JP5611692B2 - 逆圧対策構造の端面接触形メカニカルシール - Google Patents

Description

本発明は、被密封流体領域と非密封流体領域との圧力関係が逆転した場合にも所定のシール機能を発揮しうるように構成された逆圧対策構造の端面接触形メカニカルシールに関するものである。

従来の端面接触形メカニカルシールとしては、一般に、回転軸に固定された固定密封環と回転軸が洞貫するシールケースの内周部にＯリングを介して軸線方向移動可能に保持された保持環とこれに固着された静止密封環と保持環を介して静止密封環を回転密封環へと押圧附勢するスプリング部材とを具備して、両密封環の対向端面であって軸線方向に直交する環状平面である密封端面の相対回転摺接作用により、その相対回転摺接部分の外周側領域である被密封流体領域とその内周側領域である非密封流体領域とを遮蔽シールするように構成されたものが周知であり、特許文献１に開示される如く、前記Ｏリングをシールケースの内周部に形成した環状のＯリング溝に係合させることによりその被密封流体領域方向及び非密封流体領域方向への飛び出しを係止，阻止するように構成したもの（以下「第１従来シール」という）と、特許文献２に開示される如く、前記Ｏリングの非密封流体領域への飛び出しを第１従来シールと同様にシールケースの内周部に形成した環状係止部によって係止，阻止しているが、当該Ｏリングの被密封流体領域への飛び出しを保持環に形成した係止部分によって係止，阻止するように構成したもの（以下「第２従来シール」という）とに大別される。

而して、第１従来シールは、被密封流体領域である機内領域が非密封流体領域（一般に、機外領域たる大気領域）より高圧となる条件下において、両領域の差圧により静止密封環にこれを回転密封環へと押圧する推力（背圧力）が作用して、これとスプリング部材による附勢力とによって静止密封環に作用する閉力（静止密封環を回転密封環へと押圧する軸線方向推力）と密封端面に作用する開力（機内領域の圧力によって静止密封環を回転密封環から離間させる方向の軸線方向推力）とがバランスして両密封端面が適正圧で相対回転摺接し、これにより所定のシール機能が発揮されるものである。

しかし、第１従来シールは、被密封流体領域（機内領域）が負圧となる等により、両流体領域との圧力関係が逆転する場合には、上記差圧による背圧力が作用せず、適正なシール機能を発揮することができない。

一方、第２従来シールは、被密封流体領域が非密封流体領域より高圧となる正常運転時においては勿論、両流体領域の圧力関係が逆転する逆圧運転時においても、上記差圧により背圧力が作用して、適正なシール機能を発揮することができる。

すなわち、第２従来シールにおいては、シールケースの内周部に前記Ｏリングが軸線方向に所定範囲で移動可能に接触するシール面を形成すると共に当該Ｏリングのシール面から非密封流体領域方向への飛び出しを阻止する環状係止部を突設し、保持環を、静止密封環を固着する密封環固着部分とこれに連なる部分であって前記Ｏリングのシール面から被密封流体領域方向への飛び出しを阻止する係止部分とこれより外径及び径方向厚みを小さくして当該係止部分に連なる部分であって前記Ｏリングが接触する二次シール部分とを具備する円筒状構造物に構成して、被密封流体領域が非密封流体領域より高圧となる正常運転時及び両流体領域の圧力関係が逆転する逆圧運転時の何れにおいても、両流体領域の差圧により静止密封環にこれを回転密封環方向へと押圧する軸線方向推力が作用するように構成されている。

特開２００６−２５０３０６公報 特開２００５−０４８８１８公報

しかし、上記したような逆圧対策構造をとる第２従来シールは、高圧条件下での正常運転時において適正なシール機能が発揮されない場合があり、かかる問題の解決が望まれている。

すなわち、第２従来シールにおいては、一般に、固定部材である回転密封環をセラミックス，超硬合金等の硬質材で構成しているが、可動部材である静止密封環については回転密封環に比して軟質のカーボン等で構成しているため、強度上、静止密封環を直接シールケースに保持させておくことができず、静止密封環はこれを金属製の保持環に固着して、この保持環を介してシールケースに保持させるようにしている。

このため、両密封環の相対回転摺接部分の外周側領域である被密封流体領域の圧力が高い場合には、密封端面間に作用する流体圧によって軟質材である静止密封環の密封端面がその外周側において相手密封端面（回転密封環の密封端面）から開く状態に変形する虞れがある。つまり、静止密封環の密封端面がその内径側部分で相手密封端面に接触する内当たり状態となる虞れがある。

