JP6479831B2

JP6479831B2 - メカニカルシール

Info

Publication number: JP6479831B2
Application number: JP2016550053A
Authority: JP
Inventors: 壮敏板谷; 和正砂川; 啓一千葉; 健二吉柳; 顯吉野; 貴史篠宮
Original assignee: Eagle Industry Co Ltd
Current assignee: Eagle Industry Co Ltd
Priority date: 2014-09-24
Filing date: 2015-08-26
Publication date: 2019-03-06
Anticipated expiration: 2035-08-26
Also published as: US20180106378A1; AU2015322889B2; EP3199846B1; JPWO2016047352A1; CN106605089A; EP3199846A4; CN106605089B; AU2015322889A1; WO2016047352A1; EP3199846A1

Description

本発明は、例えば、ポンプ等の軸封装置として用いられるメカニカルシールに関する。

従来からメカニカルシールの一種として、図４（ａ）に示すように、摺動面の外周から内周方向に向かって漏れようとする高圧流体側の被密封流体を密封する形式のインサイド形式のものであって、高圧流体側のポンプインペラ（図示省略）を駆動させる回転軸５０側にスリーブ５１及びカップガスケット５２を介してこの回転軸５０と一体的に回転可能な状態に設けられた円環状の回転側摺動環５３と、ポンプのハウジング５４に非回転状態かつ軸方向移動可能な状態でカートリッジ５６内のベローズ５７を介して設けられた円環状の固定側摺動環５５とが、この固定側摺動環５５を軸方向に付勢するコイルドウェーブスプリング５８及びベローズ５７によって、ラッピング等によって鏡面仕上げされた摺動面Ｓ同士で密接摺動するものが知られている（以下、「従来技術１」という。例えば、特許文献１参照。）この従来技術１のメカニカルシールにおけるカップガスケット５２は、ゴム等の弾性材で形成されており、断面形状は略Ｌ字状をしている。

また、基本的なシール構造は図４（ａ）に示す従来技術１と同じであるものの、スリーブ５１と回転側摺動環５３との間に装着されるカップガスケット５９が、図５に示すように、回転側摺動環５３の背面とスリーブ５１の半径方向の部分までまわっていない、断面が略Ｉ字状のものが知られている（以下、「従来技術２」という。例えば、特許文献２及び３参照。）。

しかしながら、近年、用いられる流体の条件が従来よりも厳しいものが要求されており、例えば自動車エンジン冷却用ウォーターポンプでは省燃費化のため、流体の温度が高温、流体の圧力が高圧のものが要求されつつある。この様な状況において、従来技術１の構造では摺動面の外周側に高圧流体が存在するためカップガスケット５２の高圧流体側の面には矢印で示すように外周側から径方向の圧力が作用すること、カップガスケット５２がゴム等の弾性材で形成されていること及び厚さが均一であることから、カップガスケット５２全体が徐々に低圧流体側（大気側）に抜けてしまうという問題が。そして、カップガスケット５２が、一旦、低圧流体側に抜け始めると、回転側摺動環５３の背面に作用する背圧が増大し、カップガスケット５２に対する挟着力が低下するため、カップガスケット５２の抜けに拍車がかかり、途中で抜けが停止される事態にはならない。
この問題の第１の対策としては、図４（ｂ）に示すように、回転側摺動環５３の高圧流体側（外周側）にカップガスケット５２を装着し、軸方向シール部Ａ１でシールすることにより、半径方向の圧力の影響を小さくする手法があるが、摺動面Ｓの摺動発熱の放熱性が低下するという問題が生じる。
また、第２の対策としては、図４（ｃ）に示すように、スリーブ５１と回転側摺動環５３の軸方向のシール部の隙間ｔに比べ、カップガスケット５２の径方向部５２ａの肉厚を厚く設定し、カップガスケット５２には矢印で示すように外周側から径方向の圧力が作用しても、径方向部５２ａが隙間ｔに引っ係ることにより抜けにくくすることが考えられるが、回転側摺動環５３自体の軸方向寸法が大きくなるという問題が生じる。

