JP4495400B2 - メカニカルシール装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転軸が大径であると共に長尺であり、且つ被密封流体が高圧である用途に適しているメカニカルシール装置に関する。更に詳しくは、例えば、大型ポンプ等のハウジングと長尺の回転軸との間をシールするメカニカルシール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明に関する高圧ポンプ用のメカニカルシール装置には、特許２５７８２２２号公報及び米国特許第５，１１４，１６３号明細書が存在する。しかし、これらのメカニカルシール装置は、構造が複雑で高価になるため、一般の装置に利用することは困難である。
【０００３】
この関連技術として図３に示すメカニカルシール装置２００が存在する。図３に示すメカニカルシール２００は大径の回転軸１４８に取り付けられるために全体が大径になると共に、大径である上、取り付けやすくするため、２分割に形成されている。
図３に於いて、この分割形メカニカルシール２００は、回転軸１４８が貫通するハウジング１５０と回転軸１４８との間の被密封流体を固定密封環１６０の内周側を介して固定シール面１６１でシールするために設けられている。
この被密封流体を内周側でシールする軸方向に分割された固定密封環１６０は、内周面が回転軸１４８と間隙を設けて嵌合すると共に、回転軸１４８との間の間隙が被密封流体の流通路となる。
又、固定密封環１６０の外周面は、厚肉で断面Ｌ型の環状体を成す第１パッキン１６５の一端内周面１６７に嵌合している。そして、第１パッキン１６５のフランジ状の他端はハウジング１５０の端面に密接している。この第１パッキン１６５は、大径の場合には２等配に分割される。
【０００４】
更に、固定密封環１６０は軸方向に円周を２分割された固定用分割ホルダ１６８の内周面に第１パッキン１６５を介して固着されている。この固定用分割ホルダ１６８の他端は、ハウジング１５０の一端部に設けられた取り付け用の凸部に嵌着してハウジングに固定している。又、この固定用分割ホルダ１６８と固定密封環１６０との嵌着した結合は、固定用分割ホルダ１６８の分割面を合わせて２個のボルト１５３により締め付けて結合する。
この固定用分割ホルダ１６８は、一端部がハウジング１５０の凸部に嵌着すると共に、他端側が固定密封環１６０を保持している。この為に、固定用分割ホルダ１６８の内周面の全面をシールするために、固定密封環１０６とハウジングとの間の第１パッキン１６５に於けるフランジ部１６６は高圧に耐えうる様に厚肉に構成している。この為に、第１パッキン１６５は大径になると共に、第１パッキン１６５を成形するために成形型が高価になり、産業の発展上問題となっている。
【０００５】
又、２分割にされた回転密封環１７０は、回転軸１４８と間隙を設けて嵌合すると共に、端面の回転シール面１７１が固定シール面１６１と密接して被密封流体をシールする。この回転密封環１７０の外周面は、第２パッキン１７５の内周面１７７と嵌着すると共に、第２パッキン１７５を介して回転用分割ホルダ１７８に固定されている。又、この第２パッキン１７５も大径であるために、２分割に形成されている。
【０００６】
回転用分割ホルダ１７８は、軸方向に円周を２分割されており、回転軸１４８に図示省略のキーを介して結合している。この回転用分割ホルダ１７８は２個のボルト１５４により締め付けられて回転軸１４８と回転密封環１７０を固着状態に抱き込んでいる。このために、前述と同様に、回転密封環１７０と回転用分割ホルダ１７０との間は厚肉の第２パッキン１７５の一端部により密封に保持されている。
又、第２パッキン１７５の他端部の内周面１７６は回転軸１４８と嵌合すると共に、回転軸１４８と回転用分割ホルダ１７８との嵌合間で圧着されて両部品間をシールしている。この為に、第２パッキン１７５は厚肉で、しかも、大径となる。この為に、第２パッキン１７５の成形型も高価になり、問題となっている。
