JP6823602B2 - メカニカルシール - Google Patents
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Description
流体機器の回転軸に固定される円筒部と、摺動端面と、を備え前記回転軸とともに回転する回転側部材と、
前記流体機器のハウジングに固定される弾性を有するシールケースと、摺動端面を有し前記回転側部材の摺動端面と摺接する静止環と、前記シールケースに保持され前記静止環を前記回転軸の軸方向に移動可能に付勢する付勢手段と、を備える固定側部材と、を有するメカニカルシールにおいて、
前記シールケースは、前記回転軸に沿って延設される内周部を備え、
前記内周部は係合部、前記円筒部は被係合部を有し、前記円筒部には前記被係合部に対し、前記固定側部材とは軸方向反対側に前記被係合部の外周面よりも径方向内側に陥没面が設けられ、前記内周部の前記係合部内側の径よりも前記円筒部の前記被係合部外側の径の寸法が大きく形成され、前記被係合部は、前記円筒部に、全周に亘って連続して形成され、前記係合部と前記被係合部が接触して前記回転側部材と前記固定側部材とが係合されていることを特徴としている。
この特徴によれば、固定側部材に係合部、回転側部材に被係合部を設け、円筒部の被係合部は全周に亘って連続して形成されており、回転側部材とシールケースを近接させることにより、シールケースが弾性変形されて円筒部に係合され、位置決めされるため、それぞれの摺動端面の接触状態が維持された状態で持ち運びが可能となるとともに、この状態から両者を更に近接させることで、メカニカルシールを通常の使用状態に供することができる。更に、メカニカルシールを組立て、位置決め固定する作業において、円筒部に対する内周部の周方向の位置を管理することなく互いに回転側部材と固定側部材を近接させることができるため、位置決め固定する作業を簡単に行うことができる。
この特徴によれば、回転側部材とシールケースを近接させた際に、傾斜面からシールケースの内周部の先端が乗り上げ、その後内周部の先端が先細り形状の部分にガイドされて径方向に移動させられることにより、内周部の弾性変形を促し、円滑に係合状態に移行させることができる。
この特徴によれば、内周部の先端のスリットにより、内周部の先端の周方向の拘束力が弱くなるため、内周部の拡径方向の弾性変形を促すことができる。
この特徴によれば、軸方向の位置決めは係合部と被係合部の接触による摩擦により固定され、さらに円筒部と内周部の係合部と被係合部が径方向に接触して係合されているため、円筒部とシールケースの径方向のがたつきを抑えることができ、流体機器に装着する際、固定側部材と回転側部材の同軸度を保持したまま装着することが可能となる。
この特徴によれば、固定側部材と回転側部材を確実に保持することが可能となる。
この特徴によれば、回転側部材の円筒部の剛性を確保できるため、円筒部が変形することなく、垂直抗力を確実に発生させることができ、係合部が強固に摩擦係合することができる。
この特徴によれば、円筒部の係合部が傾斜面に係合することで、強固に位置決め固定ができるとともに、確実かつ簡単に位置決め固定することができる。
また、以下の説明において、組立て作業とは、回転側部材と固定側部材を組み合わせる作業を意味し、係合状態とは、組立てられた回転側部材と固定側部材が、本発明の構成である係合部と被係合部の係合により互いに位置決め固定された状態を意味し、取付け作業とは、位置決め固定された回転側部材と固定側部材を、メカニカルシールとして流体機器に取付ける作業を意味するものとする。
図1に示されるように、本発明に係るメカニカルシール1は主に、回転側部材である回転環2と、静止環4、マルチスプリング5、シールケース6、Oリング7及びテンションプレート8から成る固定側部材3により構成されている。回転環2の軸方向端面の一方に形成される摺動端面2sと、これと対向して配置される静止環4の摺動端面4sとが摺接することで、メカニカルシール1が取付けられた流体機器のハウジング9(図5参照)と回転軸10(図5参照)まわりのシール性を確保するものであり、メカニカルシール1の使用前の係合状態(図1)においては摺動端面2sと摺動端面4sは密着しているが、使用時(図5(b))においては密封流体を介して微小隙間が形成されるものである。
更に、立設面2r及び陥没面2gにより円筒部2bには周方向溝2hが形成されている。
また、回転環2は高速回転時の質量バランスを考慮し、回転軸を含む径方向の断面形状が全周に亘って均一に形成されている。
また、シールケース6は主に、流体機器への取付け時においてハウジングに固定される外周部6aと、内周側に軸方向に延設される内周部6bと、これらをつなぎ、端面を形成する端面部6cにより構成されている。内周部6bの先端には径方向内側に湾曲する鉤状の先端部6d(係合部)が設けられている。シールケース6は金属の板金が採用されている。
図2における回転環2と固定側部材3が分離した状態から、軸方向に回転環2と固定側部材3を近接させると、図3に示されるように回転環2の円筒部2bと、シールケース6の内周部6bの先端に設けられた先端部6dが接触し、係合状態へと移行する。より詳細には、図3における(i)組立て前の状態、から回転環2と固定側部材3を近接させることで、(ii)内周部6bの先端部6dと円筒部2bの先細り面2pが接触した状態、となる。
