JP5912852B2 - 分割型メカニカルシール - Google Patents

Description

本発明は、下水雨水排出ポンプ、河川水排出ポンプ、先行待機型ポンプ、各種産業用ポンプ等のポンプやコンプレッサ等の主として横軸型の回転機器に装備されるメカニカルシールであって、特に、シールケース側の第１密封環及び回転軸側の第２密封環の少なくとも一方を周方向に分割された分割型密封環となした分割型メカニカルシールに関するものである。

この種の分割型メカニカルシールは、一般に、第１及び第２密封環をシールケース内に配置して、両密封環の対向端面たる密封端面の相対回転摺接作用により当該相対回転摺接部分の外周側領域たる被密封流体領域とその内周側領域たる非密封流体領域とを遮蔽するように構成したインサイド型メカニカルシール（例えば、特許文献１の図２を参照）と、第２密封環をシールケース外の非密封流体領域に配置して、両密封環の対向端面たる密封端面の相対回転摺接作用により当該相対回転摺接部分の内周側領域たる被密封流体領域とその外周側領域たる非密封流体領域とを遮蔽するように構成したアウトサイド型メカニカルシール（例えば、特許文献２の図２を参照）とに大別される。このような分割型メカニカルシールは、これが大型のものである場合にもメンテナンス作業を含む分解，組立作業を容易に行うことができ、大型回転機器の軸封手段として好適するものである。

しかし、インサイド型メカニカルシールでは、シールケースを分割型のものとしておく必要があり、しかもシールケースには被密封流体による内圧が作用することから、アウトサイド型メカニカルシールに比して、シールケースが複雑化，大型化することになり、シールケースの分解，組立を含むメンテナンス作業に多大な労力を必要としていた。

一方、アウトサイド型メカニカルシールでは、シールケースを非分割型のものとできるから、メンテナンス作業も分割型密封環のみの分解，組立で済み、メンテナンス作業に要する労力負担が小さく、分割型メカニカルシールとして実用性に優れる。

すなわち、従来のアウトサイド型メカニカルシールにあっては、例えば、特許文献２の図２〜図４に示す如く、シールケース側の第１密封環を周方向に分割して複数の円弧状セグメントに分離構成した分割型密封環となし、緊縛リングを、これに分割型密封環を内嵌させた状態で、シールケースに保持したリテーナリングに軸線方向に締め付けることにより、分割型密封環を円弧状セグメントの端面同士が衝合する円環状形態に緊縛固定するように構成されており、緊縛リングのリテーナリングへの脱着により分割型密封環の組立，分解を容易に行うことができるように工夫されている。

特開平７−１９８０４３号公報 特開２００４−２５１３７６公報

しかし、上記した従来のアウトサイド型メカニカルシール（以下「従来シール」という）にあっては、分割型密封環をその分割面が正確に衝合した適正形態（円弧状セグメントの端面同士が正確に衝合した円環状形態）に組立てることが困難であり、分割型密封環が適正形態に組立てられていないことにより密封端面からの漏れや密封端面の異常摩耗が生じる等、良好なシール機能を発揮できない場合があった。

