JP6868531B2 - 冷却ジャケットを備えるメカニカルシール - Google Patents

Description

本発明は、冷却ジャケットを備えるメカニカルシールに関する。

従来、自動車、一般産業機械等の分野では、ハウジングと該ハウジングに挿通される回転軸を有する回転機器があり、ハウジングと回転軸との間に形成した軸封部をシールするメカニカルシールが知られている。このようなメカニカルシールにあっては、回転軸に固定される回転密封環とハウジングに固定される静止密封環との摺動発熱によって回転密封環及び静止密封環に変形や破損等が生じる虞があるため、回転密封環及び静止密封環の周囲を冷却することが一般的に行われている。

特許文献１に示されるメカニカルシールは、ハウジングの機外側に取付けられる側断面視略Ｌ字状に形成した環状のシールカバーと、シールカバーからハウジング内部に向けて軸方向に延びる環状筒部に溶接される別体の環状部材と、を備えた冷却ジャケットを用いて回転密封環と静止密封環との周囲の被密封流体を冷却している。具体的には、シールカバーには、環状筒部と別体の環状部材との間に形成される中空の冷却室と外部とを連通する流路が形成されており、該流路を介して冷却室に冷却流体を流入・循環させることで被密封流体を冷やすことによって回転密封環と静止密封環との周囲を冷却できるようになっている。

特開２０１０−２１６４９１号公報（第１２頁、第１図）

しかしながら、特許文献１のメカニカルシールにあっては、冷却ジャケットは、シールカバーの環状筒部に対して別体の環状部材を溶接して構成され、軸線方向の一端側が閉塞されている構造であることから、冷却ジャケットの内部に外部からアクセスしにくく、冷却ジャケットに不具合が起きたときや、定期的なメンテナンスを行う際に、冷却ジャケット内部の点検や修理などのメンテナンスを行うことが煩雑であった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、冷却ジャケット内部の点検や修理などのメンテナンスを行いやすい冷却ジャケットを備えるメカニカルシール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、本発明の冷却ジャケットを備えるメカニカルシールは、
ハウジングと回転軸との間に形成された軸封部をシールする冷却ジャケットを備えるメカニカルシールであって、
前記冷却ジャケットは、前記ハウジングの一方側に取付けられる大環状部材と前記大環状部材の内径側に着脱可能に設けられる小環状部材とによって、冷却流体が通過可能な流路と、前記回転軸の外径側に沿って配設され前記冷却流体が通過可能な冷却溝とから構成されており、
前記大環状部材に前記小環状部材を組み付けたときに、前記流路と前記冷却溝とが連通する前記冷却流体の経路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、流路と冷却溝とは別体であり且つ着脱可能な大環状部材及び小環状部材から構成されていることから、大環状部材と小環状部材とを分解することで冷却溝に対して外部からアクセスできるため、冷却ジャケット内部の点検や修理などのメンテナンスを行いやすい。

前記冷却溝は、前記回転軸の外周に沿って連続する環状に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、冷却溝の周方向のいずれの位置であっても流路と連通させることができるため、流路と冷却溝との位置合わせを容易に行うことができる。

前記流路は前記大環状部材に設けられ、前記冷却溝は前記大環状部材の内径側に一方側から着脱可能に取付けられる小環状部材に設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、冷却溝が設けられる小環状部材は、ハウジングの一方側に取付けられる大環状部材の内径側に一方側から着脱可能に取付けられることから、メカニカルシール全体を分解することなく、小環状部材のみを取外すことができる。

前記小環状部材は、前記大環状部材の一方側にネジにより固定されることを特徴としている。
この特徴によれば、簡単な構造で小環状部材を大環状部材に対し着脱することができる。

前記小環状部材には、該小環状部材と前記回転軸との間を絞る絞り部材が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、小環状部材と回転軸との間に絞り部材が設けられていることから、回転軸の振れ回りによる回転軸と小環状部材との接触を防止できる。

