密封環11側に付勢する回転側スプリング22と、を備えている。これにより、静止密封環11と回転密封環21がそれぞれ静止側スプリング12と回転側スプリング22により互いに近接する方向、すなわち軸方向に付勢されることにより、静止密封環11と回転密封環21に両側から作用する軸方向の力を均一化させやすくなり、摺動面11d,21d位置を軸方向に変化させにくくすることができるとともに、外乱や振動によって回転軸2が軸方向に移動しても摺動面11d,21d間における摺接状態を維持しつつ、摺動面11d,21d間における荷重変化を小さくすることができる。このようにして、摺動面11d,21d間における被密封流体Fの漏れを安定して防ぐことができる。 As described above, the mechanical seal 1 comprises a stationary side O-ring 13 that radially abuts against the inner circumferential surface of the recess 11e, which is a peripheral surface that is perpendicular to the sliding surface 11d of the stationary seal ring 11 in the extension direction, a rotating side O-ring 23 that radially abuts against the inner circumferential surface of the recess 21e, which is a peripheral surface that is perpendicular to the sliding surface 21d of the rotating seal ring 21 in the extension direction, a stationary side spring 12 that urges the stationary seal ring 11 toward the rotating seal ring 21, and a rotating side spring 22 that urges the rotating seal ring 21 toward the stationary seal ring 11. As a result, the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21 are biased toward each other by the stationary side spring 12 and the rotating side spring 22, respectively, i.e., in the axial direction, which makes it easier to equalize the axial forces acting on the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21 from both sides, making it difficult to change the position of the sliding surfaces 11d, 21d in the axial direction, and even if the rotating shaft 2 moves in the axial direction due to disturbance or vibration, the sliding contact state between the sliding surfaces 11d, 21d can be maintained while reducing the load change between the sliding surfaces 11d, 21d. In this way, leakage of the sealed fluid F between the sliding surfaces 11d, 21d can be stably prevented.

また、静止側スプリング12は、シールカバー10から静止密封環11の摺動面11dと並行な背面11gに当接し、回転側スプリング22は、スリーブ20から回転密封環21の摺動面21dと並行な背面21gに当接しており、摺動面11d,21dに並行な背面11g,21gのみに荷重を与える構造であるため、静止側スプリング12および回転側スプリング22の荷重設計のみで静止密封環11および回転密封環21の位置、例えば初期位置を決めることができる。そのため、例えば静止密封環と回転密封環の形状が異なる場合であっても、より詳しくは、静止密封環の摺動面と回転密封環の摺動面の形状が異なる場合であっても、静止密封環と回転密封環を目的の位置に設定することができる。 The stationary side spring 12 contacts the back surface 11g parallel to the sliding surface 11d of the stationary seal ring 11 from the seal cover 10, and the rotating side spring 22 contacts the back surface 21g parallel to the sliding surface 21d of the rotating seal ring 21 from the sleeve 20, and the structure applies a load only to the back surfaces 11g, 21g parallel to the sliding surfaces 11d, 21d. Therefore, the positions of the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21, for example, the initial positions, can be determined only by the load design of the stationary side spring 12 and the rotating side spring 22. Therefore, for example, even if the shapes of the stationary seal ring and the rotating seal ring are different, more specifically, even if the shapes of the sliding surface of the stationary seal ring and the sliding surface of the rotating seal ring are different, the stationary seal ring and the rotating seal ring can be set to the desired positions.

また、メカニカルシール1は、静止密封環11とシールカバー10との間に静止側スプリング12が設けられ、回転密封環21とスリーブ20との間に回転側スプリング22が設けられている。これにより、簡素な構造で摺動面11d,21d間における荷重を安定させることができる。また、静止側スプリング12と回転側スプリング22は、ゴムベローズ等の他の付勢部材と比べて熱の影響を受けて形状やバネ定数が変化しにくいため、使用温度に係らず摺動面11d,21d間における荷重を安定させることができる。 In addition, the mechanical seal 1 has a stationary side spring 12 provided between the stationary seal ring 11 and the seal cover 10, and a rotating side spring 22 provided between the rotating seal ring 21 and the sleeve 20. This allows the load between the sliding surfaces 11d, 21d to be stabilized with a simple structure. In addition, the stationary side spring 12 and the rotating side spring 22 are less likely to change shape or spring constant due to the effects of heat compared to other biasing members such as rubber bellows, so the load between the sliding surfaces 11d, 21d can be stabilized regardless of the operating temperature.

また、静止側スプリング12と回転側スプリング22は、ゴムベローズ等の他の付勢部材と比べて、圧力が掛かった状態でも静止密封環11と回転密封環21に対する荷重や作用径を変化させることがないため、摺動面11d,21d間における荷重を安定させることができる。 In addition, compared to other biasing members such as rubber bellows, the stationary side spring 12 and the rotating side spring 22 do not change the load or acting diameter on the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21 even when pressure is applied, so the load between the sliding surfaces 11d and 21d can be stabilized.

