JP5087396B2 - メカニカルシール装置 - Google Patents

Description

本発明は、構造が簡単であって、一対の密封環のうちの一方の移動自在な密封環の作動を設定したように応答できるメカニカルシール装置に関する。特に、高粘度の被密封流体、スラリーを含む被密封流体、ケミカル液の被密封流体などをシールするのに適し、被密封流体の固形物が一方の応動する密封環の摺動面間に付着し、或いは、シール部品間に目詰まりして誤作動になるのを防止したカートリッジ型のメカニカルシール装置に関する。

メカニカルシール装置は、自動車や化学装置のような大量生産又は大量処理する装置に装着するために、取付が簡単であると共に、組立・分解・点検が容易であることを市場が求めている。さらに、メカニカルシール装置は、生産コストを低減できる構造が求められている。また、メカニカルシール装置は、油や、ケミカル液のような被密封流体をシールするために、その被密封流体である液体の固形化により、密封環の摺動面が作動不良になるのを防止するための改善も求められている。近年、このような技術的背景の基にメカニカルシール装置の構造を単純化すると共に、摺動面の作動不良を防止し、且つ部品間をシールするパッキン、Ｏリング等の耐久能力の向上が求められている。

本発明に係わる関連発明には、下記の特許文献１の内容と類似する構成の図４に示すメカニカルシール装置１００が存在する。図４は、ケーシング１６０に取り付けたメカニカルシール装置１００の全断面図である。このメカニカルシール装置１００は、ケミカル液等を作動させるポンプの軸封装置として利用されている。

まず、このメカニカルシール装置１００の構造を簡単に説明する。図４に於いて、メカニカルシール装置１００は、ケーシング１６０の孔周面１６０Ａ内（機内Ａ）に貫通する回転軸１５０とケーシング１６０との間をシールする。また、メカニカルシール装置１００は、取付を容易にするために、ケーシング１６０の端面１６０Ｂに取り付けられるカートリッジ型にしたものである。このメカニカルシール装置１００には、ケーシング１６０の孔周面１６０Ａ内に配置された固定密封環１０２と回転密封環１１２とが設けられている。さらに、固定密封環（移動密封環）１０２とその保持体１０６とをケーシング１６０の機外Ｂに保持しているケース本体１３０と、回転軸１５０が間隙を設けて嵌合する孔周面１６０Ａ内側に回転密封環１１２を保持するためのスリーブ１２５と、も含めて主要な構成部品である。

この回転密封環１１２は、ケーシング１６０の孔周面１６０Ａの機内Ａに配置するために、長いスリーブ１２５の機内Ａ側の一端部に装着されている。また、機外Ｂ側のスリーブ１２５の他端部は、保持部１２７に嵌着すると共に、保持部１２７にスクリューソケット１２８を螺合して回転軸１５０に固着している。そして、回転密封環１１２とスリーブ１２５との連結は、連結部品１２６を介して結合されている。この回転軸１５０とスリーブ１２５及びスリーブ１２５と連結部品１２６との各嵌合間には、この嵌合間をシールするＯリングが配置されている。また、スリーブ１２５と連結部品１２６とは、ドライブピン１２９を介して共に回動するように連結している。さらに、連結部品１２６と回転密封環１１２とは、互いの嵌合内で符号が付いていないドライブピンとＵ形状の溝１１２Ａが係止して共に回動可能に連結されている。さらに、連結部品１２６と回転密封環１１２との嵌合間はＯリング１４１によりシールしている。

一方、固定密封環１０２は、円筒状の保持体１０６の一端部に設けられた段付きの環状面に嵌着して保持されている。また、ケース本体１３０に設けられた固定ピン１３７と保持体１０６に設けられた長溝１０６Ｇとが係合して保持体１０６を回転不能に保持するとともに、軸方向へは移動自在に嵌合している。この保持体１０６とケース本体１３０との移動自在な嵌合間は、保持体１０６の第１段付面１０６Ａとケース本体１３０の第２段付面１３０Ａとの間のＯリング１４３によりシールされている。そして、保持体１０６の他端部には、ばね受部が嵌め込まれて固定されている。

