JP4797090B2 - Double mechanical seal - Google Patents

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Description

本発明は、回転軸とハウジングとに亘って構成されるプロセス側の第1メカニカルシールと、回転軸とハウジングとに亘って構成される大気側の第2メカニカルシールとを有するダブルメカニカルシールに関するものである。   The present invention relates to a double mechanical seal having a process-side first mechanical seal formed over a rotating shaft and a housing, and an atmosphere-side second mechanical seal formed over the rotating shaft and the housing. It is.

この種のダブルメカニカルシールは、漏れ条件の厳しい箇所に用いられるものであり、シングルのメカニカルシールに比べて大なる配置スペースが必要ではあるが、二組のメカニカルシールによってほぼ完全に漏れ防止を行うことができる利点がある。プロセス側に用いられるシール対象液がアスファルト、ナフサ等の漏れたときに環境に悪影響を及ぼし易い場合に好適なシールである。   This type of double mechanical seal is used in places where leakage conditions are severe, and requires a larger arrangement space than a single mechanical seal, but two sets of mechanical seals prevent leakage almost completely. There are advantages that can be made. It is a suitable seal when the liquid to be sealed used on the process side is liable to adversely affect the environment when asphalt, naphtha or the like leaks.

プロセス側の第1メカニカルシールとして、シール対象液をシンプル構造でシールすべく、ハウジング側に支持される静止密封環を弾性機構で回転密封環に対して押圧付勢する構造を採る場合、シール対象液の静止密封環側からの侵入を効果的に阻止できるよう弾性機構をベローズで構成すると好都合である。このような構造を持つメカニカルシールの例としては、特許文献1において開示されるものが知られている。   As the first mechanical seal on the process side, in order to seal the liquid to be sealed with a simple structure, the structure to press and urge the stationary seal ring supported on the housing side against the rotating seal ring by an elastic mechanism is used. It is advantageous to configure the elastic mechanism with a bellows so as to effectively prevent liquid from entering from the stationary seal ring side. As an example of a mechanical seal having such a structure, one disclosed in Patent Document 1 is known.

そこで、高機能なシール性能を得るべく、ベローズを有する第1メカニカルシールを持つ構造のダブルメカニカルシールを新たに設計するに当り、特許文献1に示される従来の構成では、場合によっては問題が出ると予測される箇所がある。それは、第1メカニカルシールの静止密封環周りの構成である。即ち、図5に示すように、環状の静止密封環37は、ベローズ6の力を受けるリテーナ38に焼き嵌め内嵌されて一体化されているので、静止密封環37の外周面37bとリテーナ38の内周面38cとの間は密封されているに対して、静止密封環37のリテーナ側外端周面37cとリテーナ38の静止密封環側内端周面38eとは単に付き合わされているだけであり、それら両者37c,38e間には間隙が存在している。   Therefore, in order to obtain a high-performance sealing performance, when a double mechanical seal having a structure having a first mechanical seal having a bellows is newly designed, the conventional configuration shown in Patent Document 1 has a problem in some cases. There is a place that is predicted. It is a configuration around the stationary sealing ring of the first mechanical seal. That is, as shown in FIG. 5, the annular stationary sealing ring 37 is integrated by shrink fitting into the retainer 38 that receives the force of the bellows 6, so that the outer peripheral surface 37 b of the stationary sealing ring 37 and the retainer 38 are integrated. The outer peripheral surface 37c of the stationary sealing ring 37 and the inner peripheral surface 38e of the stationary sealing ring side of the retainer 38 are merely brought into contact with each other. There is a gap between them 37c and 38e.

つまり、静止密封環37のリテーナ側外端周面37cとリテーナ38の静止密封環側内端周面38eとの間隙をシリンダ室とする液圧シリンダCkとして機能可能な状態となっており、ベローズ6の内側を通って静止密封環37と回転密封環(図示省略)とが接触する部分であるシール部Sに供給されるシール液eの圧がある程度高いと、焼き嵌め内嵌されている静止密封環37がリテーナ38から軸心方向に押出されてしまうおそれがある、という不都合である。   That is, it is in a state capable of functioning as a hydraulic cylinder Ck in which the gap between the retainer side outer peripheral surface 37c of the stationary seal ring 37 and the stationary seal ring side inner end peripheral surface 38e of the retainer 38 is a cylinder chamber. If the pressure of the seal liquid e supplied to the seal portion S, which is a portion where the stationary seal ring 37 and the rotary seal ring (not shown) contact through the inside of the seal 6 is high to a certain degree, the stationary fit is performed. There is a disadvantage that the sealing ring 37 may be pushed out from the retainer 38 in the axial direction.

特開平11−013894号公報JP 11-013894 A

本発明の目的は、ベローズで押圧付勢される静止密封環がリテーナに焼き嵌めされている構成が採られる第1メカニカルシールを有するダブルメカニカルシールを新設計するに当り、シール液の圧によっては静止密封環がリテーナから押出される不都合が回避されるように改善された状態として提供できるようにする点にある。   An object of the present invention is to newly design a double mechanical seal having a first mechanical seal in which a stationary seal ring pressed and urged by a bellows is shrink-fitted into a retainer. The point is that the stationary sealing ring can be provided in an improved state so as to avoid the disadvantage of being pushed out of the retainer.

