JP3196645U - Mechanical seal device - Google Patents

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秀樹 丸山
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Abstract

【課題】良好なシール性を維持しつつ省エネルギー化を実現することができると共に、簡便な作業で製造することができ、製造コストを低減することができるメカニカルシール装置を提供する。【解決手段】メカニカルシール装置1は、ハウジング60側に設けられるメインティングリング20と、軸部材50と共に回転し、スプリングにより軸方向に付勢されてメインティングリングの端面に対して摺動する摺動面を有するシールリング10とを備える。メインティングリングは、シールリングとの対向面に設けられ且つ径方向寸法W3がメインティングリングの径方向寸法W4よりも狭幅化された凸部20Aを有し、凸部20Aの軸方向端面20cが、シールリングの凸部10Aの軸方向端面10bと摺動する。【選択図】図2An object of the present invention is to provide a mechanical seal device that can realize energy saving while maintaining good sealing performance, can be manufactured by a simple operation, and can reduce manufacturing costs. A mechanical seal device 1 rotates with a maining ring 20 provided on a housing 60 side and a shaft member 50, and is slid against an end surface of the maining ring by being urged in an axial direction by a spring. And a seal ring 10 having a moving surface. The maining ring has a convex portion 20A which is provided on the surface facing the seal ring and whose radial dimension W3 is narrower than the radial dimension W4 of the mainting ring, and the axial end surface 20c of the convex portion 20A. However, it slides with the axial end surface 10b of the convex portion 10A of the seal ring. [Selection] Figure 2

Description

本考案は、一般産業機器(GI)分野で使用されるメカニカルシール装置に関し、特に水中ポンプや陸上汎用ポンプなどのポンプ装置に適用されるメカニカルシール装置に関する。   The present invention relates to a mechanical seal device used in the general industrial equipment (GI) field, and more particularly to a mechanical seal device applied to a pump device such as a submersible pump or a general land pump.

従来、メカニカルシール装置に要求される省エネルギー化の観点から、メインティングリングとシールリングとの摺動面を小さくした構成が採用されている。具体的には、図5(a)及び(b)に示すように、軸部材200に取り付けられたメカニカルシール装置100において、シールリング110のメインティングリング側端部に、径方向に関して狭幅化した凸部110Aを設けることにより、凸部110Aの軸方向シールリング側端面110aとメインティングリング20のメインティングシール側端面120aとの摺動面積を小さくしている。この結果、シールリング110のメインティングリング側端部において、メインティングリング120と摺動しない非摺動面積を増大させることができ、メカニカルシール装置が本来有するシール性を確保しつつ、摺動面積の縮小による省エネルギー化を実現することが可能となっている。   Conventionally, the structure which made the sliding surface of a maining ring and a seal ring small from the viewpoint of the energy-saving requested | required of a mechanical seal apparatus is employ | adopted. Specifically, as shown in FIGS. 5A and 5B, in the mechanical seal device 100 attached to the shaft member 200, the width of the seal ring 110 on the maining ring side is narrowed in the radial direction. By providing the convex portion 110A, the sliding area between the axial seal ring side end surface 110a of the convex portion 110A and the maining seal side end surface 120a of the mainting ring 20 is reduced. As a result, the non-sliding area that does not slide with the maining ring 120 can be increased at the end of the seal ring 110 on the side of the maining ring, and the sliding area can be secured while ensuring the inherent sealing performance of the mechanical seal device. It is possible to realize energy saving by reducing the size of the system.

上記のように構成されるメカニカルシール装置において、更なる省エネルギー化の観点から、近年、低摩擦係数を有するアルミナセラミックス、SiC等の硬質材料で形成されたメインティングリングがある。しかしながら、従来の表面加工方法では、メインティングリングの軸方向シールリング側端面においてシールリングと摺動しない非摺動面が存在する場合であっても、メインティングリングのシールリング側端面全体に対して、面粗度・平坦度などの精度が高い加工を行う必要があり、また、摺動面の加工費がメカニカルシール装置の加工費全体の大きな割合を占めている。このため、加工作業が煩雑であると共にコストデメリットが生じ、特に、メインティングリングが上記のような硬質材料で量産される場合にはこのような問題点が顕著となる。また、メインティングリングの外径を小さくして、軸方向シールリング側端面の面積を上記加工前に予め小さくすることは可能であるが、メインティングリングを成形するための金型を変更し、更に、メインティングリングをハウジングに固定するガスケットを成形するための金型を変更する必要があり、製造コストの増大を伴う。   In the mechanical seal device configured as described above, from the viewpoint of further energy saving, in recent years, there are maining rings formed of hard materials such as alumina ceramics and SiC having a low friction coefficient. However, with the conventional surface processing method, even if there is a non-sliding surface that does not slide with the seal ring on the end surface on the axial seal ring side of the maining ring, the entire surface on the seal ring side of the maining ring Therefore, it is necessary to perform processing with high precision such as surface roughness and flatness, and the processing cost of the sliding surface accounts for a large proportion of the total processing cost of the mechanical seal device. For this reason, the processing work is complicated and cost disadvantages occur. In particular, when the maining ring is mass-produced with the hard material as described above, such a problem becomes remarkable. Further, it is possible to reduce the outer diameter of the maining ring and reduce the area of the end face on the axial seal ring side in advance before the above processing, but change the mold for molding the maining ring, Furthermore, it is necessary to change the mold for molding the gasket for fixing the maining ring to the housing, which increases the manufacturing cost.

