JP2700779B2 - メカニカルシール - Google Patents
メカニカルシールInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、たとえば石油精製や石
油化学工程における流体処理に用いられるポンプなどの
ような各種流体処理用の回転流体機器の軸封装置として
使用されるメカニカルシールに関するものである。
油化学工程における流体処理に用いられるポンプなどの
ような各種流体処理用の回転流体機器の軸封装置として
使用されるメカニカルシールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来一般に、この種のメカニカルシール
として、たとえばプレスインタイプの回転密封環を用い
たものが知られている。このメカニカルシールは、図７
に示すように、回転軸１０１が貫通されたケーシング１
０２の内周側にその軸方向の一端に密封端面１０３ａを
有する静止密封環１０３を保持させる一方、上記密封端
面１０３ａに摺接可能な密封端面１０４ａを有する回転
密封環１０４を上記回転軸１０１に一体回転可能で、か
つ、Ｏリング１１０を介して軸方向に摺動可能に外嵌保
持させた金属リテーナ１０５における軸方向一端側の環
状凹部１０５ａに圧入固着（プレスイン）し、上記金属
リテーナ１０５の軸方向他端面１０５ｂに当接させて上
記回転軸１０１に軸方向に移動可能に外嵌させたトルク
伝達部材となるドライブカラー１０８とこのドライブカ
ラー１０８に対して軸方向に所定間隔を隔てて上記回転
軸１０１の外周側に固定したスプリングリテーナ１０６
との間に圧縮コイルスプリング１０７を介装して、その
ばね力によりドライブカラー１０８を介して上記回転密
封環１０４をそれの密封端面１０４ａが静止密封環１０
３の密封端面１０３ａに弾性的に圧接するように軸方向
に移動付勢するとともに、上記金属リテーナ１０５の軸
方向他端面１０５ｂから突設したトルク伝達用ピン１０
９を、上記ドライブカラー１０８の外周側に形成したト
ルク伝達用の溝１０８ａに係合させて、上記回転軸１０
１の回転をドライブカラー１０８、トルク伝達用溝１０
８ａおよびピン１０９を介して金属リテーナ１０５およ
び回転密封環１０４に伝達するように構成したものであ
る。
として、たとえばプレスインタイプの回転密封環を用い
たものが知られている。このメカニカルシールは、図７
に示すように、回転軸１０１が貫通されたケーシング１
０２の内周側にその軸方向の一端に密封端面１０３ａを
有する静止密封環１０３を保持させる一方、上記密封端
面１０３ａに摺接可能な密封端面１０４ａを有する回転
密封環１０４を上記回転軸１０１に一体回転可能で、か
つ、Ｏリング１１０を介して軸方向に摺動可能に外嵌保
持させた金属リテーナ１０５における軸方向一端側の環
状凹部１０５ａに圧入固着（プレスイン）し、上記金属
リテーナ１０５の軸方向他端面１０５ｂに当接させて上
記回転軸１０１に軸方向に移動可能に外嵌させたトルク
伝達部材となるドライブカラー１０８とこのドライブカ
ラー１０８に対して軸方向に所定間隔を隔てて上記回転
軸１０１の外周側に固定したスプリングリテーナ１０６
との間に圧縮コイルスプリング１０７を介装して、その
ばね力によりドライブカラー１０８を介して上記回転密
封環１０４をそれの密封端面１０４ａが静止密封環１０
３の密封端面１０３ａに弾性的に圧接するように軸方向
に移動付勢するとともに、上記金属リテーナ１０５の軸
方向他端面１０５ｂから突設したトルク伝達用ピン１０
９を、上記ドライブカラー１０８の外周側に形成したト
ルク伝達用の溝１０８ａに係合させて、上記回転軸１０
１の回転をドライブカラー１０８、トルク伝達用溝１０
８ａおよびピン１０９を介して金属リテーナ１０５およ
び回転密封環１０４に伝達するように構成したものであ
る。
【０００３】上記構成のメカニカルシールにおいては、
回転軸１０１の回転にともないスプリングリテーナ１０
６が一体に回転し、このスプリングリテーナ１０６の回
転がドライブカラー１０８に伝わるとともに、このドラ
イブカラー１０８の回転がトルク伝達用溝１０８ａおよ
びピン１０９を介して上記金属リテーナ１０５に伝達さ
れて回転密封環１０４が回転軸１０１と同方向に一体に
回転駆動される一方、上記コイルスプリング１０７のば
ね力を受けて静止密封環１０３側に移動付勢されている
回転密封環１０４の密封端面１０４ａが上記静止密封環
１０３の密封端面１０３ａに弾性的な圧接状態で摺動し
て、それら密封端面１０４ａ，１０３ａ間に軸封部が形
成されることになり、流体の漏洩が阻止される。
回転軸１０１の回転にともないスプリングリテーナ１０
６が一体に回転し、このスプリングリテーナ１０６の回
転がドライブカラー１０８に伝わるとともに、このドラ
イブカラー１０８の回転がトルク伝達用溝１０８ａおよ
びピン１０９を介して上記金属リテーナ１０５に伝達さ
れて回転密封環１０４が回転軸１０１と同方向に一体に
回転駆動される一方、上記コイルスプリング１０７のば
ね力を受けて静止密封環１０３側に移動付勢されている
回転密封環１０４の密封端面１０４ａが上記静止密封環
１０３の密封端面１０３ａに弾性的な圧接状態で摺動し
て、それら密封端面１０４ａ，１０３ａ間に軸封部が形
成されることになり、流体の漏洩が阻止される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記した構成および軸