請求項1に係る発明は、回転軸1とハウジング2とに亘って構成されるプロセス側の第1メカニカルシールM1と、前記回転軸と1前記ハウジング2とに亘って構成される大気側の第2メカニカルシールM2とを有するダブルメカニカルシールにおいて、
前記第1メカニカルシールM1が、前記回転軸1と一体回転する回転密封環5と、前記回転軸1の軸心P方向への移動が可能に前記ハウジング側に支持され、かつ、前記軸心Pを中心とする弾性材製ベローズ6によって前記軸心P方向において前記回転密封環5に押圧付勢される環状のリテーナ8に嵌装される静止密封環7と、前記プロセス側のプロセス液tより高圧なシール液eを前記ベローズ6の内側を通して前記回転密封環5と前記静止密封環7とが接触するシール部S1に供給すべく前記ハウジング2に形成されるシール液供給路16と、を有して構成されており、
前記リテーナ8が、前記静止密封環7が密内嵌される外周部8aと、前記ベローズ6を受止めるべく前記外周部8aから径内側に延設されるフランジ部8bとを有して形成されるとともに、前記静止密封環7と前記フランジ部8bとの前記軸心P方向の隙間部14に、この隙間部14を前記ベローズ6の有効径F以下の径XでシールするOリング3が装備されていることを特徴とするものである。
According to the first aspect of the present invention, the first mechanical seal M1 on the process side configured across the rotary shaft 1 and the housing 2, and the first on the atmosphere side configured across the rotary shaft and the housing 2 are provided. In a double mechanical seal having two mechanical seals M2,
The first mechanical seal M1 is supported on the housing side so as to be able to move in the direction of the axis P of the rotary shaft 1 and the rotary seal ring 5 that rotates integrally with the rotary shaft 1, and the axis P A stationary seal ring 7 fitted to an annular retainer 8 that is pressed and urged against the rotary seal ring 5 in the direction of the axis P by the bellows 6 made of an elastic material around the center, and a process liquid t on the process side A seal liquid supply passage 16 formed in the housing 2 for supplying the high-pressure seal liquid e to the seal portion S1 where the rotary seal ring 5 and the stationary seal ring 7 are in contact with each other through the inside of the bellows 6; It is configured as
The retainer 8 is formed to have an outer peripheral portion 8a into which the stationary seal ring 7 is tightly fitted, and a flange portion 8b extending radially inward from the outer peripheral portion 8a to receive the bellows 6. In addition, an O-ring 3 that seals the gap 14 with a diameter X that is equal to or less than the effective diameter F of the bellows 6 is provided in the gap 14 in the axial center P direction between the stationary seal ring 7 and the flange 8b. It is characterized by being.

請求項2に係る発明は、請求項1に記載のダブルメカニカルシールにおいて、前記隙間部14における前記Oリング3の内径側にスナップリング9が装着されていることを特徴とするものである。   The invention according to claim 2 is characterized in that, in the double mechanical seal according to claim 1, a snap ring 9 is mounted on the inner diameter side of the O-ring 3 in the gap portion 14.

請求項3に係る発明は、請求項1又は2に記載のダブルメカニカルシールにおいて、前記ベローズ6の内側にて前記回転軸1に遊外嵌される状態で前記ハウジング2に一体化されるバッフル筒13が装備されており、前記シール液供給路16から供給されてくるシール液eが前記バッフル筒13の径外側を通って前記シール部に導かれる状態に構成されていることを特徴とするものである。   The invention according to claim 3 is the double mechanical seal according to claim 1 or 2, wherein the baffle cylinder is integrated with the housing 2 while being loosely fitted to the rotary shaft 1 inside the bellows 6. 13 is provided, and the sealing liquid e supplied from the sealing liquid supply path 16 is configured to be guided to the sealing portion through the outer diameter of the baffle cylinder 13. It is.

請求項4に係る発明は、請求項3に記載のダブルメカニカルシールにおいて、前記シール部S1に導かれたシール液eが、前記バッフル筒13と前記回転軸1との間を通って前記第2メカニカルシールM2における回転密封環23と前記静止密封環24とが接触するシール部S2に供給されるように、前記ハウジング2及び前記バッフル筒13が形状設定されていることを特徴とするものである。   According to a fourth aspect of the present invention, in the double mechanical seal according to the third aspect, the seal liquid e guided to the seal portion S1 passes between the baffle cylinder 13 and the rotary shaft 1 and the second mechanical seal. The housing 2 and the baffle cylinder 13 are shaped so that the rotary seal ring 23 and the stationary seal ring 24 in the mechanical seal M2 are supplied to the seal portion S2. .

請求項1の発明によれば、詳しくは実施形態の項にて説明するが、隙間部にOリングを装填したことにより、隙間部をシリンダ室として機能することになる液圧シリンダの最大径をOリングの有効シール径とすることが可能になるから、ベローズの有効径よりも液圧シリンダの最大径を小にすることができる。おれにより、プロセス液より高圧なシール液が供給されても、液圧シリンダによる押圧力がベローズの有効径による押圧力よりも弱くなり、静止密封環のリテーナからの抜出しが生じないようになる。その結果、ベローズで押圧付勢される静止密封環がリテーナに焼き嵌めされている構成が採られる第1メカニカルシールを有するダブルメカニカルシールを新設計するに当り、シール液の圧によっては静止密封環がリテーナから押出される不都合が回避される改善されたものとして提供することができる。   According to the first aspect of the present invention, the maximum diameter of the hydraulic cylinder that will function as a cylinder chamber when the O-ring is loaded in the gap portion will be described in detail in the section of the embodiment. Since the effective seal diameter of the O-ring can be achieved, the maximum diameter of the hydraulic cylinder can be made smaller than the effective diameter of the bellows. As a result, even when a sealing liquid having a pressure higher than that of the process liquid is supplied, the pressing force by the hydraulic cylinder is weaker than the pressing force by the effective diameter of the bellows, and the stationary sealing ring is not pulled out from the retainer. As a result, in newly designing a double mechanical seal having a first mechanical seal in which a stationary seal ring pressed and urged by a bellows is shrink-fitted into the retainer, depending on the pressure of the seal liquid, Can be provided as an improvement in which the disadvantage of being extruded from the retainer is avoided.