前記軸封部の外径側には、環状溝部が設けられており、前記環状溝部と前記冷却溝とは連通路により連通していることを特徴としている。
この特徴によれば、冷却溝と環状溝部とが連通路により連通しているため、冷却流体を循環させる１つのポンプにより軸封部の周辺と絞り部材の周辺とを冷却することができる。

本発明の実施例１におけるメカニカルシールの側断面図である。 （ａ）は、回転密封環の側面の部分図であり、（ｂ）は、回転密封環の正面図である。 小環状部材、補助シール、カバーをケースに取付ける状態を示す分解図である。 メカニカルシールの第１循環経路と第２循環経路とを示す側断面図である。 本発明の実施例２におけるメカニカルシールの側断面図である。

本発明に係る冷却ジャケットを備え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１に係る冷却ジャケットを備え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の紙面右側を軸封装置の機内Ａ側（被密封流体側）とし、図１の紙面左側を軸封装置の機外Ｂ側（大気側）として説明する。

図１に示されるように、本実施例１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の軸封分野において、被密封流体をシールするために用いられる。尚、本実施例における被密封流体は、高温・高圧のガスやオイルなどの流体である。

メカニカルシール１は、スタッフィングボックス２（ハウジング）と、該スタッフィングボックス２に設けられる軸孔２０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、機外Ｂ側に図示しない羽根車が取付けられている。

メカニカルシール１は、スタッフィングボックス２の機内Ａ側端面にボルト１１により取付けられるケース４（大環状部材）と、回転軸３の外周面に固定されるスリーブ５と、スリーブ５に固定される回転密封環９と、回転密封環９の機内Ａ側及び機外Ｂ側にそれぞれ配置される静止密封環６ａ，６ｂと、静止密封環６ａ，６ｂを回転密封環９に向けて付勢するスプリング８ａ，８ｂと、静止密封環６ａ，６ｂ及び回転密封環９の外径側に設けられるパイプ１０と、ケース４に対し取付けられる小環状部材１３と、から主に構成されている。尚、ケース４及び小環状部材１３は、メカニカルシールの機内Ａ側を冷却する冷却ジャケットとして機能している。

スタッフィングボックス２は、機内Ａ側から機外Ｂ側に凹設される環状凹部２５を有する。環状凹部２５の内径は軸孔２０の内径よりも大径である。また、スタッフィングボックス２には、外部と環状凹部２５とを連通する径方向に延びる連通路２７ａと、軸方向かつ外径方向に向けて斜めに延びる連通路２７ｂと、が形成されている。この連通路２７ａ，２７ｂは、スタッフィングボックス２の周方向に複数独立して設けられている。

尚、スタッフィングボックス２の軸孔２０の内周面と、スタッフィングボックス２の機内Ａ側端面とには、環状の凹溝が形成されており、これら凹溝には、Ｏリング２０ａ，２０ｂがそれぞれ挿嵌されている。Ｏリング２０ａは、機外Ｂ側の静止密封環６ａに対して圧接されており、Ｏリング２０ｂは、ケース４の側端面４３に圧接されている。尚、Ｏリング２０ａ，２０ｂの材質は、フッ素ゴム、ニトリルゴム、Ｈ−ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、パーフロロエラストマ等である。また、Ｏリングは、パッキン材等、他の二次シールであってもよい。さらに尚、後述するＯリングについても同様である。

静止密封環６ａは、スタッフィングボックス２の軸孔２０に対し移動可能に嵌合して取付けられており、静止密封環６ｂは、ケース４の軸孔４０に対し移動可能に嵌合して取付けられている。静止密封環６ａ，６ｂには、外径方向に延出するフランジ６１ａ，６１ｂと、回転密封環９に向かって軸方向に突出する環状の突出環６２ａ，６２ｂと、が形成されている。

