JP6884486B2

JP6884486B2 - mechanical seal

Info

Publication number: JP6884486B2
Application number: JP2017251661A
Authority: JP
Inventors: 雅和喜藤; 貴光穴沢
Original assignee: Eagle Industry Co Ltd; EagleBurgmann Japan Co Ltd
Current assignee: Eagle Industry Co Ltd; EagleBurgmann Japan Co Ltd
Priority date: 2017-12-27
Filing date: 2017-12-27
Publication date: 2021-06-09
Anticipated expiration: 2037-12-27
Also published as: JP2019116941A

Description

本発明は、固定環と回転環とを備えるメカニカルシールに関する。 The present invention relates to a mechanical seal including a fixed ring and a rotating ring.

回転軸とハウジングとの間の環状隙間を封止するメカニカルシールにおいては、ハウジングに対して設けられる固定環と、回転軸と共に回転する回転環とが設けられている。そして、固定環はハウジングに対して回転してしまわないように回り止めがなされている。固定環は、ＳｉＣやカーボンなどの脆性材料で構成されることが多い。この場合には、ネジやボルトなどで固定環を固定することができないため、一般的に、固定環に設けられた溝等に、ハウジングなどに設けられたピンを係合させることで、固定環の回り止めがなされる。 In the mechanical seal that seals the annular gap between the rotating shaft and the housing, a fixed ring provided for the housing and a rotating ring that rotates together with the rotating shaft are provided. The fixed ring is prevented from rotating with respect to the housing. The fixed ring is often composed of a brittle material such as SiC or carbon. In this case, since the fixing ring cannot be fixed with screws or bolts, generally, the fixing ring is formed by engaging a pin provided in a housing or the like with a groove or the like provided in the fixing ring. Is stopped.

例えば、回転環を固定環に向けて押圧する押圧部材が備えられるメカニカルシールの場合には、固定環における軸線方向の両端面のうち、押圧部材が配置されている側とは反対側の端面から押圧部材に向けて軸線方向に伸びる溝に対してピンが係合される（特許文献１，２参照）。このように構成されるメカニカルシールにおいては、固定環は回転環を介して押圧部材によって押圧されるため、通常、ピンから溝が外れてしまうことはない。 For example, in the case of a mechanical seal provided with a pressing member that presses the rotating ring toward the fixed ring, from the end surface of both end faces in the axial direction of the fixed ring, which is opposite to the side on which the pressing member is arranged. The pin is engaged with a groove extending in the axial direction toward the pressing member (see Patent Documents 1 and 2). In the mechanical seal configured in this way, since the fixed ring is pressed by the pressing member via the rotating ring, the groove does not usually come off from the pin.

しかしながら、何らかの影響によって、固定環に対して、押圧部材による押圧方向とは反対側から圧力が加わってしまう虞もある。この場合には、押圧部材による押圧力に抗して固定環が押圧部材側に向かって移動してしまい、ピンから溝が外れてしまう虞もある。 However, due to some influence, pressure may be applied to the fixed ring from the side opposite to the pressing direction by the pressing member. In this case, the fixing ring may move toward the pressing member side against the pressing force of the pressing member, and the groove may come off from the pin.

特開２０１６−１６６６４３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-166643 特開２０１６−１６６６４６号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-166646

本発明の目的は、固定環に設けられた溝が、固定環の回り止めを行うためのピンから外れてしまうことを抑制することのできるメカニカルシールを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a mechanical seal capable of preventing a groove provided in a fixed ring from coming off from a pin for detenting the fixed ring.

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。 The present invention employs the following means to solve the above problems.