すなわち、分割型密封環の組立作業は、上記した如く、緊縛リングをこれに分割型密封環を内嵌させた状態でリテーナリングへと締め付けることにより行われるが、緊縛リングのリテーナリングへの締め付けがほぼ完了して分割型密封環が緊縛リングによって円環状形態に保持されるようになる段階（以下「最終組立段階」という）に至るまでは、複数の円弧状セグメントをその端面同士が衝合する円環状の集合形態に人為的に保持させておく必要がある。しかし、複数の円弧状セグメントをこのような円環状の集合形態に人為的に保持させておく作業（以下「セグメント保持作業」という）はかなりの熟練度を要するものであり、作業者が未熟練者である場合には勿論、熟練者である場合にも、最終組立段階に至るまでに円弧状セグメントの端面間に軸線方向及び／又は径方向にズレが生じ易く、分割型密封環をその分割面が正確に衝合した適正形態に組み立てることが困難であった。特に、当該メカニカルシールが回転軸を水平とする横型回転機器（横軸型ポンプ等）に装備されるものである場合や大型（大径）の分割型密封環を使用するものである場合には、セグメント保持作業を適正に行うことが極めて困難であり、分割型密封環が適正形態に組み立てられず再組立を余議なくされる等、分割型密封環の組立作業を効率よく行い得ない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、セグメント保持作業を容易且つ適正に行うことができ、分割型密封環を適正形態に効率よく組み立てることができる分割型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、シールケース側に設けられた第１密封環及びシールケースを洞貫する回転軸に設けられた第２密封環の少なくとも一方を周方向に複数の円弧状セグメントに分割された分割型密封環となして、この分割型密封環を、シールケース又は回転軸に軸線方向に移動可能な状態又は移動不能な状態で保持されたリテーナリングにこれに軸線方向に締め付け自在に取り付けた金属製の緊縛リングによって円環状に緊縛された状態で固定保持させ、第１密封環と第２密封環との対向端面である密封端面の相対回転摺接作用により当該相対回転摺接部分の内周側領域たる被密封流体領域とその外周側領域た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分割型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、分割型密封環が、密封端面を形成した先端リング部と緊縛リングにより緊縛される中間リング部と弾性的に拡径自在な保持リングにより緊縛される基端リング部とからなるものであって、基端リング部を緊縛した保持リングにより円環状のセグメント集合形態に保持された状態で、リテーナリングに締め付けた緊縛リングによりリテーナリングに固定されたものであり、分割型密封環の基端リング部を中間リング部より小径となし、中間リング部の基端面における外周側部分を軸線方向に直交する円環状面である保持リング係止面に構成して、保持リングが当該保持リング係止面に衝合した状態で基端リング部に嵌合されていることを特徴とする分割型メカニカルシールを提案するものである。
また、本発明は、シールケース側に設けられた第１密封環及びシールケースを洞貫する回転軸に設けられた第２密封環の少なくとも一方を周方向に複数の円弧状セグメントに分割された分割型密封環となして、この分割型密封環を、シールケース又は回転軸に軸線方向に移動可能な状態又は移動不能な状態で保持されたリテーナリングにこれに軸線方向に締め付け自在に取り付けた金属製の緊縛リングによって円環状に緊縛された状態で固定保持させ、第１密封環と第２密封環との対向端面である密封端面の相対回転摺接作用により当該相対回転摺接部分の内周側領域たる被密封流体領域とその外周側領域た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分割型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、分割型密封環が、密封端面を形成した先端リング部と緊縛リングにより緊縛される中間リング部と弾性的に拡径自在な保持リングにより緊縛される基端リング部とからなるものであって、基端リング部を緊縛した保持リングにより円環状のセグメント集合形態に保持された状態で、リテーナリングに締め付けた緊縛リングによりリテーナリングに固定されたものであり、分割型密封環の基端リング部の外周面に、前記セグメント集合形態において保持リングが当該密封環の軸線方向に相対移動不能に係合保持する環状の凹溝が形成されていることを特徴とする分割型メカニカルシールを提供するものである。

かかる各分割型メカニカルシールの好ましい実施の形態にあっては、分割型密封環の中間リング部とこれに外嵌させた緊縛リングとの対向周面が、緊縛リングのリテーナリングへの締め付け方向に漸次拡大する截頭円錐状のテーパ面に構成される。また、保持リングとしてはガータスプリング又はＯリングを使用することが好ましい。さらに、分割型密封環の本体部と緊縛リングとの対向周面間には、当該本体部の全周を囲繞する弾性部材を介装しておくことが好ましい。

本発明の分割型メカニカルシールにあっては、複数の円弧状セグメントを保持リングによって円環状の集合形態に保持させた状態で分割型密封環の組立作業を開始することができるから、最終組立段階（緊縛リングのリテーナリングへの締め付けがほぼ完了して分割型密封環が緊縛リングによって円環状形態に保持されるようになる段階）に至るまでのセグメント保持作業において、複数の円弧状セグメントを上記集合形態に人為的に保持させておく必要がない。このため、セグメント保持作業の人為的作業部分が保持リングによって一体にまとめられたセグメント集合物を保持するものに過ぎず、セグメント保持作業を格別の熟練度を必要とすることなく容易且つ適正に行うことができ、分割型密封環をその分割面（円弧状セグメントの端面）に軸線方向及び／又は径方向のズレを生じることなく適正形態に容易且つ効率よく組立てることができる。また、分割型密封環を分解する場合において緊縛リングによる複数の円弧状セグメントの緊縛を解除したときにも、これらの円弧状セグメントが保持リングにより集合形態に保持されているから、分割型密封環の分解作業を安全且つ効率よく行うことができる。したがって、本発明によれば、当該メカニカルシールが回転軸を水平とする横型回転機器（横軸型ポンプ等）に装備されるものである場合や大型（大径）の分割型密封環を使用するものである場合にも、メンテナンス作業を含む分解，組立作業を容易且つ効率よく行うことができる。

