JP4555728B2 - Fixing structure of housing side seal ring in contamination-free rotating equipment - Google Patents

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Description

本発明は、金属イオン等によるコンタミネーションを厳格に回避する必要があるコンタミレス回転機器(例えば、半導体、半導体製造用材料(電子材料)又は医薬品等の製造プロセスで使用される攪拌機等)において、軸封手段として装備されるメカニカルシールのハウジング側密封環をハウジングの軸貫通壁部に固定しておくためのハウジング側密封環の固定構造に関するものである。   The present invention is a contamination-free rotating device (for example, a stirrer used in a manufacturing process of semiconductors, semiconductor manufacturing materials (electronic materials) or pharmaceuticals, etc.) that needs to strictly avoid contamination due to metal ions, etc. The present invention relates to a housing-side sealing ring fixing structure for fixing a housing-side sealing ring of a mechanical seal provided as a shaft sealing means to a shaft through wall portion of the housing.

この種のコンタミレス回転機器にあっては、ハウジングの軸貫通壁部とこれを貫通してハウジング外に突出する回転軸との間に、軸貫通壁部に固定させたハウジング側密封環とこれに対向してハウジング外の回転軸部分に設けた軸側密封環との相対回転部分においてハウジング内流体をシールするメカニカルシールを配設し、金属イオン等によるコンタミネーションを防止するために、各密封環を金属イオン等を発生しないセラミックス,カーボン等で構成すると共にハウジングの内面を含むハウジング内流体と接触する部分にフッ素樹脂コーティングを施しておくことが行われている。   In this type of contamination-free rotating device, a housing-side sealing ring fixed to the shaft through-wall portion between the shaft-through wall portion of the housing and a rotating shaft that passes through the housing and protrudes out of the housing, and this A mechanical seal that seals the fluid in the housing is provided at the rotation portion relative to the shaft-side seal ring provided on the rotation shaft portion outside the housing, and each seal is used to prevent contamination by metal ions and the like. The ring is made of ceramics, carbon, or the like that does not generate metal ions and the like, and a portion that comes into contact with the fluid in the housing including the inner surface of the housing is coated with a fluororesin.

而して、このようにハウジングの軸貫通壁部と回転軸との間に配設されるメカニカルシールにあっては、一般に、ハウジング側密封環が環状の金属製シールフランジを介して軸貫通壁部に固定されている。すなわち、シールフランジを軸貫通壁部に取り付けると共に、このシールフランジの内周部に、これに突設した環状突起にハウジング側密封環の背面を衝合係止させた状態で、Oリングを介してハウジング側密封環を内嵌保持させてある(例えば、特許文献1の図1を参照)。   Thus, in the mechanical seal disposed between the shaft through wall portion of the housing and the rotary shaft in this way, generally, the housing side sealing ring is connected to the shaft through wall via the annular metal seal flange. It is fixed to the part. That is, the seal flange is attached to the shaft through wall portion, and the back surface of the housing-side sealing ring is abutted and locked to the inner peripheral portion of the seal flange with the annular protrusion protruding therefrom. Thus, the housing side sealing ring is fitted and held (see, for example, FIG. 1 of Patent Document 1).

特開平10−053480公報(図1)Japanese Patent Laid-Open No. 10-053480 (FIG. 1)

しかし、このようなハウジング側密封環の固定構造にあっては、金属製のシールフランジがハウジング内に露出して、ハウジング内流体と接触するため、金属イオンによる汚染を防止することができず、またハウジング内流体が腐食性流体である場合にはシールフランジが腐食する虞れがあり、厳格なコンタミネーション対策を講じることができない。   However, in such a fixing structure of the housing-side sealing ring, since the metal seal flange is exposed in the housing and comes into contact with the fluid in the housing, contamination by metal ions cannot be prevented, Further, when the fluid in the housing is a corrosive fluid, the seal flange may be corroded, and strict contamination measures cannot be taken.

本発明は、このような点に鑑みて、金属製シールフランジがハウジング内流体と接触することなく、シールフランジによりハウジング側密封環を軸貫通壁部に固定しておくことができ、厳格なコンタミネーション対策を講じておくことできるコンタミレス回転機器におけるハウジング側密封環の固定構造を提供することを目的とするものである。   In view of these points, the present invention is capable of fixing the housing-side sealing ring to the shaft through wall portion by the seal flange without the metal seal flange being in contact with the fluid in the housing. An object of the present invention is to provide a fixing structure for a housing-side sealing ring in a contamination-free rotating device that can take measures against nations.

本発明は、ハウジングの軸貫通壁部とこれを貫通してハウジング外に突出する回転軸との間に、軸貫通壁部に固定させたハウジング側密封環とこれに対向してハウジング外の回転軸部分に設けた軸側密封環との相対回転部分においてハウジング内流体をシールするメカニカルシールを配設し、ハウジングの内面を含むハウジング内流体と接触する部分にフッ素樹脂コーティングを施してあるコンタミレス回転機器において、ハウジング側密封環をハウジングの軸貫通壁部に固定しておくためのハウジング側密封環の固定構造であって、上記の目的を達成すべく、特に、前記軸貫通壁部に、ハウジング内面のフッ素樹脂コーティング層に連なるフッ素樹脂コーティング層を被覆形成した環状平面であって回転軸に直交する固定面を設けると共に、固定面の外径側部分に衝合しうる当たり面を形成した環状の金属製シールフランジをハウジング側密封環を内嵌保持させた状態で軸線方向に締め付け自在に取り付けてあり、シールフランジを当たり面が固定面の外径側部分に衝合する状態に軸貫通壁部に締め付けることにより、ハウジング側密封環の背面と固定面の内径側部分との間に介在させたOリングが当該両面間を二次シールすべく挟圧された状態で、ハウジング側密封環を前記軸貫通壁部に固定させるように構成しておくことを提案するものである。   The present invention provides a housing-side sealing ring fixed to the shaft through-wall portion between the shaft-through wall portion of the housing and a rotating shaft that passes through the housing and protrudes out of the housing, and rotates outside the housing so as to face this. Contamination-free in which a mechanical seal that seals the fluid in the housing is disposed at a portion that rotates relative to the shaft-side sealing ring provided in the shaft portion, and the portion that comes into contact with the fluid in the housing including the inner surface of the housing is coated with fluororesin In a rotating device, a housing-side sealing ring fixing structure for fixing the housing-side sealing ring to the shaft-through wall portion of the housing, and in order to achieve the above object, in particular, the shaft-through wall portion, An annular flat surface coated with a fluororesin coating layer connected to the fluororesin coating layer on the inner surface of the housing and provided with a fixed surface orthogonal to the rotation axis An annular metal seal flange with a contact surface that can abut against the outer diameter side of the fixed surface is attached so that it can be tightened in the axial direction with the housing-side seal ring held inside. The O-ring interposed between the back surface of the housing-side sealing ring and the inner diameter side portion of the fixing surface is fixed between the both surfaces by tightening the shaft through the wall so that the surface abuts the outer diameter side portion of the fixing surface. It is proposed that the housing-side sealing ring be fixed to the shaft through wall portion in a state where the pressure is pressed for secondary sealing.