また、フランジ６１ａ，６１ｂには、径方向外側が切り欠かれたガイド用凹部６３ａ，６３ｂが周方向に複数形成されており、回止ピン６５ａ，６５ｂが挿嵌されている。この回止ピン６５ａは、スタッフィングボックス２の奥端面２６に固定されており、回止ピン６５ｂはケース４の側端面４３に固定されているため、静止密封環６ａ，６ｂは回転を規制されている。

また、周知のように、スタッフィングボックス２の奥端面２６には、スプリング収容凹部２６ａが周方向に複数穿設されており、静止密封環６ａのフランジ６１ａとスプリング収容凹部２６ａとの間には、圧縮された状態でスプリング８ａが配置されている。また、ケース４の側端面４３には、スプリング収容凹部２６ｂが周方向に複数穿設されており、静止密封環６ｂのフランジ６１ｂとスプリング収容凹部２６ｂとの間には、圧縮された状態でスプリング８ｂが配置されている。スプリング８ａ，８ｂは、周方向に所定間隔を置いて小径のスプリングを複数使用する形式、すなわちマルチスプリング型で配置されている。尚、スプリング８ａ，８ｂは、コイルスプリングの他に、ウェーブコイルスプリング等を使用してもよい。

尚、静止密封環６ａ，６ｂは、ＳｉＣ、またはカーボン、その他、メカニカルシールの摺動材として用いられる材料、或いは、それらを組み合わせた材料から製作されている。また、ダイヤモンドコーティングしたＳｉＣにより製作されてもよい。

ケース４は、環状に形成され、回転軸３が挿通される軸孔４０が設けられている。ケース４は、外周面から内径方向に延び且つ側端面４３を軸方向に貫通する側断面視略逆Ｌ字状の連通路４７ａと、径方向に貫通する略直線状の連通路４７ｂ（流路）と、連通路４７ｂよりも機外Ｂ側に設けられ径方向に貫通する略直線状の連通路４７ｃと、ケース４の内周面から外径方向に延び且つ側端面４３を軸方向に貫通する側断面視略逆Ｌ字状の連通路４７ｄ（流路）と、を備えている。

これら連通路４７ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄは、互いに独立した連通路である。

ケース４の軸孔４０における機外Ｂ側には、環状の凹溝が形成されており、この凹溝には、Ｏリング４４が挿嵌される。Ｏリング４４は、機内Ａ側の静止密封環６ｂに対して圧接されている。

スリーブ５は、ステンレス鋼製等の金属製であり環状を成し、Ｏリングを介して回転軸３に固定されている。尚、回転軸３とスリーブ５の固定構造は問わないが、例えば図示しないセットスクリュを用いて固定されている。

また、スリーブ５は、機内Ａ側の端部から若干機外Ｂ側にずれた位置に環状段部５５が形成されている。また、スリーブ５には、環状段部５５の機内Ａ側近傍の周方向に所定間隔を置いて回止ピン５６が取付けられており、この回止ピン５６は、回転密封環９の複数のガイド用凹部９１に挿嵌されている。

また、スリーブ５には、機内Ａ側に位置する端部に回転密封環９を挿嵌させた状態で、ソケットボルト５７によりカラー７をスリーブ５に固定している。これにより、回転密封環９が環状段部５５とカラー７との間に狭持され、スリーブ５に対して固定される。

図２（ａ），（ｂ）に示されるように、回転密封環９は、環状を成し、内周において周方向に所定間隔を置いて配置され外径側に凹む複数のガイド用凹部９１を備え、外周において対向して内径側に凹む一対の撹拌溝９２ａ，９２ｂから構成される撹拌溝部９２が周方向に所定間隔を置いて２等配されている。

撹拌溝９２ａは、図２（ａ）に示されるように、側面視において略長方形状の一短辺の内撹拌溝９２ｂに対向する先端部が半円弧状とされた形状に形成され、図２（ｂ）に示されるように、正面視において撹拌溝９２ｂに対向する側に略直角部分が位置する略直角三角形状に形成されている。また、撹拌溝９２ｂは撹拌溝９２ａと略同一形状であるためその説明を省略する。すなわち、撹拌溝９２ａ，９２ｂは、対向する側が内径側に深く凹んだ溝となっている。