また、静止側スプリング12と回転側スプリング22は、シールカバー10に形成される挿入穴10dと、スリーブ20に形成される挿入穴20dにそれぞれ配置されている。これにより、静止側被取付部材および回転側被取付部材に形成される挿入穴10d,20dの内周により静止側スプリング12と回転側スプリング22の伸縮がそれぞれガイドされ、静止側スプリング12と回転側スプリング22の座屈や傾きが防止されるため、静止密封環11および回転密封環21の軸方向の移動を安定させることができ、摺動面11d,21d間における荷重を安定させることができる。 The stationary side spring 12 and the rotating side spring 22 are arranged in an insertion hole 10d formed in the seal cover 10 and an insertion hole 20d formed in the sleeve 20, respectively. As a result, the inner circumferences of the insertion holes 10d, 20d formed in the stationary side mounting member and the rotating side mounting member guide the expansion and contraction of the stationary side spring 12 and the rotating side spring 22, respectively, and prevent the stationary side spring 12 and the rotating side spring 22 from buckling or tilting, thereby stabilizing the axial movement of the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21 and stabilizing the load between the sliding surfaces 11d, 21d.

さらに、静止密封環11は、シールカバー10の凸部10cや凹部10eの外周面に軸方向の移動をガイドされるとともに、回転密封環21は、スリーブ20のフランジ部20bや凹部20eの外周面に軸方向の移動をガイドされている。これにより、静止密封環11および回転密封環21の軸方向の移動をさらに安定させることができる。 Furthermore, the stationary seal ring 11 is guided in its axial movement by the outer peripheral surfaces of the convex portion 10c and concave portion 10e of the seal cover 10, while the rotating seal ring 21 is guided in its axial movement by the outer peripheral surfaces of the flange portion 20b and concave portion 20e of the sleeve 20. This makes it possible to further stabilize the axial movement of the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21.

また、メカニカルシール1は、静止密封環11と回転密封環21に静止側スプリング12と回転側スプリング22により軸方向の荷重を与えることができるため、対向する静止側スプリング12と回転側スプリング22の荷重設計により静止密封環11と回転密封環21の初期位置における摺動面11d,21d間の荷重を精度よく設定することができる。 In addition, the mechanical seal 1 can apply an axial load to the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21 by the stationary side spring 12 and the rotating side spring 22, so the load between the sliding surfaces 11d, 21d at the initial position of the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21 can be set with high precision by designing the load of the opposing stationary side spring 12 and rotating side spring 22.

例えば、本実施例のメカニカルシールを従来公知のフローティングシールと対比して説明する。フローティングシールにおけるOリングのようにシール機能と回り止め機能を兼ねるものにおいては、静止密封環および回転密封環に対して径方向に強い力が発生し、当該径方向の力を受けた静止密封環および回転密封環の変形による摺動面の歪みから摺動面間の漏れに繋がる虞がある。 For example, the mechanical seal of this embodiment will be explained in comparison with a conventional floating seal. In a floating seal that combines a sealing function with a rotation prevention function, such as an O-ring, a strong radial force is generated on the stationary seal ring and the rotating seal ring, and the deformation of the stationary seal ring and the rotating seal ring that are subjected to this radial force may cause distortion of the sliding surfaces, which may lead to leakage between the sliding surfaces.

これに対し、本実施例のメカニカルシール1において、静止側スプリング12と回転側スプリング22は、静止密封環11および回転密封環21に対して軸方向のみに力を発生させ、二次シールとして設けられる静止側Oリング13と回転側Oリング23は、静止密封環11および回転密封環21に対して径方向に線接触した状態で保持されているため、軸方向の力を発生させず、径方向の力を発生させる。 In contrast, in the mechanical seal 1 of this embodiment, the stationary side spring 12 and the rotating side spring 22 generate force only in the axial direction against the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21, and the stationary side O-ring 13 and the rotating side O-ring 23 provided as secondary seals are held in radial line contact with the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21, so they do not generate axial force but generate radial force.

ここで、静止側Oリング13と回転側Oリング23が発生させる径方向の力は、上述したフローティングシールにおいてOリングが発生させる径方向の力と比較すると非常に小さいため、本実施例のように摺動面11d,21d間の漏れに繋がるような静止密封環11および回転密封環21の変形を発生させるものではない。 The radial force generated by the stationary O-ring 13 and the rotating O-ring 23 is very small compared to the radial force generated by the O-ring in the floating seal described above, so it does not cause deformation of the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21 that would lead to leakage between the sliding surfaces 11d, 21d as in this embodiment.

また、本実施例のメカニカルシール1における静止密封環11および回転密封環21の回り止め機能は、ノックピン14とドライブピン24により与えられるものである。すなわち、メカニカルシール1において、静止側Oリング13と回転側Oリング23は、あくまでも二次シールとしてのシール機能のみを有するものであり、対向する静止側スプリング12と回転側スプリング22により摺動面11d,21d間の荷重を与える構造であることにより、摺動面11d,21d間における被密封流体Fの漏れを安定して防ぐことができる。 The anti-rotation function of the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21 in the mechanical seal 1 of this embodiment is provided by the knock pin 14 and the drive pin 24. That is, in the mechanical seal 1, the stationary side O-ring 13 and the rotating side O-ring 23 only have a sealing function as a secondary seal, and the structure in which the opposing stationary side spring 12 and rotating side spring 22 apply a load between the sliding surfaces 11d, 21d can stably prevent leakage of the sealed fluid F between the sliding surfaces 11d, 21d.