本考案の目的は、良好なシール性を維持しつつ省エネルギー化を実現することができると共に、簡便な作業で製造することができ、製造コストを低減することができるメカニカルシール装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a mechanical seal device that can realize energy saving while maintaining good sealing performance, can be manufactured by a simple operation, and can reduce manufacturing costs. is there.

上記目的を達成するために、本考案のメカニカルシール装置は、ハウジングと軸部材との間をシールするメカニカルシールであって、前記ハウジング側に設けられる固定環と、
前記軸部材と共に回転し、付勢部材により軸方向に付勢されて前記固定環の端面に対して摺動する摺動面を有する回転環とを備え、前記回転環は、前記固定環との対向面に設けられ且つ径方向寸法が当該回転環の径方向寸法よりも狭幅化された第1凸部を有し、前記固定環は、前記回転環との対向面に設けられ且つ径方向寸法が当該固定環の径方向寸法よりも狭幅化された第2凸部を有し、前記第2凸部の前記軸方向端面が、前記第1凸部の前記軸方向端面と摺動することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a mechanical seal device of the present invention is a mechanical seal that seals between a housing and a shaft member, and a stationary ring provided on the housing side,
A rotating ring having a sliding surface that rotates together with the shaft member and is urged in an axial direction by an urging member and slides against an end surface of the fixed ring, and the rotating ring is A first convex portion provided on the opposing surface and having a radial dimension that is narrower than a radial dimension of the rotating ring; and the stationary ring is provided on the opposing surface of the rotating ring and is in the radial direction. A second convex portion whose dimension is narrower than a radial dimension of the stationary ring; and the axial end surface of the second convex portion slides with the axial end surface of the first convex portion. It is characterized by that.

また、前記固定環は、前記軸部材の軸方向に関して前記回転環側の端部であって且つその外周縁部に面取り部を有し、前記面取り部の径方向内方に前記第2凸部が形成される。   Further, the stationary ring is an end portion on the rotating ring side with respect to the axial direction of the shaft member, and has a chamfered portion on an outer peripheral edge portion thereof, and the second convex portion is radially inward of the chamfered portion. Is formed.

好ましくは、前記面取り部が段付き部であり、或いは前記面取り部がテーパ部である。   Preferably, the chamfered portion is a stepped portion, or the chamfered portion is a tapered portion.

更に、前記第1凸部の前記軸方向端面及び前記第2凸部の前記軸方向端面の双方が、前記軸部材の軸方向に対して垂直に設けられる。   Furthermore, both the axial end surface of the first convex portion and the axial end surface of the second convex portion are provided perpendicular to the axial direction of the shaft member.

前記メカニカル装置は、ポンプ装置の軸部材に取り付けられるのが好ましい。   The mechanical device is preferably attached to a shaft member of the pump device.

本考案によれば、固定環が、回転環との対向面に設けられ且つ径方向寸法が当該固定環の径方向寸法よりも狭幅化された第2凸部を有している。そして、固定環における第2凸部の軸方向端面が、回転環における第1凸部の軸方向端面と摺動する。すなわち、第2凸部が挟幅化されているので、第2凸部の軸方向端面の面積が従来よりも小さくなり、第2凸部の軸方向端面において、第1凸部の軸方向端面との摺動面の面積を十分に確保しつつ、第1凸部と摺動しない非摺動面の面積を極力小さくすることができる。また、第2凸部の軸方向端面の面積が小さいため、面粗度・平坦度などの高精度の加工を施す被加工面の面積を小さくすることができる。したがって、良好なシール性を維持しつつ省エネルギー化を実現し、更には製造コストを大幅に低減することができる。   According to the present invention, the stationary ring has the second convex portion provided on the surface facing the rotating ring and having a radial dimension narrower than a radial dimension of the stationary ring. And the axial direction end surface of the 2nd convex part in a stationary ring slides with the axial direction end surface of the 1st convex part in a rotation ring. That is, since the second convex portion is narrowed, the area of the axial end surface of the second convex portion is smaller than the conventional one, and the axial end surface of the first convex portion is the axial end surface of the second convex portion. The area of the non-sliding surface that does not slide with the first convex portion can be made as small as possible while sufficiently securing the area of the sliding surface. In addition, since the area of the end surface in the axial direction of the second convex portion is small, the area of the surface to be processed on which high-precision processing such as surface roughness and flatness is performed can be reduced. Therefore, energy saving can be realized while maintaining good sealing performance, and the manufacturing cost can be greatly reduced.

