JP6721448B2 - Mechanical seal device - Google Patents

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Description

本発明は、リング状のパッキンにより静止密封環を回転密封環に押し付けて摺動させるメカニカルシール装置に係り、さらに詳しくは、摺動面の洗浄が容易なメカニカルシール装置に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mechanical seal device that presses a stationary seal ring against a rotary seal ring by a ring-shaped packing to slide the ring, and more particularly to a mechanical seal device that can easily clean a sliding surface.

下記の特許文献1には、静止密封環の外周面に設けた環状溝にリング状のパッキンを嵌合して固定し、静止密封環を回転密封環に押し付けて摺動させるメカニカルシール装置が開示してある。 Patent Document 1 below discloses a mechanical seal device in which a ring-shaped packing is fitted and fixed in an annular groove provided on the outer peripheral surface of a stationary seal ring, and the stationary seal ring is pressed against a rotary seal ring to slide. I am doing it.

しかしながら、特許文献1に示す従来のメカニカルシール装置では、パッキンの外周端部をケース体に面接触する状態で圧接されていると共に、パッキンの内周端部を静止密封環の外周面に環状溝に嵌合して固定してある。 However, in the conventional mechanical seal device shown in Patent Document 1, the outer peripheral end of the packing is pressed into contact with the case body in a state of being in pressure contact, and the inner peripheral end of the packing is formed into an annular groove on the outer peripheral surface of the stationary sealing ring. It is fitted and fixed to.

このため、パッキンの嵌合箇所と静止密封環との間にスラリー成分が堆積したり、挟み込む構造となっている。特に、サニタリー対応装置は、使用後、機内を洗浄して残液や残渣が残らないようにする必要がある。 Therefore, the slurry component is deposited or sandwiched between the fitting portion of the packing and the stationary seal ring. In particular, a sanitary device needs to clean the inside of the machine after use so that no residual liquid or residue remains.

特開2016−44761号公報JP, 2016-44761, A

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、摺動面の洗浄が容易なメカニカルシール装置を提供することである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a mechanical seal device in which the sliding surface can be easily cleaned.

上記目的を達成するために、本発明の第1の観点に係るメカニカルシール装置は、
回転軸に固定されて前記回転軸と共に回転する回転密封環と、
前記回転密封環の回転摺動面に対して摺動可能な静止摺動面を持ち、ハウジングに支持される静止密封環と、
前記ハウジングと前記静止密封環との間に装着され、弾性材からなるリング状のパッキンと、
を有するメカニカルシール装置であって、
前記パッキンの外周端部は、前記ハウジングにより固定してあり、
前記パッキンの内周端部は、前記静止密封環の外周面の一部に軸方向移動自在に圧接し、
前記静止密封環の外周面には、前記パッキンの内周端部が前記静止摺動面に向けて軸方向に移動することを規制する第1ストッパ面と、前記パッキンの内周端部が前記静止摺動面と反対側に向けて軸方向に移動することを規制する第2ストッパ面とが具備してある。
In order to achieve the above object, the mechanical seal device according to the first aspect of the present invention is
A rotary seal ring fixed to the rotary shaft and rotating together with the rotary shaft;
A stationary sealing ring having a stationary sliding surface slidable with respect to the rotating sliding surface of the rotating sealing ring and supported by a housing;
A ring-shaped packing made of an elastic material, which is mounted between the housing and the stationary seal ring,
A mechanical seal device having:
The outer peripheral end of the packing is fixed by the housing,
An inner peripheral end portion of the packing is pressed against a part of an outer peripheral surface of the stationary sealing ring so as to be axially movable.
The outer peripheral surface of the stationary seal ring includes a first stopper surface for restricting axial movement of the inner peripheral end of the packing toward the stationary sliding surface, and an inner peripheral end of the packing. A second stopper surface for restricting axial movement toward the opposite side of the stationary sliding surface is provided.

本発明のメカニカルシール装置において、パッキンの内周端部は、パッキン自体の弾性力とパッキンの側面に作用する流体圧により、第1ストッパ面、或いは、第2ストッパ面に圧接する。通常の運転状態では、パッキンの内周端部は、パッキン自体の弾性力とパッキンの静止摺動面側側面に作用する流体圧よりもパッキンの静止摺動面とは反対側側面に作用する流体圧が大きく設定されることにより、第1ストッパ面に圧接し、静止密封環を回転密封環の摺動面の方向に押圧する。そのため静止密封環と回転密封環とは、摺動面で摺動し、その部分で被密封流体の漏れを抑制し、シール特性が向上する。 In the mechanical seal device of the present invention, the inner peripheral end of the packing is pressed against the first stopper surface or the second stopper surface by the elastic force of the packing itself and the fluid pressure acting on the side surface of the packing. Under normal operating conditions, the inner peripheral end of the packing is not affected by the elastic force of the packing itself and the fluid pressure acting on the static sliding surface side of the packing rather than the fluid pressure acting on the static sliding surface side of the packing. When the pressure is set to be large, the stationary seal ring is pressed against the first stopper surface and presses the stationary seal ring toward the sliding surface of the rotary seal ring. Therefore, the stationary seal ring and the rotary seal ring slide on the sliding surface, the leakage of the sealed fluid is suppressed at that portion, and the sealing characteristics are improved.

本発明のメカニカルシール装置を、食品用スラリーなどを用いるサニタリー用途に用いる場合には、使用後に密封流体の代わりに洗浄液を流して、メカニカルシール装置が取り付けられた機器(容器を含む)内部を清掃する。そのような場合には、機器内部に導入させる洗浄液の圧力が高いので、パッキンの内周端部は、パッキン自体の弾性力とパッキンの静止摺動面とは反対側の側面に作用する流体圧よりもパッキンの静止摺動面側の側面に作用する流体圧が大きく設定され、第1ストッパ面を離れて静止密封環の外周面を軸方向に移動して第2ストッパ面に圧接する。 When the mechanical seal device of the present invention is used for sanitary applications using food-grade slurry or the like, a cleaning liquid is allowed to flow instead of the sealing fluid after use to clean the inside of the device (including the container) to which the mechanical seal device is attached. To do. In such a case, since the pressure of the cleaning liquid introduced into the equipment is high, the inner peripheral edge of the packing has a fluid pressure that acts on the elastic force of the packing itself and on the side opposite to the static sliding surface of the packing. The fluid pressure acting on the side surface of the packing on the stationary sliding surface side is set to be larger, and the outer peripheral surface of the stationary sealing ring is axially moved away from the first stopper surface and comes into pressure contact with the second stopper surface.

すなわち本発明のメカニカルシール装置では、パッキンの静止摺動面側の側面に作用する洗浄液圧力に基づき、パッキンの内周端部が第2ストッパ面を押し、その力は、静止密封環を回転密封環の摺動面から引き離す方向に作用する。そのため、静止密封環と回転密封環との摺動面が開き、摺動面に付着している残渣を容易に洗浄することができる。また、洗浄液は、第1ストッパ面とパッキンの内周端部との隙間にも入り込むため、その隙間に入り込んだ残渣も容易に洗い流すことができる。なお、パッキンの内側側面に作用する流体圧力は可変であることが好ましい。すなわち、通常運転時には、流体圧力が高く、洗浄時には、低いことが好ましい。 That is, in the mechanical seal device of the present invention, the inner peripheral end portion of the packing pushes the second stopper surface based on the cleaning liquid pressure acting on the side surface of the packing on the stationary sliding surface side, and the force causes the stationary sealing ring to rotate and seal. It acts in the direction to separate it from the sliding surface of the ring. Therefore, the sliding surface between the stationary sealing ring and the rotating sealing ring opens, and the residue attached to the sliding surface can be easily washed. Further, since the cleaning liquid also enters the gap between the first stopper surface and the inner peripheral end of the packing, the residue that has entered the gap can be easily washed away. The fluid pressure acting on the inner side surface of the packing is preferably variable. That is, it is preferable that the fluid pressure is high during normal operation and low during washing.

