JP3823207B2

JP3823207B2 - 軸封装置

Info

Publication number: JP3823207B2
Application number: JP2001389785A
Authority: JP
Inventors: 範之山本
Original assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Current assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2006-09-20
Anticipated expiration: 2021-12-21
Also published as: JP2003185030A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２組のメカニカルシールを並列配置してなる軸封装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の軸封装置は、機内領域側の第１メカニカルシールと機外領域側の第２メカニカルシールとを回転軸の軸線方向に並列配置してなるものであるから、高圧条件等の過酷な条件下でも良好にシールできる反面、軸線方向長さが長大化して、全体として大型化，重量化すると共に、回転機器への取付スペースが大きくなるといった宿命的な欠点を有するものである。また、構成部材が多いことから、回転機器への組み込みも容易でない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、軸線方向長さ可及的に短くして、小型化，軽量化及び取付スペースの縮小化を図る共に回転機器への組み込みを容易に行いうる軸封装置を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転機器の機内領域と機外領域とを区画する軸封部ケーシングとこれを洞貫する回転軸との間に、回転軸の軸線方向に並列する第１及び第２メカニカルシールを配置してなる軸封装置において、上記の目的を達成すべく、各メカニカルシールを、当該両メカニカルシールに共通の構成部材である、回転軸に軸線方向及び回転方向に相対変位不能に保持されたスリーブ及び軸封部ケーシングに取付けられた取付ケースと、スリーブに設けられた回転側リテーナと、回転側リテーナに相対回転不能に保持された回転密封環と、取付ケースに設けられた静止側リテーナと、静止側リテーナに相対回転不能に保持された静止密封環と、一方のリテーナとこれに保持された密封環との間に介装されて当該密封環を他方の密封環へと押圧附勢するスプリング部材とを具備するものとし、スリーブを、機外領域側の第２メカニカルシールにおける回転側リテーナが一体形成された第１スリーブとその機内領域側部分に外嵌された第２スリーブとに分離構成し、機内領域側の第１メカニカルシールを、静止密封環を第１スリーブに挿通させた状態で静止側リテーナに固定保持させると共に回転密封環を第２スリーブに二次シール部材を介して軸線方向に移動可能に挿通保持させたバランスシールに構成しておくことを提案する。
【０００５】
かかる軸封装置の好ましい実施の形態にあっては、回転軸の先端部は回転機器要素を取り付ける小径の取付部分に構成されており、第１及び第２スリーブの機内領域側端部は取付部分に挿通しうる厚肉部に構成されており、両厚肉部を取付部分の基端段部と取付部分に取付けられた回転機器要素との間に挟圧保持させることにより、両スリーブの回転軸に対する軸線方向相対変位が阻止されると共に、両厚肉部に形成されたキー溝に回転軸の取付部分に設けたキーを係合させることにより、両スリーブの回転軸に対する回転方向相対変位が阻止されるように構成する。かかる場合において、前記キーは、前記回転機器要素を回転軸の取付部分に相対回転不能に係止するためのキーの一部で兼用されていることが好ましい。また、前記回転軸の段部と第１スリーブの厚肉部との間には、回転軸とスリーブとの間を二次シールするシール部材が配置されていることが好ましい。さらに、取付ケースは、第２メカニカルシールを構成する両リテーナ及び両密封環を囲繞するものであり、第１メカニカルシールの静止側リテーナを一体形成した第１ケースと第２メカニカルシールの静止側リテーナを一体形成した第２ケースとに分離構成されていることが好ましい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成を図１〜図７に示す実施の形態に基いてついて具体的に説明する。
