JP5593519B2 - シール装置用配管接続機構及びメカニカルシール装置 - Google Patents

Description

本発明は、シール装置用の配管接続機構及びその配管接続機構を適用したメカニカルシール装置に関する。

一般的なポンプや攪拌機等の装置に装着されているメカニカルシール装置においては、ドレン用あるいはフラッシング用等の配管は、シールケース等の金属製部材にフランジ部を形成し、そのフランジ部に配管用の穴（開口）を形成し、この穴に配管をねじ込み接続するようにしている場合が多い（例えば、日本国特許出願公開２００９−１３８８６７号公報（特許文献１）及び日本国特許出願公開２００８−８２３５４号（特許文献２）参照）。このような形態では、金属製フランジ部に穴を形成した穴貫通部、及び、フランジ部を介した配管接続部のいずれにおいても、機内側空間に金属が露呈した状態となる。

ところでポンプや攪拌機等の装置においては、処理対象の物質の特性等のために、機内側空間に高耐食性が要求される場合や、金属を露出させない仕様（ノンメタリック仕様）が求められる場合があり、その場合には、装着されるメカニカルシール装置においても同様の仕様が求められる。

そこで、例えばグラスライニングポンプやグラスライニング攪拌機等、特に耐食性が要求される装置のメカニカルシール装置においては、ハステロイ材（ハステロイは、米国ヘインズ社（Haynes International Inc）の登録商標）やチタン材等の高耐食性金属でフランジ部が形成されている。
また、高耐食性金属は高価なためコスト的に使用できない場合や、高耐食性金属でもなお耐食性に問題がある場合等には、金属製フランジ部表面（金属露出面）にＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene、ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（Perfluoroalkoxy Resin、パーフルオロアルコキシアルカン）、ＰＥＥＫ（Polyetheretherketone、ポリエーテルエーテルケトン）等の樹脂をライニングして対応する場合もある。

日本国特許出願公開２００９−１３８８６７号公報 日本国特許出願公開２００８−８２３５４号公報

しかしながら、例えば半導体製品、食品あるいは医薬品等に使用される物質を扱うポンプや攪拌機等のように、金属イオンの溶出を避けるべき雰囲気で使用される装置においては、高耐食性金属も使用することができない場合がある。

また、配管接続部において、ＰＴＦＥ，ＰＦＡあるいはＰＥＥＫ等の樹脂で金属表面にライニングした場合、フランジ部の配管用の穴に配管をねじ込み接続すると、ねじ込みによりライニングが剥離するという不具合が発生する場合がある。また、金属表面にライニングした場合、そもそもフランジ部に配管を接続する構成では配管自体が大きくなり、シール装置の構成が大きくなり、装置自体が大型化するという問題もある。

また、フランジ部の穴貫通部（開口部）について、これをＰＴＦＥ，ＰＦＡあるいはＰＥＥＫ等の樹脂でライニングした場合、角部においては剥離等が発生し易いという問題が生じる。これに対応するために、角部をＲ加工すると、部品が大型化し装置自体が大型化するという問題も生じる。

また、フランジ部の配管自体をＰＴＦＥ，ＰＦＡあるいはＰＥＥＫ等の樹脂で製作することも考えられるが、そのように配管を樹脂製にした場合、機内温度や圧力を受けて配管がクリープし、ねじ込み部から漏れが発生し易くなるという問題も生じる。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、機内側に金属が露呈することなくメカニカルシール装置内の所望の空間と外部の配管とを接続することのできるシール装置用配管接続機構を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、配管接続機構部分において機内側に金属が露呈することが無く、高耐食性が要求される場合や、金属を露出させない仕様（ノンメタリック仕様）が求められる例えば半導体製品、食品あるいは医薬品等の用途に使用される装置に用いて好適なメカニカルシール装置を提供することにある。

前記課題を解決するために、請求項１に係る本発明のシール装置用配管接続機構は シール装置内の空間と外部配管とを接続するシール装置用配管接続機構であって、前記シール装置を構成する非金属部材中に形成され、一方の端部が接続対象の前記空間に連通された連通孔と、前記連通孔の他方の端部に一方の端部が挿管される樹脂製の接続パイプと、前記接続パイプが挿管される貫通孔であって、一方の端部が前記連通孔の他方の端部に接続される貫通孔を有し、前記シール装置の所定の部材に固定設置される補強部材と、前記補強部材に挿管された前記接続パイプの他方の端部に一方の端部が接続され、他方の端部に前記外部配管が接続される樹脂製のコネクターと、前記連通孔の他方の端部に挿管された前記接続パイプの一方の端部に配設され、前記接続パイプの一方の端部の外周面と前記連通孔の他方の端部の内周面との間をシールするパッキンとを有することを特徴とする。