かかるハウジング側密封環の固定構造にあって、ハウジング側密封環の背面と固定面の内径側部分との間は、Oリングを介して接触するのみで、直接的には接触していないことが好ましく、ハウジング側密封環の背面と固定面の内径側部分との間に形成される隙間に作用するハウジング内流体の圧力によって、Oリングがシールフランジの内周面に押圧されるように構成されていることが好ましい。また、固定面の回転軸に対する直角度が(50/100)mm以内とされていることが好ましい。特に、両密封環が非接触状態で相対回転する非接触形メカニカルシールである場合には、(10/100)mm以内としておくことが好ましく、(5/100)mm以内としておくことがより好ましい。また、前記軸貫通壁部の内径側部分は、その外径側部分より密封環方向に膨出する環状部に形成されていて、この環状部の表面がフッ素樹脂コーティング層で被覆された固定面に構成されていることが好ましく、シールフランジに前記環状部に係合する環状係合部を形成して、その係合作用によりシールフランジの軸貫通壁部に対する径方向の位置決めが行われるように構成しておくことが好ましい。また、ハウジング内流体との接触によるパーティクル発生をより厳格に防止するために、両密封環の表面であって少なくともハウジング内流体に接触する部分にフッ素樹脂コーティングを施しておくことが好ましい。   In such a housing-side sealing ring fixing structure, the back surface of the housing-side sealing ring and the inner diameter side portion of the fixing surface may be in contact with each other only via an O-ring, and not in direct contact. Preferably, the O-ring is pressed against the inner peripheral surface of the seal flange by the pressure of the fluid in the housing acting on the gap formed between the back surface of the housing-side sealing ring and the inner diameter side portion of the fixed surface. It is preferable. Further, it is preferable that the perpendicularity of the fixed surface to the rotation axis is within (50/100) mm. In particular, when both seal rings are non-contact type mechanical seals that rotate relative to each other in a non-contact state, it is preferably within (10/100) mm, and more preferably within (5/100) mm. . Further, the inner diameter side portion of the shaft through wall portion is formed in an annular portion that bulges in the sealing ring direction from the outer diameter side portion, and the surface of the annular portion is covered with a fluororesin coating layer. Preferably, an annular engagement portion that engages with the annular portion is formed in the seal flange, and the radial action of the seal flange with respect to the shaft through wall portion is performed by the engagement action. It is preferable to configure. Further, in order to more strictly prevent the generation of particles due to contact with the fluid in the housing, it is preferable that a fluororesin coating is applied to at least a portion of the surfaces of both sealing rings that contacts the fluid in the housing.

本発明のハウジング側密封環の固定構造によれば、金属製シールフランジがハウジング内流体と接触することなく、シールフランジによりハウジング側密封環を軸貫通壁部に固定しておくことができ、金属イオン汚染等を生じることなく、高度のコンタミネーション対策を講じておくことできる。しかも、ハウジング側密封環の固定を高精度に行うことができ、軸側密封環との相対回転部分におけるシール機能を良好に発揮させることができる。   According to the fixing structure of the housing side seal ring of the present invention, the metal seal flange can be fixed to the shaft through wall portion by the seal flange without contacting the fluid in the housing. It is possible to take advanced contamination countermeasures without causing ion contamination. In addition, the housing-side sealing ring can be fixed with high accuracy, and the sealing function in the portion that rotates relative to the shaft-side sealing ring can be exhibited well.

以下、本発明の構成を図1〜図6を参照して具体的に説明する。   The configuration of the present invention will be specifically described below with reference to FIGS.

図1及び図2は本発明に係るハウジング側密封環の固定構造を採用したメカニカルシール1の一例を示したもので、このメカニカルシール1は、図6に示す如く、半導体製造用材料(電子材料)の製造工程において使用されるコンタミレス回転機器2に装備されている。すなわち、このコンタミレス回転機器2は、図6に示す如く、フォトレジスタ等の反応容器であり、上部に軸貫通壁部20を形成した容器本体であるハウジング21と、軸貫通壁部20を貫通して上下方向に延びる攪拌軸たる回転軸22と、回転軸22の下端部に設けられた攪拌翼23と、回転軸22を回転させる原動機(モータ等)24とを具備しており、メカニカルシール1は、軸貫通壁部20と回転軸22との間に介装されて、機内領域(ハウジング20内の領域)Hと機外領域(大気領域)Lとの間をシールしている。反応容器2におけるハウジング内流体(フォトレジスト等の反応させるべき流体及びその蒸発成分等であって、ハウジング21内に存在するすべての流体を含む)と接触する部分には、フッ素樹脂コーティングが施されている。すなわち、ハウジング21の内面、回転軸22の外周面、攪拌翼23の表面及び後述する軸貫通壁部20の一部20aには、PFA(パーフルオロアルコキシアルカン)樹脂等のフッ素樹脂コーティング層2a,2b,2c,2dが被覆形成されている。   1 and 2 show an example of a mechanical seal 1 that employs a housing-side sealing ring fixing structure according to the present invention. This mechanical seal 1 is made of a semiconductor manufacturing material (electronic material) as shown in FIG. ) Is installed in the contamination-free rotating device 2 used in the manufacturing process. That is, the contamination-free rotating device 2 is a reaction vessel such as a photoresistor as shown in FIG. 6, and penetrates the housing 21, which is a container body in which the shaft through wall portion 20 is formed at the top, and the shaft through wall portion 20. A rotating shaft 22 as a stirring shaft extending in the vertical direction, a stirring blade 23 provided at the lower end of the rotating shaft 22, and a prime mover (motor or the like) 24 that rotates the rotating shaft 22. 1 is interposed between the shaft penetrating wall portion 20 and the rotary shaft 22 and seals between an in-machine region (region in the housing 20) H and an out-of-machine region (atmosphere region) L. The portion of the reaction vessel 2 that comes into contact with the fluid in the housing (including the fluid to be reacted such as a photoresist and its vaporized components, including all the fluid present in the housing 21) is coated with a fluororesin coating. ing. That is, the inner surface of the housing 21, the outer peripheral surface of the rotating shaft 22, the surface of the stirring blade 23, and a part 20 a of the shaft penetrating wall portion 20 described later are coated with a fluororesin coating layer 2 a such as PFA (perfluoroalkoxyalkane) resin. 2b, 2c and 2d are coated.

メカニカルシール1は、図1及び図2に示す如く、ハウジング21の軸貫通壁部20に取り付けられたシールフランジ3と、シールフランジ3を介して軸貫通壁部20に固定されたハウジング側密封環4と、ハウジング側密封環4の機外側(上方側)に配して回転軸22に固定されたスプリングリテーナ5と、ハウジング側密封環4とスプリングリテーナ5との間に配して、回転軸22に嵌挿保持された軸側密封環6と、軸側密封環6とスプリングリテーナ5との間に介装されたスプリング部材7と、シールフランジ3及びハウジング側密封環4を貫通して両密封環4,6の対向端面たる密封端面40,60間に開口する一連のガス通路8と、機内領域Hの圧力(ハウジング21内の圧力)より高圧のシールガス90をガス通路8から密封端面40,60間に噴出させるガス噴出機構9と、軸側密封環6の振動を防止する防振機構10とを具備する静圧形の非接触形メカニカルシールである。   As shown in FIGS. 1 and 2, the mechanical seal 1 includes a seal flange 3 attached to the shaft through wall portion 20 of the housing 21 and a housing side sealing ring fixed to the shaft through wall portion 20 via the seal flange 3. 4, a spring retainer 5 disposed on the outer side (upper side) of the housing-side seal ring 4 and fixed to the rotation shaft 22, and a rotation shaft disposed between the housing-side seal ring 4 and the spring retainer 5. The shaft-side sealing ring 6 fitted and held in 22, the spring member 7 interposed between the shaft-side sealing ring 6 and the spring retainer 5, the seal flange 3 and the housing-side sealing ring 4 are passed through both A series of gas passages 8 opened between the sealing end faces 40 and 60 as opposed end faces of the sealing rings 4 and 6, and a sealing gas 90 having a pressure higher than the pressure in the in-machine region H (pressure in the housing 21) from the gas passage 8. A gas ejection mechanism 9 to be ejected between 40 and 60, a non-contact type mechanical seal of the static pressure type comprising a vibration isolating mechanism 10 for preventing vibration of the shaft side seal ring 6.

