JP6111178B2 - 軸封装置 - Google Patents

Description

本発明は、ビーズミルや攪拌機等の回転機器に装備される軸封装置であって、特に、回転機器の軸封部ハウジングとこれを同心状に洞貫する回転軸との間に軸線方向に縦列配置された一次側メカニカルシール及び二次側メカニカルシールシールにより、当該回転機器の機内領域と機外領域とを両メカニカルシール間に形成された封液領域を介して遮蔽シールするように構成された軸封装置に関するものである。

従来のこの種の軸封装置として、例えば、特許文献１又は特許文献２に開示される如く、軸封部ハウジングに取り付けられたシールケースと回転軸との間に装填された両メカニカルシールを、夫々、シールケースに設けられたケース側密封環と回転軸に設けられた軸側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るシール機能を発揮する端面接触形のものに構成したものが公知である。

而して、端面接触形メカニカルシールでは、両密封環の密封端面が相対回転摺接するために、その相対回転摺接部分（シール部分）が摩擦熱により異常摩耗や歪を発生したり、極端な場合には密封環が熱損（熱割れ）する等のトラブルを生じ、長期に亘って良好なシール機能を発揮し得ないといった問題がある。このため、特許文献１に開示された軸封装置（以下「第１従来軸封装置」という）及び特許文献２に開示された軸封装置（以下「第２従来軸封装置」という）では、シールケースに形成した給液路からシール部分に冷却液を供給することによって、当該シール部分を冷却するように工夫している。

特開２０１２−３６９２６公報 特開２００５−４８８１８公報

ところで、一次側メカニカルシールと二次側メカニカルシールシールを縦列配置してなる軸封装置は、当然のことながら、単一のメカニカルシールで構成される軸封装置に比して軸線方向長さが長くなる。而して、第１従来軸封装置では、特許文献１の図２に示される如く、両メカニカルシールを軸封部ハウジング外に位置させた状態で回転機器に装置されているため、軸封装置が軸封部ハウジング外に大きくはみ出すことになり、つまり回転機器に占める軸封装置の設置スペース（軸線方向スペースであり、以下「軸封装置設置スペース」という）が大きくなり、軸封装置を含めた回転機器全体が大型化するといった問題がある。

一方、第２従来軸封装置は、特許文献２の図１に示される如く、メカニカルシールのうち一次側メカニカルシールが軸封部ハウジング内に位置する状態で回転機器に組み込むように構成されたものであり、軸封部ハウジング外にはみだす軸封装置部分の軸線方向長さを小さくできるものであるから、第１従来軸封装置に比して、回転機器に占める軸封装置設置スペースを大幅に小さく（略半減）することができ、軸封装置を含めた回転機器全体の可及的なコンパクト化を実現することができる。

しかし、冷却液の給液路は軸封部ハウジング外においてシールケースに形成しておく必要があるため、第２従来軸封装置にあっては、どうしても冷却液の供給箇所（給液路の下流側開口部）と軸封部ハウジング内に位置する一次側メカニカルシールのシール部分（密封端面の相対回転摺接部分）との距離が長くなる。その結果、給液路から供給された冷却液がシール部分へと円滑に流動し難く、密封環ないし密封端面の冷却が不十分となる虞れがある。

これに対して、第１従来軸封装置では、両メカニカルシールが軸封部ハウジング外に位置するため、冷却液の給液路をメカニカルシールのシール部分の近傍に開口させた状態でシールケースに形成しておくことができ、冷却液がシール部分へと確実に流動させることができるが、給液路がシールケースの内周部における一箇所に開口されているため、密封環の周方向における冷却温度が当該開口部に近い箇所と遠い箇所とで異なり、その結果、シール部分が不均一な冷却により歪を生じる虞れがある。

本発明は、第１及び第２従来軸封装置における上記した問題をすべて解決して、一次側メカニカルシール及び二次側メカニカルシールの各シール部分を良好に冷却して適正な軸封機能を発揮することができる軸封装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、回転機器の軸封部ハウジングとこれを同心状に洞貫する回転軸との間に軸線方向に縦列配置された一次側メカニカルシール及び二次側メカニカルシールシールにより、当該回転機器の機内領域と機外領域とを両メカニカルシール間に形成された封液領域を介して遮蔽シールすると共に、封液循環供給手段により封液領域に機内領域及び機外領域より高圧の封液を循環供給させることによって両メカニカルシールのシール部分の潤滑及び冷却を行うように構成された軸封装置であって、一次側メカニカルシールが、軸封部ハウジングに取り付けられた筒状のシールケースと、回転軸に取り付けられたスリーブと、軸封部ハウジング内に配してシールケースにＯリングを介して軸線方向移動可能に内嵌保持された第１ケース側密封環と、第１ケース側密封環の機内領域側に配してスリーブに固定された第１軸側密封環と、第１ケース側密封環の背面部とシールケースに形成された第１スプリングリテーナとの間に装填されて第１ケース側密封環を第１軸側密封環へと押圧附勢する第１スプリング部材とを具備して、両密封環の相対回転摺接作用によりその相対回転摺接部分である第１シール部分の外周側領域である機内領域とその内周側領域である封液領域とを遮蔽シールするように構成された端面接触形のものであり、二次側メカニカルシールが、前記シールケース及びスリーブと、第１ケース側密封環の機外領域側に配してスリーブにＯリングを介して軸線方向移動可能に外嵌保持された第２軸側密封環と、第１ケース側密封環と第２軸側密封環との間に配してスリーブに形成された第２スプリングリテーナと、第２軸側密封環の機外領域側に配してシールケースに固定された第２ケース側密封環と、第２軸側密封環と第２スプリングリテーナとの間に装填されて第２軸側密封環を第２ケース側密封環へと押圧附勢する第２スプリング部材とを具備して、両密封環の相対回転摺接作用によりその相対回転摺接部分である第２シール部分の内周側領域である機外領域とその外周側領域である封液領域とを遮蔽シールするように構成された端面接触形のものであり、封液循環供給手段が、シールケースに形成された中空のヘッダ空間と、シールケースに形成されてヘッダ空間に封液を供給する給液路と、第１スプリングリテーナと第１ケース側密封環との間に形成される封液領域部分である第１冷却空間と、第１シール部分の内周側に形成される封液領域部分である第２冷却空間と、第２シール部分の外周側に形成される封液領域部分である第３冷却空間と、両スプリングリテーナ間に形成される封液領域部分である中継空間と、シールケースに周方向に等間隔を隔てて形成された複数の貫通孔であって、封液をヘッダ空間から第１冷却空間へと流入させる連通路と、シールケースに形成されており、第１スプリングリテーナから第１ケース側密封環とスリーブとの対向周面間を同心状に通過して第２冷却空間へと延びる円筒状のバッフルと、第１ケース側密封環とバッフルとの対向周面間に形成される封液領域部分であって、封液を第１冷却空間から第２冷却空間へと流動させる冷却通路と、スリーブとバッフル及び第１スプリングリテーナとの対向周面間に形成される封液領域部分であって、封液を第２冷却空間から中継空間へと流動させる連絡通路と、シールケースの内周部に第２スプリングリテーナの外周面に近接して形成された環状凹溝であって、周方向の一箇所に流体流動を阻止する堰を設けてある旋回流路と、シールケースに形成されており、堰から回転軸の回転方向と逆方向に延びる旋回流路部分を第３冷却空間に開口させる旋回流路口と、第２スプリングリテーナに形成された複数の貫通孔であって、一端部を中継空間に開口すると共に他端部を旋回流路に向けて開口するポンピング通路と、シールケースに形成されており、封液を第３冷却空間から回転軸の回転方向に対する接線方向に排出する排液路とを具備して、封液領域において封液を給液路から排液路へと流動せしめるように構成されていることを特徴とする軸封装置を提案するものである。