好ましくは、前記静止密封環の外周面には、環状溝が形成してあり、
前記環状溝内に前記パッキンの内周端部が入り込み前記環状溝の底壁に圧接し、
前記環状溝の軸方向の両内端壁が、それぞれ前記第1ストッパ面と前記第2ストッパ面とを構成している。
Preferably, an annular groove is formed on the outer peripheral surface of the stationary seal ring,
The inner peripheral end portion of the packing enters the annular groove and is pressed against the bottom wall of the annular groove,
Both inner end walls in the axial direction of the annular groove respectively form the first stopper surface and the second stopper surface.

環状溝を静止密封環の外周面に形成することで、第1ストッパ面と第2ストッパ面とを同時に形成することができる。 By forming the annular groove on the outer peripheral surface of the stationary seal ring, the first stopper surface and the second stopper surface can be formed at the same time.

好ましくは、前記第1ストッパ面と前記パッキンの内周端部との間、および前記第2ストッパ面と前記パッキンの内周端部との間の少なくとも一方には、軸方向の隙間が形成してある。 Preferably, an axial gap is formed between at least one of the first stopper surface and the inner peripheral end of the packing, and between the second stopper surface and the inner peripheral end of the packing. There is.

このように構成することで、パッキンの内周端部を第1ストッパ面と第2ストッパ面との間で軸方向に移動させることができる。 With this configuration, the inner peripheral end of the packing can be moved in the axial direction between the first stopper surface and the second stopper surface.

好ましくは、前記パッキンは前記回転密封環と前記静止密封環とが接触している際、内周端部から外周端部に向かうにつれて前記回転密封環から離れる傾斜構造であり、外周端部が前記ハウジングにより軸方向の両側から挟持されて固定されている。 Preferably, the packing has an inclined structure in which, when the rotary seal ring and the stationary seal ring are in contact with each other, the packing is inclined away from the rotary seal ring from the inner peripheral end toward the outer peripheral end, and the outer peripheral end is The housing is sandwiched and fixed from both sides in the axial direction.

このように構成することで、被密封流体の残渣がパッキンの外周端部とハウジングとの隙間に入り込み難い。また、パッキンの内周端部が軸方向に移動したとしても、パッキンの外周端部は軸方向の両側から挟持されて固定してあるために、固定が弱まることがないと共に、残渣が入り込む液溜まりが形成されにくい。さらにまた、静止密封環が回転密封環から離れた際、パッキンの外周端部とハウジングとの境界部分の領域に流体が入り易くなり、当該領域を洗浄しやすい。また、パッキンの内側側面に向き合うハウジングの面には、パッキンの移動を規制する部材が配置されていないため、パッキンの内周端部を第2ストッパ面に圧接させて静止密封環を回転密封環の摺動面から離れる方向に容易に移動させることができる。尚、パッキンの移動を規制する部材が径方向に配置されている場合、パッキンが軸方向に移動する際、規制する部材に当接する恐れがある。 With this configuration, it is difficult for the residue of the sealed fluid to enter the gap between the outer peripheral end of the packing and the housing. Even if the inner peripheral edge of the packing moves in the axial direction, the outer peripheral edge of the packing is clamped and fixed from both sides in the axial direction. A puddle is hard to form. Furthermore, when the stationary seal ring separates from the rotary seal ring, it becomes easier for fluid to enter the region at the boundary between the outer peripheral end of the packing and the housing, and the region is easily cleaned. In addition, since the member that restricts the movement of the packing is not arranged on the surface of the housing facing the inner side surface of the packing, the inner peripheral end of the packing is brought into pressure contact with the second stopper surface to rotate the stationary sealing ring into the rotary sealing ring. Can be easily moved in the direction away from the sliding surface. When the member that restricts the movement of the packing is arranged in the radial direction, there is a risk that the packing may come into contact with the restricting member when moving in the axial direction.

上記目的を達成するために、本発明の第2の観点に係るメカニカルシール装置は、
被封止流体が配される空間に対して近位側に配置される第1シール装置と、遠位側に配置される第2シール装置と、
前記第1シール装置と前記第2シール装置との間に形成される中間室と、を有し、
前記第1シール装置は、本発明の第1の観点に係るメカニカルシール装置で構成してある。
In order to achieve the above object, a mechanical seal device according to a second aspect of the present invention is
A first sealing device arranged on the proximal side with respect to the space in which the fluid to be sealed is arranged, and a second sealing device arranged on the distal side,
An intermediate chamber formed between the first sealing device and the second sealing device,
The first seal device is a mechanical seal device according to the first aspect of the present invention.

本発明の第2の観点に係るメカニカルシール装置では、第1シール装置と第2シール装置との間に中間室が形成してあり、第1シール装置が、本発明の第1の観点に係るメカニカルシール装置で構成してある。そのため、本発明の第2の観点に係るメカニカルシール装置の第1シール装置は、本発明の第1の観点に係るメカニカルシール装置と同様な作用効果を奏する. In the mechanical seal device according to the second aspect of the present invention, an intermediate chamber is formed between the first seal device and the second seal device, and the first seal device relates to the first aspect of the present invention. It is composed of a mechanical seal device. Therefore, the first sealing device of the mechanical sealing device according to the second aspect of the present invention has the same operational effect as the mechanical sealing device according to the first aspect of the present invention.

特に本発明の第2観点に係るメカニカルシール装置では、中間室の流体圧力が、前記パッキンの静止摺動面とは反対側の側面に作用し、前記被密封流体(洗浄液)の圧力が、前記パッキンの静止摺動面側の側面に作用する。そのため、中間室の流体圧力を下げることで、機器内部の洗浄時には、パッキンの外側側面に作用する洗浄液圧力に基づき、パッキンの内周端部を移動させやすい。そのため、パッキンの内周端部が第2ストッパ面を押し、その力は、静止密封環を回転密封環の摺動面から引き離す方向に作用させやすい。 Particularly in the mechanical seal device according to the second aspect of the present invention, the fluid pressure of the intermediate chamber acts on the side surface of the packing opposite to the stationary sliding surface, and the pressure of the sealed fluid (cleaning liquid) is It acts on the static sliding surface side of the packing. Therefore, by lowering the fluid pressure in the intermediate chamber, it is easy to move the inner peripheral end of the packing based on the cleaning liquid pressure acting on the outer side surface of the packing when cleaning the inside of the equipment. Therefore, the inner peripheral end portion of the packing pushes the second stopper surface, and the force thereof tends to act in the direction of pulling the stationary seal ring away from the sliding surface of the rotary seal ring.

また本発明の第2観点に係るメカニカルシール装置では、第1シール装置と第2シール装置との間に中間室を設けることで、機器内部の洗浄時には、中間室を通して、洗浄液を排出することが可能である。 Further, in the mechanical seal device according to the second aspect of the present invention, by providing the intermediate chamber between the first sealing device and the second sealing device, the cleaning liquid can be discharged through the intermediate chamber when cleaning the inside of the device. It is possible.

図1は本発明の一実施形態に係るメカニカルシール装置の概略断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view of a mechanical seal device according to an embodiment of the present invention. 図2は図1に示すメカニカルシール装置の要部拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the mechanical seal device shown in FIG. 図3は図2に示すメカニカルシール装置の圧力が変化した状態を示す要部拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged sectional view of an essential part showing a state in which the pressure of the mechanical seal device shown in FIG. 2 has changed. 図4は図3に示すメカニカルシール装置の圧力がさらに変化した状態を示す要部拡大断面図である。FIG. 4 is an enlarged sectional view of an essential part showing a state in which the pressure of the mechanical seal device shown in FIG. 3 has further changed.

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
本発明の一実施形態のメカニカルシール装置について、図1を参照して説明する。 図1は、そのメカニカルシール装置10の構成を示す断面図である。なお、図1においては、左側が機内IS側であり、右側が機外OS側である。
Hereinafter, the present invention will be described based on the embodiments shown in the drawings.
A mechanical seal device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of the mechanical seal device 10. In FIG. 1, the left side is the in-flight IS side, and the right side is the out-of-flight OS side.