ケース本体１３０は、端部１３０Ｆをケーシング１６０の端面１６０Ｂに接合すると共に、ケーシング１６０に結合された植え込みボルト１２８Ｂにナット１２８Ａを螺合してケース本体１３０をケーシング１６０に固定している。このケース本体１３０の前端面（側面）には２段の段付面が設けられている。この１段目の段付面にばね座体１０７が止めねじ部により取り付けられている。また、ばね座体１０７に支持されたばね１２０は、ばね受部との間に配置されており、ばね１２０によりばね受部と保持体１０６とを介して固定密封環１０２を弾発に押圧している。このばね１２０により押圧された固定密封環１０２のシール面１０２Ｆは回転密封環１１２のシール面１１２Ｆと密接して被密封流体をシールする。また、ばね座体１０７の内周には、取付溝が設けられている。この取付溝には螺旋状に巻かれたガスケット１４６が配置されている。このガスケット１４６のシール面はスリーブ１２６の外周面に密接している。

そして、回転密封環１１２と固定密封環１０２との摺動面を冷却するために、この回転密封環１１２と固定密封環１０２との外周面側を通るフラッシング通路１３６と、回転密封環１１２と固定密封環１０２との内周面側を通るクエンチング通路１３５がそれぞれケース本体１３０の外周面から内周面に向かって貫通している。そして、フラッシング通路１３６をフラッシング流体が流れると共に、クエンチング通路１３５をクエンチング流体が流れる。

このように構成されたメカニカルシール装置１００は、ケーシング１６０における孔周面１６０Ａの機内Ａ側に回転密封環１１２を設けなければならないので、この回転密封環１１２を固定する長いスリーブ１２５が必要となる。また、ケース本体１３０にフラッシング通路１３６とクエンチング通路１３５とを設けて回転密封環１１２と固定密封環１０２の外周側をフラッシング流体により洗浄する必要がある。また、メカニカルシールを構成する回転密封環１１２と固定密封環１０２の内周側にクエンチング流体を供給し、このメカニカルシールを冷却する必要がある。さらに、固定密封環１０２には保持体１０６を設ける必要がある。同時に、回転密封環１１２には連結部品１２６を設ける必要がある。このために、スリーブ１２６は、ケーシング１６０における孔周面１６０Ａの機内Ａ側奥に向かって長尺になる。その結果、フラッシング流体は、回転密封環１１２と固定密封環１０２の外周面側の狭い通路を流通すために回転密封環１１２と固定密封環とを洗浄する効果が低下する。また、同様に回転密封環１１２と固定密封環１０２の内周側も狭い通路に形成されてクエンチング流体が通過するために、クエンチング流体の流量が少なくなり、回転密封環１１２と固定密封環１０２を冷却する効果も低下する。

なお、孔周面１６０Ａは、機械・装置のケーシングとしての構造上の制約により、一般に大径にできない場合があり、問題となっている。つまり、ケーシング１６０の孔周面１６０Ａは、構造的に大径にできない場合が多く、又は、シール能力を向上させるために、回転密封環１１２と固定密封環１０２が大形になり、回転密封環１１２と固定密封環１０２の内周の空間Ｓおよび回転密封環１１２と固定密封環１０２の外周面と孔周面１６０Ａとの間の空間も狭くて長くなる。その結果、上述の冷却効果と洗浄効果はさらに低下する。そして、被密封流体から生起する不純物などの付着物がシール面１０２Ｆ，１１２Ｆの間や、第１段付面１０６Ａと第２段付面１３０Ａとの間のＯリング１４３のシール面に付着して互いに密接合するシール面１０２Ｆ，１１２Ｆや、Ｏリング１４３のシール面のシール能力を悪化させる恐れがある。

特に、Ｏリング１４３と第１段付面１０６Ａおよび第２段付面１３０Ａとの間にケミカル液の反応物、スラリー、高粘度液などが付着すると、この付着物によってＯリング１４３が圧着されるとともに、付着物が蓄積して保持体１０６の移動が困難になる。そして、保持体１０６の移動が困難になると、互い接合するシール面１０２Ｆ，１１２Ｆのシール能力が低下する。さらに、回転密封環１１２と固定密封環１０２より機内Ａの内方に各Ｏリングを設け、このＯリングによりクエンチング通路１３５からの液体が機内Ａへ浸入するのをシールすると共に、ケーシング１６０の孔周内１６０Ａに存在する被密封流体がクエンチング通路１３５へ浸入するのをシールする構成のために、各Ｏリングの取付構造を複雑にする。特に、ケーシング１６０の孔周面１６０Ａは、機種的に、大径にできない場合があるので、回転密封環１１２と固定密封環１０２とが大形にできない問題がある。このため、メカニカルシール装置１００の機能を向上できない場合も生じている。