図１は本発明に係る分割型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は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う縦断背面図である。 図４は図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う縦断正面図である。 図５は本発明に係る分割型メカニカルシールの変形例を示す縦断側面図である。 図６は図５の要部を拡大して示す詳細図である 図７は図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う要部の縦断背面図である。 図８は図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う要部の縦断正面図である。 図９は本発明に係る分割形メカニカルシールの他の変形例を示す図２対応の要部の縦断側面図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は本発明に係る分割型メカニカル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は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う縦断背面図であり、図４は図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う縦断正面図である。なお、以下の説明において、前後とは図１及び図２における左右を意味するものとする。

図１に示す分割型メカニカルシールは、横型回転機器（横軸型ポンプ等）のハウジング（ポンプハウジング等）１に取り付けられたシールケース２と、シールケース２に第１リテーナリング３及び第１緊縛リング４を介して軸線方向（前後方向）に移動自在に且つ相対回転不能に保持された第１密封環５と、当該回転機器の水平な回転軸（インペラ軸等）６に第２リテーナリング７及び第２緊縛リング８を介して固定された第２密封環９と、シールケース２と第１リテーナリング３との間に介装されて、第１密封環５を第２密封環９に押圧接触させるべく軸線方向へと附勢するスプリング部材１０とを具備して、両密封環５，９の対向端面たる密封端面５ａ，９ａの相対回転摺接作用により、その相対回転摺接部分５ａ，９ａの内周側領域である被密封流体領域（ハウジング１内に連通する領域）Ａとその外周側領域である非密封流体領域（ハウジング１外の領域であって、この例では大気領域）Ｂとを遮蔽シールするように構成された端面接触型のアウトサイド型メカニカルシールである。

シールケース２は、図１に示す如く、回転軸６より大径の内周部２ａを有する断面Ｌ字状の金属製の非分割の円環状体であり、回転軸６が同心状に貫通する状態でハウジング１に取り付けられている。

第１密封環５は、図１及び図２に示す如く、密封端面５ａを形成した先端リング部５Ａと第１緊縛リング４により緊縛される中間リング部５Ｂと第１保持リング１１により緊縛される基端リング部５Ｃとからなる円環状体であって、図１及び図３に示す如く、周方向に複数（この例では２個）の円弧状セグメント５１，５２に分割された分割型密封環に構成されている。また、第２密封環９も、第１密封環５と同様の分割型密封環に構成されている。すなわち、第２密封環９は、図１及び図２に示す如く、密封端面９ａを形成した先端リング部９Ａと第２緊縛リング８により緊縛される中間リング部９Ｂと第２保持リング１２により緊縛される基端リング部９Ｃとからなる円環状体であって、図１及び図３に示す如く、周方向に複数（この例では２個）の円弧状セグメント９１，９２に分割された分割型密封環に構成されている。

各先端リング部５Ａ，９Ａの先端面は、図２に示す如く、軸線に直交する平滑な環状平面である密封端面５ａ，９ａに構成されている。各中間リング部５Ｂ，９Ｂの外周面には、図２に示す如く、基端方向（後方）に漸次拡径する截頭円錐状のテーパ面５ｂ，９ｂが形成されている。各基端リング部５Ｃ，９Ｃは、図２に示す如く、中間リング部５Ｂ，９Ｂの基端の外周面より小径のものであって基端面を軸線に直交する保持面５ｄ，９ｄに構成した円筒形状をなす。各中間リング部５Ｂ，９Ｂの外周面と各基端リング部５Ｃ，９Ｃの外周面とは当該中間リング部５Ｂ，９Ｂの基端面における外周部分で連結されているが、この基端面の外周部分は、図２に示す如く、軸線に直交する円環状面である保持リング係止面５ｅ，９ｅに構成されている。

なお、第１及び第２密封環５，９は、シール条件等に応じて、両密封環共に炭化珪素等のセラミックスや超合金等の硬質材で構成されるか、或いは一方の密封環を炭化珪素等のセラミックスや超硬合金等の硬質材で構成すると共に他方の密封環をこれより軟質のカーボン等で構成する。この例では、両密封環５，９を炭化珪素等のセラミックスで構成してある。