メカニカルシール装置10は、回転軸(シャフト)2が貫通しているハウジング本体3の軸孔部3aに機外OS側から装着されるカートリッジ形式のシール装置である。ハウジング本体3は、たとえば食品、製薬、化学品、粉体などを、貯蔵、撹拌、分散または粉砕などを行う容器や缶、あるいはその他の機器(攪拌機、分散機、粉砕機)のケーシングの一部として用いられる。メカニカルシール装置10は、このようなサニタリーの用途に対応したメカニカルシール装置である。回転軸2の機内IS側には、図示省略してある撹拌翼、分散翼、粉砕翼などが固定してあってもよい。 The mechanical seal device 10 is a cartridge-type seal device that is mounted in the shaft hole portion 3a of the housing body 3 through which the rotary shaft (shaft) 2 penetrates from the outside OS side. The housing body 3 is, for example, a part of a container or can for storing, stirring, dispersing or crushing foods, pharmaceuticals, chemicals, powders or the like, or a casing of other equipment (agitator, disperser, crusher). Used as. The mechanical seal device 10 is a mechanical seal device that is compatible with such sanitary applications. On the in-machine IS side of the rotary shaft 2, a stirring blade, a dispersion blade, a crushing blade, etc. (not shown) may be fixed.

ハウジング本体3の軸方向の端面3bには、カバープレート6が取り付けられ、カバープレート6の外側(機外OS側)には、第1シールケース11および第2シールケース12が取り付けられる。それぞれハウジングの一部を構成するカバープレート6、第1シールケース11および第2シールケース12は、ハウジング本体3の端面3bから機外OS側に向けて、この順序でボルトにより端面3bに固定してある。カバープレート6、第1シールケース11および第2シールケース12は、カートリッジ式ハウジング8を構成している。 The cover plate 6 is attached to the axial end surface 3b of the housing body 3, and the first seal case 11 and the second seal case 12 are attached to the outer side (outside OS side) of the cover plate 6. The cover plate 6, the first seal case 11, and the second seal case 12, which respectively form a part of the housing, are fixed to the end surface 3b by bolts in this order from the end surface 3b of the housing body 3 toward the outside OS side. There is. The cover plate 6, the first seal case 11 and the second seal case 12 form a cartridge type housing 8.

ハウジング本体3の端面3bに取り付けられるカバープレート6の取付面6bには、Oリング溝5が形成してあり、Oリング溝5には、Oリング4が装着され、端面3bと取付面6bとの間をシールしている。 An O-ring groove 5 is formed on a mounting surface 6b of a cover plate 6 which is mounted on the end surface 3b of the housing body 3, and an O-ring 4 is mounted on the O-ring groove 5 so that the end surface 3b and the mounting surface 6b are connected to each other. The space between them is sealed.

本実施形態では、Oリング溝5は、可能な限り軸孔部3aの内周壁面近くに形成してあり、Oリング溝5の内径側壁面の外径が、軸孔部3aの内周壁面の内径に比較して同一、またはそれよりも多少小さくてもよい。ただし、Oリング4が端面3bに圧接してシール特性を維持していることが条件である。本実施形態では、このように構成することで、Oリング溝5に被密封流体の残渣が残っていたとしても、後述する洗浄液がOリング溝5に入り込み洗浄することができる。なお、本実施形態では、Oリング溝5の大きさに比較して、通常よりも大きなOリング4を用いることが好ましい。また、第1シールケース11と第2シールケース12との間には、Oリング14が取り付けられて、これらの間の隙間をシールしている。 In the present embodiment, the O-ring groove 5 is formed as close as possible to the inner peripheral wall surface of the shaft hole portion 3a, and the outer diameter of the inner diameter side wall surface of the O-ring groove 5 is the inner peripheral wall surface of the shaft hole portion 3a. The inner diameter may be the same as or slightly smaller than the inner diameter. However, the condition is that the O-ring 4 is pressed against the end face 3b to maintain the sealing property. With this configuration, in the present embodiment, even if the residue of the sealed fluid remains in the O-ring groove 5, the cleaning liquid described below can enter the O-ring groove 5 for cleaning. In the present embodiment, it is preferable to use the O-ring 4 larger than the size of the O-ring groove 5 than usual. Further, an O-ring 14 is attached between the first seal case 11 and the second seal case 12 to seal the gap between them.

本実施形態では、メカニカルシール装置10は、回転軸2の軸方向に沿って機内IS側に配置される第1メカニカルシール30と、機外OS側に配置される第2メカニカルシール50とを有する。これらの第1メカニカルシール30と、第2メカニカルシール50とが、回転軸2の軸方向に沿って、ハウジング本体3とカートリッジ式ハウジング8との内部に配置されることで、カートリッジ式ハウジング8の内部には、中間室70が形成される。 In the present embodiment, the mechanical seal device 10 has a first mechanical seal 30 arranged on the in-machine IS side along the axial direction of the rotary shaft 2 and a second mechanical seal 50 arranged on the outside OS side. .. By disposing the first mechanical seal 30 and the second mechanical seal 50 inside the housing main body 3 and the cartridge type housing 8 along the axial direction of the rotary shaft 2, the cartridge type housing 8 An intermediate chamber 70 is formed inside.

中間室70は、カートリッジ式ハウジング8の内部(内周側)で、第1メカニカルシール30と第2メカニカルシール50との間に形成され、これらのメカニカルシール30および50が適切に機能している状態では、機外OS側の空間に対して密封されると共に、機内IS側の空間とも密封される。 The intermediate chamber 70 is formed between the first mechanical seal 30 and the second mechanical seal 50 inside the cartridge type housing 8 (on the inner peripheral side), and these mechanical seals 30 and 50 function properly. In the state, the space on the OS side outside the machine is sealed, and the space on the IS side inside the machine is also sealed.

ハウジング本体3の内部(軸孔部3aと回転軸2との間の隙間)には、被密封流体が充填してあり、第1メカニカルシール30により被密封流体が中間室70に入り込むことを抑制している。第2メカニカルシール50は、中間室70の内部に存在する冷却用流体が機外OS側に漏洩することを抑制している。 The inside of the housing body 3 (the gap between the shaft hole portion 3a and the rotary shaft 2) is filled with the sealed fluid, and the first mechanical seal 30 suppresses the sealed fluid from entering the intermediate chamber 70. doing. The second mechanical seal 50 suppresses the cooling fluid existing inside the intermediate chamber 70 from leaking to the outside OS side.

本実施形態では、第1シールケース11には、中間室70に通じる冷却用流体供給孔71が形成してあり、そこから、中間室70の内部に、冷却用流体が供給される。また、第2シールケース12には、中間室70に通じる冷却用流体排出孔72が形成してあり、そこから、中間室70の内部に存在する冷却用流体を中間室から排出するようになっている。 In the present embodiment, the first seal case 11 is formed with a cooling fluid supply hole 71 that communicates with the intermediate chamber 70, and the cooling fluid is supplied to the inside of the intermediate chamber 70 from there. Further, the second seal case 12 is formed with a cooling fluid discharge hole 72 communicating with the intermediate chamber 70, from which the cooling fluid existing inside the intermediate chamber 70 is discharged from the intermediate chamber. ing.

カートリッジ式ハウジング8の内周側では、回転軸2の外周に、スリーブ20がスリーブ押え22により固定され、回転軸2と共に、その軸芯回りに回転可能になっている。スリーブ押え22およびスリーブ20は、たとえばセットスクリュー24などにより回転軸2に固定してある。 On the inner peripheral side of the cartridge type housing 8, a sleeve 20 is fixed to the outer periphery of the rotary shaft 2 by a sleeve retainer 22 and is rotatable with the rotary shaft 2 around its axis. The sleeve retainer 22 and the sleeve 20 are fixed to the rotary shaft 2 with, for example, a set screw 24.

回転軸2の外周面で軸方向に配列してあるスリーブ押え22およびスリーブ20の間には、ポンピングリング80がスリーブ20の外周面に固定してあり、回転軸2と共に回転可能になっている。ポンピングリング80は、翼部82を有する。ポンピングリング80の内周面とスリーブ20の外周面との間には、Oリング86が装着してあり、これらの間の隙間を密封している。 A pumping ring 80 is fixed to the outer peripheral surface of the sleeve 20 between the sleeve retainer 22 and the sleeve 20 which are axially arranged on the outer peripheral surface of the rotary shaft 2, and is rotatable with the rotary shaft 2. .. The pumping ring 80 has wings 82. An O-ring 86 is mounted between the inner peripheral surface of the pumping ring 80 and the outer peripheral surface of the sleeve 20 to seal the gap between them.