本発明の軸封装置の好ましい実施の形態にあっては、前記第１スプリングリテーナが軸線方向に対向する環状のスプリング受部とスプリング保持部とを具備するものであり、第１スプリングリテーナの内部空間であってスプリング受部とスプリング保持部との間に形成される空間を前記ヘッダ空間とすると共に、スプリング保持部に周方向に等間隔を隔てて複数の前記連通路を形成してあり、第１スプリング部材が、これらの連通路の一部又は全部に挿通されてスプリング受部と第１ケース側密封環との対向端面間に装填された複数のコイルスプリングからなるものである。

また、本発明の軸封装置にあっては、一次側メカニカルシールの各密封環の先端面が軸線に直交する内外径同一の環状平面である密封端面に構成されていると共に、当該各密封環の先端部における内周面が密封端面へと漸次拡径する截頭円錐状のテーパ面に構成されており、前記バッフルの先端部に環状の誘導突起を形成すると共に、この誘導突起の外周面を截頭円錐状のテーパ面に構成してあることが好ましい。また、前記各ポンピング通路は、軸線に平行して第２スプリングリテーナの背面に開口する吸込側流路部分と径方向に延びて第２スプリングリテーナの外周面に開口する吐出側流路部分とからなる断面Ｌ字状の貫通孔であることが好ましい。また、第２スプリングリテーナとスリーブとの嵌合部分にキー溝を形成して、このキー溝にキーを係合させることにより、第２スプリングリテーナのスリーブに対する相対回転を阻止するように構成しておくことが好ましい。さらに、本発明の軸封装置は、シールケース及びスリーブが軸封部ハウジング及び回転軸に着脱自在に取り付けられており、シールケース並びにこれに設けられる第１及び第２メカニカルシール構成部材群からなる静止側密封要素とスリーブ並びにこれに設けられる第１及び第２メカニカルシール構成部材群からなる回転側密封要素とを着脱自在なセットプレートにより一体連結しうるように構成したカートリッジ形の軸封装置であることが好ましい。

本発明の軸封装置は、一次側メカニカルシールを軸封部ハウジング内に位置させることにより軸封装置を含めた回転機器全体のコンパクト化を実現できるといった第２従来軸封装置と同様の利点を有するものでありながら、一次側メカニカルシールのシール部分（第１シール部分）及び二次側メカニカルシールのシール部分（第２シール部分）の冷却が不十分ないし不良であるといった第１及び第２従来軸封装置が有していた問題を解決したものであり、各メカニカルシールのシール部分を良好に冷却し得て、長期に亘って適正な軸封機能を発揮させることができる、極めて実用的価値大なるものである。

すなわち、本発明の軸封装置にあっては、封液領域に第１冷却空間から冷却通路、第２冷却空間、連絡通路、中継空間、ポンピング通路、旋回流路及び旋回流路口を順次経て第３冷却空間に至る一連の封液流路が形成されており、かかる封液流路において、給液路からヘッダ空間に供給された封液を連通路から第１冷却空間に注入させること、ポンピング通路によるポンピング作用により中継空間からポンピング通路、旋回流路及び旋回流路口を介して第３冷却空間に強制流動させること及び排液路から第３冷却空間の封液を排出させることにより、封液が停滞することなく円滑に流動せしめられる。したがって、第２従来軸封装置と異なって、冷却空間、冷却通路及び第２冷却空間において一次側メカニカルシールの密封環ないし第１シール部分の冷却が、また第３冷却空間において二次側メカニカルシールの密封環ないし第２シール部分の冷却が、夫々良好且つ十分に行われる。

また、第１及び第２冷却空間とこれらの空間を接続する冷却通路とが同心をなす環状空間であること及び給液路からヘッダ空間に供給された封液が連通路により第１冷却空間にその周方向に等間隔を隔てた複数個所から流入されることから、第１冷却空間、冷却通路及び第２冷却空間における周方向の封液温度分布が均一となって、一次側メカニカルシールの密封環ないし第１シール部分を均一に冷却することができ、第１従来軸封装置における如くシール部分が不均一な冷却によって歪を生じるといった問題はこれが生じることがない。

また、ポンピング通路から旋回流路にポンピングされた封液を堰に衝突させて旋回流路口から第３冷却空間に流出させるようにしたことによって、第３冷却空間においては封液が攪拌されながら第２軸側密封環の回転に伴って第２シール部分の全周を回動されることになり、第２シール部分の封液による冷却が均一且つ良好に行われる。しかも、排液路が回転軸の回転方向（第２軸側密封環の回転方向）に対する接線方向に封液を流出するように形成されているから、第３冷却空間の封液が排液路から円滑に排出されることになり、第３冷却空間における封液の置換（旋回流路口から流入する封液と排液路から排出される封液との置換）が可及的迅速に行われて、第２シール部分の冷却が更に良好に行われる。

また、本発明の軸封装置にあっては、一次側メカニカルシールの各密封環の先端部における内周面を前記したテーパ面に構成すると共に、バッフルの先端部に外周面をテーパ面に構成しておくことにより、冷却通路から第２冷却空間に流入した封液を第１シール部分へと確実に誘導させ得て第１シール部分の冷却を更に良好に行うことができると共に、封液を第２冷却空間から連絡通路へと円滑に誘導させ得て前記一連の封液流路における封液流動を更に円滑に行うことができ、第１シール部分の封液による冷却ないし潤滑をより効果的に行うことができる。

図１は本発明に係る軸封装置の一例を示す断面図（断面は図５のＩ−Ｉ線に沿う）である。 図２は図１と異なる断面に係る図１対応の断面図（断面は図４のII−II線に沿う）である。 図３は図２の要部拡大図である。 図４は図２のIV−IV線に沿う断面図である。 図５は図１のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。 図６は図１のVI−VI線に沿う断面図である。 図７は図１のVII−VII線に沿う断面図である。 図８は本発明に係る軸封装置の変形例を示す断面図である。 図９は図８と異なる図８対応の断面図である。

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は本発明に係る軸封装置の一例を示す断面図（断面は図５のＩ−Ｉ線に沿う）であり、図２は図１と異なる断面に係る図１対応の断面図（断面は図４のII−II線に沿う）であり、図３は図２の要部拡大図であり、図４は図２のIV−IV線に沿う断面図であり、図５は図１のＶ−Ｖ線に沿う断面図であり、図６は図１のVI−VI線に沿う断面図であり、図７は図１のVII−VII線に沿う断面図である。なお、以下の説明において、前後とは図１又は図２における左右を意味するものとする。

