JP2538329Y2 - メカニカルシール - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、軸封装置としてのメカ
ニカルシールであって、とくにシャフトの軸方向移動を
許容するとともに固形分を含んだ取り扱い液を密封対象
とするものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、例えばポンプ用のメカニカル
シールとして、図２に示すように、可動キー１０４及び
Ｏリング１０５を介してシャフト１０１外周に気密的か
つ軸方向移動自在に設けた回転側中間リング１０３と、
ハウジング１０２内周にそれぞれラバースプリング１０
８，１０９を介して気密的かつ弾性的に支持され前記回
転側中間リング１０３の両端面と対向摺接する一対の静
止側摺動リング１０６，１０７とを有し、このうちポン
プ室１１３側の静止側摺動リング１０６の摺動面１１０
には通液溝１１１が形成されるとともに、反ポンプ室側
の静止側摺動リング１０７と回転側中間リング１０３の
対向端面が互いに密接して密封摺動面１１２をなすもの
が知られている。前記可動キー１０４は、回転側中間リ
ング１０３に外周側から貫挿したボルト１１４を介して
回転側中間リング１０３の内周面に取り付けられてお
り、回転側中間リング１０３の外周の中間室１１７へ侵
入した揚液が前記ボルト１１４を挿通した孔１１５を介
して当該メカニカルシールの反ポンプ室側の空間１１８
へ漏洩するのを防止するため、ボルト１１４と孔１１５
の間をパッキン１１６で密封している。

【０００３】このメカニカルシールは、ポンプ室１１３
内の揚液が軸周から空間１１８側へ漏洩するのを阻止す
る軸封機能を、回転側中間リング１０３と静止側摺動リ
ング１０７の密封摺動面１１２において営むもので、ポ
ンプ室１１３側の静止側摺動リング１０６の摺動面１１
０が、通液溝１１１を通じてポンプ室１１３と前記中間
室１１７との間を流通する前記揚液で潤滑・冷却される
ことにより、回転側中間リング１０３に対するスラスト
受けとして機能するとともに、可動キー１０４が軸方向
に相対移動可能な嵌合状態にあることによって、シャフ
ト１０１が軸方向に挙動しても回転側中間リング１０３
が両静止側摺動リング１０６，１０７間で定位置に保持
され、密封摺動面１１２の荷重が常に一定になるように
構成されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構造によると、スラスト受けとして機能する静止側摺
動リング１０６が、密封対象であるポンプ室１１３の揚
液を潤滑・冷却用の液として利用しているため、この揚
液が多量の固形分を含む場合は、通液溝１１１内を通過
する際に前記固形分の咬み込みを生じ、また、中間室１
１７が密封摺動面１１２によって先止まりになってい
て、通液溝１１１での揚液の流通量が少ないことから、
前記スラスト受けとしての摺動面１１０の潤滑及び冷却
が十分ではなく、したがって、この摺動面１１０が早期
に摩耗して回転側中間リング１０３に対するバックアッ
プ機能が低下し、密封摺動面１１２における適切な密封
面圧を長期間にわたって維持することができなくなる問
題があった。

【０００５】本考案は、上記した問題に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、シャフトの軸方向移
動を許容するメカニカルシールにおいて、密封摺動面と
反対側のスラスト受け用の摺動面の早期摩耗を防止する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本考案のメカニカルシールは、ハウジングの内径部
に気密的かつ軸方向移動自在に支持された静止側中間リ
ングと、シャフトに固定されたカバー部材にそれぞれ気
密的かつ弾性的に支持され前記静止側中間リングの両端
面と対向摺接する第一及び第二の回転側摺動リングとを
有し、静止側中間リングと密封対象液側の第一の回転側
摺動リングが密封摺動するとともに、静止側中間リング
と反密封対象液側の第二の回転側摺動リングの対向端面
の一方に通液溝が形成され、前記カバー部材の内径部
に、清浄な循環液が導入される反密封対象液側の空間に
開口した流入口と、静止側中間リングと両回転側摺動リ
ングの内周の中間室であって前記密封摺動面の内周近傍
に臨んで開口した流出口とを有する循環液流路が形成さ
れ、前記流出口の開口が流入口よりも外径位置にある構
成とした。