尚、図２（ｂ）において、ガイド用凹部９１は４等配に形成されているが、これに限らず、２等配や８等配であってもよく、４等配に限定するものではない。さらに尚、撹拌溝部９２は２等配に形成されているが、これに限らず、１か所のみの配置でもよく、４等配や８等配であってもよく、２等配に限定するものではない。

図１に示されるように、回転密封環９は、スリーブ５に装着するにあたり、回止ピン５６をガイド用凹部９１に挿嵌させることで、回止ピン５６とガイド用凹部９１とが当接し、装着位置の位置合わせがなされると共に、回止ピン５６から回転密封環９に回転力を伝えることができる。

また、回転密封環９を、スリーブ５に挿入すると、内周側の環状段部９６（図２（ｂ）参照）とスリーブ５の外周面とで形成される側断面視略逆コ字状の環状溝９０ａが形成され、この環状溝９０ａにＯリング９０ｂが挿嵌されている。

また、回転密封環９は、スリーブ５に固定された状態であるとき、その両側面が静止密封環６ａ，６ｂの突出環６２ａ，６２ｂに当接することで、摺動面が形成されている。

尚、回転密封環９は、ＳｉＣ、またはカーボン、その他、メカニカルシールの摺動材として用いられる材料、或いは、それらを組み合わせた材料から製作されている。また、ダイヤモンドコーティングしたＳｉＣにより製作されてもよい。

パイプ１０は、ステンレス鋼により形成されており、静止密封環６ａ，６ｂ及び回転密封環９が挿通される軸孔１００が形成されており、略円筒状を成している。また、パイプ１０は、軸方向の両端にＯリング１０１が取付けられており、機外Ｂ側のＯリング１０１は、スタッフィングボックス２の奥端面２６に圧接され、機内Ａ側のＯリング１０１は、ケース４の側端面４３に圧接されている。尚、パイプ１０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。金属により形成されると熱伝導性かつ強度に優れるから好ましい。

スタッフィングボックス２、静止密封環６ａ，６ｂ、回転密封環９及びケース４により形成される中間室Ｍは、パイプ１０に区画されることにより、パイプ１０の外径側に冷却室Ｃ（環状溝部）が、パイプ１０の内径側に液室Ｒが形成されている。冷却室Ｃは、一方が連通路２７ａに連通し他方が連通路４７ｄを介して凹溝１３ｃに連通しており、液室Ｒは、連通路２７ｂ、連通路４７ａに連通している。

図１及び図３に示されるように、小環状部材１３は、ステンレス鋼により形成されており、ケース４の軸孔４０に挿通可能な挿通部１３ａと、挿通部１３ａの機内Ａ側の端縁から外径方向に環状に突出するフランジ１３ｂと、を備えている。挿通部１３ａには、外径方向（ケース４側）に向けて開口する凹溝１３ｃ（冷却溝）が環状に連続して形成されており、凹溝１３ｃは、ケース４に取付けられた状態において連通路４７ｂと連通路４７ｄとに連通している。また、凹溝１３ｃの機内Ａ側及び機外Ｂ側には、Ｏリング１６が配置されており、ケース４と小環状部材１３とが密封状に接続されている。尚、小環状部材１３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。金属により形成されると熱伝導性かつ強度に優れるから好ましい。