また、図５に示す従来技術２は、カップガスケット５９によるシール部Ａがスリーブ５１とカップガスケット５９の軸方向部に位置するため、カップガスケット５９には矢印で示すように高圧流体側から低圧流体側（大気側）に向かう軸方向の圧力が作用すること、及び、回転側摺動環５３の背面に作用する背圧が増大し、カップガスケット５９に対する挟着力が低下することから、カップガスケット５９が低圧流体側に抜けてしまう、或いは、回転側摺動環５３とカップガスケット５９だけが固定側摺動環５５へと移動し、摺動面Ｓにおける摺動が不安定になり、流体漏れを引き起こすという問題が生じる。

特開２０００−７４２２６号公報特開２０１２−１８４８４３号公報特開平６−１１０４７号公報

本発明は、従来技術の問題点を解決するためになされたもので、摺動発熱に対する放熱性を低下させることなく、かつ、軸方向の寸法を拡大させることなく、回転軸側のスリーブと回転側摺動環との間に装着されるカップガスケットの低圧流体側への抜けを防止した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。

上記目的を達成するため本発明のメカニカルシールは、第１に、回転軸に固定されるスリーブと、ハウジングに固定されるカートリッジとを備え、前記スリーブにはカップガスケットを介して回転側摺動環が設けられ、前記カートリッジには前記回転側摺動環に対向して摺動する固定側摺動環が設けられ、前記回転側摺動環と固定側摺動環との摺動面の外径側に高圧流体が存在するインサイド形のメカニカルシールにおいて、前記回転側摺動環は、内径側であって背面側のコーナー部がテーパ状にカットされたカット部を有する断面略５角形に形成され、前記カップガスケットは、前記回転側摺動環の内径側及び前記背面側に跨って装着され、前記回転側摺動環の内径側及び前記スリーブの内筒部と接する軸方向部及び前記回転側摺動環の背面側及び前記スリーブの径方向部と接する径方向部とからなる断面が略Ｌ字形状に形成されると共に、前記カット部に面するコーナー部は前記カット部に沿う形状に形成され、前記カップガスケットのコーナー部の厚さｔは前記回転側摺動環の内径側と前記スリーブの内筒部の隙間ｄより大きく設定されることを特徴としている。
この特徴によれば、回転側摺動環の高圧流体側にカップガスケットを設ける場合に比べ摺動発熱に対する放熱性を低下させることがなく、カップガスケットの径方向部の肉厚を厚く設定した場合に比べ軸方向の寸法を拡大させることがなく、カップガスケットの低圧流体側への抜け防止を図ることができる。
また、回転側摺動環は、内径側であって背面側のコーナー部がテーパ状にカットされたカット部を有する断面５角形に形成されているため、シール性能に影響を与えることなく、回転側摺動環を軽量化できる。
また、カップガスケットは、軸方向部及び径方向部とからなる断面が略Ｌ字形状に形成されているため、回転側摺動環の反摺動面方向の軸力を一定の大きさに保持でき、カップガスケットの径方向部を確実に挟着することができ、カップガスケットの低圧流体側への抜け防止に貢献できる。
また、カップガスケットのコーナー部の厚さは回転側摺動環の内径側とスリーブの内筒部の隙間より大きく設定されているため、カップガスケットの低圧流体側への抜けを物理的に防止することができる。
また、万一、カップガスケットの軸方向部が破損した場合でも、カップガスケットが低圧流体側へ抜けることがないため、シール性を維持できる。

