JP3007089B1 - メカニカルシ―ル - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 静止密封環の附勢手段，回転阻止手段を構成
する部品の形状をシンプルなものとでき且つ当該手段の
部品点数を低減できるメカニカルシールを提供する。 【解決手段】 静止密封環５の端部外周に環状凹部５８
を形成し、この環状凹部５８に一部を切離した環状板か
らなるスプリング受け体５３をその素材の弾性を利用し
て係合固定させ、スプリング部材６をスプリング受け体
５３とこれに対向する取付ケース部分４２との間に装填
し、静止密封環５の端部に軸線方向に延びる係合溝５６
を形成して、この係合溝５６に取付ケース４に取り付け
たドライブピン５５を係合させてある。静止密封環５の
端部外周面は、環状凹部５８から漸次縮径するテーパ面
に構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、取付ケースに軸線
方向移動可能に保持された静止密封環と、回転軸に静止
密封環の一端部に対向して固定された回転密封環と、静
止密封環を回転密封環へと押圧するスプリング部材とを
具備するメカニカルシールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のメカニカルシールとしては、図５
に示す如く、回転機器の軸封部ケーシング１１１に取り
付けられた取付ケース１０４と、取付ケース１０４に軸
線方向移動可能に保持された静止密封環１０５と、回転
軸１１２にストッパーリング１０９により挿通固定され
たスリーブ１０７と、スリーブ１０７に静止密封環１０
５に対向して固定された回転密封環１０８と、静止密封
環１０５に相対回転不能に係合されたスプリング受け体
１５３と、スプリング受け体１５３に対向して、取付ケ
ース１０４に取り付けられたスプリング保持体１４２
と、取付ケース１０４の内周部に保持されており、取付
ケース１０４と回転軸１１２との間を二次シールするシ
ール部材１４８と、スプリング受け体１５３とスプリン
グ保持体１４２との間に装填されて、静止密封環１０５
を回転密封環１０８に押圧附勢する複数のコイルスプリ
ング１６１…と、スプリング受け体１５３とスプリング
保持体１４２との間に介装されて、静止密封環１０５の
取付ケース１０４に対する相対回転を軸線方向移動を許
容しつつ阻止するドライブピン１５５とを具備して、両
密封環１０５，１０８の相対回転摺接作用により、当該
回転機器の内部領域たる被密封流体領域Ａと外部領域た
る大気領域Ｂとを遮蔽シールするように構成されたもの
（以下「従来シール」という）が公知である。

【０００３】而して、従来シールにあっては、スプリン
グ受け体１５３は、静止密封環１０５の端部に嵌合され
ており、その嵌合部分における相対回転が、スプリング
受け体１５３に設けたピン１５３ａを静止密封環１０５
に形成した係合溝１０５ａに係合させることによって、
阻止されている。また、スプリング保持体１４２の一端
部には周方向に所定間隔を隔てて環状に並列する複数の
第１凹部１４２ａ…が形成されており、他端部には、第
１凹部１４２ａに干渉しない第２凹部１４２ｂが形成さ
れている。各第１凹部１４２ａには、各コイルスプリン
グ１６１の一端部が係合保持されている。また、ドライ
ブピン１５５はスプリング受け体１５３に螺合固着され
ていて、その先端部がスプリング保持体１４２を貫通し
て第２凹部１４２ｂへと突出されている。そして、ドラ
イブピン１５５の先端部には、第２凹部１４２ｂ内にお
いて軸線方向移動を許容される大径の抜け止め部１５５
ａが形成されている。したがって、静止密封環１０５
は、スプリング受け体１５３及びドライブピン１５５を
介してスプリング保持体１４２に相対回転不能に係止さ
れ、且つドライブピン１５５の抜け止め部１５５ａが第
２凹部１４２ｂ内を移動しうる範囲において軸線方向移
動を許容されるようになっている。また、スプリング保
持体１４２は、これに突設したピン１４２ｃを取付ケー
ス１０４の外端部を構成する蓋体１０４ａに係合させる
ことにより、取付ケース１０４に対する相対回転を阻止
されている。また、シール部材１４８は、蓋体１０４ａ
の内周部に係合保持されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、メカニカル
シールは、回転機器の機能を左右する重要な役割（軸
封）を果たすものではあるが、回転機器の主要部をなす
ものではないことから、構造的にもコスト的にも可及的
にコンパクトなものとしておくことが要請される。つま
り、回転機器の主要部品と附属部品であるメカニカルシ
ール等とは、構造的，経済的な許容度は大きく異なり、
メカニカルシールのような附属部品に許容される構造
的，経済的負担は極力低減しておくことが要請される。
一方、メカニカルシールの構成部品は、シール機能に直
結するために形状変更や構成変更が殆ど許容されない密
封環等の主要部品と、かかる主要部品の機能に悪影響を
及ぼさない範囲であれば、形状変更や部品点数の削除を
含む構成変更をある程度自由に行うことができる附属部
品とに大別することができる。したがって、上記した要
請を満足するためには、このような附属部品（静止密封
環の附勢手段や回転阻止手段を構成する部品等）の形状
を可及的にシンプルなものとする等の工夫をしておくこ
とが好ましい。

