JP4283279B2 - メカニカルシール - Google Patents

Description

本発明は、ブロワーやミキサー等の回転機器における軸封手段として装備されるメカニカルシールに関するものである。

ブロワーやミキサー等の回転機器に軸封手段として装備されるメカニカルシールとして、図１０に示す如く、回転機器ハウジング１０１の軸封部１０２にこれを貫通する回転軸１０３を囲繞する状態で取り付けられた円筒状のシールケース１０４と、回転軸１０３に固定された第１密封環１０５と、シールケース１０４に、Ｏリング１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃを介して、第１密封環１０５に対向した状態で軸線方向移動可能に保持された第２密封環１０７と、シール１０４と第２密封環１０７との間に介装されて第２密封環１０７を第１密封環１０５へと押圧附勢する押圧用スプリング部材１０８と、第２密封環１０７及びシールケース１０４を貫通して両密封環１０５，１０７の対向端面たる密封端面１０５ａ，１０７ａ間に開口する一連のシールガス通路１０９とを具備して、密封端面１０５ａ，１０７ａを、この間にシールガス通路１０９から噴出させたシールガスＧにより静圧を発生させることによって、非接触状態に保持しつつ、機内領域Ｈと機外領域Ｌとの間をシールするように構成された静圧形の非接触形メカニカルシール（静圧形ノンコンタクトガスシール）が周知である（例えば、特許文献１を参照）。

ところで、メカニカルシールにあっては、周知のように、良好なシール機能が発揮されるためには、両密封端面１０５ａ，１０７ａが回転軸３に直交する平行面となる状態で相対回転することが必要である。例えば、上記したような静圧形の非接触形メカニカルシールでは、両密封端面１０５ａ，１０７ａの平行度が損なわれると、シールガスＧにより密封端面１０５ａ，１０７ａ間に発生する静圧が不均一となり、密封端面１０５ａ，１０７ａが適正な非接触状態に保持されないため、シール機能が低下，喪失する等の問題を生じる。このような密封端面１０５ａ，１０７ａの平行度不良によるシール機能の低下，喪失等の問題は、密封端面１０５ａ，１０７ａをこの間に動圧を発生させることにより非接触状態に保持するようにした動圧形の非接触形メカニカルシールにおいては勿論、密封端面１０５ａ，１０７ａが接触状態で相対回転するように構成された端面接触形のメカニカルシールにおいても同様に生じる虞れがある。

ところで、シールケース１０４は、図１０に示す如く、その端部を軸封部１０２の端面１０２ａ及び／又は軸封部１０２の内周面１０２ｂに衝合させた状態で、軸封部１０２に取り付けられるが、シールケース１０４に保持された第２密封環１０７の密封端面１０７ａが回転軸１０３に固定された第１密封環１０５の密封端面１０５ａと平行となるかどうかは、回転軸１０２に対する端面１０２ａの直角度及び／又は内周面１０２ｂの同心度が適正となっていることが必要である。

特開２０００−３２９２３８公報

しかし、ハウジング１０１が鋳造構造物であるポンプ等の回転機器にあってはともかく、ハウジング１０１が鋼板等の溶接構造物であるブロワー等の回転機器にあっては、回転軸１０２に対する端面１０２ａの直角度及び／又は内周面１０２ｂの同心度が適正となるようにハウジング１０１を製作，加工しておくことが困難な場合が多い。また、回転機器ハウジング１０１の製作精度，加工精度が十分である場合にも、回転軸１０３の発停が繰り返されることによって回転機器ハウジング１０１が変形して、回転軸１０２に対する端面１０２ａの直角度及び／又は内周面１０２ｂの同心度が不適正になることがある。また、回転軸１０３が激しく振動するような回転機器にあっては、運転時と停止時とで回転軸１０２に対する端面１０２ａの直角度及び／又は内周面１０２ｂの同心度が不適正なものに変化する場合もある。