また、固定環の軸部材の軸方向に関して回転環側の端面であって且つその外周縁部に面取り部を設けることにより、当該面取り部の径方向内方に第2凸部が形成される。これら面取り部及び第2凸部を設ける際には、固定環成形用金型の一部のみを変更するだけでよいため、固定環に第2凸部を簡単に形成することができる。また、固定環の径方向寸法を変更しないため、ガスケット成形用の金型を変更する必要もない。よって、メカニカルシール装置を簡便な作業で製造することができ、また、製造コストの増大を抑制することが可能となる。   Further, by providing a chamfered portion on the outer peripheral edge portion of the end surface on the rotating ring side with respect to the axial direction of the shaft member of the stationary ring, a second convex portion is formed radially inward of the chamfered portion. When providing the chamfered portion and the second convex portion, it is only necessary to change a part of the mold for forming the fixed ring, so that the second convex portion can be easily formed on the fixed ring. Moreover, since the radial dimension of the stationary ring is not changed, there is no need to change the gasket molding die. Therefore, the mechanical seal device can be manufactured by a simple operation, and an increase in manufacturing cost can be suppressed.

本考案の実施形態に係るメカニカルシール装置の構成を概略的に示す斜視図である。It is a perspective view showing roughly the composition of the mechanical seal device concerning the embodiment of the present invention. 図1のメカニカルシール装置が軸部材に取り付けられた状態を示す断面図であり、(a)は全体図、(b)は摺動面の拡大図である。It is sectional drawing which shows the state in which the mechanical seal apparatus of FIG. 1 was attached to the shaft member, (a) is a general view, (b) is an enlarged view of a sliding surface. (a)及び(b)は、図2における固定環の変形例を示す断面図である。(A) And (b) is sectional drawing which shows the modification of the stationary ring in FIG. 2つのメカニカルシール装置を軸部材に並設して配置した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which has arrange | positioned two mechanical seal apparatuses in parallel with the shaft member. 従来のメカニカルシール装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the conventional mechanical seal apparatus.

以下、本考案の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本考案の実施形態に係るメカニカルシール装置の構成を概略的に示す斜視図であり、図2(a)は、図1のメカニカルシール装置が軸部材に取り付けられた状態を示す全体断面図である。図1のこのメカニカルシール装置は、各種産業機器、特にポンプ装置に使用され、ハウジングと軸部材との間で内部の流体等(以下、密封対象という)をシールすることを目的として軸に装着される。なお、図1のメカニカルシール装置は、その一例を示すものであり、本考案に係るメカニカルシール装置の構成は、図1のものに限られないものとする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a configuration of a mechanical seal device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2A is an overall view showing a state in which the mechanical seal device of FIG. 1 is attached to a shaft member. It is sectional drawing. The mechanical seal device of FIG. 1 is used in various industrial equipment, particularly pump devices, and is mounted on a shaft for the purpose of sealing an internal fluid or the like (hereinafter referred to as an object to be sealed) between a housing and a shaft member. The The mechanical seal device of FIG. 1 shows an example thereof, and the configuration of the mechanical seal device according to the present invention is not limited to that of FIG.

メカニカルシール装置1は、ハウジング60側に設けられるメインティングリング20(固定環)と、軸部材50と共に回転し、後述するスプリングにより軸方向に付勢されてメインティングリング20の端面に対して摺動する摺動面を有するシールリング10(回転環)とを備える。シールリング10とメインティングリング20は、同軸で配置された一対の環状部材であり、シールリング10とメインティングリング20が協働して両部材間で密封対象をシールしている。   The mechanical seal device 1 rotates together with a maining ring 20 (fixed ring) provided on the housing 60 side and a shaft member 50 and is urged in the axial direction by a spring described later to slide on the end surface of the maining ring 20. And a seal ring 10 (rotary ring) having a sliding surface that moves. The seal ring 10 and the maining ring 20 are a pair of annular members arranged coaxially, and the seal ring 10 and the maining ring 20 cooperate to seal the object to be sealed between the two members.