さらに、静止側Oリング13と回転側Oリング23に経年劣化が生じても、静止側スプリング12と回転側スプリング22の付勢力は変わらずに作用するため、摺動面11d,21d間における被密封流体Fの漏れを防ぐことができる。また、静止側スプリング12と回転側スプリング22は、金属製の圧縮バネであるため、合成ゴム等により形成されるOリングと比較して経年劣化が起こりにくく、摺動面11d,21d間の面開きを長期間に亘り防ぐことができる。 Furthermore, even if the stationary side O-ring 13 and the rotating side O-ring 23 deteriorate over time, the biasing force of the stationary side spring 12 and the rotating side spring 22 remains unchanged, preventing leakage of the sealed fluid F between the sliding surfaces 11d, 21d. In addition, since the stationary side spring 12 and the rotating side spring 22 are metallic compression springs, they are less susceptible to deterioration over time compared to O-rings made of synthetic rubber, etc., and it is possible to prevent the surface gap between the sliding surfaces 11d, 21d from forming over a long period of time.

また、従来公知のフローティングシールでは、仮に回転軸の軸移動等が起きた場合でも、付勢部材であるOリングが発生させる径方向の力により静止密封環および回転密封環を保持する構造であるため、Oリングは転がることがなく、回転側ハウジング・固定側ハウジングと静止密封環および回転密封環との間で固定されたまま変形することとなるため、静止密封環および回転密封環が径方向に揺れやすく、静止密封環および回転密封環の摺動面間の当接状態が不適切になる虞がある。 Furthermore, in conventional floating seals, even if the rotating shaft moves axially, the O-ring acts as a biasing member to hold the stationary seal ring and the rotating seal ring in place, generating a radial force. This means that the O-ring does not roll, but deforms while remaining fixed between the rotating housing and the stationary housing and the stationary seal ring and the rotating seal ring. This means that the stationary seal ring and the rotating seal ring tend to swing radially, and there is a risk that the abutment state between the sliding surfaces of the stationary seal ring and the rotating seal ring may become inappropriate.

これに対し、本実施例のメカニカルシール1は、静止密封環11および回転密封環21を付勢する付勢手段は静止側スプリング12および回転側スプリング22のみであり、かつ密封環の倒れを規制する静止側移動規制部10f,10gおよび回転側移動規制部20f,20gと二次シールである静止側Oリング13および回転側Oリング23があるため、静止密封環11および回転密封環21に軸方向移動が起きた場合でも、径方向への揺れを抑制しながら静止密封環11および回転密封環21を軸方向に移動させることができる。詳しくは、静止密封環11および回転密封環21の径方向への移動を静止側移動規制部10f,10gおよび回転側移動規制部20f,20gが規制することにより、静止側Oリング13および回転側Oリング23が略変形せず、回ったり転がったりすることで静止密封環11および回転密封環21を軸方向に移動させることができるため、摺動面11d,21d間の当接状態が不適切になることを抑制できる。 In contrast, in the mechanical seal 1 of this embodiment, the only biasing means for biasing the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21 are the stationary side spring 12 and the rotating side spring 22, and there are stationary side movement regulating portions 10f, 10g and rotating side movement regulating portions 20f, 20g that regulate the collapse of the seal rings, as well as the stationary side O-ring 13 and rotating side O-ring 23 that serve as secondary seals. Therefore, even if axial movement occurs in the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21, the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21 can be moved axially while suppressing radial vibration. In detail, the radial movement of the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21 is restricted by the stationary side movement restricting parts 10f, 10g and the rotating side movement restricting parts 20f, 20g, so that the stationary side O-ring 13 and the rotating side O-ring 23 are not substantially deformed, and the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21 can be moved in the axial direction by rotating and rolling, thereby preventing the contact state between the sliding surfaces 11d, 21d from becoming inappropriate.