【０００７】
このように構成されたメカニカルシール装置に於いて、固定用分割ホルダ１６８は２カ所同時に嵌合するために、一方の固定密封環１６０との嵌合間に厚肉のパッキンを設けなければならない。同様に、回転用分割ホルダ１７８も回転密封環１７０との間が厚肉の第２パッキン１７５に形成されている。
そして、被密封流体が高圧になると、第１及び第２パッキン１６５、１７５に被密封流体の圧力が高圧に作用する。この被密封流体が作用する固定密封環１６０の受圧面積は、回転密封環１７０の受圧面積より大きいから、固定密封環１６０は回転密封環１７０側へ押し出される様に作用する。この為に、固定シール面１６１は回転シール面１７１に圧接するために、両シール面は摩耗を早めることになる。更に、押圧された固定シール面１６１は、第１パッキン１６５との嵌着力が弱いからその状態に保持されて被密封流体の圧力が低圧に変化しても回転シール面１７１と圧接状態に保持される。
【０００８】
又、固定密封環１６０は固定用分割ホルダ１６８を介してハウジング１５０に固着されており、回転密封環１７０は回転用分割ホルダ１７８を介して回転軸１４８に固定されている。そして、被密封流体の作用圧力により固定シール面１６１と回転シール面１７１とが同一面から互いに変位すると、両シール面１６１、１７１は変位して接触するので偏摩耗状態になり、シール能力を低下させる。
この両シール面１６１、１７１の偏摩耗は、回転軸が長尺で、撓みが生じる場合にも惹起する。又、回転軸１４８は、重量の大きい回転用分割ホルダ１７８を回動することになるから、回転軸１４８を偏芯して回動させることになり、両シール面１６１、１７１の偏摩耗を促進させることになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述のような問題点に鑑み成されたものであって、その発明が解決しようとする技術的課題は、メカニカルシール装置に於いて互いに接合するとの密接状態を被密封流体の圧力の変動に関係なく、常に密接状態に保持し、シール面のシール能力を向上させることにある。
回転軸の撓みに関係なくシール面と対向シール面との密接状態を保持することにある。
更に、メカニカルシール装置の部品コストを低減可能にして、メカニカルシール装置を安価にすることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述のような技術的課題を解決するために成されたものであって、その技術的解決手段は以下のように構成されている。
【００１１】
請求項１に係わる本発明のメカニカルシール装置は、被密封流体をシールするメカニカルシール装置であって、ハウジングに密封に保持されてダイヤフラムの取付面を有するシールカバーと、シールカバーの取付面に密封に固着される固着部を有すると共に固定密封環を密封に保持する保持部を有し且つ被密封流体が作用可能な受圧面を有する第１ダイヤフラムと、第１ダイヤフラムの保持部に密封に保持されてシール面を有する固定密封環と、第１ダイヤフラムの保持部に密封に保持されてシール面を有する固定密封環と、固定密封環のシール面と密接する対向シール面を有する回転密封環と、第１ダイヤフラムと略同形状に形成されて回転密封環を保持する保持部を有すると共に密封に固着される固着部を有し且つ被密封流体が作用可能な受圧面を有する第２ダイヤフラムと、第２ダイヤフラムの固着部を密封に保持して回転軸に嵌着するスリーブとを具備し、第１ダイヤフラムと第２ダイヤフラムの受圧面に被密封流体を導入する流体通路を有し、流体通路の第１ダイヤフラムよりも上流側に絞りバルブを設け、第１ダイヤフラムの保持部を締め付けるように保持部の外周面である保持面に固定される第１バンドと、第１バンドの外周溝に一体に取り付けられるプレートと、プレートとシールカバーとを連結するようにシールカバーの円周上に等配に設けられている複数の弦巻ばねとをさらに有し、弦巻ばねにより第１ダイヤフラムを介して固定密封環を弾発に押圧するものである。