而して、このメカニカルシール1にあっては、ハウジング側密封環4の軸貫通壁部20への固定構造が本発明に従って次のように構成されている。   Thus, in this mechanical seal 1, the structure for fixing the housing side sealing ring 4 to the shaft through wall portion 20 is configured as follows according to the present invention.

軸貫通壁部20は円環状のフランジ形状をなすもので、その内径側部分20aは、図1〜図3に示す如く、外径側部分20bより密封環方向(上方)に膨出する環状部に形成されている。この環状部20aの表面(上面)は、ハウジング内面のフッ素樹脂コーティング層2aに連なるフッ素樹脂コーティング層2dを被覆形成した環状平面であって回転軸22に直交する固定面25とされている。この固定面25の回転軸22に対する直角度は(10/100)mm以内としておくことが好ましく、(5/100)mm以内としておくことがより好ましい。   The shaft penetrating wall portion 20 has an annular flange shape, and its inner diameter side portion 20a is an annular portion that bulges in the sealing ring direction (upward) from the outer diameter side portion 20b as shown in FIGS. Is formed. The surface (upper surface) of the annular portion 20a is a fixed surface 25 that is an annular flat surface coated with a fluororesin coating layer 2d continuous with the fluororesin coating layer 2a on the inner surface of the housing and is orthogonal to the rotation shaft 22. The perpendicularity of the fixed surface 25 with respect to the rotation axis 22 is preferably within (10/100) mm, and more preferably within (5/100) mm.

シールフランジ3は、図1〜図3に示す如く、内周面3aの上端縁部に環状係止部3bを突設すると共に、外径側部分3cを内径側部分3dより軸線方向に肉厚とした金属製の円環状体に構成されている。内径側部分3dの下端面は、回転軸22に直交する環状平面であって固定面25の外径側部分25aに衝合しうる当たり面3eとされている。外径側部分3cの下端部は、軸貫通壁部20の環状部20aに外嵌状に係合する環状係合部3fとされていて、両部3f,20aの係合作用によりシールフランジ3の軸貫通壁部20に対する径方向の位置決めが行われるように工夫されている。シールフランジ3は、図1〜図3に示す如く、これに挿通させた適当数のボルト30を軸貫通壁部20の外径側部分20bにねじ込むことによって、上記環状部20aに係合部3fを係合させた状態で軸線方向に締め付け自在に軸貫通壁部20に取り付けられている。この軸線方向への締め付けは、シールフランジ3の当たり面3eが固定面の外径側部分25aに衝合することによって完了し、この締め付け完了状態においては、係合部3fは軸貫通壁部20の外径側部分20bに衝合しない。   As shown in FIGS. 1 to 3, the seal flange 3 has an annular locking portion 3b protruding from the upper end edge of the inner peripheral surface 3a, and the outer diameter side portion 3c is thicker in the axial direction than the inner diameter side portion 3d. It is comprised in the metal annular body which was made. The lower end surface of the inner diameter side portion 3d is an abutting surface 3e that is an annular plane orthogonal to the rotation shaft 22 and can abut against the outer diameter side portion 25a of the fixed surface 25. The lower end portion of the outer diameter side portion 3c is an annular engagement portion 3f that engages with the annular portion 20a of the shaft through wall portion 20 in an outer fitting manner, and the seal flange 3 is engaged by the engagement action of both portions 3f and 20a. It is devised so that the radial positioning with respect to the shaft penetration wall portion 20 is performed. As shown in FIGS. 1 to 3, the seal flange 3 is screwed into the outer diameter side portion 20b of the shaft through wall portion 20 by screwing an appropriate number of bolts 30 inserted through the seal flange 3 into the annular portion 20a. Are attached to the shaft through wall portion 20 so as to be freely tightenable in the axial direction. The tightening in the axial direction is completed when the contact surface 3e of the seal flange 3 abuts against the outer diameter side portion 25a of the fixed surface, and in this tightening completed state, the engaging portion 3f has the shaft through wall portion 20. It does not collide with the outer diameter side portion 20b.

ハウジング側密封環4はカーボンで構成された円環状体であり、図1に示す如く、回転軸22に同心状に遊嵌された状態でシールフランジ3に第一及び第二Oリング31,32を介して内嵌保持されている。ハウジング側密封環4の先端面(上端面)は平滑な密封端面40に構成されている。第一Oリング31は、ハウジング側密封環4の上端外周部とシールフランジ3の係止部3bとの間に装填されていて、シールフランジ3とハウジング側密封環4との間を二次シールしている。第二Oリング32は、ハウジング側密封環4の背面4aと固定面25の内径側部分25bとの間に装填されている。第二Oリング32は、図1〜図3に示す如く、ハウジング側密封環4の背面4aの外周縁部に形成された凹部4bに係合保持されていて、シールフランジ3を当たり面3eが固定面25の外径側部分25aに衝合する状態に軸貫通壁部20に締め付けることにより、ハウジング側密封環4の背面4aと固定面25の内径側部分25bとの間に適正に二次シールすべく状態に挟圧される。この状態においては、ハウジング側密封環4の背面4aと固定面25の内径側部分25bとの間は、図1〜図3に示す如く、第二Oリング32を介して接触するのみで、直接的には接触していない。このハウジング側密封環4の背面4aと固定面25の内径側部分25bとの間に形成される隙間にはハウジング内流体の圧力が作用し、この流体圧力の作用により第二Oリング32は拡径変形されて、シールフランジ3の内周面3aへの接触圧が増大される。なお、Oリング31,32は、耐食性,耐熱性に優れたフッ素系ゴム(例えば、パーフロロゴム)で構成されている。また、ハウジング側密封環4の内周面の背面側部分は下拡がり円錐状のテーパ面4cに形成されている。   The housing-side sealing ring 4 is an annular body made of carbon. As shown in FIG. 1, the first and second O-rings 31, 32 are fitted to the seal flange 3 while being loosely fitted concentrically to the rotary shaft 22. The inner fitting is held through. The front end surface (upper end surface) of the housing side sealing ring 4 is configured as a smooth sealed end surface 40. The first O-ring 31 is loaded between the outer periphery of the upper end of the housing-side seal ring 4 and the engaging portion 3b of the seal flange 3, and a secondary seal is provided between the seal flange 3 and the housing-side seal ring 4. is doing. The second O-ring 32 is loaded between the back surface 4 a of the housing side sealing ring 4 and the inner diameter side portion 25 b of the fixed surface 25. As shown in FIGS. 1 to 3, the second O-ring 32 is engaged and held in a recess 4 b formed on the outer peripheral edge portion of the back surface 4 a of the housing-side sealing ring 4, and the contact surface 3 e comes into contact with the seal flange 3. By tightening the shaft through wall portion 20 so as to abut against the outer diameter side portion 25a of the fixed surface 25, the secondary side is properly provided between the back surface 4a of the housing side sealing ring 4 and the inner diameter side portion 25b of the fixed surface 25. It is clamped in a state to seal. In this state, the back surface 4a of the housing-side sealing ring 4 and the inner diameter side portion 25b of the fixed surface 25 are directly contacted via the second O-ring 32 as shown in FIGS. Is not in contact. The pressure of the fluid in the housing acts on the gap formed between the back surface 4a of the housing side sealing ring 4 and the inner diameter side portion 25b of the fixed surface 25, and the second O-ring 32 expands by the action of the fluid pressure. The contact pressure to the inner peripheral surface 3a of the seal flange 3 is increased due to the radial deformation. The O-rings 31 and 32 are made of fluorine rubber (for example, perfluoro rubber) having excellent corrosion resistance and heat resistance. The rear side portion of the inner peripheral surface of the housing-side sealing ring 4 is formed as a conical tapered surface 4c that expands downward.