請求項１に係る本発明のシール装置用配管接続機構によれば、樹脂製の接続パイプを補強部材に挿管するとともにその一端側を非金属部材に形成された連通孔の他端部に挿管し、ゴム製パッキンにより接続パイプの外周面と連通孔の内周面との間をシールし、さらに樹脂製のコネクターにて接続パイプの他端部と外部配管とを接続しているので、連通孔から外部配管に至る全経路について機内側に金属を露呈することを防ぐことができる。

また、請求項２に係る本発明のシール装置用配管接続機構においては、前記接続パイプは、前記他方の端部に形成される太径部と、前記太径部の内側に形成されるテーパー雌ねじとを有し、前記補強部材は、他方の端部に前記接続パイプの前記太径部を収容する拡径部を有し、前記太径部が前記拡径部に収容された状態において前記補強部材の前記他方の端部に装着されて前記太径部を挟持する金属製のキャップをさらに有し、前記コネクターは、前記一方の端部にテーパ−雄ねじを有し、前記キャップの端面に形成された開口を介して前記接続パイプの前記他方の端部の前記テーパー雌ねじにねじ込み接続されることを特徴とする。

また、請求項２に係る本発明のシール装置用配管接続機構によれば、接続パイプの他端側の太径部を金属製の補強部材と金属製のキャップにより挟持する構成なので、機内温度や圧力の影響を低減することができ、また接続パイプ端部の変形を低減することができる。また、テーパー雌ねじ及びテーパ−雄ねじによりコネクターを接続しているので、接続部をコンパクト化でき装置を小型化することができる。

また、請求項３に係る本発明のシール装置用配管接続機構は、前記連通孔が、前記シール装置の摺動材中に形成されていることを特徴とする。

また、請求項３に係る本発明のシール装置用配管接続機構によれば、非金属の摺動材に連通孔を設けているので、シール面のすぐ近傍の空間に対しても適切に配管経路を形成することができる。

また、請求項４に係る本発明のシール装置用配管接続機構は 前記補強部材が、シールケースの金属製のフランジに形成された貫通孔に嵌合され固定設置されることを特徴とする。

また、請求項４に係る本発明のシール装置用配管接続機構によれば、金属製フランジに補強部材を固定設置しているので、接続パイプを適切に補強し配管を安定して設置することができる。

また、請求項５に係る本発明のメカニカルシール装置は、上記のいずれかのシール装置用配管接続機構を有することを特徴とする。

また、請求項５に係る本発明のメカニカルシール装置によれば、配管接続機構部分において機内側に金属が露呈することが無く、高耐食性が要求される場合や、金属を露出させない仕様（ノンメタリック仕様）が求められる例えば半導体製品、食品あるいは医薬品等の用途に使用される装置に用いて好適なメカニカルシール装置を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態のメカニカルシール装置の構成を示す図である。 図２は、図１に示したメカニカルシール装置の異物受け装置の構成を示す図である。 図３は、図１に示したメカニカルシール装置のドレン用配管部の構成を示す分解図である。

本発明の一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
本実施形態においては、例えば医薬品や食品等を扱うポンプや攪拌機等の装置に装着される本発明に係るシール装置用配管接続機構を具備するメカニカルシール装置であって、ケーシング（容器）の上部においてケーシングを貫通して鉛直方向に配設される回転軸に対して、ケーシングの開口の内周面と回転軸の外周面との間を封止する縦型のメカニカルシール装置を例示して本発明を説明する。

図１は、そのメカニカルシール装置１の構成を示す断面図である。
図１に示す回転軸２は、鉛直方向が軸方向となるように上下方向に配設されるものであり、上端部は図示せぬケーシングの上部開口を通過して機外空間（大気空間）Ｂに突出し、例えばモータ等の回転駆動装置に接続される。回転軸２は、図示せぬ軸受けにより支持される一方、ケーシングの開口との間をメカニカルシール装置１により封止されており、これにより装置の機内空間Ａ側と機外空間（大気空間）Ｂ側とが隔離されている。