而して、このようにシールケース１０４の取付面精度が不良になると（シールケース１０４の端部が衝合する軸封部端面１０２ａの直角度及び／又は軸封部内周面１０２ｂの同心度が不適正となると）、軸封部１０２に取り付けられたシールケース１０４が回転軸１０３と同心をなさず、シールケース１０４が回転軸１０３に対して傾くことになる。この場合、シールケース１０４の回転軸１０３に対する傾き量（以下「ケース傾き量」という）が微小であれば、そのケース傾き量はＯリング１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃの弾性変形により吸収されて、第２密封環１０７が両密封端面１０５ａ，１０７ａが平行となる状態に保持される。しかし、ケース傾き量がＯリング１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃの弾性変形によっては吸収し得ない程度に大きい場合には、図１２又は図１３に示す如く、両密封端面１０５ａ，１０７ａの平行度が損なわれ、第２密封環１０７の密封端面１０７ａが相手密封端面１０５ａに干渉（片当り）してシール機能が低下，喪失し、更にはメカニカルシールの回転側部材（回転軸１０３に設けられたメカニカルシール構成部材）と静止側部材（回転機器ハウジング１０１に取り付けられたシールケース１０４及びこれに保持されたメカニカルシール構成部材）とが近接する個所Ａ、Ｂ、Ｃ又はＤにおいて回転側部材と静止側部材とが干渉して大事故を招来する虞れがある。密封端面が非接触状態にある非接触形メカニカルシールにおいては、密封端面が接触状態にある端面接触形のメカニカルシールに比して密封端面の平行度不良によるシール機能への影響が極めて大きいため、上記のような問題が生じないように頻繁にメンテナンスを行なう必要があり、これに要するコストが大きい。特に、シールガスＧを密封端面１０５ａ，１０７ａ間から機内領域Ｈ（及び機外領域Ｌ）へと噴出させることにより機内領域流体の漏洩を完全に阻止する構造となしている上記のような静圧形ノンコンタクトガスシールでは、毒性ガス，可燃性ガス，爆発性ガス等のように機外領域Ｌに漏洩することを許容しない危険流体を扱うことが多く、密封端面の平行度不良によるシール機能の低下，喪失はこれを確実に防止する必要があるため、頻繁なメンテナンス作業が必要となり、これに要するコストが膨大なものとなる。

本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、製作，加工精度や運転状況等によりシールケースが回転軸に対して傾くような状況下にあっても、両密封端面の平行度を適正に維持し得て、長期に亘って良好なシール機能を発揮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。

本発明は、回転機器ハウジングの軸封部にこれを貫通する回転軸を囲繞する状態で取り付けられた筒状のシールケースと、回転軸及びシールケースの一方に固定された第１密封環と、回転軸及びシールケースの他方に第１密封環に対向して軸線方向移動可能に保持された第２密封環と、第２密封環とこれを保持する回転軸又はシールケースとの間に介装されて第２密封環を第１密封環へと押圧附勢するスプリング部材とを具備して、両密封環の対向端面たる密封端面が回転軸に直交する平行面をなした状態で相対回転するように構成された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、シールケースが、これを回転軸に対して所定範囲で傾動しうる状態で軸封部に取り付けることによって、第２密封環の密封端面が第１密封環の密封端面に平行する位置に前記スプリング部材により附勢保持されるように構成し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、シールケースを軸封部に所定範囲で揺動可能に取り付けるためのケース取付手段は、シールケースを回転軸に沿う方向に貫通する複数の支持孔と、軸封部に設けられて回転軸に沿う方向に延びており、各支持孔にクリアランスを有する状態で挿通させることによりシールケースを軸封部に傾動可能に支持する複数の支持ピンと、各支持ピンの先端部に設けられており、軸封部から離間する方向へのシールケースの変位を所定範囲に規制する傾動量規制体とを具備する。このケース取付手段にあっては、更に、シールケースと軸封部との対向端面間に回転軸に沿う方向に伸縮自在な第１圧縮コイルスプリングを介装しておくことが好ましい。また、第１圧縮コイルスプリングに加えて、或いは第１圧縮コイルスプリングに代えて、シールケースと軸封部との対向端面間に回転軸に沿う方向に伸縮自在な第２圧縮コイルスプリングを介装しておくことが好ましい。なお、上記した「回転軸に沿う方向」には、回転軸の軸線に平行ないし略平行する方向の他、支持孔、支持ピン及び各圧縮コイルスプリングがシールケースの上記傾動を妨げることがない範囲において回転軸の軸線に対してある程度傾斜する方向が含まれる。

なお、本発明は、両密封端面を摺接させた状態で相対回転させる端面接触形のメカニカルシールにおいても適用できるが、両密封端面をその間に発生させた静圧又は動圧により非接触状態に保持するように構成された非接触形メカニカルシールにおいて、特に、好適に適用される。

