JP5456133B1

JP5456133B1 - メカニカルシール

Info

Publication number: JP5456133B1
Application number: JP2012223515A
Authority: JP
Inventors: 幸雄田中
Original assignee: Torishima Pump Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Torishima Pump Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2012-10-05
Filing date: 2012-10-05
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2032-10-05
Also published as: JP2014074393A

Abstract

【課題】流体機械の小型化を実現可能なメカニカルシールを提供する。
【解決手段】ケーシング１３に固定されるハウジング５９と、回転軸３９に対して回転不可能かつ軸方向に移動可能に配設されるシールスリーブ６１と、シールスリーブ６１に固定された回転環９１と、ハウジング５９に固定された固定環９６とを備え、羽根車１５を回転軸３９に連結することにより羽根車１５の第１係止部２０ａおよび回転軸３９の第２係止部４６ａに挟み込まれて回転軸３９に対してシールスリーブ６１を軸方向に移動不可能に固定する被係止部８８をシールスリーブ６１に設け、かつ、ハウジング５９に嵌合部６６を設けるとともに、シールスリーブ６１に、回転軸３９に対してシールスリーブ６１が移動可能な非固定位置では嵌合部６６に嵌合してハウジング５９に対して位置決めされ、シールスリーブ６１が移動不可能な固定位置では嵌合部６６から離反される被嵌合部７８を設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、流体機械の軸封部に用いられるメカニカルシールに関するものである。

流体機械の軸封部には、ケーシング内から回転軸を通じた大気側への液体の漏れを防止するためのメカニカルシールが装着されている。そして、内部から回転軸を通じて軸受内に異物が侵入しないように、水切りが軸受箱近傍の回転軸に設けられている（例えば非特許文献１参照）。ケーシングの内圧が高圧な場合、スラスト力を受けるための受け部材がメカニカルシールに当接するように回転軸にさらに装着される。

一般的な流体機械のメカニカルシールは、ケーシングに固定されるハウジングと回転軸に固定されるシールスリーブとを備えており、シールスリーブは軸方向に移動不可能にセットボルトにより固定されている。そのため、この流体機械では、メカニカルシールのシールスリーブを回転軸に固定するためのセットボルトの設置スペース、セットボルト締結用の工具を操作するための操作スペースを考慮した寸法で設計されている。

一方、流体機械を小型化したいという要求もある。しかしながら、セットボルトの取り付けスペースや工具類の操作スペースを確保した上での流体機械の小型化には限界がある。

上田和夫著、「救急排水ポンプ用メカニカルシール−低揚程型ポンプ−」、とりしまレビュー、株式会社酉島製作所、１９９２年１０月、ＶｏＬ．９２，Ｎｏ．１，７２ページ図１

本発明は、流体機械の小型化を実現可能なメカニカルシールを提供することを課題とする。

前記課題を解決するための手段として、本発明のメカニカルシールは、流体機械のケーシングに固定されるとともに前記流体機械の回転軸が貫通され、前記回転軸の周囲に封止液室を形成するハウジングと、前記回転軸に対して回転不可能かつ軸方向に移動可能に配設され、前記封止液室内の前記ケーシング側から前記ハウジング外にかけて延びるように配設したシールスリーブと、前記封止液室内に位置するように前記シールスリーブに固定され、前記回転軸と一体的に回転する回転環と、前記封止液室内に位置するように前記ハウジングに固定され、前記回転環が当接して摺動面を形成する固定環とを備え、前記羽根車および前記回転軸に第１および第２係止部を設けるとともに、前記羽根車を前記回転軸に連結することにより前記第１および第２係止部に挟み込まれて前記回転軸に対して前記シールスリーブを軸方向に移動不可能に固定する被係止部を前記シールスリーブに設け、かつ、前記ハウジングに嵌合部を設けるとともに、前記シールスリーブに、前記回転軸に対して前記シールスリーブが移動可能な非固定位置では前記嵌合部に嵌合して前記ハウジングに対して位置決めされ、前記シールスリーブが移動不可能な固定位置では前記嵌合部から離反される被嵌合部を設けるようにした。