シールリング10の外周縁部には、該シールリングと嵌合する略漏斗型のケース11が取り付けられている。ケース11には、樹脂或いはエラストマー製のベローズ12が内包されており、このベローズ12は、筒状部12Aと、該筒状部の端部から径方向外方に延出し、シールリング10と当接又は圧接するフランジ部12Bとを有している。筒状部12Aの外周部にはドライブリング13が配置されており、該ドライブリングの嵌合力によって筒状部12Aが軸部材50に密着し、これにより筒状部12Aの内周面12aと軸部材50の外周面50aとの間で密封対象がシールされる。また、フランジ部12Bは、機外側Aの面に突起部12B’を有しており、その突出方向端面12bが、シールリング10における機内側Bの端面10aと圧接する。   A substantially funnel-shaped case 11 that is fitted to the seal ring is attached to the outer peripheral edge of the seal ring 10. The case 11 contains a bellows 12 made of resin or elastomer. The bellows 12 extends radially outward from the end of the cylindrical portion 12A and the cylindrical portion, and contacts the seal ring 10. And a flange portion 12B in contact or pressure contact. The drive ring 13 is disposed on the outer peripheral portion of the cylindrical portion 12A, and the cylindrical portion 12A is brought into close contact with the shaft member 50 by the fitting force of the drive ring, whereby the inner peripheral surface 12a of the cylindrical portion 12A and the shaft The object to be sealed is sealed with the outer peripheral surface 50 a of the member 50. Further, the flange portion 12 </ b> B has a protrusion 12 </ b> B ′ on the surface of the machine outside A, and the projecting direction end surface 12 b is in pressure contact with the machine end B end surface 10 a of the seal ring 10.

また、ケース11の機内側Bには、回転軸50に嵌着された断面略L字型のスプリングホルダ14が配設され、該スプリングホルダとケース11との間にはケースを機外側Aに付勢するスプリング15が配設されている。スプリング15は、コイルスプリングであるが、円錐状のスプリングであってもよいし、本実施形態のようなシングルスプリング形に代えて、複数のコイルスプリングを軸部材の周りに並設したマルチスプリング形が採用されてもよい。   Further, a spring holder 14 having a substantially L-shaped cross section fitted to the rotating shaft 50 is disposed on the machine inner side B of the case 11, and the case is placed on the machine outer side A between the spring holder and the case 11. An urging spring 15 is disposed. The spring 15 is a coil spring, but may be a conical spring, or may be a multi-spring type in which a plurality of coil springs are arranged around the shaft member in place of the single spring type as in the present embodiment. May be adopted.

上記のシールリング10、ケース11及びベローズ12は、スプリング15の付勢力によって連結された状態で、軸部材50と共に回動する。また、ベローズ12が軸部材50の軸方向に弾性変形することによってシールリング10が機外側Aに付勢される。このように、スプリング15及びベローズ12の付勢力により、シールリング10がメインティングリング20に摺動し、シールリング10とメインティングリング20との摺動面で密封対象が遮断される。これにより、シールリング10とメインティングリング20との摺接面で摩耗が生じた場合でも、これら部材間で良好なシール性を発揮することが可能となっている。   The seal ring 10, the case 11, and the bellows 12 rotate together with the shaft member 50 in a state where they are connected by the urging force of the spring 15. Further, the bellows 12 is elastically deformed in the axial direction of the shaft member 50, so that the seal ring 10 is urged toward the outside A. As described above, the seal ring 10 slides on the maining ring 20 by the urging force of the spring 15 and the bellows 12, and the object to be sealed is blocked by the sliding surface between the seal ring 10 and the mainting ring 20. As a result, even when wear occurs on the sliding contact surface between the seal ring 10 and the maining ring 20, it is possible to exhibit good sealing performance between these members.

シールリング10は、図2(b)に示すように、機外側Aの端面に環状突起が一体成形された、断面略凸型の円環部材である。具体的には、シールリング10は、メインティングリング20との対向面に設けられ且つ径方向寸法W1が当該シールリングの径方向寸法W2よりも狭幅化された凸部10A(第1凸部)を有している。   As shown in FIG. 2B, the seal ring 10 is an annular member having a substantially convex cross section in which an annular protrusion is integrally formed on the end surface of the machine outside A. Specifically, the seal ring 10 is provided on the surface facing the maining ring 20 and has a convex portion 10A (first convex portion) whose radial dimension W1 is narrower than the radial dimension W2 of the seal ring. )have.

このシールリング10は、無機物、無機化合物、又はこれらの焼結体(セラミックス)からなり、用途に応じて、カーボン、炭化ケイ素、或いは炭化ケイ素に他の潤滑性材料が添加された複合材料などが選択されるが、例えば、潤滑性を重視する場合にはカーボン、強度を重視する場合には炭化ケイ素が使用される。   This seal ring 10 is made of an inorganic material, an inorganic compound, or a sintered body (ceramics) thereof, and may be carbon, silicon carbide, or a composite material in which another lubricating material is added to silicon carbide depending on the application. For example, carbon is used when emphasizing lubricity, and silicon carbide is used when emphasizing strength.