請求項2の発明によれば、これも実施形態の項にて説明するが、隙間部にOリングを設けることにより、隙間部におけるいOリングの外周側に静止密封環とリテーナとOリングとの三者で囲まれる密閉部が形成される。その密閉部に存在する空気が、ダブルメカニカルシールの運転に伴う機器の昇温によって体積膨張し、その圧によってOリングが径内側へ食み出すおそれがある。そこで、Oリングの径内側にスナップリングを配置することにより、Oリングの径内側への食み出しを未然に防ぎ、シール部の良好な接触圧を維持することができる。つまり、隙間部にOリングを設ける構成によって生じる新たな不都合も解決することができている。   According to the invention of claim 2, this will also be described in the section of the embodiment, but by providing an O-ring in the gap, a stationary sealing ring, a retainer and an O-ring are provided on the outer peripheral side of the O-ring in the gap. A sealed portion surrounded by the three is formed. The air present in the sealed portion may expand in volume due to the temperature rise of the device accompanying the operation of the double mechanical seal, and the pressure may cause the O-ring to dig out to the inside of the diameter. Therefore, by arranging the snap ring inside the diameter of the O-ring, it is possible to prevent the O-ring from protruding into the diameter inside and maintain a good contact pressure of the seal portion. That is, a new inconvenience caused by the configuration in which the O-ring is provided in the gap can be solved.

請求項3の発明によれば、回転軸とベローズとの径方向間に設けられたバッフル筒がシール液のガイド部材として機能し、シール液を円滑に第1メカニカルシールのシール部に導き、そのシール部を効率良く潤滑並びに冷却することができる。   According to the invention of claim 3, the baffle tube provided between the rotating shaft and the bellows in the radial direction functions as a guide member for the seal liquid, and smoothly guides the seal liquid to the seal portion of the first mechanical seal, The seal portion can be efficiently lubricated and cooled.

請求項4の発明によれば、バッフル筒と回転軸との径方向間に設けられた筒状の通路が、第1メカニカルシールのシール部を経たシール液を淀ませることなく円滑で効率よく第2メカニカルシールに向けて移動させることができる利点がある。   According to the invention of claim 4, the cylindrical passage provided between the baffle cylinder and the rotary shaft in the radial direction is smooth and efficient without causing the sealing liquid passing through the seal portion of the first mechanical seal to be swollen. There is an advantage that it can be moved toward two mechanical seals.

ダブルメカニカルシール全体の断面図(実施例1)Cross-sectional view of the entire double mechanical seal (Example 1) 第1メカニカルシール要部の拡大断面図Expanded sectional view of the main part of the first mechanical seal 静止密封環とリテーナとの嵌合構造部分を示す要部の拡大断面図Enlarged sectional view of the main part showing the fitting structure part of the stationary seal ring and retainer 静止密封環関連部分の構成寸法図Dimensional drawing of parts related to stationary seal ring 従来の静止密封環関連部分の構成寸法図Configuration dimensions of conventional stationary seal ring related parts

以下に、本発明によるダブルメカニカルシールの実施の形態を、図面を参照しながら説明する。   Embodiments of a double mechanical seal according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

〔実施例1〕
実施例1によるダブルメカニカルシールAは、図1に示すように、回転軸1とハウジング2とに亘って構成されるプロセス側(内側)の第1メカニカルシールM1と、回転軸1とハウジング2とに亘って構成される大気側(外側)の第2メカニカルシールM2とを有して構成されている。回転軸1を囲繞するハウジング2は、シール液供給路16が形成される主ケース部2Aと、シール液出口路17が形成されるカバーケース部2Bとを有して構成されている。回転軸1には、そのプロセス側軸部1aに咬合外嵌して一体回転する回転支持部4が設けられている。
[Example 1]
As shown in FIG. 1, the double mechanical seal A according to the first embodiment includes a process-side (inner side) first mechanical seal M <b> 1 configured between the rotary shaft 1 and the housing 2, the rotary shaft 1, and the housing 2. And a second mechanical seal M2 on the atmosphere side (outside). The housing 2 that surrounds the rotating shaft 1 includes a main case portion 2A in which a sealing liquid supply passage 16 is formed and a cover case portion 2B in which a sealing liquid outlet passage 17 is formed. The rotation shaft 1 is provided with a rotation support portion 4 that is engaged with the process-side shaft portion 1a and rotates integrally therewith.