スプリングリテーナ5は、図1に示す如く、環状壁部50とその内周部から下方に突出する円筒状のOリング係止部51と環状壁部50の外周部から下方に突出する円筒状の保持部52とを有する金属製(例えば、SUS304)のものである。スプリングリテーナ5は、環状壁部50及びOリング係止部51を回転軸22に嵌合させると共に環状壁部50に螺合させたセットスクリュー53を回転軸22へと締め付けることにより、回転軸22に固定されている。なお、回転軸22の外周面には、前記した如くフッ素樹脂コーティングが施されているが、そのコーティング層2bの上端は、図2に示す如く、セットスクリュー53が当接する箇所より若干下方に位置されている。   As shown in FIG. 1, the spring retainer 5 includes an annular wall portion 50, a cylindrical O-ring locking portion 51 that protrudes downward from the inner peripheral portion thereof, and a cylindrical shape that protrudes downward from the outer peripheral portion of the annular wall portion 50. It is made of metal (for example, SUS304) having the holding portion 52. The spring retainer 5 is configured such that the annular wall portion 50 and the O-ring locking portion 51 are fitted to the rotation shaft 22 and the set screw 53 screwed to the annular wall portion 50 is tightened to the rotation shaft 22 to thereby rotate the rotation shaft 22. It is fixed to. The outer peripheral surface of the rotary shaft 22 is coated with fluororesin as described above, but the upper end of the coating layer 2b is located slightly below the location where the set screw 53 contacts as shown in FIG. Has been.

軸側密封環6は、図1に示す如く、その先端面(下端面)をハウジング側密封環4の密封端面40に直対向する平滑な密封端面60に構成したセラミックス製の円環状体であり、ハウジング側密封環4とスプリングリテーナ5との間に配して、軸側密封環6の内周面と回転軸22の外周面(フッ素樹脂コーティング層2b)との間に第一Oリング61を装填した二次シール状態で、回転軸22に軸線方向移動可能に嵌挿保持されている。第一Oリング61は耐食性,耐熱性に優れたフッ素系ゴム(例えば、パーフロロゴム)で構成されている。第一Oリング61の下方への移動は軸側密封環6の下端内周部に形成された環状のOリング係止面62によって阻止されており、上方への移動はスプリングリテーナ5のOリング係止部51の端面によって阻止されている。このOリング係止部51の端面は軸線に直交しているが、Oリング係止面62は、図3に示す如く、内周方向且つ下方向へと傾斜するテーパ面とされている。軸側密封環6の外周部は、後述する如く、スプリングリテーナ5の保持部52に、一対の第二Oリング68,68を介して、軸側密封環6の軸線方向移動を許容する状態で嵌合保持されている。また、軸側密封環6の基端部(上端部)には、金属製(例えば、SUS304)のドライブカラー63が衝合されている。ドライブカラー63は、これに突設したピン64を軸側密封環6に形成した凹部65に係合させることにより、軸側密封環6との相対回転を阻止されている。   As shown in FIG. 1, the shaft-side sealing ring 6 is a ceramic annular body having a tip end surface (lower end surface) formed as a smooth sealing end surface 60 that directly faces the sealing end surface 40 of the housing-side sealing ring 4. The first O-ring 61 is arranged between the housing-side sealing ring 4 and the spring retainer 5 and between the inner peripheral surface of the shaft-side sealing ring 6 and the outer peripheral surface (the fluororesin coating layer 2b) of the rotary shaft 22. Is inserted and held on the rotary shaft 22 so as to be movable in the axial direction. The first O-ring 61 is made of a fluorine-based rubber (for example, perfluoro rubber) having excellent corrosion resistance and heat resistance. The downward movement of the first O-ring 61 is blocked by an annular O-ring locking surface 62 formed on the inner periphery of the lower end of the shaft-side sealing ring 6, and the upward movement is prevented by the O-ring of the spring retainer 5. It is blocked by the end face of the locking part 51. The end surface of the O-ring locking portion 51 is orthogonal to the axis, but the O-ring locking surface 62 is a tapered surface that is inclined in the inner circumferential direction and downward as shown in FIG. As will be described later, the outer peripheral portion of the shaft-side seal ring 6 is allowed to move in the axial direction of the shaft-side seal ring 6 via the pair of second O-rings 68 and 68 to the holding portion 52 of the spring retainer 5. Mated and held. A drive collar 63 made of metal (for example, SUS304) is abutted with the base end (upper end) of the shaft-side seal ring 6. The drive collar 63 is prevented from rotating relative to the shaft-side seal ring 6 by engaging a pin 64 projecting therefrom with a recess 65 formed in the shaft-side seal ring 6.

スプリング部材7は、図1に示す如く、スプリングリテーナ5と軸側密封環6との間に介挿された複数のコイルスプリング(一個のみ図示)で構成されていて、軸側密封環6をハウジング側密封環4へと押圧附勢するものであり、密封端面40,60間を閉じる方向に作用する閉力を発生させるものである。スプリング部材7は、基端部をスプリングリテーナ5の環状壁部50に形成した凹部に保持すると共に、先端部をドライブカラー63に当接させることにより、軸側密封環6を押圧附勢するものである。また、図2に示す如く、スプリングリテーナ5の環状壁部50に貫通孔50aを形成すると共に、この貫通孔50aに上方から挿通させたドライブピン66をドライブカラー63に螺着することにより、軸側密封環6をスプリングリテーナ5に軸線方向移動を許容しつつ相対回転不能に保持させている。   As shown in FIG. 1, the spring member 7 is composed of a plurality of coil springs (only one is shown) interposed between the spring retainer 5 and the shaft side seal ring 6, and the shaft side seal ring 6 is housed in the housing. It presses and urges the side sealing ring 4 and generates a closing force that acts in a direction to close the space between the sealing end faces 40 and 60. The spring member 7 holds the base end portion in a recess formed in the annular wall portion 50 of the spring retainer 5 and presses and urges the shaft-side sealing ring 6 by bringing the tip end portion into contact with the drive collar 63. It is. Further, as shown in FIG. 2, a through hole 50a is formed in the annular wall portion 50 of the spring retainer 5, and a drive pin 66 inserted from above into the through hole 50a is screwed to the drive collar 63, thereby The side seal ring 6 is held by the spring retainer 5 so as not to be relatively rotatable while allowing axial movement.

ガス通路8は、図1及び図3に示す如く、シールフランジ3とハウジング側密封環4との嵌合部分に形成された空間であって、Oリング31,32によってシールされた環状の連絡空間81と、シールフランジ3を径方向に貫通して連絡空間81に至るフランジ側通路82と、密封端面40に形成された複数の静圧発生溝83…と、ハウジング側密封環4を貫通して連絡空間81から静圧発生溝83…に至る密封環側通路84とからなる。静圧発生溝83…は、図4に示す如く、密封端面40と同心の環状をなして並列する円弧状凹溝であり、また密封環側通路84の下流側端部は分岐されていて、その分岐部分84aが各静圧発生溝83に開口されている。   As shown in FIGS. 1 and 3, the gas passage 8 is a space formed in a fitting portion between the seal flange 3 and the housing-side sealing ring 4, and is an annular communication space sealed by O-rings 31 and 32. 81, a flange-side passage 82 that passes through the seal flange 3 in the radial direction and reaches the communication space 81, a plurality of static pressure generating grooves 83 formed in the sealing end face 40, and the housing-side sealing ring 4 It comprises a sealed ring side passage 84 extending from the communication space 81 to the static pressure generating grooves 83. As shown in FIG. 4, the static pressure generating grooves 83 are arcuate concave grooves that are arranged in parallel with the sealing end surface 40 in parallel, and the downstream end portion of the sealing ring side passage 84 is branched. The branch portion 84 a is opened in each static pressure generating groove 83.

