JP2024074004A - mechanical seal - Google Patents
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Abstract
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り、ハウジングに取付けられる固定側ケースに固定される固定環の摺動面と、回転軸に取付けられる回転側ケースに固定され回転する回転環の摺動面とを周方向に摺接させて、摺動面に生じる摩擦を低減するとともに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あっては、静止密封環の摺動面と回転密封環の摺動面との冷却や洗浄を行うために、被密封流体空間と大気空間との間の中間空間にエクスターナル流体を流し込むことが行われている。 Mechanical seals are used by being installed between the housing of a fluid equipment and a rotating shaft arranged to pass through the housing, and have the function of reducing friction on the sliding surfaces and preventing leakage of the sealed fluid by bringing the sliding surfaces of a stationary ring fixed to a fixed case attached to the housing and a rotating ring fixed to a rotating case attached to the rotating shaft into sliding contact in the circumferential direction. In such mechanical seals, an external fluid is injected into the intermediate space between the sealed fluid space and the atmospheric space to cool and clean the sliding surfaces of the stationary seal ring and the rotating seal ring.
このようなメカニカルシールとして、例えば、特許文献1に示されるように、固定環と回転環の中間空間にエクスターナル流体が満たされており、中間空間には、メカニカルシールの外部に設けられる外部流路が接続されている。この外部流路にはエクスターナル流体のタンクやエクスターナル流体を冷やすクーラーが設けられている。また、固定環が固定されるシールケースに外部流路に連通するエクスターナル流体の導入口と排出口とが設けられている。また、回転環の外径側にはパーシャルインペラが固定されている。 As an example of such a mechanical seal, as shown in Patent Document 1, an intermediate space between a fixed ring and a rotating ring is filled with an external fluid, and an external flow path provided outside the mechanical seal is connected to the intermediate space. This external flow path is provided with a tank for the external fluid and a cooler for cooling the external fluid. Also, the seal case to which the fixed ring is fixed is provided with an inlet and outlet for the external fluid that communicate with the external flow path. Also, a partial impeller is fixed to the outer diameter side of the rotating ring.
パーシャルインペラが回転環とともに回転することで、エクスターナル流体がパーシャルインペラの外径側に向けて導かれ、これにより中間空間から外部流路にエクスターナル流体が排出されるとともに、外部流路から中間空間にエクスターナル流体が導入されて循環するようになっている。これにより、ポンプなどを用いずに中間空間に冷却されたエクスターナル流体を順次供給できるようになっている。 As the partial impeller rotates together with the rotating ring, the external fluid is guided toward the outer diameter side of the partial impeller, which causes the external fluid to be discharged from the intermediate space to the external flow path, and at the same time, the external fluid is introduced from the external flow path into the intermediate space and circulated. This makes it possible to sequentially supply cooled external fluid to the intermediate space without using a pump or the like.
また、シールケースの内周面には、ブランクピースが設けられている。このブランクピースは、排出口におけるパーシャルインペラの回転方向下流側に内径方向に突出するように溶接等により設けられており、パーシャルインペラの外径側に向けて導かれたエクスターナル流体がブランクピースに当接することにより効率よく排出口へと導かれるようになっている。 A blank piece is provided on the inner peripheral surface of the seal case. This blank piece is provided by welding or the like so that it protrudes inwardly toward the downstream side of the discharge port in the direction of rotation of the partial impeller, and the external fluid guided toward the outer diameter side of the partial impeller comes into contact with the blank piece, allowing it to be efficiently guided to the discharge port.