【０００７】
図１〜図５は第１の実施の形態を示したもので、この実施の形態における本発明に係る軸封装置（以下「第１軸封装置」という）１は、図１及び図２に示す如く、回転機器（ポンプ等）の機内領域（ポンプ室等）Ａと機外領域（大気領域）Ｂとを区画する軸封部ケーシング（例えば、回転機器がポンプである場合においてはポンプケーシング）２とこれに形成された円形内周部２ａを同心状に洞貫する回転軸３との間に、回転軸３の軸線方向に並列する第１及び第２メカニカルシール４，５を配置してなるタンデムシールである。
【０００８】
回転軸３は、図１及び図２に示す如く、機外領域Ｂに設置されたモータ等の駆動源（図示せず）に連結された大径の主軸部分３ａとその先端部から同心状に延びて機内領域Ａに突入する小径の取付部分３ｂとを具備するものであり、取付部分３ｂには回転機器要素（例えば、回転機器がポンプである場合においてはインペラ）８が取り付けられている。
【０００９】
機内領域側の第１メカニカルシール４は、図１及び図２に示す如く、第２メカニカルシール５の構成部材でもある、回転軸３に軸線方向及び回転方向に相対変位不能に保持されたスリーブ９及び軸封部ケーシング２に取付けられた取付ケース１０と、スリーブ９の機内領域側部分９ｂに設けられた第１回転側リテーナ１１と、第１回転側リテーナ１１に、その機外領域側に配して、相対回転不能に保持された第１回転密封環１２と、取付ケース１０の機内領域側部分（第１ケース）１０ａに設けられた第１静止側リテーナ１３と、第１静止側リテーナ１３に、その機内領域側において第１回転密封環１２と対向して、相対回転不能に保持された第１静止密封環１４と、一方のリテーナである第１回転側リテーナ１１とこれに保持された密封環（第１回転密封環）１２との間に介装されたスプリング部材１５とを具備して、機内領域Ａと両メカニカルシール４，５で閉塞されたシール領域Ｃとの間をシールする端面接触型シールである。
【００１０】
機外領域側の第２メカニカルシール５は、図１及び図２に示す如く、前記スリーブ９及び取付ケース１０と、スリーブ９の機外領域側部分に設けられた第２回転側リテーナ１６と、第２回転側リテーナ１６に、その機外領域側に配して、相対回転不能に保持された第２回転密封環１７と、取付ケース１０の機外領域側部分（第２ケース）１０ｂに設けられた第２静止側リテーナ１８と、第２静止側リテーナ１８に、その機内領域側において第２回転密封環１７と対向して、相対回転不能に保持された第２静止密封環１９と、一方のリテーナである第２静止側リテーナ１８とこれに保持された密封環（第２静止密封環）１９との間に介装されたスプリング部材２０とを具備して、機外領域Ｂとシール領域Ｃとの間をシールする端面接触型シールである。
【００１１】
スリーブ９は、図１、図２及び図５に示す如く、回転軸３の主軸部分３ａに外嵌される第１スリーブ９ａとその機内領域側部分に外嵌された第２スリーブ９ｂとに分離構成されており、両スリーブ９ａ，９ｂの機内領域側端部は、回転軸３の取付部分３ｂに挿通しうる同一内径の厚肉部９ｃ，９ｄに構成されている。また、両厚肉部９ｃ，９ｄの内周部には、キー溝９ｅ，９ｆが形成されている。
【００１２】
而して、スリーブ９は、図１及び図２に示す如く、第１スリーブ９ａに両厚肉部９ｃ，９ｄが軸線方向において衝合する状態で第２スリーブ９ｂを外嵌させると共に、両厚肉部９ｃ，９ｄをスクリュー２１により連結することにより、一体構造物に組み立てられる。なお、第１スリーブ９ａと第２スリーブ９ｂとの対向周面間には、その間を二次シールするＯリング２２が介装されている。