図１に示す軸封装置Ｍは、ビーズミル等の回転機器の軸封部ハウジング（スタフィンボックス）１とこれを同心状に洞貫する当該回転機器の回転軸２との間に一次側メカニカルシール３及び二次側メカニカルシール４を軸線方向（前後方向）に縦列配置して、当該回転機器の内部領域である機内領域Ａとその外部領域である機外領域Ｂとを両シール３，４間に形成された封液領域Ｃを介して遮蔽シールするように構成されたものであって、封液領域Ｃに封液循環供給手段５により被密封流体領域である機内領域Ａ及び非密封流体領域である機外領域（この例では大気領域）Ｂより高圧の封液５ａを循環供給させることによって両メカニカルシール３，４のシール部分を冷却，潤滑するように構成されている。

一次側メカニカルシール３は、図１及び図２に示す如く、軸封部ハウジング１に取り付けられた筒状のシールケース６と、回転軸２に取り付けられたスリーブ７と、シールケース６にＯリング８を介して軸線方向移動可能（前後方向移動可能）に保持された第１ケース側密封環９と、スリーブ７に固定された第１軸側密封環１０と、第１ケース側密封環９を第１軸側密封環１０へと押圧附勢する第１スプリング部材１１とを具備して、両密封環９，１０の相対回転摺接作用によりその相対回転摺接部分である第１シール部分９ａ，１０ａの外周側領域である機内領域Ａとその内周側領域である封液領域Ｃとを遮蔽シールするように構成された端面接触形のものである。

二次側メカニカルシール４は、図１及び図２に示す如く、軸封部ハウジング１外において一次側メカニカルシール３の封液領域Ｃ側（機外領域Ｂ側）に配置されており、前記シールケース６及びスリーブ７と、シールケース６に固定された第２ケース側密封環１２と、スリーブ７にＯリング１３を介して軸線方向移動可能（前後方向移動可能）に保持された第２軸側密封環１４と、第２軸側密封環１４を第２ケース側密封環１２へと押圧附勢する第２スプリング部材１５とを具備して、両密封環１２，１４の相対回転摺接作用によりその相対回転摺接部分である第２シール部分１２ａ，１４ａの外周側領域である封液領域Ｃとその内周側領域である機外領域（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形のものである。

シールケース６は、図１及び図２に示す如く、軸封部ハウジング１の外端部（前端部）に衝合する第１ケース部分１６とその外端部（前端部）に衝合する第２ケース部分１７とに分離構成された金属製の円筒状構造物であり、回転軸２が同心状に洞貫する状態で、軸封部ハウジング１に取り付けられている。すなわち、第１及び第２ケース部分１６，１７は、複数個の連結ボルト１８（図２及び図５参照）により一体化された状態で且つ第１ケース部分１６の先端部（後端部）である円筒状の密封環保持部１６ａを軸封部ハウジング１内に突入させた状態で、軸封部ハウジング１に植設した複数個の固定ボルト２０及びこれに螺着したナット２１（図１及び図５参照）により軸封部ハウジング１に取り付けられている。すなわち、シールケース６は、その先端部１６ａを軸封部ハウジング１の円形内周部１ａにＯリング１９を介して内嵌させた状態で、当該軸封部ハウジング１に取り付けられている。

シールケース６の内周部には、後述する第１スプリング部材１１を保持する第１スプリングリテーナ２２が形成されている。すなわち、第１スプリングリテーナ２２は、図１及び図２に示す如く、第１ケース部分１６の本体部（密封環保持部１６ａを除く部分）の内周部に一体形成された円環状のスプリング受部２２ａと当該密封環保持部１６ａの内周部における軸線方向中間部に内嵌された金属製円環状体のスプリング保持部２２ｂとその基端内周部（前端内周部）に一体形成した円筒状の蓋部２２ｃとからなり、スプリング受部２２ａに挿通させた複数個の締付ボルト２３（図１及び図４参照）を締め付けて蓋部２２ｃをスプリング受部２２ａの先端内周部（後端内周部）に衝合させることにより、内部に中空の環状空間２４が形成される形態で一体構成されている。なお、第１スプリングリテーナ２２の内部に形成される環状空間２４は、スプリング受部２２ａとスプリング保持部２２ｂとの間の空間を蓋部２２ｃで閉塞することによって形成されるものであり、後述するヘッダ空間２４として機能させるものである。また、第１スプリングリテーナ２２のスプリング保持部２２ｂには軸線方向に貫通する複数個の貫通孔２５が形成されている。これらの貫通孔２５は、スプリング保持部２２ｂの周方向に等間隔を隔てて配置されている。

スリーブ７は、図１及び図２に示す如く、先端（後端部）に断面Ｌ字状をなす環状の密封環保持部７ａを一体形成した金属製の円筒状体であり、密封環保持部７ａを第１ケース部分１６の密封環保持部１６ａの先端より機内領域Ａ側に位置させると共に基端部（前端部）７ｂをシールケース６外に位置させた状態で、回転軸２に固定環２６を介して着脱自在に挿通固定されている。固定環２６は、回転軸２及びスリーブ７の基端部７ｂに複数個の第１及び第２セットスクリュー２７，２８を締め付けることにより、スリーブ７を回転軸２に固定する。

スリーブ７には、図１及び図２に示す如く、第１スプリングリテーナ２２の機外領域Ｂ側に配して第２スプリングリテーナ２９が固定されている。第２スプリングリテーナ２９は金属製の環状体であり、キー３０を介してスリーブ７に相対回転不能に嵌合固定されている。すなわち、図２に示す如く、スリーブ７と第２スプリングリテーナ２９との嵌合部分（スリーブ７の外周部及び第２スプリングリテーナ２９の内周部）に形成したキー溝７ｃ，２９ａにキー３０を係合させることにより、両者７，２９を相対回転不能に連結している。なお、第２スプリングリテーナ２９の機内領域Ａ方向（後方）への移動はスリーブ７に形成した環状段部７ｄによる係止力によって阻止されており、機外領域Ｂ方向（前方）への移動は第２スプリングリテーナ２９と第２ケース側密封環１２に衝合する第２軸側密封環１４との間に装填された第２スプリング部材１５による押圧力（附勢力）によって阻止されている。

第１ケース側密封環９は、軸封部ハウジング１内に位置してシールケース６に設けられている。すなわち、第１ケース側密封環９は、図１〜図３に示す如く、第１スプリングリテーナ２２のスプリング保持部２２ｂから機内領域Ａ側に離間した位置に配して、第１ケース部分１６の密封環保持部１６ａの先端内周部にＯリング８を介して軸線方向移動可能に嵌合保持されている。第１ケース側密封環９は、先端面（後端面）を軸線に直交する平滑な環状平面である密封端面９ａに構成すると共に先端部内周面を密封端面９ａへと漸次拡径する截頭円錐状のテーパ面９ｂに構成した円環状体であって、この例では炭化珪素等のセラミックスで構成されている。第１ケース側密封環９は、その基端内周部に形成した凹部に第１スプリングリテーナ２２のスプリング保持部２２ｂに突設したドライブピン３１を係合させることにより、所定範囲での軸線方向移動が許容される状態でシールケース６に対する相対回転が阻止されている。