メインティングリング20は、ガスケット61を介してハウジング60に固着されており(図1)、ハウジング60の内周面60aがガスケット61の外周面61bと当接し、ガスケット61の内周面61aがメインティングリング20の外周面20bと当接している。そして、メインティングリング20の内周面20aは、軸部材50の外周面50aと一定の間隔で離間している。メインティングリング20及びハウジング60は、軸部材50と相対回転可能に設けられており、本実施形態では、メインティングリング20及びハウジング60が固定され、軸部材50が回転可能に構成されている。但し、軸部材50が固定され、メインティングリング20及びハウジング60が回転可能に構成されてもよい。   Maining ring 20 is fixed to housing 60 via gasket 61 (FIG. 1). Inner peripheral surface 60a of housing 60 abuts on outer peripheral surface 61b of gasket 61, and inner peripheral surface 61a of gasket 61 is the main. It is in contact with the outer peripheral surface 20 b of the ting ring 20. The inner peripheral surface 20a of the maining ring 20 is separated from the outer peripheral surface 50a of the shaft member 50 at a constant interval. The maining ring 20 and the housing 60 are provided so as to be rotatable relative to the shaft member 50. In this embodiment, the maining ring 20 and the housing 60 are fixed, and the shaft member 50 is configured to be rotatable. However, the shaft member 50 may be fixed and the maining ring 20 and the housing 60 may be configured to be rotatable.

メインティングリング20は、具体的には、図2(b)に示すように、シールリング10との対向面に設けられ且つ径方向寸法W3が当該メインティングリングの径方向寸法W4よりも狭幅化された凸部20A(第2凸部)を有している。この凸部20Aは、例えばメインティングリング20の周縁部にその全周に亘って面取り部を設けることによって形成することができる。本実施形態では、メインティングリング20は、軸部材50の軸方向に関してシールリング10側の端部であって且つその外周縁部21に段付き部22(面取り部)を有しており、段付き部22の径方向内方に凸部20Aが形成されている。なお、メインティングリング20には通常、破損防止の観点から4つの角隅部にそれぞれC面取り加工が施されているが、本考案における面取り部はC面取り加工によって得られるものとは目的或いは作用効果が異なる。このメインティングリング20は、無機物、無機化合物又はこれらの焼結体からなる硬質材料からなり、例えばアルミナセラミックス(Al)や炭化ケイ素(SiC)等が挙げられる。メインティングリング20を上記のような低摩擦係数を有する材料で形成することにより、シールリング10とメインティングリング20との間に生じる摩擦力が低減され、エネルギー損失を抑制することができる。 Specifically, as shown in FIG. 2B, the maining ring 20 is provided on the surface facing the seal ring 10, and the radial dimension W3 is narrower than the radial dimension W4 of the maining ring. 20A (second convex portion) that has been converted into a convex shape. 20 A of this convex part can be formed by providing a chamfering part over the perimeter in the peripheral part of the maining ring 20, for example. In the present embodiment, the maining ring 20 has an end portion on the seal ring 10 side in the axial direction of the shaft member 50 and has a stepped portion 22 (chamfered portion) on the outer peripheral edge portion 21 thereof. A convex portion 20 </ b> A is formed inward of the attached portion 22 in the radial direction. The maining ring 20 is usually provided with C chamfering at each of the four corners from the viewpoint of preventing breakage, but the chamfered portion in the present invention is obtained by C chamfering. The effect is different. The mainting ring 20 is made of a hard material made of an inorganic material, an inorganic compound, or a sintered body thereof, and examples thereof include alumina ceramics (Al 2 O 3 ) and silicon carbide (SiC). By forming the maining ring 20 with a material having a low friction coefficient as described above, the frictional force generated between the seal ring 10 and the maining ring 20 is reduced, and energy loss can be suppressed.

シールリング10の凸部10A及びメインティングリング20の凸部20Aは、対向して配置されており、凸部10Aの軸方向端面10b及び凸部20Aの軸方向端面20cの双方が、軸部材50の軸方向に対して垂直に設けられている。そして、凸部20Aの軸方向端面20cと凸部10Aの軸方向端面10bによって摺動面が形成される。また、段付き部22が形成されている部分では、シールリング10とメインティングリング20が摺動せず、メインティングリング20のシールリング10側の端部で非摺動面(図2(b)の範囲X)を確保することができる。   The convex portion 10A of the seal ring 10 and the convex portion 20A of the maining ring 20 are arranged to face each other, and both the axial end surface 10b of the convex portion 10A and the axial end surface 20c of the convex portion 20A are both shaft members 50. It is provided perpendicularly to the axial direction. A sliding surface is formed by the axial end surface 20c of the convex portion 20A and the axial end surface 10b of the convex portion 10A. Moreover, in the part in which the stepped part 22 is formed, the seal ring 10 and the maining ring 20 do not slide, and the non-sliding surface (FIG. ) Range X).