翼部82には、吸込み口83と吐き出し口84とが形成してある斜め貫通孔85が円周方向に沿って複数断続的に形成してある。斜め貫通孔85の吸い込み口83は、中間室70の内部で第1メカニカルシール30の方向を向いており、吐き出し口84は、第2メカニカルシール50の方向を向いている。また、吸い込み口83よりも吐き出し口84の方が、半径方向の外側に位置し、リング80の回転により、吸い込み口83から取り入れた流体を吐き出し口84から排出して、中間室70の内部で第2メカニカルシール50に向かわせる。 A plurality of oblique through holes 85, each having a suction port 83 and a discharge port 84, are intermittently formed in the wing portion 82 along the circumferential direction. The suction port 83 of the oblique through hole 85 faces the direction of the first mechanical seal 30 inside the intermediate chamber 70, and the discharge port 84 faces the direction of the second mechanical seal 50. Further, the discharge port 84 is located on the outer side in the radial direction than the suction port 83, and the rotation of the ring 80 causes the fluid taken in from the suction port 83 to be discharged from the discharge port 84, and inside the intermediate chamber 70. Face the second mechanical seal 50.

冷却用流体供給孔71から供給された流体は、第1メカニカルシール30の内周側に位置する中間室70の内部に向かわせられ、第1メカニカルシール30を冷却した後に、ポンピングリング80の吸い込み口83に吸い込まれる。ポンピングリング80の吐き出し口84から排出された流体は、中間室70の内部で、第2メカニカルシール50の外周部に向かい、そこを冷却し、その後に、冷却用流体排出孔72から外部に排出される。 The fluid supplied from the cooling fluid supply hole 71 is directed to the inside of the intermediate chamber 70 located on the inner peripheral side of the first mechanical seal 30, cools the first mechanical seal 30, and then sucks the pumping ring 80. It is sucked into the mouth 83. The fluid discharged from the discharge port 84 of the pumping ring 80 goes to the outer peripheral portion of the second mechanical seal 50 inside the intermediate chamber 70, cools it, and then is discharged to the outside from the cooling fluid discharge hole 72. To be done.

第1メカニカルシール30は、第1回転密封環31と第1静止密封環41とを有する。同様に、第2メカニカルシール50は、第2回転密封環51と第2静止密封環61とを有する。これらの密封環31,41,51,61の材質は、特に限定されないが、炭化珪素、カーボン、セラミック等が例示される。 The first mechanical seal 30 has a first rotary seal ring 31 and a first stationary seal ring 41. Similarly, the second mechanical seal 50 has a second rotary seal ring 51 and a second stationary seal ring 61. The material of these sealing rings 31, 41, 51, 61 is not particularly limited, but silicon carbide, carbon, ceramics, etc. are exemplified.

まず、第2メカニカルシール50について説明する。回転密封環51は、ポンピングリング80の機外OS側に固定してあり、ポンピングリング80と共に回転するようになっている。回転密封環51の機内IS側の端部には、切欠きが形成してあり、そこに、ノックピン53が嵌合し、ノックピン53が固定してあるリング80に対して回り止めが成されている。リング80と回転密封環51との間には、Oリング52が取り付けてあり、これらの隙間を密封している。 First, the second mechanical seal 50 will be described. The rotary seal ring 51 is fixed on the outside OS side of the pumping ring 80, and rotates together with the pumping ring 80. A notch is formed at the end of the rotary seal ring 51 on the in-flight IS side, and a knock pin 53 is fitted therein and a rotation stopper is formed on the ring 80 to which the knock pin 53 is fixed. There is. An O-ring 52 is attached between the ring 80 and the rotary seal ring 51 to seal the gap between them.

静止密封環61は、回転密封環51の軸方向機外側端面である回転摺動面51aに摺動する静止摺動面61aを有する。 The stationary seal ring 61 has a stationary slide surface 61a that slides on a rotary slide surface 51a that is the axial outer side end surface of the rotary seal ring 51.

この静止密封環61は、第2シールケース12の内方凸部12aの先端にOリング62を介して取り付けられている。Oリング62は、第2シールケース12の内方凸部12aの先端と静止密封環61の外周面との間で弾性変形し、これらの間を密封し、中間室70と機外OSとの間を遮断する。 The stationary seal ring 61 is attached to the tip of the inner convex portion 12 a of the second seal case 12 via an O-ring 62. The O-ring 62 is elastically deformed between the tip of the inner convex portion 12a of the second seal case 12 and the outer peripheral surface of the stationary seal ring 61, and seals the gap between them, and the intermediate chamber 70 and the external OS are separated from each other. Cut off the space.

また、静止密封環61は、第2シールケース12の内方凸部12aに固定してあるノックピン63により、第2シールケース12に対して回り止めが成されている。さらに、静止密封環61には、第2シールケース12の内方凸部12aの中間室側壁面に周方向に沿って複数設けられたコイル状の圧縮スプリング64の弾性力が作用する。そのため、静止密封環61の摺動面61aは、回転密封環51の摺動面51aに押し付けられている。静止密封環61は、シールケース12に対して回転はしないが、軸方向に移動自在に装着してある。 The stationary seal ring 61 is prevented from rotating with respect to the second seal case 12 by a knock pin 63 fixed to the inward convex portion 12 a of the second seal case 12. Furthermore, the elastic force of a plurality of coil-shaped compression springs 64 that are provided along the circumferential direction on the side wall surface of the intermediate chamber of the inner convex portion 12 a of the second seal case 12 acts on the stationary seal ring 61. Therefore, the sliding surface 61a of the stationary seal ring 61 is pressed against the sliding surface 51a of the rotary seal ring 51. The stationary seal ring 61 does not rotate with respect to the seal case 12, but is mounted movably in the axial direction.

次に、図2および図3を参照して、第1メカニカルシール30について説明する。前述したように、第1メカニカルシール30は、第1回転密封環31と第1回転密封環41とを少なくとも有する。回転密封環31は、スリーブ20の機内IS側の端部に設けられたフランジ状凸部20aの外周端にOリング32を介して固定してあり、スリーブ20と共に回転軸2と一体的に回転可能になっている。 Next, the first mechanical seal 30 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. As described above, the first mechanical seal 30 has at least the first rotary seal ring 31 and the first rotary seal ring 41. The rotary seal ring 31 is fixed to the outer peripheral end of the flange-shaped convex portion 20a provided at the end on the in-machine IS side of the sleeve 20 via an O-ring 32, and rotates together with the sleeve 20 together with the rotary shaft 2. It is possible.

Oリング32が回転密封環31とスリーブ20との間に取り付けられることで、これらの間の隙間を密封し、そこから、機内ISと中間室70とが連通することを遮断している。また、回転密封環31の内周端には、切欠きが設けられ、その切欠きにノックピン33が嵌合している。ノックピン33は、スリーブ20に固定してあり、回転密封環31をスリーブ20に対して回り止し、回転密封環31がスリーブ20と共に軸芯回りに回転することを確保している。なお、スリーブ20の外周面には、ワッシャ28などが固定してあり、回転密封環31が静止密封環41に向けて軸方向に移動することを抑制している。 The O-ring 32 is attached between the rotary seal ring 31 and the sleeve 20 to seal the gap between them and to block communication between the in-flight IS and the intermediate chamber 70 from there. Further, a cutout is provided at the inner peripheral end of the rotary seal ring 31, and a knock pin 33 is fitted in the cutout. The knock pin 33 is fixed to the sleeve 20, prevents the rotary seal ring 31 from rotating with respect to the sleeve 20, and ensures that the rotary seal ring 31 rotates together with the sleeve 20 around the axis. A washer 28 and the like are fixed to the outer peripheral surface of the sleeve 20 to prevent the rotary seal ring 31 from moving axially toward the stationary seal ring 41.