すなわち、本発明のメカニカルシールは、
回転軸とハウジングとの間の環状隙間を封止するメカニカルシールにおいて、
前記ハウジングに対して設けられる固定環と、
前記固定環に対して摺動自在に設けられ、前記回転軸と共に回転する回転環と、
前記回転環を前記固定環に向けて押圧する押圧部材と、
を備え、
前記固定環には、径方向に伸び、かつ前記ハウジングに対して設けられたピンに係合さ
れることによって、前記ハウジングに対する回り止めがなされる溝が設けられると共に、
前記溝は、
前記固定環における軸線方向の両端面のうち、前記押圧部材が配置される側とは反対側の端面から該押圧部材に向けて軸線方向に伸びる第１溝と、
第１溝における前記押圧部材が配置される側の先端から周方向に向けて伸びる第２溝と、を備えていることを特徴とする。 That is, the mechanical seal of the present invention is
In the mechanical seal that seals the annular gap between the rotating shaft and the housing
A fixed ring provided for the housing and
A rotating ring that is slidably provided with respect to the fixed ring and rotates together with the rotating shaft,
A pressing member that presses the rotating ring toward the fixed ring, and
With
The fixed ring is provided with a groove that extends in the radial direction and is engaged with a pin provided for the housing to prevent rotation with respect to the housing.
The groove is
Of both end faces in the axial direction of the fixed ring, a first groove extending in the axial direction from the end face on the side opposite to the side on which the pressing member is arranged and toward the pressing member.
It is characterized by including a second groove extending in the circumferential direction from the tip of the first groove on the side on which the pressing member is arranged.

本発明によれば、第２溝にピンが係合されることで、固定環が軸線方向に移動しようとしても、ピンが第２溝の側面に突き当たるため、固定環は軸線方向に移動することはできない。そのため、何らかの影響によって、固定環に対して押圧部材による押圧方向とは反対側から圧力が加わったとしても、固定環は軸線方向に移動することはできない。従って、固定環に設けられた溝がピンから外れてしまうことが抑制される。 According to the present invention, when the pin is engaged with the second groove, even if the fixed ring tries to move in the axial direction, the pin abuts on the side surface of the second groove, so that the fixed ring moves in the axial direction. Can't. Therefore, even if pressure is applied to the fixed ring from the side opposite to the pressing direction by the pressing member due to some influence, the fixed ring cannot move in the axial direction. Therefore, it is possible to prevent the groove provided in the fixed ring from coming off the pin.

以上説明したように、本発明によれば、固定環に設けられた溝が、固定環の回り止めを行うためのピンから外れてしまうことを抑制することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to prevent the groove provided in the fixed ring from coming off from the pin for stopping the rotation of the fixed ring.

図１は本発明の実施例に係るメカニカルシールの使用状態を示す模式的断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a usage state of the mechanical seal according to the embodiment of the present invention. 図２は本発明の実施例に係る固定環の正面図である。FIG. 2 is a front view of the fixed ring according to the embodiment of the present invention. 図３は本発明の実施例に係る固定環の取付手順を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory view showing a procedure for attaching a fixed ring according to an embodiment of the present invention.

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詳しく説明する。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、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail exemplarily based on examples with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention to those unless otherwise specified. ..

（実施例）
図１〜図３を参照して、本発明の実施例に係るメカニカルシールについて説明する。図１は本発明の実施例に係るメカニカルシールの使用状態を示す模式的断面図である。なお、図１においては、メカニカルシールの中心軸線を含む面でメカニカルシールを切断した断面図を示しており、説明の便宜上、特徴的な部分を示すため切断位置の位相（周方向の位相）は適宜異なっている。また、図１においては、奥行き線を適宜省略している。図２は本発明の実施例に係る固定環の正面図である。図３は本発明の実施例に係る固定環の取付手順を示す説明図である。なお、図３中の固定環は図２中のＣＣ断面に相当する。以下の説明において、「軸線方向」とは、メカニカルシールにおける中心軸線が伸びる方向を意味する。 (Example)
The mechanical seal according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a usage state of the mechanical seal according to the embodiment of the present invention. Note that FIG. 1 shows a cross-sectional view in which the mechanical seal is cut on a surface including the central axis of the mechanical seal, and for convenience of explanation, the phase of the cutting position (phase in the circumferential direction) is shown to show a characteristic portion. It is different as appropriate. Further, in FIG. 1, the depth line is appropriately omitted. FIG. 2 is a front view of the fixed ring according to the embodiment of the present invention. FIG. 3 is an explanatory view showing a procedure for attaching a fixed ring according to an embodiment of the present invention. The fixed ring in FIG. 3 corresponds to the CC cross section in FIG. In the following description, the "axis direction" means the direction in which the central axis of the mechanical seal extends.