【００１２】
この請求項１に係わる本発明のメカニカルシール装置では、第１ダイヤフラムと第２ダイヤフラムがほぼ同一形状に形成されているから、各ダイヤフラムを成形するときに一つの成型型で両方のダイヤフラムを成形できる。この為に、１個５００万円から１０００万円する成形型を２個製作する必要が無くなるので、ダイヤフラムの生産コストを低減することが可能になる。
又、固定密封環と回転密封環は、第１ダイヤフラムと第２ダイヤフラムにより弾性的に保持されているから、回転軸が回転時に偏芯したとき、回転軸が熱変形により伸張したとき、更に、回転軸の重量で曲げが惹起したときに、この回転軸の変形に応じてダイヤフラムは弾性変形し、両密封環のシール面を密接するように保持する。この為に、メカニカルシール装置に於けるシール面のシール能力は発揮される。
【００１３】
更に、同形状に形成された第１ダイヤフラムと第２ダイヤフラムに於ける被密封流体が作用する受圧面は、同一受圧面積であるから、被密封流体の圧力で押圧される密封環の力は略同一になる。この為に、固定密封環と回転密封環の密接するシール面は同一力で押圧されるために偏芯した摩耗が防止できる。
又、第１ダイヤフラムが固定密封環を弾性的に保持し、第２ダイヤフラムが回転密封環を弾性に保持し、互いに対向させて密接する構成であるから、取付構造が簡単で、ハウジングの外側にでも簡単に装着することが可能になる。更に、分割構造にすれば両側から嵌めるだけであるから、簡単に回転軸に装着可能になる。
【００１４】
請求項２に係わる本発明のメカニカルシール装置は、固定密封環と回転密封環の内周面内に流体通路を形成していると共に、この各密封環の外周面にダイヤフラムの保持部と密封に嵌着する保持面を有するのである。
【００１５】
この請求項２に係わる本発明のメカニカルシール装置では、第１ダイヤフラムで固定密封環を弾性的に保持し、第２ダイヤフラムで回転密封環を弾性に保持して固定密封環と回転密封環の内周面内に被密封流体の流体通路を設けた構成であるから、第１ダイヤフラムと第２ダイヤフラムの各受圧面に均等に被密封流体を作用させて常に対向するシール面の密接を可能にする。しかも、各密封環は各ダイヤフラムの弾性的保持部に嵌着しているから、各密封環の嵌着部を確実に密封することができる。
【００１６】
請求項３に係わる本発明のメカニカルシール装置は、は環状体が軸方向に分割されていると共に分割面が一体に接合されて且つ第１ダイヤフラムの固定密封環と嵌着する保持部と第２ダイヤフラムの回転密封環と嵌着する保持部が筒状に形成されているものである。
【００１７】
この請求項３の本発明のメカニカルシール装置では、各密封環を回転軸に装着しやすくするために分割環に構成しても、各ダイヤフラムの密封弾性体の保持部に嵌着して密封されているから、各密封環の分割を可能にして回転軸への装着を容易にする。又、各密封環を分割環にして、円弧状にした分割環の圧縮成形を容易にしてコストを低減することが可能になる。
【００１８】
また、請求項１に係わる本発明のメカニカルシール装置は、被密封流体の流体通路に於ける第１ダイヤフラムよりも上流側に絞り弁を設けたものである。
【００１９】
この請求項１に係わる本発明のメカニカルシール装置では、流体通路に於いて被密封流体が流入するダイヤフラムよりも上流側に絞り弁が設けられているから、被密封流体が超高圧になるときには、絞り弁が作動して、分割された密封環やダイヤフラムを保護して密封環のシール面が圧力の変動に関係なく正常に密接させることを可能にする。