メカニカルシール装置１は、図示のごとく、静止環（メイティングリング）１０及び回転環２１を有する。そして、静止環１０の上面に形成されるシール面１１と、回転環２１の下面に形成されるシール面２２とが密接して摺動することにより、ケーシングと回転軸２との間が、換言すれば機内空間Ａと機外空間Ｂとの間がシールされる。本実施形態において、静止環１０の材質は、シリコンカーバイド、セラミック、カーボン等の非金属材料である。また、回転環２１の材質は、充填材入ＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene,ポリテトラフルオロエチレン）である。

静止環１０は、金属製のフランジ５０を介して図示せぬケーシングの開口に固定設置される。静止環１０は、フランジ５０の機内側の内周面に形成される環状凹部５２に嵌挿され、機内側の外周面の複数個所をねじ４８により固定されることにより、フランジ５０に一体的に固定される。

静止環１０の内周面には、機外側の縁部及び機内側の縁部が各々所定の幅で径方向内側に凸に（すなわち細径に）形成された機外側凸状部１２及び機内側凸状部１３が形成されている。機内側凸状部１３の高さは、後述する異物受け装置３０の係合凸状部３３の高さと略等しい高さであり、機内側凸状部１３に異物受け装置３０の係合凸状部３３が係合されることにより、異物受け装置３０が静止環１０の内周面に装着され保持される。

また、静止環１０の内周面の機外側凸状部１２と機内側凸状部１３との間は、凹部１４に形成されている。そして、凹部１４に対して、周方向に沿って１箇所あるいは複数箇所に、径方向に内周面から外周面に貫通した断面円形のドレン孔（連通孔）１５が形成されている。また、ドレン孔１５の外周側の端部は、所定の深さ（径方向長さ）で断面が拡径した拡径部１６に形成されている。

静止環１０のこのドレン孔１５に対応して、フランジ５０には、すなわち、静止環１０のドレン孔１５と同軸に周方向に沿って１箇所あるいは複数箇所に、径方向に内周面から外周面に貫通した断面円形の貫通孔５３が形成されている。貫通孔５３の外周面には、内周側の一部を残してねじ５４が形成されている。
これら静止環１０のドレン孔１５、拡径部１６、及び、フランジ５０の貫通孔５３に対してドレン用配管部５５が接続され、異物受け装置３０の外周面と静止環１０の内周面との間に形成される異物受け部３５に収容される異物等あるいは潤滑油等（メカニカルシール装置１が潤滑油を使用するシール装置の場合）が、ドレン孔１５からドレン用配管部５５を介して機外に排出される。
なお、異物受け装置３０及びドレン用配管部５５の構成については後に詳述する。

回転環２１は、図示のごとく、ベローズ２３及び挿嵌部２４とともに一体化されて、筒状の回転環部２０を形成している。回転環部２０は、上端部の挿嵌部２４が回転軸２と嵌合され、その外周側にクランピングリング４２が配設されて締め付けられることにより、回転軸２と一体的に回転されるように回転軸２に固定される。挿嵌部２４の上端部には、回転軸２の径方向外側に環状に突出した係合凸状部２５が形成されており、これがクランピングリング４２の内周面に形成された係合溝部４３と係合することにより、回転環部２０とクランピングリング４２とが相対的に軸方向にずれないように一体化され、ともに回転軸２に固定される。また、回転軸２に設置される回転環部２０及びクランピングリング４２の上側には、セットスクリュー４５により回転軸２に固定されたカラー４４が配設されており、回転環部２０等が軸方向上側にずれないように係止している。

回転環２１は、前述したように、回転軸２に固定されている挿嵌部２４とベローズ２３を介して接続されており、ベローズ２３の伸縮に伴って回転軸２の軸方向に移動可能に構成されている。
回転環２１には、その外側の所定の複数個所において、コイルスプリング４１が接続されている。コイルスプリング４１は、一方の端部がスプリングアダプター４６を介してクランピングリング４２に固定され、他方の端部がスプリング受け部４０を介して回転環２１の外周縁に接続されている。このコイルスプリング４１により、回転環２１は静止環１０方向に付勢され、回転環２１のシール面２２と静止環１０のシール面１１とが適切な面圧で密接に接触するように構成されている。