而して、このような内当たり状態となると、前記開力が必要以上に大きくなって両密封端面が適正圧で接触せず、被密封流体（被密封流体領域の流体）が密封端面間から漏洩する虞れがある。特に、被密封流体がＬＰＧ等の低沸点流体である場合には、両密封端面の摺接熱により密封端面間で被密封流体が蒸発して体積膨張することによって、密封端面間が開いて大量漏れを生じる虞れがある。

本発明は、第２従来シールにおける上記した問題を解決して、被密封流体が高圧流体及び/又は低沸点流体である場合においても良好なシール機能を発揮しうる逆圧対策構造の端面接触形メカニカルシールを提供することを目的とするものである。

本発明は、回転軸に固定された固定密封環と回転軸が洞貫するシールケースの内周部にＯリングを介して軸線方向移動可能に保持された保持環とこれに固着された静止密封環とを具備して、両密封環の対向端面であって軸線方向に直交する環状平面である密封端面の相対回転摺接作用により、その相対回転摺接部分の外周側領域である被密封流体領域とその内周側領域である非密封流体領域とを遮蔽シールするように構成された端面接触形メカニカルシールであって、シールケースの内周部に前記Ｏリングが軸線方向に所定範囲で移動可能に接触するシール面を形成すると共に当該Ｏリングのシール面から非密封流体領域方向への飛び出しを阻止する環状係止部を突設し、保持環を、静止密封環を固着する密封環固着部分とこれに連なる部分であって前記Ｏリングのシール面から被密封流体領域方向への飛び出しを阻止する係止部分とこれより外径及び径方向厚みを小さくして当該係止部分に連なる部分であって前記Ｏリングが接触する二次シール部分とを具備する円筒状構造物に構成して、被密封流体領域が非密封流体領域より高圧となる正常運転時及び両流体領域の圧力関係が逆転する逆圧運転時の何れにおいても、両流体領域の差圧により静止密封環にこれを回転密封環方向へと押圧する軸線方向推力が作用するように構成された逆圧対策構造の端面接触形メカニカルシールにおいて、上記の目的を達成すべく、特に、保持環を（１）又は（２）のように構成しておくことを提案するものである。

（１）保持環を、二次シール部分の先端を軸線方向に密封環固着部分に連なるように延長して、この延長部分及び二次シール部分と密封環固着部分とを一体成形した金属製の円筒状構造物となし、且つ係止部分を当該延長部分とこれに密封環固着部分に衝合する状態で嵌挿させた独立の環状部材であって前記Ｏリングを係止しうる係止部材とに分割された構成となすことによって、正常運転時に前記差圧が一定以上となる場合において、当該差圧により、静止密封環の密封端面が相手密封端面に外径側部分で接触する外当たり状態となる形態に弾性変形するように構成し、前記係止部材を、Ｏリングを係止するに十分な非圧縮性を有する可撓性材で構成すると共に密封環固着部分及び／又は延長部分に軸線方向移動不能に接着させる。

（２）保持環を、密封環固着部分、係止部分及び二次シール部分を金属製の一体構造物となし、且つ係止部分に、二次シール部分と同一断面形状をなして当該二次シール部分と密封環固着部分とを連結する連結部及びその基端から外径方向に突出する環状部であって前記Ｏリングを係止するに十分な強度を有する係止作用部を残すように、密封環固着部分との間において環状凹部を形成することによって、正常運転時に前記差圧が一定以上となる場合において、当該差圧により、静止密封環の密封端面が相手密封端面に外径側部分で接触する外当たり状態となる形態に弾性変形するように構成する。

（１）のように構成する場合にあっては、係止部材の構成材としてゴム又は合成樹脂を選定することができる。

また、保持環を（１）又は（２）のように構成する場合においては、保持環を、逆圧運転時に前記差圧が一定以上となる場合において、静止密封環の密封端面が相手密封端面に内径側部分で接触する内当たり状態となる形態に当該差圧による弾性変形が生じるように構成しておくことも可能である。