本発明のメカニカルシールにあっては、製作，加工精度や運転状況に起因してシールケースが回転軸に対して傾いた場合にも、シールケースが回転軸に対して傾動可能な状態にあることから、シールケースが、両密封端面が平行となる姿勢へと自動的に変位して、常に、両密封端面の平行度が適正に維持されることになる。したがって、密封端面が相対回転摺接する端面接触形メカニカルシールにおいては勿論、密封端面が非接触状態で相対回転される非接触形メカニカルシール、特に、毒性ガス，可燃性ガス，爆発性ガス等のような危険流体を扱う静圧形の非接触形メカニカルシール（静圧形ノンコンタクトガスシール）においても、長期に亘ってメンテナンスフリーで良好なシール機能を発揮させることができる。

図１、図４及び図７は夫々本発明に係るメカニカルシールを示す縦断側面図であり（以下、図１に示すメカニカルシールを「第１メカニカルシール」といい、図４に示すメカニカルシールを「第２メカニカルシール」といい、図７に示すメカニカルシールを「第３メカニカルシール」という）、図２及び図３は夫々第１メカニカルシールにおけるシールケースの変位形態を示す図１相当の縦断側面図であり、図５及び図６は夫々第２メカニカルシールにおけるシールケースの変位形態を示す図４相当の縦断側面図であり、図８及び図９は夫々第３メカニカルシールにおけるシールケースの変位形態を示す図７相当の縦断側面図である。なお、以下の説明において、前後とは図１〜図９における左右を意味するものとする。

第１〜第３メカニカルシールは、夫々、有毒ガスや危険ガス等のガスを扱うブロワーやミキサー等の回転機器に軸封手段として装備される静圧形の非接触形メカニカルシール（静圧形ノンコンタクトガスシール）であって、図１、図４又は図７に示す如く、回転機器ハウジング１の軸封部２に取り付けられた筒状のシールケース４と、回転機器の回転軸３に固定された第１密封環５と、シールケース４に、Ｏリング６ａ，６ｂ，６ｃを介して、第１密封環５に対向した状態で軸線方向移動可能に保持された第２密封環７と、第２密封環７とこれを保持するシールケース４との間に介装されて第２密封環７を第１密封環５へと押圧附勢するスプリング部材８と、シールケース４及び第２密封環７を貫通して、両密封環５，７の対向端面たる密封端面５ａ，７ａ間に開口する一連のシールガス通路９とを具備して、両密封端面５ａ，７ａを、その間にシールガス通路９から噴出させたシールガスＧによる静圧を発生させることにより、非接触状態に保持しつつ、機内領域（被密封流体領域）Ｈと機外領域（大気領域）Ｌとの間を遮蔽シールするように構成されている。

回転機器ハウジング１の軸封部２は、図１、図４又は図７に示す如く、冒頭で述べた従来の静圧形ノンコンタクトガスシールにおいてはシールケース１０４の取付面として機能する円環状の端面（前端面）２ａ及び円柱状の内周面２ｂを有するものであり、回転軸３が、機外領域Ｌに設置された駆動装置（図示せず）から軸封部２の中心を貫通して回転機器ハウジング１内つまり機内領域Ｈへと水平に延びている。なお、軸封部２の端面２ａは回転軸３に対して直角をなす環状平面に形成され、また軸封部２の内周面２ｂは回転軸３と同心をなす（回転軸３に対して傾きを生じない）円柱面に形成されるが、これら端面２ａの直角度及び／又は内周面２ｂの同心度は、冒頭で述べた如く、回転機器ハウジング１の製作，加工精度不良又は回転機器の発停に伴う回転機器ハウジング１の変形によって損なわれることがある（以下、このような状態を「機器側精度不良」という）。

シールケース４は、後述するケース取付手段１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃにより、回転軸３を囲繞する状態で軸封部２に取り付けられたもので、図１、図４又は図７に示す如く、内外筒部４ａ，４ｂと、両筒部４ａ，４ｂの前端部間を連結する環状壁部４ｃと、外筒部４ｂの後端近傍部位に突設された環状のフランジ部４ｄとからなる円筒構造体である。

第１密封環５は、図１、図４又は図７に示す如く、円筒状部材３ａ，３ｂ、セットスクリュー３ｃ及びＯリング３ｄを介して回転軸３に固定されており、その前端面は回転軸３に直交する環状平面である密封端面５ａに形成されている。