特開２０００−３５６２７０号公報。

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、ケミカル液、高粘度液、不純物を含む液等の被密封流体であっても被密封流体の特性に関係なく回転用密封環のシール面と固定用密封環との相対シール面との密接するシール能力を向上することにある。同時に、ベローズと固定用密封環とをシールカバーに内蔵してベローズの大きさに関係なくベローズを装着できるようにすることにある。また、メカニカルシール装置の組立と、分解と、点検を容易にできるようにすることにある。

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。

請求項１に係わる本発明のメカニカルシール装置は、軸を孔周面内に装着したシールハウジングと軸との間をシールするメカニカルシール装置であって、シールハウジングの孔周面の端部外面に取り付け可能にされて軸を囲む内周面を有するシールカバーと、 シールカバーの内周面に一端周面が密封に取り付けられる第１取付部と他端周面に第２取付部とを有し且つ第１取付部と第２取付部との間の筒状部が弾発手段に形成されて軸を囲むベローズと、
ベローズの第２取付部の周面に密封に取り付けられてベローズの弾発手段により押圧される環状のシール面を有する固定用密封環と、固定用密封環のシール面と対向して摺動可能に密接する環状の相対シール面を有する回転用密封環と、回転用密封環と嵌合して密封に結合するとともに軸に密封に嵌着するシールカラーとを具備するものである。

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、固定用密封環又は回転用密封環である密封環を押圧するベローズがシールハウジングの機外側に設けられるので、シールハウジングの孔周面の寸法の大きさに制約されることなく、機能に応じた大きさにベローズを形成することが可能になる。このために、ベローズの外径の大きさ、又はベローズの特殊なばね手段の形状によって、密封環の相対するシール面の面圧を最適に押圧してシール能力を向上する効果が期待できる。さらに、被密封流体がケミカル液、高粘度液、不純物を含む液等の特性を有する流体であっても、ベローズには相対移動する嵌合した面がないから、この相対移動面間に不純物が付着するようなこともなく、ベローズによって密封環を最適に押圧する効果が期待できる。このため、ベローズにより機外側に対して被密封流体をシールするとともに、密封環のシール面を長期にわたり弾発に押圧してシール能力を発揮させることが期待できる。さらに、メカニカルシール装置は、シールハウジングの機外側でシールカバーとシールカラーとに固定用密封環と回転用密封環とを装着しているので、シールハウジングへの取付、メカニカルシール装置の分解、修理、保管が容易になる効果を奏する。

図１は、本発明の第１実施の形態に係わるメカニカルシール装置の全断面図である。 図２は、本発明の第２実施の形態に係わるメカニカルシール装置の片側の断面図である。 図３は、図１および図２のメカニカルシール装置の正面図である。 図４は、先行するメカニカルシール装置の全断面図である。

符号の説明

１ メカニカルシール装置
２ 固定用密封環（第１密封環）
２Ｆ シール面
３Ａ リテーナ
３Ａ１ 保持面
３Ｂ アダプタ
３Ｂ１ 結合面
４ ベローズ
４Ｂ 外周面
４Ｃ 内周面
５ ダンパー
６ ケース
６Ａ 結合部
６Ｂ 環着面
６Ｂ１ 係止面
６Ｃ 内周面
６Ｄ 切欠部
６Ｇ 保持溝
１２ 回転用密封環（第２密封環）
１２Ａ 端面
１２Ｂ ピン用凹部
１２Ｃ 段付面
１２Ｆ 相対シール面
２１ 案内仕切環
２２ セットプレート
２２Ａ 位置決め部
２３ ボルト
２５ シールカラー
２５Ｃ 嵌着周面
３０ シールカバー
３０Ａ 内周面
３０Ａ１ 嵌合面
３０Ｂ フランジ部
３０Ｄ 位置決め部
３０Ｆ 接着面
３０Ｇ 位置決め溝
３０Ｓ 外周面
３５ フラッシング通路
３６Ａ クエンチング通路
３６Ｂ ドレン孔
３６Ｃ ドレン孔
４０ 固定溝
４５ ガスケット
５０ 回転軸
６０ 装置本体（ケーシング）
６０Ａ 孔周面
６０Ｂ 外面
Ａ 機内
Ｂ 機外
Ｓ 流体室