第１リテーナリング３は、図１に示す如く、筒状の保持部３ａとその先端部に一体形成された環状のフランジ部３ｂとからなる金属製の非分割の円筒体であり、保持部３ａをシールケース２の内周部２ａにＯリング１３を介して嵌合させることにより、シールケース２に軸線方向移動可能に保持されている。第１リテーナリング３は、フランジ部３ｂの外周側に形成した係合孔３ｃにシールケース２に突設したドライブピン１４を係合させることにより、所定範囲での軸線方向移動を許容された状態でシールケース２に対する相対回転を阻止されている。第１リテーナリング３の先端部における内周側部分つまりフランジ部３ｂの先端部における内周側部分には環状突起３ｄが形成されており、この環状突起３ｄの先端面は軸線に直交する受止保持面３ｅに構成されていて、第１密封環５の基端面（基端リング部５Ｃの基端面）たる保持面５ｄを軸線方向に受け止め保持するようになっている。なお、受止保持面３ｅにはＯリング１５が係合保持されていて、受止保持面３ｅと第１密封環５の保持面５ｄとの間を二次シールするようになっている。また、受止保持面３ｅには、Ｏリング１５の外周側領域に配して、複数本（１本のみ図示）のドライブピン１６が突設されていて、各ドライブピン１６を第１密封環５に形成した係合凹部５ｆに係合させることにより、第１密封環５の第１リテーナリング３に対する相対回転を阻止するように工夫されている。また、環状突起３ｄの外径は、図２に示す如く、第１密封環５の最大外径（中間リング部５Ｂの基端面（保持リング係止面）５ｅの外径）より大きく設定されている。

一方、第２リテーナリング７は周方向に２分割された金属製の円筒体であり、図１に示す如く、締結ボルト１７によりリング状に締結されて回転軸６に嵌合すると共に、当該リテーナリング７に螺合させた適当数（１個のみ図示）のセットスクリュー１８を回転軸６へと締め付けることにより、回転軸６に固定されている。第２リテーナリング７の先端部における内周側部分には環状突起７ａが形成されている。この環状突起７ａの先端面は軸線に直交する受止保持面７ｂに構成されていて、第２密封環９の基端面（基端リング部９Ｃの基端面）たる保持面９ｄを軸線方向に受け止め保持するようになっている。なお、受止保持面７ｂにはＯリング１９が係合保持されていて、受止保持面７ｂと第２密封環９の保持面９ｄとの間を二次シールするようになっている。また、受止保持面７ｂには、Ｏリング１９の外周側領域に配して、複数本（１本のみ図示）のドライブピン２０が突設されていて、各ドライブピン２０を第２密封環９に形成した係合凹部９ｆに係合させることにより、第２密封環９の第２リテーナ７に対する相対回転を阻止するように工夫されている。また、環状突起７ａの外径は、図２に示す如く、第２密封環９の最大外径（中間リング部９Ｂの基端面（保持リング係止面）９ｅの外径）より大きく設定されている。

各緊縛リング４，８は、図１に示す如く、環状のフランジ部４ａ，８ａとその先端内周部から突出する筒状の緊縛部４ｂ，８ｂとからなる金属製の非分割の円筒体である。各フランジ部４ａ，８ａの内径は一定であり、当該フランジ部４ａ，８ａをリテーナリング３，７の環状突起３ｄ，７ａに軸線方向移動可能に嵌合保持させうるように設定されている。各緊縛部４ｂ，８ｂの内周面は、フランジ部４ａ，８ａの内周面より小径であって、密封環５，９の外周テーパ面５ｂ，９ｂに対応するテーパ面、つまり基端方向に漸次拡径する截頭円錐状のテーパ面４ｃ，８ｃに構成されている。第１緊縛リング４は、図１に示す如く、フランジ部４ａを第１リテーナリング３の環状突起３ｄに嵌合させると共にフランジ部４ａに挿通させた適当数（１個のみ図示）の締付ボルト２１を第１リテーナリング３のフランジ部３ｂに螺合させることにより、第１リテーナリング３に軸線方向に締め付け自在に取り付けられている。また、第２緊縛リング８は、図１に示す如く、フランジ部８ａを第２リテーナリング７の環状突起７ａに嵌合させると共に第２リテーナリング７に挿通させた適当数（１個のみ図示）の締付ボルト２２をフランジ部８ａに螺合させることにより、第２リテーナリング７に軸線方向に締め付け自在に取り付けられている。