【０００５】かかる観点から従来シールの構成を検討し
てみると、例えば、スプリング受け体１５３は、コイル
スプリング１６１…を受け止めるためのものであるか
ら、コイルスプリング１６１…を受け止めるに十分な径
を有するものであればよく、形状シンプルにして製作コ
ストの安価な環状板で構成しておくことが可能である。
しかし、スプリング受け体１５３には、静止密封環１０
５の端部への嵌合部分とドライブピン１５５を螺合固着
するための螺子孔部分が必要である。したがって、スプ
リング受け体１５３は、かかる嵌合部分及び螺子孔部分
を確保するために必要且つ十分な大きさのものとしてお
く必要があり、上記した環状板のようなシンプル形状と
することができず、製作コストも低減することができな
い。

【０００６】また、スプリング保持体１４２は、コイル
スプリング１６１…を保持するために設けられるもので
あるから、取付ケース１０４の一部を構成する蓋体１０
４ａで兼用させることが可能であり、そのようにすれば
部品点数を低減できる。しかし、スプリング受け体１４
２には、ドライブピン１５５の抜け止め部１５５ａが移
動するための第２凹部１４２ｂを形成しておく必要があ
ることから、蓋体１０４ａで兼用させた場合、シール部
材１４８を保持させるスペースを確保することができな
い。勿論、シール部材１４８の保持部の外周側に第２凹
部１４２ｂを配置するようにすれば、蓋体１０４ａで兼
用させることも可能であるが、このようにすると、ドラ
イブピン１５５を螺合固着するために、スプリング受け
体１５３の径が必要以上に大きくなり、スプリング受け
体１５３ひいてはメカニカルシール全体の大型化を招く
ことになる。

【０００７】このように、従来シールでは、形状のシン
プル化や部品点数の低減を図りうる余地のある構成部分
が存在するものの、かかる構成部分を上記した要請を満
足しうるように改良することができないものであった。

【０００８】本発明は、シール機能に直結しない附属部
品について形状のシンプル化と部品点数の削除を可及的
に図ることにより、上記した要請を満足しうるメカニカ
ルシールを提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、取付ケースに
軸線方向移動可能に保持された静止密封環と、回転軸側
に静止密封環の一端部に対向して固定された回転密封環
と、静止密封環を回転密封環へと押圧するスプリング部
材とを具備するメカニカルシールにおいて、上記の目的
を達成すべく、特に、静止密封環の他端部外周に環状凹
部を形成し、この環状凹部に一部を切離した環状板から
なるスプリング受け体をその素材の弾性を利用して係合
固定させ、スプリング部材をスプリング受け体とこれに
対向する取付ケース部分との間に装填し、静止密封環の
他端部に軸線方向に延びる係合溝を形成して、この係合
溝に取付ケースに取り付けたドライブピンを係合させて
おくことを提案するものである。かかるメカニカルシー
ルにあっては、スプリング受け体の環状凹部への係合を
容易ならしめるために、静止密封環の他端部外周面を、
環状凹部から漸次縮径するテーパ面に構成しておくこと
が好ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図４に基づいて具体的に説明する。

【００１１】図１〜図４に示すメカニカルシールＭは、
回転機器の軸封部ケーシング１１とこれを貫通して機器
外に突出する回転軸１２との間に介装されて、当該回転
機器の内部領域たる被密封流体領域Ａと外部領域たる大
気領域Ｂとを遮蔽シールするものであり、静止側密封要
素１と回転側密封要素２と両密封要素１，２を軸封部ケ
ーシング１１及び回転軸１２への着脱時に一体連結させ
ておくための複数のセット爪３…とからなるカートリッ
ジ形のものに構成されている。なお、以下の説明におい
て、前後とは図１における左右を意味するものとする。