しかしながら、特許文献1のようなメカニカルシールにあっては、流体機器の仕様により排出口はシールケースに設けられる場合やハウジングに設けられる場合があり、さらにシールケースまたはハウジングに対する排出口の周方向位置や軸方向位置は様々である。様々な位置の排出口に対応する場合、各排出口の適正位置にブランクピースを固定的に設置したシールケースおよびハウジングを用意する必要があり、様々な位置の排出口に対応することが煩雑であった。また、このブランクピースのシールケース及びハウジングへの固定は一般的に溶接により行われているため、特に溶接部に対する耐久性の面でも懸念があった。 However, in mechanical seals such as that in Patent Document 1, the discharge port may be provided in the seal case or in the housing depending on the specifications of the fluid device, and furthermore, the circumferential and axial positions of the discharge port relative to the seal case or housing vary. In order to accommodate discharge ports in various positions, it is necessary to prepare a seal case and housing in which a blank piece is fixedly installed in the appropriate position for each discharge port, making it cumbersome to accommodate discharge ports in various positions. In addition, the blank piece is generally fixed to the seal case and housing by welding, which raises concerns about the durability of the welded parts in particular.
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、排出口に設けられたシールケース及びハウジングにブランクピースを溶接等により固定せずとも様々な位置の排出口に対してエクスターナル流体の排出が可能な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 discharge external fluid to discharge ports in various positions without fixing a blank piece to the seal case and housing provided at the discharge port by welding or other means.
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、
流体機器のハウジングに取付けられるシールケースと、前記シールケースに固定される静止密封環と、前記ハウジングおよび前記シールケースに挿通される回転軸に固定され前記静止密封環に対して相対回転により摺動する回転密封環と、を備え、前記ハウジングまたは前記シールケースに形成された導入口からエクスターナル流体を導入し前記ハウジングに形成された排出口から前記エクスターナル流体を排出するメカニカルシールであって、
前記シールケースは、該シールケースから軸方向に延び、前記排出口における前記回転軸の回転方向下流側に配置される突起を備えている。
これによれば、突起を排出口に適切に配置できることで、様々な位置の排出口に対してエクスターナル流体の排出が可能となる。尚、突起は溶接しなくても構成できる。
In order to solve the above problems, the mechanical seal of the present invention comprises:
A mechanical seal comprising: a seal case attached to a housing of a fluid device; a stationary seal ring fixed to the seal case; and a rotating seal ring fixed to a rotating shaft inserted through the housing and the seal case and sliding against the stationary seal ring by relative rotation, wherein an external fluid is introduced through an inlet formed in the housing or the seal case and the external fluid is discharged through a discharge port formed in the housing,
The seal case has a protrusion extending axially therefrom and disposed downstream of the discharge port in the direction of rotation of the rotary shaft.
According to this, the projection can be appropriately positioned at the outlet, so that the external fluid can be discharged to the outlet at various positions. Note that the projection can be formed without welding.
前記シールケースは、前記静止密封環を保持する保持体と、前記保持体とは別体の前記突起を有する静止構造体と、を少なくとも有する分割構造であってもよい。
これによれば、シールケースを構成する他の部材を分解せずとも、静止構造体を動かして突起の位置調整や交換ができる。また、シールケースと静止密封環とを組立てやすい。
The seal case may have a divided structure having at least a holder for holding the stationary seal ring, and a stationary structure having the projection and separate from the holder.
According to this, the position of the projection can be adjusted or replaced by moving the stationary structure without disassembling the other members constituting the seal case. Also, the seal case and the stationary seal ring can be easily assembled.
前記静止構造体と前記シールケースとの相対的な周方向位置を位置決めする位置決め機構を備えていてもよい。
これによれば、メカニカルシールの使用時に突起の周方向位置が変わることを防止できる。
The apparatus may further include a positioning mechanism for determining a relative circumferential position between the stationary structure and the seal case.
This makes it possible to prevent the circumferential position of the projection from shifting when the mechanical seal is in use.
前記突起の先端部には、前記回転軸の回転方向上流側に向けて延びる返り部が設けられていてもよい。
これによれば、エクスターナル流体が突起の先端部から軸方向に逃げることが抑制され、エクスターナル流体が排出口に効率よく導かれる。
The protrusion may have a tip end provided with a return portion extending toward the upstream side in the rotation direction of the rotary shaft.
This prevents the external fluid from escaping in the axial direction from the tip of the projection, and allows the external fluid to be efficiently guided to the discharge port.