スプリング部材１０は、図１に示す如く、第１リテーナリング３のフランジ部３ｂに形成した貫通孔３ｆに軸線方向移動可能に嵌挿保持されたスプリング受体２３とシールケース２との間に介装された複数（１個のみ図示）のコイルスプリングで構成されている。このスプリング部材１０による第１密封環５の第２密封環９への押圧接触力は、第１緊縛リング４に貫通状に螺合されて貫通孔３ｆに突出する調整ボルト２４を螺送操作することにより、任意に調整することができる。

各保持リング１１，１２は、図１〜図３に示す如く、径方向の負荷が作用しない自然状態においては内径が密封環５，９の基端リング部５Ｃ，９Ｃの外径より小さい弾性リングであって、自然状態から当該基端リング部５Ｃ，９Ｃに嵌合させうる程度以上に拡径（弾性変形）できるものであり、一般にガータスプリング又はＯリングが使用される。この例では、各保持リング１１，１２としてガータスプリングが使用されている。

而して、第１保持リング１１を自然形態から弾性変形（拡径）させて第１密封環５の基端リング部５Ｃの外周面に嵌合させることにより、第１密封環５をその分割面５１ａ，５２ａが適正に衝合した円環状形態つまり円弧状セグメント５１，５２の端面５１ａ，５２ａ同士が軸線方向及び径方向にズレを生じることなく衝合した円環状のセグメント集合形態（図３参照）に緊縛保持させておくことができる。第２保持リング１２についても、同様に、第２保持リング１２を自然形態から拡径させて第２密封環９の基端リング部９Ｃの外周面に嵌合させることにより、第２密封環９をその分割面９１ａ，９２ａが適正に衝合した円環状のセグメント集合形態（図４参照）に緊縛保持させておくことができる。ところで、上記セグメント集合形態における円弧状セグメント５１，５２又は９１，９２の径方向のズレは円弧状セグメント５１，５２又は９１，９２への保持リング１１，１２の嵌合力（縮径力）によって阻止され、円弧状セグメント５１，５２又は９１，９２の軸線方向のズレは円弧状セグメント５１，５２又は９１，９２と保持リング１１，１２との摩擦係合力（軸線方向における相対移動を阻止する摩擦係合力）によって阻止される。また、各保持リング１１，１２は、図２に示す如く、保持リング係止面５ｅ，９ｅに衝合させた状態で基端リング部５Ｃ，９Ｃの外周面に嵌合させておくことが望ましく、このようにしておくことにより、一方の円弧状セグメント５１，９１（又は５２，９２）への保持リング１１，１２の摩擦係合力と他方の円弧状セグメント５２，９２（又は５１，９１）の保持リング係止面５ｅ，９ｅへの保持リング１１，１２の衝合力とによって、円弧状セグメント５１，５２又は９１，９２の軸線方向へのズレがより確実に防止されることになる。

なお、各保持リング１１，１２による基端リング部５Ｃ，９Ｃの緊縛保持力は、自然形態における保持リング１１，１２の内径と基端リング部５Ｃ，９Ｃに嵌合させたときの保持リング１１，１２の内径つまり基端リング部５Ｃ，９Ｃの外径との寸法差に比例し、この寸法差が大きくなるに従い当該緊縛保持力も大きくなるが、保持リング１１，１２として使用するガータスプリングの選定に当たっては、保持リング１１，１２による分割型密封環５，９の緊縛保持作業（保持リング１１，１２を自然形態から拡径して基端リング部５Ｃ，９Ｃに嵌合させる作業）をも考慮しておく必要がある。すなわち、自然形態における内径が基端リング部５Ｃ，９Ｃの外径に比して必要以上に小さな保持リング（ガータスプリング）１１，１２を使用すると、大きな緊縛保持力が得られるものの、基端リング部５Ｃ，９Ｃに嵌合させうる程度に拡径することが困難となる。逆に、自然形態における内径が基端リング部５Ｃ，９Ｃの外径に比して必要以上に大きな保持リング（ガータスプリング）１１，１２を使用すると、基端リング部５Ｃ，９Ｃに嵌合させうる程度にまで容易に拡径することができる反面、分割型密封環５，９を上記セグメント集合形態を維持するために必要且つ十分な緊縛保持力が得ることができない。

