JP6776153B2 - 連結構造 - Google Patents

Description

本発明は、被取付部材に着脱可能に連結する連結構造に関する。

従来から被取付部材にボルトの螺合により取付部材を着脱可能に連結する連結構造は種々の分野において知られている。メカニカルシールの分野では、セットプレート（取付部材）とボルトとから構成される連結構造をケーシング（被取付部材）に連結して、仮組みするカートリッジ形のメカニカルシールがあり、メカニカルシールの組み付けを簡素化している（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に示されるメカニカルシールは、使用形態において、回転密封環やスリーブ等を備える回転密封要素と、静止密封環やケーシング（取付部材）等を備える静止密封要素と、を備えており、回転密封環と静止密封環とが互いに当接し摺動面を形成した状態で、回転密封要素が回転機器の回転軸に、静止密封要素が回転機器の機器ハウジングにそれぞれ取付けられている。このメカニカルシールは、回転軸と機器ハウジングとの間の軸封部に取付けられる際に、セットプレート及びボルトの対から構成される複数の連結構造によって、回転密封要素と静止密封要素とが使用形態と略同一形態に仮組みされる。

詳しくは、連結構造は、雄ネジ部が形成された胴部及び胴部より大径の頭部を備えるボルトと、胴部が挿通可能な貫通孔が穿設された薄肉の略矩形板状であるセットプレートと、から構成され、セットプレートの下端部をスリーブの外径側に形成された係止溝に挿嵌し、セットプレートの貫通孔を挿通させたボルトの雄ネジ部をケーシングの軸方向端部に形成された雌ネジ部に螺合させ、セットプレートをケーシングに固定することで、回転密封環と静止密封環とを所望の軸方向位置に規制し、これら回転密封環と静止密封環とを所望の圧力で当接させて、回転密封要素と静止密封要素とを一体化したユニットとすることができる。このようにして仮組みされたメカニカルシールは、回転軸を挿入し、回転軸にスリーブを固定した後、セットプレートを取外すことで使用可能な状態となる。

特許第３８２３２０７号公報（第５頁、第５図）

特許文献１にあっては、セットプレートを取付ける際、ケーシングの雌ネジ部にセットプレートの貫通孔の位置を合わせた状態で、セットプレートの貫通孔にボルトの胴部を挿通させた上でケーシングの雌ネジ部にボルトの雄ネジ部を螺合している。セットプレートの貫通孔はボルトの胴部よりも大径であり、かつセットプレートは薄肉であるため、ボルトの胴部をセットプレートの貫通孔に挿通させた際に、ボルトが傾いてその胴部の先端がケーシングの雌ネジ部の位置に一致しないことがあり、組立性が悪かった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、被取付部材への組立性がよい連結構造を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の連結構造は、
取付部材の貫通孔にボルトを挿通させ、被取付部材の雌ネジ部に前記ボルトを螺合させることで該被取付部材に該取付部材を取付ける連結構造であって、
前記ボルトは、胴部と、該胴部の一端部に形成され該胴部よりも大径の雄ネジ部と、該胴部の他端部に形成され該胴部よりも大径の頭部と、を備え、
前記取付部材は、肉厚の板形状であるとともに、該取付部材の前記貫通孔は、前記ボルトの雄ネジ部と螺合する雌ネジ部と、該雌ネジ部よりも大径かつ該取付部材の端面に開放されている凹部と、から構成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、肉厚の取付部材の同じ貫通孔において凹部及び雌ネジ部が形成されているためこれら凹部及び雌ネジ部は互いの径方向の位置ずれが少なく、ボルトの胴部が取付部材の雌ネジ部に挿通された状態（以下、「ボルト保持状態」又は「保持状態」という）、かつ、ボルトの雄ネジ部が凹部に収容された状態（以下、「ボルト収容状態」又は「収容状態」という）では、ボルトは貫通孔の軸方向に略平行に保持される。そのため、ボルト保持状態で、被取付部材に対して取付部材の位置を合わせると、ボルトの雄ネジ部の位置は被取付部材の雌ネジ部の位置に合うことから、被取付部材への取付部材の組立性がよい。

前記貫通孔は、前記凹部と、前記凹部とは反対側の前記取付部材の端部に形成された凹部と、両端部の前記凹部の間に形成された前記雌ネジ部と、から構成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、両端部の凹部及び取付部材の雌ネジ部は肉厚の取付部材の同じ貫通孔を構成しているため互いの径方向の位置ずれが少なく、雄ネジ部が取付部材の外部から挿嵌される側に位置する凹部に雄ネジ部を挿嵌すると、雄ネジ部は該凹部に案内されるため、雄ネジ部を取付部材の雌ネジ部に簡単に螺合させることができる。

少なくとも一方の前記凹部は、軸方向において前記雄ネジ部よりも長尺であることを特徴としている。
この特徴によれば、雄ネジ部全体を凹部に収容した状態で、取付部材と被取付部材の互いに対向する端面を当接させて（以下、「当接状態」という）被取付部材に対し取付部材を位置決めすることができるため、被取付部材の雌ネジ部に対するボルトの位置決めが簡単である。

前記取付部材は、環状の部材であり、
前記貫通孔は、軸方向に貫通する孔であり、かつ周方向において複数形成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、ボルト保持状態において、複数のボルトが軸方向に略平行に保持さているから、１つのボルトを被取付部材に締結することで他のボルトは対応する被取付部材の雌ネジ部に位置が合うため、組み立て作業性が良い。