また、本発明のメカニカルシールは、第２に、回転軸に固定されるスリーブと、ハウジングに固定されるカートリッジとを備え、前記スリーブにはカップガスケットを介して回転側摺動環が設けられ、前記カートリッジには前記回転側摺動環に対向して摺動する固定側摺動環が設けられ、前記回転側摺動環と固定側摺動環との摺動面の外径側に高圧流体が存在するインサイド形のメカニカルシールにおいて、前記回転側摺動環は、内径側であって背面側のコーナー部が内方に窪んだ形状にカットされたカット部を有する断面略６角形に形成され、前記カップガスケットは、前記回転側摺動環の内径側及び前記背面側に跨って装着され、前記回転側摺動環の内径側及び前記スリーブの内筒部と接する軸方向部及び前記回転側摺動環の背面側及び前記スリーブの径方向部と接する径方向部とからなる断面が略Ｌ字形状に形成されると共に、前記カット部に面するコーナー部は前記カット部に沿う形状に形成され、前記カップガスケットのコーナー部の厚さｔは前記回転側摺動環の内径側と前記スリーブの内筒部の隙間ｄより大きく設定されることを特徴としている。
この特徴によれば、上記第１の特徴の有する効果に加えて、カップガスケットのコーナー部の最大の厚さを大きくしやすいというメリットがあるため、カップガスケットの低圧流体側への抜けを一層防止することができる。

また、本発明のメカニカルシールは、第３に、回転軸に固定されるスリーブと、ハウジングに固定されるカートリッジとを備え、前記スリーブにはカップガスケットを介して回転側摺動環が設けられ、前記カートリッジには前記回転側摺動環に対向して摺動する固定側摺動環が設けられ、前記回転側摺動環と固定側摺動環との摺動面の内径側に高圧の被密封流体が存在するアウトサイド形のメカニカルシールにおいて、前記回転側摺動環は、外径側であって背面側のコーナー部がテーパ状にカットされたカット部を有する断面５角形、または、内方に窪んだ形状にカットされたカット部を有する断面略６角形に形成され、前記カップガスケットは、前記回転側摺動環の背面側及び前記スリーブの外筒部に跨って装着され、前記回転側摺動環の外径側及び前記スリーブの外筒部と接する軸方向部及び前記回転側摺動環の背面側及び前記スリーブの外筒部と接する径方向部とからなる断面が略Ｌ字形状に形成されると共に、前記カット部に面するコーナー部は前記カット部に沿う形状に形成され、前記カップガスケットのコーナー部の厚さｔは前記回転側摺動環の背面側と前記スリーブの径方向部の隙間ｄより大きく設定されることを特徴としている。
この特徴によれば、上記第１の特徴または上記第２の特徴の有する効果を備えたアウトサイド形のメカニカルシールを得ることができる。

本発明は、以下のような優れた効果を奏する。
（１）回転側摺動環の高圧流体側にカップガスケットを設ける場合に比べ摺動発熱に対する放熱性を低下させることがなく、カップガスケットの径方向部の肉厚を厚く設定した場合に比べ軸方向の寸法を拡大させることがなく、カップガスケットの低圧流体側への抜け防止を図ることができる。
（２）また、回転側摺動環は、内径側であって摺動面の反対側のコーナー部がテーパ状にカットされたカット部を有する断面５角形に形成されているため、シール性能に影響を与えることなく、回転側摺動環を軽量化できる。
（３）また、カップガスケットは、軸方向部及び径方向部とからなる断面が略Ｌ字形状に形成されているため、回転側摺動環の反摺動面方向の軸力を一定の大きさに保持でき、カップガスケットの径方向部を確実に挟着することができ、カップガスケットの低圧流体側への抜け防止に貢献できる。
（４）また、カップガスケットのコーナー部の厚さは回転側摺動環の内径側とスリーブの内筒部の隙間より大きく設定されているため、カップガスケットの低圧流体側への抜けを物理的に防止することができる。

（５）回転側摺動環は、内径側であって摺動面の反対側のコーナー部が内方に窪んだ形状にカットされたカット部を有する断面略６角形に形成されるため、カップガスケットのコーナー部の最大の厚さを大きくしやすいというメリットがあるため、カップガスケットの低圧流体側への抜けを一層防止することができる。