＜メカニカルシール＞
本実施例に係るメカニカルシール１００の全体構成について説明する。メカニカルシール１００は、回転軸５００と、回転軸５００の軸孔を有するハウジング６００との間の環状隙間を封止する役割を担っている。図１に示すように、メカニカルシール１００によって、回転軸５００とハウジング６００との間の環状隙間が封止されて、ハウジング内部の領域（Ａ）とハウジング外部の領域（Ｂ）とが隔てられる。これにより、ハウジング内部の領域（Ａ）内の密封対象流体が、ハウジングの外部の領域（Ｂ）に漏れてしまうことが抑制される。 <Mechanical seal>
The overall configuration of the mechanical seal 100 according to this embodiment will be described. The mechanical seal 100 plays a role of sealing an annular gap between the rotating shaft 500 and the housing 600 having a shaft hole of the rotating shaft 500. As shown in FIG. 1, the mechanical seal 100 seals an annular gap between the rotating shaft 500 and the housing 600 to separate the area inside the housing (A) from the area outside the housing (B). As a result, the fluid to be sealed in the region (A) inside the housing is prevented from leaking to the region (B) outside the housing.

本実施例に係るメカニカルシール１００においては、回転軸５００に固定されるスリーブ１１０と、ハウジング６００に固定されるハウジングケース１２０とが備えられている。そして、これらスリーブ１１０とハウジングケース１２０との間の環状隙間を、メカニカルシール１００の主要構成である回転環１３０と固定環１４０とによって封止することで、回転軸５００とハウジング６００の間の環状隙間が封止される。また、本実施例に係るメカニカルシール１００においては、スリーブ１１０に対して軸線方向にスライド自在
に設けられ、かつ回転環１３０を保持するための環状の保持部材１５０が設けられている。また、本実施例に係るメカニカルシール１００においては、スリーブ１１０に対して固定される環状部材１６０も設けられている。更に、本実施例に係るメカニカルシール１００においては、回転環１３０を固定環１４０に向けて押圧する押圧部材１７０も設けられている。 The mechanical seal 100 according to this embodiment includes a sleeve 110 fixed to the rotating shaft 500 and a housing case 120 fixed to the housing 600. Then, the annular gap between the sleeve 110 and the housing case 120 is sealed by the rotating ring 130 and the fixed ring 140, which are the main components of the mechanical seal 100, so that the annular gap between the rotating shaft 500 and the housing 600 is formed. The gap is sealed. Further, in the mechanical seal 100 according to the present embodiment, an annular holding member 150 is provided so as to be slidable in the axial direction with respect to the sleeve 110 and for holding the rotary ring 130. Further, in the mechanical seal 100 according to the present embodiment, an annular member 160 fixed to the sleeve 110 is also provided. Further, in the mechanical seal 100 according to the present embodiment, a pressing member 170 that presses the rotating ring 130 toward the fixed ring 140 is also provided.

スリーブ１１０は円筒状の部材により構成される。このスリーブ１１０に回転軸５００が挿入された状態で、スリーブ１１０は回転軸５００に固定される。ハウジングケース１２０は、環状の部材により構成され、ハウジング６００の端面に固定される。なお、ハウジング６００とハウジングケース１２０との間にはガスケットＧが設けられており、これらハウジング６００とハウジングケース１２０との間の隙間から領域（Ａ）内の密封対象流体が漏れないように構成されている。また、ハウジングケース１２０とスリーブ１１０との間の環状隙間には密封装置Ｍが設けられており、ハウジングケース１２０の内部に異物が混入しないように構成されている。更に、ハウジングケース１２０には、洗浄液を流し込むための第１流路１２１と、漏れた流体を排出するための第２流路１２２とが形成されている。 The sleeve 110 is composed of a cylindrical member. With the rotating shaft 500 inserted into the sleeve 110, the sleeve 110 is fixed to the rotating shaft 500. The housing case 120 is composed of an annular member and is fixed to the end face of the housing 600. A gasket G is provided between the housing 600 and the housing case 120 so that the fluid to be sealed in the region (A) does not leak from the gap between the housing 600 and the housing case 120. ing. Further, a sealing device M is provided in the annular gap between the housing case 120 and the sleeve 110 so that foreign matter does not enter the inside of the housing case 120. Further, the housing case 120 is formed with a first flow path 121 for pouring the cleaning liquid and a second flow path 122 for discharging the leaked fluid.