前記被取付部材は、該被取付部材の雌ネジ部よりも該被取付部材の端面側に形成され該端面側に開放され該雌ネジ部よりも大径の凹部を備えていることを特徴としている。
この特徴によれば、被取付部材の凹部に、取付部材より突出させた雄ネジ部を挿嵌すると、雄ネジ部は該凹部に案内されるため、雄ネジ部を被取付部材の雌ネジ部に簡単に螺合させることができる。

前記取付部材は、前記被取付部材の被嵌合部に挿嵌可能な前記貫通孔の軸方向に延びる嵌合部を備えていることを特徴としている。
この特徴によれば、当接状態にする際に被取付部材の被嵌合部に取付部材の嵌合部が案内されるため、被取付部材に対する取付部材の位置決めが簡単である。

前記取付部材は、前記被取付部材の被係合部に軸方向から係合可能な前記貫通孔の軸に交差する方向に延びる係合部が形成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、被取付部材に取付部材を取り付ける際に、被取付部材の被係合部に取付部材の係合部を係合させることで被取付部材に対する取付部材の周方向の位置決めを行うことができる。

前記取付部材は、メカニカルシール組立時に使用されるセットプレートであり、前記被取付部材はケーシングであることを特徴としている。
この特徴によれば、ケーシングからセットプレートを取外す際に、ボルト収容状態とすることで、セットプレートを取外すことができ、このときボルト保持状態であることからボルトがセットプレートから脱落し難いため、ボルトを紛失しにくい。

実施例におけるセットプレート及びボルト（連結構造）により仮組みされたメカニカルシールの部分側断面図である。 （ａ）は、セットプレートの側断面図であり、（ｂ）は、セットプレートの正面図である。 セットプレート及びボルト（連結構造）の側断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、ケーシングにセットプレートを取付ける際の手順を示した側断面の模式図である。

本発明に係るメカニカルシールを実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

実施例に係るメカニカルシールにつき、図１〜４を参照して説明する。以下、図１の紙面左側をメカニカルシールの機内Ａ側（被密封流体側）とし、図１の紙面右側をメカニカルシールの機外Ｂ側（大気側）として説明する。尚、実施例のセットプレート５０及びボルト８，９からなる連結構造５の理解を助けるために、先ず、セットプレート５０が使用されるメカニカルシール１について説明する。さらに尚、説明の便宜上、図１及び図４（ａ）〜（ｃ）に示されるメカニカルシール１及び連結構造５の断面は、図２（ｂ）に示される仮想線Ｐ−Ｏにおける断面であり、図２（ａ）及び図３に示される連結構造５の断面は、図２（ｂ）に示される仮想線Ｐ−Ｏ−Ｑにおける断面である。

図１に示されるように、本実施例に係るメカニカルシール１は、自動車、一般産業機械等における回転機器において、回転機器の図示しない機器ハウジングと、該機器ハウジングに設けられる軸孔に挿通される回転軸３との間の軸封部をシールするために取付けられ、後述するセットプレート５０は取外された状態で使用される。尚、回転軸３は、一般にステンレス鋼製等の金属製であり、回転機器がポンプの場合には、機内Ａ側に図示しない羽根車が取り付けられている。

メカニカルシール１は、回転機器の機器ハウジング側に取付けられる静止密封要素２０，２０’と、回転軸３側に取付けられる回転密封要素３０とから主に構成されている。また、実施例のメカニカルシール１には、セグメントシールユニット４０も設けられている。

静止密封要素２０は、ケーシング２１と、静止密封環２２と、リテーナ２３と、スプリング２４と、回転規制部材２５と、Ｏリング２８，２９と、から主に構成されている。

静止密封環２２は、Ｏリング２８を介してリテーナ２３に取付けられている。また、リテーナ２３は、Ｏリング２９を介してケーシング２１に取付けられている。尚、Ｏリング２８，２９は、２つの部材の間をシールするものであり、他の二次シールに代えても良い。以下の説明におけるＯリングについても同様である。

また、リテーナ２３とケーシング２１との間には、スプリング２４が圧縮された状態で介在されており、静止密封環２２及びリテーナ２３は圧縮されたスプリング２４によって機内Ａ側に付勢されている。

また、静止密封環２２は、外径側に形成された軸方向に延びる溝部２２ａに回転規制部材２５の内径側かつ軸方向に延びる係止部２５ａが挿嵌されており、周方向への回動が規制されている。この回転規制部材２５は、図示しないボルトによってケーシング２１に取付けられ、図示しないノックピンにより周方向への回動が規制されている。

また、回転規制部材２５は、周方向において係止部２５ａとは異なる位置に径方向に貫通する貫通孔が穿設されており（後述する回転規制部材２５’の貫通孔２５ｂ’と略同一）、ケーシング２１に穿設された貫通孔２７と連通している。

静止密封要素２０’は、貫通孔２７’を備えるケーシング２１’と、静止密封環２２’と、リテーナ２３’と、スプリング２４’と、回転規制部材２５’と、Ｏリング２８’，２９’と、から主に構成されている。

ケーシング２１’の貫通孔２７’は、回転規制部材２５’の貫通孔２５ｂ’に連通している。それ以外の静止密封要素２０’の構成は、静止密封要素２０と略左右反転した状態で略同一構成であるためその説明を省略する。