本発明の端面接触形メカニカルシールは、逆圧運転時においてＯリングの被密封流体領域への飛び出しを保持環の一部（（１）の係止部材又は（２）の係止作用部）によって係止，阻止するようにして、第２従来シールと同様の逆圧対策構造を確保したものでありながら、保持環を、正常運転時において両流体領域の差圧が一定以上となる場合にその差圧により静止密封環の密封端面が相手密封端面に外径側部分で接触する外当たり状態となる形態に弾性変形するように構成したことによって、正常運転時において被密封流体が高圧流体及び／又は低沸点流体である場合にも、第２従来シールにおける如き問題を生じることなく良好なシール機能を発揮することできるものである。

図１は本発明に係る逆圧対策構造の端面接触形メカニカルシールの一例を示す縦断側面図である。 図２は図１の要部を拡大して示す詳細図である。 図３は正常運転時の状態を示す図２対応の作用説明図である。 図４は逆圧作用時の状態を示す図２対応の作用説明図である。 図５は当該メカニカルシールの変形例を示したもので、正常運転時の状態を示す図３相当の縦断側面図である。 図６は当該変形例における逆圧作用時の状態を示す図４相当の縦断側面図である。 図７は当該メカニカルシールの他の変形例を示す図１相当の縦断側面図である。 図８は図７の要部を拡大して示す正常運転時の作用説明図である。 図９は図７の要部を拡大して示す逆圧作用時の作用説明図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して具体的に説明する。

図１は本発明に係る逆圧対策構造の端面接触形メカニカルシールを装備したタンデムシールの一例を示す縦断側面図であり、図２は図１の要部を拡大して示す詳細図であり、図３は正常運転時の状態を示す図２対応の作用説明図であり、図４は逆圧作用時の状態を示す図２対応の作用説明図である。

図１に示すタンデムシールは、コンプレッサ，ブロワ，ポンプ，攪拌器等の回転機器に軸封手段として装備されるものであり、回転機器のハウジングに取り付けられたシールケース１とこれを同心状に洞貫する当該回転機器の回転軸２との間に、機内領域側に位置する一次シールたる第１メカニカルシール３と機外領域側に位置する二次シールたる第２メカニカルシール４とを軸線方向に並列状にタンデム配置して、機内領域Ａと機外領域である大気領域Ｂとを両メカニカルシール３，４間に形成される中間領域Ｃを介してシールするように構成されたものであり、第１メカニカルシール３に本発明を適用したものである。

第１メカニカルシール３は、図１に示す如く、回転軸２に固定された回転密封環５とシールケース１の内周部にＯリング６を介して軸線方向移動可能に保持された保持環７とこれに固着された静止密封環８とこれを回転密封環５へと押圧接触させるべく附勢するスプリング部材９とを具備して、両密封環５，８の対向端面であって軸線方向に直交する環状平面である密封端面５ａ，８ａの相対回転摺接作用により、その相対回転摺接部分５ａ，８ａの外周側領域である機内領域（被密封流体領域）Ａとその内周側領域である中間領域（非密封流体領域）Ｃとを遮蔽シールするように構成された端面接触形メカニカルシールである。

第２メカニカルシール４は、図１に示す如く、回転軸２に固定された回転密封環１０とシールケース１の内周部にＯリング１１を介して軸線方向移動可能に保持された保持環１２とこれに固着された静止密封環１３とこれを回転密封環１０へと押圧接触させるべく附勢するスプリング部材１４とを具備して、両密封環１０，１３の対向端面であって軸線方向に直交する環状平面である密封端面１０ａ，１３ａの相対回転摺接作用により、その相対回転摺接部分１０ａ，１３ａの外周側領域である中間領域（被密封流体領域）Ｃとその内周側領域である大気領域（非密封流体領域）Ｂとを遮蔽シールするように構成された端面接触形メカニカルシールである。

各静止密封環８，１３は、図１に示す如く、シールケース１にドライブピン１５，１６を介して所定範囲での軸線方向移動を許容した状態で回転不能に保持されており、シールケース１と保持環７，１２との間に介装したスプリング部材９，１４により回転密封環５，１０に押圧接触すべく附勢されている。各密封環の構成材はシール条件に応じて適宜に選定されるが、一般に、固定部材である回転密封環５，１０はセラミックス，超硬合金等の硬質材で構成されており、可動部材である静止密封環８，１３は回転密封環５，１０より軟質で自己潤滑性を有するカーボン等で構成されている。