第２密封環７は、図１、図４又は図７に示す如く、後端面を軸線に直交する環状平滑面たる密封端面７ａに形成したもので、この密封端面７ａを第１密封環５の密封端面５ａに対向させた状態で、シールケース４の内外筒部４ａ，４ｂにＯリング６ａ，６ｂ，６ｃを介して軸線方向に移動可能に保持されている。なお、第２密封環７は、シールケース４の環状壁部４ｃに突設したドライブピン４ｅを当該密封環７の前端部に形成した凹部に係合させることにより、所定範囲内での軸線方向移動を許容しつつシールケース４に対する相対回転を阻止されている。

スプリング部材８は、図１又は図４に示す如く、第２密封環７とシールケース４の環状壁部４ｃとの間に複数の圧縮コイルスプリング（１個のみ図示）を円周方向に等間隔を隔てて配置してなり、第２密封環７を第１密封環５へと押圧附勢するものである。

シールガス通路９は、図１、図４又は図７に示す如く、第２密封環７の密封端面７ａに形成された静圧発生溝９ａと、シールケース４の外筒部４ｂと第２密封環７との対向周面間に形成される環状空間であってＯリング６ｂ，６ｃによってシールされた連通空間９ｂと、シールケース４に形成されて連通空間９ｂに連通するケース側通路９ｃと、第２密封環７に形成されて連通空間９ｂと静圧発生溝９ａとを連通する密封環側通路９ｄとからなり、ケース側通路９ｃに接続されたシールガス供給源（図示せず）から静圧発生溝９ａへとシールガスＧを供給するものである。静圧発生溝９ａは、第２密封環７の密封端面７ａと同心状の円環状をなして断続する（又は連続する）浅い凹溝であり、密封環側通路９ｄには適宜の絞り器９ｅ（例えば、オリフィス，毛細管，多孔質部材等の絞り機能を有するもの）が配設されている。シールガスＧとしては、機内領域Ｈの流体圧より高圧のガスであって、両領域Ｈ，Ｌに流出しても無害であり且つ被密封流体たる機内流体に悪影響を及ぼさない性状のもの（一般に窒素ガスを使用）が使用される。

而して、第１〜第３メカニカルシールによれば、シールケース４が回転軸３に対して傾きを生じておらず、シールケース４に保持された第２密封環７の密封端面７ａが回転軸３に固定された第１密封環５の密封端面５ａと平行をなすことを条件として、次のようなシール機能を発揮する。

すなわち、シールガスＧがシールガス通路９から密封端面５ａ，７ａ間に供給されると、静圧発生溝９ａに導入されたシールガスＧにより、密封端面５ａ，７ａ間にはこれを開く方向に作用する開力が発生する。この開力は、密封端面５ａ，７ａ間に導入されたシールガスＧによって発生する静圧によるものである。したがって、密封端面５ａ，７ａは、この開力と密封端面５ａ，７ａ間を閉じる方向に作用するスプリング部材８による附勢力（スプリング荷重）による閉力とがバランスする非接触状態に保持される。すなわち、静圧発生溝９ａに導入されたシールガスＧは密封端面５ａ，７ａ間に静圧の流体膜を形成し、この流体膜の存在によって、密封端面５ａ，７ａの内外径側領域間が遮蔽シールされる。なお、シールガスＧは絞り器９ｅで絞られた上で静圧発生溝９ａに導入されることから、密封端面５ａ，７ａの隙間が変動した場合にも、その隙間が自動的に調整されて適正に保持される。すなわち、回転機器の振動等により密封端面５ａ，７ａの隙間が大きくなったときは、静圧発生溝９ａから密封端面５ａ，７ａ間に流出するシールガス量と絞り器９ｅを通って静圧発生溝９ａに供給されるシールガス量とが不均衡となり、静圧発生溝９ａ内の圧力が低下して、開力が閉力より小さくなるため、密封端面５ａ，７ａ間の隙間が小さくなるように変化して、その隙間が適正なものに調整される。逆に、密封端面５ａ，７ａ間の隙間が小さくなったときは、上記したと同様の絞り器９ｅによる絞り機能により静圧発生溝９ａ内の圧力が上昇して、開力が閉力より大きくなり、密封端面５ａ，７ａ間の隙間が大きくなるように変化して、その隙間が適正なものに調整される。