尚、ケーシング２１，２１’は、ケーシング２１’のケーシング２１と対向する端面に形成された溝部２１ａ’に挿嵌されたＯリング２６を介して図示しないボルトによって連結されている。

回転密封要素３０は、スリーブ３１，３６と、回転密封環３２と、ノックピン３３と、Ｏリング３８，３９と、から主に構成されている。

スリーブ３１，３６は、スリーブ３６に軸方向からスリーブ３１が挿嵌された状態でボルト３７によって一体に連結されている。連結されたスリーブ３１，３６は、Ｏリング３８により回転軸３との間をシールされ、また、キー３５が回転軸３との間に挿嵌されることにより、連結されたスリーブ３１，３６は回転軸３に対して回転規制されている。

回転密封環３２は、スリーブ３１，３６に軸方向に挟まれているため、軸方向への移動が規制されている。また、スリーブ３１，３６が連結されることで形成された空間３４にＯリング３９が介在されている。また、回転密封環３２の切欠き部３２ａには、スリーブ３１に取付けられたノックピン３３が挿嵌されているため、回転密封環３２は周方向への回転が規制されている。

これらのことから、メカニカルシール１は、対向する一対の静止密封環２２，２２’により回転密封環３２が挟圧されることで、静止密封環２２，２２’と回転密封環３２との間に摺動部Ｓ１，Ｓ２が形成されている、所謂ダブル型の型式である。

セグメントシールユニット４０は、スリーブ３１に挿通され機外Ｂ側に付勢されるセグメントシール４１と、ボルト１０（図４（ａ）参照）によりケーシング２１に固定される保持プレート４２と、から主に構成されている。セグメントシール４１は、保持プレート４２がボルト１０によってケーシング２１に固定されることで、保持プレート４２に所望の圧力で押圧された状態で取付けられている。このようにして、セグメントシール４１は、スリーブ３１との当接面をシールするとともに、保持プレート４２との当接面をシールしている。尚、保持プレート４２の形状はプレート状でなくともよい。

図１に示されるメカニカルシール１は、セットプレート５０を用いることで、メカニカルシール１の使用形態と略同一形態に仮組みされたものである。これ以降、セットプレート５０を用いた仮組みについて詳しく説明する。尚、図１〜図４においては、説明の便宜上、後述する山部６１ａ，７１ａ，８１ａ，９１ａ及び谷部６１ｂ，７１ｂ，８１ｂ，９１ｂを実際に形成される寸法よりも誇張して大きく図示している。

図１に示されるように、連結構造５は、セットプレート５０（取付部材）と、長さが異なる２種類のボルト８，９とから構成されている。詳しくは後述するが、セットプレート５０を用いて静止密封要素２０と回転密封要素３０とを一体化したユニットとすることで、メカニカルシール１はその使用形態と略同一形態に仮組みされている。

図２（ａ），（ｂ）に示されるように、セットプレート５０は、ステンレス鋼により肉厚の略環状に形成され、軸方向機外Ｂ側から小径部５３、大径部５２、突出部５４（嵌合部）が形成され、その内径側には、回転軸３が挿通可能な軸孔５１が形成されている。尚、本実施例において肉厚とは、後述するボルト８，９の軸方向における略半分の寸法のよりも軸方向において長尺である中実構造、または、後述するボルト８，９の雄ネジ部８１，９１の軸方向寸法よりも軸方向において長尺である中実構造を意味する。さらに尚、セットプレート５０は、ステンレス鋼に限らず、他の金属や強化樹脂などで形成されていてもよい。

大径部５２には、軸孔５１と略平行に形成された外周面５２ａ、機外Ｂ側において外周面５２ａに連なる側端面５２ｂ、機内Ａ側において外周面５２ａに連なる側端面５２ｃが形成されている。

小径部５３には、軸孔５１と略平行かつ外周面５２ａより小径に形成された外周面５３ａ、機外Ｂ側において外周面５３ａに連なる側端面５３ｂが形成されている。

突出部５４は、軸方向機内Ａ側に延びるとともに環状をなしており、外周面５２ａよりも小径の外周面５４ａ、外周面５４ａに連なる側端面５４ｂと、突出部５４の側端面５４ｂの内径側の端部から機外Ｂ側に向かって略軸方向に延設される内周面５４ｃと、が形成されている。

また、セットプレート５０は、突出部５４の内周面５４ｃの機外Ｂ側の端部から略垂直に延設された側端面５５ｂと、側端面５５ｂの内径側の端部から機外Ｂ側に向かって略軸方向に延設される内周面５５ｃと、内周面５５ｃの機外Ｂ側の端部から略垂直に延設された側端面５５ｄと、側端面５５ｄの内径側の端部から機外Ｂ側に向かって略軸方向に延設される内周面５１ａが形成され、内周面５１ａは、小径部５３の側端面５３ｂの内径側の端部と略垂直に延設されており、軸孔５１を画成している。

また、セットプレート５０には、内径側において機内Ａ側から機外Ｂ側に凹む開口部５５が形成されている。詳しくは、開口部５５は、側端面５５ｂと、内周面５５ｃと側端面５５ｄとにより画成され、開口部５５の内径は軸孔５１の内径よりも大径である。