また、小環状部材１３には、機内Ａ側から機外Ｂ側に向けて凹設される環状溝部１３ｅが形成されており、小環状部材１３の軸孔１３ｄよりも大径である。この環状溝部１３ｅには、環状の絞り部材１４が配置されており、フランジ１３ｂに対して環状のカバー１５が取付けられている。これにより環状溝部１３ｅ内から絞り部材１４が機内Ａ側に抜け出すことが防止されている。また、カバー１５には、機外Ｂ側に向けて突出する突起部１５ａが周方向に複数設けられており、突起部１５ａが絞り部材１４の凹部１４ａに挿入されていることで絞り部材１４の周方向の回動が規制されている。尚、本実施例における絞り部材１４は、軸の振れ回りにより回転軸３と小環状部材１３とが直接接触することを防止し、また、小環状部材１３と回転軸３との間から機内Ａ側に流体が漏れることを防止し、また、異物が進入することを防止する部材である。

次いで、小環状部材１３、絞り部材１４、カバー１５をケース４に取付ける形態を図３に基づいて説明する。図３に示されるように、小環状部材１３のフランジ１３ｂには、軸方向に貫通する貫通孔１３ｆが周方向に複数形成されているとともに、カバー１５には、軸方向に貫通する貫通孔１５ｂが周方向に複数形成されている。また、ケース４の側端面４６には、ネジ孔４８が軸孔４０の外径側の周方向に複数形成されている。小環状部材１３の環状溝部１３ｅに絞り部材１４を挿嵌した状態で、挿通部１３ａをケース４の軸孔４０に挿入し、カバー１５の貫通孔１５ｂ及び小環状部材１３の貫通孔１３ｆにボルト１２（ネジ）を挿通してケース４のネジ孔４８に対して緊締することにより、小環状部材１３、絞り部材１４、カバー１５がケース４に取付けられる。

これまで、メカニカルシール１の構造・組立について説明してきたが、これより、図４を用いて、メカニカルシール１の使用態様について説明する。

図４に示されるように、メカニカルシール１の使用時には、冷却水Ｆ１（冷却流体）がケース４の外部に設けられる循環装置（図示略）により連通路４７ｂに導入される。この循環装置は、ポンプや熱交換器などから構成されている。尚、冷却流体は、冷却水に限られず、例えばスチームでもよい。

連通路４７ｂに導入された冷却水Ｆ１（黒矢印）は、小環状部材１３の凹溝１３ｃに流入し、その後、連通路４７ｄを介して冷却室Ｃに流入する。尚、冷却室Ｃに流入した冷却水Ｆ１は、スタッフィングボックス２の連通路２７ａから前記循環装置に流出する。つまり、連通路４７ｂ，４７ｄ、凹溝１３ｃ、冷却室Ｃ、連通路２７ａは、冷却水Ｆ１を循環させる第１の循環経路を構成している。

また、メカニカルシール１の使用時には、ケース４の外部から供給されたシーラントＦ２（白実線矢印）が連通路４７ａから液室Ｒを経由して連通路２７ｂに向かって循環される。これにより、万が一、機内Ａ側に位置する静止密封環６ｂと回転密封環９との間から液室Ｒ内に被密封流体が流出しても、シーラントＦ２に該被密封流体は回収される。つまり、連通路４７ａ、液室Ｒ、連通路２７ｂは、シーラントＦ２を循環させる第２の循環経路を構成している。

このように、冷却水Ｆ１が小環状部材１３の凹溝１３ｃに流入することにより、小環状部材１３の近傍が冷却されるため、メカニカルシールの機内Ａ側の温度上昇を抑制して、静止密封環６ｂ及び回転密封環９の摺動面が高温になるのを防止できる。また、冷却水Ｆ１が冷却室Ｃに流入することによりパイプ１０の近傍が冷却され、これによりシーラントＦ２が冷却されるため、静止密封環６ａ，６ｂと回転密封環９との摺動による温度上昇を抑制して、静止密封環６ａ，６ｂ及び回転密封環９の変形や破損を防止できる。

さらに、冷却水Ｆ１は、凹溝１３ｃを経由した後、冷却室Ｃに流入することから、メカニカルシールが縦型の場合（機内Ａ側が鉛直下方に配置される場合）、鉛直下方から鉛直上方に向かって冷却水Ｆ１を流すことになるため、確実に各部を冷却しつつ冷却水Ｆ１を流すことができる。