而して、第１〜第３メカニカルシールにあっては、シールケース４を軸封部２にその端面２ａ及び／又は内周面２ｃに衝合させた状態で固定した場合においては機器側精度不良によりケース傾き量が第２密封環７を保持するＯリング６ａ，６ｂ，６ｃによっては吸収できない程度に大きくなって両密封端面５ａ，７ａの平行度が損なわれるような状況下においても、シールケース４を次のようなケース取付手段１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃにより軸封部２に傾動可能に取り付けておくことによって、シールケース４が両密封端面５ａ，７ａの平行度を適正となす位置へと自動的に変位されるようになっている。

すなわち、第１メカニカルシールにおけるケース取付手段１０Ａは、図１〜図３に示す如く、シールケース４に形成された複数の支持孔１０ａ…と、軸封部２に設けられた複数の支持ピン１０ｂ…と、各支持ピン１０ｂの先端部に設けられた傾動量規制体１０ｃと、シールケース４と軸封部２との間に介装された複数の第１圧縮コイルスプリング１０ｄと、シールケース４と軸封部２との間をシールするシール部材１０ｅとからなる。また、第２メカニカルシールにおけるケース取付手段１０Ｂは、図４〜図６に示す如く、各支持ピン１０ｂに傾動量規制体とシールケースとの対向端面間に配して第２圧縮コイルスプリング１０ｆを挿通させた点を除いて、ケース取付手段１０Ａと同一構成をなす。また、第３メカニカルシールにおけるケース取付手段１０Ｃは、図７〜図９に示す如く、第１圧縮コイルスプリング１０ｄ…を有しない点を除いて、ケース取付手段１０Ｂと同一構成をなす。

取付手段１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃにおける支持孔１０ａ…は、図１、図４又は図７に示す如く、シールケース４のフランジ部４ｄを当該シールケース４の軸線方向に貫通するものであって、フランジ部４ｄにその円周方向に等間隔を隔てて形成されている。

取付手段１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃにおける各支持ピン１０ｂは、軸封部２の端面２ａに直交する方向（回転軸３に沿う方向）に延びるスタッドボルトであり、軸封部２の端面２ａに突設されている。支持ピン１０ｂ…は、各々を支持孔１０ａに適当なクリアランスを有する状態で挿通させることにより、図１〜図３、図４〜図６又は図７〜図９に示す如く、シールケース４をこれが回転軸３（又は軸封部端面２ａ）に対して傾動しうる状態で軸封部２に支持する。なお、支持孔１０ａ…及び支持ピン１０ｂ…の数Ｎは、Ｎ≧３の範囲で適宜に設定される。

取付手段１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃにおける各傾動量規制体１０ｃは、支持ピンたるスタッドボルト１０ｂの先端ネジ部に螺合固定されたダブルナットであり、図１〜図３、図４〜図６又は図７〜図９に示す如く、軸封部３から離間する方向へのシールケース４の変位（前方への変位）を規制する。

取付手段１０Ａ，１０Ｂにおける第１圧縮コイルスプリング１０ｄ…は、図１〜図３又は図４〜図６に示す如く、回転軸３に沿う方向に伸縮自在なものであり、軸封部２の端面２ａとこれに対向するシールケース４のフランジ部１０ｄとの間にフランジ部１０ｄの円周方向に等間隔を隔てて介装されて、シールケース４を軸封部端面２ａから離間する方向（前方）へと附勢する。第１圧縮コイルスプリング１０ｄ…は後述するシールケース４の傾動変位を円滑ならしめるために使用されるものであり、その附勢力（弾性力）はスプリング部材８の附勢力に比して微小に設定されている。すなわち、スプリング部材８の弾性力は、シールガスＧの圧力等のシール条件に応じて、密封端面５ａ，７ａ間の隙間が適正（一般に、５〜１５μｍである）となるように設定されるが、スプリング部材８と附勢方向を同じくする第１圧縮コイルスプリング１０ａ…のバネ力は、スプリング部材８の機能を妨げない範囲において適宜に設定される。

取付手段１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃにおけるシール部材１０ｅは、軸封部２の内周面２ａとシールケース４の外筒部４ｂの先端外周面（後端外周面）との間に介装されたＯリングであり、図１〜図３、図４〜図６又は図７〜図９に示す如くシールケース４が傾動した場合にも、両部２，４ｂ間をシールするものである。