また、セットプレート５０には、大径部５２の側端面５２ｃから大径部５２の軸方向略中央にかけて、かつ、外周面５２ａから正面視略Ｕ字状に内径方向に凹む凹部５６（係止部）が形成されている。この凹部５６は、正面視において放射状に４等配に形成されている。尚、凹部５６は、後述する径方向において略同一線上に形成される貫通孔６，７とは周方向において異なる位置に配置されている。

また、セットプレート５０には、大径部５２の側端面５２ｂから側端面５２ｃに亘って貫通された略直線状の貫通孔６と、開口部５５の側端面５５ｄから小径部５３の側端面５３ｂに亘って貫通された略直線状の貫通孔７と、が形成されており、貫通孔６，７は、正面視において４等配かつ径方向において略同一線上に形成されている。

貫通孔６は、大径部５２の側端面５２ｃから機外Ｂ側に凹む第１凹部６０と、山部６１ａ及び谷部６１ｂが形成される雌ネジ部６１と、大径部５２の側端面５２ｂから機内Ａ側に凹む第１凹部６０と略同径の第２凹部６２（反対側の凹部）と、から構成されており、雌ネジ部６１は、凹部６０，６２の間かつ凹部６０，６２の軸心と略同一軸心上に雌ネジ部６１の軸心が位置するように形成されている。また、凹部６０，６２の内径は、雌ネジ部６１の谷部６１ｂの内径より大径に形成されている。

また、第１凹部６０は、大径部５２の側端面５２ｃから機外Ｂ側に向かって略軸方向に延設される内周面６０ａと、内周面６０ａの機外Ｂ側の端部から略垂直に貫通孔６の中心軸方向に向かって延設される側端面６０ｂとから画成された空間であり、第２凹部６２は、大径部５２の側端面５２ｂから機内Ａ側に向かって略軸方向に延設される内周面６２ａと、内周面６２ａの機外Ｂ側の端部から略垂直に貫通孔６の中心軸方向に向かって延設された側端面６２ｂとから画成された空間である。また、雌ネジ部６１は、側端面６０ｂから側端面６２ｂまで連続して形成されており、後述するボルト８（図３参照）の雄ネジ部８１が螺合可能となっている。尚、第１凹部６０の軸方向の寸法Ｌ１は、後述するボルト８の雄ネジ部８１の軸方向の寸法Ｌ２よりも長尺に形成されている（図３参照）。

また、貫通孔７の雌ネジ部７１は、貫通孔６の雌ネジ部６１より軸方向に長尺に形成されている。その他の構造は、貫通孔６と略同一構成であるためその説明を省略する。

ここで、貫通孔６の加工方法について説明する。セットプレート５０にドリルにより下孔を形成し、下孔の軸方向に亘ってタッピングにより雌ネジ部を形成し、その後、雌ネジ部よりも大径の平底用のドリルにより、各凹部６０，６２を穿設する。尚、加工順序は、各凹部６０，６２を穿設した後に、雌ネジ部６１を形成する順序であってもよい。

このように、両端部の凹部６０，６２及び雌ネジ部６１は、肉厚のセットプレート５０に略中心軸が一致するため、互いの径方向の位置ずれが少ない。

図３を参照し、ボルト８は、ステンレス鋼により形成され、胴部８０と、胴部８０の機内Ａ側の端部に形成され胴部８０よりも大径の雄ネジ部８１と、胴部８０の機外Ｂ側の端部に形成され胴部８０及び雄ネジ部８１よりも大径の頭部８２と、から構成されており、胴部８０と頭部８２との境目には、隅肉によってテーパ状の首下丸み部８３が形成されている。また、ボルト８の軸方向の寸法は、貫通孔６の軸方向の寸法よりも長尺に形成されている。尚、ボルト８は、ステンレス鋼に限らず、他の金属や強化樹脂などで形成されていてもよい。

ボルト８の胴部８０は、その外径が貫通孔６の雌ネジ部６１の山部６１ａの内径よりもわずかに小径な略同一寸法に形成されているため、貫通孔６の凹部６０，６２及び雌ネジ部６１に挿通可能となっている。

ボルト８の雄ネジ部８１は、機内Ａ側に位置する平坦な先端面８１ｃと、先端面８１ｃと略垂直する山部８１ａ及び谷部８１ｂと、から構成されており、貫通孔６の雌ネジ部６１に螺合可能に形成されている。尚、ボルト８の谷部８１ｂの外径は、図示上ボルト８の胴部８０の外径と略同一寸法のように記載されているが、実際には胴部８０の外径よりも大径に形成されている。

ボルト８の頭部８２は、ボルト８の胴部８０の機外Ｂ側の端部より略垂直に延設された座面８２ｃと、座面８２ｃの外径側の端部から機外Ｂ側に向かって略垂直に延設された外周面８２ａと、外周面８２ａの機外Ｂ側の端部より略垂直に延設された天頂面８２ｂと、から主に画成されており、天頂面８２ｂには、締緩作業時に工具を嵌合させる嵌合溝８５が形成されている。また、頭部８２の外径は、貫通孔６の凹部６０，６２よりも大径に形成されている。尚、ボルト８をセットプレート５０の雌ネジ部６１や、後述するケーシング２１の雌ネジ部２１ａに螺合させる際には、雌ネジ部６１，２１ａとボルト８との軸心を略同心（すなわち異なる軸心が略同一線上に位置していること）に合わせ、嵌合溝８５に嵌合させた工具を所定方向に回動させることで螺合させることができる。