以下、本発明に係わる実施の形態のメカニカルシール装置を図面に基づいて詳述する。尚、以下に説明する各図面は、寸法関係が正確な設計図である。

図１は、本発明に係わるメカニカルシール装置１を、装置本体（ケーシング）６０と回転軸５０の間をシールするために、シールカバー３０に装着した全断面図である。又、図３は、図１においてシールカバー３０とシールカラー２５とを組み合わせた正面図である。

図１は、本発明に係わる第１実施の形態のメカニカルシール装置１を示すものである。装置本体（ケーシング）６０の孔周面６０Ａ内には回転軸５０が貫通している。一方、装置本体６０の孔周面６０Ａの端部における外面６０Ｂには、シールカバー３０を取り付ける。さらに、装置本体６０には、外面６０Ｂから内部へ４個の植え込みボルト（図示は省略するが、図２では符号２８の箇所）を植え込む。また、孔周面６０Ａ内に装着され回転軸５０は、図示省略の軸受けにより回転可能に支持されている。なお、装置本体６０の孔周面６０Ａ内が機内Ｌであり、シールカバー３０における装置本体６０と反対側が機外Ａである（ＡとＬの符号の部位は図２を参照）。

以下に、図１及び図３に基づいて、メカニカルシール装置１の詳細な構成を説明する。装置本体６０の外面６０Ｂに接着面３０Ｆを取り付けるシールカバー３０は、図３に示すように、四角形状に形成する。なお、シールカバー３０は、円形状に形成することもできる。また、シールカバー３０には、中心から四角の四方へＵ形状の固定溝４０を設ける（図３を参照）。このシールカバー３０の固定溝４０を図示省略の植え込みボルトに通すとともに、植え込みボルトにナットを締め付けてシールカバー３０を装置本体６０の外面６０Ｂに固定する。このシールカバー３０には軸芯の周りに内周面３０Ａを形成する。

そして、固定されたシールカバー３０の前面は、機外Ａ側へ突出する位置決め部３０Ｄを設ける。この位置決め部３０Ｄは外周に位置決め溝３０Ｇを形成する。このシールカバー３０の内周面３０Ａには、機内Ｌから機外Ａに向かって順に一段面を設けた嵌合面３０Ａ１と、流体室Ｃを形成する環状溝と、位置決め部３０Ｄの内周に形成した絞り面と、を形成する。このうち、環状溝の円筒状周面は、嵌合面３０Ａ１と絞り面との間で嵌合面３０Ａ１と絞り面との内径より大径になる内径寸法に形成する。また、環状溝内の流体室Ｃに固定用密封環２のシール面２Ｆを含む端部側と回転用密封環１２の相対シール面１２Ｆを含む端部側が内在するように環状溝における円筒状周面の軸方向の幅寸法を大きく形成する。さらに、絞り面は、環状溝の軸方向の幅を大きくするために、位置決め部３０Ｄの内周に形成する。

また、シールカバー３０には、外周面３０Ｓ（図３を参照）から流体室Ｃに貫通するクエンチング通路３６Ａ、３６Ｂを設けると共に、流体室Ｃから外周面３０Ｓへ貫通するドレン孔３６Ｂ、または３６Ｃを設ける。なお、一方のクエンチング通路３６Ｂは、ドレン孔に利用することもできる。このクエンチング通路３６Ａ，３６Ｂとドレン孔３６Ｃのポートには、図示省略の配管と接続可能な管用ねじを形成する。そして、この配管を流入するクエンチング液（清水など）は、クエンチング通路３６Ａ，３６Ｂから直接に流体室Ｃへ流入するとともに、互いに摺動するシール面２Ｆと相対シール面１２Ｆとの外周面側へ注入する。そして、このシール面２Ｆと相対シール面１２Ｆとの摺動時の発熱温度を低下させる。同時に、シール面２Ｆと相対シール面１２Ｆとに付着する摺動時に発生する摩耗粉等を洗浄することができる。そして、流体室Ｃを循環したエンチング液（清水など）をドレン孔３６Ｃから排出させる。