なお、回転環２１のシール面２２と静止環１０のシール面１１との摺動面の構成は、潤滑油等を介在させないドライ状態でシール面を密接摺動させるドライシールの構成であってもよいし、潤滑油を介在させてシール面を密接摺動させる構成であってもよい。

またメカニカルシール装置１においては、これら回転環２１、ベローズ２３、挿嵌部２４、コイルスプリング４１等を含む回転環部２０の全体を覆うように、フランジ５０の機外空間Ｂ側にシールカバー４９が装着されている。

このようなメカニカルシール装置１の機内側の内周面には、異物受け装置３０が設置されている。
異物受け装置３０の詳細な構造について図２を参照して説明する。
図２は、異物受け装置３０の構成を示す図であり、図２（Ａ）は平面図であり、図２（Ｂ）は断面図である。
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、異物受け装置３０は、断面Ｌ字形状で円環状の部材であり、回転軸２と同軸に回転軸２の周囲に配置される筒状部３１、メカニカルシール装置１の機内側端部から径方向外側に突出して円環形状をなしている鍔部（フランジ部）３２、筒状部３１の軸方向途中の外周面から径方向外側に所定の高さ突出している係合凸状部３３を有する。
この異物受け装置３０の材料は、樹脂である。

前述したように、異物受け装置３０が装着される静止環１０の内周面には、機内側の縁部に機内側凸状部１３が形成されており、異物受け装置３０を静止環１０の内周部に機内側から所定の圧力で挿入することにより、異物受け装置３０は静止環１０に対して図１に示すような形態で装着される。すなわち、異物受け装置３０の係合凸状部３３が静止環１０の機内側凸状部１３を越えて機外側の凹部１４に配置されることとなる。

このような状態においては、異物受け装置３０の係合凸状部３３と静止環１０の機内側凸状部１３とが十分に係合しているため、異物受け装置３０は、相当の力を与えない限り、静止環１０の内周部から抜けることは無い。したがって、異物受け装置３０は、何らボルト等の固定用具を使用せずに、静止環１０の機内側内周部に安定的に設置することが可能となる。

このように異物受け装置３０が静止環１０に装着された状態において、異物受け装置３０の筒状部３１の上端部３４は、図１に示すように、静止環１０のシール面１１と回転環部２０のシール面２２との密接摺動面よりも高い位置となるように配置される。換言すれば、そのような配置となるように、異物受け装置３０の筒状部３１の長さ等が設定される。このような構成とすることにより、静止環１０のシール面１１と回転環部２０のシール面２２とが密接摺動することにより摩耗粉等の異物が生じた場合にも、あるいは摺動シール面に潤滑油等が使用されている場合においてその潤滑油等が漏洩した場合にも、生じた異物あるいは漏洩した潤滑油等は、異物受け装置３０の筒状部３１の外周側と静止環１０の内周面との隙間である異物受け部３５に落下し収容されることとなる。したがって、そのような異物や潤滑油等が機内空間Ａに侵入することを防ぐことができる。

また、静止環１０の機内側の端面には、その内周側が所定の幅で円環状に凹となった段差部１７が形成されている。この段差部１７には、上述のように異物受け装置３０を静止環１０の内周面に装着した場合に、異物受け装置３０の鍔部３２が収容される。

そして、異物受け装置３０が装着された静止環１０のさらに機内側の端面には、ガスケット１８が設置される。ガスケット１８は、その内周部が静止環１０の段差部１７の位置よりも内径側に配置されるように、すなわち、異物受け装置３０の鍔部３２の外周部よりも内径側となるように、静止環１０に設置される。換言すれば、ガスケット１８の内周部との位置関係がそのような関係となるように、静止環１０の段差部１７及び異物受け装置３０の鍔部３２の外形を設定する。
このような構造とすることにより、異物受け装置３０は静止環１０から脱落不可能な状態となり、異物受け装置３０が機内空間Ａ内に抜けることを完全に防止することができる。

前述したように、異物受け装置３０の異物受け部３５に収容された潤滑油や異物等は、ドレン用配管部５５を介して機外に排出される。
ドレン用配管部５５の構成について、図１に加えてさらに図３を参照して詳細に説明する。
図３は、ドレン用配管部５５の構成を説明するための分解図である。

図３に示すように、ドレン用配管部５５は、金属製補強パイプ（補強部材）６０、樹脂製接続パイプ７０、金属製キャップ８０及び樹脂製コネクター９０を有し、これらが一体的に組み立てられて、図１に示すように、静止環１０の拡径部１６及びフランジ５０の貫通孔５３に装着されているものである。