ボルト９は、貫通孔７の凹部７０，７２及び雌ネジ部７１に対して挿通可能となっており、軸方向の寸法が貫通孔７の軸方向の寸法よりも長尺に形成され、軸方向においてボルト８よりも短尺に形成されている。詳しくは、胴部９０は、ボルト８の胴部８０よりも短尺に形成され、雄ネジ部９１は、ボルト８の雄ネジ部８１よりも長尺に形成され、頭部９２は、ボルト８の頭部８２と軸方向において略同一寸法に形成されている。その他の構造は、ボルト８と略同一構成であるためその説明を省略する。

次いで、セットプレート５０をケーシング２１に組み付け、メカニカルシール１を仮組みする態様について図４（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。

先ず始めに、セットプレート５０に対してボルト８，９を組付ける態様について説明する。尚、ボルト９の組付けについては、ボルト８の組付けと異なる点についてのみ説明する。

貫通孔６の第２凹部６２にボルト８の雄ネジ部８１を挿嵌すると、雄ネジ部８１が第２凹部６２の内周面６２ａに当接して軸方向に案内されるため、雄ネジ部８１を雌ネジ部６１に簡単に螺合させることができる。

また、ボルト８は、雄ネジ部８１を貫通孔６の雌ネジ部６１に螺合させた後、ボルト８をさらにねじ込むことにより、図３に示されるように、軸方向において雄ネジ部８１は雌ネジ部６１を超え、胴部８０が雌ネジ部６１に位置した状態（ボルト保持状態）、かつ雄ネジ部８１が第１凹部６０に収容された状態（ボルト収容状態）となる。尚、ボルト収容状態とは第１凹部６０に雄ネジ部８１の全てが収容される状態をいう。

ボルト保持状態では、ボルト８は、機内Ａ側及び機外Ｂ側への移動が規制されて、ボルト８の抜け止めがなされている。すなわち、頭部８２の外径が貫通孔６の第２凹部６２の内径よりも大径に形成されているため、ボルト８の機内Ａ側への移動は規制されており、雄ネジ部８１の山部８１ａの外径は、雌ネジ部６１の外径よりも大径に形成されているため、ボルト８の機外Ｂ側への移動は規制されている。

また、ボルト保持状態である時、ボルト８の胴部８０は貫通孔６の雌ネジ部６１によって貫通孔６の軸方向と略平行に保持されているため、ボルト保持状態で詳しくは後述するケーシング２１に対してセットプレート５０の位置を合わせると、ボルト８の雄ネジ部８１の位置が後述するケーシング２１の雌ネジ部２１ａの位置に合うことから、ケーシング２１へのセットプレート５０の組立性がよい。さらに、ボルト保持状態である時、ボルト８の胴部８０は貫通孔６の軸方向と略平行に保持されているため、ボルト８の雄ネジ部８１は第１凹部６０の側端面５２ｃに引っ掛かり難く、かつボルト８をボルト収容状態とすることが簡単である。

セグメントシールユニット４０は、先述したボルト１０によってケーシング２１に予め組み付けられている。尚、一部のみ破線で示すボルト１０が取付けられるケーシング２１の図示しない雌ネジ部及び保持プレート４２の図示しない貫通孔は、後述するケーシング２１の雌ネジ部２１ａ及び保持プレート４２の貫通孔４３とはケーシング２１の周方向において異なる位置に形成されている。

ケーシング２１には、機外Ｂ側の側端面２１ｂ側に保持プレート４２を嵌合可能な環状の溝部２１ｃが形成されており、溝部２１ｃは、側端面２１ｂの内径側端部から機内Ａ側に軸方向に延設された内周面２１ｄと、内周面２１ｄの機内Ａ側端部から内径側に延設された側端面２１ｅとによって画成されている。また、ケーシング２１にはボルト８が螺合される雌ネジ部２１ａが設けられており、該雌ネジ部２１ａは側端面２１ｅに開口するとともに軸方向に略平行に形成されている。

スリーブ３１は、略円筒状に形成されており、機外Ｂ側の側端面３１ｂには、軸方向に延びる雌ネジ部３１ａが形成されている。また、スリーブ３１には、側端面３１ｂの外径側端面から機内Ａ側に略垂直に延設された第１外周面３１ｃと、第１外周面３１ｃの機外Ｂ側から機内Ａ側に漸次大径となるテーパ面３１ｄと、テーパ面３１ｄの機外Ｂ側から軸方向に延設された第２外周面３１ｅとが形成されている。尚、雌ネジ部３１ａは、ボルト９の雄ネジ部９１と螺合可能に形成されている。

保持プレート４２は、略環状に形成されており、機外Ｂ側の側端面４２ｂと、機内Ａ側の側端面４２ｃと、外径側の外周面４２ｄと、内径側の内周面４２ｅとにより画成され、図４（ａ）に示される側部断面視略長方形状に形成されている。また、保持プレート４２には、側端面４２ｂ，４２ｃ間を軸方向と略平行に貫通した貫通孔４３（被取付部材の凹部）が形成されている。尚、貫通孔４３の内径は、貫通孔６における凹部６０，６２の内径と略同一寸法に形成されている。