前記突起における前記回転軸の回転方向上流側の端面は、前記突起の先端部から前記シールケース側に向けて前記回転軸の回転方向下流側に傾斜して延びていてもよい。
これによれば、エクスターナル流体が突起の先端部から軸方向に逃げることが抑制され、エクスターナル流体が排出口に効率よく導かれる。
An end face of the protrusion on an upstream side in a rotation direction of the rotating shaft may extend from a tip end of the protrusion toward the seal case and incline toward a downstream side in the rotation direction of the rotating shaft.
This prevents the external fluid from escaping in the axial direction from the tip of the projection, and allows the external fluid to be efficiently guided to the discharge port.
前記突起における前記回転軸の回転方向上流側の端面は、内径側から外径側に向けて前記回転軸の回転方向下流側に傾斜していてもよい。
これによれば、エクスターナル流体が外径側の排出口に向けて効率よく導かれる。
An end face of the protrusion on an upstream side in a rotation direction of the rotating shaft may be inclined from an inner diameter side to an outer diameter side toward the downstream side in the rotation direction of the rotating shaft.
This allows the external fluid to be efficiently guided toward the outlet on the outer diameter side.
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、
流体機器のハウジングに取付けられるシールケースと、前記シールケースに固定される静止密封環と、前記ハウジングおよび前記シールケースに挿通される回転軸に固定され前記静止密封環に対して相対回転により摺動する回転密封環と、を備え、前記ハウジングまたは前記シールケースに形成された導入口からエクスターナル流体を導入し前記シールケースに形成された排出口から前記エクスターナル流体を排出するメカニカルシールであって、
前記シールケースは、前記排出口が設けられた排出口形成体と、前記排出口形成体とは別体の前記静止構造体と、を少なくとも有する分割構造であり、
前記静止構造体は、前記排出口における前記回転軸の回転方向下流側に配置される突起を備えている。
これによれば、静止構造体の突起を排出口に適切に配置できることで、様々な位置の排出口に対してエクスターナル流体の排出が可能となる。シールケースを動かさず、静止構造体を動かして突起の位置調整や交換ができる。シールケースと静止密封環とを組立てやすい。尚、突起は溶接しなくても構成できる。
In order to solve the above problems, the mechanical seal of the present invention comprises:
A mechanical seal comprising: a seal case attached to a housing of a fluid device; a stationary seal ring fixed to the seal case; and a rotating seal ring fixed to a rotating shaft inserted through the housing and the seal case and sliding relative to the stationary seal ring through relative rotation, wherein an external fluid is introduced through an inlet formed in the housing or the seal case and the external fluid is discharged through a discharge port formed in the seal case,
the seal case has a divided structure including at least an outlet forming body in which the outlet is provided and the stationary structure separate from the outlet forming body,
The stationary structure includes a protrusion disposed downstream of the discharge port in the direction of rotation of the rotating shaft.
According to this, the protrusion of the stationary structure can be appropriately positioned at the discharge port, so that the external fluid can be discharged to discharge ports at various positions. The position of the protrusion can be adjusted or replaced by moving the stationary structure without moving the seal case. The seal case and the stationary seal ring can be easily assembled. Furthermore, the protrusion can be constructed without welding.