回転環１３０は、ＳｉＣやカーボンなどの材料により構成される。また、この回転環１３０には、保持部材１５０に取り付けられたピンＰ１が係合される係合穴１３１が設けられている。これにより、回転環１３０は回転軸５００に対して回り止めがなされる。従って、回転軸５００が回転すると、スリーブ１１０と保持部材１５０と共に回転環１３０は回転する。 The rotating ring 130 is made of a material such as SiC or carbon. Further, the rotating ring 130 is provided with an engaging hole 131 in which the pin P1 attached to the holding member 150 is engaged. As a result, the rotating ring 130 is prevented from rotating with respect to the rotating shaft 500. Therefore, when the rotating shaft 500 rotates, the rotating ring 130 rotates together with the sleeve 110 and the holding member 150.

固定環１４０は、ＳｉＣやカーボンなどの材料により構成される。また、この固定環１４０には、ハウジングケース１２０に取り付けられたピンＰ２（径方向に伸びるピンＰ２）が係合される溝１４１が設けられている。これにより、固定環１４０はハウジングケース１２０及びハウジング６００に対して回り止めがなされる。従って、回転軸５００と共に回転環１３０が回転しても、固定環１４０が回転してしまうことはなく、回転環１３０と固定環１４０との間で摺動する。 The fixed ring 140 is made of a material such as SiC or carbon. Further, the fixed ring 140 is provided with a groove 141 to which a pin P2 (a pin P2 extending in the radial direction) attached to the housing case 120 is engaged. As a result, the fixed ring 140 is prevented from rotating with respect to the housing case 120 and the housing 600. Therefore, even if the rotary ring 130 rotates together with the rotary shaft 500, the fixed ring 140 does not rotate and slides between the rotary ring 130 and the fixed ring 140.

環状部材１６０は固定具Ｋ（図示の例ではセットスクリュ）によって、スリーブ１１０に固定されている。この環状部材１６０と保持部材１５０との間に押圧部材１７０が設けられている。本実施例に係る押圧部材１７０は、コイルスプリングであり、環状部材１６０と保持部材１５０との間に圧縮された状態で設けられている。これにより、保持部材１５０が押圧部材１７０により押圧されて、回転環１３０が固定環１４０に向けて押圧される。従って、回転環１３０と固定環１４０が摺動自在に密着された状態が維持される。 The annular member 160 is fixed to the sleeve 110 by a fixture K (set screw in the illustrated example). A pressing member 170 is provided between the annular member 160 and the holding member 150. The pressing member 170 according to this embodiment is a coil spring, and is provided between the annular member 160 and the holding member 150 in a compressed state. As a result, the holding member 150 is pressed by the pressing member 170, and the rotating ring 130 is pressed toward the fixed ring 140. Therefore, the state in which the rotating ring 130 and the fixed ring 140 are slidably brought into close contact with each other is maintained.

更に、本実施例に係るメカニカルシール１００においては、スリーブ１１０と保持部材１５０との間の環状隙間を封止するシールリングＳ１と、回転環１３０と保持部材１５０との間の環状隙間を封止するシールリングＳ２と、固定環１４０とハウジングケース１２０との間の環状隙間を封止するシールリングＳ３とを備えている。 Further, in the mechanical seal 100 according to the present embodiment, the seal ring S1 that seals the annular gap between the sleeve 110 and the holding member 150 and the annular gap between the rotating ring 130 and the holding member 150 are sealed. The seal ring S2 is provided, and the seal ring S3 for sealing the annular gap between the fixed ring 140 and the housing case 120 is provided.