（６）インサイド形のメカニカルシールと同等のアウトサイド形のメカニカルシールを得ることができる。

本発明の実施例１に係るメカニカルシールの要部を示す縦断面図である。本発明の実施例２に係るメカニカルシールの要部を示す縦断面図である。本発明の実施例３に係るメカニカルシールの要部を示す縦断面図である。従来技術１のメカニカルシールの要部を示す縦断面図である。従来技術２のメカニカルシールの要部を示す縦断面図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置などは、特に明示的な記載がない限り、それらのみに限定する趣旨のものではない。

図１を参照して、本発明の実施例１に係るメカニカルシールについて説明する。
なお、本発明は、インサイド形及びアウトサイド形のいずれのメカニカルシールに適用されるものであるが、実施例１〜３では、摺動面の外周から内周方向へ向かって漏れようとする流体をシールする形式であるインサイドのメカニカルシールを示す。図１の左側が高圧流体側（被密封流体側）、右側が低圧流体側（大気側）である。

図１において、メカニカルシールは、回転軸１に固定されるスリーブ２と、ハウジング３に固定されるカートリッジ４とを備え、スリーブ２にはカップガスケット７を介して回転側摺動環５が設けられ、カートリッジ４には回転側摺動環５に対向して摺動する固定側摺動環６が設けられ、回転側摺動環５と固定側摺動環６との摺動面Ｓの外径側に高圧流体が存在するインサイド形のメカニカルシールである。
スリーブ２は、内筒部２ａ、径方向部２ｂ及び外筒部２ｃからなり、断面略コ字状をなし、カートリッジ４側に開口部が向くように配設され、内部に回転側摺動環５が装着されるようになっている。
また、カートリッジ４も断面略コ字状をなし、スリーブ２側に開口部が向くように配設され、内部に固定側摺動環６が装着されるようになっている。

ポンプのハウジング３に固定される固定側摺動環６は、ベローズ８、ケース９、ドライビングバンド１０、コイルドウェーブスプリング１１とともにカートリッジ４の中に嵌装される。べローズ８の外周側にドライビングバンド１０とケース９が装着され、固定側摺動環６をカートリッジ４の内筒部４ａに固定する。ドライビングバンド１０とカートリッジ４の内筒部４ａの間に装着されているべローズ８はシール性と固定力を確保するために適切な締め代を有している。

回転側摺動環５は、内径側であって摺動面Ｓと反対側（本明細書において、「背面側」ということがある。）のコーナー部がテーパ状にカットされたカット部５ａを有する断面略５角形に形成されている。
なお、断面略５角形とは、カット部５ａの両端の２つの角部以外の３つの角部において面取りなどが施されることがあるため、厳密な意味では５角形ではないが、面取りを無視した場合の基本的形状が５角形であるという意味である。
回転側摺動環５は、内形側及び背面側にカップガスケット７を介してスリーブ２に圧入固定される。回転側摺動環５とスリーブ２との廻り止めの方式は種々あるが、本例では回転側摺動環５の外周部に少なくとも２ヵ所以上の切り欠き部分５ｂを設け、これに相対するようにスリーブ２の外筒部２ｃに設けたつめ状の部分で廻り止めしたものである。