【００１２】静止側密封要素１は、図１及び図３に示す
如く、軸封部ケーシング１１に取付けられる筒状の取付
ケース４と、取付ケース４の内部に設けられた静止密封
環５と、静止密封環５に取り付けられたスプリング受け
体５３と、取付ケース４と静止密封環５との間に配設さ
れたスプリング部材６と、取付ケース４の前端部（後述
するスプリング保持体４２の前端部）４４に静止密封環
５と同心状をなして形成された円形の位置決め面４６と
を具備する。

【００１３】取付ケース４は、図１及び図３に示す如
く、円筒状のケース本体４１と、ケース本体４１の前端
内周部に嵌合固定された円環状のスプリング保持体４２
とからなる。ケース本体４１は、これを回転軸１２が同
心状に洞貫する状態で、ボルト・ナット４３…（一組の
み図示）により軸封部ケーシング１１の前端部に取付け
られている。スプリング保持体４２は、その前端部４４
をケース本体４１の前端面から前方に突出させると共に
回転軸１２が同心状に洞貫する状態で、適当数のビス４
５…（一本のみ図示）によりケース本体４１の前端部に
取付けられている。スプリング保持体４２の前端面は、
ケース本体４１の軸線に直交する環状平面に形成されて
いる。取付ケース４の前端部の外周面つまりスプリング
保持体４２の前端部４４の外周面は、ケース本体４１及
び後述する静止密封環５と同心状をなす円形の位置決め
面４６に構成されている。また、スプリング保持体４２
の内周部に形成した環状凹部４７には、図３に示す如
く、環状のシール部材４８が装填されていて、スプリン
グ保持体４２と回転軸１２との間を二次シールするよう
に工夫されている。この例では、シール部材４８とし
て、複数のＰＴＦＥ製スパイラルリング（スパイラル状
をなす帯状体）４８ａ…が使用されており、これらのス
パイラルリング４８ａ…を軸線方向に重ねた状態で環状
凹部４７に装填させている。また、ケース本体４１に
は、図１に示す如く、フラッシング通路４１ａ及びクエ
ンチング通路４１ｂが設けられている。

【００１４】静止密封環５は、図１に示す如く、円筒状
の保持体５１とこれに固着した環状の密封環本体５２と
からなり、Ｏリング５４及びドライブピン５５を介して
ケース本体４１の内周部に軸線方向（前後方向）に移動
可能に且つ相対回転不能に保持されている。

【００１５】保持体５１は、図１に示す如く、薄肉の第
１円筒部５１ａとその後端に一体形成した厚肉の第２円
筒部５１ｂとからなる。第１円筒部５１ａには、図３に
示す如く、軸線方向に延びる前方開口状の切欠溝５６が
形成されている。密封環本体５２は、第２円筒部５１ｂ
に同心状に嵌合固着されている。

【００１６】静止密封環５は、図１及び図３に示す如
く、保持体５１の第１円筒部５１ａに、その前端から後
方へと軸線方向へと延びる係合溝５６を形成して、この
係合溝５６にケース本体４１の内周部に植設したドライ
ブピン５５を係合させることにより、係合溝５６の範囲
での軸線方向移動を許容された状態で、ケース本体４１
に相対回転不能に保持されている。ドライブピン５５
は、ケース本体４１の内周部に形成された小径の環状段
部４９に植設されている。この環状段部４９の内径は、
当該環状段部４９を保持体５１の第１円筒部５１ａが若
干の隙間を隔てて挿通しうる程度に設定されている。な
お、この例では、ドライブピン５５及び係合溝５６は、
図２に示す如く、直径方向に対向する２箇所に設けられ
ている。

【００１７】さらに、静止密封環５は、図１に示す如
く、環状段部４９の後位において、保持体５１の第１円
筒部５１ａの外周部とケース本体４１の内周部との間に
介装したＯリング５４を介して、ケース本体４１に二次
シールされた同心状態で軸線方向移動自在に保持されて
いる。この静止密封環５は、ケース本体４１に形成され
た位置決め面４６と同心状をなしている。