第１軸側密封環１０は、軸封部ハウジング１内に位置してスリーブ７に設けられている。すなわち、第１軸側密封環１０は、図１〜図３に示す如く、スリーブ７の密封環保持部７ａにＯリング３２及びドライブピン３３を介して嵌合固定されている。第１軸側密封環１０は、先端面（前端面）を軸線に直交する平滑な環状平面である密封端面１０ａに構成すると共に先端部内周面を密封端面１０ａへと漸次拡径する截頭円錐状のテーパ面１０ｂに構成した円環状体であって、この例では第１ケース側密封環９と同質材料（炭化珪素等のセラミックス）で構成されている。第１軸側密封環１０の密封端面１０ａは、第１ケース側密封環９の密封端面９ａと内外径を同一とするもので、両密封端面９ａ，１０ａの相対回転摺接作用により、その相対回転摺接部分（第１シール部分）９ａ，１０ａにおいて機内領域Ａと封液密封領域Ｃとを遮蔽シールする。なお、第１軸側密封環１０の内径（テーパ面１０ｂの最小径）は第１ケース側密封環９の内径（テーパ面９ｂの最小径）より若干小さく設定されている。また、両密封環９ａ，１０ａのテーパ面９ｂ，１０ｂはハの字状をなして対向しているが、両テーパ面９ｂ，１０ｂの密封端面９ａ，１０ａに対する傾斜角度は同一又は略同一に設定されている。

第１スプリング部材１１は、図４に示す如く、前記貫通孔２５と同数のコイルスプリング１１ａで構成されており、各コイルスプリング１１ａは、図１及び図２に示す如く、第１スプリングリテーナ２２のスプリング保持部２２ｂに形成された各貫通孔２５に挿通された状態でスプリング受部２２ａと第１ケース側密封環９との対向端面間に装填されていて、第１ケース側密封環９を第１軸側密封環１０へと押圧附勢するものである。

第２ケース側密封環１２は、図２に示す如く、シールケース６の第２ケース部分１７の基端内周部（前端内周部）にＯリング３４及びドライブピン３５を介して内嵌固定された環状体であり、先端面（後端面）は軸線に直交する平滑な環状平面である密封端面１２ａに構成されている。

第２軸側密封環１４は、図１及び図２に示す如く、第２ケース側密封環１２の機内領域Ａ側に配してスリーブ７にＯリング１３を介して軸線方向移動可能に嵌合保持された環状体であり、先端面（前端面）は軸線に直交する平滑な環状平面である密封端面１４ａに構成されている。第２軸側密封環１４の密封端面１４ａの内径は第２ケース側密封環１２の密封端面１２ａの内径より小さく設定されているが、両密封端面１２ａ，１４ａの外径は同一とされていて、両密封端面１２ａ，１４ａの相対回転摺接作用により、その相対回転摺接部分（第２シール部分）１２ａ，１４ａにおいて機外領域Ｂと封液密封領域Ｃとを遮蔽シールする。なお、第２軸側密封環１４は第２ケース側密封環１２より硬質材料で構成されている。この例では、第２軸側密封環１４を炭化珪素等のセラミックスで構成すると共に、第２ケース側密封環１２をカーボンで構成してある。また、第２軸側密封環１４は、図２に示す如く、その外周部に形成した凹溝１４ｂに第２スプリングリテーナ２９から突出する係合突起２９ｂを係合させることによって、所定範囲での軸線方向移動が許容される状態でスリーブ７に対する相対回転が阻止されている。

第２スプリング部材１５は、図１及び図２に示す如く、第２軸側密封環１４と第２スプリングリテーナ２９との間に装填された板バネ（この例ではウエーブスプリング）で構成されており、第２軸側密封環１４を第２ケース側密封環１２へと押圧附勢する。なお、第２スプリング部材１５として、コイルスプリングに比して軸線方向長さの短い板バネを使用したことによって、二次側メカニカルシール４の軸線方向長さを短くすることができる。

封液循環供給手段５は、図１及び図２に示す如く、シールケース６に形成された給排液路３６，３７、ヘッダ空間２４、連通路２５、バッフル３８及び旋回流路３９と、第２スプリングリテーナ２９に形成されたポンピング通路４０と、封液領域Ｃの一部で構成される第１冷却空間Ｃ１、第２冷却空間Ｃ２、第３冷却空間Ｃ３、中継空間Ｃ４、冷却通路Ｃ５及び連絡通路Ｃ６を具備してなり、封液５ａを封液領域Ｃにおいて循環流動させるように構成されている。

封液５ａとしては、機内領域Ａの流体（被密封流体）に応じて適宜に選定された液体が使用される。例えば、被密封流体が銀ペースト等である場合には封液５ａとしてイソプロピルアルコールが使用され、被密封流体がディスプレイパネル用リブ材、誘導体等である場合には封液５ａとしてターピネルオイルが使用され、被密封流体が塗料、磁性塗料、接着剤等である場合には封液５ａとして清水や溶剤が使用される。

ヘッダ空間２４は、図１及び図２に示す如く、シールケース６の第１ケース部分１６にその内周部に沿って形成された中空の環状空間であり、この例では、前述した如く、第１スプリングリテーナ２２の内部に形成されている。

第１冷却空間Ｃ１は、図１〜図３に示す如く、封液領域Ｃの一部であって、第１ケース側密封環９の背面部と第１スプリングリテーナ２２の先端部（スプリング保持部）２２ｂとの間に形成される環状空間である。

第２冷却空間Ｃ２は、図１〜図３に示す如く、封液領域Ｃの一部であって、第１シール部分９ａ，１０ａの内周側に形成される環状空間である。

第３冷却空間Ｃ３は、図１〜図３に示す如く、封液領域Ｃの一部であって、第２シール部分１２ａ，１４ａの外周側に形成される環状空間である。

中継空間Ｃ４は、図１〜図３に示す如く、封液領域Ｃの一部であって、両スプリングリテーナ２２，２９間に形成される環状空間である。

給液路３６は、図２及び図４に示す如く、シールケース６の第１ケース部分１６に形成された貫通孔であって、一端部（下流端部）をヘッダ空間２４に連通すると共に、他端部（上流端部）を第１ケース部分１６の外周面に開口している。この給液路３６の他端部には、図示していないが、シールケース６外に配置した封液循環ポンプから導かれた給液ラインが接続されていて、所定量の封液５ａを給液路３６からヘッダ空間２４に供給する。

排液路３７は、図１及び図５に示す如く、シールケース６の第２ケース部分１７に形成された貫通孔であって、一端部（上流端部）を第３冷却空間Ｃ３に開口すると共に、他端部（下流端部）を第２ケース部分１７の外周面に開口している。この排液路３７の他端部は、図示していないが、フィルタ及びクーラを介設した排液ラインを介して前記封液循環ポンプに接続されていて、第３冷却空間Ｃ３の封液５ａを排液路３７からシールケース６外に排出し、給液路３６からヘッダ空間２４に循環供給させるようになっている。

ところで、給液路３６は、図４に示す如く、シールケース６（第１ケース部分１６）を直径方向に貫通しているが、排液路３７は、図５に示す如く、回転軸２の回転方向Ｒに対する接線方向にシールケース６（第２ケース部分１７）を貫通しており、封液５ａを第３冷却空間Ｃ３から回転方向Ｒに対する接線方向に排出するように工夫されている。