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5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 5. 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、回転軸2と流体機器のハウジング3との間の環状空間を密封するために用いられる。尚、このメカニカルシール1の軸方向左側には図示しない別のメカニカルシールが設けられており、メカニカルシール1と別のメカニカルシールとの間にはエクスターナル流体が満たされる空間Sが形成されている。さらに尚、空間Sの左側は、被密封流体側空間となっており、空間Sの右側は大気空間となっている。
As shown in FIG. 1, mechanical seal 1 is used to seal the annular space between a rotating
このメカニカルシール1は、回転密封環11と、保持体としてのケース12と、静止密封環13と、静止構造体14と、パーシャルインペラ15と、を主に備えている。
This mechanical seal 1 mainly comprises a rotating
回転密封環11は、円環状をなし、回転軸2の外周面に固定される回転軸側部材としてのスリーブ4を用いて取付けられており、回転軸2と共に回転可能となっている。尚、回転密封環11は、回転軸2に直接取付けられていてもよい。
The rotating
ケース12は、筒状の部材であり、回転軸2が挿通されている。このケース12は、図示しない軸方向に延びるボルトにより、ハウジング3の軸方向右側に固定されている。尚、ケース12は、例えばスペーサ部材などのハウジング側部材を用いてハウジング3に取付けられていてもよい。
The
このケース12は、導入口121と、環状の凹溝122と、が設けられている。
The
導入口121は、外部に設けられる流体回路20の端部に接続されている。この流体回路20は、エクスターナル流体を冷却する冷却部と、冷却したエクスターナル流体を貯留するタンクと、を備えている(図示略)。
The
凹溝122は、ケース12の内径側において軸方向左側に開口して設けられる段付き凹溝である。具体的には、凹溝122は、環状の第1凹部122Aと環状の第2凹部122Bとから構成されている。
The
第1凹部122Aは、ケース12の内壁部123と、該内壁部123の右端から外径側に立ち上がる側壁部124と、側壁部124の外径端から左側に延びる外壁部125と、から構成されている。
The
第2凹部122Bは、第1凹部122Aの開口部を外径側に拡開するように外壁部125の左端に設けられている。この第1凹部122Aと第2凹部122Bとの間に段部が形成されている。
The
静止密封環13は、円環状をなし、ケース12の第1凹部122Aに非回転状態かつ軸方向に移動可能な状態で設けられている。静止密封環13とケース12の側壁部124との間には、弾性部材7が配置されている(図3(b)参照)。この弾性部材7によって静止密封環13が軸方向左側に付勢される。
The
回転密封環11および静止密封環13は、代表的には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るが、これに限らず、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。尚、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。
The
パーシャルインペラ15は、環状をなし、スリーブ4における回転密封環11よりも左側の位置に取付けられている。パーシャルインペラ15は、第1部位151と、第2部位152と、から成る有底筒状部を有している。第1部位151は、スリーブ4から外径側に延びている。第2部位152は、第1部位151の外径端縁から軸方向右側に延びている。
The
パーシャルインペラ15における第2部位152は、ハウジング3の内径側に位置している。また、ハウジング3には排出口31が設けられており、この排出口31は外部の流体回路20の端部に接続されている。
The
第2部位152には、径方向に貫通する貫通孔152aが周方向に複数形成されている。この貫通孔152aは内径側から外径側に向かうにつれて軸方向右側に傾斜している。尚、貫通孔152aは少なくとも1つ設けられていればよく、数量や形状は自由に変更できる。
The
パーシャルインペラ15は、回転軸2とともに回転すると、空間S内のエクスターナル流体が外径側に導かれるようになっている。これにより空間Sから流体回路20にエクスターナル流体を排出させるようになっている。尚、回転軸2の回転時におけるエクスターナル流体の流れについては、後に詳しく説明する。