封作用を有する従来のプレスインタイプのメカニカルシ
ールにおいては、回転密封環１０４の外周側が金属リテ
ーナ１０５に被われた状態となるので、この回転密封環
１０４に対する冷却効果が悪く、そのために、両密封端
面１０３ａ，１０４ａの圧接状態での摺動により発生す
る熱が蓄積されて回転密封環１０４が著しく温度上昇し
易い。その結果、回転密封環１０４の密封端面１０４ａ
が異常摩耗したり、両密封端面１０３ａ，１０４ａ間か
らの流体漏れが生じやすいといった問題があった。
封作用を有する従来のプレスインタイプのメカニカルシ
ールにおいては、回転密封環１０４の外周側が金属リテ
ーナ１０５に被われた状態となるので、この回転密封環
１０４に対する冷却効果が悪く、そのために、両密封端
面１０３ａ，１０４ａの圧接状態での摺動により発生す
る熱が蓄積されて回転密封環１０４が著しく温度上昇し
易い。その結果、回転密封環１０４の密封端面１０４ａ
が異常摩耗したり、両密封端面１０３ａ，１０４ａ間か
らの流体漏れが生じやすいといった問題があった。
【０００５】上記のプレスインタイプの回転密封環を用
いるメカニカルシールの他に、金属リテーナに回転密封
環を焼嵌して固着する焼嵌タイプの回転密封環を用いた
メカニカルシールや、回転密封環の外周側にドライブカ
ラーとの間におけるトルク伝達部をもった補強金属バン
ドを巻回させて両者を一体に締め付け固着してなる補強
バンドタイプの回転密封環を用いたメカニカルシールも
従来から知られているが、これら焼嵌タイプや補強バン
ドタイプの回転密封環を用いたメカニカルシールにおい
ては、使用温度の変動に伴って焼嵌部分や締め付け部分
の保持力が変化するために、密封端面に応力緩和による
歪みの影響を与えて、上述したプレスインタイプのもの
と同様に密封端面間からの流体漏れを発生しやすい。
いるメカニカルシールの他に、金属リテーナに回転密封
環を焼嵌して固着する焼嵌タイプの回転密封環を用いた
メカニカルシールや、回転密封環の外周側にドライブカ
ラーとの間におけるトルク伝達部をもった補強金属バン
ドを巻回させて両者を一体に締め付け固着してなる補強
バンドタイプの回転密封環を用いたメカニカルシールも
従来から知られているが、これら焼嵌タイプや補強バン
ドタイプの回転密封環を用いたメカニカルシールにおい
ては、使用温度の変動に伴って焼嵌部分や締め付け部分
の保持力が変化するために、密封端面に応力緩和による
歪みの影響を与えて、上述したプレスインタイプのもの
と同様に密封端面間からの流体漏れを発生しやすい。
【０００６】また、スラリー液のように流体中に固形物
が含有されている場合は、使用するうちに、上記固形物
が金属リテーナ１０５とドライブカラー１０８との間に
入り込んで堆積したり、その堆積した固形物が回転密封
環１０４の温度上昇にともなって凝固してスティック現
象を生じやすくなり、その結果、回転密封環１０４の摺
動特性が低下して密封端面１０３ａ，１０４ａの摩耗に
対する追従性が悪化し、上記密封端面１０３ａ，１０４
ａ間に隙間が生じてシール不良を来たし、流体漏れにつ
ながるといった問題もあった。
が含有されている場合は、使用するうちに、上記固形物
が金属リテーナ１０５とドライブカラー１０８との間に
入り込んで堆積したり、その堆積した固形物が回転密封
環１０４の温度上昇にともなって凝固してスティック現
象を生じやすくなり、その結果、回転密封環１０４の摺
動特性が低下して密封端面１０３ａ，１０４ａの摩耗に
対する追従性が悪化し、上記密封端面１０３ａ，１０４
ａ間に隙間が生じてシール不良を来たし、流体漏れにつ
ながるといった問題もあった。
【０００７】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、回転密封環に対する冷却効果を高めて異常摩耗の発
生などをなくし、シール性能および寿命の大幅な向上を
図ることができ、さらに流体中の固形物などの堆積を防
止してシール性の信頼性を一層高めることができるメカ
ニカルシールを提供することを目的としている。
で、回転密封環に対する冷却効果を高めて異常摩耗の発
生などをなくし、シール性能および寿命の大幅な向上を
図ることができ、さらに流体中の固形物などの堆積を防
止してシール性の信頼性を一層高めることができるメカ
ニカルシールを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るメカニカルシールは、回転軸が貫通す
るケーシングの内周側に保持された静止密封環と、上記
静止密封環における軸方向一端の密封端面に摺接する密
封端面を有し、上記回転軸の外周側に一体回転可能に保
持された回転密封環と、上記回転密封環における密封端
面とは軸方向で反対側の端面に対応して上記回転軸にそ
の軸方向に移動可能に保持されたトルク伝達部材と、こ
のトルク伝達部材と上記回転軸に固定されたスプリング
リテーナとの間に介装されて、上記回転密封環を静止密
封環側に移動付勢するスプリングとを備え、上記回転密
封環自体にトルク伝達用の凹部を形成するとともに、こ
の凹部に係合するトルク伝達用突起部を上記トルク伝達
部材に形成し、かつ、上記トルク伝達部材における上記
回転密封環との対向面に、その径方向に沿って縦断する
流体流通用の溝が周方向に複数個設けられているもので
ある。
に、本発明に係るメカニカルシールは、回転軸が貫通す
るケーシングの内周側に保持された静止密封環と、上記