ダブルメカニカルシールAの機能を簡単に説明する。このダブルメカニカルシールAには、シール液供給路16から入ってくる高圧のシール液eが、第1メカニカルシールM1の第1シール部S1に供給されてから回転軸1の外周部を通って第2メカニカルシールM2のシール部S2に導かれ、それからシール液出口路17から排出される状態で満たされている。プロセス側にあるアスファルト、ナフサ等のシール対象tは、シール対象tより高圧のシール液eを用いて第1メカニカルシールM1にて確実にシールされ、そのシール液eは第2メカニカルシールM2により、大気側に対してシールされる。従って、シール液eが大気側やプロセス側に僅かに漏れ出る可能性はあっても、シール対象tが大気側に漏れ出ることは生じない。   The function of the double mechanical seal A will be briefly described. In the double mechanical seal A, the high-pressure seal liquid e entering from the seal liquid supply passage 16 is supplied to the first seal portion S1 of the first mechanical seal M1, and then passes through the outer peripheral portion of the rotary shaft 1 to the second mechanical seal A. 2 It is filled with the state led to the seal part S2 of the mechanical seal M2 and then discharged from the seal liquid outlet passage 17. The sealing target t such as asphalt or naphtha on the process side is securely sealed by the first mechanical seal M1 using the sealing liquid e higher in pressure than the sealing target t, and the sealing liquid e is sealed by the second mechanical seal M2. Sealed against the atmosphere side. Therefore, even if the sealing liquid e may slightly leak to the atmosphere side or the process side, the sealing target t does not leak to the atmosphere side.

さて、プロセス側に位置する第1メカニカルシールM1は、回転軸1と一体回転する第1回転密封環5と、回転軸1の軸心P方向への移動が可能にハウジング2側に支持され、かつ、軸心Pを中心とする弾性材製ベローズ6によって軸心P方向において第1回転密封環5に押圧付勢される環状のリテーナ8に嵌装される第1静止密封環7と、プロセス側のプロセス液より高圧なシール液eをベローズ6の内側を通して第1回転密封環5のシール面5aと第1静止密封環7のシール面7aとが接触して成る第1シール部S1に供給すべくハウジング2に形成されるシール液供給路16と、を有して構成されている。   Now, the first mechanical seal M1 located on the process side is supported on the housing 2 side so that the first rotary seal ring 5 that rotates integrally with the rotary shaft 1 and the axis P of the rotary shaft 1 can be moved, And a first stationary seal ring 7 fitted to an annular retainer 8 pressed and urged against the first rotary seal ring 5 in the direction of the axis P by the bellows 6 made of an elastic material centered on the axis P, and the process A seal liquid e higher in pressure than the process liquid on the side passes through the inside of the bellows 6 and is supplied to the first seal portion S1 formed by contact between the seal surface 5a of the first rotary seal ring 5 and the seal surface 7a of the first stationary seal ring 7. The seal liquid supply path 16 formed in the housing 2 is preferably configured.

回転支持部4は、プロセス側軸部1aに咬合外嵌する基回転環体4Aと、これに軸心P方向に横付けされて回転軸1に対するOリング10を持つ支持回転体4Bと、これに軸心P方向で横付けされる蓋環体4Cとから成り、蓋環体4Cと支持回転体4Bとが共締め状態で基回転環体4Aにボルト止めされている。SiC製の第1回転密封環5は、Oリング11を介して支持回転体4Bに外嵌されるとともに、蓋環体4Cの存在により支持回転体4Bから軸心P方向への抜け出しが阻止されている。尚、蓋環体4Cを支持回転体4Bから外せば、第1回転密封環5を支持回転体4Bから抜き出し可能である。   The rotation support unit 4 includes a base rotation ring body 4A that is occluded and fitted to the process side shaft portion 1a, a support rotation body 4B that is laterally mounted in the direction of the axis P and has an O-ring 10 with respect to the rotation shaft 1, and The lid ring body 4C is laterally mounted in the direction of the axis P, and the lid ring body 4C and the support rotating body 4B are bolted to the base rotating ring body 4A in a fastened state. The first rotating seal ring 5 made of SiC is externally fitted to the support rotating body 4B via the O-ring 11, and the presence of the cover ring body 4C is prevented from coming out from the support rotating body 4B in the axis P direction. ing. In addition, if the cover ring body 4C is removed from the support rotation body 4B, the 1st rotation sealing ring 5 can be extracted from the support rotation body 4B.

図1,図2に示すように、タングステンカーバイド製の第1静止密封環7は、焼き嵌めによってリテーナ8に密内嵌されて一体化されており、そのリテーナ8の側周壁であるフランジ部8aと主ケース部2Aのプロセス側に嵌合支持されるアダプタ12の側周面12aとに亘ってインコネル(クロム・鉄・珪素等を含むニッケル合金の商標名であって弾性材の一例)製のベローズ6が架設されている。また、主ケース部2Aの大気側には、回転軸1に対しては遊外嵌で、かつ、アダプタ12に対しては遊内嵌される状態にバッフル筒13が嵌合支持さえている。リテーナ8は、バッフル筒13に軸心P方向移動可能に外嵌され、かつ、リテーナ8とバッフル筒13との間には軸心P方向に流体の移動が可能となる通り道が形成されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the first stationary seal ring 7 made of tungsten carbide is tightly fitted into and integrated with the retainer 8 by shrink fitting, and a flange portion 8 a that is a side peripheral wall of the retainer 8. Made of Inconel (trade name of nickel alloy containing chromium, iron, silicon, etc. and an example of an elastic material) over the side peripheral surface 12a of the adapter 12 fitted and supported on the process side of the main case 2A. A bellows 6 is installed. Further, the baffle tube 13 is even fitted and supported on the atmosphere side of the main case portion 2A so as to be loosely fitted to the rotary shaft 1 and loosely fitted to the adapter 12. The retainer 8 is externally fitted to the baffle cylinder 13 so as to be movable in the axial center P direction, and a path is formed between the retainer 8 and the baffle cylinder 13 so that fluid can move in the axial center P direction. .