When the
静止構造体14は、ハウジング3およびケース12の内径側に配置されている。静止構造体14およびケース12はシールケースを構成している。ハウジング3は流体機器側の構成部材を指し、シールケースはハウジング3に取付けられるメカニカルシール1側の構成部材を指す。シールケースは、1つの部材、若しくは複数の部材の分割構造から構成される。
The
詳しくは、図2(a)および図2(b)に示されるように、静止構造体14は、第1筒状部141と、第2筒状部142と、取付段部143と、突起144と、を備えている。
More specifically, as shown in Figures 2(a) and 2(b), the
第1筒状部141は、第2筒状部142の左側に位置し、該第2筒状部142よりも若干小径に形成されている。
The first
また、第2筒状部142の右端部には、左側に凹むように切り欠かれた切欠き部142aが周方向に複数等配されている。切欠き部142aは第2筒状部142を切削加工することにより構成されている。
The right end of the second
取付段部143は、第1筒状部141と第2筒状部142との境界部において外径側に環状に張り出して形成されている。取付段部143の軸方向右側の外縁は面取りされた傾斜面143aとなっている。
The mounting
突起144は、第1筒状部141の左端部において周方向の一箇所に軸方向左側に突出して設けられる径方向視で略矩形状をなす突起片である。突起144は、第1筒状部141を切削加工することにより構成されている。すなわち、突起144は、第1筒状部141と同一の厚みを有し、かつ軸方向に滑らかに連なっている。このように、溶接を使わずに、突起144を構成できる。
The
図1に戻って、静止構造体14は、第1筒状部141がハウジング3の内径側に挿入され、第2筒状部142がケース12の第1凹部122A内に挿入され、取付段部143がケース12の第2凹部122Bに嵌合して配置されている。
Returning to FIG. 1, the
第1筒状部141は、ハウジング3の内径側に相対回転可能に配置されている。第1筒状部141とハウジング3との間には僅かに隙間がある。これにより静止構造体14とハウジング3の距離が保たれるようになっている。
The first
また、突起144は第1筒状部141に片持ち状態であり、かつ外径方向に隙間があるのでパーシャルインペラ15等から外力を受けても撓むことで損傷しにくくなっている
In addition, the
第2筒状部142は、ケース12の外壁部125の内径側に相対回転可能に配置されている。第2筒状部142の外周面はとケース12の外壁部125の内周面は当接している。これにより、第1筒状部141とケース12とが径方向に位置決めされる。
The second
取付段部143は、ハウジング3とケース12との間で軸方向に挟持されている。取付段部143とケース12の外壁部125との間にはOリング5が配置されている。取付段部143とハウジング3との間にはOリング6が配置されている。
The mounting
また、図3(a)に示されるように、任意の切欠き部142aには、ケース12の側壁部124から左側に延びるピン8が嵌合している。これにより、ケース12と静止構造体14との相対的な周方向位置が規定される。すなわち、切欠き部142aおよびピン8は、ケース12と静止構造体14との周方向の位置決め機構として機能している。
As shown in FIG. 3(a), a
尚、本実施例では、ピン8がケース12の周方向に1箇所設けられる形態を例示したが、周方向に複数箇所設けられていてもよい。
In this embodiment, the
また、図3(b)に示されるように、ケース12の左端面には、ネジ孔126が周方向に複数設けられている。ネジ孔126に皿ネジ9が螺合されることで、皿ネジ9の頭部が静止構造体14の取付段部143の傾斜面143aに当接し、ケース12と静止構造体14との相対的な軸方向位置が規定される。すなわち、皿ネジ9は、ケース12と静止構造体14との軸方向の位置決め機構として機能している。
As shown in FIG. 3(b), a plurality of screw holes 126 are provided in the circumferential direction on the left end face of the
尚、図3(a),(b)は、図1とはそれぞれ周方向に位相が異なる部位を図示している。 Note that Figures 3(a) and (b) show parts that are different in phase in the circumferential direction from Figure 1.