回転密封環31が静止密封環41に向き合う端面には、回転摺動面31aが形成してある。回転摺動面31aには、静止密封環41の静止摺動面41aが摺動している。回転摺動面31aは、相対的に径方向に十分な広さを有するが、静止摺動面31aの径方向幅d1は、回転摺動面31aのそれに比較して十分に小さい。また、静止密封環41は、静止摺動面41aに向けて徐々に径方向幅が狭くなる先細り形状を有している。 A rotary sliding surface 31 a is formed on an end surface of the rotary seal ring 31 facing the stationary seal ring 41. The stationary sliding surface 41a of the stationary sealing ring 41 slides on the rotary sliding surface 31a. The rotary sliding surface 31a is relatively large in the radial direction, but the radial width d1 of the stationary sliding surface 31a is sufficiently smaller than that of the rotary sliding surface 31a. The stationary seal ring 41 has a tapered shape in which the width in the radial direction gradually narrows toward the stationary sliding surface 41a.

このように構成することで、後述する洗浄時において、静止密封環41を回転密封環31から引き離す方向に流体圧をかけやすいと共に、摺動面41aの付近の静止密封環41の外面を洗浄液で流しやすい。また、回転密封環31の回転摺動面31aに付着している被密封流体の残渣も流しやすい。 With this configuration, at the time of cleaning, which will be described later, it is easy to apply fluid pressure in the direction in which the stationary seal ring 41 is separated from the rotary seal ring 31, and the outer surface of the stationary seal ring 41 near the sliding surface 41a is cleaned with the cleaning liquid. Easy to wash. In addition, the residue of the sealed fluid attached to the rotary sliding surface 31a of the rotary seal ring 31 can easily flow.

静止密封環41の内周面には、切り欠き状の凹部44が設けられ、そこに、ノックピン45が嵌合している。ノックピン45は、第1シールケース11の段差状凹面11cに固定してあり、そこから凹部44に向けて軸方向に突出している。ノックピン45が凹部44に嵌合することで、静止密封環41は、第1シールケース11に対して回り止めが成されている。ただし、凹部44は、軸方向に十分な長さを持ち、ノックピン45の先端が凹部44の内壁に当たることはない。静止密封環41は、その反摺動面側端面41bが第1シールケース11の段差状凹面11cに当接しない限り、軸方向に移動可能になっている。 A notch-shaped recess 44 is provided on the inner peripheral surface of the stationary seal ring 41, and a knock pin 45 is fitted therein. The knock pin 45 is fixed to the stepped concave surface 11c of the first seal case 11 and projects axially toward the concave portion 44 from there. By fitting the knock pin 45 into the recess 44, the stationary seal ring 41 is prevented from rotating with respect to the first seal case 11. However, the recess 44 has a sufficient length in the axial direction, and the tip of the knock pin 45 does not contact the inner wall of the recess 44. The stationary seal ring 41 is movable in the axial direction unless the end surface 41 b on the side opposite to the sliding surface abuts on the stepped concave surface 11 c of the first seal case 11.

本実施形態では、回転密封環31に具備してあるノックピン33と、静止密封環41に具備してあるノックピン45とは、共に、中間室70の内部に存在し、通常動作時には、機内IS側の被密封流体には接触しないようになっている。そのため、これらのノックピン33および45の周辺に被密封流体の残渣が付着するおそれを低減することができる。 In the present embodiment, the knock pin 33 provided on the rotary seal ring 31 and the knock pin 45 provided on the stationary seal ring 41 are both inside the intermediate chamber 70, and in the normal operation, the in-flight IS side. It does not come into contact with the fluid to be sealed. Therefore, it is possible to reduce the risk that the residue of the sealed fluid adheres to the periphery of these knock pins 33 and 45.

静止密封環41の外周面には、環状溝42が形成してある。環状溝42内には、リング状のパッキン40の内周端部40bが入り込み環状溝42の底壁に圧接している。パッキン40の内周端部40bは、静止密封環41の外周面の一部である環状溝42の底壁に対して、軸方向移動自在に圧接している。環状溝42の軸方向の両内端壁が、それぞれ第1ストッパ面42aと第2ストッパ面42bとを構成している。 An annular groove 42 is formed on the outer peripheral surface of the stationary seal ring 41. The inner peripheral end portion 40b of the ring-shaped packing 40 is inserted into the annular groove 42 and is pressed against the bottom wall of the annular groove 42. The inner peripheral end portion 40b of the packing 40 is pressed against the bottom wall of the annular groove 42, which is a part of the outer peripheral surface of the stationary seal ring 41, so as to be movable in the axial direction. Both inner end walls of the annular groove 42 in the axial direction form a first stopper surface 42a and a second stopper surface 42b, respectively.

本実施形態では、リング状のパッキン40の外周端部40aには、軸方向に突出する軸方向凸部40a1が形成してある。軸方向凸部40a1が形成してあるパッキン40の外周端部40aは、カバープレート6の内周端からさらに径方向内側に突出する内方凸部6aと、第1シールケース11のパッキン押え面11bとの間に軸方向の両側から挟持されて固定してある。 In the present embodiment, the ring-shaped packing 40 has an outer peripheral end portion 40a formed with an axial convex portion 40a1 protruding in the axial direction. The outer peripheral end 40a of the packing 40 formed with the axial convex portion 40a1 includes an inner convex portion 6a protruding further inward in the radial direction from the inner peripheral end of the cover plate 6, and a packing pressing surface of the first seal case 11. It is fixed by being sandwiched between it and 11b from both sides in the axial direction.

パッキン押え面11bの半径方向の外側には、パッキン押え面11bに対して軸方向に突出する軸方向凸部11aがシールケース11に形成してある。軸方向凸部11aの軸方向突出長さは、内方凸部6aとパッキン押え面11bとの間の距離よりも小さく、パッキン40の外周端部40aは、内方凸部6aとパッキン押え面11bとの間に軸方向の両側から圧縮されて挟持される。 On the outer side of the packing pressing surface 11b in the radial direction, the seal case 11 is formed with an axial convex portion 11a that projects in the axial direction with respect to the packing pressing surface 11b. The axial protruding length of the axial convex portion 11a is smaller than the distance between the inward convex portion 6a and the packing pressing surface 11b, and the outer peripheral end 40a of the packing 40 has the inner convex portion 6a and the packing pressing surface. It is compressed from both sides in the axial direction and sandwiched between it and 11b.

パッキン40は、機内IS側の空間に面している外側側面(静止摺動面41aを向いている側面)40cと、中間室70の空間に面している内側側面(外側側面40cと反対側側面)40dとを有している。外側側面40cは、外周端部40aから内周端部40bに向けて、静止密封環41の静止摺動面41aの方向にテーパ状または階段状に近づくように傾斜している。そして、内側側面40dは、外周端部40aから内周端部40bに向けて、パッキン押え面11bからの距離w1が段階的に広がるように、または所定の距離w1が保たれるように形成してある。 The packing 40 includes an outer side surface (side surface facing the stationary sliding surface 41a) 40c facing the space on the IS side in the machine, and an inner side surface facing the space of the intermediate chamber 70 (side opposite to the outer side surface 40c). Side surface) 40d. The outer side surface 40c is inclined from the outer peripheral end portion 40a toward the inner peripheral end portion 40b so as to approach the stationary sliding surface 41a of the stationary sealing ring 41 in a tapered or stepwise manner. The inner side surface 40d is formed such that the distance w1 from the packing pressing surface 11b gradually increases from the outer peripheral end 40a toward the inner peripheral end 40b, or the predetermined distance w1 is maintained. There is.

パッキン40は、被密封流体に接触することから、サニタリー対応であることが好ましく、たとえばパーフロロエラストマー、EPDM、ポリエステル系エラストマーなどのゴム材または合成樹脂で構成される。また、パッキン40の内部に、補強材が埋め込まれていてもよい。補強材としては、金属バネ、金属板、樹脂板などが例示される。 Since the packing 40 comes into contact with the fluid to be sealed, it is preferably sanitary and is made of, for example, a rubber material such as perfluoroelastomer, EPDM, polyester elastomer or a synthetic resin. Further, a reinforcing material may be embedded inside the packing 40. Examples of the reinforcing material include a metal spring, a metal plate, and a resin plate.