さらに、シールカバー３０には、外周面３０Ｓから内周面３０Ａのうちの嵌合面３０Ａ１側へ貫通するフラッシング通路３５を設ける。このフラッシング通路３５のポートにも、図示省略の配管と接続可能な管用ねじを形成する。そして、フラッシング通路３５から断続的に供給されるフラッシング液（清水）により固定用密封環（別名、第１密封環）２と回転用密封環（別名、第２密封環)１２との被密封流体と接する内周面とベローズ４の被密封流体と接する内周面４Ｃとを洗浄することができる。特に、フラッシング液（清水）はフラッシング通路３５から供給されてベローズ４の内周面４Ｃの内側と、固定用密封環２と回転用密封環１２との内周面の内側とを洗浄・冷却することもできる。なお、被密封流体とは、装置本体６０内で使用されるケミカル液又は高粘度液あるいは微粉末を含む液あるいは温度を伴う流体等である。

以下の説明は、図２の符号等も参照する。シールカバー３０の内周の嵌合面３０Ａ１には、ケース６の嵌着面６Ｂを嵌着する。このケース６には、一端部に内径側へフランジ状に延在する結合部６Ａを設ける。この結合部６Ａにリング状に形成したアダプタ３Ｂの軸方向の一端の結合面３Ｂ１を溶接して全周が密封された状態に結合する。このアダプタ３Ｂはベローズ４の一端部周面と密封に溶接されて第１取付部を形成する。なお、この第１取付部は、ケース６と一体であるから、ケース６を第１取付部の一部品として形成することもできる。このベローズ４は、ステンレス鋼、銅合金等の薄板の金属を蛇腹状の円環状に絞り加工する。又は、環状板の隣接する各内径及び外径部を溶接する。或いは、樹脂材を蛇腹状の円筒状に成形する。そして、このベローズ４の円筒部は、内周面４Ｃと外周面４Ｂとの間で断面が波形状又は断面が連続したＶ形状あるいは断面がＺ状に折り曲げられた構成のばね手段に形成する。このベローズ４は円筒部の中間が種々に曲げられた反力により軸方向へ弾発するばね手段である。また、ベローズ４の軸方向の他端部は、周面をリング状のリテーナ３Ａと溶接等で密封に結合して第２取付部を形成する。このリテーナ３Ａの端部の保持面３Ａ１（図２参照）には、固定用密封環２の背面を密封に結合する。

さらに、固定用密封環２の正面には シール面２Ｆを形成する。そして、ケース６は外周に嵌着面６Ｂを形成する。この嵌着面６Ｂは、一段面に形成して一段面を係止面６Ｂ１にする。そして、この係止面６Ｂ１を嵌合面３０Ａの段面と係止させてケース６が移動しないように固定する。また、嵌着面６Ｂと嵌合面３０Ａ１との間をシールするためのＯリング用の第１シール溝には、固定用のＯリング（シールリング）４３を取り付ける。このＯリング４３は、フッ素ゴム、ニトリルゴム、Ｈ−ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、パーフロロエラストマなどの材質を用いる。さらに、ケース６の内周面６Ｃには、保持溝６Ｇを形成する。この保持溝６Ｇに取り付けた板ばね状の押さえ板から成るダンパー５によりベローズ４の外周面４Ａを保持する。そして、回転軸５０等から回転力や振動力を受けたときに、ベローズ４が揺動しないようにする。さらに、ケース６における流体室Ｃ側の外周には、凹形状の切欠部６Ｄを設ける。さらに、シールカバー３０の外周面３０Ｓから切欠部６Ｄに達する雌ねじを形成する。この雌ねじに止めねじ２７を螺合して止めねじ２７の先端側の係止部２７Ａを切欠部６Ｄに挿入してケース６が回転軸５０の回転力により回動しないように止める。

また、アダプタ３Ｂの内周面からベローズ４の内周面４Ｃを通って固定用密封環２の内周面に至るまでの全内周面は、回転軸５０の外周面に対して空間を設けてフラッシング通路３５から流れるフラッシング液の流通路となる。そして、フラッシング液の噴射により、粘性の被密封流体や被密封流体に含む固形物がベローズ４の内周面４Ｃと固定用密封環２の内周面と回転用密封環１２の内周面に付着するのを防止する。この固定用密封環２は、炭化珪素、カーボン、その他セラミックスなどから製作する。