この構成によれば、シールスリーブの被嵌合部をハウジングの嵌合部に嵌合する簡易な構造で、回転軸に対する非固定位置でメカニカルシールのシールスリーブをハウジングに対して位置決めすることができる。これにより、シールスリーブの高精度な芯出しを実現できる。また、装着時、メカニカルシールのガタツキを防止でき、回転環と固定環の間の摺動面が損傷しないように摺動面を保護できる。羽根車を回転軸に連結する際、羽根車の第１係止部がシールスリーブの被係止部を押圧し、押圧された被係止部が回転軸の第２係止部に当接する位置まで、シールスリーブを移動させることができる。これにより、シールスリーブの被嵌合部とハウジングの嵌合部との嵌合を解除できる。すなわち、シールスリーブをハウジングに対して回転可能な状態にすることができ、メカニカルシールをシール機能が発揮可能な状態にすることができる。そして、シールスリーブの被係止部を羽根車の第１係止部と回転軸の第２係止部との間に挟み込むので、セットボルトを用いることなく、メカニカルシールのシールスリーブを回転軸に対する固定位置に固定できる。すなわち、メカニカルシールの軸方向のセットボルトが不要となる構造を実現できる。また、セットボルトを取り付ける工具の操作スペースを設ける必要性を排除できる。したがって、流体機械の軸方向の長さを短くでき、流体機械の小型化を実現できるメカニカルシールを得ることができる。流体機械の小型化に伴って、流体機械の製造コストを低減できる。また、シールスリーブの被係止部を回転軸の第２係止部に当接させるので、メカニカルシールのスラスト方向への耐圧性能を向上させることができる。さらに、メカニカルシールの取り付け部品が不要となるので、メンテナンス性を向上できる。

前記第１係止部は、前記羽根車を前記回転軸に連結するためのボス部の端部からなり、前記第２係止部は、前記回転軸の羽根車装着部より大径のシール部材装着部の端部からなり、前記被係止部は、前記シールスリーブから径方向内向きに突出した環状リブからなることが好ましい。この構成によれば、シールスリーブの回転軸への固定を簡単な構成で実現できる。

前記嵌合部は、前記ハウジングにおける前記ケーシングと逆側の端部に設けた環状凹部からなり、前記被嵌合部は、前記シールスリーブから径方向外向きに突出した環状凸部からなることが好ましい。この構成によれば、シールスリーブのハウジングに対する位置決めを簡単な構成で実現できる。

前記嵌合部は、開口に向かって拡径するテーパ面を有することが好ましい。この構成によれば、テーパ面によって、シールスリーブの被嵌合部をハウジングの嵌合部に確実に案内することができる。

前記嵌合部は、開口に向かって縮径するテーパ面を有することが好ましい。この構成によれば、シールスリーブの被嵌合部を嵌合部のテーパ面の開口側部分に係止させて嵌合部に確実に嵌合させることができる。

前記被嵌合部は前記嵌合部内に圧接される弾性体を有することが好ましい。この構成によれば、被嵌合部が嵌合部内で圧接されて被嵌合部の弾性体を弾性変形させるので、被嵌合部を、ハウジングの嵌合部により確実に嵌合させることができる。

本発明によれば、シールスリーブの被係止部を羽根車の第１係止部と回転軸の第２係止部との間に挟み込むので、セットボルトを用いることなく、メカニカルシールのシールスリーブを回転軸に対する固定位置に固定できる。すなわち、メカニカルシールの軸方向のセットボルトが不要となる構造を実現できる。また、セットボルトを取り付ける工具の操作スペースを設ける必要性を排除できる。したがって、流体機械の軸方向の長さを短くでき、流体機械の小型化を実現できるメカニカルシールを得ることができる。流体機械の小型化に伴って、流体機械の製造コストを低減できる。

シールスリーブの被係止部を回転軸の第２係止部に当接させるので、メカニカルシールのスラスト方向への耐圧性能を向上させることができる。また、セット寸法を測定する必要性を排除でき、装着の手間を少なくすることができる。

メカニカルシールのセットボルトが不要となるので、メンテナンス性を向上できるとともに、回転軸にセットボルト用の溝を設ける必要性、およびセットボルトのトルクを管理する必要性を排除できる。

シールスリーブの被嵌合部をハウジングの嵌合部に嵌合する簡易な構造で、回転軸に対する非固定位置のメカニカルシールのシールスリーブをハウジングに対して位置決めすることができる。これにより、シールスリーブの高精度な芯出しを実現できる。また、装着時、シールスリーブのガタツキを防止でき、回転環と固定環の間の摺動面が損傷しないように摺動面を保護できる。