静止密封環における軸方向一端の密封端面に摺接する密
封端面を有し、上記回転軸の外周側に一体回転可能に保
持された回転密封環と、上記回転密封環における密封端
面とは軸方向で反対側の端面に対応して上記回転軸にそ
の軸方向に移動可能に保持されたトルク伝達部材と、こ
のトルク伝達部材と上記回転軸に固定されたスプリング
リテーナとの間に介装されて、上記回転密封環を静止密
封環側に移動付勢するスプリングとを備え、上記回転密
封環自体にトルク伝達用の凹部を形成するとともに、こ
の凹部に係合するトルク伝達用突起部を上記トルク伝達
部材に形成し、かつ、上記トルク伝達部材における上記
回転密封環との対向面に、その径方向に沿って縦断する
流体流通用の溝が周方向に複数個設けられているもので
ある。
【０００９】上記構成のメカニカルシールにおいて、上
記トルク伝達用凹部は、請求項２のように、回転密封環
自体の外周面に形成されていることが好ましい。
記トルク伝達用凹部は、請求項２のように、回転密封環
自体の外周面に形成されていることが好ましい。
【００１０】また、請求項３のように、上記トルク伝達
部材における回転密封環との対向面に設けられた溝の内
周縁部に回転密封環側ほど回転軸の外周面との間の間隔
が大きくなるような傾斜面又は円弧面を形成することが
望ましく、さらに、請求項４のように、上記スプリング
リテーナにおけるばね座壁に流体循環用の孔を形成する
ことが好ましい。
部材における回転密封環との対向面に設けられた溝の内
周縁部に回転密封環側ほど回転軸の外周面との間の間隔
が大きくなるような傾斜面又は円弧面を形成することが
望ましく、さらに、請求項４のように、上記スプリング
リテーナにおけるばね座壁に流体循環用の孔を形成する
ことが好ましい。
【００１１】
【作用】この発明によれば、回転密封環自体にトルク伝
達部材に形成したトルク伝達用突起部に係合するトルク
伝達用凹部を形成して、トルク伝達部材から回転密封環
へのトルク伝達のための金属リテーナの使用を省略した
構成としたので、従来のように、金属リテーナに回転密
封環をプレスインしたプレスインタイプや焼嵌した焼嵌
タイプのものに比べて回転密封環を構成する熱伝導率の
よい材料の特性を有効に活用して該回転密封環の密封端
面と静止密封環の密封端面との摺動にともなって発生す
る熱を効率よく放出させることが可能となる。また、回
転密封環が単体で構成されているので、使用温度の変動
によって密封端面に応力緩和による歪みの影響が現われ
たりすることもなくなる。これによって、回転密封環に
対する冷却効果を高めて、機器の連続運転にかかわらず
回転密封環の温度上昇を抑制して、密封端面の異常摩耗
による回転密封環の使用寿命の低下および流体漏れの発
生などを防止し、確実良好なシール性能を長期にわたっ
て維持させることができる。
達部材に形成したトルク伝達用突起部に係合するトルク
伝達用凹部を形成して、トルク伝達部材から回転密封環
へのトルク伝達のための金属リテーナの使用を省略した
構成としたので、従来のように、金属リテーナに回転密
封環をプレスインしたプレスインタイプや焼嵌した焼嵌
タイプのものに比べて回転密封環を構成する熱伝導率の
よい材料の特性を有効に活用して該回転密封環の密封端
面と静止密封環の密封端面との摺動にともなって発生す
る熱を効率よく放出させることが可能となる。また、回
転密封環が単体で構成されているので、使用温度の変動
によって密封端面に応力緩和による歪みの影響が現われ
たりすることもなくなる。これによって、回転密封環に
対する冷却効果を高めて、機器の連続運転にかかわらず
回転密封環の温度上昇を抑制して、密封端面の異常摩耗
による回転密封環の使用寿命の低下および流体漏れの発
生などを防止し、確実良好なシール性能を長期にわたっ
て維持させることができる。
【００１２】その上、トルク伝達部材における回転密封
環との対向面に、その径方向に沿って縦断する流体流通
用の溝を周方向に複数個設けているので、回転運転時に
トルク伝達部材の複数個の溝を介してポンプ作用を生起
させて流体を強制的に循環させることが可能となり、こ
れによって、流体中の固形物が回転密封環の内側などに
堆積したり、凝固したりすることにともなう回転密封環
の摺動特性の低下が改善され、密封端面の摩耗に対する
追従性が良好に保たれることになり、シール性能の一層
の向上が図れるだけでなく、上記ポンプ作用によって回
転密封環に対する冷却効果も助長することができる。
環との対向面に、その径方向に沿って縦断する流体流通
用の溝を周方向に複数個設けているので、回転運転時に
トルク伝達部材の複数個の溝を介してポンプ作用を生起
させて流体を強制的に循環させることが可能となり、こ
れによって、流体中の固形物が回転密封環の内側などに
堆積したり、凝固したりすることにともなう回転密封環
の摺動特性の低下が改善され、密封端面の摩耗に対する
追従性が良好に保たれることになり、シール性能の一層
の向上が図れるだけでなく、上記ポンプ作用によって回
転密封環に対する冷却効果も助長することができる。
【００１３】また、請求項３のように、トルク伝達部材
における回転密封環との対向面に設けられた溝の内周縁
部に傾斜面又は円弧面を形成する場合は、上記流体中の
固形物を上記溝を通して回転密封環の外周側に円滑に流
動排出させてその固形物の堆積をより軽減することが可
能となり、さらに、請求項４のように、スプリングリテ
ーナのばね座壁に孔を形成する場合は、流体がその孔を