図4に示されるように、メカニカルシール1の使用状態において、突起144は、ハウジング3の排出口31における回転軸2の回転方向下流側近傍に配置されている。
As shown in FIG. 4, when the mechanical seal 1 is in use, the
次いで、回転軸2の回転時におけるエクスターナル流体の流れについては、図5に基づいて説明する。
Next, the flow of the external fluid when the
図5に示されるように、回転軸2が回転すると、パーシャルインペラ15も回転する(図5の白矢印参照)。このとき、各貫通孔152a内のエクスターナル流体に遠心力が作用し、各貫通孔152aの外径側にエクスターナル流体が導かれる。
As shown in FIG. 5, when the
各貫通孔152aの外径側に導かれたエクスターナル流体は、パーシャルインペラ15の回転に追従してハウジング3とパーシャルインペラ15との間を周方向に移動する。そして、当該エクスターナル流体は、静止構造体14の突起144に当接し、これにより外径方向に導かれ、排出口31に排出される。
The external fluid guided to the outer diameter side of each through
尚、パーシャルインペラ15の貫通孔152aは、従来の溝に比べ圧力差が生じやすいため、よりエクスターナル流体の流体圧を高めることができるため、効率よくエクスターナル流体の排出を行うことができる。
Furthermore, the through
また、突起144は軸方向に延びており、従来のブランクピースのように内径方向に張り出さないため、パーシャルインペラ15の径を確保して遠心効果が低下することを抑制できる。
In addition, the
以上説明したように、ケース12は、排出口31における回転軸2の回転方向下流側に配置される突起144を有する静止構造体14を備えており、突起144を排出口31に対して適切に配置できることで、様々な位置の排出口31に対してエクスターナル流体の排出が可能となる。
As described above, the
また、静止構造体14は、ケース12と別体であるため、静止構造体14を動かして突起144の位置調整や交換ができる。すなわち、ケース12を動かさなくても、突起144と排出口31との相対位置の変更や別の静止構造体14への交換を行える。さらに、突起144と静止密封環13との干渉を回避して、ケース12と静止密封環13とを組立てやすい。
In addition, since the
また、静止構造体14の切欠き部142aとケース12のピン8との嵌合によりケース12と静止構造体14との周方向の位置決めがされるため、メカニカルシール1の使用時に突起144の周方向位置が変わることを防止できる。
In addition, the
また、静止構造体14はケース12からハウジング3側に向けて軸方向に延びており、突起144がハウジング3の内部まで延びるように装着できるので、ハウジング3に設けられた排出口31に対して適切な位置に突起144を配置できる。
The
また、突起144は、第1筒状部141を切削加工することにより構成されており、第1筒状部141と一体形成されているので、溶接等のように径方向に盛り上がる部分が形成されず、軸方向に滑らかに連なるので、径方向寸法を小さくできる。
In addition, the
次に、実施例2に係るメカニカルシールにつき、図6を参照して説明する。尚、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。 Next, the mechanical seal according to the second embodiment will be described with reference to FIG. 6. Note that the description of the same configuration as the first embodiment will be omitted.
図6に示されるように、本実施例2のメカニカルシールは、静止構造体24の突起244の形状が実施例1の突起144の形状と異なる。
As shown in FIG. 6, the mechanical seal of this
具体的には、突起244は、基部244aと返り部244bとから構成されている。基部244aは、径方向視で略矩形状を成している。
Specifically, the
返り部244bは、突起244の先端部、すなわち基部244aにおける軸方向左側の端部から回転軸2の回転方向上流側に向けて延びている。返り部244bの右面は、径方向視で回転方向下流側に向けて凹むように湾曲している。
The
これによれば、パーシャルインペラ15の回転に追従してハウジング3とパーシャルインペラ15との間を周方向に移動するエクスターナル流体が返り部244bにより軸方向左側に逃げることが抑制され、エクスターナル流体が排出口31に効率よく導かれる。
As a result, the external fluid that moves circumferentially between the
尚、本実施例2では、返り部244bが突起244の先端部にのみ設けられる形態を例示したが、例えば、排出口の軸方向両側に配置されるように基部から2つの返り部が延びていてもよい。
In this second embodiment, the
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。尚、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。 Next, the mechanical seal of Example 3 will be described with reference to FIG. 7. Note that the description of the same configuration as Example 1 will be omitted.
図7に示されるように、本実施例3のメカニカルシールは、静止構造体34の突起344の形状が実施例1の突起144の形状と異なる。
As shown in FIG. 7, the mechanical seal of this
具体的には、突起344における回転軸2の回転方向上流側の端面344aは、左側から右側に向けて回転軸2の回転方向下流側に傾斜するように延びている。
Specifically, the
これによれば、パーシャルインペラ15の回転に追従してハウジング3とパーシャルインペラ15との間を周方向に移動するエクスターナル流体が端面344aにより軸方向左側に逃げることが抑制され、エクスターナル流体が排出口31に効率よく導かれる。
As a result, the external fluid that moves circumferentially between the
また、端面344aは、全体が傾斜しているため、エクスターナル流体が突起344へ接触した際の圧力損失を減らすことを期待できる。
In addition, since the
尚、本実施例3では、端面344aが径方向視で直線状に延びる形態を例示したが、例えば、径方向視で回転方向下流側に向けて凹むように湾曲していてもよい。
In this third embodiment, the
次に、実施例4に係るメカニカルシールにつき、図8を参照して説明する。尚、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。 Next, the mechanical seal of Example 4 will be described with reference to FIG. 8. Note that the description of the configuration that is the same as that of Example 1 will be omitted.