【００１８】スプリング受け体５３は、図１〜図３に示
す如く、その一部５３ａを切離した環状板で構成されて
おり、環状段部４９の前位において、保持体５１の第１
円筒部５１ａの前端部外周に形成した環状凹部５８に係
合固定されている。スプリング受け体５３は、その一部
５３ａが切離されていることにより、素材の弾性を利用
して環状凹部５８に係脱しうるものであり、その構成材
及び板厚は、かかる環状凹部５８への係脱を可能とする
弾性変形とスプリング部材６によるスプリング圧を受け
止め得る強度とを確保できることを条件として、適宜に
選定される。この例では、スプリング受け体５３はＳＵ
Ｓ３１６製の薄肉環状板の一部５３ａを切離してなるも
のである。また、保持体５１の第１円筒部５１ａの前端
外周面は、図３に示す如く、スプリング受け体５３の環
状凹部５８への係脱を容易ならしめるべく、環状凹部５
８から前方へと漸次縮径するテーパ面５９に構成されて
いる。なお、スプリング受け体５３の後方への一定量以
上の移動は、環状段部４９の前端部への衝合により阻止
されており、静止密封環５が後述するスプリング部材６
により押圧されたときにも取付ケース４から後方へ抜け
出すことがないように工夫されている。

【００１９】スプリング部材６は、図１及び図３に示す
如く、スプリング保持体４２とスプリング受け体５３と
の間に介装された複数のコイルスプリング６１…で構成
されており、静止密封環５を後方へと押圧附勢してい
る。コイルスプリング６１…は、図２に示す如く、周方
向に等間隔を隔てて配置されている。なお、スプリング
保持体４２の後端部には、周方向に所定間隔を隔てて環
状に並列する複数の凹部４２ａ…が形成されており、各
凹部４２ａには各コイルスプリング６１の前端部が係合
保持されている。

【００２０】回転側密封要素２は、図１に示す如く、回
転軸１２に挿通されたスリーブ７と、スリーブ７に固定
保持された回転密封環８と、スリーブ７を回転軸１２に
固定するためのストッパーリング９及び複数のセットス
クリュー９１…，９２…とを具備する。

【００２１】スリーブ７は、図１に示す如く、その前後
端部７１，７２を取付ケース４から突出させた状態で回
転軸１２に挿通されている。スリーブ７は後端部７２を
除いて薄肉の円筒形状をなすものであり、前端部７１に
は複数（この例では２つ）のセット孔７３…が穿設され
ている。また、スリーブ７の後端部７２の内周部には、
回転軸１２との間を二次シールするＯリング７４が保持
されている。

【００２２】回転密封環８は、図１に示す如く、スリー
ブ７の後端部７２に、Ｏリング７５及びドライブピン７
６を介して同心状に嵌合固定されている。回転密封環８
には、静止密封環５つまり密封環本体５２がコイルスプ
リング６１…により押圧接触されている。静止密封環５
と回転密封環８との対向端面は、軸線に直交する環状平
滑面をなす密封端面５ａ，８ａに形成されている。

【００２３】ストッパーリング９は、図１及び図３に示
す如く、スリーブ７の前端部７１にこれと同心状に嵌合
された円環状体である。ストッパーリング９のスリーブ
７への適正な嵌合状態は、ストッパーリング９の前端内
周部に形成した環状段部９４がスリーブ７の前端面に衝
合することによって確保される。ストッパーリング９の
後端面は、当該適正な嵌合状態においてスリーブ７の軸
線に直交する、環状平面に形成されている。ストッパー
リング９には、周方向に適当間隔を隔てて径方向に貫通
する複数（この例では４つ）のネジ孔９３…が穿設され
ている。これらネジ孔９３…のうち２つは、上記した適
正な嵌合状態において、スリーブ４に穿設したセット孔
７３，７３に合致する。而して、セット孔７３に合致し
ない各ネジ孔９３には第１セットスクリュー９１が螺合
されていて、図１に示す如く、各第１セットスクリュー
９１をスリーブ７の外周面へと締め付けることにより、
ストッパーリング９がスリーブ７に固定される。一方、
セット孔７３に合致する各ネジ孔９３には第２セットス
クリュー９２が螺合されていて、図１に示す如く、各第
２セットスクリュー９２をセット孔７３を通して回転軸
１２の外周面へと締め付けることにより、ストッパーリ
ング９が回転軸１２に固定される。したがって、ストッ
パーリング９に設けた各第１及び第２セットスクリュー
９１，９２を締め付けることにより、スリーブ７を回転
軸１２に固定させることができ（図１に示す状態）、各
第１及び第２セットスクリュー９１，９２を緩めること
により、スリーブ７を回転軸１２に挿脱自在となすこと
ができる（図３及び図４に示す状態）。ところで、スリ
ーブ７の全長は、両密封要素１，２の軸線方向における
位置関係が適正となる状態において、つまり両密封環
４，５のスプリング部材６による接触圧が適正となる状
態において、スリーブ７に取り付けられたストッパーリ
ング９の後端面とスプリング保持体４２の前端面とが軸
線方向に所定の間隔（以下「適正間隔」という）Ｈを隔
てて対向するように、設定されている。