また、保持プレート４２は、ボルト１０によりケーシング２１に固定したときに、保持プレート４２の貫通孔４３とケーシング２１の雌ネジ部２１ａとは軸心が略同一直線状になるように互いに形成されている。

ケーシング２１の雌ネジ部２１ａ及び保持プレート４２の貫通孔４３とスリーブ３１の雌ネジ部３１ａは、周方向に４等配かつ軸方向に略同一線上に形成されており、メカニカルシール１の使用状態において、ケーシング２１の雌ネジ部２１ａ及び保持プレート４２の貫通孔４３とセットプレート５０の貫通孔６との軸心が、スリーブ３１の雌ネジ部３１ａとセットプレート５０の貫通孔７との軸心が、それぞれに略同心となるように形成されている。

メカニカルシール１を仮組みする手順について説明する。先ず、上述したように、セットプレート５０にボルト８，９を取り付け、ボルト収容状態とする。尚、メカニカルシール１については、静止密封要素２０（図１参照）、回転密封要素３０（図１参照）、セグメントシールユニット４０を、それぞれ使用時と略同一の配置にした状態としておく。尚、この時点において、メカニカルシール１の静止密封環２２（図１参照）及び回転密封環３２（図１参照）は、所望の圧力にて当接していない状態となっている。

保持プレート４２の内周面４２ｅとスリーブ３１の第２外周面３１ｅとの間には、環状の空間１１（被嵌合部）が形成されており、ケーシング２１にセットプレート５０を組み付ける際には、環状の空間１１にセットプレート５０の突出部５４（嵌合部）を挿嵌させることで、後述するように各面が当接して、セットプレート５０の径方向の位置を合わせることができるため、当接状態にする際の保持プレート４２及びケーシング２１に対するセットプレート５０の位置決めが簡単である。

尚、環状の空間１１に突出部５４を挿嵌するにあたり、スリーブ３１のテーパ面３１ｄによって突出部５４が空間１１に案内されるため、セットプレート５０をケーシング２１に対して径方向に位置決めすることが容易である。

図４（ｂ）に示されるように、空間１１に突出部５４が挿嵌されると、詳しくは、保持プレート４２の内周面４２ｅに突出部５４の外周面５４ａが、スリーブ３１の第２外周面３１ｅに突出部５４の内周面５４ｃが、スリーブ３１の第１外周面３１ｃに開口部５５の内周面５５ｃが、スリーブ３１の側端面３１ｂに開口部５５の側端面５５ｄが、それぞれ面当接した状態となっている。このとき、ボルト１０の頭部１０ａ（被係合部）（図４（ａ）参照）は、対向するセットプレート５０の凹部５６（係合部）に遊嵌されている。

また、空間１１にセットプレート５０の突出部５４を挿嵌させることで、スリーブ３１の軸心とセットプレート５０の軸心とを略同心にできるとともに、保持プレート４２の内周面４２ｅに突出部５４の外周面５４ａが、スリーブ３１の第２外周面３１ｅに開口部５５の内周面５５ｃが、それぞれ面当接しているため、セットプレート５０の径方向への移動が空間１１との嵌合により規制されている。

また、セットプレート５０の凹部５６にボルト１０の頭部１０ａを遊嵌させることで、セットプレート５０はケーシング２１に対して略周方向の位置が合わせられる。この状態から、セットプレート５０を僅かに回動・移動させることで、貫通孔６と保持プレート４２の貫通孔４３及びケーシング２１の雌ネジ部２１ａとが、軸方向において略連続した状態となる。

この状態で、図４（ｃ）に示されるように、ボルト８によりセットプレート５０をケーシング２１及びスリーブ３１に固定する。これにより、ボルト８を保持プレート４２の貫通孔４３及びケーシング２１の雌ネジ部２１ａに簡単に組み付けることができる。ボルト９の固定についても略同様であるためその説明を省略する。

さらに詳しくは、セットプレート５０をケーシング２１に位置決めした際に、貫通孔６，７に保持されるボルト８，９は、貫通孔６，７の軸方向と略平行となっているとともに、貫通孔６と貫通孔４３と雌ネジ部２１ａとは軸心を略同心とし、同様に貫通孔７と雌ネジ部３１ａとは軸心を略同心としている。そのため、ボルト８，９は、対向する雌ネジ部２１ａ，３１ａとそれぞれ位置決めがなされた状態となっており、ボルト８，９を雌ネジ部２１ａ，３１ａに螺合させることが簡単である。

また、セットプレート５０は、一の保持プレート４２の貫通孔４３及びケーシング２１の雌ネジ部２１ａの軸心と貫通孔６の軸心とを略同心とすることにより、他の保持プレート４２の貫通孔４３及びケーシング２１の雌ネジ部２１ａと貫通孔６並びに雌ネジ部３１ａと貫通孔７の軸心についても略同心となっている。一つのボルト８を一か所のケーシング２１の雌ネジ部２１ａに締結することで他のボルト８，９，…は対応するケーシング２１及びスリーブ３１の雌ネジ部２１ａ，３１ａに位置が合うため、ケーシング２１に対するセットプレート５０の組み立て作業性が良い。

セットプレート５０をケーシング２１に位置決めする際にケーシング２１、ボルト８，９は、貫通孔６，７に保持された状態であり、セットプレート５０から脱落することがないため、セットプレート５０の位置決めが容易となっている。