【００１３】
そして、このように一体構造物に組み立てられたスリーブ９は、図１及び図２に示す如く、回転軸３に挿通させると共に両厚肉部９ｃ，９ｄのキー溝９ｅ，９ｆを回転軸３の取付部分３ｂに取付けたキー２３ａを係合させた状態で、取付部分３ｂに回転機器要素８を取り付けることにより、回転軸３に軸線方向及び回転方向に相対変位不能に取付けられる。
【００１４】
すなわち、第１及び第２スリーブ９ａ，９ｂの回転軸３に対する回転方向の変位は、各スリーブ９ａ，９ｂに一体形成された厚肉部９ｃ，９ｄと回転軸３とのキー２３ａによる連結作用により、阻止される。なお、前記スクリュー２１によるスリーブ９ａ，９ｂの連結は、後述するカートリッジ構造を維持するためのものにすぎず、回転軸３から第１スリーブ９ａ更に第２スリーブ９ｂへのドライブ力伝達は、あくまでも、上記したキー２３ａによる係合作用によって行われる。また、キー２３ａは、回転機器要素８を回転軸３の取付部分３ｂに相対回転不能に保持しておくためのキー２３の一部で兼用されている。
【００１５】
また、両スリーブ９ａ，９ｂの回転軸３に対する軸線方向の変位は、厚肉部９ｃ，９ｄが取付部分３ｂの基端段部（主軸部分３ａと取付部分３ｂとの境界部）３ｃと回転機器要素８との間に挟圧されることにより、阻止される。回転軸３の段部３ｃと第１スリーブ９ａの厚肉部９ｃとの間には、回転軸３と第１スリーブ９ａとの間を二次シールするシール部材（この例では、テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製の環状ガスケット）２４が介在，挟圧されている。回転機器要素８の回転軸３への取付は、キー２３を係合させた状態で取付部分３ｂに螺合させたナット部材（図示せず）を締め付けることにより行なわれるが、その締め付け量は、回転機器要素８が適正な取付位置に位置され且つガスケット２４に適正な締付面圧が付与されるように設定される。なお、第２スリーブ９ｂの厚肉部９ｄにおける機内領域側端面部には凹部９ｇが形成されていて、スクリュー２１の頭部が回転機器要素８に干渉しないように工夫されている。また、第２スリーブ９ｂの機内領域側部分９１ａの外径は、当該軸封装置１を装着する回転機器側の構造的条件によって必然的に決定されるものである。すなわち、当該外径は、回転機器要素８及び軸封部ケーシング２のライナ部２ｂの内径との関係において必然的に設定されるものであり、後述する第回転密封環１３を保持する機外領域側部分９１ｂより大径とされる。また、前記Ｏリング２２を係合保持するためのＯリング溝は機内領域側部分９１ａに形成されているが、これは、機内領域側部分９１ａが、その外径を上記の如く大径とされていて機外領域側部分９１ｂに比して厚肉となっているため、当該Ｏリング溝を形成しても第２スリーブ９ｂの強度低下を招来しないからである。
【００１６】
取付ケース１０は、図１、図２及び図５に示す如く、環状構造をなしており、軸封部ケーシング２の機外領域側端面に取付けられた第１ケース１０ａとその機外領域側端面に取付けられた第２ケース１０ｂとに分離構成されている。第１ケース１０ａは、その内径を第２回転側リテーナ１７の外径よりやや大径としたものであり、リテーナ１７より機内領域側の内周端部には軸封部ケーシング２の内周部２ａに内嵌する第１静止側リテーナ１３が一体形成されている。第１静止側リテーナ１３の機外領域側端面は、第２回転側リテーナ１６の機内領域側端面に、軸線方向に若干の間隔を隔てて対向されている。第２ケース１０ｂの内周部には、第２静止側リテーナ１８が第２回転側リテーナ１６の機外領域側端面に対向して一体形成されている。而して、取付ケース１０は、図１〜図３に示す如く、第２ケース１０ｂを貫通する連結ボルト２５を第１ケース１０ａにねじ込むことにより一体構造物に組み立てられ、この一体構造物を貫通する取付ボルト２６を軸封部ケーシング２にねじ込むことにより、当該ケーシング２の機外領域側端面に取り付けられる。