一方、シールカラー２５には、内周の嵌着周面２５Ｃに第２シール溝を設ける。この嵌着周面２５Ｃが回転軸５０の外周面と嵌着すると共に、第２シール溝に装着されたＯリング４２により両部品の嵌着面間をシールする。また、シールカラー２５に螺合したセットスクリュー２６の先端部を回転軸５０の外周面に止めてシールカラー２５を回転軸５０に固定する。そして、シールカラー２５の内周側から回転用密封環１２側へ突出する部分の外周面に結合面２５Ａを形成する。また、このシールカラー２５の結合面２５Ａから直交する外径側へ周面状の段付面を設ける。このシールカラー２５の段付面に設けたピン穴にドライブピン２９を圧入して取り付ける。

また、回転用密封環１２の先端には、摺動する相対シール面１２Ｆを形成する。この相対シール面１２Ｆは、固定用密封環２のシール面２Ａと密接すると共に、摺動可能に形成する。さらに、回転用密封環１２の外周には、密封面を設ける。この密封面には、位置決め部３０Ｄの内周面との間隙をシールするシールリング４４を設ける。そして、この密封面と対向する内周面との間をシールするシールリング４４は、クエンチング通路３６Ａから供給されるクエンチング液が機外Ａへ漏洩するのを遮断する。さらに、回転用密封環１２の内周にＯリング用の段付面１２Ｃを形成する。この回転用密封環１２の段付面１２Ｃとシールカラー２５の結合面２５Ａとの間の空間にＯリング４１を取り付ける。そして、回転用密封環１２の段付面１２Ｃと結合面２５Ａとの嵌着面間をシールする。また、回転用密封環１２の機外Ａ側の端面１２Ａには、ピン用凹部１２Ｂを形成する。このピン用凹部１２Ｂにシールカラー２５に設けたドライブピン２９を挿入し、回転用密封環１２とシールカラー２５との両部品が周方向に対して相対移動しないように互いに係止させる。そして、ドライブピン２９によりシールカラー２５の回転力を回転用密封環１２に伝達する。この回転用密封環１２は、炭化珪素、カーボン、その他のセラミックスなどの材質から製作する。

シールカバー３０には、フラッシング通路３５より機内Ｌ側に回転軸５０と近接したフランジ部３０Ｂを形成する。そして、フラッシング通路３５からフラッシング液（清水）を射出し、ベローズ４の内周面４Ｃ内を通って固定用密封環２の内周面内と回転用密封環１２の一部の内周面内に流れるようにする。また、シールカバー３０と装置本体６０との間のガスケット４５によりフラッシング通路３５からのフラッシング液（清水）を固定用密封環２の内周面内と回転用密封環１２の内周面内に効率よく流れるようにするために、リング状のガスケット４５の内周面を回転軸５０と近接状態に形成するとよい。

上述のガスケット４５が回転軸５０と近接状態に形成できるのは、ガスケット４５がゴム状弾性材製であるから回転軸５０と接触しても、金属同士が接触するような摩耗や破損が生じないからである。このガスケット４５は、ゴム、樹脂又はゴム層で覆った軟らかい金属などの材質から製作されている。そして、フラッシング通路３５から供給されたフラッシング液は、フランジ部３０Ｂに当接して流れを変え、ベローズ４の内周面４Ｃと回転軸５０との間の流通路を通って固定用密封環２の内周面内及び回転用密封環１２の内周面内に付着する高粘度液や固形物を洗浄する。同時に、互いに摺動するシール面２Ｆと相対シール面１２Ｆとの摺動面は、内径側から遠心力により浸入するフラッシング液により洗浄されるとともに、シール面２Ｆと相対シール面１２Ｆとの摺動時の潤滑作用もする。

さらに、シールカバー３０の流体室Ｃは、固定用密封環２と回転用密封環１２の大部分を覆うように軸方向に大きな寸法に形成すると良い。この流体室Ｃを大きくするために、環状溝の外周面（溝の底面）の径寸法も大きく形成すると良い。そして、クエンチング通路３６Ａ、３６Ｂから供給されるクエンチング液は直接にシール面２Ｆと相対シール面１２Ｆとの外周側へ射出できるように構成されている。また、環状溝の幅は、固定用密封環２と回転用密封環１２との外周を覆うように大きく形成されているから、固定用密封環２のシール面２Ｆと回転用密封環１２の相対シール面１２Ｆが互いに摺動して摩擦により発熱しても、この冷却用または洗浄用の流体室Ｃを流れるクエンチング液の流量により発熱の温度を低下させる効果が期待できる。