また、ボルト８，９は、ボルト収容状態とすることで、対向する保持プレート４２及びスリーブ３１の側端面４２ｂ，３１ｂに干渉することがなく、セットプレート５０の第１凹部６０，７０から機内Ａ側にボルト８，９の雄ネジ部８１，９１が突出した状態であっても、対向する保持プレート４２及びスリーブ３１の側端面４２ｂ，３１ｂに当接することで第１凹部６０，７０にそれぞれ押し戻され収容されることから、セットプレート５０のケーシング２１に対する軸方向及び径方向の位置決めの妨げとなり難い。

また、ボルト８，９の先端面８１ｃ，９１ｃは、平坦に形成されているため、対向する保持プレート４２及びスリーブ３１の側端面４２ｂ，３１ｂに接触しても傷がつきにくく、側端面４２ｂ，３１ｂに面当接しやすいことから、押し戻される際に軸方向における傾きが小さい。

これらにより、ボルト収容状態において、セットプレート５０の側端面５２ｃ，５５ｄを対向する保持プレート４２及びスリーブ３１の側端面４２ｂ，３１ｂに当接させた状態として、セットプレート５０を位置決めすることができるため、ケーシング２１及びスリーブ３１の雌ネジ部２１ａ，３１ａに対するボルト８，９の位置決めが簡単である。

また、ボルト保持状態において、ボルト８は、保持プレート４２の貫通孔４３の軸心と略平行となっている。また、セットプレート５０をケーシング２１に密接かつ位置決めした状態では、第１凹部６０と貫通孔４３は軸方向に連続している。そのため、ボルト８の雄ネジ部８１は、第１凹部６０及び貫通孔４３に案内されてケーシング２１の雌ネジ部２１ａまで挿嵌されて該雌ネジ部２１ａに簡単に螺合させることができる。

また、ボルト９についてもボルト８と同様に、雄ネジ部９１をスリーブ３１の雌ネジ部３１ａに簡単に螺合させることができる。

これらのことから、ボルト８，９によりセットプレート５０をケーシング２１に取り付けることが容易であり、図４（ｃ）に示されるように、メカニカルシール１を仮組みすることができる。

また、ケーシング２１及びスリーブ３１の雌ネジ部２１ａ，３１ａにボルト８，９を螺合させることで、図１に示されるように、静止密封環２２と回転密封環３２とを所望の圧力で当接させ、摺動部Ｓ１，Ｓ２を形成した状態とすることができるため、メカニカルシール１の仮組みを容易に行うことができる。

また、図４（ｃ）に示されるように、ケーシング２１及びスリーブ３１の雌ネジ部２１ａ，３１ａにボルト８，９を螺合させる際に、貫通孔６，７の第２凹部６２，７２にボルト８，９の首下丸み部８３，９３が嵌入されるため、セットプレート５０の側端面５２ｂ，５３ｂにボルト８，９の頭部８２，９２の座面８２ｃ，９２ｃを確実に当接させることができる。そのため、静止密封環２２（図１参照）と回転密封環３２（図１参照）とをより確実に所望の圧力で当接させることができる。

次に、仮組みしたメカニカルシール１を回転機器の軸封部に取付けた後、セットプレート５０をメカニカルシール１から取外す態様について説明する。

図４（ｃ）の状態から、ボルト８，９を緩め、ボルト８，９をそれぞれケーシング２１及びスリーブ３１の雌ネジ部２１ａ，３１ａとの螺合による係合を外し、非係合状態とする（図４（ｂ））。図４（ｂ）の状態では、ボルト８，９の雄ネジ部８１，９１は貫通孔６，７の側端面６０ｂ，７０ｂとケーシング２１及びスリーブ３１の雌ネジ部２１ａ，３１ａとの間において略軸方向に移動可能な状態となるため、作業者にはボルト８，９が雌ネジ部２１ａ，３１ａから外れたことが分かりやすくなっている。

また、ボルト８，９をそれぞれケーシング２１及びスリーブ３１の雌ネジ部２１ａ，３１ａから取外しても、貫通孔６，７によってボルト８，９が保持されていることから、手指や他の工具等でボルト８，９を保持しなくても、ボルト８，９がセットプレート５０から脱落することを防ぐことができる。

これらにより、図４（ａ）に示されるように、ボルト８，９をそれぞれケーシング２１，スリーブ３１の雌ネジ部２１ａ，３１ａと非係合とした状態で、セットプレート５０を機外Ｂ側に移動させることで、セットプレート５０にボルト８，９は保持された状態であるため、ボルト８，９を紛失することなくセットプレート５０を取外すことができる。

尚、セットプレート５０からボルト８，９を取り外す（すなわち連結構造５を分解する）際には、ボルト８，９の雄ネジ部８１，９１を貫通孔６，７の雌ネジ部６１，７１に機内Ａ側から機外Ｂ側に向かって回転させることで、ボルト８，９を貫通孔６，７から取外すことができるため、容易に分解することができる。

セットプレート５０が取外された後、軸方向に固定する図示しない固定部材をスリーブ３１に取り付けてスリーブ３１を回転軸３に固定する。これにより、メカニカルシール１は、使用可能な状態となる。

以上、本発明の実施例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例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、前記実施例では、メカニカルシール１は、セグメントシールユニット４０を備える態様として説明したが、これに限らず、セグメントシールユニット４０を有しないメカニカルシールでもよい。