液室Ｒ内のシーラントＦ２は、回転密封環９に形成された複数の撹拌溝部９２により撹拌されるため、シーラントＦ２の循環が促進され、除熱効率が高められている。

また、撹拌溝部９２は、対向する一対の撹拌溝９２ａ，９２ｂから構成されているため、回転軸３の回転方向にかかわらず撹拌することができる。尚、撹拌溝９２ａ，９２ｂの形状は上述した形状に限らず、例えば周知のスパイラル形状等であってもよい。要するに、液室Ｒ内のシーラントＦ２を撹拌できる形状であればよい。

また、万が一、機内Ａ側に位置する静止密封環６ｂと回転密封環９との間からシーラントＦ２の漏出が発生した場合には、漏出流体Ｆ３（破線白矢印）は、連通路４７ａから外部に回収されるため、漏出流体Ｆ３が機内Ａ側に流出することが防止される。

尚、シーラントＦ２を循環させるメカニカルシール１について説明してきたが、液室ＲにシーラントＦ２を封入し循環させないシーラント封入型のメカニカルシールであってもよい。さらに尚、パイプ１０及びシーラントＦ２の構成を省略し、中間室Ｍに冷却水Ｆ１を循環させるようにしてもよい。

これまで説明してきたように、実施例１におけるメカニカルシール１は、冷却水Ｆ１が通過可能な流路としての連通路４７ｂ，４７ｄがケース４に設けられており、冷却水Ｆ１が流入可能な冷却溝としての凹溝１３ｃが小環状部材１３に設けられており、別部材であるケース４と小環状部材１３とを組み立てることにより、連通路４７ｂと凹溝１３ｃとが連通する経路（第１の循環経路）が形成される構造であることから、ケース４と小環状部材１３とを分解することで凹溝１３ｃに対して外部からアクセスできるようになり、冷却ジャケット内部の点検や修理などのメンテナンスを行いやすい。

また、凹溝１３ｃは、回転軸３の周方向に連続するように環状に形成されていることから、凹溝１３ｃの周方向のいずれの位置であっても連通路４７ｂ，４７ｄと連通させることができるため、凹溝１３ｃが周方向に複数に分割された形態に比べて、連通路４７ｂ，４７ｄと凹溝１３ｃとの位置合わせを容易に行うことができる。さらに、回転軸３の周方向に亘って均一に冷却することができる。

また、凹溝１３ｃは、小環状部材１３の外径方向に向けて開口するとともに、凹溝１３ｃの両側面は軸線方向に略直交しているため、凹溝１３ｃに段部や屈曲部が形成されている場合や蟻溝状に形成されている場合に比べて、凹溝１３ｃ内の清掃などのメンテナンスを行いやすい。

また、凹溝１３ｃを小環状部材１３の挿通部１３ａに外径方向に向けて開口するように設けているため、ケース４の内周面に内径方向に向けて開口するように設ける形態に比べて、凹溝１３ｃの製造が簡単である。さらに、ケース４の内周面を略平坦に形成することができるため、ケース４の製造も簡単である。

また、小環状部材１３は、スタッフィングボックス２の機内Ａ側に取付けられるケース４の内径側に機内Ａ側から着脱可能に取付けられることから、メカニカルシール１全体を分解することなく、小環状部材１３のみを取外すことができる。具体的には、ケース４は、機内Ａ側の静止密封環６ｂを保持する機能を有しているため、ケース４をスタッフィングボックス２から取外すと静止密封環６ｂも分解されることになるが、本実施例のメカニカルシール１は、ケース４を取外すことなく小環状部材１３のみを取外すことができるため、静止密封環６ａ，６ｂ及び回転密封環９のシール性に影響を与えることなく冷却ジャケット内部の点検や修理などのメンテナンスを行える。