ガス噴出機構9は、図1に示す如く、機内領域Hの圧力より高圧としたシールガス90をガス通路8から密封端面40,60間に噴出させるものである。機内領域Hの圧力より高圧のシールガス90を、フランジ側通路82、連絡空間81、密封環側通路84を経て静圧発生溝83…に供給させることにより、両密封端面40,60間にこれを非接触状態に保持する静圧を発生させるようになっている。シールガス90としては、ハウジング内流体(シールガスを除く流体)に対して不活性なガスが使用され、この例では窒素ガスを使用している。なお、ガス通路8の適所(密封環側通路84等)には、必要に応じて、オリフィス,毛細管,多孔質部材等の絞り器が設けられ、密封端面40,60間の隙間が自動調整されるように構成される。すなわち、回転機器2の振動等により密封端面40,60間の隙間が大きくなったときは、静圧発生溝83…から密封端面40,60間に流出するシールガス量と絞り器を通って静圧発生溝83…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83…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40,60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40,60間の隙間が小さくなったときは、上記したと同様の作用により静圧発生溝83…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40,60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。   As shown in FIG. 1, the gas ejection mechanism 9 ejects a seal gas 90 having a pressure higher than the pressure in the in-machine region H from the gas passage 8 between the sealed end faces 40 and 60. The seal gas 90 having a pressure higher than the pressure in the in-machine region H is supplied to the static pressure generating grooves 83 through the flange side passage 82, the communication space 81, and the seal ring side passage 84, so that A static pressure is generated to keep the non-contact state. As the seal gas 90, a gas inert to the fluid in the housing (fluid excluding the seal gas) is used, and in this example, nitrogen gas is used. In addition, if necessary, a restrictor such as an orifice, a capillary tube, or a porous member is provided at an appropriate position of the gas passage 8 (sealed ring side passage 84, etc.), and the clearance between the sealed end faces 40, 60 is automatically adjusted. Configured to be That is, when the clearance between the sealing end surfaces 40, 60 becomes large due to vibrations of the rotating device 2, etc., the amount of seal gas flowing out between the sealing end surfaces 40, 60 from the static pressure generating grooves 83 ... Since the amount of seal gas supplied to the pressure generating grooves 83 becomes imbalanced, the pressure in the static pressure generating grooves 83 decreases, and the opening force becomes smaller than the closing force. And the gap is adjusted to an appropriate value. On the contrary, when the gap between the sealing end faces 40 and 60 becomes small, the pressure in the static pressure generating grooves 83 increases due to the same action as described above, and the opening force becomes larger than the closing force, and the sealing end face It changes so that the clearance gap between 40 and 60 may become large, and the clearance gap is adjusted to an appropriate thing.

防振機構10は、図3に示す如く、軸側密封環6の外周部を囲繞するスプリングリテーナ5の保持部52と、軸側密封環6の外周部に形成した一対の環状のOリング溝67,67と、各Oリング溝67に係合保持されて軸線方向に並列する一対の第二Oリング68,68と、軸側密封環6とスプリングリテーナ5の保持部52との対向周面間に形成され且つ第二Oリング68,68でシールされた環状空間11と、軸側密封環6に形成された複数のシールガス導入路12…とからなる。   As shown in FIG. 3, the vibration isolation mechanism 10 includes a holding portion 52 of the spring retainer 5 that surrounds the outer periphery of the shaft-side seal ring 6 and a pair of annular O-ring grooves formed on the outer periphery of the shaft-side seal ring 6. 67, 67, a pair of second O-rings 68, 68 engaged and held in the respective O-ring grooves 67 and arranged in parallel in the axial direction, and the opposed peripheral surfaces of the shaft-side sealing ring 6 and the holding portion 52 of the spring retainer 5 An annular space 11 formed between them and sealed by second O-rings 68, 68 and a plurality of seal gas introduction passages 12 formed in the shaft-side seal ring 6.

各第二Oリング68は、耐食性,耐熱性に優れた非圧縮性弾性材(フッ素ゴム等)で構成されたものであり、Oリング溝67の底面と保持部52の内周面との間に適度に圧縮された状態(軸側密封環6の軸線方向移動を妨げない状態)で充填されていて、環状空間11の軸線方向両端部をシールしている。各シールガス導入路12は、図3に示す如く、軸側密封環6を貫通しており、一端部が密封端面60に開口すると共に他端部が環状空間11に開口している。各シールガス導入路12の一端開口部は、図5に示す如く、静圧発生溝83に直対向しており、その開口径は静圧発生溝83の溝幅と同一若しくは小さく設定されている。   Each second O-ring 68 is made of an incompressible elastic material (fluorine rubber or the like) excellent in corrosion resistance and heat resistance, and is between the bottom surface of the O-ring groove 67 and the inner peripheral surface of the holding portion 52. Are filled in a moderately compressed state (a state in which the axial movement of the shaft-side sealing ring 6 is not hindered), and both axial ends of the annular space 11 are sealed. As shown in FIG. 3, each sealing gas introduction path 12 passes through the shaft-side sealing ring 6, and one end portion opens to the sealing end surface 60 and the other end portion opens to the annular space 11. As shown in FIG. 5, one end opening of each seal gas introduction passage 12 is directly opposed to the static pressure generating groove 83, and the opening diameter is set to be the same as or smaller than the groove width of the static pressure generating groove 83. .

以上のように構成されたメカニカルシール1によれば、金属イオン発生等のコンタミネーションを生じることなく機内領域Hを良好にシールすることができる。   According to the mechanical seal 1 configured as described above, the in-machine region H can be satisfactorily sealed without causing contamination such as generation of metal ions.

すなわち、シールガス90をガス通路8から密封端面40,60間に供給させると、密封端面40,60間にこれを開く方向に作用する開力が発生することになる。この開力は、静圧発生溝83…に供給されたシールガス90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40,60は、この開力と密封端面40,60間を閉じる方向に作用する閉力(ハウジング側密封環4を軸側密封環6へと押圧附勢するスプリング部材7によるもの)とがバランスする非接触状態に保持される。そして、シールガス90が機内領域Hの圧力より高圧であることから、機内流体は密封端面40,60間に侵入せず、機内領域Hが完全にシールされることになり、周辺環境を悪化させる虞れはない。   That is, when the sealing gas 90 is supplied from the gas passage 8 between the sealed end surfaces 40 and 60, an opening force is generated between the sealed end surfaces 40 and 60 so as to open the sealing gas. This opening force is due to the static pressure generated by the seal gas 90 supplied to the static pressure generating grooves 83. Therefore, the sealing end faces 40 and 60 are formed by the opening force and the closing force acting in the direction of closing the sealing end faces 40 and 60 (by the spring member 7 pressing and urging the housing side sealing ring 4 to the shaft side sealing ring 6. ) Is balanced and kept in a non-contact state. Then, since the seal gas 90 is higher than the pressure in the in-machine region H, the in-machine fluid does not enter between the sealed end faces 40, 60, and the in-machine region H is completely sealed, which deteriorates the surrounding environment. There is no fear.

このとき、密封端面40,60を非接触状態に保持しつつ機内領域Hをシールさせることから、密封端面40,60の接触による摩耗粉が機内領域Hに侵入するようなことがなく、コンタミネーションを生じないコンタミレスシール機能が発揮される。また、シールガス90は密封端面40,60間から機内領域Hに漏洩することになるが、シールガス90が機内領域Hに漏洩しても支障のない窒素ガス等であることから、シールガス90の機内領域Hへの漏洩を許容することによる問題も生じない。   At this time, since the in-machine region H is sealed while the sealing end surfaces 40 and 60 are kept in a non-contact state, the abrasion powder due to the contact of the sealing end surfaces 40 and 60 does not enter the in-machine region H, and contamination. Contamination-free sealing function that does not cause any problems is demonstrated. Further, the seal gas 90 leaks from between the sealed end faces 40 and 60 to the in-machine region H. However, since the seal gas 90 is a nitrogen gas or the like that does not interfere with the in-machine region H, the seal gas 90 There is no problem caused by allowing leakage into the in-flight region H.