しかも、流体通路に絞り弁を設けることにより、高圧であってもダイヤフラムのみで密封環を保持することを可能にし、回転軸が曲げられたり又は回転軸が熱により伸びても、ダイヤフラムにより密封環のシール面が常に密接状態に支持させることを可能にする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる好ましい実施の形態のメカニカルシール装置を、その図面に基づいて詳述する。尚、以下に説明する各図面は、実験データを基にした寸法関係が正確な設計図である。
【００２１】
図１は、本発明に係わる第１実施の形態を示すメカニカルシール装置１の断面図である。
図１に於いて、１はメカニカルシール装置である。メカニカルシール装置１は、ポンプ等のハウジング６０の内部と、ハウジングの内部に嵌挿する回転軸５０との間で被密封流体を軸封するために装着される。
ハウジング６０の端面には、ボルト３７を介して取付けられたシールカバー２０が設けられている。このシールカバー２０には間隙を設けて回転軸５０と遊合する内周面２０Ｄが設けられている。更に、シールカバー２０には端面から円筒状に突出した取付部２０Ａが形成されている。又、取付部２０Ａの外周の取付面２０Ｂには小さな凹凸の係止山が連続に設けられており、この係止山の取付面２０Ｂは第１ダイヤフラム１０と嵌合したときに被密封流体が漏れないように密着させると共に、離脱しないように防止する。
【００２２】
更に、シールカバー２０の内周面２０Ｄには環状の段部が設けられており、この段部とシールカバー２０の側面に設けられた側板２５との間に絞り弁２１を取り付ける環状溝２０Ｃが形成されている。
更に、シールカバー２０には、この環状溝２０Ｃに連通する孔が設けられており、この孔にパイプ４０が嵌着されている。そして、環状溝２０Ｃに装着されたゴム材製でタイヤー状の絞り弁２１とパイプ４０とは圧縮流体が連通可能に結合されている。このパイプ４０はシールカバー２０の外周面に２等配に設けられているが、設計に応じて３個、４個、５個を等配に設けることができる。
【００２３】
絞り弁２１は内部に収縮室２１Ａを形成しており、パイプ４０から圧送される圧縮流体Ｐにより収縮室２１Ａを膨張させて絞り面２１Ｂを回転軸５０周面に接近させることができる。この内周側の絞り面２１Ｂを膨張させた絞りにより被密封流体が各ダイヤフラム１０、１０に作用する圧力を絞ることができる。
図示省略のパイプ４０の上流は流体圧縮機と連通しており、ダイヤフラム０、１０、１０のゴム材製の強度及び受圧面１０Ａ、１０Ａの受圧面積などのデータと、被密封流体の圧力との関係を図示省略の制御装置により計算し、制御装置により絞り弁２１の被密封流体の流量を制御する。この絞り弁２１により被密封流体の圧力を絞ることにより、被密封流体の圧力による各シール面２Ａ、１２Ａの密接度や各ダイヤフラム１０、１０の膨張を最適に制御する。
【００２４】
シールカバー２０の取付部２０Ａに保持される第１ダイヤフラム１０は、成形型により成形される。この第１ダイヤフラム１０は、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、ＣＲ、ＦＶＭＱ、ゴム状の樹脂等の材質を被密封流体の受圧面を有するような形状に成形される。更に、成形型を安く生産するために又は回転軸に装着しやすくするために、第１ダイヤフラム１０を二つ割にすることもできる。二つ割に成形された第１ダイヤフラム１０は、両端面を加硫接着することにより環状に形成する。
第１ダイヤフラム１０の一端は、シールカバー２０の取付部２０Ａに取り付けられる固着部１０Ｂに形成されている。固着部１０Ｂの外周はホースバンド８により締め付けられる固着面１０Ｂ１に形成されている。叉、固着部１０Ｂの内周は取付固着面１０Ｂ２に形成されている（図２参照）。
図２を参照し、固着部１０Ｂと反対側には保持部１０Ｄに形成されている。更に、保持部１０Ｄの内周は段面状の取付保持面１０Ｄ２に形成されて固定密封環２を取り付けやすくしている。又、保持部１０Ｄの外周は第１ホースバンド８を取り付ける保持面１０Ｄ１に形成されている。