また、カップガスケット７は、回転側摺動環５の内径側及び背面側に跨って装着され、回転側摺動環５の内径側及びスリーブ２の内筒部２ａと接する軸方向部７ａ及び回転側摺動環５の背面側及びスリーブ２の径方向部２ｂと接する径方向部７ｂとからなる断面が略Ｌ字形状に形成されている。軸方向部７ａは、回転側摺動環５の内径側のほぼ全面に接する程度の長さを有する。
また、径方向部７ｂの最外径とベローズ８の受圧最内径（ベローズにおいて高圧流体の圧力を受ける最も内側の径）が径方向において同じ或いは、径方向部７ｂの最外径がベローズの受圧最内径よりも高圧側に設けられるとよい。これは、ベローズ受圧最内径と径方向部７ｂの最外径が径方向において同じ場合、流体圧力により、固定側摺動環からみてベローズの背面と、回転環の背面にかかる軸方向に押す力がつり合い、また、ベローズ背面には更にコイルドウェーブスプリング１１の力が加わるため、固定側摺動環６が回転側摺動環５に押し付けられ、摺動面が開くことが無い。また、径方向部７ｂがベローズの受圧内径よりも高圧側に設けられると、径方向部７ｂとベローズの受圧内径が径方向において同じ場合に比べ、流体圧力により回転環背面にかかる力が弱くなり、より摺動面が開く恐れが無い。
ここで、カップガスケット７の径方向部７ｂの高圧流体側に近い位置の径方向シール部Ｂの一部を回転側摺動環５とスリーブ２の径方向部２ｂとの軸方向間隔よりも軸方向に大きくし、内径側に高圧流体が漏れない構造としてもよく、また、カップガスケット７の軸方向部７ａの低圧流体側に近い位置の回転側摺動環の軸方向シール部Ｃを回転側摺動環５とスリーブ２の軸方向部２ａとの径方向間隔よりも径方向に大きくし、万が一高圧流体が漏れてきても低圧流体側へと漏れない構造としても良い。
さらに、カップガスケット７の回転側摺動環５のカット部５ａに面するコーナー部７ｃの内面はカット部５ａに沿うテーパ状に形成され、コーナー部７ｃの外面はスリーブ２の外面に沿うように略直角（角部にはＲ加工が施されている。）に形成され、カップガスケット７のコーナー部７ｃの厚さｔは回転側摺動環５の内径側とスリーブ２の内筒部２ａの隙間ｄより大きく設定されている。

ここで、図１を参照しながら、回転側摺動環５及びカップガスケット７に作用する高圧流体の圧力について説明する。
高圧流体は、破線で示すように、摺動面Ｓでシールされていることはもちろんであるが、カップガスケット７の径方向部７ｂの高圧流体側に近い位置の径方向シール部Ｂでもシール（２次シール）されている。このため、回転側摺動環５及びカップガスケット７は、高圧流体により、矢印で示すような圧力を受ける。その際、回転側摺動環５にかかる径方向の力Ｆｋは回転側摺動環５を内径側に縮めるように働くが、回転側摺動環５の剛性が高いため、無視できる程度の力であり、（逆に無視できない程度の力である場合、回転側密封環５を破壊してしまう）、カップガスケット７は回転側摺動環５から径方向の力の影響を受けないため、回転側摺動環５により摺動面Ｓと反対方向の軸力Ｆｊと、スリーブ２からの反力でもってスリーブ２と回転側摺動環５とにより挟着される。また、カップガスケット７は弾性体からなり、弾性体は加わる力により変形し、変形する量により接触部分の摩擦による抵抗力が増加するが、カップガスケット７の変形量はＦｊに依存するため、カップガスケット７の抜けに対向する抵抗力は軸力Ｆｊに依存することになる。
回転側摺動環５に作用する摺動面Ｓと反対方向の軸力Ｆｊは、固定側摺動環６から受ける力をＦ１、高圧流体から受ける摺動面Ｓと反対方向の軸力をＦ２、及び、高圧流体から受ける摺動面Ｓ方向の軸力をＦ３とすると、
Ｆｊ＝Ｆ１＋Ｆ２−Ｆ３
となる。
このうち、Ｆ３は、径方向シール部Ｂの径方向の位置により変化する。そして、径方向シール部Ｂの径方向の位置は、カップガスケット７の径方向部７ｂの長さに依存し、長さが長い程（回転側摺動環５の背面が径方向部７ｂで覆われる部分が多くなる程）Ｆ３を小さくでき、結果として、Ｆｊを大きくできる。

本発明は、回転側摺動環５の反摺動面方向の軸力Ｆｊを一定の大きさに保持してカップガスケット７の径方向部７ｂを確実に保持すると共に、カップガスケット７のコーナー部７ｃの厚さｔを回転側摺動環５の内径側とスリーブ２の内筒部２ａとの隙間ｄより大きく設定することにより、カップガスケット７が高圧流体から低圧流体側への抜け方向の力を受ける場合でも、物理的に抜けにくくした点に特徴を有するものである。