【００２４】各セット爪３は、図３及び図４に示す如
く、ストッパーリング９の外周部にビス３１で取付けら
れる円弧板状の取付部３２と、取付ケース４に形成され
た位置決め面４６に接触係合する円弧板状の径方向位置
決め部３３と、スプリング保持体４２の前端部４４とス
トッパーリング９との間に嵌入してスリーブ７に形成し
た係合孔７７に突入係合する扇板状の軸線方向位置決め
部３４とからなる。セット爪３の数は任意であるが、こ
の例では、一対のセット爪３，３を、図４に示す如く、
ストッパーリング９の径方向に対向する位置に取付ける
ようにしている。位置決め面４６に接触係合する径方向
位置決め部３３の内側面３３ａは、位置決め面４６と同
一径をなす円弧面であって、取付部３２をストッパーリ
ング９に取り付けたときにおいてストッパーリング９と
同心をなす円弧面に形成されている。したがって、取付
部３２をストッパーリング９に取り付けると共に、径方
向位置決め部３３の内側面３３ａを位置決め面４６に密
に接触させると、ストッパーリング９とスプリング保持
体４２とが径方向に芯ずれを生じない同心状態に位置決
めされ、その結果、スプリング保持体４２及びこれと同
心状をなすケース本体４１等で構成される静止側密封要
素１とストッパーリング９及びこれと同心関係に保持さ
れたスリーブ７等で構成される回転側密封要素２との径
方向位置関係を適正（同心）に保持させることができ
る。軸線方向位置決め部３４は、取付部３２をストッパ
ーリング９に取り付けたときにおいてストッパーリング
９の後端面に接触するように、取付部３２に直交してお
り、その前後方向における板厚ｈは、前記した適正間隔
Ｈに一致する寸法に設定されている。また、係合孔７７
のスリーブ７における形成位置は、スリーブ７に対して
上記した適正な嵌合状態にあるストッパーリング９とス
プリング保持体４２との軸線方向間隔が適正間隔Ｈとな
っているときにおいて、ストッパーリング９に取り付け
られたセット爪３の軸線方向位置決め部３４の先端が突
入係合しうるように、設定されている。したがって、各
セットスクリュー９１，９２を緩めた状態、つまりスト
ッパーリング９がスリーブ７に固定されておらず且つス
リーブ７が回転軸１２に固定されていない状態において
も、取付部３２をストッパーリング９に取り付けると共
に軸線方向位置決め部３４を係合孔７７に係合させてお
くと、密封環５，８を相互押圧させているコイルスプリ
ング６１…の附勢力により、スリーブ７が取付ケース４
に対して前方へと押圧されることから、軸線方向位置決
め部３４がストッパーリング９とスプリング保持体４２
との間に挟圧されると共に、ストッパーリング９がその
スリーブ７からの離脱を軸線方向位置決め部３４の係合
孔７７への係合により阻止されて適正な嵌合状態に保持
され、前記した適正間隔Ｈを保持した状態で両密封要素
１，２が軸線方向に相対変位不能に連結される。なお、
両密封要素１，２の連結，位置決めを行うためには、少
なくとも一対のセット爪３，３が必要である。