以上のように構成された分割型メカニカルシールにあっては、分割型密封環である第１及び第２密封環５，９を次のように組み立てることができる。

すなわち、第１密封環５については、まず、分割面つまり円弧状セグメント５１，５２の端面５１ａ，５２ａ同士を衝合させた上、ガータスプリング１１を中間リング部５Ｂの基端面である保持リング係止面５ｅに衝合させた状態で基端リング部５Ｃに嵌合させることにより、円弧状セグメント５１，５２をその端面５１ａ，５２ａが軸線方向及び径方向にズレを生じない円環状をなして集合するセグメント集合形態に保持する（図２及び図３参照）。そして、このようにガータスプリング１１によりセグメント集合形態に緊縛保持された分割型密封環５を第１緊縛リング４に嵌合させると共に、第１緊縛リング４を、そのフランジ部４ａを第１リテーナリング３の環状突起３ｄに嵌合させた状態で、締付ボルト２１により第１リテーナリング３のフランジ部３ｂに取り付ける。この段階（以下「緊縛開始段階」という）では、分割型密封環５は緊縛リング４により緊縛されていないが、分割型密封環５がその基端リング部５Ｃに嵌合させたガータスプリング１１により円環状のセグメント集合形態に緊縛保持されているから、第１緊縛リング４が第１リテーナリング３に取り付けられた緊縛開始段階では、分割密封環５がガータスプリング１１により分離不能な一体集合物として第１緊縛リング４に内嵌保持されることになり、円弧状セグメント５１，５２を円環状形態に保持しておく人為的なセグメント保持作業は必要とされない。すなわち、セグメント保持作業は緊縛開始段階に至るまでは必要とされるが、その後においては必要とされず、セグメント保持作業の人的作業部分が大幅に減少すると共に、セグメント保持作業中の第１及び第２密封環５，９を損傷させるリスクを低減することが可能となる。

次いで、この状態から締付ボルト２１により第１緊縛リング４を第１リテーナリング３へと締付けることにより、第１緊縛リング４に形成されたテーパ面４ｃと分割型密封環５の中間リング部５Ｂのテーパ面５ｂとが係合して、当該中間リング部５Ｂが第１緊縛リング４により緊縛されていき、分割型密封環５の基端面（基端リング部５Ｃの基端面たる保持面）５ｄが第１リテーナリング３の受止保持面３ｅに衝合した時点で第１緊縛リング４の締め付けが完了し、第１密封環５が第１緊縛リング４により第１リテーナリング３に固定保持されて当該密封環５の組立が完了する。

このとき、分割密封環５の分割面５１ａ，５２ａはガータスプリング１１により緊縛保持された状態で第１緊縛リング４による緊縛作用を受けるため、緊縛開始段階から最終組立段階（緊縛リングのリテーナリングへの締め付けがほぼ完了して分割型密封環が緊縛リングによって円環状形態に保持されるようになる段階）を経て第１緊縛リング４による分割密封環５の緊縛が完了する組立完了に至る間において、分割密封環５の分割面５１ａ，５２ａが軸線方向及び／径方向にズレを生じるようなことがなく、分割密封環５を適正形態に組み立てることができる。

したがって、第１密封環５の組立を、格別の熟練度を必要とすることなく安全に、しかも容易且つ効率よく行うことができる。

また、第２密封環９の組立は、第１密封環５の組立に引き続いて行われるが、第２密封環９の組立も上記した第１密封環５の組立と同様の手順で行われる。すなわち、第２密封環９をガータスプリング１２で円環状のセグメント集合形態に緊縛保持した上、これを第２緊縛リング８に内嵌保持させる共に第２緊縛リング８を締付ボルト２２により第２リテーナリング７に締付けることにより、第２密封環９がその分割面９１ａ，９２ａが軸線方向及び／径方向にズレを生じない適正形態に組み立てられる。この場合も、人為的なセグメント保持作業は、第２緊縛リング８が第２リテーナリング７に取り付けられた緊縛開始段階以降は必要とされず、第２密封環９の組立を格別の熟練度を必要とすることなく安全に、しかも容易且つ効率よく行うことができる。