本実施例の効果は以下のとおりである。
（１）図４（ｂ）に示すような回転側摺動環５の高圧流体側にカップガスケットを設ける場合に比べ摺動発熱に対する放熱性を低下させることがなく、同時に、図４（ｃ）に示すようなカップガスケットの径方向部の肉厚を厚く設定した場合に比べ軸方向の寸法を拡大させることがなく、カップガスケットの低圧流体側への抜け防止を図ることができる。
（２）回転側摺動環５は、内径側であって摺動面Ｓの反対側のコーナー部がテーパ状にカットされたカット部５ａを有する断面５角形に形成されているため、シール性能に影響を与えることなく、回転側摺動環５を軽量化できる。
（３）カップガスケット７は、軸方向部７ａ及び径方向部７ｂとからなる断面が略Ｌ字形状に形成されているため、回転側摺動環５の反摺動面方向の軸力Ｆｊを一定の大きさに保持でき、カップガスケット７の径方向部７ｂを確実に挟着することができ、カップガスケットの低圧流体側への抜け防止に貢献できる。
（４）カップガスケット７のコーナー部７ｃの厚さｔは回転側摺動環５の内径側とスリーブ２の内筒部２ａとの隙間ｄより大きく設定されているため、カップガスケットの低圧流体側への抜けを物理的に防止することができる。
（５）万一、カップガスケット７の軸方向部７ａが破損した場合でも、カップガスケットが低圧流体側へ抜けることがないため、径方向部７ｂでもってシール性を維持できる。

図２を参照して、本発明の実施例２に係るメカニカルシールについて説明する。
図２に示す実施例２は、回転側摺動環５の内径側であって背面側のコーナー部が内方に窪んだ形状にカットされたカット部を有する点で、図１に示した実施例１と相違するが、その他の構成は実施例１と同じであり、同じ部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。

図２において、回転側摺動環１５は、内径側であって背面側のコーナー部が内方に窪んだ形状にカットされたカット部１５ａを有する断面略６角形に形成されている。
図２の場合、カット部１５ａは角形に窪んでいるが、これに限らず、円弧状の窪み、曲線状の窪みでもよい。
なお、断面略６角形とは、カット部１５ａが円弧状などの窪みの場合、該窪みは厳密には角部を形成しないが、該窪みの中点を１つの角部とみなして６角と数えるという意味であると共に、また、カット部１５ａの両端の２つの角部以外の３つの角部において面取りなどが施されることがあるため、厳密な意味では６角形ではないが、面取りを無視した場合の基本的形状が６角形であるという意味である。

また、カップガスケット１７は、回転側摺動環１５の内径側及び背面側に跨って装着され、回転側摺動環１５及びスリーブ２の内筒部２ａと接する軸方向部１７ａ及び回転側摺動環１５及びスリーブ２の径方向部２ｂと接する径方向部１７ｂとからなる断面が略Ｌ字形状に形成されると共に、回転側摺動環１５のカット部１５ａに面するコーナー部１７ｃはカット部１５ａに沿う形状に形成され、カップガスケット１７のコーナー部１７ｃの厚さｔは回転側摺動環１５の内径側とスリーブ２の内筒部２ａとの隙間ｄより大きく設定されている。

本実施例の場合、実施例１と同様の効果を奏するものであるが、カップガスケット１７のコーナー部１７ｃの最大の厚さｔを大きくしやすいというメリットがあるため、カップガスケットの低圧流体側への抜けを一層防止することができる。

図３を参照して、本発明の実施例３に係るメカニカルシールについて説明する。
図３に示す実施例３は、回転側摺動環と固定側摺動環との摺動面の内径側に高圧の被密封流体が存在するアウトサイド形のメカニカルシールである点で、上記実施例１と相違するが、その他の構成は実施例１と同じであり、同じ部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。