また、ハウジング側密封環4は金属製のシールフランジ3を介して軸貫通壁部20に固定されているが、シールフランジ3は機内領域Hに露出しておらず、ハウジング内流体と接触しない。したがって、冒頭で述べた如く、ハウジング内流体がシールフランジ3に接触することによって金属イオン汚染が生じることはない。   Further, the housing-side seal ring 4 is fixed to the shaft through wall portion 20 via the metal seal flange 3, but the seal flange 3 is not exposed to the in-machine region H and does not come into contact with the fluid in the housing. Therefore, as described at the beginning, the metal ion contamination does not occur when the fluid in the housing contacts the seal flange 3.

また、シールフランジ3が、当たり面3eを軸貫通壁部20の固定面25の外径側部分25aに衝合させた状態で、軸貫通壁部20に取り付けられているから、シールフランジ3によるハウジング密封環4の固定精度、つまり密封端面40の回転軸22に対する直角度及び相手密封端面60との平行度を適正に確保することができ、両密封環4,6によるシール機能を良好に発揮させることができる。特に、固定面25の回転軸22に対する直角度を上記した如く(10/100)mm以内(より好ましくは(5/100)mm以内)としておくことによって、当該固定精度の更なる向上を図ることができる。   Further, since the seal flange 3 is attached to the shaft through wall portion 20 with the contact surface 3e abutting against the outer diameter side portion 25a of the fixed surface 25 of the shaft through wall portion 20, the seal flange 3 The fixing accuracy of the housing sealing ring 4, that is, the perpendicularity of the sealing end surface 40 with respect to the rotating shaft 22 and the parallelism with the mating sealing end surface 60 can be ensured appropriately, and the sealing function by both the sealing rings 4 and 6 is exhibited well. Can be made. In particular, by setting the perpendicularity of the fixing surface 25 to the rotating shaft 22 within (10/100) mm (more preferably within (5/100) mm) as described above, the fixing accuracy can be further improved. Can do.

また、ハウジング側密封環4の背面4aとフッ素樹脂コーティング面である固定面25との間に装填されたOリング32は、ハウジング側密封環4の背面4aと固定面25との隙間に侵入したハウジング内流体(通常、後述する如くシールガス90である)の圧力によって、シールフランジ3の内周面へも押圧接触されることになる。そして、この押圧接触力は、ハウジング内流体の圧力に比例して増減することになるから、ハウジング内圧力が変動するような条件下においても、Oリング32による二次シール機能が常に適正に発揮されることになり、ハウジング内流体がシールフランジ3に接触して金属イオン汚染を生じるような虞れが確実に回避される。   Further, the O-ring 32 loaded between the back surface 4a of the housing-side seal ring 4 and the fixed surface 25 that is a fluororesin coating surface enters the gap between the back surface 4a of the housing-side seal ring 4 and the fixed surface 25. The pressure of the fluid in the housing (usually seal gas 90 as will be described later) also makes pressure contact with the inner peripheral surface of the seal flange 3. Since this pressing contact force increases and decreases in proportion to the pressure of the fluid in the housing, the secondary sealing function by the O-ring 32 is always properly exhibited even under conditions where the pressure in the housing fluctuates. As a result, the possibility that the fluid in the housing contacts the seal flange 3 to cause metal ion contamination is reliably avoided.

また、機内領域Hにはその圧力より高圧のシールガス90が漏洩するが、このシールガス90は、ハウジング側密封環4の背面4aと固定面25との隙間に侵入して、この隙間にシールガス以外のハウジング内流体の侵入を阻止することになる。したがって、この隙間にシールガス以外のハウジング内流体が滞留し、雑菌が繁殖する等の問題が生じず、より有効なコンタミネーション防止が可能となる。   Further, a seal gas 90 having a pressure higher than that pressure leaks into the in-machine region H. This seal gas 90 enters the gap between the back surface 4a of the housing-side sealing ring 4 and the fixed surface 25, and seals into this gap. Intrusion of fluid in the housing other than gas is prevented. Therefore, the fluid in the housing other than the seal gas stays in this gap, and problems such as propagation of germs do not occur, and contamination can be more effectively prevented.

ところで、静圧形の非接触形メカニカルシールに構成されたメカニカルシール1にあっては、ガス供給路8から密封端面40,60間に供給されるシールガス90が圧縮性のものであることから、密封端面40,60間に至るシールガス流動経路には、いわゆるニューマチックハンマと称せられる自励振動が不可避的に生じる。その結果、シールフランジ3に固定されているハウジング側密封環4については問題を生じないが、回転軸22にOリング61を介して嵌挿保持されているにすぎない軸側密封環6については、上記自励振動により、密封端面40,60間の隙間と同程度若しくはそれ以下の微小振幅で振動することになり、振動音を発生することになる。   By the way, in the mechanical seal 1 configured as a static pressure type non-contact type mechanical seal, the seal gas 90 supplied from the gas supply path 8 to the sealed end faces 40 and 60 is compressible. A self-excited vibration called a so-called pneumatic hammer is inevitably generated in the seal gas flow path between the sealed end faces 40 and 60. As a result, there is no problem with the housing-side seal ring 4 fixed to the seal flange 3, but the shaft-side seal ring 6 that is merely fitted and held on the rotary shaft 22 via the O-ring 61. The self-excited vibration vibrates with a minute amplitude equal to or less than the gap between the sealed end faces 40 and 60, and generates a vibration sound.

しかし、かかる振動音は防振機構10によって確実に防止されることになる。すなわち、静圧発生溝83に供給されたシールガス90により密封端面40,60間が適正な非接触状態に保持されると共に、密封端面40,60間に供給されたシールガス90がシールガス導入路12…から環状空間11に導入されて、環状空間11内が密封端面40,60間の圧力と同一に保持される。したがって、各Oリング68は、環状空間11内のシールガス90によってOリング溝67の外側の壁面へと押圧されることになり、軸側密封環6の軸線方向に圧縮される。その結果、各Oリング68が非圧縮性の弾性材で構成されたものであることから、軸側密封環6の外周面(Oリング溝67の底面)及びこれに対向するスプリングリテーナ5の保持部52の内周面への各Oリング68の圧接力が増大し、軸側密封環6はスプリングリテーナ5の保持部52の内周面にOリング68,68を介して強力に固定されることになる。したがって、密封端面40,60間に至るシールガス流動経路においてニューマチックハンマ(自励振動)が発生せず、これによって軸側密封環6が振動するようなことがなく、一般に「鳴き」と称せられる振動音が発生することがない。   However, such vibration noise is reliably prevented by the vibration isolation mechanism 10. That is, the seal gas 90 supplied to the static pressure generating groove 83 is held in an appropriate non-contact state between the sealed end faces 40 and 60, and the seal gas 90 supplied between the sealed end faces 40 and 60 is introduced into the seal gas. It introduce | transduces into the annular space 11 from the path | route 12 ..., and the inside of the annular space 11 is hold | maintained with the same pressure as the sealing end surfaces 40 and 60. FIG. Therefore, each O-ring 68 is pressed against the outer wall surface of the O-ring groove 67 by the seal gas 90 in the annular space 11, and is compressed in the axial direction of the shaft-side sealing ring 6. As a result, since each O-ring 68 is made of an incompressible elastic material, the outer peripheral surface of the shaft-side sealing ring 6 (the bottom surface of the O-ring groove 67) and the holding of the spring retainer 5 facing this are retained. The pressure-contact force of each O-ring 68 to the inner peripheral surface of the portion 52 increases, and the shaft-side sealing ring 6 is strongly fixed to the inner peripheral surface of the holding portion 52 of the spring retainer 5 via the O-rings 68 and 68. It will be. Therefore, a pneumatic hammer (self-excited vibration) does not occur in the seal gas flow path between the sealing end faces 40 and 60, and the shaft-side seal ring 6 does not vibrate. This is generally called “squeal”. The vibration sound that is generated is not generated.