介してより激しく循環流動して、上記固形物などがスプ
リングに付着堆積することによるばね力の低下がなくな
り、これによって、密封端面の摩耗に対する回転密封環
の軸方向への追従移動性をより円滑にして所定のシール
性能を長期に亘って確保することができる。
における回転密封環との対向面に設けられた溝の内周縁
部に傾斜面又は円弧面を形成する場合は、上記流体中の
固形物を上記溝を通して回転密封環の外周側に円滑に流
動排出させてその固形物の堆積をより軽減することが可
能となり、さらに、請求項４のように、スプリングリテ
ーナのばね座壁に孔を形成する場合は、流体がその孔を
介してより激しく循環流動して、上記固形物などがスプ
リングに付着堆積することによるばね力の低下がなくな
り、これによって、密封端面の摩耗に対する回転密封環
の軸方向への追従移動性をより円滑にして所定のシール
性能を長期に亘って確保することができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の一実施例によるメカニカルシール
を示す縦断側面図、図２は同メカニカルシールの要部の
半截縦断側面図である。
する。図１は本発明の一実施例によるメカニカルシール
を示す縦断側面図、図２は同メカニカルシールの要部の
半截縦断側面図である。
【００１５】図１および図２において、１は回転軸２が
貫通されているケーシングであり、該ケーシング１の内
周側には、その軸方向の一端に密封端面３ａを有する静
止密封環３が保持されており、この静止密封環３の外周
側と上記ケーシング１の内周側との間にはＯリング４が
介設されている。５は上記回転軸２の外周側に該回転軸
２と一体回転可能に保持された回転密封環であり、たと
えばＳｉＣからなり、その軸方向の一端には上記静止密
封環３の密封端面３ａに対応する密封端面５ａが形成さ
れており、また、この回転密封環５の軸方向の他端側の
内周には、上記回転軸２の外周に嵌着されたＯリング６
を格納させる環状空間７（図２）が形成されている。
貫通されているケーシングであり、該ケーシング１の内
周側には、その軸方向の一端に密封端面３ａを有する静
止密封環３が保持されており、この静止密封環３の外周
側と上記ケーシング１の内周側との間にはＯリング４が
介設されている。５は上記回転軸２の外周側に該回転軸
２と一体回転可能に保持された回転密封環であり、たと
えばＳｉＣからなり、その軸方向の一端には上記静止密
封環３の密封端面３ａに対応する密封端面５ａが形成さ
れており、また、この回転密封環５の軸方向の他端側の
内周には、上記回転軸２の外周に嵌着されたＯリング６
を格納させる環状空間７（図２）が形成されている。
【００１６】上記回転密封環５における密封端面５ａと
は軸方向で反対側の端面、つまり軸方向の他端面５ｂか
ら所定間隔を隔てた位置の上記回転軸２の外周には、環
状のスプリングリテーナ８がセットねじ９により固定さ
れている。このスプリングリテーナ８の周方向に等間隔
を隔てた複数箇所には、軸方向に沿ったドライブピン保
持孔１０が形成されており、これら各ドライブピン保持
孔１０にはそれぞれドライブピン１１が軸方向に移動自
在に保持されている。１２は上記回転密封環５の軸方向
の他端面５ｂに対応して上記回転軸２の外周に配設され
たトルク伝達部材としてのドライブカラーであり、この
ドライブカラー１２はその周方向の複数箇所で上記ドラ
イブピン１１の先端に螺合されており、こりにより、ド
ライブカラー１２はドライブピン１１に案内される状態
で軸方向に移動可能に構成されている。
は軸方向で反対側の端面、つまり軸方向の他端面５ｂか
ら所定間隔を隔てた位置の上記回転軸２の外周には、環
状のスプリングリテーナ８がセットねじ９により固定さ
れている。このスプリングリテーナ８の周方向に等間隔
を隔てた複数箇所には、軸方向に沿ったドライブピン保
持孔１０が形成されており、これら各ドライブピン保持
孔１０にはそれぞれドライブピン１１が軸方向に移動自
在に保持されている。１２は上記回転密封環５の軸方向
の他端面５ｂに対応して上記回転軸２の外周に配設され
たトルク伝達部材としてのドライブカラーであり、この
ドライブカラー１２はその周方向の複数箇所で上記ドラ
イブピン１１の先端に螺合されており、こりにより、ド
ライブカラー１２はドライブピン１１に案内される状態
で軸方向に移動可能に構成されている。
【００１７】１３は上記スプリングリテーナ８と上記ド
ライブカラー１２との間に介装された圧縮コイルスプリ
ングであり、そのばね力を介して上記回転密封環５を静
止密封環３側に移動付勢させて、両密封環５．３の密封
端面５ａ，３ａ同士を弾性的に圧接させ軸封部を形成す
るようになっている。上記スプリングリテーナ８のばね
座壁８ａの中心部には、図２に示すように、流体循環用
の複数の孔１４が形成されており、回転運転時にはその
孔１４を通して流体の循環移動を起こし易くして、該流
体中の固形物Ｍ（図４）などが上記スプリング１３に付
着堆積することを防止させるようにしている。
ライブカラー１２との間に介装された圧縮コイルスプリ
ングであり、そのばね力を介して上記回転密封環５を静
止密封環３側に移動付勢させて、両密封環５．３の密封
端面５ａ，３ａ同士を弾性的に圧接させ軸封部を形成す
るようになっている。上記スプリングリテーナ８のばね
座壁８ａの中心部には、図２に示すように、流体循環用
の複数の孔１４が形成されており、回転運転時にはその
孔１４を通して流体の循環移動を起こし易くして、該流