シールケース１には、図１に示す如く、中間領域Ｃに封液ないしパージ流体１７を給排させる供給通路１８及び排出通路１９が形成されていて、封液ないしパージ流体１７を供給通路１８から供給することにより、中間領域Ｃの圧力を機内領域Ａの圧力より低圧で且つ機外領域（大気領域）Ｂより高圧又は機外領域Ｂと同圧若しくは略同圧に保持するようになっている。封液ないしパージ流体１７としては、機内領域Ａ又は機外領域Ｂに漏洩しても支障のない流体が使用されるが、通常、機内領域Ａの流体（被密封流体）と不活性であり且つ無害な窒素ガスが使用される。また、シールケース１には、第１メカニカルシール３におけるシール部分５ａ，８ａを洗浄，冷却するフラッシング流体（清水等）２０の供給通路２１が形成されている。

而して、第２メカニカルシール４は、圧力が変化しない大気領域Ｂと封液ないしパージ流体１７が供給される中間領域Ｃとを遮蔽するものであり、被密封流体領域である中間領域Ｃが非密封流体領域である大気領域Ｂより低圧になる逆圧条件下で運転されることがないものであるから、冒頭で述べた第１従来シールと同様に、逆圧対策構造を採用していない。すなわち、Ｏリング１１をシールケース１の内周部に形成した環状のＯリング溝２２に係合させて、その両側面である係止部によってＯリング１１の被密封流体領域（中間領域Ｃ）への飛び出し及び非密封流体領域（大気領域Ｂ）への飛び出しを係止，阻止している。

一方、第１メカニカルシール３においては、被密封流体領域である機内領域Ａが負圧となる等により非密封流体領域である中間領域Ｃより低圧となる場合があることから、冒頭で述べた第２従来シールと同様に、逆圧対策構造をとっている。

第１に、シールケース１の内周部には、図１及び図２に示す如く、Ｏリング６が軸線方向に所定範囲で移動可能に接触するシール面２３を形成すると共にＯリング６のシール面２３から非密封流体領域（中間領域Ｃ）方向への飛び出しを阻止する環状係止部２４を突設してある。

第２に、保持環７を、図１及び図２に示す如く、静止密封環８を固着する密封環固着部分２５とこれに連なる部分であってＯリング６のシール面２３から被密封流体領域（機内領域Ａ）方向への飛び出しを阻止する係止部分２６とこれより外径及び径方向厚みを小さくして当該係止部分２６に連なる部分であってＯリング６が接触する二次シール部分２７とを具備する円筒状構造物に構成してあり、さらに、本発明に従って次のように構成されている。

すなわち、保持環７は、図２に示す如く、二次シール部分２７の先端を軸線方向に密封環固着部分２５に連なるように延長して、この延長部分２６ａ及び二次シール部分２７と密封環固着部分２５とを一体成形した金属製の円筒状構造物となし、且つ係止部分２６を当該延長部分２６ａとこれに密封環固着部分２５に衝合する状態で嵌挿させた独立の環状部材であって前記Ｏリング６を係止しうる係止部材２６ｂとに分割された構成とされている。係止部材２６ｂは、後述する如く、逆圧運転時においてＯリング６を係止するに十分な非圧縮性を有する可撓性材（例えば、ゴム，合成樹脂等）で構成されている。この例では、係止部材２６ｂは、焼き付け又は接着剤により、密封環固着部分２５及び／又は延長部分２６ａに軸線方向移動不能に接着固定されている。

したがって、第２メカニカルシール３は、機内領域（被密封流体領域）Ａが中間領域（非密封流体領域）Ｃより高圧となる正常運転時においては勿論、機内領域Ａが負圧となる等により両領域Ａ，Ｃの圧力関係が逆転する逆圧運転時においても、静止密封環８にこれを回転密封環方向へと押圧する軸線方向推力（背圧力）Ｆ１，Ｆ２が作用することになり、第２従来シールと同様に逆圧対策構造の端面接触形メカニカルシールとなる。

すなわち、正常運転時においては、図３（Ａ）に示す如く、両領域Ａ，Ｃの差圧Ｐ１により、Ｏリング６がシールケース１の環状係止部２４に係止されると共に、保持環７に静止密封環８を回転密封環方向へと押圧する軸線方向推力（背圧力）Ｆ１が作用する。この推力Ｆ１は、保持環７の二次シール部分２７の外径つまりＯリング６の内周部が接触するシール面の径をＤ１とし、両密封環５，８の相対回転摺接面（両密封端面５ａ，８ａが接触している環状面）の内外径をＤ３，Ｄ４とすると、Ｆ１＝（π／４）（（Ｄ４）²−（Ｄ１）²）Ｐ１で与えられる。