連通路２５は、図１〜図３に示す如く、ヘッダ空間２４と第１冷却空間Ｃ１とを仕切る第１スプリングリテーナ２２のスプリング保持部２２ｂを軸線方向に貫通する貫通孔であって、スプリング保持部２２ｂの周方向に等間隔を隔てて複数個設けられている。而して、給液路３６からヘッダ空間２４に供給された封液５ａは連通路２５から第１冷却空間Ｃ１に流入するが、このとき圧力損失を生じないように、全連通路２５を通過する流量は給液路３６からの封液供給量を下まわらないように設定される。すなわち、連通路２５の断面積及び数は、全連通路２５を流動する封液５ａの合計流量が給液路３６からヘッダ空間２４への封液供給量と少なくとも同一となるように設定されている。この例では、連通路２５として前記コイルスプリング１１ａを挿通させる貫通孔を利用している。すなわち、図４に示す如く、コイルスプリング１１ａが挿通させるべくスプリング保持部２２ｂに形成された貫通孔をすべて連通路２５として利用している。なお、当該貫通孔（コイルスプリング１１ａを挿通させるもの）のみでは連通路２５の上記条件を満足できない場合には、当該貫通孔に加えて連通路２５としてのみ機能する貫通孔をスプリング保持部２２ｂに形成しておく。

バッフル３８は、図１〜図３に示す如く、第１スプリングリテーナ２２のスプリング保持部２２ｂに一体形成された円筒状のもので、スプリング保持部２２ｂの先端内周縁部から第１ケース側密封環９とスリーブ７との対向周面間を同心状に通過して第２冷却空間Ｃ２へと延びている。すなわち、第１ケース側密封環９及び第１スプリングリテーナ２２とスリーブ７との対向周面間に形成される封液領域Ｃ部分が、図１及び図２に示す如く、第１ケース側密封環９とバッフル３８との対向周面間に形成される冷却通路Ｃ５と第１スプリングリテーナ２２及びバッフル３８とスリーブ７との対向周面間に形成される連絡通路Ｃ６とに分割されていて、冷却通路Ｃ５によって第１冷却空間Ｃ１に供給された封液５ａが第２冷却空間Ｃ２へと流入され、連絡通路Ｃ６によって第２冷却空間Ｃ２に流入された封液５ａが中継空間Ｃ４へと流動されるのである。

なお、バッフル３８の先端部は、径方向において第１ケース側密封環９の密封端面９ａに対向する位置に設けられているが、この例では、このバッフル３８の先端部に、図３に示す如く、外周面を第１ケース側密封環９の前記テーパ９ｂに平行ないし略平行する截頭円錐状のテーパ面に構成した環状の誘導突起３８ａが形成されている。ただし、誘導突起３８ａのテーパ面の軸線に対する傾斜角度は３０〜６０度の範囲に設定することが好ましい。傾斜角度が３０度よりも緩やかであると、封液５ａの第１シール部分９ａ，１０ａへの誘導が不十分となり、傾斜角度が６０度よりも急であると、封液５ａの円滑な流れを阻害するからである。

旋回流路３９は、図１〜図３に示す如く、シールケース１の第１ケース部分１６の内周部に第２スプリングリテーナ２９の外周面に近接対向して形成された環状凹溝で構成されている。旋回流路３９の周方向一箇所には、図１及び図６に示す如く、当該旋回流路３９における流体流動を阻止する堰３９ａが形成されている。また、旋回流路３９の機外領域Ｂ側の側壁を構成するシールケース部分つまり当該旋回流路３９と第３冷却空間Ｃ３とを仕切るシールケース部分１６ｂには、図１及び図６に示す如く、堰３９から回転軸２の回転方向Ｒと逆方向に延びる旋回流路部分を第３冷却空間Ｃ３に開口させる旋回流路口３９ｂが形成されている。

ポンピング通路４０は、図１、図２及び図７に示す如く、第２スプリングリテーナ２９に周方向に等間隔を隔てて形成された複数の断面Ｌ字形の貫通孔である。すなわち、各ポンピング通路４０は、軸線に平行して第２スプリングリテーナ２９の背面（後端面）において中継空間Ｃ４に開口する吸込側流路部分と径方向に延びて第２スプリングリテーナ２９の外周面において旋回流路３９に向けて開口する吐出側流路部分とからなる断面Ｌ字状の貫通孔である。而して、中継空間Ｃ４の封液５ａは、回転軸２の回転に伴う第２スプリングリテーナ２９の回転による遠心力によってポンピング通路４０から旋回流路３９へと供給されるが、ポンピング通路４０の断面積及び数は、全ポンピング通路４０から旋回流路３９への供給流量が中継空間Ｃ４に流入する流量つまり全連通路２５から第１冷却空間Ｃ１への供給流量を下まわらないように設定されている。なお、ポンピング通路４０は第２スプリングリテーナ２９をその後端面から外周面へと傾斜状に貫通するものとしておくことも可能であるが、上記した如く断面Ｌ字形の貫通孔としておくことにより、当該リテーナ２９の軸線方向厚みを小さくすることでき、第２スプリング部材１５として板バネを使用したこととも相俟って、二次側メカニカルシール４の軸線方向長さをより短くすることができる。このように、第２スプリングリテーナ２９の軸線方向厚みを小さくしたことによって、当該リテーナ２９のスリーブ７に対する回転阻止手段として一般的なドライブピンを使用することはスペース的にも組み立て作業上からも極めて困難であるが、かかる問題は、当該回転阻止手段として前記した如くキー３０を使用することにより解決することができる。

また、上記軸封装置Ｍは、シールケース６並びにこれに設けられる両メカニカルシール３，４の構成部材群（第１及び第２ケース側密封環９，１２等）からなる静止側密封要素とスリーブ７並びにこれに設けられる両メカニカルシール３，４の構成部材群（第１及び第２軸側密封環１０，１４等）からなる回転側密封要素とを、図１に鎖線図示如く、複数個（１個のみ図示）の金属製のセットプレート４１の基端部をボルト４２により第２ケース部分１７に取り付けると共に当該セットプレート４１の先端部を固定環２６に形成した環状凹部２６ａに係合させることによって、当該軸封装置Ｍの使用形態（図１及び図２に示す運転状態における形態）と同一の形態に一体連結しうるカートリッジ形のものに構成されている。したがって、静止側密封要素と回転側密封要素とをセットプレート４１で一体連結した形態で、つまり当該軸封装置Ｍを使用形態に組立てた状態のまま、回転機器への組み込み及び回転機器からの取り外しを行うことができる。すなわち、当該軸封装置Ｍの組み込み作業及び取り外し作業をセットプレート４１の脱着操作、第１セットスクリュー２７によるスリーブ７の回転軸２への脱着操作及びナット２１によるシールケース６の軸封部ハウジング１への脱着操作により極めて容易に行うことができる。なお、セットプレート４１は、当該軸封装置Ｍの運転時においては、図１に実線図示する如く、ボルト４１により第２ケース部分１７の外周部に取り付けておく。