【００１７】
第１メカニカルシール４にあっては、図１及び図２に示す如く、第２メカニカルシール５との共通構成部材（スリーブ９及び取付ケース１０）を除いて、各構成部材（リテーナ１１，１３及び密封環１２，１４）が軸封部ケーシング２とスリーブ９との対向周面間に形成される環状空間に配置されている。
【００１８】
第１静止密封環１４は、図１及び図２に示す如く、ＰＴＦＥ製Ｖリングで構成される二次シール部材２８及び係止ピン２９を介して、第１静止側リテーナ１３の機内領域側端部に固定保持されている。
【００１９】
第１回転側リテーナ１１は、図１及び図２に示す如く、第２スリーブ９ｂの機外領域側部分９１ｂにセットスクリュー３０により嵌合固定されている。
【００２０】
第１回転密封環１２は、図１及び図２に示す如く、第２スリーブ９ｂの機外領域側部分９１ｂに、ＰＴＦＥ製Ｖリングにより構成される二次シール部材３１並びにドライブピン３２，３３及びドライブカラー３４を介して、軸線方向に摺動自在に且つ相対回転不能に保持されており、第１回転側リテーナ（スプリングリテーナ）１１との間に介装したスプリング部材（コイルスプリング）１５により、機外領域方向に押圧附勢されている。すなわち、第１回転密封環１２は、機外領域側部分であるシール部分１２ａを機外領域側部分である保持部分１２ｂに連結させた複合環状構造をなしており、シール部分１２ａを第１スリーブ９ａに挿通させた状態で、保持部分１２ｂの内周部をこれに係合保持させた二次シール部材３１を介して第２スリーブ９ａの機外領域側部分９１ｂに嵌合させることにより、当該機外領域側部分９１ｂに二次シールされた状態で軸線方向に摺動自在に保持されている。また、第１回転密封環１２の保持部分１２ｂに突設したドライブピン３２をドライブカラー３４に軸線方向移動可能且つ相対回転不能に係合させると共に、ドライブカラー３４に突設したドライブピン３３を第１回転側リテーナ１１に軸線方向移動可能に且つ相対回転不能に係合させることにより、第１回転密封環１２はその軸線方向移動を許容された状態で第２スリーブ９ｂの機外領域側部分９１ｂに相対回転不能に保持されている。そして、第１回転密封環１２は、第１回転側リテーナ１１とドライブカラー３４との間に介装したスプリング部材１５により、第１静止密封環１４へと押圧接触されている。
【００２１】
而して、第１メカニカルシール４は、図１及び図２に示す如く、第１回転密封環１２（シール部分１２ａ）と第１静止密封環１４との相対回転摺接作用により、軸封部ケーシング２及びこれに取付けられた取付ケース１０と回転軸３（スリーブ９）との対向周面間の環状空間であって両メカニカルシール４，５により閉塞されたシール領域Ｃと機内領域Ａの間をシールする。ところで、第１回転密封環１２の背面（保持部分１２ｂの機内領域側端面）には機内領域Ａの流体（ポンプ液）による背圧が作用するが、第１メカニカルシール４は、この背圧による機外領域方向への押圧力（両密封環１２，１４間を閉じる方向に作用する閉力）と第１回転密封環１２の前面（機内領域側端面）に作用する上記流体による機内領域方向への押圧力（両密封環１２，１４間を開く方向に作用する開力）とが均衡するバランスシールに構成されている。すなわち、第１回転密封環１２の二次シール面の径つまり第２スリーブ９ｂの機外領域側部分９１ｂの外径を、両密封環１２，１４の接触面の径（シール面の径（正確には、当該シール面の平均径））と略同一としてある。また、第１ケース１０ａ及びこれに一体形成された第１静止側リテーナ１３には、図１に示す如く、両密封環１２，１４の接触部の外周面に向けてフラッシング液（清水等）Ｆを供給するための一連のフラッシング通路３６が形成されている。なお、フラッシング通路３６の一部３６ａの周壁は軸封部ケーシング２の内周部２ａを利用して構成されている。
【００２２】