体中の固形物Ｍ（図４）などが上記スプリング１３に付
着堆積することを防止させるようにしている。
【００１８】上記回転密封環５の外周面には、その軸方
向の他端面５ｂから一端側に向って延びるトルク伝達用
の複数の凹部１５が周方向に等間隔を隔てて複数個形成
されている。また、上記ドライブカラー１２における回
転密封環５との対向面１２ａには、図３に示すように、
その周方向に等間隔を隔てて複数の先端曲面状のトルク
伝達用突起部１６が軸方向の一方に向けて突設されてお
り、これら突起部１６を上記回転密封環５の外周面に形
成のトルク伝達用の凹部１５にそれぞれ係合させること
により、ドライブカラー１２から回転密封環５へのトル
ク伝達用クラッチ部１７を構成している。
向の他端面５ｂから一端側に向って延びるトルク伝達用
の複数の凹部１５が周方向に等間隔を隔てて複数個形成
されている。また、上記ドライブカラー１２における回
転密封環５との対向面１２ａには、図３に示すように、
その周方向に等間隔を隔てて複数の先端曲面状のトルク
伝達用突起部１６が軸方向の一方に向けて突設されてお
り、これら突起部１６を上記回転密封環５の外周面に形
成のトルク伝達用の凹部１５にそれぞれ係合させること
により、ドライブカラー１２から回転密封環５へのトル
ク伝達用クラッチ部１７を構成している。
【００１９】また、上記ドライブカラー１２における上
記回転密封環５との対向面１２ａには、図３に示すよう
に、径方向に沿って縦断する流体通過用の複数の溝１８
が周方向に等間隔を隔てて形成されているとともに、こ
のドライブカラー１２における上記複数の溝１８の内周
縁部には、図３および図４に示すように、回転密封環５
側ほど回転軸２の外周面との間隔が大きくなるような傾
斜面又は円弧面１９が形成されている。この傾斜面又は
円弧面１９は、円錐状の面取り加工または円弧状加工を
施すことにより形成されている。
記回転密封環５との対向面１２ａには、図３に示すよう
に、径方向に沿って縦断する流体通過用の複数の溝１８
が周方向に等間隔を隔てて形成されているとともに、こ
のドライブカラー１２における上記複数の溝１８の内周
縁部には、図３および図４に示すように、回転密封環５
側ほど回転軸２の外周面との間隔が大きくなるような傾
斜面又は円弧面１９が形成されている。この傾斜面又は
円弧面１９は、円錐状の面取り加工または円弧状加工を
施すことにより形成されている。
【００２０】上記構成のメカニカルシールにおいては、
回転軸２が回転されると、スプリングリテーナ８ととも
にドライブカラー１２が一体に同方向に回転するととも
に、このドライブカラー１２の回転が突起部１６と凹部
１５からなるトルク伝達用クラッチ１７を経て回転密封
環５に伝達されて該回転密封環５が回転軸２と同方向に
一体回転する。一方、スプリング１３のばね力による回
転密封環５に対する移動付勢力によって回転および静止
密封環５，３の密封端面５ａ，３ａ同士が弾性的な圧接
状態で摺動し、軸封部が形成されて流体の漏洩が防止さ
れている。
回転軸２が回転されると、スプリングリテーナ８ととも
にドライブカラー１２が一体に同方向に回転するととも
に、このドライブカラー１２の回転が突起部１６と凹部
１５からなるトルク伝達用クラッチ１７を経て回転密封
環５に伝達されて該回転密封環５が回転軸２と同方向に
一体回転する。一方、スプリング１３のばね力による回
転密封環５に対する移動付勢力によって回転および静止
密封環５，３の密封端面５ａ，３ａ同士が弾性的な圧接
状態で摺動し、軸封部が形成されて流体の漏洩が防止さ
れている。
【００２１】ここで、上記回転密封環５の背部には金属
リテーナが設けられてなく、この回転密封環５自体に、
ドライブカラー１２から直接にトルクが伝達される構成
であるから、該回転密封環５の構成材料であるＳｉＣの
優れた熱伝導特性をそのまま活かして回転密封環５の冷
却性能が高められ、上記両密封端面３ａ，５ａの摺動に
ともなって生起される熱が有効に放出されて、回転密封
環５の温度上昇が抑えられる。このため、上記密封端面
３ａ，５ａの異常摩耗などが確実に防止され、所定のシ
ール性能を長期に亘って確保することが可能である。さ
らに、回転密封環５が単体であるから、使用温度の変動
にともない経時的に密封端面５ａに応力緩和による歪み
が生じたりすることが抑止されて、シール性能の大幅な
向上を図ることができる。
リテーナが設けられてなく、この回転密封環５自体に、
ドライブカラー１２から直接にトルクが伝達される構成
であるから、該回転密封環５の構成材料であるＳｉＣの
優れた熱伝導特性をそのまま活かして回転密封環５の冷
却性能が高められ、上記両密封端面３ａ，５ａの摺動に
ともなって生起される熱が有効に放出されて、回転密封
環５の温度上昇が抑えられる。このため、上記密封端面
３ａ，５ａの異常摩耗などが確実に防止され、所定のシ
ール性能を長期に亘って確保することが可能である。さ
らに、回転密封環５が単体であるから、使用温度の変動
にともない経時的に密封端面５ａに応力緩和による歪み
が生じたりすることが抑止されて、シール性能の大幅な
向上を図ることができる。
【００２２】また、スラリー液のように固形物Ｍなどが
含有されている流体が上記回転密封環５とドライブカラ
ー１２との間に入り込んだ場合、上記ドライブカラー１
２に形成されている径方向に沿った溝１８のポンプ作用
で固形物Ｍを含む流体が図４のように、強制的にドライ