【０００７】

【作用】上記構成によると、静止側中間リングは第一及
び第二の回転側摺動リングで軸方向両側から挟持された
状態にあって、ハウジングに対して軸方向移動自在に支
持されていることから、シャフトが軸方向移動しても、
静止側中間リングと第一及び第二の回転側摺動リングが
シャフトに追随して一体的に軸方向移動し、各々の相対
的な位置関係が変化しないので、密封摺動面の荷重は常
に一定に維持される。

【０００８】静止側中間リングに対するスラスト受けと
して機能する第二の回転側摺動リングは、第一の回転側
摺動リングと前記静止側中間リングによる密封摺動面の
反密封対象液側に位置しているので、固形分を含むポン
プ室側の揚液に接することがない。また、カバー部材の
内径部に形成された循環液流路の流出口が、その流入口
よりも外径位置で開口していることによる遠心ポンプ作
用によって、反密封対象液側の空間内の清浄な循環液
が、循環液流路を通ってその流出口から静止側中間リン
グ第一の回転側摺動リングによる密封摺動面の内周に吐
出され、さらに、静止側中間リングと両回転側摺動リン
グの内周の中間室から通液溝を経由して前記空間へ流出
するため、密封摺動面及びスラスト受けとしての摺動面
が清浄な循環液の活発な流れによって潤滑及び冷却され
る。

【０００９】

【実施例】以下、本考案を図１に示す一実施例を参照し
ながら説明すると、１は固形分を多量に含んだ揚液を取
り扱うポンプのハウジング、２はこのハウジング１に挿
通されてポンプ室３内の図示しないインペラを回転させ
るシャフトである。シャフト２を軸封してポンプ室３か
らの揚液の漏洩を阻止するメカニカルシール４は、静止
側中間リング１０と、その軸方向両端面に摺接する第一
及び第二の回転側摺動リング１１，１２を備え、このメ
カニカルシール４で区画されたポンプ室３と反対側にあ
る空間５及び中間室７には、回収孔６及び図示しない供
給孔を介してポンプ外部から清浄水が循環供給されてい
る。

【００１０】静止側中間リング１０は、ハウジング１の
内周に、Ｏリング等のパッキン１３及び可動キー手段１
４を介して軸方向移動自在に支持されており、その軸方
向両端には超硬合金又はSiC 等の硬質材料からなる摺動
部材１０ａ，１０ｂが一体的に固着されている。パッキ
ン１３は、ハウジング１の内周面に形成された環状溝１
５に装着されており、また、可動キー手段１４は、前記
環状溝１５の反密封対象液側すなわちポンプ室３と反対
側に形成された軸方向に延びるキー溝１４ａと、静止側
中間リング１０の外周面にボルト１４ｃで固定されて前
記キー溝１４ａ内に軸方向摺動自在に嵌合したキー部材
１４ｂとからなる。

【００１１】シャフト２の外周面には、静止側中間リン
グ１０の軸方向両側に位置して第一及び第二のカバー部
材１６，１７が固定されている。前記第一及び第二の回
転側摺動リング１１，１２は、それぞれＯリング等から
なるラバースプリング１８，１９を介してこのカバー部
材１６，１７の筒状部１６ａ，１７ａのテーパ状内周面
に気密的かつ弾性的に支持され、このラバースプリング
１８，１９の圧縮反力によって前記静止側中間リング１
０の両端面と対向摺接する。

【００１２】回転側摺動リング１１，１２のうち、密封
対象液側すなわちポンプ室３側の第一の回転側摺動リン
グ１１は、その静止側中間リング１０との対向端部に超
硬合金又はSiC 等の硬質材料からなる摺動部材１１ａが
一体的に設けられ、この摺動部材１１ａの端面が、静止
側中間リング１０の摺動部材１０ａの端面と気密的に対
向摺接して密封摺動面２０を形成している。また、反密
封対象液側すなわち空間５側にあって静止側中間リング
１０の摺動部材１０ｂの端面と対向摺接する第二の回転
側摺動リング１２の摺動面１２ａには、通液溝２１が放
射状に形成されている。