図３に示すメカニカルシールは、回転側摺動環５と固定側摺動環６との摺動面Ｓの内径側に高圧の被密封流体が存在するアウトサイド形のメカニカルシールである。
図３の左側が低圧流体側（大気側）、右側が高圧流体側（被密封流体側）である。

スリーブ２２は、内筒部２２ａ、径方向部２２ｂ及び外筒部２２ｃからなり、断面略コ字状をなし、カートリッジ４側に開口部が向くように配設され、内部に回転側摺動環２５が装着されるようになっている。
回転側摺動環２５は、外径側であって背面側のコーナー部がテーパ状にカットされたカット部２５ａを有する断面５角形に形成されている。

カップガスケット２７は、回転側摺動環２５の外径側及び背面側に跨って装着され、回転側摺動環２５の外径側及びスリーブ２２の外筒部２２ｃと接する軸方向部２７ａ及び回転側摺動環２５の背面側及びスリーブ２２の径方向部２２ｂと接する径方向部２７ｂとからなる断面が略Ｌ字形状に形成されると共に、カット部２５ａに面するコーナー部２７ｃはカット部２５ａに沿う形状に形成されている。
また、カップガスケット２７のコーナー部２７ｃの厚さｔは回転側摺動環２５の外径側とスリーブ２２の外筒部２２ｃとの隙間ｄより大きく設定される。

図３においては、上記実施例１のメカニカルシールをアウトサイド形のメカニカルシールに適用した場合を示しているが、これに限らず、上記実施例２のメカニカルシールにおいても適用できることはもちろんである。

本実施例の場合、実施例１と同様の以下の効果を奏する。
（１）図４（ｂ）に示すような回転側摺動環２５の高圧流体側にカップガスケットを設ける場合に比べ摺動発熱に対する放熱性を低下させることがなく、同時に、図４（ｃ）に示すようなカップガスケットの径方向部の肉厚を厚く設定した場合に比べ軸方向の寸法を拡大させることがなく、カップガスケットの低圧流体側への抜け防止を図ることができる。
（２）回転側摺動環２５は、外径側であって反摺動面Ｓ側のコーナー部がテーパ状にカットされたカット部２５ａ有する断面５角形に形成されているため、シール性能に影響を与えることなく、回転側摺動環２５を軽量化できる。
（３）カップガスケット２７は、軸方向部２７ａ及び径方向部２７ｂとからなる断面が略Ｌ字形状に形成されているため、回転側摺動環２５の反摺動面方向の軸力Ｆｊを一定の大きさに保持でき、カップガスケット２７の径方向部２７ｂを確実に挟着することができ、カップガスケットの低圧流体側への抜け防止に貢献できる。
（４）カップガスケット２７のコーナー部２７ｃの厚さｔは回転側摺動環２５の外径側とスリーブ２２の内筒部２２ａとの隙間ｄより大きく設定されているため、カップガスケットの低圧流体側への抜けを物理的に防止することができる。
（５）万一、カップガスケット２７の軸方向部２７ａが破損した場合でも、カップガスケットが低圧流体側へ抜けることがないため、径方向部２７ｂでもってシール性を維持できる。

以上、本発明の実施の形態を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

例えば、前記実施の形態では、本発明のメカニカルシールがポンプに適用される場合について説明したが、これに限らず、例えば、コンプレッサ、水中モータ等、各種産業機械に適用できる。

また、例えば、前記実施例では、回転側摺動環５は、テーパ状にカットされたカット部５ａを有するものであるが、この「テーパ状にカットされたカット部」には、通常の機械加工で行われる角部の面取りは含まれない。すなわち、面取りよりは大きくカットされた場合を意味する。

また、例えば、前記実施例１及び２において、スリーブ２は、内筒部２ａ、径方向部２ｂ及び外筒部２ｃからなり、断面略コ字状をなし、外筒部２ｃに設けたつめ状の部分で回転側摺動環の廻り止めをしていると説明したが、外筒部２ｃは周方向に連続したものでなく、つめ状の部分だけからなる場合も包含される。