ブカラー１２の内周側から外周側へ流出されることにな
るため、上記固形物Ｍなどが回転密封環５の内側に堆積
したり、凝固したりすることがなくなり、その結果、回
転密封環５の軸方向の摺動特性が改善されて、密封端面
３ａ，５ａが摩耗したときの回転密封環５の軸方向の追
従性が良好に保たれ、密封端面３ａ，５ａの圧接状態で
の摺動による高いシール性能を確保させることができ
る。さらに、このとき、上記ドライブカラー１２におけ
る上記対向面１２ａに設けられた溝１８の内周縁部には
面取り加工または円弧状加工による傾斜面又は円弧面１
９が形成されているので、上記流体中の固形物Ｍの上記
溝１８を経ての流動排出性がよくて回転密封環５の軸方
向の追従性が一層良好に保たれる。
含有されている流体が上記回転密封環５とドライブカラ
ー１２との間に入り込んだ場合、上記ドライブカラー１
２に形成されている径方向に沿った溝１８のポンプ作用
で固形物Ｍを含む流体が図４のように、強制的にドライ
ブカラー１２の内周側から外周側へ流出されることにな
るため、上記固形物Ｍなどが回転密封環５の内側に堆積
したり、凝固したりすることがなくなり、その結果、回
転密封環５の軸方向の摺動特性が改善されて、密封端面
３ａ，５ａが摩耗したときの回転密封環５の軸方向の追
従性が良好に保たれ、密封端面３ａ，５ａの圧接状態で
の摺動による高いシール性能を確保させることができ
る。さらに、このとき、上記ドライブカラー１２におけ
る上記対向面１２ａに設けられた溝１８の内周縁部には
面取り加工または円弧状加工による傾斜面又は円弧面１
９が形成されているので、上記流体中の固形物Ｍの上記
溝１８を経ての流動排出性がよくて回転密封環５の軸方
向の追従性が一層良好に保たれる。
【００２３】ところで、上記回転密封環５の冷却性能の
向上により、上記流体中の固形物Ｍの堆積や凝固作用が
軽減されて、上記回転密封環５の軸方向の追従性を助長
させることができると同時に、上記溝１８によるポンプ
作用により、上記の冷却性能を助長させることができ、
これらの相乗作用によって所定のシール性能を一段と高
めることができる。
向上により、上記流体中の固形物Ｍの堆積や凝固作用が
軽減されて、上記回転密封環５の軸方向の追従性を助長
させることができると同時に、上記溝１８によるポンプ
作用により、上記の冷却性能を助長させることができ、
これらの相乗作用によって所定のシール性能を一段と高
めることができる。
【００２４】なお、上記回転密封環５の構成材料として
は、上記実施例で示したＳｉＣに限らず、Ｓｉ3 Ｎ4 、
ＴｉＣ、ＷＣ、Ａｌ2 Ｏ3 なども好適に使用することが
可能である。
は、上記実施例で示したＳｉＣに限らず、Ｓｉ3 Ｎ4 、
ＴｉＣ、ＷＣ、Ａｌ2 Ｏ3 なども好適に使用することが
可能である。
【００２５】また、上記実施例では、回転密封環５の外
周面にトルク伝達用凹部１５を形成したが、回転密封環
５の他端面５ｂ側にトルク伝達用凹部を形成する一方、
これに軸方向で対面するドライブカラー１２の軸方向の
一端面にトルク伝達用突起部を形成した構成としてもよ
い。
周面にトルク伝達用凹部１５を形成したが、回転密封環
５の他端面５ｂ側にトルク伝達用凹部を形成する一方、
これに軸方向で対面するドライブカラー１２の軸方向の
一端面にトルク伝達用突起部を形成した構成としてもよ
い。
【００２６】本出願人は、上記実施例に示したメカニカ
ルシールと従来のプレスインタイプのメカニカルシール
とを試験機に装着して、以下の試験条件によりシール性
能試験を行ない、つぎのような試験結果を得た。 試験条件 シール呼径 φ４０ １３ｗｔ％硼酸水、常温、０．５Ｍｐａ ３６００ｒｐｍ、連続５０ｈｒｓ＋ＯＮ・ＯＦＦ７００回 本発明品：回転密封環がＳｉＣ単体、静止密封環がカーボン 従来品 ：回転密封環が超硬焼嵌、静止密封環がカーボン
ルシールと従来のプレスインタイプのメカニカルシール
とを試験機に装着して、以下の試験条件によりシール性
能試験を行ない、つぎのような試験結果を得た。 試験条件 シール呼径 φ４０ １３ｗｔ％硼酸水、常温、０．５Ｍｐａ ３６００ｒｐｍ、連続５０ｈｒｓ＋ＯＮ・ＯＦＦ７００回 本発明品：回転密封環がＳｉＣ単体、静止密封環がカーボン 従来品 ：回転密封環が超硬焼嵌、静止密封環がカーボン
【００２７】上記シール試験の結果、従来品では、図６
に示すように、ドライブカラー１０８における回転密封
環との対向面１０８ａの内周側に多量の固形物Ｍが付着
していた。これに対し、本発明品では、図５に示すよう
に、ドライブカラー１２における回転密封環との対向面
１２ａに固形物Ｍがほとんど付着しておらず、したがっ
て、回転密封環の軸方向の追従性が良く、優れたシール
性能を発揮できることが判った。
に示すように、ドライブカラー１０８における回転密封
環との対向面１０８ａの内周側に多量の固形物Ｍが付着
していた。これに対し、本発明品では、図５に示すよう
に、ドライブカラー１２における回転密封環との対向面
１２ａに固形物Ｍがほとんど付着しておらず、したがっ
て、回転密封環の軸方向の追従性が良く、優れたシール
性能を発揮できることが判った。
【００２８】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、回転密
封環自体にトルク伝達部材に形成したトルク伝達用突起
部に係合するトルク伝達用凹部を形成して、トルク伝達
部材から回転密封環へのトルク伝達のための金属リテー
ナの使用を省略した構成としたので、従来のプレスイン