図３に戻って、金属製補強パイプ６０は、樹脂製接続パイプ７０を補強するための筒状部材である。金属製補強パイプ６０は、内部に軸方向に貫通する貫通孔６７が形成されており、これに樹脂製接続パイプ７０の胴体部７３が挿入されて保持され補強される。貫通孔６７の内径は樹脂製接続パイプ７０の胴体部７３の外径に略等しく形成される。

金属製補強パイプ６０は、フランジ嵌挿部６１、中間胴体部６２及び頭部６３を有する。
フランジ嵌挿部６１は、フランジ５０の貫通孔５３に挿入される部分であり（図１参照）、外周部が、フランジ５０の貫通孔５３に形成される雌ねじ５４に対応する雄ねじ６４に形成されている。フランジ嵌挿部６１がフランジ５０の貫通孔５３にねじ込まれることにより、金属製補強パイプ６０はフランジ５０に強固に設置される。

中間胴体部６２は、フランジ嵌挿部６１よりも太径の中間部分である。中間胴体部６２のフランジ嵌挿部６１側の端面６５は、フランジ嵌挿部６１がフランジ５０の貫通孔５３にねじ込まれた場合にフランジ嵌挿部６１の機外側側面に当接することとなり（図１参照）、これにより金属製補強パイプ６０のフランジ５０へのねじ込み位置、すなわち設置位置が規定される。

頭部６３は、外部に装着される金属製キャップ８０との間で樹脂製接続パイプ７０の太径部７４を保持する部分である。頭部６３の外周部は雄ねじ６６に形成されており、これに袋ナット形態に形成された金属製キャップ８０が装着される。金属製補強パイプ６０を貫通する貫通孔６７は、頭部６３の内部において内径が拡大した拡径部６８に形成されており、樹脂製接続パイプ７０を金属製補強パイプ６０に嵌挿した場合、樹脂製接続パイプ７０の外側（回転軸２から遠位側）端部の太径部７４がこの拡径部６８に嵌挿される。樹脂製接続パイプ７０の太径部７４の高さ（樹脂製接続パイプ７０の軸方向長さ）は、金属製補強パイプ６０の拡径部６８の深さ（金属製補強パイプ６０の軸方向長さ）よりも若干長く、樹脂製接続パイプ７０の太径部７４を拡径部６８の底面まで挿入しても、外側の端部が拡径部６８の端縁部から外側に若干突出した状態となる。すなわり、樹脂製接続パイプ７０の太径部７４は金属製補強パイプ６０の拡径部６８に対していわゆるインロー取り合いの形態で設置される。このように樹脂製接続パイプ７０が挿管された金属製補強パイプ６０に対して、その頭部６３に金属製キャップ８０を装着することにより、樹脂製接続パイプ７０の太径部７４が金属製補強パイプ６０の頭部６３と金属製キャップ８０との間に挟持される。

樹脂製接続パイプ７０は、静止環１０のドレン孔１５と、後述する樹脂製コネクター９０に接続されたチューブ（外部配管）９８とを接続し（図１参照）、潤滑油や異物を通過排出させる配管である。
樹脂製接続パイプ７０は、前述したように、金属製補強パイプ６０に挿管されることによりその周囲を補強されて使用される。
樹脂製接続パイプ７０は、胴体部７３及び太径部７４を有する。

胴体部７３は、金属製補強パイプ６０の貫通孔６７に挿管される部分である。胴体部７３の先端部には、Ｏリング取付用溝７１が形成されており、これにＦＫＭあるいはカルレッツ（「カルレッツ」は、米国デュポン・パフォーマンス・エラストマーズＬＬＣの登録商標）等のフッ素ゴム製のＯリング（パッキン）７２（図１参照）が嵌合される。

太径部７４は、金属製補強パイプ６０の拡径部６８に挿入される部分である。前述したように、太径部７４が拡径部６８に挿入されて金属製補強パイプ６０に金属製キャップ８０が装着されることにより、樹脂製接続パイプ７０が金属製補強パイプ６０に保持される。

太径部７４の内側には、テーパー雌ねじ７６が形成されている。テーパー雌ねじ７６は、樹脂製コネクター９０を樹脂製接続パイプ７０に接続する際に樹脂製コネクター９０の内側（回転軸２の径方向内側）に形成されたテーパ−雄ねじ９６がねじ込まれるねじ穴である。

