JP5380713B2 - メカニカルシール装置 - Google Patents
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Description
例えば、機内側でセットスクリューを用いて固定する形態(例えば、日本国実用新案出願公開平2−92170号公報(特許文献1)参照)、スリーブを使用して機外側で固定する形態(例えば、PCT国際公開WO2006/022378号公報(特許文献2)参照)、シールナットを使用して固定する形態(例えば、日本国実用新案登録第2538900号公報(特許文献3)参照)、あるいは、スリーブを2種類使用して固定する形態(例えば、日本国特許出願公開2005−140258号公報(特許文献4)参照)等が知られている。
本実施形態においては、回転軸が貫通する所望の装置の本体のハウジング外面にカートリッジ形式で装着されるメカニカルシール装置であって、2つの摺動面を背面合わせに配置したダブルシール構成のメカニカルシール装置を例示して本発明を説明する。本実施形態のメカニカルシール装置は、例えば遠心ポンプの軸シールとして使用して好適なメカニカルシール装置である。
図2は、図1に示すシール装置1を回転軸70に嵌合した状態を示す軸方向平面図である。
なお、図1においてはハウジング80の軸孔81側(図示左側)が機内側空間Aであり、その軸方向反対側(図示右側)が機外側空間であって大気空間Bである。
メカニカルシール装置1においては、回転環31の機内側シール面32と機内側固定環41とにより機内側シール部40が構成され、回転環31の機外側シール面33と機外側固定環51とにより機外側(大気側)シール部50が構成される。
また、機内側固定環設置部111の同じく機外側端面111bには、周方向へ複数のバネ座47が設けられており、機内側固定環41のフランジ部44の機内側端面44aとの間にコイルスプリング48を保持する構成となっている。
また、機外側固定環設置部121の同じく機内側端面121aには、周方向へ複数のバネ座57が設けられており、機外側固定環51のフランジ部54の機外側端面54aとの間にコイルスプリング58を保持する構成となっている。
なお、セットプレート63は、メカニカルシール装置1を組み付け後に除去される。
また、各流路13及び14は、カバー部10の内部孔101の軸方向中央付近の相対的に内径が大きい箇所(シールカバー12の内周面12a)に形成された開口に連通しており、シールカバー12の内周面12a、回転環31、機内側固定環41及び機外側固定環51等で囲まれた中間室102に接続されている。
回転環31は、その機内側端面が、機内側固定環41のシール面42と摺動可能に密接する機内側シール面32に形成されており、機外側端面が、機外側固定環51のシール面53と摺動可能に密接する機外側シール面33形成されている。
また、機内側端面(機内側シール面)32の内周部には、回転環31を回転環固定部20に対して回転方向に相対移動不能に係止するノックピン23が挿入されるノックピン係合用切り欠き34が、周方向に等配に所定数形成されている。
図3は、スリーブ21の拡大断面図である。
図3に示すように、スリーブ21の機内側端部の外周面には、各々回転軸70の周面に平行な2段の段差面211及び213が形成されている。最も機内側の第1の段差面211の方が細径であり、第1の段差面211の機外側に形成される第2の段差面213は第1の段差面よりも所定の長さ太径に形成されている。第2の段差面213のさらに機外側には、回転環31を機外側から係止する回転環係止面214が形成されるフランジ状の凸条部215が形成されている。
また、スリーブ21のノックピン用孔216の内周側、すなわち、スリーブ21の機内側端部の内周のノックピン挿入用孔231の開口付近は、回転軸70と嵌合される加工精度の要求される面をできるだけ小さくするとともに、スリーブ21に孔加工やネジ加工をする際の歪等が嵌合面に影響しないようにするために、逃げ部としての段差217に形成されている。
図4は、回転環固定用カラー22の拡大断面図である。
図4に示すように、回転環固定用カラー22は、筒状部222を有し、筒状部222の内周側には、機外側に開放された帯状の切り欠き部であって、スリーブ21の機内側端部の第1の段差面211に嵌合するスリーブ係合用段差部221が形成されている。
また、筒状部222には、スリーブ21、回転環固定用カラー22及び回転環31を回転方向に相対移動不能に一体化するノックピン23が挿入されるノックピン挿入用孔231を形成するノックピン用孔226が、周方向に等配に所定数配置されている。
次に、回転環31をOリング27が装着されたスリーブ21に嵌合する。回転環31は、その内周面31cをOリング27の外周側及びスリーブ21の第2の段差面213に嵌合させ、機外側端面33がスリーブ21の凸条部214の回転環係止面214に当接するまでスリーブ21に挿入することにより、スリーブ21に対して設置する。この際、回転環31のノックピン係合用切り欠き34が、スリーブ21のノックピン用孔216と周方向に同じ位置となり、径方向に同軸となるように、回転環31をスリーブ21に設置する(手順S2)。
このようにして組み立てられた回転環31、スリーブ21及び回転環固定用カラー22の組み立て構造体は、スリーブカラー25により回転軸70に固定設置される。
また、機内側方向の圧力が作用しても機外側方向の圧力が作用しても、換言すれば正圧が作用しても負圧が作用しても、回転環31が軸方向に動くことは無く、回転環31の位置を安定して保持することができ、その点においても安定したシール特性を得ることができる。
例えば、スリーブ21及び回転環固定用カラー22の細部の構成は任意に変更してよいし、これらを一体化するノックピン23の数や配置も任意に変更してよい。
例えば、前述した実施形態においては、機内側固定環41と機外側固定環51は、実質的に同一の構成のシールリングを回転環31を中心に対称に配置したものであった。しかしながら、機内側固定環41と機外側シールリング51との構成は異なるものであってよい。例えば、メカニカルシール装置1を大気中で使用する場合等、使用環境に応じてバランス値の異なるシールリングを機内側固定環41あるいは機外側固定環51に使用してよい。
Claims (1)
- 回転軸と一体に回転するように当該回転軸に設置され、軸方向の少なくとも一方の面にシール面が形成されている回転環と、
前記回転環の前記シール面に密接摺動するシール面が形成されている固定環と、
前記回転環を前記回転軸に固定するための回転環固定部と、
前記回転環及び前記固定環を収容し、前記固定環を軸方向に移動自在で前記回転環方向に押圧されるように支持するカバー部とを有し、
前記回転環固定部は、
前記回転軸の周面に固定可能で、軸方向機外側又は機内側から前記回転環を係止する回転環係止面と、ノックピン挿入用の径方向の貫通孔とを有するスリーブと、
前記スリーブに嵌合されて当該スリーブの軸方向機内側又は機外側に配置されるカラーであって、前記スリーブの前記回転環係止面と対向する方向から前記回転環を係止する回転環係止面と、前記スリーブに嵌合された状態において前記スリーブの前記貫通孔に連通するノックピン挿入用の径方向の貫通孔とを有する回転環固定用カラーとを有し、
前記回転環は、前記スリーブ及び前記回転環固定用カラー各々の前記回転環係止面により軸方向に挟持されるとともに、前記連通された前記貫通孔に内周側から嵌挿されるノックピンが当該回転環に形成された凹部に係合されることにより前記スリーブ及び前記回転環固定用カラーに周方向固定されることを特徴とするメカニカルシール装置。
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