本発明のメカニカルシールを示す断面図。本発明のメカニカルシールの要部を示す断面図。本発明の第１実施形態に係るメカニカルシールを示し、（ａ）は装着待機位置における断面図、（ｂ）は装着完了位置における断面図。本発明のメカニカルシールの回転軸への装着手順を示す断面図。本発明のメカニカルシールの回転軸への装着手順を示す断面図。本発明のメカニカルシールの回転軸への装着手順を示す断面図。第２実施形態に係るメカニカルシールの嵌合部および被嵌合部を示し、（ａ）は装着待機位置の嵌合部および被嵌合部を示す断面図、（ｂ）は装着完了位置の嵌合部および被嵌合部を示す断面図。第３実施形態に係るメカニカルシールの嵌合部および被嵌合部を示し、（ａ）は装着待機位置における断面図、（ｂ）は装着完了位置における断面図。第４実施形態に係るメカニカルシールの嵌合部および被嵌合部を示し、（ａ）は装着待機位置における断面図、（ｂ）は装着完了位置における断面図。第５実施形態に係るメカニカルシールの嵌合部および被嵌合部を示し、（ａ）は装着待機位置における断面図、（ｂ）は装着完了位置における断面図。第６実施形態に係るメカニカルシールの嵌合部および被嵌合部を示し、（ａ）は装着待機位置における断面図、（ｂ）は装着完了位置における断面図。第７実施形態に係るメカニカルシールの嵌合部および被嵌合部を示し、（ａ）は装着待機位置における断面図、（ｂ）は装着完了位置における断面図。第８実施形態に係るメカニカルシールの嵌合部および被嵌合部を示し、（ａ）は装着待機位置における断面図、（ｂ）は装着完了位置における断面図。第９実施形態に係るメカニカルシールの嵌合部および被嵌合部を示し、（ａ）は装着待機位置における断面図、（ｂ）は装着完了位置における断面図。第９実施形態の被嵌合部のプレートを示す図。第１０実施形態に係るメカニカルシールの嵌合部および被嵌合部を示し、（ａ）は装着待機位置における断面図、（ｂ）は装着完了位置における断面図。第１１実施形態に係るメカニカルシールの嵌合部および被嵌合部を示し、（ａ）は装着待機位置における断面図、（ｂ）は装着完了位置における断面図。本発明のメカニカルシールの変形例を示す断面図。

（第１実施形態）
図１及び図２は、本発明の第１実施形態のメカニカルシール１を示す。メカニカルシール１は、流体機械（例えば遠心ポンプ）１０の駆動部３５の回転軸３９に羽根車１５を連結することにより、シールスリーブ６１を回転軸３９の定位置に装着できるようにしたものである。

ポンプ１０は、図示しない水槽内の水などを下流側に排水するものである。ポンプ１０は、ポンプ本体１１、駆動部３５、および連結部材５１を備えている。

ポンプ本体１１は、羽根車１５が収容されるケーシング１３を備えている。ケーシング１３は、メカニカルシール１を装着する開口１２に連通する吸込室１６と、吐出室１８とを備えている。羽根車１５は、吸込室１６と連通する吸込口１７、吐出室１８と連通する吐出口１９、および軸心に設けられたボス部２０を備えている。ボス部２０は、回転軸３９の羽根車装着部４７に嵌合され、ナット５０により固定される。ボス部２０の端部はシールスリーブ６１を固定する第１係止部２０ａを構成する。

駆動部３５は、軸受３７が設けられたモータケーシング３８と、軸受３７に回転可能に支持される回転軸３９とを備えている。回転軸３９は、図示しない原動機から順に、基軸部４３、軸受支持部４４、蓋挿通部４５、シール部材装着部４６、および羽根車装着部４７を備えている。シール部材装着部４６および羽根車装着部４７の一部には、メカニカルシール１が装着される。羽根車装着部４７は、シール部材装着部４６より小径であり、羽根車１５が装着される。シール部材装着部４６の羽根車装着部４７側の端部は、シールスリーブ６１を固定する第２係止部４６ａを構成する。

連結部材５１は、ケーシング１３と駆動部３５とを連結するものである。この連結部材５１により、ケーシング１３と駆動部３５との間には、メカニカルシール１のシール収容空間５１ａが形成される。

以下、本発明のメカニカルシール１を詳細に説明する。

メカニカルシール１は、ケーシング１３の開口１２に装着され、ケーシング１３内の液体漏れを防止するものである。このメカニカルシール１は、ハウジング５９、シールスリーブ６１、従動リング（回転環）９１、およびシートリング（固定環）９６を備えている。

ハウジング５９は、流体機械１０のケーシング１３に固定されるとともに流体機械１０の回転軸３９が貫通される。ハウジング５９は、ベース２５およびシールカバー６０を備えている。

ベース２５は、ケーシング１３の開口１２内に嵌合される略円筒状のものである。ベース２５には、ケーシング１３に固定するためのフランジ部２９が設けられている。ベース２５は、互いに軸線が一致する大径収容部２６、小径収容部２７、および挿通孔２８を備えている。大径収容部２６は、シールカバー６０を装着するもので、駆動部３５の側に位置するように設けられ、小径収容部２７と連通している。小径収容部２７は、ケーシング１３の側に位置するように設けられ、挿通孔２８を通してケーシング１３内と連通している。挿通孔２８は、羽根車１５のボス部２０を挿通可能な内径である。

シールカバー６０は、大径収容部２６およびシール収容空間５１ａに収容される円筒状のものである。シールカバー６０には、ベース２５に取り付ける六角ボルト６２が設けられている。シールカバー６０は、シール部材収容部６４を備えている。このシール部材収容部６４は、ベース２５の小径収容部２７とで回転軸３９の周囲に位置する封止液室７３を形成する。シールカバー６０は、駆動部３５側に、小径収容部２７に連通し、シールスリーブ６１の円筒部７５を挿通するシールスリーブ用貫通孔６５を備えている。シールカバー６０の駆動部３５側の面には、シールスリーブ用貫通孔６５の周縁に嵌合部６６が設けられている。本実施形態における嵌合部６６は、軸方向に沿ってベース２５側へ窪む環状凹部である。