シール液eは、回転支持部4のシール液供給路16からバッフル筒13の外周側に取り込まれ、バッフル筒13とアダプタ12、ベローズ6、リテーナ8、及び第1静止密封環7との間の環状通路を第2メカニカルシールM2側から第1メカニカルシールM1側に向かう方向に流れて第1シール部S1に供給される。第1シール部S1を経たシール液eは、バッフル筒13と回転軸1との間の環状通路を第1メカニカルシールM1側から第2メカニカルシールM2側に向かう方向に流れ、第2メカニカルシールM2のスプリングリテーナ15の背面とバッフル筒13の側周端面13aとの間を径内側から径外側に向かって流れた後、第2弾性機構18とカバーケース部2Bとの間の環状通路を第1メカニカルシールM1側から第2メカニカルシールM2側に向かう方向に流れる。そして、シール液eは第2シール部S2に供給されてから、カバーケース部2Bのシール液出口路17から外部に排出される。   The seal liquid e is taken into the outer peripheral side of the baffle cylinder 13 from the seal liquid supply path 16 of the rotation support portion 4, and between the baffle cylinder 13 and the adapter 12, the bellows 6, the retainer 8, and the first stationary seal ring 7. The annular passage flows in the direction from the second mechanical seal M2 side toward the first mechanical seal M1 side, and is supplied to the first seal portion S1. The seal liquid e that has passed through the first seal portion S1 flows in the direction from the first mechanical seal M1 side to the second mechanical seal M2 side through the annular passage between the baffle cylinder 13 and the rotary shaft 1, and the second mechanical seal M2 After flowing from the inner diameter side to the outer diameter side between the back surface of the spring retainer 15 and the side peripheral end surface 13a of the baffle cylinder 13, the first annular passage is formed between the second elastic mechanism 18 and the cover case portion 2B. It flows in a direction from the mechanical seal M1 side toward the second mechanical seal M2 side. Then, after the sealing liquid e is supplied to the second seal part S2, it is discharged to the outside from the sealing liquid outlet path 17 of the cover case part 2B.

つまり、ベローズ6の内側にて回転軸1に遊外嵌される状態でハウジング2に一体化されるバッフル筒13が装備されており、シール液供給路16から供給されてくるシール液eがバッフル筒13の径外側を通って第1シール部S1に導かれる状態に構成されている。そして、第1シール部S1に導かれたシール液eが、バッフル筒13と回転軸1との間を通って第2メカニカルシールM2における第2回転密封環23と第2静止密封環24とが接触する第2シール部S2に供給されるように、ハウジング2及びバッフル筒13が形状設定されている。   That is, the baffle cylinder 13 integrated with the housing 2 while being loosely fitted to the rotary shaft 1 inside the bellows 6 is provided, and the seal liquid e supplied from the seal liquid supply path 16 is baffled. The tube 13 is configured to be guided to the first seal portion S <b> 1 through the outside of the diameter of the tube 13. Then, the seal liquid e guided to the first seal portion S1 passes between the baffle cylinder 13 and the rotary shaft 1, and the second rotary seal ring 23 and the second stationary seal ring 24 in the second mechanical seal M2 are formed. The shape of the housing 2 and the baffle cylinder 13 is set so as to be supplied to the second seal portion S2 that comes into contact therewith.

従って、アダプタ12、ベローズ6、リテーナ8、及び第1静止密封環7とバッフル筒13との径方向間に形成される円環状の往路25により、シール液eがバッフル筒13に導かれて第1シール部S1に及ぶことを促進させることができ、第1シール部S1を効率良く潤滑並びに冷却することができる。そして、バッフル筒13と回転軸1との径方向間に形成される円環状の復路26により、第1シール部S1を経たシール液eを円滑に第2メカニカルシールM2に導くことが可能になる。復路26からのシール液eは、スプリングリテーナ15の背面を径外側に流れてから、回転軸1上に構成される弾性機構18とカバーケース部2Bとの径方向間に形成される円環状の導入路27を進み、第2シール部S2を効率よく潤滑及び冷却した後、シール液出口路17から排出される。   Accordingly, the seal liquid e is guided to the baffle cylinder 13 by the adapter 12, the bellows 6, the retainer 8, and the annular outward path 25 formed between the first stationary seal ring 7 and the baffle cylinder 13 in the radial direction. It is possible to promote reaching the one seal portion S1, and the first seal portion S1 can be efficiently lubricated and cooled. And, it becomes possible to smoothly guide the seal liquid e having passed through the first seal portion S1 to the second mechanical seal M2 by an annular return path 26 formed between the baffle cylinder 13 and the rotary shaft 1 in the radial direction. . The sealing liquid e from the return path 26 flows to the outside of the diameter of the back surface of the spring retainer 15 and then is formed between the elastic mechanism 18 formed on the rotary shaft 1 and the cover case portion 2B in the radial direction. After proceeding through the introduction path 27, the second seal portion S2 is efficiently lubricated and cooled, and then discharged from the seal liquid outlet path 17.

図3,図4に示すように、リテーナ8が、第1静止密封環7が密内嵌される外周部8bと、ベローズ6を受止めるべく外周部8bから径内側に延設されるフランジ部8aとを有して、断面形状が略L字形となる環体に形成されている。第1静止密封環7とフランジ部8aとの軸心P方向の隙間部14に、この隙間部14をベローズ6の有効径F以下の径でシールする内装Oリング3が装備されている。   As shown in FIGS. 3 and 4, the retainer 8 includes an outer peripheral portion 8 b in which the first stationary sealing ring 7 is tightly fitted, and a flange portion extending radially inward from the outer peripheral portion 8 b to receive the bellows 6. 8a and is formed in a ring having a substantially L-shaped cross section. An internal O-ring 3 that seals the gap 14 with a diameter equal to or less than the effective diameter F of the bellows 6 is provided in the gap 14 in the axial center P direction between the first stationary seal ring 7 and the flange 8 a.