取付手段１０Ｂ，１０Ｃにおける各第２圧縮コイルスプリング１０ｆは、図４〜図６又は図７〜図９に示す如く、回転軸３に沿う方向に伸縮自在なものであり、傾動量規制体１０ｄとシールケース４のフランジ部４ｄとの対向端面間に配して支持ピン１０ｂに挿通されていて、シールケース４の傾動量規制体１０ｄへの衝突を緩和させると共にシールケース４による傾動変位を円滑ならしめる。第２圧縮コイルスプリング１０ｆ…の附勢力（弾性力）は、スプリング部材８の機能を妨げないように、スプリング部材８の附勢力に比して微小に設定されており、特に、取付手段１０Ｂにおいては附勢方向を逆にする第１圧縮コイルスプリング１０ｄ…の附勢力と同一又は略同一に設定されている。

ところで、シールガスＧが供給されないガス供給停止状態においては両密封端面５ａ，７ａが衝合していることから、第２密封環７は軸線方向（前後方向）における一定位置に保持されることになる。また、シールガスＧが供給されているガス供給状態において密封端面５ａ，７ａ間に発生する静圧による開力とスプリング部材８の附勢による閉力とがバランスされて両密封端面５ａ，７ａが微小隙間を有する非接触状態に保持されることから、ガス供給停止状態におけると同様に、第２密封環７は軸線方向における一定位置に保持されることになる。また、上記したようにシールケース４が支持孔１０ａ…，支持ピン１０ｂ…，傾動量規制体１０ｃ…によって軸封部２に取り付けられた状態にあると、シールケース４は、これと第２密封環７との間に介装されたスプリング部材８の弾性力によりシールケース４には軸封部３から離間する方向（前方）へと附勢されることになり、当該方向への変位は、図１、図４又は図７に示す如く、フランジ部４ｄが傾動量規制体１０ｃ…に係止される位置（第２及び第３メカニカルシールにおいては第２圧縮コイルスプリング１０ｆ…を介して傾動量規制体１０ｃ…に係止される位置）位置で阻止されることになる。

これらのことから、軸封部端面２ａの回転軸３に対する直角度が適正であると（軸封部端面２ａが回転軸３に対して直角であると）して直角であると、各支持孔１０ａ，支持ピン１０ｂの軸線が軸封部端面２ａに直交している（回転軸３の軸線に平行している）場合には、図１に示す如く、すべての傾動量規制体１０ｃ…がフランジ部４ｄを衝合係止することになり、シールケース４は回転軸３に対して傾きを生じない状態に附勢保持される。一方、この状態から軸封部端面２ａの回転軸３に対する直角度が変化すると（軸封部端面２ａの回転軸３に対する角度が直角でなくなると）、各支持ピン１０ｂとこれが挿通する支持孔１０ａとの間にクリアランスが存在することから、両密封端面５ａ，７ａが衝合するガス供給停止状態においては勿論、両密封端面５ａ，７ａが静圧の流体膜を介して平行に対峙するガス供給状態においても、シールケース４は、図２、図３、図５、図６、図８又は図９に示す如く、第２密封環７をその密封端面７ａが回転軸２に直交する状態、つまり当該密封端面７ａが回転軸２に固定された第１密封環５の密封端面５ａに平行する状態に保持しうる位置（以下「適正傾動位置」という）へと傾動され、スプリング部材８による附勢作用とフランジ部４ｄへの傾動量規制体１０ｃの衝合係止作用とによって当該適正傾動位置に附勢保持されることになる。なお、シールケース４の傾動は、第１圧縮コイルスプリング１０ｄ…及び／又は第２圧縮コイルスプリング１０ｆ…の弾性変形によって円滑に行なわれることになる。また、軸封部２とシールケース４との間は、シールケース４の傾動に拘わらず、シール部材１０ｅによって二次シールされる。

したがって、第１〜第３メカニカルシールにあっては、支持孔１０ａと支持ピン１０ｂとの間のクリアランス及び軸封部端面２ａと傾動量規制体１０ｃとの対向間隔を使用条件（回転機器ハウジング１の変形程度等）に応じて適宜に設定しておくことにより、機器側精度不良が生じた場合にも、その不良程度に応じてシールケース４が適正傾動位置へと自動的に変位，保持されて、両密封端面５ａ，７ａの平行度が適正に維持される。その結果、第１〜第３メカニカルシールによれば、冒頭で述べた如きトラブルを生じることなく、長期に亘ってメンテナンスフリーで良好なシール機能を発揮させることができる。