このように構成してあるパッキン40は、ハウジング8と静止密封環41との間の隙間をシールすると共に、静止密封環41に対してパッキン40自体の弾性力が作用し、静止密封環41の静止摺動面41aを回転密封環31の回転摺動面31aに押し付ける機能を有する。機内IS側に被密封流体が貯留され、中間室70の内部に所定圧力の流体が導入され、被密封流体の圧力よりも中間室70内の圧力が高い状態では、パッキン40の内側側面40dに作用する流体圧力に、パッキン40自体の弾力とが加わり、静止密封環41は回転密封環31に向けて押し付けられる。 The packing 40 configured as described above seals the gap between the housing 8 and the stationary seal ring 41, and the elastic force of the packing 40 itself acts on the stationary seal ring 41, so that the static seal ring 41 is sealed. It has a function of pressing the stationary sliding surface 41 a against the rotating sliding surface 31 a of the rotary sealing ring 31. When the sealed fluid is stored on the in-flight IS side, the fluid having a predetermined pressure is introduced into the intermediate chamber 70, and the pressure in the intermediate chamber 70 is higher than the pressure of the sealed fluid, the inner side surface 40d of the packing 40 is The static pressure of the packing 40 itself is added to the acting fluid pressure, and the stationary seal ring 41 is pressed toward the rotary seal ring 31.

その状態では、図2に示すように、パッキン40の内周端部40b側に位置する外側側面40cは、環状溝42の第1ストッパ面42aに押し付けられる。そのため、内周端部40bに位置する内側側面40dと第2ストッパ面42bとの間には、軸方向隙間w3が形成される。軸方向隙間w3は、その隙間の内部に流体圧が作用する程度の隙間であれば良い。 In this state, as shown in FIG. 2, the outer side surface 40c located on the inner peripheral end 40b side of the packing 40 is pressed against the first stopper surface 42a of the annular groove 42. Therefore, an axial gap w3 is formed between the inner side surface 40d located at the inner peripheral end 40b and the second stopper surface 42b. The axial gap w3 may be a gap that allows fluid pressure to act inside the gap.

本実施形態では、静止密封環41の反摺動面側端面41bと段差状凹面11cとの隙間w2は、軸方向隙間w3よりも十分に大きく、パッキン押え面11bからの内側側面40dまでの距離w1の最大値よりも小さい。なお、パッキン40の軸方向凸部40a1の軸方向突出幅を十分に大きくできれば、段差状凹面11cは形成しなくてもよい。すなわち、パッキン押え面11bがシールケース11の内周端まで続いていてもよい。その場合には、隙間w2は、静止密封環41の反摺動面側端面41bとパッキン押え面11bとの隙間の幅になる。 In the present embodiment, the gap w2 between the end surface 41b on the side opposite to the sliding surface of the stationary seal ring 41 and the stepped concave surface 11c is sufficiently larger than the axial gap w3, and the distance from the packing pressing surface 11b to the inner side surface 40d. It is smaller than the maximum value of w1. The stepped concave surface 11c may not be formed as long as the axial protrusion width of the axial convex portion 40a1 of the packing 40 can be made sufficiently large. That is, the packing pressing surface 11b may continue to the inner peripheral end of the seal case 11. In that case, the gap w2 is the width of the gap between the end surface 41b on the side opposite to the sliding surface of the stationary seal ring 41 and the packing pressing surface 11b.

本実施形態のメカニカルシール装置10において、通常の運転状態では、図2に示すように、パッキン40の内周端部40bは、パッキン40自体の弾性力とパッキン40の内側側面40dに作用する流体圧により、第1ストッパ面42aに圧接し、静止密封環41を回転密封環31の摺動面31aの方向に押圧する。そのため静止密封環41と回転密封環31とは、摺動面41a,31aで摺動し、その部分で被密封流体の漏れを抑制し、シール特性が向上する。 In the mechanical seal device 10 of the present embodiment, in a normal operating state, as shown in FIG. 2, the inner peripheral end portion 40b of the packing 40 has a fluid force acting on the elastic force of the packing 40 itself and the inner side surface 40d of the packing 40. The pressure causes the first stopper surface 42a to come into pressure contact with the stationary sealing ring 41 to press it toward the sliding surface 31a of the rotary sealing ring 31. Therefore, the stationary seal ring 41 and the rotary seal ring 31 slide on the sliding surfaces 41a and 31a, and the leakage of the sealed fluid is suppressed at that portion, and the sealing characteristics are improved.

たとえば食品用スラリーなどを用いるサニタリー用途にメカニカルシール装置10が用いられる場合には、使用後に洗浄液を流して、メカニカルシール装置10が取り付けられた機器(容器を含む)内部ISを清掃する。そのような場合には、中間室70には圧力流体が導入されず、機器内部ISに導入させる洗浄液の圧力が高いので、パッキン40の外側側面40cに作用する洗浄液圧力のために、パッキン40の内周端部40bは、図3に示すように、第1ストッパ面42aを離れて静止密封環41の外周面を軸方向に移動して第2ストッパ面42bに圧接する。 For example, when the mechanical seal device 10 is used for a sanitary application using a slurry for food or the like, a cleaning liquid is caused to flow after use to clean the inside IS of the device (including the container) to which the mechanical seal device 10 is attached. In such a case, the pressure fluid is not introduced into the intermediate chamber 70, and the pressure of the cleaning liquid introduced into the device internal IS is high, so that the pressure of the cleaning liquid acting on the outer side surface 40c of the packing 40 causes the packing 40 to move. As shown in FIG. 3, the inner peripheral end 40b axially moves the outer peripheral surface of the stationary seal ring 41 away from the first stopper surface 42a and comes into pressure contact with the second stopper surface 42b.

すなわち、パッキン40の外側側面40cに作用する洗浄液圧力が、パッキン40自体の弾性力にパッキン40の内側側面40dに作用する流体圧力を足した力よりも大きくなり、パッキン40の内周端部40bが第2ストッパ面42bを押す。その力は、図4に示すように、静止密封環41を回転密封環31の摺動面31aから引き離す方向に作用する。そのため、静止密封環41と回転密封環31との摺動面41a,31aが開き、摺動面41a,31aに付着している残渣を容易に洗浄することができる。 That is, the cleaning liquid pressure acting on the outer side surface 40c of the packing 40 becomes larger than the force obtained by adding the elastic force of the packing 40 itself to the fluid pressure acting on the inner side surface 40d of the packing 40, and the inner peripheral end portion 40b of the packing 40. Pushes the second stopper surface 42b. As shown in FIG. 4, the force acts on the stationary seal ring 41 in the direction of separating it from the sliding surface 31 a of the rotary seal ring 31. Therefore, the sliding surfaces 41a, 31a between the stationary sealing ring 41 and the rotating sealing ring 31 are opened, and the residue attached to the sliding surfaces 41a, 31a can be easily washed.

また、洗浄液は、第1ストッパ面42aとパッキン40の内周端部40bとの隙間w4にも入り込むため、その隙間w4に入り込んだ残渣も容易に洗い流すことができる。なお、図3に示す隙間w4の幅は、図2に示す隙間w3の幅と同程度である。隙間w4は、パッキン40の内周端部40bが環状溝42の底面を移動してできた隙間である。また本実施形態では、パッキン40の内側側面40dに作用する流体圧力は、中間室70に導入される流体圧力に起因し、通常運転時には高く、洗浄時には大気圧と同程度まで低く設定される。 Further, since the cleaning liquid also enters the gap w4 between the first stopper surface 42a and the inner peripheral end portion 40b of the packing 40, the residue that has entered the gap w4 can be easily washed away. The width of the gap w4 shown in FIG. 3 is about the same as the width of the gap w3 shown in FIG. The gap w4 is a gap formed by the inner peripheral end portion 40b of the packing 40 moving on the bottom surface of the annular groove 42. Further, in the present embodiment, the fluid pressure acting on the inner side surface 40d of the packing 40 is caused by the fluid pressure introduced into the intermediate chamber 70, and is set to be high during normal operation and to be as low as atmospheric pressure during cleaning.