なお、本発明に係るハウジング側密封環の固定構造は、コンタミレス回転機器2の軸封手段として静圧形の非接触形メカニカルシール1を使用する場合の他、両密封環4,6の相対回転摺接作用によりシールを行うドライコンタクト形のメカニカルシールを使用する場合にも、好適に適用することができる。なお、コンタクト形のメカニカルシールである場合、固定面25の回転軸22に対する直角度を非接触形メカニカルシールの場合のように(10/100)mm以内(より好ましくは(5/100)mm以内)としておくことは必要ないが、両密封環4,6が適正に衝合して相対回転摺接するためには当該直角度を(50/100)mm以内としておくことが好ましい。   The housing-side sealing ring fixing structure according to the present invention is not limited to the case where the static pressure non-contact type mechanical seal 1 is used as the shaft sealing means of the contamination-free rotating device 2, and the relative structure of the both sealing rings 4 and 6. The present invention can also be suitably applied to the case of using a dry contact type mechanical seal that performs sealing by a rotating sliding contact action. In the case of a contact type mechanical seal, the squareness of the fixed surface 25 with respect to the rotating shaft 22 is within (10/100) mm (more preferably within (5/100) mm, as in the case of a non-contact type mechanical seal. However, it is preferable to set the squareness within (50/100) mm in order for both seal rings 4 and 6 to properly abut and make relative rotational sliding contact.

また、両密封環4,6の表面であってハウジング内流体に接触する部分(機内領域Hに面する部分)には、図7に示す如く、フッ素樹脂コーティング層(PFA(パーフルオロアルコキシアルカン)樹脂等)2e,2fを形成しておいてもよい。このようにしておけば、ハウジング内流体との接触による機内領域Hでのパーティクル発生をより確実に防止することができる。また、特にハウジング側密封環4については、シールガス90と接触する部分にもフッ素樹脂コーティングを施して、シールガス90との接触によるパーティクルの発生及びそれが密封端面40,60間からシールガス90に同伴して機内領域Hに侵入する虞れを確実に回避することができる。すなわち、図8に示す如く、連絡空間81に面するハウジング側密封環4の外周面、各静圧発生溝83及び密封環側通路84の内周面に、フッ素樹脂コーティング層(PFA(パーフルオロアルコキシアルカン)樹脂等)2g,2h,2iを形成しておく。勿論、必要に応じて、シールフランジ3において、シールガス90と接触する連絡空間81及びフランジ側通路82の内周面にもフッ素樹脂コーティングを施しておいてもよい。なお、密封端面40,60については、フッ素樹脂コーティングを施さない。   Further, as shown in FIG. 7, a fluororesin coating layer (PFA (perfluoroalkoxyalkane)) is formed on the surface of both seal rings 4 and 6 and the portion in contact with the fluid in the housing (the portion facing the in-machine region H). Resin etc.) 2e and 2f may be formed. In this way, the generation of particles in the in-machine region H due to contact with the fluid in the housing can be more reliably prevented. In particular, the housing-side sealing ring 4 is also coated with a fluororesin coating on the portion in contact with the seal gas 90 to generate particles due to the contact with the seal gas 90 and the seal gas 90 from between the sealed end faces 40 and 60. It is possible to reliably avoid the possibility of entering the in-flight region H accompanying the aircraft. That is, as shown in FIG. 8, the fluororesin coating layer (PFA (perfluorocarbon) is formed on the outer peripheral surface of the housing-side sealing ring 4 facing the communication space 81, the static pressure generating grooves 83, and the inner peripheral surface of the sealing ring-side passage 84. Alkoxyalkane) resin, etc.) 2g, 2h, 2i are formed. Of course, if necessary, the sealing flange 3 may also be coated with a fluororesin on the inner peripheral surface of the communication space 81 and the flange side passage 82 in contact with the seal gas 90. In addition, about the sealing end surfaces 40 and 60, a fluororesin coating is not given.

本発明に係るハウジング側密封環の固定構造を採用したコンタミレス回転機器の一例を示す要部の縦断正面図である。It is a vertical front view of the principal part which shows an example of the contamination-less rotating apparatus which employ | adopted the fixing structure of the housing side sealing ring which concerns on this invention. 同要部の縦断側面図である。It is a vertical side view of the principal part. 図1の要部を拡大して示す詳細図である。FIG. 2 is an enlarged detailed view showing a main part of FIG. 1. 図1のIV−IV線に沿う要部の横断平面図である。It is a cross-sectional plan view of the principal part in alignment with the IV-IV line of FIG. 図1のV−V線に沿う要部の横断底面図である。It is a cross-sectional bottom view of the principal part in alignment with the VV line | wire of FIG. 当該コンタミレス回転機器の全体を示す概略の縦断正面図である。It is a rough vertical front view which shows the whole contamination-free rotating apparatus. 当該コンタミレス回転機器の変形例を示す図3相当の縦断側面図である。It is a vertical side view equivalent to FIG. 3 which shows the modification of the said contaminationless rotation apparatus. 当該コンタミレス回転機器の他の変形例を示す図3相当の縦断側面図である。It is a vertical side view equivalent to FIG. 3 which shows the other modification of the said contaminationless rotation apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 メカニカルシール(非接触形メカニカルシール)
2 コンタミレス回転機器(反応容器)
2a フッ素樹脂コーティング層
2b フッ素樹脂コーティング層
2c フッ素樹脂コーティング層
2d フッ素樹脂コーティング層
2e フッ素樹脂コーティング層
2f フッ素樹脂コーティング層
2g フッ素樹脂コーティング層
2h フッ素樹脂コーティング層
2i フッ素樹脂コーティング層
3 シールフランジ
3a シールフランジの内周面
3b 環状係止部
3c シールフランジの外径側部分
3d シールフランジの内径側部分
3e シールフランジの当たり面
3f 環状係合部
4 ハウジング側密封環
4a ハウジング側密封環の背面
4b ハウジング側密封環の背面の外周縁部に形成された凹部
4c テーパ面(ハウジング側密封環の内周面の背面側部分)
5 スプリングリテーナ
6 軸側密封環
7 スプリング部材
8 ガス通路
9 ガス噴出機構
10 防振機構
11 環状空間
12 シールガス導入路
20a 軸貫通壁部の内径側部分(環状部)
20b 軸貫通壁部の外径側部分
21 ハウジング
22 回転軸(攪拌軸)
23 攪拌翼
24 原動機
25 固定面
25a 固定面の外径側部分
25b 固定面の内径側部分
30 ボルト
31 第一Oリング
32 第二Oリング(ハウジング側密封環の背面と固定面の内径側部分との間
に介在されたOリング)
40 ハウジング側密封環の密封端面
50 スプリングリテーナの環状壁部
50a 貫通孔
51 スプリングリテーナのOリング係止部
52 スプリングリテーナの保持部
53 セットスクリュー
60 軸側密封環の密封端面
61 第一Oリング
62 Oリング係止面
63 ドライブカラー
64 ピン
65 凹部
66 ドライブピン
67 Oリング溝
68 第二Oリング
81 連絡空間
82 フランジ側通路
83 静圧発生溝
84 密封環側通路
90 シールガス
H 機内領域(ハウジング内の領域)
L 機外領域(大気領域)
1 Mechanical seal (non-contact type mechanical seal)
2 Contaminless rotating equipment (reaction vessel)
2a Fluorine resin coating layer 2b Fluorine resin coating layer 2c Fluorine resin coating layer 2d Fluorine resin coating layer 2e Fluorine resin coating layer 2f Fluorine resin coating layer 2g Fluorine resin coating layer 2h Fluorine resin coating layer 2i Fluorine resin coating layer 3 Seal flange 3a Seal Flange inner peripheral surface 3b Annular locking portion 3c Seal flange outer diameter side portion 3d Seal flange inner diameter side portion 3e Seal flange contact surface 3f Annular engagement portion 4 Housing side sealing ring 4a Housing side sealing ring back surface 4b Housing Recess 4c tapered surface formed on the outer peripheral edge of the back surface of the side seal ring (the back side portion of the inner peripheral surface of the housing side seal ring)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 Spring retainer 6 Shaft side sealing ring 7 Spring member 8 Gas passage 9 Gas ejection mechanism 10 Anti-vibration mechanism 11 Annular space 12 Seal gas introduction path 20a Inner diameter side part (annular part) of shaft penetration wall part
20b Outer diameter side portion 21 of shaft penetrating wall portion Housing 22 Rotating shaft
23 Stirring blade 24 Motor 25 Fixed surface 25a Outer diameter side portion 25b of fixed surface Inner diameter side portion 30 of fixed surface 30 Bolt 31 First O-ring 32 Second O-ring (rear surface of housing side sealing ring and inner diameter side portion of fixed surface O-ring interposed between
40 Sealing end face 50 of the housing-side sealing ring 50 Annular wall 50a of the spring retainer Through hole 51 O-ring locking part 52 of the spring retainer 52 Holding part 53 of the spring retainer Set screw 60 Sealing end face 61 of the shaft-side sealing ring First O-ring 62 O-ring locking surface 63 Drive collar 64 Pin 65 Recess 66 Drive pin 67 O-ring groove 68 Second O-ring 81 Communication space 82 Flange side passage 83 Static pressure generation groove 84 Sealing ring side passage 90 Seal gas H In-machine area (inside housing Area)
L Outboard area (atmosphere area)