図8に示されるように、本実施例4のメカニカルシールは、静止構造体44の突起444の形状が実施例1の突起144の形状と異なる。
As shown in FIG. 8, the mechanical seal of this
突起444における回転軸2の回転方向上流側の端面444aは、内径側から外径側に向けて、回転方向下流側に向けて傾斜している。詳しくは、端面444aは、断面視で回転方向下流側に向けて凹むように湾曲している。
The
これによれば、端面444aは、径方向、つまり排出口31に向けて傾斜しており、パーシャルインペラ15の回転に追従してハウジング3とパーシャルインペラ15との間を周方向に移動するエクスターナル流体が端面444aにより外径側にガイドされるので、圧力損失を減らしながら、より多くのエクスターナル流体を排出口31に導出でき、エクスターナル流体が排出口31に効率よく導かれる。
As a result, the
尚、本実施例4では、端面444aが断面視で回転方向下流側に向けて凹むように湾曲している形態を例示したが、例えば、断面視で直線状に形成されていてもよい。
In this fourth embodiment, the
次に、実施例5に係るメカニカルシールにつき、図9を参照して説明する。尚、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。 Next, the mechanical seal of Example 5 will be described with reference to FIG. 9. Note that the description of the same configuration as Example 1 will be omitted.
図9に示されるように、本実施例5のメカニカルシールは、ケース512に排出口531が設けられている。ケース512は本発明の排出口形成体である。ケース512は、ハウジング53に対して静止構造体54を介して固定されている。
As shown in FIG. 9, the mechanical seal of this
静止密封環513は、ケース512における排出口531よりも右側の位置で、弾性部材7を介してケース512に対して保持されている。また、回転密封環511は、回転軸2の外周面に固定されるスリーブ4に固定されており、静止密封環513よりも右側に配置されている。
The
パーシャルインペラ515は、環状をなし、スリーブ4における静止密封環513よりも左側の位置に取付けられている。なお、パーシャルインペラ515には径方向に貫通する貫通孔515aが周方向に複数形成されている。この貫通孔515aは内径側から外径側に向かうにつれて軸方向右側に傾斜している。
The
静止構造体54は、突起544が右側に延びており、排出口531における回転軸2の回転方向下流側に配置されている。
The
尚、本実施例5では、保持体であるケース512が静止構造体54よりも機外側、すなわちハウジング53とは反対側に配置されていたが、保持体は静止構造体よりも機内側、すなわちハウジング側に配置されていてもよい。この場合、静止構造体の突起は機内側に向けて延びていればよい。
In this
また、排出口形成体は、ケース512に限られず、ケース512に連結される他の部材に設けられていてもよい。
In addition, the outlet formation is not limited to the
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1~5では、静止構造体がケースと別体である形態を例示したが、これに限られず、例えば、ケースと静止構造体を一体に形成し、ハウジングに形成された排出口に対して突起の位置を調整するようになっていてもよい。 For example, in the above-mentioned Examples 1 to 5, the stationary structure is separate from the case, but this is not limited thereto. For example, the case and the stationary structure may be integrally formed, and the position of the protrusion may be adjusted relative to the exhaust port formed in the housing.
また、前記実施例1~5では、導入口がケースに設けられる形態を例示したが、これに限られず、導入口はハウジングに設けられていてもよい。 In addition, in the above-mentioned Examples 1 to 5, the inlet is provided in the case, but this is not limited thereto, and the inlet may be provided in the housing.