尚、静止側Oリング13および回転側Oリング23は、常に静止密封環11および回転密封環21の背面に当接してシールカバー10やスリーブ20との間で押し潰されることがなく、静止側Oリング13と回転側Oリング23が自身の復元力により軸方向の力を発生させないように設けられるものであればよく、例えば図5の変形例1に示されるように、静止側Oリング13がシールカバー110における凸部110cの外周面から内径方向に凹む環状の凹溝110e内に配置され、静止密封環111の凹部111eの内周面に径方向に当接し、かつ回転側Oリング23がスリーブ120におけるフランジ部120bの外周面から内径方向に凹む環状の凹溝120e内に配置され、回転密封環121の凹部121eの内周面に径方向に当接するように構成されてもよい。尚、変形例1のシールカバー110およびスリーブ120にも、静止側移動規制部110f,110gおよび回転側移動規制部120f,120gが形成されている。 In addition, the stationary side O-ring 13 and the rotating side O-ring 23 are not always in contact with the back surface of the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21, and are not crushed between the seal cover 10 and the sleeve 20. The stationary side O-ring 13 and the rotating side O-ring 23 are not required to generate axial force due to their own restoring force. For example, as shown in modified example 1 of FIG. 5, the stationary side O-ring 13 is arranged in an annular groove 110e recessed in the inward direction from the outer peripheral surface of the convex portion 110c of the seal cover 110, and is in radial contact with the inner peripheral surface of the concave portion 111e of the stationary seal ring 111, and the rotating side O-ring 23 is arranged in an annular groove 120e recessed in the inward direction from the outer peripheral surface of the flange portion 120b of the sleeve 120, and is in radial contact with the inner peripheral surface of the concave portion 121e of the rotating seal ring 121. In addition, the seal cover 110 and sleeve 120 of variant 1 also have stationary side movement restriction parts 110f, 110g and rotating side movement restriction parts 120f, 120g.

また、図6の変形例2に示されるように、静止側Oリング13が静止密封環111における凹部111eの内周面から外径方向に凹む環状の凹溝111h内に配置され、シールカバー110における凸部110cの外周面に径方向に当接し、かつ回転側Oリング23が回転密封環121における凹部121eの内周面から外径方向に凹む環状の凹溝121h内に配置され、スリーブ120におけるフランジ部120bの外周面に径方向に当接するように構成されてもよい。尚、変形例2のシールカバー110およびスリーブ120にも、静止側移動規制部110f,110gおよび回転側移動規制部120f,120gが形成されている。 Also, as shown in modified example 2 of FIG. 6, the stationary side O-ring 13 may be arranged in an annular groove 111h recessed in the outer diameter direction from the inner peripheral surface of the recess 111e in the stationary seal ring 111, and may be configured to abut radially against the outer peripheral surface of the protrusion 110c in the seal cover 110, and the rotating side O-ring 23 may be arranged in an annular groove 121h recessed in the outer diameter direction from the inner peripheral surface of the recess 121e in the rotating seal ring 121, and may be configured to abut radially against the outer peripheral surface of the flange portion 120b in the sleeve 120. Note that the seal cover 110 and sleeve 120 of modified example 2 are also formed with stationary side movement restricting portions 110f, 110g and rotating side movement restricting portions 120f, 120g.

また、静止側スプリング12と回転側スプリング22は、それぞれ自然長よりも短い圧縮状態で静止密封環11と回転密封環21を圧接させている。これにより、摺動面11d,21d間における荷重変化を抑制しつつ、静止密封環11および回転密封環21を軸方向に移動させることができる。 The stationary side spring 12 and the rotating side spring 22 press the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21 together in a compressed state that is shorter than their natural length. This allows the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21 to move axially while suppressing changes in the load between the sliding surfaces 11d and 21d.

さらに、静止側スプリング12と回転側スプリング22は、静止密封環11と回転密封環21の軸方向の移動範囲において、それぞれ圧縮状態で静止密封環11と回転密封環21を圧接させている。すなわち、一方のスプリングの伸び長が、他方のスプリングの縮み長以上となっている。これにより、一方のスプリングが他方のスプリングの伸縮に対して常に追従できるため、摺動面11d,21d間における荷重変化を抑制しつつ、摺動面11d,21d間における面開きや摺動面11d,21dの傾きを確実に防ぐことができる。 Furthermore, the stationary side spring 12 and the rotating side spring 22 press the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21 together in a compressed state within the axial movement range of the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21. In other words, the extension length of one spring is greater than or equal to the contraction length of the other spring. This allows one spring to always follow the expansion and contraction of the other spring, thereby suppressing load changes between the sliding surfaces 11d and 21d and reliably preventing surface opening between the sliding surfaces 11d and 21d and tilting of the sliding surfaces 11d and 21d.

また、静止密封環11に対する静止側スプリング12の付勢力が作用する作用径と、回転密封環21に対する回転側スプリング22の付勢力が作用する作用径が同一であることにより、静止密封環11と回転密封環21に両側から作用する軸方向の力をより均一化させやすくなり、摺動面11d,21d位置を軸方向に変化させにくくすることができる。 In addition, because the diameter on which the spring force of the stationary side spring 12 acts on the stationary seal ring 11 is the same as the diameter on which the spring force of the rotating side spring 22 acts on the rotating seal ring 21, it becomes easier to make the axial forces acting on the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21 from both sides more uniform, making it difficult to change the positions of the sliding surfaces 11d, 21d in the axial direction.