なお、更に回転環2と固定側部材3を近接させた(iv)使用状態、については後述する。
また、本実施例においては、図3に示されるように先端部6dの先端面6dsのエッジが平坦面2qに線接触しているため、引っ掛かりにより先端部6dを平坦面2qに強固に位置決め固定できているが、先端面6dsが一様に平坦面2qに面接触するような態様であっても良い。
まず、図5(a)に示されるように、流体機器のハウジング9に対して固定側部材3の外周部6aを嵌装し、固定する。ここで、回転環2と固定側部材3は既に組立てられているため、回転環2も同時に流体機器に取付けられることになる。
次に、図5(b)に示されるように、回転軸10をハウジング9に対して所定位置に固定すると、回転環2と固定側部材3が更に近接され、図3における(iv)使用状態、となる。
図6(a)に示されるように、本変形例に係るメカニカルシール1’は、構成部品としてはメカニカルシール1と同一であるが、回転環2と固定側部材3の組立て時において、円筒部2bと内周部6bの係合する箇所が異なっている。本変形例においては、図6(b)に示されるように、(iii’)先端部6dと立設面2rの係合状態、により、先端部6dの先端側面6dw(係合部)と立設面2rが面係合されており、この変形例においては、立設面2rが本発明における回転環2の被係合部となっている。このように面係合(引っ掛け)とすることで、軸方向の引き抜き力に強い力で対抗することができ、流体機器への取付け作業時等において、引き抜き方向の力がかかった場合でも回転環2と固定側部材3が外れることを防ぐことができる。なお、流体機器への取付け及び図6(b)における(i)、(ii)、(iv)の各状態においては、前述の実施例と同様である。
また、円筒部材22bの軸方向の端部には、先端から傾斜面22p、平坦面22q、立設面22r、溝部22gが設けられている。
2、12 回転環(回転側部材)
2a、12a リング部
2b、12b 円筒部
2s、12s、22s 摺動端面
2p、12p、22p 先細り部(先細り形状:傾斜面)
2q、12q、22q 平坦面(被係合部)
2r、22r 立設面(被係合部)
3 固定側部材
4 静止環
5 マルチスプリング(付勢手段)
6 シールケース
6b 内周部
6e スリット
6d 先端部(係合部)
6dw 先端側面(係合部)
9 ハウジング
10 回転軸
12t 傾斜面(被係合部)
22 回転側部材
22a リング部材
22b 円筒部材
Claims (7)
- 流体機器のハウジングを貫通するように配設される回転軸の外周に固定される円筒部と、摺動端面と、を備え前記回転軸とともに回転する回転側部材と、
前記流体機器の前記ハウジングに固定される弾性を有するシールケースと、摺動端面を有し前記回転側部材の摺動端面と摺接する静止環と、前記シールケースに保持され前記静止環を前記回転軸の軸方向に移動可能に付勢する付勢手段と、を備える固定側部材と、を有するメカニカルシールにおいて、
前記シールケースは、前記回転軸に沿って延設され弾性を有する内周部を備え、
前記内周部は係合部、前記円筒部の径方向外側は被係合部を有し、前記円筒部の径方向外側には前記被係合部に対し、前記固定側部材とは軸方向反対側に前記被係合部の外周面よりも径方向内側に陥没する陥没面が設けられ、前記内周部の前記係合部の内径よりも前記円筒部の前記被係合部の外径の寸法が大きく形成され、前記被係合部は、前記円筒部の径方向外側に、全周に亘って連続して形成され、前記係合部が前記陥没面に没入することで前記係合部と前記被係合部が接触して前記回転側部材と前記固定側部材とが係合されていることを特徴とするメカニカルシール。 - 前記円筒部の軸方向に対し、前記固定部材側に前記円筒部の外周面から内側に向けて傾き、前記内周部をガイドする傾斜面が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のメカニカルシール。
- 前記内周部の先端には、該内周部の弾性変形を促すスリットが設けられていることを特徴とする請求項1に記載のメカニカルシール。
- 前記係合部と前記被係合部は、径方向に接触して係合し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メカニカルシール。
- 前記係合部と前記被係合部は、軸方向に接触して係合し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メカニカルシール。
- 前記回転側部材は一体の焼成材により形成され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メカニカルシール。
- 前記円筒部の係合部は、前記円筒部の外周面から前記陥没面に向けて傾く傾斜面により形成されてい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メカニカルシール。
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