また、小環状部材１３は、ケース４の機内Ａ側に対しボルト１２により固定されるため、例えば、小環状部材１３の挿通部１３ａに雄ネジ部を設け、ケース４の軸孔４０に雌ネジ部を設け、互いに螺合させることにより小環状部材１３をケース４に対して着脱可能に構成する形態等に比べて、簡単な構造で小環状部材１３をケース４に対し着脱することができるようになっている。

さらに、小環状部材１３のフランジ１３ｂをケース４の側端面４６に当てることによって、連通路４７ｂに対する凹溝１３ｃの軸方向位置が決まるため、位置決めが簡単である。

また、小環状部材１３に回転軸３よりも軟質な材料（カーボンやＰＴＦＥ等）からなり、最内径が小環状部材１３よりも内径側に配置される絞り部材１４が設けられているため、絞り部材１４が回転軸と接触し、回転軸３と小環状部材１３が直接接触することなく、回転軸３の振れ回りによる小環状部材１３との接触を防止し、また、回転軸よりも軟質材料からなる絞り部材１４が損傷することで回転軸３が損傷するのを防止することができる。尚、小環状部材１３は、熱伝導性の高いステンレス鋼により形成されていることからメカニカルシールの機内Ａ側を効率よく冷却できる。

また、凹溝１３ｃと冷却室Ｃとが連通路４７ｄにより連通しているため、冷却水Ｆ１を循環させる１つのポンプにより静止密封環６ａ，６ｂ及び回転密封環９の周辺と絞り部材１４の周辺とを冷却することができる。

次に、実施例２に係るメカニカルシール２００につき、図５を参照して説明する。尚、前記実施例１に示される構成部分と同一構成部分に付いては同一符号を付して重複する説明を省略する。

図５に示されるように、実施例２におけるメカニカルシール２００のケース４００は、連通路４７ｂの内径側端部に周方向に連続する凹溝４０１が形成されており、凹溝４０１は、小環状部材１３の凹溝１３ｃと連通している。このように、ケース４００側に凹溝４０１を設け、凹溝１３ｃと凹溝４０１とにより、ケース４００と小環状部材１３との接合部に１つの冷却溝を構成するようにしてもよい。尚、連通路４７ｄは、凹溝４０１に連通しているため、冷却水Ｆ１を冷却室Ｃに流下させることができる。

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。

前記実施例では、冷却ジャケットを構成する２つの部材（大環状部材及び小環状部材）のうち、一方の部材に冷却水Ｆ１を通水可能な流路が設けられ、他方の部材に回転軸３の外径側に配設される冷却溝が設けられている形態を例示したが、一方の部材に流路と冷却溝とを設け、他方の部材により冷却溝の開口を閉塞するようにしてもよい。つまり、流路が設けられる部材と別体の部材は、少なくとも冷却溝を構成する壁部の一部を有していればよい。

また、前記実施例では、冷却溝が回転軸３の外周に沿って連続する環状に形成される形態を例示したが、冷却溝は回転軸３の外周に沿って延びる略Ｃ字状に形成されてもよいし、回転軸３の外周に沿って所定間隔ずつ離間して配置されていてもよい。

また、前記実施例では、冷却ジャケットがケース４と小環状部材１３とから形成される形態を例示したが、小環状部材１３とスタッフィングボックス２とにより構成されていてもよい。詳しくは、例えば、スタッフィングボックス２に流路を設け、スタッフィングボックス２に小環状部材１３を組み立てたときに、前記流路と凹溝１３ｃとが連通するように構成してもよい。

また、前記実施例では、小環状部材１３がケース４の軸孔４０に挿入された状態で取付けられる形態を例示したが、小環状部材１３は、ケース４の機外Ｂ側の側端面４３に取付けられてもよい。

また、前記実施例では、１つの経路（第１の循環経路）で凹溝１３ｃと冷却室Ｃに冷却水Ｆ１が循環する形態を例示したが、これに限られず、凹溝１３ｃと冷却室Ｃとを別々の経路を用いて冷却水Ｆ１を循環させるようにしてもよい。