第２メカニカルシール５にあっては、図１及び図２に示す如く、第１メカニカルシール４との共通構成部材（スリーブ９及び取付ケース１０）を除いて、各構成部材（リテーナ１６，１８及び密封環１７，１９）が取付ケース１０に囲繞されている。すなわち、リテーナ１６，１８及び密封環１７，１９が、取付ケース１０と回転軸３との対向周面間に形成される環状空間に配置されている。
【００２３】
第２回転側リテーナ１６は、図１及び図２に示す如く、軸線方向において第第１静止側リテーナ１３の機外領域側端面と近接対向すると共に径方向において第１ケース１０ａの内周面に近接する状態で、第１スリーブ９ａの機外領域側部分に一体形成されている。
【００２４】
第２回転密封環１７は、図１及び図２に示す如く、第２回転側リテーナ１６の機外側端部に、Ｏリング３７，３８及び係止ピン３９を介して、固定保持されている。
【００２５】
第２静止密封環１９は、図１及び図２に示す如く、第２静止側リテーナ１８の機内領域側部分に二次シール部材たるＯリング４０及びドライブピン４１を介して軸線方向に摺動自在に且つ相対回転不能に保持されており、第２静止側リテーナ（スプリングリテーナ）１８との間に介装したスプリング部材（コイルスプリング）２０により機内領域方向に押圧附勢されている。すなわち、第２静止密封環１９は、その内周部をＯリング４０を介して第２静止側リテーナ１８に嵌合させると共にその外周部に第２静止側リテーナ１８に設けたドライブピン４１を係合させることにより、軸線方向移動可能に且つ相対回転不能に係合されている。そして、第２静止密封環１８は、これと第２静止側リテーナ１８との間に介装したスプリング部材２０により、第２回転密封環１７へと押圧接触されている。
【００２６】
而して、第２メカニカルシール４は、図１及び図２に示す如く、両密封環１７，１９の相対回転摺接作用により、機外領域Ｂとシール領域Ｃとの間をシールする。また、第１ケース１０ａには、図２及び図４に示す如く、両密封環１７，１９の接触部の外周面に向けて開口するシール液供給路４２及び第２回転側リテーナ１６の外周面に向けて開口するシール液排出路４３が形成されていて、シール領域Ｃにシール液（清水等）Ｓを供給，循環させるようになっている。すなわち、第２回転側リテーナ１６の外周部にポンピング羽根４４を形成し、第１ケース１０ａの内周部に第２回転側リテーナ１６の外周部に対向する環状溝４５を形成すると共に、この環状溝４５におけるシール液排出路４３の開口部の回転側部分（図４の時計回り方向において当該開口部に隣接する部分）に当該環状溝４５を仕切る堰体４６を設けて、シール液供給路４２からシール液Ｓがシール領域Ｃに供給，充満され、シール領域Ｃに供給されたシール液Ｓがポンピング羽根４４によるポンピング作用により環状溝４５内を旋回流動してシール液排出路４３から強制排出されるようになっている。
【００２７】
また、上記した軸封装置１は、図２、図３及び図５に示す如く、取付ケース１０に取付けた複数（この例では一対）のセットプレート４８をスリーブ９に形成した各セット用凹部９０ａに係合させることにより、回転機器の軸封部ケーシング２に取付けられる静止側密封要素（取付ケース１０、静止側リテーナ１３，１８、静止密封環１４，１９及びスプリング部材２０）と回転軸３に取付けられる回転側密封要素（スリーブ９、回転側リテーナ１１，１６、回転密封環１２，１７及びスプリング部材１５）とを一体連結して、使用形態と同一の形態（回転機器に適正に取付けられた軸封装置１と同一の形態）に組み立てておくことができ、かかる組立形態のままで回転機器への組み込み及び取り外しを行いうるカートリッジ型のものとされている。
【００２８】
このカートリッジ型軸封装置１の組立及び回転機器への組み込みは、次のよう手順で行われる。なお、第１スリーブ９ａにおける第２回転側リテーナ１６より機外領域側に突出する部分９０は、その先端部（機外領域側端部）が取付ケース１０より機外領域側に若干突出するような長さとされており、この突出部分９０の先端部には、径方向に対向する２箇所にセット用凹部９０ａが形成されている。また、取付ケース１０の機外領域側端面（第２ケース１０ｂの機外領域側端面）には、矩形板状のセットプレート４８が、その先端部が各セット用凹部９０ａに係合する状態で、ボルト４９により取付けうるようになっている。