シールカバー６０のベース２５側には、位置決め用突部６９が設けられている。シールカバー６０の位置決め用突部６９の径方向外側には、ベース２５とシールカバー６０との間を封止するシールパッキン７０が配設されている。本実施形態のシールパッキン７０は、弾性材料からなるＯリングである。

シールスリーブ６１は、封止液室７３内のケーシング１３側端部から逆側端部のシールスリーブ用貫通孔６５を通ってハウジング５９のシールカバー６０より外側にかけて延びるように配設されている。すなわち、シールスリーブ６１は、小径収容部２７内からシール収容空間５１ａにかけて収容される円筒状のものである。シールスリーブ６１は、回転軸３９に対してキーを介して回転不可能、かつ、軸方向に移動可能に配設されている。シールスリーブ６１は、円筒部７５およびポンプリング部７６を備えている。

円筒部７５には、回転軸３９のシール部材装着部４６の一部を収容する回転軸収容部８７が設けられている。円筒部７５の外周面には、溝部（環状凹部）７７が設けられている。溝部７７には、被嵌合部（環状凸部）７８が嵌合されている。被嵌合部７８は、例えばスプリットリングである。被嵌合部７８は、嵌合部６６に嵌合可能な直径でシールスリーブ６１から径方向外向きに突出している。被嵌合部７８は、回転軸３９への装着完了前、嵌合部６６に嵌合してシールスリーブ６１をシールカバー６０に対して位置決めする役割を果たし、回転軸３９への装着完了後、水切りとしてケーシング１３内部から回転軸３９を通じて軸受３７内に異物が侵入することを防止する役割を果たす。

ポンプリング部７６は、回転により液体を径方向外側に押し出すものであり、円筒部７５のケーシング１３側の端部に設けられている。ポンプリング部７６の外周面には、回転軸３９の回転時にベース２５とメカニカルシール１との間を封止するラビリンスシール７６ａが設けられている。ポンプリング部７６のケーシング１３側の面には、羽根車１５のボス部２０を嵌合するボス部用凹部８６が設けられている。これらの間は、シールパッキン６８で封止されている。

シールスリーブ６１のボス部用凹部８６と回転軸収容部８７の間の内周壁には、径方向内向きに突出する環状リブからなる装着用位置決め部（被係止部）８８が設けられている。装着用位置決め部８８は、羽根車１５を回転軸３９に連結することにより、羽根車１５の第１係止部２０ａおよび回転軸３９の第２係止部４６ａに挟み込まれて回転軸３９に対してシールスリーブ６１を軸方向に移動不可能に固定するものである。装着用位置決め部８８とシールスリーブ６１の被嵌合部７８との間隔は、回転軸３９の第２係止部４６ａと嵌合部６６のケーシング１３と反対側の端部との間隔よりも大きい。すなわち、装着用位置決め部８８が回転軸３９の第２係止部４６ａに当接すると、被嵌合部７８が嵌合部６６から離反するようになっている。円筒部７５、ポンプリング部７６、ボス部用凹部８６、回転軸収容部８７、および装着用位置決め部８８のそれぞれの軸線は、一致している。

従動リング９１は、回転軸３９と一体的に回転するものである。従動リング９１は、封止液室７３内に位置するように、ピンによりシールスリーブ６１に対して回転不能に固定されている。従動リング９１は、回転軸３９の軸線Ｌに沿った方向（軸方向）には移動可能であり、ポンプリング部７６のスプリング８３によりシートリング９６に向かって弾性的に付勢されている。このシートリング９６との対向部は、回転軸３９の軸線Ｌに対して直交する回転面９２である。従動リング９１とシールスリーブ６１の円筒部７５との間を封止するシールパッキン８０が配設されている。

シートリング９６は、封止液室７３内に位置し、ピンによりシールカバー６０に対して回転不能に固定されている。シートリング９６は、回転軸３９の軸線方向に移動不能である。シートリング９６の前部（図において左側）には、固定面９７が設けられている。固定面９７には、回転面９２が押し付けられている。固定面９７と回転面９２とは封止液室７３を大気側に対して封止する摺動面を構成する。シートリング９６とシールカバー６０との間を封止するシールパッキン６７が配設されている。