さらに、パッキン40の外周端部40aは、回転密封環31と静止密封環41との接触時では、内周端部40bよりも回転密封環31側とは反対側に配置され、ハウジング8の一部により軸方向の両側から挟持されて固定してあるため、パッキン40が内方凸部6aの内周端部を覆うように変形し、被密封流体の残渣がパッキン40の外周端部40aとハウジング8との隙間に入り込み難い。また、パッキン40の内周端部40bが軸方向に移動したとしても、パッキン40の外周端部40aは軸方向の両側から挟持されて固定してあるために、固定が弱まることがないと共に、内方凸部6aの内周端部を覆っていたパッキン40が内方凸部6aの内周端部から剥がれる様に移動し、パッキン40と内方凸部6aの内周端部との隙間が大きくなるため、残渣が洗い流され易い。 Further, the outer peripheral end 40a of the packing 40 is arranged on the opposite side of the inner peripheral end 40b from the rotary seal ring 31 side when the rotary seal ring 31 and the stationary seal ring 41 are in contact with each other, and the outer peripheral end 40a of the housing 8 Since the parts are fixed by being sandwiched from both sides in the axial direction, the packing 40 is deformed so as to cover the inner peripheral end part of the inward convex part 6a, and the residue of the sealed fluid is removed from the outer peripheral end part 40a of the packing 40. Difficult to enter the gap with the housing 8. Further, even if the inner peripheral end portion 40b of the packing 40 moves in the axial direction, since the outer peripheral end portion 40a of the packing 40 is clamped and fixed from both sides in the axial direction, the fixation does not weaken, The packing 40 covering the inner peripheral end of the inner convex portion 6a moves so as to be peeled from the inner peripheral end of the inner convex portion 6a, and a gap between the packing 40 and the inner peripheral end of the inner convex portion 6a. Is large, the residue is easily washed away.

さらにまた、パッキン40の外周端部40aは軸方向の両側から挟持されて固定してあるために、パッキン40の外周端部40aと内周端部40bとの間には、相互に反対方向に流体圧が作用する外側側面40cと内側側面40dとが形成され、これらは径方向に沿って略同じ長さとすることができる。したがって、内側側面40dに圧力をかけずに、外側側面40cに洗浄液の圧力を加えることで、パッキン40の内周端部40bを第2ストッパ面42bに向けて容易に移動させることができる。 Furthermore, since the outer peripheral end 40a of the packing 40 is sandwiched and fixed from both sides in the axial direction, the outer peripheral end 40a and the inner peripheral end 40b of the packing 40 are opposed to each other in opposite directions. An outer side surface 40c and an inner side surface 40d on which the fluid pressure acts are formed, and these can have substantially the same length in the radial direction. Therefore, the inner peripheral end portion 40b of the packing 40 can be easily moved toward the second stopper surface 42b by applying the pressure of the cleaning liquid to the outer side surface 40c without applying the pressure to the inner side surface 40d.

また、パッキン40が軸方向の両側から挟持されているため、パッキン40の内側側面40dに向き合うハウジング8のパッキン押え面11bには、パッキン40の移動を規制する部材が配置されておらず、パッキン40の内周端部40bを第2ストッパ面42bに圧接させて静止密封環41を回転密封環31の摺動面31aから離れる方向に容易に移動させることができる。

Further, since the packing 40 is sandwiched from both sides in the axial direction, no member for restricting the movement of the packing 40 is arranged on the packing pressing surface 11b of the housing 8 facing the inner side surface 40d of the packing 40. The inner peripheral end portion 40b of 40 can be brought into pressure contact with the second stopper surface 42b to easily move the stationary seal ring 41 in the direction away from the sliding surface 31a of the rotary seal ring 31.

さらに、環状溝42を静止密封環41の外周面に形成することで、第1ストッパ面42aと第2ストッパ面42bとを同時に形成することができる。環状溝42内にパッキン40の内周端部40bが入り込んだ状態で、環状溝42の軸方向の溝幅は、パッキン40の内周端部40bの軸方向幅よりも少し大きいことが好ましい。これは、環状溝42の内部で、パッキン40の内周端部40bを軸方向に移動可能にするためである。 Further, by forming the annular groove 42 on the outer peripheral surface of the stationary seal ring 41, the first stopper surface 42a and the second stopper surface 42b can be formed at the same time. It is preferable that the axial groove width of the annular groove 42 is slightly larger than the axial width of the inner peripheral end portion 40b of the packing 40 when the inner peripheral end portion 40b of the packing 40 is inserted into the annular groove 42. This is to allow the inner peripheral end portion 40b of the packing 40 to move in the axial direction inside the annular groove 42.

環状溝42の底壁の外径は、静止摺動面41aの内径よりも小さいことが好ましい。このように構成することで、外側側面40cおよび内側側面40dの径方向の長さを大きくすることができる。その結果、パッキン40の内周端部40bの軸方向への弾性変形を大きくすることができると共に、パッキン40の外側側面40cおよび内側側面40dへ作用させる流体圧力の面積を大きくすることができる。 The outer diameter of the bottom wall of the annular groove 42 is preferably smaller than the inner diameter of the stationary sliding surface 41a. With such a configuration, the radial lengths of the outer side surface 40c and the inner side surface 40d can be increased. As a result, the elastic deformation of the inner peripheral end portion 40b of the packing 40 in the axial direction can be increased, and the area of the fluid pressure applied to the outer side surface 40c and the inner side surface 40d of the packing 40 can be increased.

また本実施形態では、中間室70に供給された流体が当該中間室70内を流動するようにポンピング作用を奏するポンピングリング80が回転軸2に固定してある。中間室70内にポンピングリング80を配置することで、中間室70内に冷却流体の流れなどを形成することができ、第1メカニカルシール30および第2メカニカルシール50の冷却作用が向上する。 Further, in the present embodiment, the pumping ring 80 having a pumping action is fixed to the rotary shaft 2 so that the fluid supplied to the intermediate chamber 70 flows in the intermediate chamber 70. By disposing the pumping ring 80 in the intermediate chamber 70, a flow of the cooling fluid can be formed in the intermediate chamber 70, and the cooling action of the first mechanical seal 30 and the second mechanical seal 50 is improved.

さらに本実施形態では、第1メカニカルシール30と第2メカニカルシール50とのダブルメカニカルシール装置の構造を採用しており、シール特性がさらに向上する。また、第2回転密封環51は、第2静止密封環61より中間室70の側に配置してあるため、メカニカルシール装置10の構成を単純にすることができる。 Further, in the present embodiment, the structure of the double mechanical seal device including the first mechanical seal 30 and the second mechanical seal 50 is adopted, and the sealing characteristics are further improved. Further, since the second rotary seal ring 51 is arranged closer to the intermediate chamber 70 than the second stationary seal ring 61 is, the structure of the mechanical seal device 10 can be simplified.

また、本実施形態では、第2回転密封環51は、ポンピングリング80に固定してあり、ポンピングリング80と共に回転可能に構成してあるため、メカニカルシール装置10の構成を単純にすることができる。 Further, in the present embodiment, the second rotary seal ring 51 is fixed to the pumping ring 80 and is configured to be rotatable together with the pumping ring 80, so that the configuration of the mechanical seal device 10 can be simplified. ..

さらに本実施形態では、第1メカニカルシール30の径方向内側が中間室70に連通し、第2メカニカルシール50の径方向外側が中間室70に連通してある。このように構成することで、第1メカニカルシール30の径方向内側から第2メカニカルシール50の径方向外側までが中間室70で連通され、これらの間に冷却液体などを循環させて冷却することが容易になる。 Further, in the present embodiment, the radially inner side of the first mechanical seal 30 communicates with the intermediate chamber 70, and the radially outer side of the second mechanical seal 50 communicates with the intermediate chamber 70. With this configuration, the radially inner side of the first mechanical seal 30 to the radially outer side of the second mechanical seal 50 are communicated with each other by the intermediate chamber 70, and a cooling liquid or the like is circulated between them to cool them. Will be easier.

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified within the scope of the present invention.

たとえば、機内ISに存在する密封流体に曝されるOリング4としては、サニタリー対応のパーフロロエラストマー、EPDMなどで構成されることが好ましい。また、洗浄液としては、特に限定されないが、清浄な水、あるいは洗浄剤が混入してある水でもよい。 For example, the O-ring 4 exposed to the sealed fluid existing in the in-flight IS is preferably composed of sanitary-compatible perfluoroelastomer, EPDM, or the like. The cleaning liquid is not particularly limited, but may be clean water or water mixed with a cleaning agent.