また、シールリング10の軸振れや偏心を考慮して、本実施形態では、凸部20Aの軸方向端面20cにおける径方向寸法W3が、凸部10Aの軸方向端面10bにおける径方向寸法W1よりも大きく(W3>W1)、凸部10Aの径方向内方及び外方にそれぞれ摺動面が形成されている。これにより、シールリング10が軸部材50の回転に伴って回転する際、軸部材50の回転軸に対して軸振れや偏心が生じた場合であっても、凸部10Aの軸方向端面10bの全体が凸部20Aの軸方向端面20cと摺動し、凸部10Aと凸部20Aとの間で一定且つ十分な摺動面を確保することができる。   Further, in consideration of the shaft runout and eccentricity of the seal ring 10, in this embodiment, the radial dimension W3 on the axial end surface 20c of the convex portion 20A is larger than the radial dimension W1 on the axial end surface 10b of the convex portion 10A. Largely (W3> W1), sliding surfaces are respectively formed on the radially inner side and the outer side of the convex portion 10A. Thereby, when the seal ring 10 rotates with the rotation of the shaft member 50, even if axial runout or eccentricity occurs with respect to the rotation shaft of the shaft member 50, the axial end surface 10 b of the convex portion 10 </ b> A. The whole slides with the axial end surface 20c of the convex portion 20A, and a constant and sufficient sliding surface can be secured between the convex portion 10A and the convex portion 20A.

メインティングリングに設けられる面取り部は、図2(b)の形状に限らず、種々の形状を選択することができる。例えば面取り部は、図3(a)に示すように、メインティングリング30の外周縁部31に形成され、凸部30Aの軸方向端面30cに対して傾斜した傾斜面32aを有するテーパ部32(面取り部)であってもよい。また、図3(b)に示すように、メインティングリング40の軸方向シールリング10側の端部に、軸方向に突出した突出部40Aを設け、突出部40Aの外周縁部41に段付き部42を形成してもよい。このようなメインティングリングの構成によっても、メインティングリングのシールリング10側の端部で非摺動面を確保しつつ、凸部10Aと凸部20Aの間或いは凸部10Aと凸部20Aとの間で、一定且つ十分な摺動面を確保することができる。   The chamfered portion provided in the maining ring is not limited to the shape shown in FIG. 2B, and various shapes can be selected. For example, as shown in FIG. 3A, the chamfered portion is formed on the outer peripheral edge portion 31 of the maining ring 30 and has a tapered portion 32 (having an inclined surface 32a inclined with respect to the axial end surface 30c of the convex portion 30A. It may be a chamfer). Further, as shown in FIG. 3B, a protruding portion 40A protruding in the axial direction is provided at an end portion of the maining ring 40 on the axial seal ring 10 side, and a step is formed on the outer peripheral edge portion 41 of the protruding portion 40A. The part 42 may be formed. Even with such a configuration of the maining ring, while ensuring a non-sliding surface at the end of the maining ring on the seal ring 10 side, between the convex portion 10A and the convex portion 20A or between the convex portion 10A and the convex portion 20A, A constant and sufficient sliding surface can be ensured between.

上述したように、本実施形態によれば、メインティングリング20が、シールリング10との対向面に設けられ且つ径方向寸法W3が当該メインティングリングの径方向寸法W4よりも狭幅化された凸部20Aを有している。そして、メインティングリング20における凸部20Aの軸方向端面20cが、シールリング10における凸部10Aの軸方向端面10bと摺動する。すなわち、凸部20Aが挟幅化されているので、凸部20Aの軸方向端面20cの面積が従来よりも小さくなり、凸部20Aの軸方向端面20cにおいて、凸部10Aの軸方向端面10bとの摺動面の面積を十分に確保しつつ、凸部10Aと摺動しない非摺動面の面積を極力小さくすることができる。また、凸部20Aにおける軸方向端面20cの面積が従来よりも小さいため、面粗度・平坦度などの高精度の加工を施す被加工面の面積を小さくすることができる。これにより、良好なシール性を維持しつつ省エネルギー化を実現し、更にメカニカルシール装置1の製造コストを大幅に低減することができる。   As described above, according to the present embodiment, the maining ring 20 is provided on the surface facing the seal ring 10, and the radial dimension W3 is narrower than the radial dimension W4 of the mainting ring. It has a convex portion 20A. Then, the axial end surface 20 c of the convex portion 20 </ b> A in the maining ring 20 slides with the axial end surface 10 b of the convex portion 10 </ b> A in the seal ring 10. That is, since the convex portion 20A is narrowed, the area of the axial end surface 20c of the convex portion 20A is smaller than the conventional one, and the axial end surface 20c of the convex portion 20A has the axial end surface 10b of the convex portion 10A. The area of the non-sliding surface that does not slide with the convex portion 10A can be made as small as possible while sufficiently securing the area of the sliding surface. Further, since the area of the axial end face 20c in the convex portion 20A is smaller than the conventional area, it is possible to reduce the area of the surface to be processed on which high-precision processing such as surface roughness and flatness is performed. Thereby, energy saving is implement | achieved, maintaining favorable sealing performance, and also the manufacturing cost of the mechanical seal apparatus 1 can be reduced significantly.