また、メカニカルシール１は、ケーシング２１に雌ネジ部２１ａが、保持プレート４２に貫通孔４３がそれぞれ形成されている態様として説明したが、これに限らず、ケーシング２１に凹部と雌ネジ部が形成されていてもよい。

セットプレート５０は、略環状に形成されている態様として説明したが、これに限らず、複数に分割されていてもよく、セットプレートの形状は正面視矩形状や三角形状等であってもよい。

また、セットプレート５０は、大径部５２、小径部５３、突出部５４を備える態様として説明したが、これに限らず、大径部５２と小径部５３だけで構成されていてもよく、大径部５２だけで構成されていてもよく、前記実施例における形状に限定するものではない。

また、セットプレート５０は、貫通孔６，７及び凹部５６がそれぞれ４等配に形成されている態様として説明したが、これに限らず、１か所のみ形成されていてもよく、４等配以外の複数等配に形成されていてもよく、等配でなくともよい。

また、セットプレート５０は、ボルト１０が遊嵌可能な凹部５６が４等配に形成されている態様として説明したが、これに限らず、１か所のみ形成されていてもよく、４等配以外の複数等配に形成されていてもよく、等配でなくともよく、さらに形成されていなくともよい。

ボルト８，９は、貫通孔６，７に保持された状態において、貫通孔６，７の軸心と略同心にボルト８，９の軸心が案内されている態様として説明したが、貫通孔６，７の軸心と略同心にボルト８，９の軸心を案内可能であれば、ボルト８，９の胴部８０，９０が貫通孔６，７の雌ネジ部６１，７１に遊嵌された状態で保持されていてもよい。

また、ボルト８，９は、頭部８２，９２に工具を嵌合させる嵌合溝８５，９５が形成されている態様として説明したが、これに限らず、頭部の外周面を工具で挟持可能とする態様であってもよく、ボルトの頭部を限定するものではない。

被係合部は、ボルト１０の頭部１０ａである態様として説明したが、これに限らず、ケーシング２１や保持プレート４２等に直接形成されていてもよい。

メカニカルシール１は、ダブル型の型式として説明したが、これに限らず、シングル型やタンデム型等でもよく、メカニカルシールの型式を限定するものではない。

また、連結構造として、メカニカルシールのセットプレートとボルトを例に説明したが、被取付部材にボルトの螺合により取付部材を着脱可能に連結する態様であればよく、メカニカルシール以外のものであってもよい。

１ メカニカルシール
３ 回転軸
５ 連結構造
６，７ 貫通孔
８，９ ボルト
１０ ボルト
１０ａ ボルトの頭部（被係合部）
１１ 空間（被嵌合部）
２１ ケーシング（被取付部材）
２１ａ 雌ネジ部
３１ スリーブ（被取付部材）
３１ａ 雌ネジ部
４２ 保持プレート（被取付部材）
４３ 貫通孔（被取付部材の凹部）
５０ セットプレート（取付部材）
５４ 突出部（嵌合部）
５６ 凹部（係合部）
６０，７０ 第１凹部（凹部）
６１，７１ 雌ネジ部
６２，７２ 第２凹部（反対側の凹部）
８０，９０ 胴部
８１，９１ 雄ネジ部
８２，９２ 頭部
Ａ 機内
Ｂ 機外
Ｌ１，Ｌ２ 軸方向の寸法
Ｓ１，Ｓ２ 摺動部

Claims (7)

1. 取付部材の貫通孔にボルトを挿通させ、被取付部材の雌ネジ部に前記ボルトを螺合させることで該被取付部材に該取付部材を取付ける連結構造であって、
   前記ボルトは、胴部と、該胴部の一端部に形成され該胴部よりも大径の雄ネジ部と、該胴部の他端部に形成され該胴部よりも大径の頭部と、を備え、
   前記取付部材は、肉厚の板形状であるとともに、該取付部材の前記貫通孔は、前記ボルトの雄ネジ部と螺合する雌ネジ部と、該雌ネジ部よりも大径かつ該取付部材の端面に開放されている凹部と、から構成され、
   前記取付部材は、前記被取付部材の被係合部に軸方向から係合可能な前記貫通孔の軸に交差する方向に延びる係合部が形成されていることを特徴とする連結構造。
2. 前記貫通孔は、前記凹部と、前記凹部とは反対側の前記取付部材の端部に形成された凹部と、両端部の前記凹部の間に形成された前記雌ネジ部と、から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の連結構造。
3. 少なくとも一方の前記凹部は、軸方向において前記雄ネジ部よりも長尺であることを特徴とする請求項２に記載の連結構造。
4. 前記取付部材は、環状の部材であり、
   前記貫通孔は、軸方向に貫通する孔であり、かつ周方向において複数形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の連結構造。
5. 前記被取付部材は、該被取付部材の雌ネジ部よりも該被取付部材の端面側に形成され該端面側に開放され該雌ネジ部よりも大径の凹部を備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の連結構造。
6. 前記取付部材は、前記被取付部材の被嵌合部に挿嵌可能な前記貫通孔の軸方向に延びる嵌合部を備えていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の連結構造。
7. 前記取付部材は、メカニカルシール組立時に使用されるセットプレートであり、前記被取付部材はケーシングであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の連結構造。

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