また、前記実施例1~4では、切欠き部142aおよびピン8の嵌合部分を静止構造体とケースの周方向の位置決め機構として説明したが、例えば、静止構造体からの突起とケースの凹部との嵌合部分を周方向の位置決め機構としてもよい。
In addition, in the above-mentioned Examples 1 to 4, the
また、前記実施例1~5では、静止構造体とケースとの軸方向の位置決め機構を皿ネジ9として説明したが、これに限られず、自由に変更してもよい。
In addition, in the above embodiments 1 to 5, the axial positioning mechanism between the stationary structure and the case was described as a
また、前記実施例1~5では、静止構造体の突起が周方向に1つ設けられる形態を例示したが、突起が静止構造体の周方向に複数設けられていてもよい。 In addition, in the above-mentioned Examples 1 to 5, a configuration in which one protrusion is provided in the circumferential direction of the stationary structure is exemplified, but multiple protrusions may be provided in the circumferential direction of the stationary structure.
また、前記実施例1~5では、パーシャルインペラ15によりエクスターナル流体が排出口に排出されるメカニカルシールについて説明したが、パーシャルインペラを設けず、外部流路に設けられる外部ポンプによりエクスターナル流体が循環するようになっていてもよいし、パーシャルインペラと外部ポンプとを併用してもよい。
In addition, in the above-mentioned Examples 1 to 5, a mechanical seal was described in which the external fluid is discharged to the discharge port by the
また、前記実施例1~5では、パーシャルインペラに貫通孔が設けられていたが、外径側にエクスターナル流体をガイドする角溝やR溝等であってもよい。 In addition, in the above embodiments 1 to 5, the partial impeller has a through hole, but it may have a square groove or an R groove on the outer diameter side to guide the external fluid.
1 メカニカルシール
2 回転軸
3 ハウジング
8 ピン(位置決め機構)
11 回転密封環
12 ケース(保持体)
13 静止密封環
14 静止構造体
15 パーシャルインペラ
20 流体回路
24 静止構造体
31 排出口
34 静止構造体
44 静止構造体
121 導入口
142a 切欠き部(位置決め機構)
144 突起
244 突起
244b 返り部
344 突起
344a 端面
444 突起
444a 端面
S 空間
1
11
13: Stationary seal ring 14: Stationary structure 15: Partial impeller 20: Fluid circuit 24: Stationary structure 31: Discharge port 34: Stationary structure 44: Stationary structure 121:
144
Claims (7)
前記シールケースは、該シールケースから軸方向に延び、前記排出口における前記回転軸の回転方向下流側に配置される突起を備えているメカニカルシール。 A mechanical seal comprising: a seal case attached to a housing of a fluid device; a stationary seal ring fixed to the seal case; and a rotating seal ring fixed to a rotating shaft inserted through the housing and the seal case and sliding relative to the stationary seal ring through relative rotation, wherein an external fluid is introduced through an inlet formed in the housing or the seal case and the external fluid is discharged through a discharge port formed in the housing,
The seal case is a mechanical seal having a protrusion extending axially from the seal case and positioned downstream of the discharge port in the direction of rotation of the rotating shaft.
前記シールケースは、前記排出口が設けられた排出口形成体と、前記排出口形成体とは別体の前記静止構造体と、を少なくとも有する分割構造であり、
前記静止構造体は、前記排出口における前記回転軸の回転方向下流側に配置される突起を備えているメカニカルシール。 A mechanical seal comprising: a seal case attached to a housing of a fluid device; a stationary seal ring fixed to the seal case; and a rotating seal ring fixed to a rotating shaft inserted through the housing and the seal case and sliding relative to the stationary seal ring through relative rotation, wherein an external fluid is introduced through an inlet formed in the housing or the seal case and the external fluid is discharged through a discharge port formed in the seal case,
the seal case has a divided structure including at least an outlet forming body in which the outlet is provided and the stationary structure separate from the outlet forming body,
The stationary structure is a mechanical seal having a protrusion disposed downstream of the discharge port in the direction of rotation of the rotating shaft.
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