また、前記実施例において、凹溝１３ｃの径方向断面積の異なる小環状部材１３を複数用意しておけば、容量の異なる冷却ジャケットとすることができ汎用性に優れる。

また、前記実施例１〜３ではダブル型のメカニカルシールについて説明したが、メカニカルシールの型式はこれに限られず、例えばシングル型のメカニカルシールであってもよいし、タンデム型のメカニカルシールであってもよい。

１ メカニカルシール
２ スタッフィングボックス（ハウジング）
３ 回転軸
４ ケース（大環状部材）
６ａ，６ｂ 静止密封環
９ 回転密封環
１２ ボルト（ネジ）
１３ 小環状部材
１３ｃ 凹溝（冷却溝）
１４ 絞り部材
２７ｂ 連通路（流路）
４７ｄ 連通路
１３１ 小環状部材
１３１ｃ 連通路（流路）
２００，３００ メカニカルシール
４００ ケース（大環状部材）
４０１ 凹溝（冷却溝）
４１０ ケース（大環状部材）
４１１ 凹溝（冷却溝）
Ａ 機内
Ｂ 機外
Ｃ 冷却室（環状溝部）
Ｆ１ 冷却水（冷却流体）

Claims (5)

1. ハウジングと回転軸との間に形成され、回転軸に対し固定された回転密封環及び、該回転密封環の機内側及び機外側にそれぞれ配置されて前記回転密封環との間にそれぞれ摺動面を形成する一対の静止密封環からなる軸封部と、該軸封部をシールする冷却ジャケットと、を備えるメカニカルシールであって、
   前記冷却ジャケットは、前記ハウジングの一端に取付けられる大環状部材と前記大環状部材の内径側に着脱可能に設けられる小環状部材とによって、冷却流体が通過可能な冷却流路と、前記回転軸の外径側に沿って配設され前記冷却流体が通過可能な冷却溝とから構成されており、
   前記ハウジング、前記一対の静止密封環、前記回転密封環及び前記大環状部材により中間室が形成され、該中間室はさらにパイプによって、外径側の冷却室と内径側のシーラント室に区分され、
   前記大環状部材に前記小環状部材を組み付けたときに、前記冷却流路と前記冷却溝とが連通する第１冷却経路が形成され、
   前記大環状部材には、シーラントが通過可能な第１シーラント経路が、前記第１冷却経路とは独立して、形成されており、
   前記冷却室には、前記ハウジングに形成された第２冷却経路が連通し、前記シーラント室には、前記ハウジングに形成された第２シーラント経路が連通し、
   前記小環状部材と共に前記大環状部材が前記ハウジングに取付けられたときに、前記第１冷却経路が前記冷却室に連通して、前記第１冷却経路、前記冷却室及び前記第２冷却経路により、冷却循環経路が形成されるとともに、
   前記第１シーラント経路が前記シーラント室に連通して、前記第１シーラント経路、前記シーラント室及び前記第２シーラント経路により、シーラント循環経路が形成されることを特徴とする冷却ジャケットを備えるメカニカルシール。
2. 前記冷却溝は、前記回転軸の外周に沿って連続する環状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却ジャケットを備えるメカニカルシール。
3. 前記冷却流路は前記大環状部材に設けられ、前記冷却溝は前記大環状部材の内径側に着脱可能に取付けられる前記小環状部材に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の冷却ジャケットを備えるメカニカルシール。
4. 前記小環状部材は、前記大環状部材にネジにより固定されることを特徴とする請求項３に記載の冷却ジャケットを備えるメカニカルシール。
5. 前記小環状部材には、該小環状部材と前記回転軸との間を絞る絞り部材が設けられていることを特徴とする請求項３または４に記載の冷却ジャケットを備えるメカニカルシール。

Images