この固着部１０Ｂと保持部１０Ｄとの間は可撓部１０Ａに形成されている。この可撓部１０Ａは外周側へ湾曲して第１ダイヤフラム１０を軸方向に弾性伸縮可能に形成されている。
更に、可撓部１０Ａの内周面は、受圧溝１０Ｃに形成されており、受圧溝１０Ｃを形成する面は受圧面１０Ａ２に成されている。この受圧面１０Ａ２に作用する被密封流体の圧力により可撓部１０Ａが軸方向へ弾性的に伸縮して固定密封環２を回転密封環１２側へ押圧する。
【００２５】
シールカバー２０の取付面２０Ｂに設けられた凹凸の係止山により第１ダイヤフラム１０の固着部１０Ｂが取付面２０Ｂに固定されていると共に、密封された状態で保持されている。更に、第１ダイヤフラム１０の固着部１０Ｂは、固着面１０Ｂ１から第１ホースバンド８により締め付けて取付面２０Ｂに固定されている。更に、固着面１０Ｂ１には二つ割の第１カバー７が両側から嵌め込むと共に、両側からボルト３６により締め付けられて固定されている。この第２カバー７は、第１ダイヤフラム１０の可撓部１０Ａの外周面を覆っている。
【００２６】
更に、第１ダイヤフラム１０の保持部１０Ｄも保持面１０Ｄ１から第１ホースバンド８により締め付けられて固定されている。又、保持面１０Ｄ１には二つ割の第１バンド３がボルト３６により締め付けられて固定されている。この二つ割の各第１バンド３の外周溝に取り付けるために、二つ割にした各プレート４を外周溝に一体に取り付けている。
プレート４とシールカバー２０とを連結するように弦巻ばね６がシールカバー２０の円周上２４等配に設けられている。この弦巻ばね６の個数はシール面２Ａの密接力に応じて設計上から決められる。この弦巻ばね６をガイドするピン５がシールカバー２０に結合されている。この弦巻ばね６により第１ダイヤフラム１０を介して固定密封環２を弾発に押圧する。
【００２７】
固定密封環２は炭化珪素材製である。この固定密封環２は一端にシール面２Ａが設けられている。叉、固定密封環２の内周面２Ｃは回転軸５０との間に流体通路１５となる間隙を設けている。又、内周面２Ｃには４等配の固定溝２Ｄが設けられている。この固定溝２Ｄの個数は設計に応じて選択される。更に、固定密封環２の外周の結合面２Ｂは、第１ダイヤフラム１０の取付保持面１０Ｄ２に嵌着して保持されている。
結合面２Ｂには、小さな凹凸の係止山が形成されているので、結合面２Ｂと取付保持面１０Ｄ２とは密封に嵌着する。
更に、シールカバー２０の取付部２０Ａに結合したクラッチリング２２の一端の円周に４等配に突出するクラッチが設けられている。このクラッチが固定密封環２の固定溝２Ｄに係止して固定密封環２が回動しないように保持する。
【００２８】
回転密封環１２は、端面に対向シール面１２Ａを設けている。この対向シール面１２Ａは固定密封環２のシール面２Ａと対向して密接する。叉、回転密封環１２は、内周面１２Ｃにドライブ溝１２Ｄを設けている。このドライブ溝１２Ｄは円周に沿って４等配に設けられている。更に、回転密封環１２の外周には結合面１２Ｂが設けられており、この結合面１２Ｂにも凹凸の係止山が設けられて第２ダイヤフラム１０の取付保持面１０Ｄ２と嵌着している。
【００２９】
回転軸５０に嵌着したスリーブ１１の端部には、周面に沿ってドライブピン１１Ａが４等配に設けられている。このドライブピン１１Ａは回転密封環１２のドライブ溝１２Ｄと係止して回転密封環１２を回転軸５０と共に回動するようにさせる。
叉、スリーブ１１は回転軸５０に装着される。この為に、回転軸５０の大径に応じて製作を容易にするためと、回転軸５０に対して装着を容易にするために二つ割にして回転軸５０の両側から嵌め合わせることもできる。
スリーブ１１の端部にはＯリング溝と凹部とが設けられている。このＯリング溝にはＯリング１３が装着されている。そして、Ｏリング１３により被密封流体が大気側へ漏洩するのを防止する。