また、静止側スプリング12と回転側スプリング22は、同じバネ定数のスプリングであることにより、静止密封環11および回転密封環21の軸方向の動きを制御しやすくなる。すなわち、静止密封環11および回転密封環21がシールカバー10とスリーブ20の間における中央の位置に保持されやすくなり、摺動面11d,21d間における荷重変化を小さくしやすい。 In addition, because the stationary side spring 12 and the rotating side spring 22 are springs with the same spring constant, it becomes easier to control the axial movement of the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21. In other words, the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21 are more likely to be held in a central position between the seal cover 10 and the sleeve 20, making it easier to reduce the load change between the sliding surfaces 11d, 21d.

次に、実施例2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。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。 Next, the mechanical seal according to the second embodiment will be described with reference to FIG. 7. Note that the description of the same configuration as the previous embodiment will be omitted.

本実施例2のメカニカルシール201は、図7に示されるように、スリーブ220におけるフランジ部220bが前記実施例1のフランジ部20bよりも軸方向に長く、フランジ部220bの右面に形成される挿入穴220dが前記実施例1の挿入穴20dよりも深く形成されている点で前記実施例1と異なる。そのため、静止密封環11と回転密封環21の初期位置において回転密封環21がスリーブ220に当接している。 As shown in FIG. 7, the mechanical seal 201 of this embodiment 2 differs from the embodiment 1 in that the flange portion 220b of the sleeve 220 is longer in the axial direction than the flange portion 20b of the embodiment 1, and the insertion hole 220d formed on the right surface of the flange portion 220b is deeper than the insertion hole 20d of the embodiment 1. Therefore, the rotating seal ring 21 abuts against the sleeve 220 at the initial positions of the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21.

詳しくは、対向する静止側スプリング12と回転側スプリング22が圧縮状態で静止密封環11と回転密封環21を圧接させており、静止密封環11は初期位置から軸方向両側に移動可能となっているが、回転密封環21は初期位置から軸方向右側にのみ移動可能となっている。尚、静止密封環11と回転密封環21の初期位置において、静止側スプリング12と回転側スプリング22から静止密封環11と回転密封環21に付与される荷重は均衡している。 In more detail, the opposing stationary side spring 12 and rotating side spring 22 press the stationary seal ring 11 and rotating seal ring 21 together in a compressed state, and the stationary seal ring 11 can move in both axial directions from the initial position, but the rotating seal ring 21 can only move to the right in the axial direction from the initial position. In addition, at the initial positions of the stationary seal ring 11 and rotating seal ring 21, the loads applied to the stationary seal ring 11 and rotating seal ring 21 by the stationary side spring 12 and rotating side spring 22 are balanced.

これにより、対向する静止側スプリング12と回転側スプリング22により圧接される静止密封環11と回転密封環21の振動が抑制され、静止密封環11と回転密封環21の初期位置が維持されやすい。 This suppresses vibration of the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21, which are pressed against each other by the opposing stationary side spring 12 and rotating side spring 22, making it easier to maintain the initial positions of the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21.

また、回転密封環21は、初期位置から軸方向右側、すなわち静止密封環11側にのみ移動可能となっているため、摺動面11d,21d間における面開きを確実に防ぐことができる。 In addition, the rotating seal ring 21 can only move from the initial position to the right in the axial direction, i.e., toward the stationary seal ring 11, so that it is possible to reliably prevent surface separation between the sliding surfaces 11d and 21d.

尚、説明の便宜上、図示を省略するが、静止密封環11と回転密封環21の初期位置において静止密封環11がシールカバーに当接するようにメカニカルシールが構成されてもよく、詳しくは、静止密封環11は、初期位置から軸方向左側にのみ移動可能となっており、回転密封環21は、初期位置から軸方向両側に移動可能となっていてもよい。 For ease of explanation, the illustration is omitted, but the mechanical seal may be configured so that the stationary seal ring 11 abuts against the seal cover when the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21 are in their initial positions. In particular, the stationary seal ring 11 may be movable only axially to the left from its initial position, and the rotating seal ring 21 may be movable axially to both sides from its initial position.

次に、実施例3に係るメカニカルシールにつき、図8,9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。 Next, the mechanical seal according to the third embodiment will be described with reference to Figures 8 and 9. Note that the description of the same configuration as the previous embodiment will be omitted.

本実施例3のメカニカルシール301は、図8,9に示されるように、静止側スプリング312と回転側スプリング322は、バネ定数が異なる圧縮バネである点で前記実施例1と異なる。詳しくは、静止側スプリング312のバネ定数よりも回転側スプリング322のバネ定数が大きい。尚、静止密封環11と回転密封環21の初期位置において、静止側スプリング312と回転側スプリング322の長さは同じものとして説明する。 As shown in Figures 8 and 9, the mechanical seal 301 of this embodiment 3 differs from that of the above-mentioned embodiment 1 in that the stationary side spring 312 and the rotating side spring 322 are compression springs with different spring constants. More specifically, the spring constant of the rotating side spring 322 is greater than the spring constant of the stationary side spring 312. Note that in the initial positions of the stationary seal ring 11 and the rotating seal ring 21, the stationary side spring 312 and the rotating side spring 322 are described as having the same length.