第1静止密封環7は、シール面7aの径内側及び径外側が斜めにカットされた先細り形状に形成されており、その外周面7bと外周部8bの内周面8cとは焼き嵌めによって液密嵌合されている。フランジ部8aは、第1静止密封環7の大気側端周面7cにおける外周側に当接可能な突出端周面8dと、大気側端周面7cと軸心P方向に離れた面である内側端周面8eとを有しており、大気側端周面7cと内側端周面8eとの間の環状空間部が隙間部14に形成されている。そして、隙間部14の径外側には内装Oリング3が配備され、その径内側にはスナップリング9が嵌着されている。   The first stationary seal ring 7 is formed in a tapered shape in which the radially inner side and the radially outer side of the seal surface 7a are cut obliquely. The outer peripheral surface 7b and the inner peripheral surface 8c of the outer peripheral portion 8b are liquid-fitted by shrink fitting. Closely fitted. The flange portion 8a is a projecting end peripheral surface 8d capable of contacting the outer peripheral side of the atmosphere-side end peripheral surface 7c of the first stationary seal ring 7, and a surface separated from the atmosphere-side end peripheral surface 7c in the axis P direction. An inner end peripheral surface 8e is formed, and an annular space between the atmosphere-side end peripheral surface 7c and the inner end peripheral surface 8e is formed in the gap portion 14. An interior O-ring 3 is provided on the outer diameter side of the gap 14, and a snap ring 9 is fitted on the inner diameter side.

隙間部14の最大径である段差内周面8fに接する内装Oリング3の有効シール径Xは、ベローズ6の有効径Fよりも小さくなるように構成されている。また、スナップリング9は内装Oリング3の内側にぴったりと嵌装されている。このように、リテーナ3を弾付形状として意図的に隙間部14を作り、かつ、内装Oリング3とスナップリング9とを装填しているのは次のような理由による。   The effective seal diameter X of the interior O-ring 3 that is in contact with the step inner circumferential surface 8 f that is the maximum diameter of the gap portion 14 is configured to be smaller than the effective diameter F of the bellows 6. Further, the snap ring 9 is fitted exactly inside the interior O-ring 3. In this way, the retainer 3 is formed as a resilient shape, the gap 14 is intentionally formed, and the interior O-ring 3 and the snap ring 9 are loaded for the following reason.

従来のメカニカルシールにおいては、図5に示すように、静止密封環37が単にリテーナ38に焼き嵌めされていただけなので、大気側端周面37cと内側端周面38eとの間には隙間があり、それによって外径が静止密封環37の外径に相当する径Dのシリンダ室が形成されていることになってしまっていた。静止密封環37のシール面37aが先窄まり断面形状となっているので、シール部Sにおけるシール液eが存在する部分の最大径は径Eで、プロセス液tの存在する部分の最小径は径Gであり、ベローズ6の有効径を径Fとすると、径D>径G>径F>径Eとなる。   In the conventional mechanical seal, as shown in FIG. 5, since the stationary sealing ring 37 is merely shrink-fitted to the retainer 38, there is a gap between the atmosphere side end surface 37c and the inner end surface 38e. As a result, a cylinder chamber having a diameter D corresponding to the outer diameter of the stationary sealing ring 37 is formed. Since the seal surface 37a of the stationary seal ring 37 is tapered and has a cross-sectional shape, the maximum diameter of the portion where the seal liquid e exists in the seal portion S is the diameter E, and the minimum diameter of the portion where the process liquid t exists is If the effective diameter of the bellows 6 is the diameter F, the diameter D> the diameter G> the diameter F> the diameter E.

しかして、プロセス液tより高圧なシール液eが供給されてシリンダ室にも入ることにより、静止密封環37をピストンとする径Dの液圧シリンダCkとして機能するので、プロセス液tが径Gと径Fとの間の面積に作用することによる押圧力と、ベローズ6による押圧力との合力よりも、シール液eが径Dと径Fとの間の面積に作用することによる押圧力が勝ることがある。そうなると、リテーナ38と静止密封環37とを互いに軸心P方向に引き離す作用が生じ、結果として、静止密封環37がリテーナ38から押出されてしまう不都合となる場合があったのである。   Thus, when the sealing liquid e having a pressure higher than that of the process liquid t is supplied and enters the cylinder chamber, it functions as a hydraulic cylinder Ck having a diameter D with the stationary sealing ring 37 as a piston. The pressing force due to the seal liquid e acting on the area between the diameter D and the diameter F is larger than the resultant force of the pressing force due to the area acting between the diameter F and the pressing force due to the bellows 6. You may win. In this case, the retainer 38 and the stationary seal ring 37 are separated from each other in the direction of the axis P, and as a result, the stationary seal ring 37 may be pushed out of the retainer 38.