【００２５】以上のように構成されたメカニカルシール
Ｍは、次のように、所定のシール機能を発揮する使用形
態と同一形態をなすカートリッジ構造に組み立てられ
る。

【００２６】まず、ケース本体４１内に、その後方か
ら、Ｏリング５４を嵌合させた静止密封環５を挿入す
る。そして、静止密封環５の係合溝５６，５６にドライ
ブピン５５，５５を係合させた上、スプリング受け体５
３を静止密封環５の環状凹部５８に係合させて静止密封
環５に固定する。かかるスプリング受け体５３の環状凹
部５８への係合は、静止密封環５の前端外周面がテーパ
面５９に形成されていることとも相俟って、一部５３ａ
を切離した環状板であるスプリング受け体５３自体の弾
性変形により容易に行うことができる。

【００２７】次に、静止密封環５にその後方から回転密
封環８を固着したスリーブ７を挿通させて、静止密封環
５に回転密封環８を対向させる。そして、ケース本体４
１から前方に突出させたスリーブ７の前端部分に、コイ
ルスプリング６１…及びシール部材４８を保持させたス
プリング保持体４２を挿通させると共に、ストッパーリ
ング９を嵌合させる。

【００２８】しかる後、スプリング保持体４２をビス４
５…によりケース本体４１に取り付けて取付ケース４を
組み立てると共に、各セット爪３の取付部３２を、径方
向位置決め部３３をスプリング保持体４２の位置決め面
４６に接触係合させ且つ軸線方向位置決め部３４をスト
ッパーリング９とスプリング保持体４２との間に挟圧さ
せた状態でスリーブ７の係合孔７７に突入係合させた状
態で、ストッパーリング９にビス３１により取り付ける
ことにより、両密封要素１，２の軸線方向及び径方向に
おける位置関係が使用形態と同一となるように位置決め
されたカートリッジ構造のメカニカルシールＭが組み立
てられる（図３，図４参照）。

【００２９】すなわち、ストッパーリング９に取り付け
た各セット爪７７の軸線方向位置決め部３４がスリーブ
７の係合孔７７に係合していることから、ストッパーリ
ング９の各セットスクリュー９１，９２を締め付けてお
かずとも、ストッパーリング９がコイルスプリング６１
…の押圧力によってスリーブ７から抜脱されることな
く、スリーブ７に対して適正な嵌合状態（第２セットス
クリュー９２，９２がスリーブ７の軸線方向においてセ
ット孔７３，７３に一致する状態）に保持されることに
なる。そして、ストッパーリング９とスプリング保持体
４２との軸線方向における対向間隔は、各セット爪３の
軸線方向位置決め部３４の介在によって、その板厚ｈに
一致する寸法に保持され、前記した適正間隔Ｈに保持さ
れる。すなわち、コイルスプリング６１…による押圧作
用と各セット爪３の軸線方向位置決め部３４の各係合孔
７７への係合作用とによって、静止側密封要素１と回転
側密封要素２とが、コイルスプリング６１…による両密
封環５，８の接触圧が適正となる状態で、つまり両密封
要素１，２の軸線方向における相対位置が適正となるよ
うに位置決めされた状態で、連結されることになる。

【００３０】ところで、メカニカルシールＭを脱着させ
る場合、両密封要素１，２を連結しておくためにストッ
パーリング９をスリーブ７に固定しておく必要がある
が、かかるストッパーリング９のスリーブ７への固定
は、セットスクリュー、特に第１セットスクリュー９
１，９１を締め付けておくことによっても行うことがで
きる。しかし、スリーブ７が回転軸１２に嵌合されてい
ない状態で、第１セットスクリュー９１，９１を締め付
けると、薄肉のスリーブ９が変形する虞れがある。一
方、スリーブ７を厚肉のものとしておくと、このような
虞れはないが、スリーブ７が貫通する静止密封環５やス
リーブ７に嵌合固定させる回転密封環８の径が必要以上
に大きくなり、これに伴ってケース本体４１等も必然的
に大型化し、メカニカルシールＭが徒に大型化すること
になる。しかも、スリーブ７は長尺なものであるから、
これを厚肉のものとすると、密封環５，８等が大型化す
ることとも相俟って、メカニカルシールＭ全体が徒に重
量化することになる。

【００３１】しかし、上記した如く、各セット爪３の軸
線方向位置決め部３４を各係合孔７７に係合させるよう
にすると、各セットスクリュー９１，９２を締め付けて
おかずとも、ストッパーリング９をスリーブ７に固定さ
せておくことができるから、上記した問題を生じること
なく、スリーブ７を薄肉のものとし得て、メカニカルシ
ールＭの可及的な小型化，軽量化を図ることができる。