次に、メカニカルシール１のポンプ１０の回転軸３９への装着について説明する。

メカニカルシール１は、回転軸３９への装着完了前、すなわち回転軸３９に対してシールスリーブ６１が軸方向に移動可能な非固定位置で、装着待機位置にセットされている。この装着待機位置では、従動リング９１をシートリング９６に押圧するスプリング８３の付勢力によりハウジング５９のシールカバー６０が羽根車１５に対して離反する方向に位置することで、被嵌合部７８が嵌合部６６に嵌合してシールスリーブ６１がハウジング５９に対して位置決めされている。

最初に、図４Ａに示すように、装着待機位置のシールスリーブ６１のポンプリング部７６を、ベース２５の小径収容部２７に収容する。次に、シールカバー６０を、ベース２５の大径収容部２６に収容する。そして、六角ボルト６２により、シールカバー６０をベース２５に固定する。これにより、シールスリーブ６１の被嵌合部７８は、シールカバー６０の嵌合部６６の開口側に移動するが、シールカバー６０の嵌合部６６に嵌合したままである。シールスリーブ６１のポンプリング部７６は、羽根車１５側でベース２５と当接している。

シールスリーブ６１の円筒部７５を、駆動部３５の回転軸３９の羽根車装着部４７に被せた後、図４Ｂに示すように、メカニカルシール１を、ベース２５のフランジ部２９が連結部材５１に当接するまで移動させる。この移動の後の状態では、回転軸３９のシール部材装着部４６とシールスリーブ６１の装着用位置決め部８８との間に隙間５２が形成されている。

次に、羽根車１５のボス部２０が回転軸３９の羽根車装着部４７側に向くように羽根車１５を配置する。そして、羽根車１５のボス部２０を、回転軸３９の羽根車装着部４７に被せて、羽根車１５を軸線Ｌ方向に駆動部３５側へ移動させ、羽根車１５のボス部２０をシールスリーブ６１のボス部用凹部８６に挿入して装着用位置決め部８８に当接させる。そして、回転軸３９の羽根車装着部４７にナット５０を締め込むと、羽根車１５がさらに押し込まれるので、羽根車１５のボス部２０、およびシールスリーブ６１の装着用位置決め部８８を介してシールスリーブ６１も駆動部３５側へ押圧される。これにより、図４Ｃに示すように、シールスリーブ６１の装着用位置決め部８８は、回転軸３９のシール部材装着部４６の第２係止部４６ａに当接する。そして、シールスリーブ６１の装着用位置決め部８８が羽根車１５のボス部２０の第１係止部２０ａと回転軸３９の第２係止部４６ａとにより挟み込まれた位置、すなわち回転軸３９に対してシールスリーブ６１が移動不可な固定位置では、スプリング８３の付勢力に抗して被嵌合部７８が嵌合部６６から離反してシールスリーブ６１のハウジング５９に対する位置決めが解除される。この位置は、メカニカルシール１の、回転軸３９への装着が完了した装着完了位置である。なお、この位置では、シールスリーブ６１のポンプリング部７６と羽根車１５側のベース２５との間に、隙間５３が形成されているので、メカニカルシール１は、シール機能を発揮可能な状態である。最後に、ボルトにより、連結部材５１、ベース２５、およびケーシング１３を連結する。

本発明によれば、シールスリーブ６１の装着用位置決め部８８を羽根車１５の第１係止部２０ａと回転軸３９の第２係止部４６ａとの間に挟み込むので、セットボルトを用いることなく、メカニカルシール１のシールスリーブ６１を回転軸３９に対する固定位置に固定できる。すなわち、メカニカルシール１の軸方向のセットボルトが不要となる構造を実現できる。また、セットボルトを取り付ける工具の操作スペースを設ける必要性を排除できる。したがって、ポンプ１０の回転軸３９に直交する方向のスペースを最大限に利用できるとともに、軸方向の長さを短くでき、ポンプ１０の小型化を実現できるメカニカルシール１を得ることができる。特に、流体機械１０が片吸込渦巻きポンプを含む場合、回転軸３９のオーバーハング量を短縮化できることはメリットがある。また、封止液室７３から軸受箱の間のスペースが小さいポンプに対してもメカニカルシール１の適用範囲を拡大することができる。ポンプ１０の小型化に伴って、ポンプ１０の製造コストを低減できる。

シールスリーブ６１の装着用位置決め部８８を回転軸３９の第２係止部４６ａに当接させるので、スプリットリング等の追加の部品を必要とすることなくメカニカルシール１のスラスト方向への耐圧性能を向上させることができる。また、セット寸法を測定する必要性を排除でき、装着の手間を少なくすることができる。軸封部圧が高圧でスラスト力が高い流体機械にも本発明のメカニカルシール１を適用できる。

メカニカルシール１のセットボルトが不要となるので、メンテナンス性を向上できるとともに、回転軸３９にセットボルト用の溝を設ける必要性、およびセットボルトのトルクを管理する必要性を排除できる。