セットプレート２２は、シールカラー２５にボルト２３を介して取り付けるとともに、セットプレート２２の凸状の位置決め部２２Ａをシールカバー３０の位置決め溝３０Ｇに嵌め込んで位置決めして組み立てる。そして、シールカラー２５に結合する回転用密封環１２が固定用密封環２に対して位置決めされたらソケットねじ２６を螺合して回転軸５０に係止する。尚、セットプレート２２は、シールカラー２５の周面に３等配に配置して取付ける。このセットプレート２２は組立後に取り外すと良い。

このように構成されたメカニカルシール装置１は、固定用密封環２と、この固定用密封環２を押圧するとともに、固定用密封環２とアダプタ３Ｂとの間を密閉するベローズ４をシールカバー３０の内周面３０Ａに取り付けて内蔵している。このため、取付可能なシールカバー３０の内周面３０Ａは、機械・装置であるシールハウジング６０の孔周面６０Ａとは異なり、他の構成を含む設計上から寸法の大きさに制約を受けないので、設計上から計算されるベローズ４の大きさに応じて内周面３０Ａを自由な寸法の大きさに形成できる。その結果、固定用密封環２を弾発に押圧するベローズ４の性能を向上させることができる。また、固定用密封環２のシール面２Ｆと回転用密封環１２の相対シール面１２Ｆとの密接によるシール能力を向上できる。さらに、摺動時の互いの両シール面２Ｆ，１２Ｆの摩耗を防止できる効果が期待できる。さらにまた、ベローズ４や固定用密封環２は、シールカバー３０内に内蔵できるので、従来のように密封環を取り付けるスリーブを不用として、構造を簡単にする。同時に、生産コストを低減できる。

図２は、本発明に係わる第２実施例を示すメカニカルシール装置１の片側の断面図である。このメカニカルシール装置１には、図１に示すメカニカルシール装置１におけるシールカバー３０の内径方向を成すフランジ部３０Ｂの内周部分に円筒状の案内仕切環２１の一端部を結合する。そして、案内仕切環２１の外周面をアダプタ３Ｂの内周面と、ベローズ４の内周面４Ｃと、リテーナ３Ａの内周面との間に流通路を形成するように配置する。この流通路はフランジ部３０Ｂとアダプタ３Ｂとの間の通路を介してフラッシング通路３５に連通する。

このため、被密封流体が高粘度の流体又はケミカル液あるいは不純物を含む流体であっても、フラッシング通路３５から放出されるフラッシング液によってベローズ４の内周面４Ｃを洗浄するとともに、シール面２Ｆと相対シール面１２Ｆとの内周側を洗浄する。さらに、シール面２Ｆと相対シール面１２Ｆとの間に高粘度の流体が付着するのを効果的に防止できる。その結果、相対摺動するシール面２Ｆ、１２Ｆのシール能力を向上することができる。同時に、高粘度、不純物の特性を有する被密封流体が介在しても、ベローズ４の弾発力を発揮させて固定用密封環２のシール面２Ｆを相対シール面１２Ｆへ密封に押圧することが可能になる。その他の構成は、図１で説明した構成とほぼ同一である。なお、図２の正面図は、図３と同様である。

以上のメカニカルシール装置１は、固定用密封環２をベローズ４に取り付ける実施例を説明した。しかし、図は省略するが、第３実施例のメカニカルシール装置１として、ベローズ４の一端の第１取付部をシールカラー２５に取り付けるとともに、第２取付部に回転用密封環１２を取り付けることもできる。また、固定用密封環２をケース６の内周面６Ｃに嵌着する。そして、固定用密封環２のシール面２Ｆと回転用密封環１２の相対シール面１２Ｆを密接する。その他の構成は図１と同様に構成する。このメカニカルシール装置１の作用効果は、図１で説明した内容と同様である。

以下、本発明に係わる他の実施態様の発明について、その構成と作用効果を説明する。

本発明に係わる第１発明のメカニカルシール装置は、シールカバーにはシールハウジング側に回転軸を囲む内径方向のフランジ部を有し、且つフランジ部と第１取付部との間からベローズの内周面内を通る流通路に連通するフラッシング通路を有するものである。