【００１３】第二の回転側摺動リング１２をラバースプ
リング１９を介して支持している第二のカバー部材１７
の内径には、ポンプ室３側の端部２２ａが第一のカバー
部材１６の内径部に当接するとともに、反対側の端部２
２ｂがシャフト２の外周段差部２ａに当接したスリーブ
２２と一体に形成されており、このスリーブ２２は、内
周面に形成したキー溝２３ａと、シャフト２の外周面に
打ち込まれてキー溝２３ａに嵌合したキー部材２３ｂか
らなるキー手段２３を介してシャフト２と周方向に係合
している。また、第一のカバー部材１６は、その内径部
がシャフト２のインペラ側すなわちポンプ室３側に設け
たスペーサ２４と前記スリーブ２２との間に挟持され、
ノックピン２５を介してこのスリーブ２２と周方向に係
合するとともに、Ｏリング２６によってシャフト２の外
周面との間が密封されている。

【００１４】スリーブ２２には循環液流路２７が形成さ
れている。この循環液流路２７の流入口２７ａは、循環
液としての清浄水が循環供給される空間５に臨んで前記
スリーブ２２の端部２２ｂに開口し、流出口２７ｂは、
スリーブ２２の端部２２ａ近傍からその外周に嵌着され
た補助スリーブ２８に跨がって穿設され、静止側中間リ
ング１０と第一及び第二の回転側摺動リング１１，１２
の内周の中間室７のうち密封摺動面２０の内周位置に臨
んで、かつ前記流入口２７ａよりも外径位置で開口して
いる。

【００１５】以上の構成において、シャフト２が回転す
ると、カバー部材１６，１７及びラバースプリング１
８，１９を介して第一及び第二の回転側摺動リング１
１，１２がシャフト２と一体的に回転し、静止側中間リ
ング１０は可動キー手段１４によって回り止めされてい
るので、静止側中間リング１０と両摺動リング１１，１
２は対向端面同士で摺動する。そして、静止側中間リン
グ１０と第一の回転側摺動リング１１は互いに密接摺動
状態にあり、その密封摺動面２０において、ポンプ室３
内の固形分を含んだ揚液を密封対象とする軸封機能が営
まれる。一方、清浄水が充満した空間５側で静止側中間
リング１０の端面と摺接する第二の回転側摺動リング１
２の端面１２ａは、通液溝２１によって前記清浄水の流
通を許容しているので摺動による軸封機能はなく、専ら
前記第一の回転側摺動リング１１からの軸方向荷重に対
して静止側中間リング１０をバックアップするスラスト
受けとして機能する。

【００１６】静止側中間リング１０はハウジング１に対
し、可動キー手段１４によって軸方向移動自在に回り止
めされているので、シャフト２が軸方向に挙動した場
合、カバー部材１６，１７及びラバースプリング１８，
１９を介してシャフト２の外周に支持された第一及び第
二の回転側摺動リング１１，１２と、その間に挟まれた
位置関係にある前記静止側中間リング１０は、シャフト
１の軸方向への動きに追随して一体的に移動する。この
ため、シャフト１の軸方向移動によって各摺動リング１
０，１１，１２の相対的な位置関係が変化することはな
く、軸封に必要な密封摺動面２０の荷重は常に一定に維
持される。

【００１７】また、キー手段２３を介して第二のカバー
部材１７がシャフト２と一体的に回転すると、その内径
のスリーブ２２に形成された循環液流路２７の流出口２
７ｂには、流体を外径側へ送り出すポンプ作用が生じ
る。これは、補助スリーブ２８を設けることによって、
前記流出口２７ｂを流入口２７ａよりも外径側で開口さ
せ、流入口２７ａに生じる遠心力よりも流出口２７ｂに
生じる遠心力を大きくしたからである。このため、ポン
プ外部から空間５に供給された清浄水は、流入口２７ａ
から循環液流路２７に吸入されるとともにその流出口２
７ｂから静止側中間リング１０と第一の回転側摺動リン
グ１１による密封摺動面２０の内周に吐出され、この密
封摺動面２０の潤滑及び冷却を行う。