【００３０】
回転密封環１２を保持する第２ダイヤフラム１０と第２ダイヤフラム１０を締め付ける２個の第２ホースバンド８、８とは、第１ダイヤフラム１０と第１ホースバンドと形状と取付状態とも略同一である。叉、第２カバー７も第１カバー７と同一形状に形成されて取り付けられている。尚、この第１ダイヤフラム１０と第２カバー７とは、同一形状を成して対称を成すように取り付けられている。
更に、第２バンド３は、プレート４を溝から取り外されているが、第２バンド自体は第１バンド３と同一形状である。
【００３１】
図２に示す左側の第１ダイヤフラム１０と右側の第２ダイヤフラム１０は、１個の成形型で成形したものを対称に配列したものである。このように、第１ダイヤフラム１０と第２ダイヤフラム１０を同一形状にすることにより部品管理が容易になる。叉、第１ダイヤフラム１０と第２ダイヤフラム１０とを間違えて取り付ける様なミスが防止できるので、メカニカルシール装置を取り付けた機械装置の故障を防ぐことができる。
叉、第１ダイヤフラム１０と第２ダイヤフラム１０は同形状であるから、被密封流体の受圧面１０Ａ２の受圧面積が同一になる。この為に、固定密封環２と回転密封環１２の両シール面２Ａ、１２Ａの対向接触する面圧を同一にして偏芯した接面を防止することが可能になる。その結果、両シール面２Ａ、１２Ａのシール能力が向上すると共に、耐久能力も向上する。
更に、第２ダイヤフラム１０は、図２に示すように、第１ダイヤフラム１０と対称を成すだけで、形状は同一である。従って、両ダイヤフラム１０は、同一成形型で成形して対称に取り付けられるので、第１ダイヤフラム１０と第２ダイヤフラム１０に対応する２個の成形型を製作する必要がない。この成形型は高価（１個５００万円前後する）であるために、１個の成形型にするだけで、各ダイヤフラム１０の生産コストを大きく低減することが可能になる。
叉、バンド３とカバー７とホースバンド８も各第１ダイヤフラム１０と第２ダイヤフラム１０では同一形状であるから、部品形状が同一になり生産コストを大きく低減することが可能になると共に、組立時に部品管理が容易になる。
【００３２】
スリーブ１１と第２ダイヤフラム１０との端部には、２個の第１クランプリング３０と第２クランプリング３１が回転軸５０に嵌着されている。この第１クランプリング３０は、断面が方形を成してリング状に形成されている。第１クランプリング３０は２つ割に形成されており、ボルト３５により締め付けて回転軸５０にリング状にして固定する。
叉、２つ割にしない場合は、図示省略のボルトを介して直接に回転軸５０に固定する。
第２クランプリング３１は第１クランプリング３０と同形状に形成された上に、外周にフランジ部が形成されている。そして、ボルト３５を介して回転軸５０に固定される。
叉、フランジ部には周方向に沿って等配に孔が設けられている。この孔にねじ棒３２が貫通されており、ねじ棒３２の先端はシールカバー２０に固定されている。そして、ねじ棒３２に螺合されたナットにより第２クランプリング３１は移動調整される。
【００３３】
この第１クランプリング３０と第２クランプリング３１により第２ダイヤフラム１０とスリーブ１１とを固定密封環２に対応した取付位置に調節する。
この調整作業は、ねじ棒３２に設けられたナットを第１ダイヤフラム１０の方向へねじ込んで第２ダイヤフラム１０を軸方向へ移動させる。次に、両シール面２Ａ、１２Ａの密接状態を最適にして第１クランプリング３０に設けられたボルト３５を締め付けて第１クランプリング３０を回転軸５０に固定する。同様にして第２クランプリング３１も回転軸５０に固定する。
尚、ねじ棒３２及びナットは、メカニカルシール装置を取り付けた後に取り外す。
【００３４】