さらに、第1ストッパ面および第2ストッパ面は、静止密封環41の環状溝42の溝内側端面に形成することなく、他の手段で形成してもよい。たとえば静止密封環41の外周面に、別部材で所定軸方向間隔で一対のストッパ部材を具備させ、それぞれのストッパ部材に、第1ストッパ面および第2ストッパ面を形成してもよい。 Furthermore, the first stopper surface and the second stopper surface may be formed by other means instead of being formed on the groove inner end surface of the annular groove 42 of the stationary seal ring 41. For example, a pair of stopper members may be provided separately on the outer peripheral surface of the stationary seal ring 41 at predetermined axial intervals, and the first stopper surface and the second stopper surface may be formed on each stopper member.

また、第2シール装置としては、第2メカニカルシール50に限らず、その他のシール装置であっても良い。また、本発明のメカニカルシール装置は、第2メカニカルシールを必ずしも必要とはせず、第1メカニカルシールのみで構成してもよい。 Further, the second sealing device is not limited to the second mechanical seal 50, and may be another sealing device. Further, the mechanical seal device of the present invention does not necessarily require the second mechanical seal, and may be configured by only the first mechanical seal.

2…回転軸(シャフト)
3…ハウジング本体
3a…軸孔部
3b…端面
4…Oリング
5…Oリング溝
6…カバープレート(ハウジングの一部)
6a…内方凸部
8… カートリッジ式ハウジング(ハウジングの一部)
10…メカニカルシール装置
11…第1シールケース(ハウジングの一部)
11a…軸方向凸部
11b…パッキン押え面
11c…段差状凹面
12…第2シールケース(ハウジングの一部)
14…Oリング
18…ボルト
20…スリーブ
22…スリーブ押さえ
24…ノックピン
26…Oリング
30…第1メカニカルシール(第1シール装置)
31…回転密封環
31a…回転摺動面
32…Oリング
33…ノックピン
40…パッキン
40a…外周端部
40a1…軸方向凸部
40b…内周端部
40c…外側側面
40d…内側側面
41…静止密封環
41a…静止摺動面
42…環状溝
42a…第1ストッパ面
42b…第2ストッパ面
44…凹部
45…ノックピン
50…第2メカニカルシール(第2シール装置)
51…回転密封環
51a…回転摺動面
52…Oリング
53…ノックピン
61…静止密封環
61a…静止摺動面
62…Oリング
63…ノックピン
64…コイルスプリング
70… 中間室
71…冷却用流体供給孔
72…冷却用流体排出孔
80…ポンピングリング
82…翼部
83…吸い込み口
84…吐き出し口
85…斜め貫通孔
86…Oリング
IS… 機内側
OS… 機外側
2...Rotary shaft
3... Housing body 3a... Shaft hole portion 3b... End surface 4... O-ring 5... O-ring groove 6... Cover plate (part of housing)
6a... Inner convex portion 8... Cartridge type housing (part of housing)
10...Mechanical seal device 11...First seal case (part of housing)
11a... Axial convex portion 11b... Packing pressing surface 11c... Stepped concave surface 12... Second seal case (part of housing)
14... O-ring 18... Bolt 20... Sleeve 22... Sleeve retainer 24... Knock pin 26... O-ring 30... First mechanical seal (first sealing device)
31... Rotating sealing ring 31a... Rotating sliding surface 32... O-ring 33... Knock pin 40... Packing 40a... Outer peripheral end 40a1... Axial convex portion 40b... Inner peripheral end 40c... Outer side 40d... Inner side 41... Static sealing Ring 41a... Stationary sliding surface 42... Annular groove 42a... First stopper surface 42b... Second stopper surface 44... Recess 45... Knock pin 50... Second mechanical seal (second sealing device)
51... Rotating sealing ring 51a... Rotating sliding surface 52... O ring 53... Knock pin 61... Stationary sealing ring 61a... Stationary sliding surface 62... O ring 63... Knock pin 64... Coil spring 70... Intermediate chamber 71... Cooling fluid supply Hole 72... Cooling fluid discharge hole 80... Pumping ring 82... Wing portion 83... Suction port 84... Exhaust port 85... Oblique through hole 86... O-ring IS... Machine inside OS... Machine outside

Claims (5)

回転軸に固定されて前記回転軸と共に回転する回転密封環と、
前記回転密封環の回転摺動面に対して摺動可能な静止摺動面を持ち、ハウジングに支持される静止密封環と、
前記ハウジングと前記静止密封環との間に装着され、弾性材からなるリング状のパッキンと、
を有するメカニカルシール装置であって、
前記パッキンの外周端部は、前記ハウジングにより固定してあり、
前記パッキンの内周端部は、前記静止密封環の外周面の一部に軸方向移動自在に圧接し、
前記静止密封環の外周面には、前記パッキンの内周端部が前記静止摺動面に向けて軸方向に移動することを規制する第1ストッパ面と、前記パッキンの内周端部が前記静止摺動面と反対側に向けて軸方向に移動することを規制する第2ストッパ面とが具備してあり、
前記パッキンの外周端部が前記ハウジングにより軸方向の両側から挟持されて固定されるメカニカルシール装置。
A rotary seal ring fixed to the rotary shaft and rotating together with the rotary shaft;
A stationary sealing ring having a stationary sliding surface slidable with respect to the rotating sliding surface of the rotating sealing ring and supported by a housing;
A ring-shaped packing made of an elastic material, which is mounted between the housing and the stationary seal ring,
A mechanical seal device having:
The outer peripheral end of the packing is fixed by the housing,
An inner peripheral end portion of the packing is pressed against a part of an outer peripheral surface of the stationary sealing ring so as to be axially movable.
The outer peripheral surface of the stationary seal ring includes a first stopper surface for restricting axial movement of the inner peripheral end of the packing toward the stationary sliding surface, and an inner peripheral end of the packing. comprising a second stopper surface which restricts movement in the axial direction toward the opposite side of the stationary sliding surface tare is,
A mechanical seal device that will be fixed by being sandwiched from both sides in the axial direction by the outer peripheral edge portion of the packing is the housing.
前記静止密封環の外周面には、環状溝が形成してあり、
前記環状溝内に前記パッキンの内周端部が入り込み前記環状溝の底壁に圧接し、
前記環状溝の軸方向の両内端壁が、それぞれ前記第1ストッパ面と前記第2ストッパ面とを構成している請求項1に記載のメカニカルシール装置。
An annular groove is formed on the outer peripheral surface of the stationary seal ring,
The inner peripheral end portion of the packing enters the annular groove and is pressed against the bottom wall of the annular groove,
The mechanical seal device according to claim 1, wherein both inner end walls in the axial direction of the annular groove respectively constitute the first stopper surface and the second stopper surface.
前記第1ストッパ面と前記パッキンの内周端部との間、および前記第2ストッパ面と前記パッキンの内周端部との間の少なくとも一方には、軸方向の隙間が形成してある請求項1または2に記載のメカニカルシール装置。 An axial gap is formed between at least one of the first stopper surface and the inner peripheral end of the packing and between the second stopper surface and the inner peripheral end of the packing. Item 3. The mechanical seal device according to Item 1 or 2. 前記パッキンは前記回転密封環と前記静止密封環とが接触している際、内周端部から外周端部に向かうにつれて前記回転密封環から離れる傾斜構造である請求項1〜3のいずれかに記載のメカニカルシール装置で構成してあるメカニカルシール装置。 4. The packing according to claim 1, wherein when the rotary seal ring and the stationary seal ring are in contact with each other, the packing has an inclined structure that separates from the rotary seal ring from an inner peripheral end portion toward an outer peripheral end portion. A mechanical seal device comprising the described mechanical seal device. 被封止流体が配される空間に対して近位側に配置される第1シール装置と、遠位側に配置される第2シール装置と、
前記第1シール装置と前記第2シール装置との間に形成される中間室と、を有するメカニカルシール装置であって、
前記第1シール装置は、
請求項1〜4のいずれかに記載のメカニカルシール装置で構成してあるメカニカルシール装置。
A first sealing device arranged on the proximal side with respect to the space in which the fluid to be sealed is arranged, a second sealing device arranged on the distal side,
A mechanical seal device having an intermediate chamber formed between the first seal device and the second seal device,
The first sealing device is
A mechanical seal device comprising the mechanical seal device according to claim 1.
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