【００１８】さらにこの清浄水は、静止側中間リング１
０と第一及び第二の回転側摺動リング１１，１２の内周
の中間室７から通液溝２１を通じて前記空間５へ流出す
る際に、静止側中間リング１０と第二の回転側摺動リン
グ１２の摺動面の潤滑及び冷却を行い、その後ハウジン
グ１に設けた回収孔６から外部に還流される。すなわ
ち、静止側中間リング１０と第二の回転側摺動リング１
２の摺動面の潤滑及び冷却に、ポンプ室３の揚液を利用
するのではなく、清浄水を顕著に流通させて行うように
したため、静止側中間リング１０に対するスラスト受け
としての第二の回転側摺動リング１２の機能が長期間良
好に維持される。

【００１９】また、静止側中間リング１０の回り止めを
行う可動キー手段１４は、パッキン１３の反ポンプ室
側、すなわち空間５内の清浄水雰囲気中にあって、その
キー部材１４ｂを固定するためのボルト１４ｃをねじ込
む孔１４ｄが静止側中間リング１０が径方向に貫通され
たものであっても、この孔１４ｄの内端は同じ清浄水雰
囲気である中間室７に臨んでいるため、先に従来例とし
て説明した図２のパッキン１１６のような密封手段は必
要とせず、しかも前記キー部材１４ｂは、静止側中間リ
ング１０の外周面に固定されているため、組み付け作業
も容易である。

【００２０】なお、図示の実施例では、補助スリーブ２
８によって循環液流路２７の流出口２７ｂを流入口２７
ａよりも外径位置で開口させた構成としたが、この補助
スリーブ２８に相当する部分はスリーブ２２に一体形成
されたものであっても良く、また、スリーブ２２は第一
のカバー部材１６から延びるものであっても良く、その
他細部の形状等は、図示の実施例に限定されるものでは
ない。

【００２１】

【考案の効果】以上、本考案によると、中間リングを反
密封摺動面側からバックアップするスラスト受けとして
の第二の摺動リングと中間リングの対向端面が、第一の
摺動リングと前記中間リングによる密封摺動面の反密封
対象液側に位置しており、この対向端面の潤滑及び冷却
を、回転に伴う循環液流路のポンプ力によって通液溝を
活発に流通する清浄な循環液で行うようにしたため、前
記対向端面に対する潤滑効果及び冷却効果が向上して前
記スラスト受けの機能が長期間維持され、密封摺動面の
面圧を常に適切に保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す半断面図である。

【図２】従来例を示す半断面図である。

【符号の説明】

１ ハウジング ２ シャフト ３ ポンプ室（密封対象液側） ４ メカニカルシール ５ 空間 ７ 中間室 １０ 静止側中間リング １１ 第一の回転側摺動リング １２ 第二の回転側摺動リング １６，１７ カバー部材 ２０ 密封摺動面 ２１ 通液溝 ２７ 循環液流路 ２７ａ 流入口 ２７ｂ 流出口

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングの内径部に気密的かつ軸方向
   移動自在に支持された静止側中間リングと、シャフトに
   固定されたカバー部材にそれぞれ気密的かつ弾性的に支
   持され前記静止側中間リングの両端面と対向摺接する第
   一及び第二の回転側摺動リングとを有し、静止側中間リ
   ングと密封対象液側の第一の回転側摺動リングが密封摺
   動するとともに、静止側中間リングと反密封対象液側の
   第二の回転側摺動リングの対向端面の一方に通液溝が形
   成され、前記カバー部材の内径部に、清浄な循環液が導
   入される反密封対象液側の空間に開口した流入口と、静
   止側中間リングと両回転側摺動リングの内周の中間室で
   あって前記密封摺動面の内周近傍に臨んで開口した流出
   口とを有する循環液流路が形成され、前記流出口の開口
   が流入口よりも外径位置にあることを特徴とするメカニ
   カルシール。