なお、樹脂製接続パイプ７０は、強度に優れたグラスファイバーあるいはカーボングラファイトを配合したＰＴＦＥ樹脂製、又は、ＰＥＥＫ材等のエンジニアリングプラスチックである。したがって、テーパー雌ねじ７６は、樹脂製の配管基材に形成されているものである。

このような樹脂製接続パイプ７０において、樹脂製接続パイプ７０が金属製補強パイプ６０に装着され、また、前述したように金属製補強パイプ６０がフランジ５０の貫通孔５３にねじ込まれて設置された状態において、樹脂製接続パイプ７０のＯリング７２が装着されている部分を含む先端部は、図１に示すように、静止環１０の拡径部１６に配設される。換言すれば、そのように配設されるように樹脂製接続パイプ７０の胴体部７３の長さが規定される。

静止環１０の拡径部１６内において、Ｏリング７２は、樹脂製接続パイプ７０の胴体部７３の外周面と静止環１０の拡径部１６の内周面との間を封止する。これにより、樹脂製接続パイプ７０の貫通孔７５の端部は静止環１０に対して直接連結されることとなり、貫通孔５３の内周面等を含むフランジ５０の表面が潤滑油や異物等の排出流路に露呈することは無い。

金属製キャップ８０は、金属製補強パイプ６０の頭部６３に装着されて、金属製補強パイプ６０との間で樹脂製接続パイプ７０の太径部７４を挟持する袋ナット形態の部材である。すなわち、金属製キャップ８０には、図３に示すように、内側方向（回転軸２の径方向内側方向、樹脂製接続パイプ７０側の方向）に開口した円筒状の開口８１が形成されており、その内周面には、雄ねじ６６が形成された金属製補強パイプ６０の頭部６３がねじ込まれる雌ねじ８６が形成されている。雌ねじ８１の底部には、僅かに内径を大きくした拡径部８２を経て底面８３が形成されており、金属製キャップ８０が金属製補強パイプ６０に装着された場合には、この底面８３が樹脂製接続パイプ７０の太径部７４側の端部に当接し、金属製補強パイプ６０の拡径部６８との間で樹脂製接続パイプ７０の太径部７４を挟持する。

金属製キャップ８０の底面８３の中央部には、樹脂製接続パイプ７０の太径部７４のテーパー雌ねじ７６に連通するとともにテーパー雌ねじ７６とほぼ同じ内径の開口８４が形成されている。また、その外側には、開口８４と連通しテーパ状の周面を有する凹部８５が形成されている。この開口８４及び凹部８５を介して、後述する樹脂製コネクター９０のテーパ−雄ねじ９６が樹脂製接続パイプ７０の端部のテーパー雌ねじ７６にねじ込まれ、樹脂製コネクター９０が樹脂製接続パイプ７０に装着される。開口８４は、その際に樹脂製コネクター９０のテーパ−雄ねじ９６を通過させる内径を有し、凹部８５は、その際に樹脂製コネクター９０の径の太いボルト状の端部と干渉しないように凹部に形成されている。

また、金属製キャップ８０の樹脂製接続パイプ７０側の端部には、円筒状の開口８１の径方向内側と外側とを貫通するように、横ねじのねじ穴８７が２等配に形成されている。金属製キャップ８０が樹脂製接続パイプ７０に装着された状態で、このねじ穴８７に図示せぬ雄ねじをねじ込むことにより、その雄ねじは金属製補強パイプ６０の中間胴体部６２の周面に締め付けられる。これにより、金属製補強パイプ６０と金属製キャップ８０とが相対的に回動不能となり、金属製キャップ８０が緩むのを防ぐことができる。

樹脂製コネクター９０は、金属製キャップ８０側となる一端部にテーパ−雄ねじ９６が形成されたスウェージロック雄コネクター（「スウェージロック」は米国スウェイジロック・カンパニーの登録商標）である。樹脂製コネクター９０の他端部には、例えば図示せぬ吸引ポンプ等に接続された樹脂製のチューブ９８が接続されている。樹脂製コネクター９０のテーパ−雄ねじ９６が樹脂製接続パイプ７０のテーパー雌ねじ７６に連結されることにより、樹脂製コネクター９０は樹脂製接続パイプ７０に接続され、異物受け部３５に収容される異物や潤滑油等が機外に排出される。
なお、樹脂製コネクター９０は、ＰＦＡ製である。すなわちテーパ−雄ねじ９６は、樹脂製の配管基材により形成されているものである。