この第１発明に係わるメカニカルシール装置では、シールカバーには、シールハウジング側に回転軸を囲む内径方向のフランジ部を有し、且つフランジ部と第１取付部との間からベローズの内周面内を通る流通路に連通するフラッシング通路を有するので、フラッシング液をフラッシング通路から射出すると、フランジ部により被密封流体を遮断するとともに、フラッシング液によって被密封流体が密封環側へ流入するのを防止し、且つベローズと固定用密封環と回転用密封環との作動上問題となる重要な面の洗浄を確実に行うことができる。その結果、ケミカル液、高粘度液、不純物を含む液等によりベローズが不具合になるのを防止できるとともに、相対するシール面間に不純物が付着してシール面が摩耗するのを効果的に防止できる。

本発明に係わる第２発明のメカニカルシール装置は、フランジ部の内周端部にはベローズの内周面内との間に流通路を形成する案内仕切環を有するものである。

この第２発明に係わるメカニカルシール装置では、フランジ部の内周端部と結合してベローズの内周面内との間に流通路を形成する案内仕切環を有するので、フラッシング液によりベローズの内周面にケミカル液、スラリーを含む液等が浸入するのを防止し、且つベローズの内周面を強力に洗浄できる。さらに、フラッシング液を固定用密封環と回転用密封環の内周面へ射出して洗浄するとともに、シール面の摺動発熱を強力に冷却することができる。

本発明に係わる第３または第４発明のメカニカルシール装置は、第１取付部にはシールカバーの内周面と着脱自在に結合し且つ回転方向へは係止するケースを有するものである。

この第３または第４発明に係わるメカニカルシール装置では、第１取付部にはシールカバーの内周面と着脱自在にして密封に結合し且つ回転方向へは係止するケースを有するので、ベローズや固定用密封環の取り付けと取り外しが容易になる。また、ケミカル液によりケースとシールカバーとの嵌合間のＯリングに不具合が生じてもＯリングの交換が容易になる効果を奏する。

以上に説明したように、被密封流体が高粘度であっても、不純物を含んでいても、常に設定通りの圧力で押圧することを可能にする有用なメカニカルシール装置である。また、シールカバー内に高機能に内蔵できる有用なメカニカルシール装置である。しかも、単品としてシールカバー内に全体が内蔵してあるので、保管が容易であり、取付が簡単である有用なメカニカルシール装置である。

Claims (5)

1. 軸を孔周面内に装着したシールハウジングと軸との間の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、
   前記シールハウジングの前記孔周面の端部外面に取り付け可能にされて前記軸を囲む内周面と、前記内周面に形成される嵌合面と、前記シールハウジング側に前記回転軸を囲む内径方向のフランジ部とを有するシールカバーと、
   第１取付部と第２取付部とを有し且つ前記第１取付部と第２取付部との間の筒状部が弾発手段に形成されて軸を囲むベローズと、
   前記第１取付部に結合される結合部が内周に形成され、前記シールカバーの前記嵌合面に対して前記軸の軸方向に着脱自在に結合する係止面が外周に形成され、前記ベローズの外周面を覆うケースと、
   前記ベローズの第２取付部の周面に密封に取り付けられて前記ベローズの弾発手段により押圧される環状のシール面を有する固定用密封環と、
   前記固定用密封環の前記シール面と対向して摺動可能に密接する環状の相対シール面を有する回転用密封環と、
   前記回転用密封環と嵌合して密封に結合するとともに前記軸に密封に嵌着するシールカラーとを具備し、
   前記シールカバーにはフラッシング流体を供給可能なフラッシング通路が形成してあり、
   前記フランジ部と前記第１取付部との間に、前記フラッシング通路と連通する流通路が形成してあること、を特徴とするメカニカルシール装置。
2. 前記嵌合面に形成される断面と前記係止面に形成される断面とで前記ケースを軸方向に係止して固定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. 前記フランジ部の内周端部には前記ベローズの内周面との間を環状の前記流通路に形成する案内仕切環を有すること、を特徴とする請求項１または２に記載のメカニカルシール装置。
4. 前記シールカバーは、前記内周面に前記嵌合面よりも大径に形成される環状溝をさらに有し、
   前記シールカバーには、クエンチング流体を供給可能なクエンチング通路がさらに形成され、
   前記シールカバーの前記環状溝と前記固定用密封環および前記回転用密封環との間に前記クエンチング通路に連通する流体室が形成されることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のメカニカルシール装置。
5. 前記ケースの内周面には、ベローズの外周面を保持するダンパーが取り付けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のメカニカルシール装置。

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