１回転軸
２、２２スリーブ
２ａ、２２ａ内筒部
２ｂ、２２ｂ径方向部
２ｃ、２２ｃ外筒部
３ハウジング
４カートリッジ
５、１５、２５回転側摺動環
６固定側摺動環
７、１７、２７カップガスケット
７ａ、１７ａ、２７ａ軸方向部
７ｂ、１７ｂ、２７ｂ径方向部
８ベローズ
９ケース
１０ドライビングバンド
１１コイルドウェーブスプリング

Claims

回転軸に固定されるスリーブと、ハウジングに固定されるカートリッジとを備え、前記スリーブにはカップガスケットを介して回転側摺動環が設けられ、前記カートリッジには前記回転側摺動環に対向して摺動する固定側摺動環が設けられ、前記回転側摺動環と固定側摺動環との摺動面の外径側に高圧流体が存在するインサイド形のメカニカルシールにおいて、前記回転側摺動環は、内径側であって背面側のコーナー部がテーパ状にカットされたカット部を有する断面略５角形に形成され、前記カップガスケットは、前記回転側摺動環の内径側及び前記背面側に跨って装着され、前記回転側摺動環の内径側及び前記スリーブの内筒部と接する軸方向部及び前記回転側摺動環の背面側及び前記スリーブの径方向部と接する径方向部とからなる断面が略Ｌ字形状に形成されると共に、前記カット部に面するコーナー部は前記カット部に沿う形状に形成され、前記カップガスケットのコーナー部の厚さｔは前記回転側摺動環の内径側と前記スリーブの内筒部の隙間ｄより大きく設定されることを特徴とするメカニカルシール。
回転軸に固定されるスリーブと、ハウジングに固定されるカートリッジとを備え、前記スリーブにはカップガスケットを介して回転側摺動環が設けられ、前記カートリッジには前記回転側摺動環に対向して摺動する固定側摺動環が設けられ、前記回転側摺動環と固定側摺動環との摺動面の外径側に高圧流体が存在するインサイド形のメカニカルシールにおいて、前記回転側摺動環は、内径側であって背面側のコーナー部が内方に窪んだ形状にカットされたカット部を有する断面略６角形に形成され、前記カップガスケットは、前記回転側摺動環の内径側及び前記背面側に跨って装着され、前記回転側摺動環の内径側及び前記スリーブの内筒部と接する軸方向部及び前記回転側摺動環の背面側及び前記スリーブの径方向部と接する径方向部とからなる断面が略Ｌ字形状に形成されると共に、前記カット部に面するコーナー部は前記カット部に沿う形状に形成され、前記カップガスケットのコーナー部の厚さｔは前記回転側摺動環の内径側と前記スリーブの内筒部の隙間ｄより大きく設定されることを特徴とするメカニカルシール。
回転軸に固定されるスリーブと、ハウジングに固定されるカートリッジとを備え、前記スリーブにはカップガスケットを介して回転側摺動環が設けられ、前記カートリッジには前記回転側摺動環に対向して摺動する固定側摺動環が設けられ、前記回転側摺動環と固定側摺動環との摺動面の内径側に高圧の被密封流体が存在するアウトサイド形のメカニカルシールにおいて、前記回転側摺動環は、外径側であって背面側のコーナー部がテーパ状にカットされたカット部を有する断面５角形、または、内方に窪んだ形状にカットされたカット部を有する断面略６角形に形成され、前記カップガスケットは、前記回転側摺動環の背面側及び前記スリーブの外筒部に跨って装着され、前記回転側摺動環の外径側及び前記スリーブの外筒部と接する軸方向部及び前記回転側摺動環の背面側及び前記スリーブの外筒部と接する径方向部とからなる断面が略Ｌ字形状に形成されると共に、前記カット部に面するコーナー部は前記カット部に沿う形状に形成され、前記カップガスケットのコーナー部の厚さｔは前記回転側摺動環の背面側と前記スリーブの径方向部の隙間ｄより大きく設定されることを特徴とするメカニカルシール。