ドレン用配管部５５は、以上のような構成である。
このような構成のドレン用配管部５５においては、フランジ５０の貫通孔５３に金属製補強パイプ６０がねじ込まれ、金属製補強パイプ６０の貫通孔６７及び拡径部６８に樹脂製接続パイプ７０が嵌挿される。また、金属製補強パイプ６０の頭部６３に金属製キャップ８０が装着されて、樹脂製接続パイプ７０の太径部７４が金属製補強パイプ６０と金属製キャップ８０との間に挟持され、樹脂製接続パイプ７０の太径部７４のテーパー雌ねじ７６に樹脂製コネクター９０のテーパ−雄ねじ９６がねじ込まれ、チューブ９８が樹脂製接続パイプ７０に連結される。この際、樹脂製接続パイプ７０の先端部は金属製補強パイプ６０の端部、及び、フランジ５０の貫通孔５３を貫通し、静止環１０の拡径部１６に突出され、Ｏリング７２が拡径部１６に配置されて胴体部７３の外周面と拡径部１６の内周面とを密封にシールする。

このような構成のドレン用配管部５５により、異物受け装置３０の内周面と静止環１０の外周面との間の異物受け部３５に収容された異物あるいは潤滑油等は、ドレン用配管部５５を介して適切に機外に排出される。

そして、特にこのようなドレン用配管部５５を用いたメカニカルシール装置１においては、樹脂製接続パイプ７０はＰＴＦＥに代表される樹脂製であり、樹脂製コネクター９０はＰＦＡ樹脂製であり、樹脂製接続パイプ７０と樹脂製コネクター９０とは樹脂製の配管基材に形成されたテーパー雌ねじ７６及びテーパ−雄ねじ９６を介して接続されており、樹脂製接続パイプ７０の先端が非金属部材の静止環１０の拡径部１６にまで貫通し金属製フランジ５０の貫通孔５３との間はＯリング７２によりシールされているので、ドレン用配管部５５の接液部分は完全にノンメタリック仕様とすることができる。

したがって、メカニカルシール装置１は、例えば半導体製品、食品あるいは医薬品等の用途に使用される物質を扱うポンプや攪拌機等のように、金属イオンの溶出を避けるべき雰囲気で使用される装置においても適用することができる。

また、樹脂製接続パイプ７０は、グラスファイバーあるいはカーボングラファイトを配合したＰＴＦＥに代表される樹脂製なので、非常に強度に優れており、耐久性及び信頼性を向上させることができる。

また、樹脂製接続パイプ７０と樹脂製コネクター９０との連結は、樹脂製接続パイプ７０のテーパー雌ねじ７６に樹脂製コネクター９０のテーパ−雄ねじ９６がねじ込まれる構成であり、ねじ込み部を完全に樹脂化している。したがって、従来生じていたねじ込み部のライニング剥離等を防止することができる。

また、樹脂製接続パイプ７０と樹脂製コネクター９０との連結に、汎用的なスウェージロックコネクターを用いているので、従来のパイプフランジ取り合いと比較してコンパクト化することができ、メカニカルシール装置１を適用した装置自体を小型化することができる。

また、本実施形態のメカニカルシール装置１のドレン用配管部５５においては、樹脂製接続パイプ７０を金属製補強パイプ６０に挿管して補強して用いているので、機内温度や圧力によりクリープし易いねじ込み部を保護することができ、長期にわたり安定して配管を維持することができる。

また、ドレン用配管部５５においては、樹脂製接続パイプ７０の遠位側（外側）に太径部７４を設け、機内空間Ａから十分離れた位置において、金属製キャップ８０を金属製補強パイプ６０の頭部６３にねじ込むことにより太径部７４を金属製補強パイプ６０と金属製キャップ８０との間に挟持し固定を行っている。したがって、太径部７４及びその挟持箇所は、機内温度の影響を受けにくく、温度クリープに対して有利となる。その結果、金属製キャップ８０が緩むのを防ぐことができ、長期にわたり安定して配管を維持することができる。