図8に示されるように、右側に向けて回転軸2が移動すると、対向する静止側スプリング312と回転側スプリング322の両方が圧縮状態からさらに縮むように動作する。尚、本実施例における回転軸2の移動量(L2)は、前記実施例1における回転軸2の移動量よりも小さい。 As shown in FIG. 8, when the rotating shaft 2 moves to the right, both the stationary side spring 312 and the rotating side spring 322, which face each other, move further from their compressed states. Note that the amount of movement (L2) of the rotating shaft 2 in this embodiment is smaller than the amount of movement of the rotating shaft 2 in the first embodiment.

このように、本実施例のメカニカルシール301においては、右側に向けて回転軸2が移動すると、静止側スプリング312が回転側スプリング322よりも大きく縮むように動作する。すなわち、静止密封環311の移動量(L11)は、回転密封環321の移動量(L21)よりも大きくなる。 In this way, in the mechanical seal 301 of this embodiment, when the rotating shaft 2 moves to the right, the stationary side spring 312 operates to compress more than the rotating side spring 322. In other words, the amount of movement (L11) of the stationary seal ring 311 is greater than the amount of movement (L21) of the rotating seal ring 321.

図9に示されるように、左側に向けて回転軸2が移動すると、対向する静止側スプリング312と回転側スプリング322の両方が圧縮状態から伸びるように動作する。尚、本実施例における回転軸2の移動量(L2’)は、前記実施例1における回転軸2の移動量よりも小さい。 As shown in FIG. 9, when the rotating shaft 2 moves to the left, both the stationary side spring 312 and the rotating side spring 322 that face each other expand from their compressed states. Note that the amount of movement (L2') of the rotating shaft 2 in this embodiment is smaller than the amount of movement of the rotating shaft 2 in the first embodiment.

このように、本実施例のメカニカルシール301においては、左側に向けて回転軸2が移動すると、静止側スプリング312が回転側スプリング322よりも大きく伸びるように動作する。すなわち、静止密封環311の移動量(L11’)は、回転密封環321の移動量(L21’)よりも大きくなる。 In this way, in the mechanical seal 301 of this embodiment, when the rotating shaft 2 moves toward the left, the stationary side spring 312 operates to stretch more than the rotating side spring 322. In other words, the amount of movement of the stationary seal ring 311 (L11') is greater than the amount of movement of the rotating seal ring 321 (L21').

尚、本実施例においては、静止側スプリング312のバネ定数よりも回転側スプリング322のバネ定数が大きい構成について説明したが、これに限らず。静止側スプリングのバネ定数よりも回転側スプリングのバネ定数が小さい構成であってもよい。 In this embodiment, the spring constant of the rotating side spring 322 is greater than the spring constant of the stationary side spring 312, but this is not limiting. The spring constant of the rotating side spring may be smaller than the spring constant of the stationary side spring.

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 configuration is not limited to these embodiments, and the present invention also includes modifications and additions that do not deviate from the gist of the present invention.

例えば、前記実施例1~3では、静止密封環と回転密封環の初期位置において、対向する静止側スプリングと回転側スプリングの長さが同じである形態を例示したが、これに限らず、対向するスプリングは、初期位置における長さが異なっていてもよい。 For example, in the above embodiments 1 to 3, the lengths of the opposing stationary side spring and rotating side spring are the same in the initial positions of the stationary seal ring and rotating seal ring, but this is not limited thereto, and the opposing springs may have different lengths in the initial positions.

また、前記実施例1~3では、対向する静止側スプリングと回転側スプリングは、シール部よりも内径側に位置している形態を例示したが、これに限らず、対向するスプリングは静止密封環および回転密封環を軸方向に適切に付勢することができれば、シール部に対して自由な位置に配置されてよい。 In addition, in the above-mentioned Examples 1 to 3, the opposing stationary side spring and rotating side spring are exemplified as being located on the inner diameter side of the seal portion, but this is not limited thereto, and the opposing springs may be positioned freely relative to the seal portion as long as they can appropriately bias the stationary seal ring and rotating seal ring in the axial direction.

また、前記実施例1~3では、静止密封環と回転密封環に対して静止側スプリングと回転側スプリングの付勢力が作用する作用径が同じである形態を例示したが、これに限らず、対向するスプリングの付勢力が作用する作用径は異なっていてもよい。 In addition, in the above-mentioned Examples 1 to 3, the working diameters on which the biasing forces of the stationary side spring and the rotating side spring act on the stationary seal ring and the rotating seal ring are the same are exemplified, but this is not limited thereto, and the working diameters on which the biasing forces of the opposing springs act may be different.

また、前記実施例1~3では、静止側スプリングおよび回転側スプリングについて、どちらもスプリングが周方向に複数等配されるマルチスプリングである形態を例示したが、これに限らず、静止側スプリングおよび回転側スプリングは、シングルスプリングやウェーブスプリング等の他の種類のスプリングにより構成されてもよい。また、静止側スプリングと回転側スプリングは、同じ種類のスプリングにより構成されてもよいし、異なる種類のスプリングを組み合わせることにより構成されていてもよい。 In addition, in the above-mentioned Examples 1 to 3, the stationary side spring and the rotating side spring are both multi-springs in which multiple springs are evenly arranged in the circumferential direction, but this is not limiting, and the stationary side spring and the rotating side spring may be composed of other types of springs, such as single springs or wave springs. Furthermore, the stationary side spring and the rotating side spring may be composed of the same type of spring, or may be composed of a combination of different types of springs.