前記従来構造に対して本発明においては、図3や図4に示すように、リテーナ8に対して第1静止密封環7を焼き嵌めする点は同じであるが、第1静止密封環7との間に明確な隙間部14が形成されるようにリテーナ8のフランジ部8bを意図的に段付形状とし、かつ、その環状の隙間部14の径外側に沿う内装Oリング3を設けた点に特徴を有している。つまり、段差内周面8fの径を適宜に設定し、その段差内周面8fに接する内装Oリング3を装填したことにより、隙間部14をシリンダ室とする液圧シリンダCの最大径Xを内装Oリング3の有効シール径とすることが可能になる。   3 and FIG. 4, the present invention is the same in that the first stationary seal ring 7 is shrink-fitted to the retainer 8 as shown in FIGS. The flange 8b of the retainer 8 is intentionally stepped so that a clear gap 14 is formed between the two, and the interior O-ring 3 is provided along the outer diameter of the annular gap 14. It has the characteristics. That is, by setting the diameter of the step inner peripheral surface 8f appropriately and loading the interior O-ring 3 in contact with the step inner peripheral surface 8f, the maximum diameter X of the hydraulic cylinder C having the gap portion 14 as the cylinder chamber is set. The effective seal diameter of the interior O-ring 3 can be set.

すると、段差内周面8fの径を適切に設定して液圧シリンダCの最大径X(=内装Oリング3の有効径)を、図3に示すように、ベローズ6の有効径Fよりも小にすることができるので、プロセス液tより高圧なシール液eが供給されても、液圧シリンダCによる押圧力は、ベローズ6の有効径Fによる押圧力よりも弱くなる。従って、シール液eが径Fと径Xとの間の面積に作用することによる押圧力が、プロセス液tが径Gと径Fとの間の面積に作用することによる押圧力と、ベローズ6による押圧力との合力に加算されてリテーナ8と第1静止密封環7とが互いに押し合うこととなり、第1静止密封環7のリテーナ8から抜出しが生じないのである。   Then, the diameter of the inner circumferential surface 8f of the step is appropriately set so that the maximum diameter X of the hydraulic cylinder C (= the effective diameter of the interior O-ring 3) is larger than the effective diameter F of the bellows 6 as shown in FIG. Since the sealing liquid e higher in pressure than the process liquid t is supplied, the pressing force by the hydraulic cylinder C becomes weaker than the pressing force by the effective diameter F of the bellows 6. Accordingly, the pressing force due to the seal liquid e acting on the area between the diameter F and the diameter X is the pressing force due to the process liquid t acting on the area between the diameter G and the diameter F, and the bellows 6. Therefore, the retainer 8 and the first stationary seal ring 7 are pressed against each other by adding to the resultant force of the pressing force, and the first stationary seal ring 7 is not pulled out from the retainer 8.

ところで、図3に示されるように、内装Oリング3が装備された隙間部14には、段差内周面8fと大気側端周面7cと内装Oリング3との三者で囲まれる環状の密閉部19が形成される。そして、ダブルメカニカルシールAの運転に伴う機器の昇温により、密閉部19に存在する空気が体積膨張し、その結果、内装Oリング3が径内側へ食み出すおそれがある。そこで、隙間部14における内装Oリング3の径内側にスナップリング9を配置することにより、内装Oリング3の径内側への食み出しを未然に防ぎ、第1シール部S1の良好な接触圧を維持することができる。また、図示は省略するが、スナップリング9の周方向の離れ長さを短くすることにより、その取付位置が保持される構造となる。   By the way, as shown in FIG. 3, the gap portion 14 equipped with the interior O-ring 3 has an annular shape surrounded by the three parts of the step inner peripheral surface 8 f, the atmosphere side end peripheral surface 7 c, and the interior O-ring 3. A sealed portion 19 is formed. And by the temperature rise of the apparatus accompanying the driving | operation of the double mechanical seal A, the air which exists in the sealing part 19 volume-expands, As a result, there exists a possibility that the interior O-ring 3 may dig out to a diameter inner side. Therefore, by arranging the snap ring 9 on the inner side of the inner O-ring 3 in the gap portion 14, protrusion of the inner O-ring 3 to the inner side of the inner diameter is prevented, and a good contact pressure of the first seal portion S <b> 1 is obtained. Can be maintained. Moreover, although illustration is abbreviate | omitted, it becomes a structure where the attachment position is hold | maintained by shortening the separation length of the snap ring 9 in the circumferential direction.

大気側に位置する第2メカニカルシールM2は、図1に示すように、スプリングリテーナ15、複数のコイルバネ20、第2リテーナ21、ドライブピン22等を備えて成る第2弾性機構18と、第2リテーナ21に内嵌されて第2弾性機構18で軸心P方向に押圧付勢される第2回転密封環23と、カバーケース部2Bに内嵌装着される第2静止密封環24とを有して構成されている。第2回転密封環23は軸心P方向に移動可能に回転軸1に外嵌されており、そのシール面23aと第2静止密封環24のシール面24aとが接触することで第2シール部S2が形成される。   As shown in FIG. 1, the second mechanical seal M2 positioned on the atmosphere side includes a second elastic mechanism 18 including a spring retainer 15, a plurality of coil springs 20, a second retainer 21, a drive pin 22, and the like, A second rotating seal ring 23 fitted into the retainer 21 and pressed and urged in the direction of the axis P by the second elastic mechanism 18 and a second stationary seal ring 24 fitted into the cover case portion 2B are provided. Configured. The second rotary seal ring 23 is externally fitted to the rotary shaft 1 so as to be movable in the direction of the axis P, and the seal surface 23a and the seal surface 24a of the second stationary seal ring 24 come into contact with each other, thereby causing the second seal portion. S2 is formed.