以上のように構成された軸封装置Ｍにあっては、封液領域Ｃに第１冷却空間Ｃ１から冷却通路Ｃ５、第２冷却空間Ｃ２、連絡通路Ｃ６、中継空間Ｃ４、ポンピング通路４０、旋回流路３９及び旋回流路口３９ｂを順次経て第３冷却空間Ｃ３に至る一連の封液流路５ｂが形成されており、かかる封液流路５ｂにおいて、給液路３６からヘッダ空間２４に供給された封液５ａを連通路２５から第１冷却空間Ｃ１に注入させること、ポンピング通路４０によるポンピング作用により中継空間Ｃ４からポンピング通路４０、旋回流路３９及び旋回流路口３９ｂを介して第３冷却空間Ｃ３に強制流動させること及び排液路３７から第３冷却空間Ｃ３の封液５ａを排出させることにより、封液５ａが停滞することなく円滑に流動せしめられる。

すなわち、給液路３６からヘッダ空間２４に供給された封液５ａは、連通路２５から第１冷却空間Ｃ１に流入して、第１ケース側密封環９を冷却する。このとき、第１冷却空間Ｃ１には周方向に等間隔を隔てた複数個の連通路２５からヘッダ空間２４の封液５ａが供給されることから、つまり第１冷却空間Ｃ１にはその周方向に等間隔を隔てた複数個所から封液５ａが供給されることになるから、第１従来軸封装置のように冷却液が一箇所から供給される場合と異なって、封液５ａによる第１ケース側密封環９の冷却温度が不均一とならず、当該密封環９が均一に冷却される。

第１冷却空間Ｃ１に供給された封液５ａは、冷却通路Ｃ５を通過して第２冷却空間Ｃ２に流入するが、この間において第１ケース側密封環９及び第１軸側密封環１０が冷却される。このとき、冷却通路Ｃ５においては封液５ａが停滞することなく円滑に流動し、第１ケース側密封環９の内周部全面が第１封液通路Ｃ５を流動する封液５ａと接触することから、封液５ａが第１冷却空間Ｃ１に複数個所（連通路２５）から供給されることとも相俟って、第１ケース側密封環９の冷却が均一且つ良好に行われる。

また、冷却通路Ｃ５から第２冷却空間Ｃ２に流入した封液５ａにより、第１シール部分９ａ，１０ａ及び第１軸側密封環１０が冷却されるが、このとき、冷却通路Ｃ５が第１冷却空間Ｃ１と第２冷却空間Ｃ２とを直接的に連通させるものであることから、第２冷却空間Ｃ２への封液流動が円滑且つ確実に行われる。

軸封装置Ｍにあっては、第２従来軸封装置と同様に一次側メカニカルシール４を軸封部ハウジング１内に配置しているため、給液路３６の封液供給箇所から第１シール部分９ａ，１０ａまでの距離が長くなっているにも拘らず、上記した如く、給液路３６からヘッダ空間２４に供給された封液５ａは、連通路２５から第１冷却空間Ｃ１、冷却通路Ｃ５及び第２冷却空間Ｃ２へと円滑に流動されることになる。したがって、第２従来軸封装置と異なって、封液５ａによる第１シール部分９ａ，１０ａの冷却及び潤滑が良好に行われる。また、第１従来軸封装置と同様に給液路３６による封液供給は１箇所において行われるが、封液５ａを給液路３６から一旦ヘッダ空間２４に供給し、このヘッダ空間２４から連通路２５により第１冷却空間Ｃ１の周方向複数個所に封液５ａを供給するようにしていることから、第１従来軸封装置と異なって、第１冷却空間Ｃ１並びにこれに連なる冷却通路Ｃ５及び第２冷却空間Ｃ２における封液５ａによる第１シール部分９ａ，１０ａを含む密封環９，１０の冷却を均一に行うことができ、冷却が不均一であるために密封環９，１０に歪を生じるといった虞れは回避される。

さらに、軸封装置Ｍにあっては、両密封環９，１０の先端部内周面を前記した如きテーパ面９ｂ，１０ｂとし且つバッフル３８の先端部に第１ケース側密封環９のテーパ面９ｂと平行若しくは略平行するテーパ面を有する誘導突起３８を形成しているから、冷却通路Ｃ５から第２冷却空間Ｃ２に流入した封液５ａが、図３に示す如く、バッフル３８の誘導突起３８に誘導されて、第１ケース側密封環９のテーパ面９ｂに沿って第１シール部分９ａ，１０ａに向かって流動することになる。したがって、第１シール部分９ａ，１０ａに向かって流動する封液５ａにより、第１シール部分９ａ，１０ａの冷却及び潤滑が更に効果的に行われる。

また、第１シール部分９ａ，１０ａへと流動した封液５ａは、図３に示す如く、第１シール部分９ａ，１０ａにおいて反転して、第１軸側密封環１０のテーパ面１０ｂに沿って内方へ（スリーブ７に向かって）流動することになる。このとき、封液５ａが第１軸側密封環１０の内周部全周に亘って接触することから、当該密封環１０の冷却が均一に行われる。

次に、冷却通路Ｃ５から第２冷却空間Ｃ２に流入した封液５ａは、第２冷却空間Ｃ２から連絡通路Ｃ６を通過して中継空間Ｃ４へと流動する。このとき、上記した如く、第１シール部分９ａ，１０ａにおいて反転した封液５ａが第１軸側密封環１０のテーパ面１０ｂに沿って流動し、当該テーパ面１０ａとバッフル３８の先端部（誘導突起）３８ａとの間をスリーブ７に向かって流動することになることから、第２冷却空間Ｃ２からスリーブ７とバッフル３８との対向周面面間に形成される連絡通路Ｃ６への封液流動が円滑に行われる。

また、中継空間Ｃ４に流入した封液５ａは、回転軸２に伴って回転する第２スプリングリテーナ２９の遠心力によって、ポンピング通路４０から当該リテーナ２９の外周方向にポンピングされて、旋回流路３９へと放出される。旋回流路３９に放出された封液５ａは、図７に示す如く、第２スプリングリテーナ２９の外周面の回転に伴って旋回流路３９内をその回転方向（回転軸２の回転方向）Ｒと同一方向に旋回流をなして流動する。このように旋回流路３９内を旋回流をなして流動する封液５ａは、旋回流路３９に設けられた堰３９ａに衝突して旋回流路口３９ｂから第３冷却空間Ｃ３へと流出される。そして、第３冷却空間Ｃ３に流出された封液５ａにより第２シール部分１２ａ，１４ａが冷却及び潤滑され、封液５ａは排液路３７からシールケース１外に排出されて、給液路３６から封液領域Ｃに循環供給される。

このとき、旋回流路口３９ｂから第３冷却空間Ｃ３に流出する封液５ａは、旋回流路３９内の旋回流が堰３９ａに衝突することによって方向転換して旋回流路口３９ｂへと放出されるものであることから、乱流状態となっている。また、第３冷却空間Ｃ３の封液５ａは、第２軸側密封環１４の回転に伴ってその回転方向Ｒと同一方向に旋回流動されることになる。したがって、第３冷却空間Ｃ３においては、旋回流路口３９ｂから乱流状態で流入された封液５ａが第２シール部分１２ａ，１４ａを含む密封環１２，１４の外周部をその全周に亘って流動することになり、つまり密封環１２，１４の外周部全周に封液５ａが攪拌された状態で接触することになる。その結果、第２シール部分１２ａ，１４ａを含む密封環１２，１４が均一且つ良好に冷却されることになる。