【００２９】
すなわち、第１スリーブ９ａの本体部分（第２回転側リテーナ１６より突出部分９０と反対側の部分）に、第１ケース１０ａ及びこれに一体形成された第１静止側リテーナ１３に保持させた静止密封環１４を挿通させた上、第１回転側リテーナ１１及び第１回転密封環１２を組み込んだ第２スリーブ９ｂを挿通させて、両スリーブ９ａ，９ｂをスクリュー２１により連結する。このとき、第１ケース１０ａ等の第１スリーブ９ａからの脱落は、第１ケース１０ａに一体形成された第１静止側リテーナ１３の機外領域側端面が当該スリーブ９ａに一体形成された第２回転側リテーナ１６に係止されることにより、防止される。
【００３０】
次に、第１スリーブ９ａの突出部分９０に、第２回転密封環１７を挿通させて第２回転側リテーナ１７に固定させると共に、第２ケース１０ｂ及びこれに保持させた第２静止密封環１９を挿通させた上で、両ケース１０ａ，１０ｂを連結ボルト２５により連結する。
【００３１】
そして、第２ケース１０ｂに取付けた各セットプレート４８を、セット用凹部９０ａに係合させることにより、図５に示す如く、使用形態と同一形態をなす軸封装置１が組み立てられる。
【００３２】
また、このように組立てられた軸封装置１は、そのまま回転機器に組み込まれる。すなわち、回転軸３に、その取付部分３ｂ側から軸封装置１を挿通させた上、軸封部ケーシング２を組立てると共に取付部分３ｂに回転機器要素８を取付け、さらに軸封部ケーシング２に取付ケース１０を取付けることにより、図１及び図２に示す如く、軸封装置１の組み込みが完了する。このとき、回転機器要素８の取付部分３ｂへの取付け完了と同時に、スリーブ９の回転軸３への取付けも完了する。そして、軸封装置１の組み込み完了後においては、各セットプレート４８を取り外すことにより、運転を開始することができる。なお、軸封装置１の取り外し及び分解は、上記した手順を逆に行うことにより行うことができる。
【００３３】
以上のように構成された軸封装置１にあっては、第２回転側リテーナ１６をスリーブ９に一体形成したことによって、軸封装置１の全長（特に、軸封部ケーシング２外に配置される第２メカニカルシール５の全長）を短縮することができる。そして、第２回転側リテーナ１６をスリーブ９に一体形成しているにも拘わらず、スリーブ９を第１及び第２スリーブ９ａ，９ｂに分離構成しているために、第１メカニカルシール４をバランスシールに構成するためのスリーブ径（第２スリーブ９ａの機外領域側部分９１ｂの外径）及び回転機器側の事情により必要とされるスリーブ径（第２スリーブ９ｂの機内領域側部分９１ａの外径）を確保しつつ、密封環１２，１４等のスリーブ９への組み込みを容易に行うことができる。また、スリーブ９を２つの部分（第１及び第２スリーブ）９ａ，９ｂに分離構成したにも拘わらず、回転軸３からのトルク伝達をキー２３ａにより行うようにしたから、当該トルク伝達が確実に行われる。しかも、スリーブ９にキー２３ａが係合するキー溝９ｅ，９ｆを形成したにも拘わらず、それが第１及び第２スリーブ９ａ，９ｂの端部を構成する厚肉部９ｃ，９ｄに形成されているから、第１及び第２スリーブ９ａ，９ｂを必要以上に厚肉のものとしておく必要がなく、スリーブ９の軽量化延いては軸封装置１の軽量化を図ることができる。また、キー２３ａを回転機器要素８の取付けに必要なキー２３の一部で兼用すると共に、厚肉部９ｃ，９ｄを回転軸３の段部３ｃと回転機器要素８との間に挟圧させることによりスリーブ９の軸線方向への移動を阻止して、スリーブ９の回転軸３への取付けが回転機器要素８の回転軸３への取付けによって行われるようにしたから、軸封装置１の組み込みを容易に行うことができ且つ組み込みに必要な部材点数を低減することができる。さらに、回転軸３とスリーブ９の本体部分である第１スリーブ９ａとの二次シールを、回転軸３の段部３ｃと厚肉部９ｃとの間に挟圧させたシール部材（ガスケット）２４により行うようにしたから、回転軸３と第１スリーブ９ａとの対向周面間にＯリング溝のようなシール部材収容部を形成しておく必要がなく、第１スリーブ９ａの薄肉化，軽量化を図ることができる。また、第１及び第２スリーブ９ａ，９ｂ間はＯリング２２により二次シールするようにしているが、そのためのＯリング溝は上記した如く回転機器側の事情から必然的に厚肉のものとせざるを得ない第２スリーブ９ｂの機内領域側部分９１ａに形成されているから、Ｏリング２２を使用することによる弊害（スリーブ９の厚肉化，重量化）はない。