また、メインティングリング20の軸方向シールリング10側の端面であって且つその外周縁部21に段付き部22を設けることにより、当該面取り部の径方向内方に凸部20Aが形成される。これら段付き部22及び凸部20Aを設ける際には、メインティングリング20を成形するための金型の一部のみを変更するだけでよいため、メインティングリング20に凸部20Aを簡単に形成することができる。また、メインティングリング20の径方向寸法を変更しないため、ガスケット61を成形するための金型を変更する必要もない。よって、メカニカルシール装置1を簡便な作業で製造することができ、また、製造コストの増大を抑制することが可能となる。   Further, by providing a stepped portion 22 on the outer peripheral edge portion 21 on the end surface of the maining ring 20 on the axial direction seal ring 10 side, a convex portion 20A is formed radially inward of the chamfered portion. . When providing the stepped portion 22 and the convex portion 20A, it is only necessary to change a part of the mold for forming the mainting ring 20, and thus the convex portion 20A is easily formed on the mainting ring 20. can do. In addition, since the radial dimension of the maining ring 20 is not changed, it is not necessary to change the mold for forming the gasket 61. Therefore, the mechanical seal device 1 can be manufactured with a simple operation, and an increase in manufacturing cost can be suppressed.

特に、メカニカルシール装置1をポンプ装置の回転軸に取り付けることにより、密封対象である水、海水、溶液などの各種液体を、シールリング10とメインティングリング20との間で確実に密封することができる。   In particular, by attaching the mechanical seal device 1 to the rotating shaft of the pump device, various liquids such as water, seawater, and solution to be sealed can be reliably sealed between the seal ring 10 and the maining ring 20. it can.

以上、上記実施形態に係るメカニカルシール装置について述べたが、本考案は記述の実施形態に限定されるものではなく、本考案の技術思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。   Although the mechanical seal device according to the above embodiment has been described above, the present invention is not limited to the described embodiment, and various modifications and changes can be made based on the technical idea of the present invention.

また、上記実施形態のメカニカルシール装置は、摺動面における密封対象の漏出方向が遠心力方向と反対であるインサイド形であるが、これに限らず、機外側Aと機内側Bが逆になり、摺動面における密封対象の漏出方向が遠心力方向と同じであるアウトサイド形であってもよい。   In addition, the mechanical seal device of the above embodiment is an inside type in which the leakage direction of the sealing target on the sliding surface is opposite to the centrifugal force direction, but not limited to this, the outside A and the inside B are reversed. The outside shape in which the leakage direction of the sealing target on the sliding surface is the same as the centrifugal force direction may be used.

また、上記実施形態のメカニカルシール装置は、軸部材50の外径が一定であるアンバランス形であるが、これに限らず、大小の異なる外径を有する軸部材を用いたバランス形であってもよい。   The mechanical seal device of the above embodiment is an unbalanced type in which the outer diameter of the shaft member 50 is constant, but is not limited to this, and is a balanced type using shaft members having different outer diameters. Also good.

また、2つのメカニカルシール装置を軸部材50に並設配置することも可能である。例えば、図4に示すように、2つのメカニカルシール装置1A,1Bが反対向きに配置されたダブル形のメカニカルシール構造を設けることができる。この場合、軸方向において2つの摺動面L,R間に、外部流体が密封対象の圧力よりも高い圧力で供給される。本構成によれば、低圧下で使用される場合や、密封対象である液体が高粘性を有する場合に、密封対象を確実にシールすることが可能となる。また、2つのメカニカルシール装置1A,1Bが同じ向きに配置されたタンデム形のメカニカルシール構造を設けてもよい。   It is also possible to arrange two mechanical seal devices side by side on the shaft member 50. For example, as shown in FIG. 4, a double-type mechanical seal structure in which two mechanical seal devices 1A and 1B are arranged in opposite directions can be provided. In this case, the external fluid is supplied at a pressure higher than the pressure to be sealed between the two sliding surfaces L and R in the axial direction. According to this structure, when used under a low pressure or when the liquid to be sealed has a high viscosity, the object to be sealed can be reliably sealed. Further, a tandem mechanical seal structure in which the two mechanical seal devices 1A and 1B are arranged in the same direction may be provided.

本考案のメカニカルシール装置は、各種ポンプ装置の回転軸に好適に用いられ、特に水中ポンプや陸上汎用ポンプ用に適用されるメカニカルシール装置として極めて有用である。   The mechanical seal device of the present invention is suitably used for a rotating shaft of various pump devices, and is extremely useful as a mechanical seal device applied particularly to submersible pumps and land-based general-purpose pumps.