また、分割型密封環５，９を分解する場合において緊縛リング４，８による緊縛を解除したときにも、ガータスプリング１１，１２による緊縛状態が保持されていて、分割型密封環５，９が円弧状セグメント５１，５２又は９１，９２に分離することがないから、分割型密封環５，９の分解作業を安全且つ効率よく行うことができる。したがって、当該メカニカルシールが回転軸６を水平とする横型回転機器（横軸型ポンプ等）に装備されるものである場合や大型（大径）の分割型密封環５，９を使用するものである場合にも、メンテナンス作業を含む分解，組立作業を安全に、しかも容易且つ効率よく行うことができる。

ところで、本発明は上記した実施の形態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で適宜に改良，変更することができる。

例えば、上記した例では、分割型密封環５，９を金属製の緊縛リング４，５によって直接的に緊縛させるようにしたが、分割型密封環５，９を緊縛リング４，５との間にシート状の弾性部材を介在させて間接的に緊縛させるように構成してもよい。すなわち、図５は本発明に係る分割型メカニカルシールの変形例を示す縦断側面図であり、図６は図５の要部を拡大して示す詳細図であり、図７は図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う要部の縦断背面図であり、図８は図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う要部の縦断正面図であるが、図５〜図８に示す分割型メカニカルシールにあっては、分割型密封環５，９の中間リング部５Ｂ，９Ｂと緊縛リング４，８との対向周面間に、当該中間リング部５Ｂ，９Ｂの全周を囲繞するシート状の弾性部材（例えば、ゴム等の非圧縮性弾性材からなるシート）２５，２６を介装してある。このようにすれば、緊縛リング４，８による緊縛力に過不足がある場合や分割型密封環５，９に作用する内圧が高い場合にも、分割型密封環５，９が適正な円環状形態に保持されることになり、円弧状セグメント５１，５２又は９１，９２が変形して密封端面５ａ，９ａに歪を生じる等の問題を生じることがない。また、分割型密封環５，９と緊縛リング４，８との摩擦係合力が増大して、分割型密封環５，９とリテーナリング３，７との相対回転を阻止するためのドライブピン１６，２０及びこれが係合する係合凹部５ｆ，９ｆの形成を排除することも可能となる。

また、上記した例では、円弧状セグメント５１，５２又は９１，９２とその基端リング部５Ｃ，９Ｃに嵌合させた保持リング１１，１２との軸線方向における相対移動を、保持リング１１，１２と中間リング部５Ｂ，９Ｂとの摩擦係合力に加えて保持リング１１，１２を保持リング係止面５ｅ，９ｅに衝合させることによる係止力によって阻止するようにしたが、図９に示す如く、分割型密封環５，９の基端リング部５Ｃ，９Ｃの外周面に、前記セグメント集合形態において保持リング１１，１２を当該密封環５，９の軸線方向に相対移動不能に係合保持する環状の凹溝５ｇ，９ｇを形成しておいてもよい。このようにすれば、上記相対移動を効果的に阻止することができ、分割型密封環５，９の組立時における分割面のズレ、特に軸線方向のズレをより確実に防止することができる。

また、保持リング１１，１２としては上記したガータスプリングの他、Ｏリングを使用することができる。保持リング１１，１２としてＯリングを使用する場合には、Ｏリングの一箇所を切離して、この切離箇所を分割密封環５，９の緊縛時に接着剤等により連結するようにすることも可能である。

また、本発明は、第１及び第２密封環５，９の何れか一方のみを分割型密封環とするアウトサイド型メカニカルシールにも適用することができる。また、上記した例では、密封環５，９及び第２リテーナ７を除いて非分割構造としたが、これら以外のメカニカルシール構成部材（シールケース２、第１リテーナリング３及び緊縛リング４，５等）についても周方向に複数部分に分割した分割構造としておくことも可能である。