このように構成されたメカニカルシール装置１は、メカニカルシール装置の内周面と回転軸５０との間に流体通路１５が形成される。この流体通路１５は、具体的に、シールカバー２０の内周面２０Ｄと、第１ダイヤフラム１０の内周面と、固定密封環２の内周面２Ｃと、回転密封環１２の内周面１２Ｃと、第２ダイヤフラム１０の内周面と、回転軸５０との間に形成される。そして、高圧の被密封流体は、ハウジング６０内から流体通路１５を流入し、ゴム叉は樹脂材製の第１ダイヤフラム１０と第２ダイヤフラム１０の各受圧面１０Ａ２、１０Ａ２に作用する。
第１ダイヤフラム１０と第２ダイヤフラム１０の各受圧面１０Ａ２、１０Ａ２に作用した圧力は各受圧面積が同一であるから、第１ダイヤフラム１０に保持された固定密封環２のシール面２Ａと第２ダイヤフラム１０に保持された回転密封環１２の対向シール面１２Ａとが密接して互いに同一力で押し合うことになる。
この各密封環のシール面２Ａ、１２Ａの接合は、回転軸５０が大径で長尺であるために曲がっても、叉、回転軸５０が長尺であるために発熱により伸びるようなことが惹起しても、密封接合することが可能になる。
【００３５】
この流体通路１５を流れる被密封流体は、絞り弁２１により絞ることにより、第１ダイヤフラム１０と第２ダイヤフラム１０に作用する力を調節して各シール面２Ａ、１２Ａの密接状態を向上させることが可能になる。
尚、固定密封環２と回転密封環１２は炭化珪素又はカーボン或いはセラミックなどの材料で製作される。
叉、第１ダイヤフラム１０と第２ダイヤフラム１０はゴム叉は樹脂材で製作される。この第１ダイヤフラム１０と第２ダイヤフラム１０はゴム状弾性材であればゴム材に限定されるものではない。そして、第１ダイヤフラム１０と第２ダイヤフラム１０の形状も、上述して形状に限定されることなく、断面が半球状、湾曲状で同一受圧面積を有する受圧面１０Ａ２に形成し、この同一形状の環状体を対称に配置すればよい。
【００３６】
本発明のメカニカルシール装置１は、共通する部品が多く、部品コストを低減することが可能になる。叉、第１ダイヤフラム１０と第２ダイヤフラム１０で固定密封環２と回転密封環１２を保持する構成は、ハウジング６０の外部に取り付けることを可能にして、大型のメカニカルシール装置１を容易に取り付けることができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明に係わるメカニカルシール装置によれば、以下のような効果を奏する。
本発明のメカニカルシールによれば、第１ダイヤフラムと第２ダイヤフラムがほぼ同一形状に形成されているから、各ダイヤフラムを成形するときに一つの成形型で両方のダイヤフラムを成形できるので、ダイヤフラムの生産コストを低減することが可能になる効果を奏する。
又、固定密封環と回転密封環は、第１ダイヤフラムと第２ダイヤフラムにより弾性的に保持されているから、回転軸が熱変形により伸張したとき、更に、回転軸の重量で曲げが惹起したときに、この回転軸の変形に応じてダイヤフラムは弾性変形し、両密封環のシール面を密接するように保持する。この為に、メカニカルシール装置に於けるシール面のシール能力が発揮される効果を奏する。
【００３８】
更に、同形状に形成された第１ダイヤフラムと第２ダイヤフラムに於ける被密封流体が作用する受圧面は、同一受圧面積であるから、被密封流体の圧力で押圧される各密封環の力は略同一になる。そして、固定密封環と回転密封環の密接するシール面は同一力で押圧されるために偏芯した摩耗が防止できる効果を奏する。
又、第１ダイヤフラムが固定密封環を弾性的に保持し、第２ダイヤフラムが回転密封環を弾性に保持し、互いに対向させて密接する構成であるから、回転軸が大径であっても、取付構造が簡単で、ハウジングの外側にでも簡単に装着することが可能になる。更に、メカニカルシール装置を分割構造にすれば両側から嵌めるだけであるから、大径の回転軸に簡単に装着可能になる効果を奏する。