〔別実施例〕
図4に示すように、実施例1におけるスナップリング9が省略された構造でも良い。即ち、リテーナ8が、第1静止密封環7が密内嵌される外周部8aと、ベローズ6を受止めるべく外周部8aから径内側に延設されるフランジ部8bとを有して形成されるとともに、第1静止密封環7とフランジ部8bとの軸心P方向の隙間部14に、この隙間部14をベローズ6の有効径F以下の径XでシールするOリング3が装備されている構造である。隙間部14は、これをシリンダ室とする液圧シリンダCとして機能する。
[Another Example]
As shown in FIG. 4, the structure in which the snap ring 9 in the first embodiment is omitted may be employed. That is, the retainer 8 is formed having an outer peripheral portion 8a into which the first stationary sealing ring 7 is tightly fitted, and a flange portion 8b extending radially inward from the outer peripheral portion 8a to receive the bellows 6. In addition, an O-ring 3 that seals the gap 14 with a diameter X that is equal to or less than the effective diameter F of the bellows 6 is provided in the gap 14 in the direction of the axis P between the first stationary seal ring 7 and the flange 8b. It is a structure. The gap 14 functions as a hydraulic cylinder C having this as a cylinder chamber.

1 回転軸
2 ハウジング
3 Oリング
5 回転密封環
6 ベローズ
7 静止密封環
8 リテーナ
8a 外周部
8b フランジ部
9 スナップリング
13 バッフル筒
14 隙間部
16 シール液供給路
23 回転密封環
24 静止密封環
F ベローズの有効径
M1 第1メカニカルシール
M2 第2メカニカルシール
P 軸心
S1 シール部
S2 シール部
X ベローズの有効径以下の径
e シール液
t プロセス液
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating shaft 2 Housing 3 O ring 5 Rotating sealing ring 6 Bellows 7 Static sealing ring 8 Retainer 8a Outer peripheral part 8b Flange part 9 Snap ring 13 Baffle cylinder 14 Crevice part 16 Seal liquid supply path 23 Rotating sealing ring 24 Static sealing ring F Bellows Effective diameter M1 first mechanical seal M2 second mechanical seal P shaft center S1 seal part S2 seal part X diameter less than the effective diameter of bellows e seal liquid t process liquid

Claims (4)

回転軸とハウジングとに亘って構成されるプロセス側の第1メカニカルシールと、前記回転軸と前記ハウジングとに亘って構成される大気側の第2メカニカルシールとを有するダブルメカニカルシールであって、
前記第1メカニカルシールが、前記回転軸と一体回転する回転密封環と、前記回転軸の軸心方向への移動が可能に前記ハウジング側に支持され、かつ、前記軸心を中心とする弾性材製ベローズによって前記軸心方向において前記回転密封環に押圧付勢される環状のリテーナに嵌装される静止密封環と、前記プロセス側のプロセス液より高圧なシール液を前記ベローズの内側を通して前記回転密封環と前記静止密封環とが接触するシール部に供給すべく前記ハウジングに形成されるシール液供給路と、を有して構成されており、
前記リテーナが、前記静止密封環が密内嵌される外周部と、前記ベローズを受止めるべく前記外周部から径内側に延設されるフランジ部とを有して形成されるとともに、前記静止密封環と前記フランジ部との前記軸心方向の隙間部に、この隙間部を前記ベローズの有効径以下の径でシールするOリングが装備されているダブルメカニカルシール。
A double mechanical seal having a process-side first mechanical seal configured across the rotating shaft and the housing, and an atmosphere-side second mechanical seal configured across the rotating shaft and the housing;
The first mechanical seal is supported on the housing side so as to be able to move in the axial center direction of the rotary shaft, and an elastic material centered on the shaft center, the rotary seal ring rotating integrally with the rotary shaft A stationary seal ring fitted to an annular retainer that is pressed and urged against the rotary seal ring in the axial direction by a bellows made by the bellows, and a seal liquid having a pressure higher than the process liquid on the process side passes through the inside of the bellows A seal liquid supply path formed in the housing to supply a seal portion in contact with the seal ring and the stationary seal ring; and
The retainer is formed having an outer peripheral portion in which the stationary sealing ring is tightly fitted, and a flange portion extending radially inward from the outer peripheral portion to receive the bellows, and the stationary sealing A double mechanical seal equipped with an O-ring that seals the gap in the axial direction between the ring and the flange with a diameter less than or equal to the effective diameter of the bellows.
前記隙間部における前記Oリングの内径側にスナップリングが装着されている請求項1に記載のダブルメカニカルシール。   The double mechanical seal according to claim 1, wherein a snap ring is attached to an inner diameter side of the O-ring in the gap portion. 前記ベローズの内側にて前記回転軸に遊外嵌される状態で前記ハウジングに一体化されるバッフル筒が装備されており、前記シール液供給路から供給されてくるシール液が前記バッフル筒の径外側を通って前記シール部に導かれる状態に構成されている請求項1又は2に記載のダブルメカニカルシール。   A baffle cylinder integrated with the housing in a state of being loosely fitted to the rotary shaft inside the bellows is equipped, and the seal liquid supplied from the seal liquid supply path is a diameter of the baffle cylinder. The double mechanical seal according to claim 1, wherein the double mechanical seal is configured to be guided to the seal portion through an outside. 前記シール部に導かれたシール液が、前記バッフル筒と前記回転軸との間を通って前記第2メカニカルシールにおける回転密封環と前記静止密封環とが接触するシール部に供給されるように、前記ハウジング及び前記バッフル筒が形状設定されている請求項3に記載のダブルメカニカルシール。   The sealing liquid guided to the seal portion passes between the baffle cylinder and the rotary shaft so as to be supplied to the seal portion where the rotary seal ring and the stationary seal ring in the second mechanical seal are in contact with each other. The double mechanical seal according to claim 3, wherein the housing and the baffle cylinder are shaped.
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