タイプや焼嵌タイプのものに比べて、回転密封環を構成
する熱伝導率のよい材料の特性を有効に活用して該回転
密封環の冷却性能の向上を図ることが可能で、密封端面
同士の摺動にともなって発生する熱を効率よく放出させ
ることができる。また、回転密封環が単体で構成されて
いるので、使用温度の変動によって密封端面に応力緩和
による歪みの影響が現われたりすることもなくなる。し
たがって、機器の連続運転にかかわらず回転密封環の温
度上昇を抑制して、密封端面の異常摩耗による回転密封
環の使用寿命の低下および流体漏れの発生などを防止
し、確実良好なシール性能を長期にわたって維持させる
ことができる。そのうえ、トルク伝達部材における回転
密封環との対向面に、その径方向に沿って縦断する流体
流通用の溝が周方向に複数個設けられているので、回転
運転時にトルク伝達部材の複数個の溝を介してポンプ作
用を生起させて流体を強制的に循環させることが可能と
なり、これによって、流体中の固形物が回転密封環の内
側などに堆積したり、凝固したりすることにともなう回
転密封環の摺動特性の低下を改善して、密封端面の摩耗
に対する軸方向の追従性を良好に保ち、シール性能の一
層の向上を図ることができるだけでなく、上記ポンプ作
用によって回転密封環に対する冷却効果も助長すること
ができるという効果を奏する。
封環自体にトルク伝達部材に形成したトルク伝達用突起
部に係合するトルク伝達用凹部を形成して、トルク伝達
部材から回転密封環へのトルク伝達のための金属リテー
ナの使用を省略した構成としたので、従来のプレスイン
タイプや焼嵌タイプのものに比べて、回転密封環を構成
する熱伝導率のよい材料の特性を有効に活用して該回転
密封環の冷却性能の向上を図ることが可能で、密封端面
同士の摺動にともなって発生する熱を効率よく放出させ
ることができる。また、回転密封環が単体で構成されて
いるので、使用温度の変動によって密封端面に応力緩和
による歪みの影響が現われたりすることもなくなる。し
たがって、機器の連続運転にかかわらず回転密封環の温
度上昇を抑制して、密封端面の異常摩耗による回転密封
環の使用寿命の低下および流体漏れの発生などを防止
し、確実良好なシール性能を長期にわたって維持させる
ことができる。そのうえ、トルク伝達部材における回転
密封環との対向面に、その径方向に沿って縦断する流体
流通用の溝が周方向に複数個設けられているので、回転
運転時にトルク伝達部材の複数個の溝を介してポンプ作
用を生起させて流体を強制的に循環させることが可能と
なり、これによって、流体中の固形物が回転密封環の内
側などに堆積したり、凝固したりすることにともなう回
転密封環の摺動特性の低下を改善して、密封端面の摩耗
に対する軸方向の追従性を良好に保ち、シール性能の一
層の向上を図ることができるだけでなく、上記ポンプ作
用によって回転密封環に対する冷却効果も助長すること
ができるという効果を奏する。
【００２９】また、請求項３のように、トルク伝達部材
における回転密封環との対向面に設けられた溝の内周縁
部に傾斜面又は円弧面を形成する場合は、上記流体中の
固形物を上記溝を通して回転密封環の外周側に円滑に流
動排出させてその固形物の堆積をより軽減することが可
能となり、さらに、請求項４のように、スプリングリテ
ーナのばね座壁に孔を形成する場合は、流体がその孔を
介してより激しく循環流動して、上記固形物などがスプ
リングに付着堆積することによるばね力の低下がなくな
り、これらによっても、密封端面の摩耗に対する回転密
封環の軸方向への追従移動性をより円滑にして所定のシ
ール性能を長期に亘って一層良好に確保することができ
る。
における回転密封環との対向面に設けられた溝の内周縁
部に傾斜面又は円弧面を形成する場合は、上記流体中の
固形物を上記溝を通して回転密封環の外周側に円滑に流
動排出させてその固形物の堆積をより軽減することが可
能となり、さらに、請求項４のように、スプリングリテ
ーナのばね座壁に孔を形成する場合は、流体がその孔を
介してより激しく循環流動して、上記固形物などがスプ
リングに付着堆積することによるばね力の低下がなくな
り、これらによっても、密封端面の摩耗に対する回転密
封環の軸方向への追従移動性をより円滑にして所定のシ
ール性能を長期に亘って一層良好に確保することができ
る。
【図１】本発明の一実施例によるメカニカルシールを示
す縦断側面図である。
す縦断側面図である。
【図２】同上実施例におけるメカニカルシールの要部の
半截縦断側面図である。
半截縦断側面図である。
【図３】同上実施例におけるメカニカルシールのドライ
ブカラーの斜視図である。
ブカラーの斜視図である。
【図４】流体中の固形物の循環流出状況を説明する要部
の縦断側面図である。
の縦断側面図である。
【図５】シール試験後の本発明のドライブカラーを示す
正面図である。
正面図である。
【図６】シール試験後の従来品のドライブカラーを示す
正面図である。
正面図である。
【図７】従来のメカニカルシールを示す要部の縦断側面
図である。
図である。
１ ケーシング ２ 回転軸 ３ 静止密封環 ３ａ，５ａ 密封端面 ５ 回転密封環 ８ スプリングリテーナ ８ａ ばね座壁 １２ ドライブカラー １３ スプリング １４ 孔 １５ トルク伝達用凹部 １６ トルク伝達用突起部 １８ 溝 １９ 傾斜面又は円弧面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実公 平７−1555（ＪＰ，Ｙ２) 実公 平６−36364（ＪＰ，Ｙ２)