また、逆圧運転時においては、図４（Ａ）に示す如く、両領域Ａ，Ｃの差圧Ｐ２により、Ｏリング６が環状係止部２４から離間して保持環７の係止部材２６ｂに衝合する。係止部材２６ｂは、ゴム，合成樹脂等からなる可撓性リングであるが、密封環固着部分２５に衝合した状態でＯリング６を係止するに十分な軸線方向の圧縮強度（非圧縮性）を有するものであるから、Ｏリング６のシール面２３からの被密封流体領域（機内領域Ａ）方向への飛び出しは係止部材２６ｂによって係止，阻止されることになる。したがって、保持環７には静止密封環８を回転密封環方向へと押圧する軸線方向推力（背圧力）Ｆ２が作用する。この推力Ｆ２は、Ｏリング６の外周部が接触するシール面２３の径をＤ２とすると、Ｆ２＝（π／４）（（Ｄ２）²−（Ｄ３）²）Ｐ２で与えられる。

さらに、保持環７の係止部分２６を、上記した如く、二次シール部分２７（及び密封環固着部分２５）に一体的に連なる延長部分２６ａと可撓性リングである係止部材２６ｂとに分離された構成としたから、つまり環状環２７を第２従来シールと同様の金属一体構造物とした場合に比して、その係止部分２６より薄肉の二次シール部分２７が延長部分２６ｂだけ拡張されることになって、差圧Ｐ１による弾性変形が生じ易くなる。したがって、差圧Ｐ１が一定以上である場合には、図３（Ｂ）に示す如く、差圧Ｐ１により保持環７の金属部分（特に、薄肉で長尺な二次シール部分２７及び延長部分２６ａ）が弾性変形して、静止密封環８の密封端面８ａがその外径側部分で相手密封端面５ａに接触する外当たり状態となる。なお、係止部材２６ｂは密封環固着部分２５及び／又は延長部分２６ａに接着固定されているが、ゴム，合成樹脂等からなる可撓性リングであるから、上記金属部分の弾性変形を妨げることはない。

このような外当たり状態となると、機内領域Ａが高圧である場合にも、被密封流体（機内領域Ａの流体）の密封端面５ａ，８ａ間への侵入が可及的に阻止されて洩れが生じ難くなり、良好なシール機能が発揮される。また、被密封流体がＬＰＧ等の低沸点流体である場合にも、密封端面５ａ，８ａ間において蒸発，膨張することがなく、密封端面５ａ，８ａが開いて大量漏れを生じるようなことがない。

ところで、保持環７を上記した如く圧力変形（弾性変形）し易い構造となした場合において、逆圧運転時における差圧Ｐ２が一定以上となるときは、図４（Ｂ）に示す如く、差圧Ｐ２により保持環７（特に、薄肉で長尺な二次シール部分２７及び延長部分２６ａ）が上記した場合と逆方向に弾性変形して、静止密封環８の密封端面８ａがその内径側部分で相手密封端面５ａに接触する内当たり状態となる虞れがある。

しかし、逆圧運転時においては、密封端面５ａ，８ａの内周側領域である中間領域Ｃがその外周側領域である機内領域Ａより高圧となるため、内当たり状態となっても、被密封流体が密封端面５ａ，８ａ間から中間領域Ｃに漏洩する虞れはなく、良好なシール機能が維持される。

ところで、本発明は上記した構成に限定されるものではなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲において適宜に改良，変更することができる。

例えば、係止部材２６ｂは、図５及び図６に示す如く、密封環固着部分２５及び／又は延長部分２６ａに接着固定することなく、延長部分２６ａに嵌合又は遊嵌させておいてもよい。この場合、係止部材２６ｂは差圧Ｐ１，Ｐ２により軸線方向に移動する虞れがあるが、かかる移動はＯリング６の係止機能ないし推力発生機能に悪影響を及ぼすことがない。すなわち、正常運転時には、図５（Ａ）に示す如く、上記同様の推力Ｆ１（＝（π／４）（（Ｄ４）²−（Ｄ１）²）Ｐ１）が作用し、逆圧運転時においても、図６（Ａ）に示す如く、上記同様の推力Ｆ２（＝（π／４）（（Ｄ２）²−（Ｄ３）²）Ｐ２）が作用する。また、正常運転時において、一定以上の差圧Ｐ１により、図５（Ｂ）に示す如く、保持環７が弾性変形して、密封端面８ａを外当たり状態となすことが可能である。逆圧運転時においては、図６（Ｂ）に示す如く、内当たり状態となる虞れがあるが、図４（Ｂ）に示す場合と同様、シール機能に悪影響を及ぼすことはない。