1 メカニカルシール装置
1A,1B メカニカルシール装置
10 シールリング
10A 凸部
10a 端面
10b 軸方向端面
11 ケース
12 ベローズ
12A 筒状部
12a 内周面
12b 突出方向端面
12B フランジ部
12B’ 突起
13 ドライブリング
14 スプリングホルダ
15 スプリング
20 メインティングリング
20A 凸部
20b 外周面
20a 内周面
20c 軸方向端面
21 外周縁部
22 段付き部
30 メインティングリング
30c 軸方向端面
31 外周縁部
32 テーパ部
32a 傾斜面
40 メインティングリング
40A 突出部
41 外周縁部
42 段付き部
50 軸部材
50a 外周面
60 ハウジング
60a 内周面
61 ガスケット
61a 内周面
61b 外周面
A 機外側
B 機内側
W1 径方向寸法
W2 径方向寸法
W3 径方向寸法
W4 径方向寸法
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mechanical seal apparatus 1A, 1B Mechanical seal apparatus 10 Seal ring 10A Convex part 10a End surface 10b Axial direction end surface 11 Case 12 Bellows 12A Cylindrical part 12a Inner peripheral surface 12b Projection direction end surface 12B Flange part 12B 'Protrusion 13 Drive ring 14 Spring holder 15 Spring 20 Maining ring 20A Convex portion 20b Outer peripheral surface 20a Inner peripheral surface 20c Axial end surface 21 Outer peripheral edge portion 22 Stepped portion 30 Mainting ring 30c Axial end surface 31 Outer peripheral edge portion 32 Tapered portion 32a Inclined surface 40 Mainting ring 40A Protruding portion 41 Outer peripheral edge portion 42 Stepped portion 50 Shaft member 50a Outer peripheral surface 60 Housing 60a Inner peripheral surface 61 Gasket 61a Inner peripheral surface 61b Outer peripheral surface A Outer machine side B Inner machine side W1 Radial dimension W2 Radial dimension W3 Radial dimension W4 radial dimension Law

Claims (6)

ハウジングと軸部材との間をシールするメカニカルシールであって、
前記ハウジング側に設けられる固定環と、
前記軸部材と共に回転し、付勢部材により軸方向に付勢されて前記固定環の端面に対して摺動する摺動面を有する回転環とを備え、
前記回転環は、前記固定環との対向面に設けられ且つ径方向寸法が当該回転環の径方向寸法よりも狭幅化された第1凸部を有し、
前記固定環は、前記回転環との対向面に設けられ且つ径方向寸法が当該固定環の径方向寸法よりも狭幅化された第2凸部を有し、
前記第2凸部の前記軸方向端面が、前記第1凸部の軸方向端面と摺動することを特徴とする、メカニカルシール装置。
A mechanical seal that seals between the housing and the shaft member;
A stationary ring provided on the housing side;
A rotating ring having a sliding surface that rotates together with the shaft member and is urged in the axial direction by the urging member to slide with respect to an end surface of the fixed ring;
The rotating ring has a first convex portion provided on a surface facing the fixed ring and having a radial dimension narrower than a radial dimension of the rotating ring,
The stationary ring has a second convex portion provided on a surface facing the rotating ring and having a radial dimension narrower than a radial dimension of the stationary ring,
The mechanical seal device, wherein the axial end surface of the second convex portion slides with the axial end surface of the first convex portion.
前記固定環は、前記軸部材の軸方向に関して前記回転環側の端部であって且つその外周縁部に面取り部を有し、
前記面取り部の径方向内方に前記第2凸部が形成されることを特徴とする、請求項1記載のメカニカルシール装置。
The stationary ring is an end portion on the rotating ring side with respect to the axial direction of the shaft member and has a chamfered portion on an outer peripheral edge portion thereof
The mechanical seal device according to claim 1, wherein the second convex portion is formed radially inward of the chamfered portion.
前記面取り部が段付き部であることを特徴とする、請求項2記載のメカニカルシール装置。   The mechanical seal device according to claim 2, wherein the chamfered portion is a stepped portion. 前記面取り部がテーパ部であることを特徴とする、請求項2記載のメカニカルシール装置。   The mechanical seal device according to claim 2, wherein the chamfered portion is a tapered portion. 前記第1凸部の前記軸方向端面及び前記第2凸部の前記軸方向端面の双方が、前記軸部材の軸方向に対して垂直に設けられることを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか1項に記載のメカニカルシール装置。   The axial end surface of the first convex portion and the axial end surface of the second convex portion are both provided perpendicular to the axial direction of the shaft member. The mechanical seal device according to any one of claims. ポンプ装置の軸部材に取り付けられることを特徴とする、請求項1記載のメカニカルシール装置。   The mechanical seal device according to claim 1, wherein the mechanical seal device is attached to a shaft member of the pump device.
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