さらに、排液路３７が、図５に示す如く、回転軸２の回転方向Ｒに対する接線方向に封液５を流出するように形成されているから、第３冷却空間Ｃ３において上記のように旋回流動する封液５ａは排液路３７から円滑に排出されることになる。したがって、第３冷却空間Ｃ３における封液５ａの置換（旋回流路口３９ｂから流入する封液５ａと排液路３７から排出される封液５ａとの置換）が可及的迅速に行われ、これによって密封環１２，１４の冷却が更に良好に行われる。

また、上記したように、中継空間Ｃ４から第３冷却空間Ｃ３への封液流動がポンピング通路４０のポンピング作用により強制的に行われることから、当該ポンピング作用部より上流側の封液流路５ｂ部分での封液流動（第２冷却空間Ｃ２から連絡通路Ｃ６を経て中継空間Ｃ４に至る封液流動、更には第１冷却空間Ｃ１から冷却通路Ｃ５を経て第２冷却空間Ｃ２に至る封液流動）が、上記ポンピング作用部を有しない場合に比して、より強力且つ円滑に行われる。したがって、給液路３６による封液供給箇所から第３冷却空間Ｃ３に至る封液流動経路が極めて長くなっているにも拘らず、第２従来軸封装置と異なって、当該封液流動経路を封液５ａが円滑且つ強力に流動されることになり、上記したこととも相俟って、両メカニカルシール３，４の冷却及び潤滑が極めて良好に行われ、第１及び第２従来軸封装置に比して軸封機能を大幅に向上させることができる。

ところで、上記軸封装置Ｍは、前述した如く、一次側メカニカルシール３を軸封部ハウジング１内に配置して軸封部ハウジング１外にはみだす軸封装置部分の軸線方向長さを短尺化する（軸封装置Ｍを含む回転機器全体のコンパクト化を図る）ことによる問題（両メカニカルシール３，４のシール部分の冷却不良）を効果的に解消できるものであるが、当該軸封装置Ｍは更に次のような構造的利点をも有する。

すなわち、軸封装置Ｍが横型の回転機器に装着される場合や縦型の回転機器の下部に装着される場合にあって、回転機器がスラリー流体を扱うものであるときには、一次側メカニカルシール３の構成部材にスラリーが付着，堆積して、そのメカニカルシール機能を低下，阻害する虞れがある。しかし、上記構成の軸封装置Ｍにあっては、図１〜図３に示す如く、第１ケース側密封環９及びこれを保持するシールケース１の先端部（密封環保持部）１６ａ並びに第１軸側密封環１０及びこれを保持するスリーブ７の先端部（密封環保持部）７ａ以外のメカニカルシール構成部材（第１スプリング部材１１等の一次側メカニカルシール３の構成部材）はスラリー流体（機内領域Ａの流体（被密封流体））に接触しない構成となしていることから、封液５が被密封流体より高圧であることとも相俟って、スラリーの付着，堆積によりメカニカルシール機能が低下，阻害されることはない。

また、上記軸封装置Ｍは、セットプレート４２により使用形態に組立てた状態のままで回転機器への組み込み及び回転機器からの取り外しを容易に行うことができるカートリッジ形のものに構成されているが、シールケース１の先端部である密封環保持部１６ａを軸封部ハウジング１の円形内周部１ａに嵌合させるように構成していることから、当該両部１ａ，１６ａの嵌合によりシールケース１を固定ボルト２０及びナット２１により軸封部ハウジング１に取り付けない状態において仮止めしておくことができ、カートリッジ形軸封装置Ｍの回転機器への組み込み及び回転機器からの取り外しをより容易に行うことができる。

また、上記軸封装置Ｍにあっては、給液路３６から両シール部分９ａ，１０ａ及び１２ａ，１４ａを経て排液路３７に至る一連の封液流路５ｂを形成して、第１シール部分９ａ，１０ａ及び第２シール部分１２ａ，１４ａの冷却を単一の封液循環供給手段５で行うように構成したから、第１シール部分９ａ，１０ａ及び第２シール部分１２ａ，１４ａの冷却を別個独立した手段によって各別に行うようにする場合に比して、軸封装置Ｍの構造を可及的に簡略化することができ、上記した如くカートリッジ形としたこととも相俟って、冷却配管の脱着等を含む軸封装置Ｍの回転機器への組み込み及び回転機器からの取り外しを極めて容易に行うことができる。

なお、本発明に係る軸封装置の構成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において適宜に改良，変更することができる。

例えば、図８及び図９に示す軸封装置Ｍａでは、前記ヘッダ空間２４に相当するヘッダ空間２４ａをシールケース６における軸封部ハウジング１外の部分であって第１ケース部分１６と第２ケース部分１７との嵌合部分に形成すると共に、第１ケース部分１６に前記連通路２５に相当する複数個の連通路２５ａを周方向に等間隔を隔てて形成し、この連通路２５ａによりヘッダ空間２４ａと第１冷却空間Ｃ１とを連通接続してある。また、第１スプリングリテーナ２２を、第１ケース部分１６に一体形成した環状のスプリング受部２２ａとバッフル３８を一体形成した独立の金属環状体であるスプリング保持部２２ｂとを締付ボルト２３により連結して構成してある。軸封装置Ｍａの構成は、これらの点の他、第２スプリング部材１５としてコイルスプリングを使用した点（図８参照）及び第２軸側密封環１４の回転軸２ないしスリーブ７に対する相対回転を当該密封環１４に突設したドライブピン１４ｃを第２スプリングリテーナ２９に係合させることによって阻止している点（図９参照）を除いて、前記軸封装置Ｍの構成と同一であるから、当該軸封装置Ｍの構成部材に相当する構成部材については図８及び図９に図１〜図７と同一の符号を付することより、その詳細な説明は省略する。

１ 軸封部ハウジング
１ａ 軸封部ハウジングの円形内周部
２ 回転軸
３ 一次側メカニカルシール
４ 二次側メカニカルシール
５ 封液循環供給手段
５ａ 封液
５ｂ 封液流路
６ シールケース
６ａ シールケースの先端部（密封環保持部）
７ スリーブ
７ａ 密封環保持部
７ｂ スリーブの基端部
７ｃ キー溝
７ｄ 環状段部
８ Ｏリング
９ 第１ケース側密封環
９ａ 密封端面（第１シール部分）
９ｂ テーパ面
１０ 第１軸側密封環
１０ａ 密封端面（第１シール部分）
１０ｂ テーパ面
１１ 第１スプリング部材
１１ａ コイルスプリング（第１スプリング部材）
１２ 第２ケース側密封環
１２ａ 密封端面（第２シール部分）
１３ Ｏリング
１４ 第２軸側密封環
１４ａ 密封端面（第２シール部分）
１４ｂ 凹溝
１４ｃ ドライブピン
１５ 第２スプリング部材（板バネ）
１６ 第１ケース部分
１６ａ 密封環保持部（第１ケース部分の先端部分）
１６ｂ シールケース部分（旋回流路の側壁）
１７ 第２ケース部分
１８ 連結ボルト
１９ Ｏリング
２０ 固定ボルト
２１ ナット
２２ 第１スプリングリテーナ
２２ａ スプリング受部
２２ｂ スプリング保持部
２２ｃ 蓋部
２３ 締付ボルト
２４ ヘッダ空間
２４ａ ヘッダ空間
２５ 連通路
２５ａ 連通路
２６ 固定環
２７ 第１セットスクリュー
２８ 第２セットスクリュー
２９ 第２スプリングリテーナ
２９ａ キー溝
２９ｂ 係合突起
３０ キー
３１ ドライブピン
３２ Ｏリング
３３ ドライブピン
３４ Ｏリング
３５ ドライブピン
３６ 給液路
３７ 排液路
３８ バッフル
３９ 旋回流路
３９ａ 堰
３９ｂ 旋回流路口
４０ ポンピング通路
４１ セットプレート
４２ ボルト
Ａ 機内領域
Ｂ 機外領域（大気領域）
Ｃ 封液領域
Ｃ１ 第１冷却空間（封液領域部分）
Ｃ２ 第２冷却空間（封液領域部分）
Ｃ３ 第３冷却空間（封液領域部分）
Ｃ４ 中継空間（封液領域部分）
Ｃ５ 冷却通路（封液領域部分）
Ｃ６ 連絡通路（封液領域部分）
Ｍ 軸封装置
Ｍａ 軸封装置