【００３４】
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。
【００３５】
例えば、上記した実施の形態において、第１スリーブ９ａの突出部分９０は、軸封装置１をカートリッジ型とするために必要とされるもの、つまりセットプレート４８の係合凹部９０ａを形成するために必要とされるものであるが、かかる突出部分９０は、図６及び図７に示す如く、５第１スリーブ９ａに一体形成された第２回転側リテーナ１６をセットプレート４８ないし係合凹部９０ａの構成部材として利用することによって、排除することができる。このように突出部分９０を排除しておくことにより、スリーブ９の更なる軽量化を図ることができ、セットプレート４８の着脱作業を省略して回転機器への組み込み，取り外し作業の効率アップを図ることができる。
【００３６】
すなわち、図６及び図７に示す軸封装置１にあっては、第１静止側リテーナ１３と第２回転側リテーナ１６との軸線方向における対向端面１３ａ，１６ａの一方（図示の例では第２回転側リテーナ１６の端面１６ａ）に適当数のセット爪（突起）５０を一体形成すると共に他方（図示の例では第１静止側リテーナ１３の端面１３ａ）にセット爪５０に係合する凹部５１を形成してある。
【００３７】
したがって、軸封装置１が回転機器から取り外された状態では、図６に示す如く、回転側密封要素と静止側密封要素とが、軸線方向においては、スプリング部材１５の附勢力により上記対向端面１３ａ，１６ａが衝合されることによって一定の位置関係に保持されると共に、回転方向（周方向）においては、セット爪５０の凹部５１への係合によって適正な位置関係に保持されて、一定のカートリッジ構造に保持された形態に組み立てられる。
【００３８】
そして、このように組み立てられた軸封装置１を上記した手順で回転機器に組み込むと、図７に示す如く、スリーブ９と取付ケース１０とがスプリング部材１５の附勢力に抗して軸線方向に相対移動して、両リテーナ１３，１６の対向端面１３ａ，１６ａが離間してセット爪５０と凹部５１との係合が解除されて、回転側密封要素と静止側密封要素との軸線方向における位置関係が適正となると共に、両密封要素が相対回転自在な状態となり、運転を開始することができる。
【００３９】
また、上記した実施の形態では、第２スリーブ９ｂの機内領域側部分９１ａが回転機器側の事情により厚肉（大径）となることから、この厚肉部分９１ａにＯリング溝を形成して、両スリーブ９ａ，９ｂ間をＯリング２２により二次シールするようにしたが、このような厚肉部分９１ａが必要とされない場合には、Ｏリング２２に代えて、前記シール部材２４と同様のガスケット等のシール部材をスリーブ９ａ，９ｂの端部に形成された厚肉部９ｃ，９ｄ間に挟圧させることにより、スリーブ９ａ，９ｂ間を二次するようにすればよい。
【００４０】
また、上記した実施の形態にあっては、両メカニカルシール４，５を端面接触型のものに構成したが、機内領域Ａの流体の性状及びこれによって決定されるシール領域Ｃに供給されるシール流体の性状に応じて、両メカニカルシール４，５の一方又は両方を非接触型のものに構成しておくことができる。また、上記した実施の形態では、軸封装置１の密封環配置をタンデムシール型としたが、必要に応じて、ダブルシール型の密封環配置としてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、本発明によれば、軸線方向長さを短くして、軽量且つシンプルで実用的な軸封装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る軸封装置の回転機器への装着状態を示す上半部の縦断側面図である。