さらに、その太径部７４の挟持箇所においては、金属製補強パイプ６０の拡径部６８及び金属製キャップ８０に対して樹脂製接続パイプ７０の太径部７４はいわゆるインロー取り合いにより設置される。したがって、金属製キャップ８０をねじ込む際の歪等が作用せず、金属製キャップ８０を装着する際の変形を抑制することができる。

また、メカニカルシール装置１においては、異物受け装置３０の装着は、ボルト等の固定部品を使用せず、単に異物受け装置３０を静止環１０の内周側に機内側より挿入するのみである。したがって、固定金具を使用する必要も無く、異物受け装置３０、静止環１０、回転環部２０等を含めて、メカニカルシール装置１を構成する部品を全て非金属部材とすることができる。その結果、機内側Ａに金属が露出しないことが仕様により求められている場合にも、その仕様に適合し、かつ、異物の混入を防ぐメカニカルシール装置１を提供することができる。

また、異物を収容するための空間（異物受け部３５）を必要最小限にしているので、過大な収容空間を準備するために装置の容積が大きくなる等の問題を防ぐことができる。すなわち、小型のメカニカルシール装置１を提供することができる。

なお、前述した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって本発明を何ら限定するものではない。本実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含み、任意好適な種々の改変が可能である。

例えば、前述した実施形態においては、本発明のシール装置用配管接続機構をドレン用配管部に適用したメカニカルシール装置を例示したが、本発明のシール装置用配管接続機構はこれに限られるものではなく、シール装置のフラッシング用配管など、シール装置に対して設置される任意の配管に対して適用可能である。

また、前述した実施形態においては、シール装置内の空間に一時的に連通される連通孔として、静止環１０にドレン孔１５を形成することを例示したが、連通孔はこのような形態に限られるものではなく、任意の非金属部材に対して形成するようにしてよい。

また、補強部材（金属製補強パイプ６０）はフランジ５０に設けた貫通孔５３に装着する構成としたが、補強部材は任意の部材に設置してよい。

また、前述したメカニカルシール装置１は縦型のメカニカルシール装置１であったが、このような構成に限られるものではなく、任意の形態のメカニカルシール装置に対して適用可能である。

産業上の利用分野

本発明は、ポンプや攪拌機等の回転軸の軸封装置に適用可能であるとともに、その他任意の装置の軸封装置に使用可能である。特に、縦型のメカニカルシールについて好適に適用可能である。

Claims (5)

1. シール装置内の空間と外部配管とを接続するシール装置用配管接続機構であって、
   前記シール装置を構成する非金属部材中に形成され、一方の端部が接続対象の前記空間に連通された連通孔と、
   前記連通孔の他方の端部に一方の端部が挿管される樹脂製の接続パイプと、
   前記接続パイプが挿管される貫通孔であって一方の端部が前記連通孔の他方の端部に接続される貫通孔を有し、前記シール装置の所定の部材に固定設置される補強部材と、
   前記補強部材に挿管された前記接続パイプの他方の端部に一方の端部が接続され、他方の端部に前記外部配管が接続される樹脂製のコネクターと、
   前記連通孔の他方の端部に挿管された前記接続パイプの一方の端部に配設され、前記接続パイプの一方の端部の外周面と前記連通孔の他方の端部の内周面との間をシールするパッキンと
   を有することを特徴とするシール装置用配管接続機構。
2. 前記接続パイプは、前記他方の端部に形成される太径部と、前記太径部の内側に形成されるテーパー雌ねじとを有し、
   前記補強部材は、他方の端部に前記接続パイプの前記太径部を収容する拡径部を有し、
   前記太径部が前記拡径部に収容された状態において前記補強部材の前記他方の端部に装着されて前記太径部を挟持する金属製のキャップをさらに有し、
   前記コネクターは、前記一方の端部にテーパ−雄ねじを有し、前記キャップの端面に形成された開口を介して前記接続パイプの前記他方の端部の前記テーパー雌ねじにねじ込み接続される
   ことを特徴とする請求項１に記載のシール装置用配管接続機構。
3. 前記連通孔は、前記シール装置の摺動材中に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシール装置用配管接続機構。
4. 前記補強部材は、シールケースの金属製のフランジに形成された貫通孔に嵌合され固定設置されることを特徴とする請求項１に記載のシール装置用配管接続機構。
5. 前記請求項１に記載のシール装置用配管接続機構を有するメカニカルシール装置。

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