シールスリーブ６１の被嵌合部７８をハウジング５９の嵌合部６６に嵌合する簡易な構造で、回転軸３９に対する非固定位置のメカニカルシール１のシールスリーブ６１をハウジング５９に対して、位置決めすることができる。これにより、シールスリーブ６１の軸方向、径方向、および周方向への移動を防止することができ、シールスリーブ６１の高精度な芯出しを実現できる。また、装着時、シールスリーブ６１のガタツキを防止でき、従動リング９１とシートリング９６の間の摺動面が損傷しないように摺動面を保護できる。

外部からメカニカルシールの回転側部品の位置決めやトルク止めができない場合、もしくは外部からのメカニカルシールの固定を必要としない場合に、本発明のメカニカルシール１を適用できる。

（第２実施形態）
図５（ａ）、（ｂ）は第２実施形態に係るメカニカルシール１の嵌合部６６および被嵌合部７８を示す。シールスリーブ６１の被嵌合部７８は、外周部分にゴムライニング（弾性体）７８ａが設けられたプレート（スプリットリング）７８ｂである。この構成によれば、被嵌合部７８が嵌合部６６に嵌合される際、被嵌合部７８のゴムライニング７８ａが圧縮されて弾性変形するので、ゴムライニング７８ａに生じた弾性反発力を利用して、簡易な構成で、シールスリーブ６１の被嵌合部７８とシールカバー６０の嵌合部６６との確実な嵌合を実現できる。

軸径が小さい回転軸３９を使用する場合、スプリング８３の付勢力が強すぎると、摺動面を損傷するおそれがある。したがって、その場合には、付勢力が小さいスプリング８３を使用するので、シールスリーブ６１の被嵌合部７８とシールカバー６０の嵌合部６６との嵌合力が低下するが、本実施形態、および以下の第３〜５実施形態、第７〜１１実施形態のように、弾性体を有する被嵌合部７８の弾性反発力を利用してシールカバー６０の嵌合部６６に被嵌合部７８を嵌合させることにより、嵌合力の低下を補うことができる。

（第３実施形態）
図６（ａ）、（ｂ）は第３実施形態に係るメカニカルシール１の嵌合部６６および被嵌合部７８を示す。図６（ｂ）に示すように、シールカバー６０の嵌合部６６には、開口側に開口に向かって拡径するテーパ面６６ａが形成されている。軸線に対するテーパ面６６ａの傾斜角は、望ましくは、１０〜３０°であり、より望ましくは、２０°である。この構成によれば、被嵌合部７８が嵌合部６６に嵌合される際、テーパ面６６ａによって、シールスリーブ６１の被嵌合部７８をシールカバー６０の嵌合部６６に確実に案内することができる。

（第４実施形態）
図７（ａ）、（ｂ）は第４実施形態に係るメカニカルシール１の嵌合部６６および被嵌合部７８を示す。シールカバー６０の嵌合部６６には、開口側に開口に向かって拡径するテーパ面６６ａが形成されるとともに、開口と逆側に開口に向かって縮径するテーパ面６６ｃが形成されている。この構成によれば、図７（ａ）に示すように、テーパ面６６ｃの開口側の先端部分で、ゴムライニング７８ａを押さえ付けるようにして、被嵌合部７８のシールスリーブ６１の被嵌合部７８をシールカバー６０の嵌合部６６に確実に嵌合することができる。

（第５実施形態）
図８（ａ）、（ｂ）は第５実施形態に係るメカニカルシール１の嵌合部６６および被嵌合部７８を示す。シールカバー６０の嵌合部６６には、開口側に開口に向かって拡径する曲面のテーパ面６６ｄが形成されている。この構成においては、第２実施形態における効果と同様の効果を得ることができることに加えて、被嵌合部７８が嵌合部６６に嵌合される際、曲面のテーパ面６６ｄによって、シールスリーブ６１の被嵌合部７８をシールカバー６０の嵌合部６６に確実に案内することができる。

（第６実施形態）
図９（ａ）、（ｂ）は第６実施形態に係るメカニカルシール１の嵌合部６６および被嵌合部７８を示す。シールカバー６０の嵌合部６６は、内周面が開口に向かって拡径するようにテーパ状に形成されている。シールスリーブ６１の被嵌合部７８は、嵌合部６６のテーパ面と略平行な面が外周部分に形成されたプレート７８である。この構成によれば、シールカバー６０の嵌合部６６のテーパ面によって、シールスリーブ６１の被嵌合部７８を嵌合することができる。

（第７実施形態）
図１０（ａ）、（ｂ）は第７実施形態に係るメカニカルシール１の嵌合部６６および被嵌合部７８を示す。シールスリーブ６１の被嵌合部７８の外周面には、嵌合部６６のテーパ面と略平行な面を有するゴムライニング７８ｃが設けられている。この構成によれば、被嵌合部７８が嵌合部６６に嵌合される際、被嵌合部７８のゴムライニング７８ｃが圧縮されて弾性変形するので、ゴムライニング７８ｃに生じた弾性反発力を利用して、簡易な構成で、シールスリーブ６１の被嵌合部７８とシールカバー６０の嵌合部６６との確実な嵌合を実現できる。