【００３２】また、ストッパーリング９とスプリング保
持体４２との径方向における位置関係は、ストッパーリ
ング９に径方向に対向して取り付けられた両セット爪
３，３の径方向位置決め部３３，３３がスプリング保持
体４２の位置決め面４６に接触係合することから、同心
状態となる。したがって、両密封要素１，２は、径方向
における相対位置が適正となる状態に一体連結されるこ
とになり、その結果、位置決め面４６と同心状態をなし
て取付ケース４に保持された静止密封環５とスリーブ７
に同心状に嵌合固定された回転密封環８との径方向位置
も同心に保持されることになり、両密封環５，８の対向
端面である密封端面５ａ，８ａの平行度，同心度が確保
されることになる。

【００３３】このように、両密封要素１，２が一対のセ
ット爪３，３により軸線方向及び径方向に適正に位置決
めされた状態で一体連結されたメカニカルシールＭは、
そのまま回転機器に組み込むことができ、爾後、両セッ
ト爪３，３を取り外すことにより、良好なシール機能を
発揮することができる。

【００３４】すなわち、スリーブ７を回転軸１２に挿通
させると共に、取付ケース４をボルト・ナット４３によ
り軸封部ケーシング１１に取り付けて、静止側密封要素
２を軸封部ケーシング１１に取り付ける。そして、各第
１セットスクリュー９１をスリーブ７へと締め付けて、
ストッパーリング９をスリーブ７に固定すると共に、各
第２セットスクリュー９２をセット孔７３を介して回転
軸１２に締め付けて、回転側密封要素２を回転軸１２に
取り付ける。しかる後、各セット爪３をストッパーリン
グ９から取り外すことにより、メカニカルシールＭの回
転機器への組み込みを完了する（図１参照）。

【００３５】かかるメカニカルシールＭへの回転機器へ
の組み込み作業は、当該メカニカルシールＭが上記した
如く予め使用形態と同一形態に組み立てられていること
から、両密封要素１，２の各構成部材を各別に組み込む
場合に比して、極めて容易であり、未熟練者であって
も、組み込み不良を生じることなく、適正に行うことが
できる。

【００３６】したがって、このようにして組み込まれた
メカニカルシールＭによれば、回転軸１２の回転に伴っ
て、静止密封環５つまり密封環本体５２と回転密封環８
との対向端面である密封端面５ａ，８ａが適正圧で接触
された平行，同心状態で相対回転することになり、かか
る密封端面５ａ，８ａの相対回転摺接作用により被密封
流体領域Ａと大気領域Ｂとを良好にシールすることがで
きる。しかも、かかるシール機能は、取付ケース４内に
おける密封端面５ａ，８ａの内周側領域と取付ケース４
外の大気領域Ｂとの連通部分がスプリング保持体４２の
内周凹部に装填したシール部材４８により二次シールさ
れていることによって、より良好に発揮される。

【００３７】ところで、従来シールでは、冒頭で述べた
如く、ドライブピン１５５の抜け止め部１５５ａをスプ
リング保持体４２に形成した第２凹部１４２ｂへと突入
させているため、かかる第２凹部１４２の存在により、
スプリング保持体１４２の内周部にシール部材１４８を
保持させる環状凹部４７に相当するスペースを確保する
ことができない。

【００３８】しかし、上記したメカニカルシールＭで
は、スプリング受け体５３を一部５３ａを切離した環状
板で構成すると共に、ドライブピン５５をケース本体４
１に設けて、これを静止密封環５の外周部に係合させる
ようにしたから、メカニカルシールＭを徒に大型化する
ことなく、シール部材４８を設けておくためのスペース
（環状凹部４７）を確保することができる。しかも、ス
プリング受け体５３を薄い環状板で構成すると共に、こ
れを静止密封環５の外周部に係合させるようにしたか
ら、メカニカルシールＭの小型化と部品点数の低減によ
る構造の簡略化を図ることができ、且つその組み立ても
容易となる。