Claims (6)

1. 回転機器の軸封部ハウジングとこれを同心状に洞貫する回転軸との間に軸線方向に縦列配置された一次側メカニカルシール及び二次側メカニカルシールシールにより、当該回転機器の機内領域と機外領域とを両メカニカルシール間に形成された封液領域を介して遮蔽シールすると共に、封液循環供給手段により封液領域に機内領域及び機外領域より高圧の封液を循環供給させることによって両メカニカルシールのシール部分の潤滑及び冷却を行うように構成された軸封装置であって、
   一次側メカニカルシールが、軸封部ハウジングに取り付けられた筒状のシールケースと、回転軸に取り付けられたスリーブと、軸封部ハウジング内に配してシールケースにＯリングを介して軸線方向移動可能に内嵌保持された第１ケース側密封環と、第１ケース側密封環の機内領域側に配してスリーブに固定された第１軸側密封環と、第１ケース側密封環の背面部とシールケースに形成された第１スプリングリテーナとの間に装填されて第１ケース側密封環を第１軸側密封環へと押圧附勢する第１スプリング部材とを具備して、両密封環の相対回転摺接作用によりその相対回転摺接部分である第１シール部分の外周側領域である機内領域とその内周側領域である封液領域とを遮蔽シールするように構成された端面接触形のものであり、
   二次側メカニカルシールが、前記シールケース及びスリーブと、第１ケース側密封環の機外領域側に配してスリーブにＯリングを介して軸線方向移動可能に外嵌保持された第２軸側密封環と、第１ケース側密封環と第２軸側密封環との間に配してスリーブに形成された第２スプリングリテーナと、第２軸側密封環の機外領域側に配してシールケースに固定された第２ケース側密封環と、第２軸側密封環と第２スプリングリテーナとの間に装填されて第２軸側密封環を第２ケース側密封環へと押圧附勢する第２スプリング部材とを具備して、両密封環の相対回転摺接作用によりその相対回転摺接部分である第２シール部分の内周側領域である機外領域とその外周側領域である封液領域とを遮蔽シールするように構成された端面接触形のものであり、
   封液循環供給手段が、シールケースに形成された中空のヘッダ空間と、シールケースに形成されてヘッダ空間に封液を供給する給液路と、第１スプリングリテーナと第１ケース側密封環との間に形成される封液領域部分である第１冷却空間と、第１シール部分の内周側に形成される封液領域部分である第２冷却空間と、第２シール部分の外周側に形成される封液領域部分である第３冷却空間と、両スプリングリテーナ間に形成される封液領域部分である中継空間と、シールケースに周方向に等間隔を隔てて形成された複数の貫通孔であって、封液をヘッダ空間から第１冷却空間へと流入させる連通路と、シールケースに形成されており、第１スプリングリテーナから第１ケース側密封環とスリーブとの対向周面間を同心状に通過して第２冷却空間へと延びる円筒状のバッフルと、第１ケース側密封環とバッフルとの対向周面間に形成される封液領域部分であって、封液を第１冷却空間から第２冷却空間へと流動させる冷却通路と、スリーブとバッフル及び第１スプリングリテーナとの対向周面間に形成される封液領域部分であって、封液を第２冷却空間から中継空間へと流動させる連絡通路と、シールケースの内周部に第２スプリングリテーナの外周面に近接して形成された環状凹溝であって、周方向の一箇所に流体流動を阻止する堰を設けてある旋回流路と、シールケースに形成されており、堰から回転軸の回転方向と逆方向に延びる旋回流路部分を第３冷却空間に開口させる旋回流路口と、第２スプリングリテーナに形成された複数の貫通孔であって、一端部を中継空間に開口すると共に他端部を旋回流路に向けて開口するポンピング通路と、シールケースに形成されており、封液を第３冷却空間から回転軸の回転方向に対する接線方向に排出する排液路とを具備して、封液領域において封液を給液路から排液路へと流動せしめるように構成されていることを特徴とする軸封装置。
2. 第１スプリングリテーナが軸線方向に対向する環状のスプリング受部とスプリング保持部とを具備するものであり、第１スプリングリテーナの内部空間であってスプリング受部とスプリング保持部との間に形成される空間を前記ヘッダ空間とすると共に、スプリング保持部に周方向に等間隔を隔てて複数の前記連通路を形成してあり、第１スプリング部材が、これらの連通路の一部又は全部に挿通されてスプリング受部と第１ケース側密封環との対向端面間に装填された複数のコイルスプリングからなるものであることを特徴とする、請求項１に記載する軸封装置。
3. 一次側メカニカルシールの各密封環の先端面が軸線に直交する内外径同一の環状平面である密封端面に構成されていると共に、当該各密封環の先端部における内周面が密封端面へと漸次拡径する截頭円錐状のテーパ面に構成されており、前記バッフルの先端部に環状の誘導突起を形成すると共に、この誘導突起の外周面を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２に記載する軸封装置。
4. 各ポンピング通路が、軸線に平行して第２スプリングリテーナの背面に開口する吸込側流路部分と径方向に延びて第２スプリングリテーナの外周面に開口する吐出側流路部分とからなる断面Ｌ字状の貫通孔であることを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載する軸封装置。
5. 第２スプリングリテーナとスリーブとの嵌合部分にキー溝を形成して、このキー溝にキーを係合させることにより、第２スプリングリテーナのスリーブに対する相対回転を阻止するように構成してあることを特徴とする、請求項１〜４の何れかに記載する軸封装置。
6. シールケース及びスリーブが軸封部ハウジング及び回転軸に着脱自在に取り付けられており、シールケース並びにこれに設けられる第１及び第２メカニカルシール構成部材群からなる静止側密封要素とスリーブ並びにこれに設けられる第１及び第２メカニカルシール構成部材群からなる回転側密封要素とを着脱自在なセットプレートにより一体連結しうるように構成したカートリッジ形の軸封装置であることを特徴とする、請求項１〜５の何れかに記載する軸封装置。
   

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