１ ハウジング
２ シールケース
２ａ 内周部
３ 第１リテーナリング
３ａ 保持部
３ｂ フランジ部
３ｃ 係合孔
３ｄ 環状突起
３ｅ 受止保持面
３ｆ 貫通孔
４ 第１緊縛リング
４ａ フランジ部
４ｂ 緊縛部
４ｃ テーパ面
５ 第１密封環
５Ａ 先端リング部
５Ｂ 中間リング部
５Ｃ 基端リング部
５ａ 密封端面
５ｂ テーパ面
５ｄ 保持面
５ｅ 保持リング係止面
５ｆ 係合凹部
５ｇ 凹溝
６ 回転軸
７ 第２リテーナリング
７ａ 環状突起
７ｂ 受止保持面
８ 第２緊縛リング
８ａ フランジ部
８ｂ 緊縛部
８ｃ テーパ面
９ 第２密封環
９Ａ 先端リング部
９Ｂ 中間リング部
９Ｃ 基端リング部
９ａ 密封端面
９ｂ テーパ面
９ｄ 保持面
９ｅ 保持リング係止面
９ｆ 係合凹部
９ｇ 凹溝
１０ スプリング部材
１１ 第１保持リング
１２ 第２保持リング
１３ Ｏリング
１４ ドライブピン
１５ Ｏリング
１６ ドライブピン
１７ 締結ボルト
１８ セットスクリュー
１９ Ｏリング
２０ ドライブピン
２１ 締付ボルト
２２ 締付ボルト
２３ スプリング受体
２４ 調整ボルト
２５ 弾性部材
２６ 弾性部材
５１ 円弧状セグメント
５１ａ 分割面
５２ 円弧状セグメント
５２ａ 分割面
９１ 円弧状セグメント
９１ａ 分割面
９２ 円弧状セグメント
９２ａ 分割面
Ａ 被密封流体領域
Ｂ 非密封流体領域

Claims (5)

1. シールケース側に設けられた第１密封環及びシールケースを洞貫する回転軸に設けられた第２密封環の少なくとも一方を周方向に複数の円弧状セグメントに分割された分割型密封環となして、この分割型密封環を、シールケース又は回転軸に軸線方向に移動可能な状態又は移動不能な状態で保持されたリテーナリングにこれに軸線方向に締め付け自在に取り付けた金属製の緊縛リングによって円環状に緊縛された状態で固定保持させ、第１密封環と第２密封環との対向端面である密封端面の相対回転摺接作用により当該相対回転摺接部分の内周側領域たる被密封流体領域とその外周側領域た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分割型メカニカルシールにおいて、
   分割型密封環が、密封端面を形成した先端リング部と緊縛リングにより緊縛される中間リング部と弾性的に拡径自在な保持リングにより緊縛される基端リング部とからなるものであって、基端リング部を緊縛した保持リングにより円環状のセグメント集合形態に保持された状態で、リテーナリングに締め付けた緊縛リングによりリテーナリングに固定されたものであり、
   分割型密封環の基端リング部を中間リング部より小径となし、中間リング部の基端面における外周側部分を軸線方向に直交する円環状面である保持リング係止面に構成して、保持リングが当該保持リング係止面に衝合した状態で基端リング部に嵌合されていることを特徴とする分割型メカニカルシール。
2. シールケース側に設けられた第１密封環及びシールケースを洞貫する回転軸に設けられた第２密封環の少なくとも一方を周方向に複数の円弧状セグメントに分割された分割型密封環となして、この分割型密封環を、シールケース又は回転軸に軸線方向に移動可能な状態又は移動不能な状態で保持されたリテーナリングにこれに軸線方向に締め付け自在に取り付けた金属製の緊縛リングによって円環状に緊縛された状態で固定保持させ、第１密封環と第２密封環との対向端面である密封端面の相対回転摺接作用により当該相対回転摺接部分の内周側領域たる被密封流体領域とその外周側領域た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分割型メカニカルシールにおいて、
   分割型密封環が、密封端面を形成した先端リング部と緊縛リングにより緊縛される中間リング部と弾性的に拡径自在な保持リングにより緊縛される基端リング部とからなるものであって、基端リング部を緊縛した保持リングにより円環状のセグメント集合形態に保持された状態で、リテーナリングに締め付けた緊縛リングによりリテーナリングに固定されたものであり、
   分割型密封環の基端リング部の外周面に、前記セグメント集合形態において保持リングが当該密封環の軸線方向に相対移動不能に係合保持する環状の凹溝が形成されていることを特徴とする分割型メカニカルシール。
3. 分割型密封環の中間リング部とこれに外嵌させた緊縛リングとの対向周面を、緊縛リングのリテーナリングへの締め付け方向に漸次拡大する截頭円錐状のテーパ面に構成してあることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載する分割型メカニカルシール。
4. 保持リングがガータスプリング又はＯリングであることを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れかに記載する分割型メカニカルシール。
5. 分割型密封環の中間リング部と緊縛リングとの対向周面間に、当該中間リング部の全周を囲繞するシート状の弾性部材を介装してあることを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れかに記載する分割型メカニカルシール。

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