また、前記実施例1~3では、シールカバーと静止密封環との間に配置される静止側スプリングが静止密封環を直接押圧することにより静止密封環が回転密封環側に付勢される形態を例示したが、これに限られず、例えばハウジングとシールカバーとの間に配置される静止側スプリングがシールカバーを押圧することにより、シールカバーを介して静止密封環が回転密封環側に付勢されてもよい。このとき、静止側スプリングは、静止密封環の摺動面と並行なシールカバーの背面に当接していることが好ましい。また、回転密封環についても、他の部材を介して回転側スプリングにより静止密封環側に付勢されてもよいことは言うまでもない。 In addition, in the above-mentioned Examples 1 to 3, the stationary side spring arranged between the seal cover and the stationary seal ring directly presses against the stationary seal ring, thereby biasing the stationary seal ring toward the rotating seal ring. However, this is not limited to the above, and for example, the stationary side spring arranged between the housing and the seal cover may press against the seal cover, thereby biasing the stationary seal ring toward the rotating seal ring via the seal cover. In this case, it is preferable that the stationary side spring abuts against the back surface of the seal cover that is parallel to the sliding surface of the stationary seal ring. It goes without saying that the rotating seal ring may also be biased toward the stationary seal ring by the rotating side spring via another member.

また、前記実施例1~3では、静止密封環が取付けられる静止側被取付部材がシールカバーである形態を例示したが、これに限られず、静止密封環が静止側被取付部材としてのハウジングに直接取り付けられてもよい。 In addition, in the above-mentioned Examples 1 to 3, the stationary mounting member to which the stationary seal ring is attached is a seal cover, but this is not limited thereto, and the stationary seal ring may be directly attached to the housing as the stationary mounting member.

また、前記実施例1~3では、回転密封環が取付けられる回転側被取付部材がスリーブである形態を例示したが、これに限られず、回転密封環が回転側被取付部材としての回転軸に直接取り付けられてもよい。 In addition, in the above-mentioned Examples 1 to 3, the rotating side mounting member to which the rotating seal ring is attached is a sleeve, but this is not limited thereto, and the rotating seal ring may be directly mounted to the rotating shaft as the rotating side mounting member.

また、前記実施例1~3では、静止密封環と回転密封環が非対称形状であったが、静止密封環と回転密封環は対称形状であってもよい。尚、静止密封環と回転密封環は、対称形状として材料を同一とすることにより、静止側スプリングと回転側スプリングから静止密封環と回転密封環に与える荷重を同じにすることによって、静止密封環と回転密封環を初期位置に位置決めしやすい。また、静止密封環と回転密封環の重量が同じになり、静止密封環と回転密封環の芯ずれを防止することができる。 In addition, in the above-mentioned Examples 1 to 3, the stationary seal ring and the rotating seal ring are asymmetrical, but the stationary seal ring and the rotating seal ring may be symmetrical. By making the stationary seal ring and the rotating seal ring symmetrical and using the same material, the load applied to the stationary seal ring and the rotating seal ring from the stationary side spring and the rotating side spring is made the same, making it easier to position the stationary seal ring and the rotating seal ring in their initial positions. In addition, the weight of the stationary seal ring and the rotating seal ring are the same, which makes it possible to prevent misalignment of the stationary seal ring and the rotating seal ring.

また、前記実施例1~3では、インサイド型のメカニカルシールを例に説明したがこれに限られず、アウトサイド型のメカニカルシールとしてもよい。 In addition, in the above embodiments 1 to 3, an inside-type mechanical seal is used as an example, but this is not limited thereto, and an outside-type mechanical seal may also be used.

また、前記実施例1~3では、バランス型のメカニカルシールを例に説明したがこれに限られず、アンバランス型のメカニカルシールとしてもよい。 In addition, in the above embodiments 1 to 3, a balanced mechanical seal is used as an example, but this is not limited thereto, and an unbalanced mechanical seal may also be used.

また、前記実施例1~3では、静止密封環と回転密封環の圧力作用径が同一であったが、静止密封環と回転密封環の圧力作用径は異なっていてもよい。 In addition, in the above embodiments 1 to 3, the pressure acting diameters of the stationary seal ring and the rotating seal ring are the same, but the pressure acting diameters of the stationary seal ring and the rotating seal ring may be different.

また、被密封流体Fは、気体、液体または気体と液体の混合状態のいずれであってもよい。また、漏れ側の流体は大気Aに限られず、気体、液体または気体と液体の混合状態のいずれであってもよい。 The sealed fluid F may be any of gas, liquid, or a mixture of gas and liquid. The fluid on the leaking side is not limited to the atmosphere A, but may be any of gas, liquid, or a mixture of gas and liquid.