Claims (4)
- 【請求項１】 回転軸が貫通するケーシングの内周側に
保持された静止密封環と、上記静止密封環における軸方
向一端の密封端面に摺接する密封端面を有し、上記回転
軸の外周側に一体回転可能に保持された回転密封環と、
上記回転密封環における密封端面とは軸方向で反対側の
端面に対応して上記回転軸にその軸方向に移動可能に保
持されたトルク伝達部材と、このトルク伝達部材と上記
回転軸に固定されたスプリングリテーナとの間に介装さ
れて、上記回転密封環を静止密封環側に移動付勢するス
プリングとを備え、上記回転密封環自体にトルク伝達用
の凹部を形成するとともに、この凹部に係合するトルク
伝達用突起部を上記トルク伝達部材に形成し、かつ、上
記トルク伝達部材における上記回転密封環との対向面
に、その径方向に沿って縦断する流体流通用の溝が周方
向に複数個設けられていることを特徴とするメカニカル
シール。 - 【請求項２】 上記トルク伝達用凹部が回転密封環自体
の外周面に形成されている請求項１記載のメカニカルシ
ール。 - 【請求項３】 上記トルク伝達部材における回転密封環
との対向面に設けられた溝の内周縁部に回転密封環側ほ
ど回転軸の外周面との間の間隔が大きくなるような傾斜
面又は円弧面が形成されている請求項１記載のメカニカ
ルシール。 - 【請求項４】 上記スプリングリテーナにおけるばね座
壁に流体循環用の孔が形成されている請求項１〜３のい
ずれかに記載のメカニカルシール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7149931A JP2700779B2 (ja) | 1995-06-16 | 1995-06-16 | メカニカルシール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7149931A JP2700779B2 (ja) | 1995-06-16 | 1995-06-16 | メカニカルシール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH094721A JPH094721A (ja) | 1997-01-07 |
| JP2700779B2 true JP2700779B2 (ja) | 1998-01-21 |
Family
ID=15485701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7149931A Expired - Fee Related JP2700779B2 (ja) | 1995-06-16 | 1995-06-16 | メカニカルシール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2700779B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108518484A (zh) * | 2018-06-01 | 2018-09-11 | 芜湖市中天密封件有限公司 | 一种高温污泥烘干机密封件 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52125669A (en) * | 1976-04-11 | 1977-10-21 | Yoshimasa Sasaki | Pearl barley contained dpops |
| JP4944911B2 (ja) * | 2009-03-06 | 2012-06-06 | 日本ピラー工業株式会社 | 接触型メカニカルシール |
| JP5985998B2 (ja) * | 2013-01-18 | 2016-09-06 | イーグル工業株式会社 | 密封装置 |
| CN107956878B (zh) * | 2017-12-28 | 2024-02-02 | 温州市天成密封件制造有限公司 | 外周波浪形密封环机械密封 |
| JP7262889B2 (ja) * | 2019-02-05 | 2023-04-24 | イーグルブルグマンジャパン株式会社 | メカニカルシール |
| CN115614109B (zh) * | 2022-10-13 | 2024-05-17 | 中国航发四川燃气涡轮研究院 | 一种耐负压圆周石墨密封结构 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2577231Y2 (ja) * | 1992-12-21 | 1998-07-23 | 株式会社シンゼット | 管形ヒューズ及びリード線付管形ヒューズ |
-
1995
- 1995-06-16 JP JP7149931A patent/JP2700779B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108518484A (zh) * | 2018-06-01 | 2018-09-11 | 芜湖市中天密封件有限公司 | 一种高温污泥烘干机密封件 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH094721A (ja) | 1997-01-07 |
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