更に、流体通路に絞り弁を設けることにより、絞り弁で被密封流体を絞り、第１ダイヤフラムと第２ダイヤフラムに作用する力を調整して、接合するシール面のシール能力の向上と共に、シール面の摩耗を防止する効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施の形態に係わるメカニカルシール装置の断面図である。
【図２】本発明の第１ダイヤフラムと第２ダイヤフラムとを対称に配置した断面図である。
【図３】本発明に関連する技術のメカニカルシール装置の半断面図である。
【符号の説明】
１ メカニカルシール装置
２ 固定密封環
２Ａ シール面
２Ｂ 結合面
２Ｃ 内周面
２Ｄ 固定溝
３ バンド
４ プレート
５ ガイドピン
６ 弦巻ばね
７ カバー
８ ホースバンド
１０ 第１ダイヤフラム
１０Ａ 可撓部
１０Ａ２ 受圧面
１０Ｂ 固着部
１０Ｂ１ 固着面
１０Ｂ２ 取付固着面
１０Ｃ 受圧溝
１０Ｄ 保持部
１０Ｄ１ 保持面
１０Ｄ２ 取付保持面
１１ スリーブ
１１Ａ ドライブピン
１２ 回転密封環
１２Ａ 対向シール面
１２Ｂ 結合面
１２Ｃ 内周面
１２Ｄ ドライブ溝
１３ Ｏリング
１５ 流体通路
２０ シールカバー
２０Ａ 取付部
２０Ｂ 取付面
２０Ｃ 断部
２１ 絞り弁
２１Ａ 収縮室
２１Ｂ 絞り面
２２ クラッチリング
２５ 側板
３０ 第１クランプリング
３１ 第２クランプリング
３２ ねじ棒
３５ ボルト
３６ ボルト
３７ ボルト
４０ パイプ
４８ 係止穴
５０ 回転軸
６０ ハウジング

Claims (3)

1. 被密封流体をシールするメカニカルシール装置であって、
   ハウジングに密封に保持されてダイヤフラムの取付部を有するシールカバーと、
   前記シールカバーの前記取付部に密封に固着される固着部を有すると共に固定密封環を密封に保持する保持部を有し且つ前記被密封流体が作用可能な受圧面を有する第１ダイヤフラムと、
   前記第１ダイヤフラムの前記保持部に密封に保持されてシール面を有する固定密封環と、
   前記固定密封環の前記シール面と密接する対向シール面を有する回転密封環と、
   前記第１ダイヤフラムと略同形状に形成されて前記回転密封環を保持する保持部を有すると共に密封に固着される固着部を有し且つ前記被密封流体が作用可能な受圧面を有する第２ダイヤフラムと、
   前記第２ダイヤフラムの前記固着部を密封に保持して回転軸に嵌着するスリーブとを具備し、
   前記第１ダイヤフラムと前記第２ダイヤフラムの前記受圧面に前記被密封流体を導入する流体通路を有し、
   前記流体通路の前記第１ダイヤフラムよりも上流側に絞りバルブを設け、
   前記第１ダイヤフラムの前記保持部を締め付けるように当該保持部の外周面である保持面に固定される第１バンドと、前記第１バンドの外周溝に一体に取り付けられるプレートと、前記プレートと前記シールカバーとを連結するように前記シールカバーの円周上に等配に設けられている複数の弦巻ばねとをさらに有し、
   前記弦巻ばねにより前記第１ダイヤフラムを介して前記固定密封環を弾発に押圧する
   ことを特徴とするメカニカルシール装置。
2. 前記固定密封環と前記回転密封環は内周面内に前記流体通路を形成していると共に、外周面に前記ダイヤフラムの保持部と密封に嵌着する保持面を有することを特徴とする請求項１に記載のメカニカルシール装置。
3. 前記固定密封環と前記回転密封環は環状体が軸方向に分割されていると共に分割面が一体に接合され且つ前記第１ダイヤフラムの前記固定密封環と嵌着する保持部と前記第２ダイヤフラムの前記回転密封環と嵌着する保持部が筒状に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のメカニカルシール装置。

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