また、係止部材２６ｂは、これを差圧Ｐ１，Ｐ２による弾性変形を妨げない状態で延長部分２６ａに遊嵌させる場合には、金属製のものとしておくことも可能である。

また、上記した例では、保持環７を前記（１）のように構成したが、図７〜図９に示す如く、保持環７を前記（２）のように構成してもよい。

図７に示すタンデムシールは、第１メカニカルシール３の保持環７を以下のように構成した点を除いて、図１に示すタンデムシールと同一構造をなすものである。なお、このタンデムシールにおいては、図１に示すタンデムシールと同一の構成部材については図７〜図９に同一の符号を付すことによって、その説明は省略する。

保持環７は、図７に示す如く、静止密封環８を固着する密封環固着部分２５とこれに連なる部分であってＯリング６のシール面２３から被密封流体領域（機内領域Ａ）方向への飛び出しを阻止する係止部分２６とこれより外径及び径方向厚みを小さくして当該係止部分２６に連なる部分であってＯリング６が接触する二次シール部分２７とを具備する円筒状構造物に構成されたもので、本発明に従って次のように構成されている。

すなわち、保持環７は、図８に示す如く、密封環固着部分２５、係止部分２６及び二次シール部分２７を金属製の一体構造物となし、且つ係止部分２６に、二次シール部分２７と同一断面形状をなして当該二次シール部分２７と密封環固着部分２５とを連結する連結部２６ｃ（前記延長部分２６ａに相当する）及びその基端から外径方向に突出する環状部であってＯリング６を係止するに十分な強度を有する係止作用部２６ｄを残すように、密封環固着部分２５との間において環状凹部２６ｅを形成した構成とされている。

このように、保持環７をその係止部分２６から環状凹部２６ｅに相当する部分を除去した弾性変形容易な構造としていることから、保持環７を、図８（Ｂ）に示す如く、正常運転時に両領域Ａ，Ｃの差圧Ｐ１が一定以上となる場合において、当該差圧Ｐ１により、静止密封環８の密封端面８ａが相手密封端面５ａに外径側部分で接触する外当たり状態となる形態に弾性変形するように構成することができる。したがって、被密封流体が高圧流体やＬＰＧ等の低沸点流体である場合にも、正常運転時において良好なシール機能を発揮することができる。

また、上記した第２メカニカルシール３と同様に、正常運転時及び逆圧運転時の何れにおいても、図８（Ａ）及び図９（Ａ）に示す如く、差圧Ｐ１，Ｐ２による推力Ｆ１（＝（π／４）（（Ｄ４）²−（Ｄ１）²）Ｐ１），Ｆ２（＝（π／４）（（Ｄ２）²−（Ｄ３）²）Ｐ２）が作用することになる。なお、逆圧運転時における差圧Ｐ２が一定以上となるときは、上記した第２メカニカルシール３と同様に、図９（Ｂ）に示す如く、差圧Ｐ２により保持環７が弾性変形して、静止密封環８の密封端面８ａがその内径側部分で相手密封端面５ａに接触する内当たり状態となる虞れがあるが、上記した場合と同様に問題はない。

１ シールケース
２ 回転軸
３ 第１メカニカルシール(端面接触形メカニカルシール)
Ａ 機内領域(被密封流体領域)
Ｃ 中間領域(非密封流体領域)
５ 回転密封環
５ａ 回転密封環の密封端面(相対回転摺接部分)
６ Ｏリング
７ 保持環
８ 静止密封環
８ａ 静止密封環の密封端面(相対回転摺接部分)
９ スプリング部材
２３ シール面
２４ 環状係止部
２５ 密封環固着部分
２６ 係止部分
２６ａ 延長部分
２６ｂ 係止部材
２６ｃ 連結部
２６ｄ 係止作用部
２７ 二次シール部分

Claims (3)