なお、本発明は上記した各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、第１及び第２圧縮コイルスプリング１０ｄ，１０ｆは、その何れをも設けないことも可能である。但し、シールケース４の傾動変位を円滑ならしめるためには、取付手段１０Ａ，１０Ｃの如く、一方の圧縮コイルスプリング１０ｄ又は１０ｆを設けておくことが好ましく、取付手段１０Ｂの如く、両圧縮コイルスプリング１０ｄ，１０ｆを設けておくことがより好ましい。また、支持孔１０ａ、支持ピン１０ｂ及び傾動量規制体１０ｃの形状，構成も、シールケース４を所定範囲で傾動可能に支持できるものである限り、任意である。

第１メカニカルシールを示す縦断側面図である。 シールケース変位形態を示す図１相当の縦断側面図である。 図２と異なるシールケース変位形態を示す図１相当の縦断側面図である。 第２メカニカルシールを示す縦断側面図である。 シールケース変位形態を示す図４相当の縦断側面図である。 図５と異なるシールケース変位形態を示す図４相当の縦断側面図である。 第３メカニカルシールを示す縦断側面図である。 シールケース変位形態を示す図７相当の縦断側面図である。 図８と異なるシールケース変位形態を示す図７相当の縦断側面図である。 従来のメカニカルシールを示す縦断側面図である。 シールケース変位形態を示す図１０相当の縦断側面図である。 図１１と異なるシールケース変位形態を示す図１０相当の縦断側面図である。

符号の説明

１ 回転機器ハウジング
２ 軸封部
３ 回転軸
４ シールケース
４ａ 内筒部
４ｂ 外筒部
４ｃ 環状壁部
４ｄ フランジ部
５ 第１密封環
５ａ 密封端面
６ａ Ｏリング
６ｂ Ｏリング
６ｃ Ｏリング
７ 第２密封環
７ａ 密封端面
８ スプリング部材
９ シールガス通路
１０Ａ ケース取付手段
１０Ｂ ケース取付手段
１０Ｃ ケース取付手段
１０ａ 支持孔
１０ｂ 支持ピン
１０ｃ ダブルナット（傾動量規制体）
１０ｄ 第１圧縮コイルスプリング
１０ｅ Ｏリング（シール部材）
１０ｆ 第２圧縮コイルスプリング
Ｇ シールガス
Ｈ 機内領域
Ｌ 機外領域

Claims (4)

1. 回転機器ハウジングの軸封部にこれを貫通する回転軸を囲繞する状態で取り付けられた筒状のシールケースと、回転軸及びシールケースの一方に固定された第１密封環と、回転軸及びシールケースの他方に第１密封環に対向して軸線方向移動可能に保持された第２密封環と、第２密封環とこれを保持する回転軸又はシールケースとの間に介装されて第２密封環を第１密封環へと押圧附勢するスプリング部材とを具備して、両密封環の対向端面たる密封端面が回転軸に直交する平行面をなした状態で相対回転するように構成されたメカニカルシールにおいて、シールケースが、これを回転軸に対して所定範囲で傾動しうる状態で軸封部に取り付けることによって、第２密封環の密封端面が第１密封環の密封端面に平行する位置に前記スプリング部材により附勢保持されるように構成してあり、
   シールケースを軸封部に一定範囲で揺動可能に取り付けるためのケース取付手段が、シールケースを回転軸に沿う方向に貫通する複数の支持孔と、軸封部に設けられて回転軸に沿う方向に延びており、各支持孔にクリアランスを有する状態で挿通させることによりシールケースを軸封部に傾動可能に支持する複数の支持ピンと、各支持ピンの先端部に設けられており、シールケースの軸封部から離間する方向への変位を規制する傾動量規制体とを具備するものであることを特徴とするメカニカルシール。
2. シールケースと軸封部との対向端面間に、回転軸に沿う方向に伸縮自在な第１圧縮コイルスプリングを介装してあ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。
3. 各支持ピンに、傾動量規制体とシールケースとの対向端面間に配して、回転軸に沿う方向に伸縮自在な第２圧縮コイルスプリングを挿通させてあることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載するメカニカルシール。
4. 両密封端面を、その間に発生させた静圧又は動圧により非接触状態に保持するように構成された非接触形メカニカルシールであることを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載するメカニカルシール。