【図２】同装着状態を示す下半部の縦断側面図である。
【図３】図２のIII −III 線に沿う縦断正面図である。
【図４】図２のIV−IV線に沿う縦断正面図である。
【図５】同軸封装置の組立状態を示す縦断側面図である。
【図６】本発明に係る軸封装置の変形例を示す組立状態の縦断側面図である。
【図７】同軸封装置の回転機器への装着状態を示す要部の縦断側面図である。
【符号の説明】
１…軸封装置、２…軸封部ケーシング、３…回転軸、３ａ…主軸部分、３ｂ…取付部分、３ｃ…段部、４…第１メカニカルシール、５…第２メカニカルシール、８…回転機器要素、９…スリーブ、９ａ…第１スリーブ、９ｂ…第２スリーブ、９ｃ，９ｄ…厚肉部、９ｅ，９ｆ…キー溝、１０…取付ケース、１０ａ…第１ケース、１０ｂ…第２ケース、１１…第１回転側リテーナ、１２…第１回転密封環、１３…第１静止側リテーナ、１４…第１静止密封環、１５，２０…スプリング部材、１６…第２回転側リテーナ、１７…第２回転密封環、１８…第２静止側リテーナ、１９…第２静止密封環、３１…二次シール部材、Ａ…機内領域、Ｂ… 機外領域、Ｃ…シール領域。

Claims

回転機器の機内領域と機外領域とを区画する軸封部ケーシングとこれを洞貫する回転軸との間に、回転軸の軸線方向に並列する第１及び第２メカニカルシールを配置してなる軸封装置において、各メカニカルシールが、当該両メカニカルシールに共通の構成部材である、回転軸に軸線方向及び回転方向に相対変位不能に保持されたスリーブ及び軸封部ケーシングに取付けられた取付ケースと、スリーブに設けられた回転側リテーナと、回転側リテーナに相対回転不能に保持された回転密封環と、取付ケースに設けられた静止側リテーナと、静止側リテーナに相対回転不能に保持された静止密封環と、一方のリテーナとこれに保持された密封環との間に介装されて当該密封環を他方の密封環へと押圧附勢するスプリング部材とを具備するものであり、スリーブが、機外領域側の第２メカニカルシールにおける回転側リテーナが一体形成された第１スリーブとその機内領域側部分に外嵌された第２スリーブとに分離構成されており、機内領域側の第１メカニカルシールが、静止密封環を第１スリーブに挿通させた状態で静止側リテーナに固定保持させると共に回転密封環を第２スリーブに二次シール部材を介して軸線方向に移動可能に挿通保持させたバランスシールに構成されていることを特徴とする軸封装置。
回転軸の先端部は回転機器要素を取り付ける小径の取付部分に構成されており、第１及び第２スリーブの機内領域側端部は取付部分に挿通しうる厚肉部に構成されており、両厚肉部を取付部分の基端段部と取付部分に取付けられた回転機器要素との間に挟圧保持させることにより、両スリーブの回転軸に対する軸線方向相対変位が阻止されると共に、両厚肉部に形成されたキー溝に回転軸の取付部分に設けたキーを係合させることにより、両スリーブの回転軸に対する回転方向相対変位が阻止されるように構成したことを特徴とする、請求項１に記載する軸封装置。
前記キーが、前記回転機器要素を回転軸の取付部分に相対回転不能に係止するためのキーの一部で兼用されていることを特徴とする、請求項２に記載する軸封装置。
前記回転軸の段部と第１スリーブの厚肉部との間に、回転軸とスリーブとの間を二次シールするシール部材が配置されていることを特徴とする、請求項２又は請求項３に記載する軸封装置。
取付ケースが、第２メカニカルシールを構成する両リテーナ及び両密封環を囲繞するものであり、第１メカニカルシールの静止側リテーナを一体形成した第１ケースと第２メカニカルシールの静止側リテーナを一体形成した第２ケースとに分離構成されていることを特徴とする、請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に記載する軸封装置。