1. 回転軸に固定された固定密封環と回転軸が洞貫するシールケースの内周部にＯリングを介して軸線方向移動可能に保持された保持環とこれに固着された静止密封環とを具備して、両密封環の対向端面であって軸線方向に直交する環状平面である密封端面の相対回転摺接作用により、その相対回転摺接部分の外周側領域である被密封流体領域とその内周側領域である非密封流体領域とを遮蔽シールするように構成された端面接触形メカニカルシールであって、シールケースの内周部に前記Ｏリングが軸線方向に所定範囲で移動可能に接触するシール面を形成すると共に当該Ｏリングのシール面から非密封流体領域方向への飛び出しを阻止する環状係止部を突設し、保持環を、静止密封環を固着する密封環固着部分とこれに連なる部分であって前記Ｏリングのシール面から被密封流体領域方向への飛び出しを阻止する係止部分とこれより外径及び径方向厚みを小さくして当該係止部分に連なる部分であって前記Ｏリングが接触する二次シール部分とを具備する円筒状構造物に構成して、被密封流体領域が非密封流体領域より高圧となる正常運転時及び両流体領域の圧力関係が逆転する逆圧運転時の何れにおいても、両流体領域の差圧により静止密封環にこれを回転密封環方向へと押圧する軸線方向推力が作用するように構成された逆圧対策構造の端面接触形メカニカルシールにおいて、
   保持環を、二次シール部分の先端を軸線方向に密封環固着部分に連なるように延長して、この延長部分及び二次シール部分と密封環固着部分とを一体成形した金属製の円筒状構造物となし、且つ係止部分を当該延長部分とこれに密封環固着部分に衝合する状態で嵌挿させた独立の環状部材であって前記Ｏリングを係止しうる係止部材とに分割された構成となすことによって、正常運転時に前記差圧が一定以上となる場合において、当該差圧により、静止密封環の密封端面が相手密封端面に外径側部分で接触する外当たり状態となる形態に弾性変形するように構成してあり、前記係止部材がＯリングを係止するに十分な非圧縮性を有する可撓性材で構成されると共に密封環固着部分及び／又は延長部分に軸線方向移動不能に接着されていることを特徴とする逆圧対策構造の端面接触形メカニカルシール。
2. 回転軸に固定された固定密封環と回転軸が洞貫するシールケースの内周部にＯリングを介して軸線方向移動可能に保持された保持環とこれに固着された静止密封環とを具備して、両密封環の対向端面であって軸線方向に直交する環状平面である密封端面の相対回転摺接作用により、その相対回転摺接部分の外周側領域である被密封流体領域とその内周側領域である非密封流体領域とを遮蔽シールするように構成された端面接触形メカニカルシールであって、シールケースの内周部に前記Ｏリングが軸線方向に所定範囲で移動可能に接触するシール面を形成すると共に当該Ｏリングのシール面から非密封流体領域方向への飛び出しを阻止する環状係止部を突設し、保持環を、静止密封環を固着する密封環固着部分とこれに連なる部分であって前記Ｏリングのシール面から被密封流体領域方向への飛び出しを阻止する係止部分とこれより外径及び径方向厚みを小さくして当該係止部分に連なる部分であって前記Ｏリングが接触する二次シール部分とを具備する円筒体に構成して、被密封流体領域が非密封流体領域より高圧となる正常運転時及び両流体領域の圧力関係が逆転する逆圧運転時の何れにおいても、両流体領域の差圧により静止密封環にこれを回転密封環方向へと押圧する軸線方向推力が作用するように構成された逆圧対策構造の端面接触形メカニカルシールにおいて、
   保持環を、密封環固着部分、係止部分及び二次シール部分を金属製の一体構造物となし、且つ係止部分に、二次シール部分と同一断面形状をなして当該二次シール部分と密封環固着部分とを連結する連結部及びその基端から外径方向に突出する環状部であって前記Ｏリングを係止するに十分な強度を有する係止作用部を残すように、密封環固着部分との間において環状凹部を形成することによって、正常運転時に前記差圧が一定以上となる場合において、当該差圧により、静止密封環の密封端面が相手密封端面に外径側部分で接触する外当たり状態となる形態に弾性変形するように構成したことを特徴とする逆圧対策構造の端面接触形メカニカルシール。
3. 係止部材が、ゴム又は合成樹脂製のものであることを特徴とする、請求項１に記載する逆圧対策構造の端面接触形メカニカルシール。