【００３９】また、メカニカルシールＭの回転機器から
の取り外しは、上記した回転機器への組み込みと逆の手
順により行うことができ、当該組み込みと同様に容易に
行うことができる。すなわち、各セット爪３，３を上記
した状態となるようにストッパーリング９に取り付けた
上、各セットスクリュー９１，９２を緩めると共に、取
付ケース４を軸封部ケーシング１１から取り外すことに
より、メカニカルシールＭを組み立てた状態のまま回転
機器から取り外すことができる。このように、メカニカ
ルシールＭを使用形態と同一形態に組み立て状態で回転
機器に脱着することにより、メカニカルシールＭの組み
立て，分解を含めたメンテナンス作業も極めて容易に行
うことができる。また、上記したメカニカルシールＭ
は、回転機器への脱着を使用形態と同一形態に組み立て
たカートリッジ構造物として行うことができるものであ
るから、メカニカルシールの装着を予定しない回転機器
の軸封部（例えば、グランドパッキングを使用するよう
に構成されたスタフィングボックス等）にも、その構造
を変更することなく、そのまま装着することができ、ス
タフィングボックス等の既存の軸封部をメカニカルシー
ルによるものに容易に改造することができる。

【００４０】なお、本発明は上記した実施の形態に限定
されるものではなく、本発明の基本原理を逸脱しない範
囲において、適宜に改良，変更することができる。例え
ば、本発明は、上記したカートリッジ形のメカニカルシ
ールＭの他、各構成部材を各別に一定の手順で回転機器
の軸封部に組み込むようにしたメカニカルシールにも適
用することができる。また、本発明が適用されるメカニ
カルシールは、密封端面５ａ，８ａが相対回転摺接する
端面接触形のものの他、密封端面間を動圧や静圧により
非接触状態に保持させる非接触形のものにも適用するこ
とができる。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明から容易に理解されるよう
に、本発明のメカニカルシールは、静止密封環の附勢手
段ないし回転阻止手段を構成する部品の形状を可及的に
シンプルなものとし、且つ当該手段の部品点数を低減し
たものであるから、構造簡単にして安価に製作すること
ができ且つ組み立ても容易であり、極めて実用的価値の
高いものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るメカニカルシールの一例を示した
もので、シール機能を発揮する使用形態を示す縦断側面
図である。

【図２】図１のII−II線に沿う縦断正面図である。

【図３】当該メカニカルシールの組み立て状態を示す要
部の縦断側面図である（断面は図４のIII−III線に沿
う）。

【図４】図３のIV−IV線に沿う縦断背面図である。

【図５】従来シールを示す縦断側面図である。

【符号の説明】

Ｍ…メカニカルシール、１…静止側密封要素、２…回転
側密封要素、３…セット爪、４…取付ケース、５…静止
密封環、５ａ，８ａ…密封端面、６…スプリング部材、
７…スリーブ、８…回転密封環、９…ストッパーリン
グ、１１…軸封部ケーシング、１２…回転軸、３２…取
付部、３３…径方向位置決め部、３４…軸線方向位置決
め部、４１…ケース本体、４２…スプリング保持体（ス
プリング受け体に対向する取付ケース部分）、４４…ス
プリング保持体の前端部、４６…位置決め面、４８…シ
ール部材、４９…環状段部、５１…保持体、５１ａ…第
１円筒部（静止密封環の他端部）、５２…密封環本体
（静止密封環の一端部）、５３…スプリング受け体、５
３ａ…（スプリング受け体の切離部）、５５…ドライブ
ピン、５６…係合溝、５８…環状凹部、５９…テーパ
面、６１…コイルスプリング、７１…スリーブの前端
部、７２…スリーブの後端部、７３…セット孔、７７…
係合孔、９１，９２…セットスクリュー、９３…ネジ
孔。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 取付ケースに軸線方向移動可能に保持さ
   れた静止密封環と、回転軸側に静止密封環の一端部に対
   向して固定された回転密封環と、静止密封環を回転密封
   環へと押圧するスプリング部材とを具備するメカニカル
   シールにおいて、静止密封環の他端部外周に環状凹部を
   形成し、この環状凹部に一部を切離した環状板からなる
   スプリング受け体をその素材の弾性を利用して係合固定
   させ、スプリング部材をスプリング受け体とこれに対向
   する取付ケース部分との間に装填し、静止密封環の他端
   部に軸線方向に延びる係合溝を形成して、この係合溝に
   取付ケースに取り付けたドライブピンを係合させてある
   ことを特徴とするメカニカルシール。
2. 【請求項２】 静止密封環の他端部外周面が、環状凹部
   から漸次縮径するテーパ面に構成されていることを特徴
   とする、請求項１に記載するメカニカルシール。