Claims (7)

ハウジングの軸貫通壁部とこれを貫通してハウジング外に突出する回転軸との間に、軸貫通壁部に固定させたハウジング側密封環とこれに対向してハウジング外の回転軸部分に設けた軸側密封環との相対回転部分においてハウジング内流体をシールするメカニカルシールを配設し、ハウジングの内面を含むハウジング内流体と接触する部分にフッ素樹脂コーティングを施してあるコンタミレス回転機器において、ハウジング側密封環をハウジングの軸貫通壁部に固定しておくためのハウジング側密封環の固定構造であって、
前記軸貫通壁部に、ハウジング内面のフッ素樹脂コーティング層に連なるフッ素樹脂コーティング層を被覆形成した環状平面であって回転軸に直交する固定面を設けると共に、固定面の外径側部分に衝合しうる当たり面を形成した環状の金属製シールフランジをハウジング側密封環を内嵌保持させた状態で軸線方向に締め付け自在に取り付けてあり、シールフランジを当たり面が固定面の外径側部分に衝合する状態に軸貫通壁部に締め付けることにより、ハウジング側密封環の背面と固定面の内径側部分との間に介在させたOリングが当該両面間を二次シールすべく挟圧された状態で、ハウジング側密封環を前記軸貫通壁部に固定させるように構成したことを特徴とするコンタミレス回転機器におけるハウジング側密封環の固定構造。
A housing-side sealing ring fixed to the shaft through wall and between the shaft through wall of the housing and the rotating shaft that passes through the housing and protrudes out of the housing are provided on the rotating shaft portion outside the housing. In a contamination-free rotating device in which a mechanical seal that seals the fluid in the housing is disposed at a relative rotation portion with the shaft-side seal ring, and a portion that contacts the fluid in the housing including the inner surface of the housing is coated with a fluororesin coating, A housing-side sealing ring fixing structure for fixing the housing-side sealing ring to the shaft through wall portion of the housing,
The shaft through wall is provided with a fixed surface that is an annular flat surface coated with a fluororesin coating layer connected to the fluororesin coating layer on the inner surface of the housing and orthogonal to the rotation axis, and abuts on the outer diameter side portion of the fixed surface. A ring-shaped metal seal flange with a possible contact surface is attached so that it can be clamped in the axial direction with the housing-side seal ring fitted inside, and the seal flange is attached to the outer diameter side of the fixed surface. By tightening the shaft through wall portion so as to abut each other, the O-ring interposed between the back surface of the housing-side sealing ring and the inner diameter side portion of the fixed surface is clamped to provide a secondary seal between both surfaces. A structure for fixing a housing-side sealing ring in a contamination-free rotating device, wherein the housing-side sealing ring is fixed to the shaft through wall portion in a state.
ハウジング側密封環の背面と固定面の内径側部分との間は、Oリングを介して接触するのみで、直接的には接触していないことを特徴とする、請求項1に記載するコンタミレス回転機器におけるハウジング側密封環の固定構造。 The contamination-free according to claim 1, wherein the back surface of the housing-side sealing ring and the inner diameter side portion of the fixed surface are in contact with each other only through an O-ring, and are not in direct contact with each other. Fixing structure of housing side sealing ring in rotating equipment. ハウジング側密封環の背面と固定面の内径側部分との間に形成される隙間に作用するハウジング内流体の圧力によって、Oリングがシールフランジの内周面に押圧されるように構成されていることを特徴とする、請求項2に記載するコンタミレス回転機器におけるハウジング側密封環の固定構造。 The O-ring is configured to be pressed against the inner peripheral surface of the seal flange by the pressure of the fluid in the housing acting on the gap formed between the back surface of the housing-side sealing ring and the inner diameter side portion of the fixed surface. The structure for fixing a housing-side sealing ring in a contamination-free rotating device according to claim 2, wherein: 固定面の回転軸に対する直角度が(50/100)mm以内とされていることを特徴とする、請求項1、請求項2又は請求項3に記載するコンタミレス回転機器におけるハウジング側密封環の固定構造。 The perpendicularity of the fixed surface with respect to the rotation axis is within (50/100) mm, wherein the housing-side sealing ring in the contamination-free rotating device according to claim 1, 2, or 3 is provided. Fixed structure. 前記軸貫通壁部の内径側部分は、その外径側部分より密封環方向に膨出する環状部に形成されていて、この環状部の表面がフッ素樹脂コーティング層で被覆された固定面に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に記載するコンタミレス回転機器におけるハウジング側密封環の固定構造。 The inner diameter side portion of the shaft through wall portion is formed in an annular portion that bulges in the sealing ring direction from the outer diameter side portion, and the surface of the annular portion is configured as a fixed surface covered with a fluororesin coating layer. The fixing structure of the housing-side sealing ring in the contamination-less rotating device according to claim 1, 2, 3, or 4, wherein the housing-side sealing ring is fixed. シールフランジに前記環状部に係合する環状係合部を形成して、その係合作用によりシールフランジの軸貫通壁部に対する径方向の位置決めが行われるように構成したことを特徴する、請求項5に記載するコンタミレス回転機器におけるハウジング側密封環の固定構造。 An annular engagement portion that engages with the annular portion is formed on a seal flange, and the radial positioning of the seal flange with respect to the shaft through wall portion is performed by the engagement action. 5. A fixing structure of a housing-side sealing ring in the contamination-free rotating device described in 5. 両密封環の表面であって少なくともハウジング内流体に接触する部分にフッ素樹脂コーティングを施してあることを特徴とする、請求項1、請求項2、請求項3、請求項4、請求項5又は請求項6に記載するコンタミレス回転機器におけるハウジング側密封環の固定構造。 6. A fluororesin coating is applied to at least a part of the surface of both sealing rings that contacts the fluid in the housing, or claim 1, 2, 3, 4, 5 or The fixing structure of the housing side sealing ring in the contamination-free rotating device according to claim 6.
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