（第８実施形態）
図１１（ａ）、（ｂ）は第８実施形態に係るメカニカルシール１の嵌合部６６および被嵌合部７８を示す。図１１（ｂ）に示すように、シールカバー６０の嵌合部６６には、開口に向かって拡径するテーパ面６６ａが形成されている。軸線に対するテーパ面６６ａの傾斜角は、望ましくは、１０〜３０°であり、より望ましくは、２０°である。シールスリーブ６１の被嵌合部７８は、弾性材料からなるＯリングである。この構成によれば、被嵌合部７８が嵌合部６６に嵌合される際、被嵌合部７８であるＯリングが圧縮されて弾性変形するので、Ｏリングに生じた弾性反発力を利用して、簡易な構成で、シールスリーブ６１の被嵌合部７８とシールカバー６０の嵌合部６６との確実な嵌合を実現できる。

（第９実施形態）
図１２（ａ）、（ｂ）は第９実施形態に係るメカニカルシール１の嵌合部６６および被嵌合部７８を示す。シールカバー６０の嵌合部６６は、シール部材収容部６４と反対側のシールスリーブ用貫通孔６５の端部である。すなわち、シールカバー６０の嵌合部６６は、シールスリーブ用貫通孔６５と同じ内径で形成されている。シールスリーブ６１の溝部７７には、抜け止め部７８ｊおよびＯリング７８ｄからなる被嵌合部７８が設けられている。弾性体であるＯリング７８ｄは、ポンプリング部７６側の溝部７７に配置されている。抜け止め部７８ｊは、Ｏリング７８ｄに対してポンプリング部７６と反対側の溝部７７に配置されている。この構成によれば、被嵌合部７８が嵌合部６６に嵌合される際、被嵌合部７８のＯリング７８ｄが圧縮されて弾性変形するので、Ｏリング７８ｄに生じた弾性反発力を利用して、簡易な構成で、シールスリーブ６１の被嵌合部７８とシールカバー６０の嵌合部６６との確実な嵌合を実現できる。なお、Ｏリング７８ｄを抜け止め部７８ｊに隣接させて配置することにより、回転により広がった抜け止め部７８ｊが異音を発生するのを防止できる。

（第１０実施形態）
図１４（ａ）、（ｂ）は第１０実施形態に係るメカニカルシール１の嵌合部６６および被嵌合部７８を示す。シールカバー６０の嵌合部６６は、シール部材収容部６４と反対側のシールスリーブ用貫通孔６５の端部に形成されている。シールカバー６０の嵌合部６６は、シールスリーブ用貫通孔６５に対して段差を有するように拡径して形成された小径段差部６６ｂに対して段差を有するように拡径して形成された大径段差部６６ｅを備えている。小径段差部６６ｂと大径段差部６６ｅとの接合部分には、開口側に拡径するテーパ面６６ａが形成されている。小径段差部６６ｂは、Ｏリング７８ｄを嵌合可能な内径で形成されている。大径段差部６６ｅは、シールカバー６０のシール部材収容部６４と反対側の面に形成されている。大径段差部６６ｅは、抜け止め部７８ｊを収容可能な内径で形成されている。大径段差部６６ｅに、抜け止め部７８ｊが係止することにより、シールスリーブ６１が、シールカバー６０のシールスリーブ用貫通孔６５から脱落しないようになっている。この構成によれば、被嵌合部７８のＯリング７８ｄが嵌合部６６の小径段差部６６ｂに嵌合される際、被嵌合部７８のＯリング７８ｄが圧縮されて弾性変形するので、Ｏリング７８ｄに生じた弾性反発力を利用して、簡易な構成で、シールスリーブ６１の被嵌合部７８とシールカバー６０の嵌合部６６との確実な嵌合を実現できる。

（第１１実施形態）
図１５（ａ）、（ｂ）および図１３は第１１実施形態に係るメカニカルシール１の嵌合部６６および被嵌合部７８を示す。被嵌合部７８は、第９実施形態の抜け止め部７８ｊと同様のプレート（板バネ）である。抜け止め部７８ｊの外周には、径方向外側に付勢力を生じさせる外周バネ部７８ｅが設けられている。この構成によれば、内周面７８ｈに内周バネ部７８ｆが設けられているので、内周バネ部７８ｆに生じた弾性反発力を利用して、シールスリーブ６１に容易に装着できる。そして、図１５（ａ）に示すように、被嵌合部７８が嵌合部６６に嵌合される際、被嵌合部７８の外周バネ部（弾性体）７８ｅが圧縮されて弾性変形するので、外周バネ部７８ｅに生じた弾性反発力を利用して、簡易な構成で、シールスリーブ６１の被嵌合部７８とシールカバー６０の嵌合部６６との確実な嵌合を実現できる。