1,201,301 メカニカルシール
2 回転軸
3 ハウジング
10 シールカバー(静止側被取付部材)
10f,10g 静止側移動規制部
11 静止密封環
11d 摺動面
11g 背面
12,312 静止側スプリング
13 静止側Oリング(静止側二次シール)
14 ノックピン
20 スリーブ(回転側被取付部材)
20f,20g 回転側移動規制部
21 回転密封環
21d 摺動面
21g 背面
22,322 回転側スプリング
23 回転側Oリング(回転側二次シール)
24 ドライブピン
1, 201, 301 Mechanical seal 2 Rotating shaft 3 Housing 10 Seal cover (stationary side mounting member)
10f, 10g Stationary side movement restricting portion 11 Stationary seal ring 11d Sliding surface 11g Back surface 12, 312 Stationary side spring 13 Stationary side O-ring (stationary side secondary seal)
14 Knock pin 20 Sleeve (rotating side mounting member)
20f, 20g Rotation side movement restricting portion 21 Rotation seal ring 21d Sliding surface 21g Back surface 22, 322 Rotation side spring 23 Rotation side O-ring (rotation side secondary seal)
24 Drive pin

Claims (7)

ハウジングと前記ハウジングに対して相対回転する回転軸との間に配置され、前記ハウジング側に配置された静止側被取付部材に取付けられる静止密封環と、前記回転軸側に配置された回転側被取付部材に取付けられる回転密封環と、が摺動するメカニカルシールであって、
前記静止密封環および前記静止側被取付部材に当接する静止側二次シールと、前記回転密封環および前記回転側被取付部材に当接する回転側二次シールと、を備え、
前記静止密封環と前記静止側被取付部材との間に設けられ前記静止密封環を前記回転密封環側に付勢する静止側スプリングと、前記回転密封環と前記回転側被取付部材との間に設けられ前記回転密封環を前記静止密封環側に付勢する回転側スプリングと、を備えているメカニカルシール。
A mechanical seal is disposed between a housing and a rotating shaft that rotates relative to the housing, in which a stationary seal ring is attached to a stationary-side mounting member disposed on the housing side, and a rotating seal ring is attached to a rotating-side mounting member disposed on the rotating shaft side, and the mechanical seal comprises:
a stationary secondary seal that abuts against the stationary seal ring and the stationary mounting member, and a rotating secondary seal that abuts against the rotating seal ring and the rotating mounting member,
a stationary side spring that is provided between the stationary seal ring and the stationary side mounting member and urges the stationary seal ring toward the rotating seal ring, and a rotating side spring that is provided between the rotating seal ring and the rotating side mounting member and urges the rotating seal ring toward the stationary seal ring.
前記静止側スプリングと前記回転側スプリングがそれぞれ自然長よりも短い状態で前記静止密封環と前記回転密封環を圧接させている請求項1に記載のメカニカルシール。 The mechanical seal according to claim 1, in which the stationary seal ring and the rotating seal ring are pressed together while the stationary side spring and the rotating side spring are each shorter than their natural lengths. 前記静止密封環に対する前記静止側スプリングの作用径と、前記回転密封環に対する前記回転側スプリングの作用径が同一である請求項1に記載のメカニカルシール。 The mechanical seal according to claim 1, wherein the working diameter of the stationary side spring relative to the stationary seal ring is the same as the working diameter of the rotating side spring relative to the rotating seal ring. 前記静止側二次シールは、前記静止密封環における前記静止密封環の摺動面と延伸方向において直交する周面に径方向に当接し、前記回転側二次シールは、前記回転密封環における前記回転密封環の摺動面と延伸方向において直交する周面に径方向に当接している請求項1に記載のメカニカルシール。 The mechanical seal according to claim 1, wherein the stationary secondary seal radially abuts against a peripheral surface of the stationary seal ring that is perpendicular to the sliding surface of the stationary seal ring in the extension direction, and the rotating secondary seal radially abuts against a peripheral surface of the rotating seal ring that is perpendicular to the sliding surface of the rotating seal ring in the extension direction. 前記静止側被取付部材には、前記静止密封環の倒れを規制する静止側移動規制部が形成されており、前記回転側被取付部材には、前記回転密封環の倒れを規制する回転側移動規制部が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 stationary mounting member is formed with a stationary movement restriction portion that restricts the inclination of the stationary seal ring, and the rotating mounting member is formed with a rotating movement restriction portion that restricts the inclination of the rotating seal ring. 前記静止側スプリングと前記回転側スプリングは、同じバネ定数のスプリングである請求項1乃至5のいずれかに記載のメカニカルシール。 The mechanical seal according to any one of claims 1 to 5, wherein the stationary side spring and the rotating side spring have the same spring constant. 一方の密封環が該密封環が取付けられる被取付部材に軸方向に当接している請求項1または2に記載のメカニカルシール。 The mechanical seal according to claim 1 or 2, in which one of the seal rings abuts in the axial direction against the member to which the seal ring is attached.
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