なお、この発明は前記実施形態に限定されない。例えば、図１６に示すように、シールスリーブ６１のポンプリング部７６を、ラビリンスシール７６ａ、および外周の切り欠きを有しないフランジ部７９に置換し、フランジ部７９を露出させるようにしてもよい。また、第１係止部２０ａをボス部２０の端部で構成する代わりに、シールスリーブ６１のポンプリング部７６を露出させるようにベース２５の挿通孔２８を形成し、かつ羽根車１５のボス部２０の径方向外側に、ポンプリング部７６を係止する専用の第１係止部を設けてもよい。また、図５ないし１０の実施形態において、スナップリングがシールスリーブ６１を締め付ける力が弱い場合、図１３の内周バネ部７８ｆのみ（外周バネ部７８ｅは使用せず）を使用して締付力を増やしてもよい。

この発明の流体機械としては、ポンプ１０以外に回転軸を有し液体を扱う攪拌器等に適用できる。

１メカニカルシール
１０流体機械（ポンプ）
１１ポンプ本体
１２開口
１３ケーシング
１５羽根車
１６吸込室
１７吸込口
１８吐出室
１９吐出口
２０ボス部
２０ａ第１係止部
２５ベース
２６大径収容部
２７小径収容部
２８挿通孔
２９フランジ部
３５駆動部
３７軸受
３８モータケーシング
３９回転軸
４３基軸部
４４軸受支持部
４５蓋挿通部
４６シール部材装着部
４６ａ第２係止部
４７羽根車装着部
５０ナット
５１連結部材
５１ａシール収容空間
５２隙間
５９ハウジング
６０シールカバー
６１シールスリーブ
６２六角ボルト
６４シール部材収容部
６５シールスリーブ用貫通孔
６６嵌合部
６６ａテーパ面
６６ｂ小径段差部
６６ｃテーパ面
６６ｄテーパ面
６６ｅ大径段差部
６８シールパッキン
６９位置決め用突部
７０シールパッキン
７３封止液室
７５円筒部
７６ポンプリング部
７６ａラビリンスシール
７７溝部（環状凹部）
７８被嵌合部（環状凸部）
７８ａゴムライニング（弾性体）
７８ｂプレート（スプリットリング）
７８ｃゴムライニング
７８ｄＯリング
７８ｅ外周バネ部（弾性体）
７８ｆ内周バネ部
７８ｊ抜け止め部
７８ｈ内周面
７９フランジ部
８０シールパッキン
８３スプリング
８６ボス部用凹部
８７回転軸収容部
８８装着用位置決め部（被係止部）
９１従動リング（回転環）
９２回転面
９６シートリング（固定環）
９７固定面
Ｌ軸線

Claims

流体機械のケーシングに固定されるとともに前記流体機械の回転軸が貫通され、前記回転軸の周囲に封止液室を形成するハウジングと、
前記回転軸に対して回転不可能かつ軸方向に移動可能に配設され、前記封止液室内の前記ケーシング側から前記ハウジング外にかけて延びるように配設したシールスリーブと、
前記封止液室内に位置するように前記シールスリーブに固定され、前記回転軸と一体的に回転する回転環と、
前記封止液室内に位置するように前記ハウジングに固定され、前記回転環が当接して摺動面を形成する固定環と
を備え、
前記羽根車および前記回転軸に第１および第２係止部を設けるとともに、前記羽根車を前記回転軸に連結することにより前記第１および第２係止部に挟み込まれて前記回転軸に対して前記シールスリーブを軸方向に移動不可能に固定する被係止部を前記シールスリーブに設け、かつ、
前記ハウジングに嵌合部を設けるとともに、前記シールスリーブに、前記回転軸に対して前記シールスリーブが移動可能な非固定位置では前記嵌合部に嵌合して前記ハウジングに対して位置決めされ、前記シールスリーブが移動不可能な固定位置では前記嵌合部から離反される被嵌合部を設けたことを特徴とするメカニカルシール。
前記第１係止部は、前記羽根車を前記回転軸に連結するためのボス部の端部からなり、
前記第２係止部は、前記回転軸の羽根車装着部より大径のシール部材装着部の端部からなり、
前記被係止部は、前記シールスリーブから径方向内向きに突出した環状リブからな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。
前記嵌合部は、前記ハウジングにおける前記ケーシングと逆側の端部に設けた環状凹部からなり、
前記被嵌合部は、前記シールスリーブから径方向外向きに突出した環状凸部からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のメカニカルシール。
前記嵌合部は、開口に向かって拡径するテーパ面を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のメカニカルシール。
前記嵌合部は、開口に向かって縮径するテーパ面を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のメカニカルシール。
前記被嵌合部は前記嵌合部内に圧接される弾性体を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のメカニカルシール。