＜固定環の回り止め機構＞
本実施例に係る固定環１４０の回り止め機構について説明する。上記の通り、本実施例に係る固定環１４０には溝１４１が設けられている。そして、この溝１４１にピンＰ２が係合されることによって、固定環１４０はハウジングケース１２０及びハウジング６００に対して回り止めがなされている。つまり、固定環１４０がハウジング６００に対して相対的に回転しないように構成されている。 <Fixed ring detent mechanism>
The detent mechanism of the fixed ring 140 according to this embodiment will be described. As described above, the fixed ring 140 according to this embodiment is provided with a groove 141. Then, by engaging the pin P2 with the groove 141, the fixing ring 140 is prevented from rotating with respect to the housing case 120 and the housing 600. That is, the fixed ring 140 is configured so as not to rotate relative to the housing 600.

そして、本実施例に係る固定環１４０に設けられている溝１４１は、第１溝１４１ａと
第２溝１４１ｂとから構成される。第１溝１４１ａは、固定環１４０における軸線方向の両端面のうち、押圧部材１７０が配置される側とは反対側（図１及び図３において右側）の端面から押圧部材１７０に向けて軸線方向に伸びるように構成される。また、第２溝１４１ｂは、第１溝１４１ａにおける押圧部材１７０が配置される側（図１及び図３において左側）の先端から周方向に向けて伸びるように構成される。 The groove 141 provided in the fixed ring 140 according to the present embodiment is composed of a first groove 141a and a second groove 141b. The first groove 141a is located in the axial direction from the end face of the fixed ring 140 on the side opposite to the side on which the pressing member 170 is arranged (on the right side in FIGS. 1 and 3) of both end faces in the axial direction toward the pressing member 170. It is configured to extend to. Further, the second groove 141b is configured to extend in the circumferential direction from the tip of the first groove 141a on the side where the pressing member 170 is arranged (left side in FIGS. 1 and 3).

以上のように構成される固定環１４０においては、まず、第１溝１４１ａにピンＰ２が挿入されるように、固定環１４０がハウジングケース１２０に装着される。すなわち、図３の左側の図に示すように、固定環１４０は矢印Ｘ方向に装着される。次に、固定環１４０はハウジングケース１２０に対して回転されて、ピンＰ２が第２溝１４１ｂに係合される。すなわち、図３中の真ん中の図に示すように、固定環１４０は矢印Ｒ方向に回転される。これにより、ピンＰ２は第２溝１４１ｂに係合された状態となる（図３の右側の図参照）。なお、回転軸５００及び回転環１４０の回転方向が上記の矢印Ｒ方向となるように、第２溝１４１ｂを設定するのが望ましい。つまり、第１溝１４１ａから第２溝１４１ｂが伸びる方向は、回転軸５００及び回転環１４０が回転する方向（矢印Ｒ方向）と逆向きとなるように設定するのが望ましい。これにより、回転軸５００及び回転環１４０の回転時に、固定環１４０には、摺動抵抗によって矢印Ｒ方向に回転させようとする力が作用するものの、固定環１４０が回転してしまうことはない。 In the fixed ring 140 configured as described above, first, the fixed ring 140 is mounted on the housing case 120 so that the pin P2 is inserted into the first groove 141a. That is, as shown in the figure on the left side of FIG. 3, the fixed ring 140 is mounted in the direction of arrow X. Next, the fixing ring 140 is rotated with respect to the housing case 120, and the pin P2 is engaged with the second groove 141b. That is, as shown in the middle figure in FIG. 3, the fixed ring 140 is rotated in the direction of arrow R. As a result, the pin P2 is in a state of being engaged with the second groove 141b (see the figure on the right side of FIG. 3). It is desirable to set the second groove 141b so that the rotation directions of the rotation shaft 500 and the rotation ring 140 are in the direction of the arrow R described above. That is, it is desirable that the direction in which the second groove 141b extends from the first groove 141a is set to be opposite to the direction in which the rotating shaft 500 and the rotating ring 140 rotate (arrow R direction). As a result, when the rotating shaft 500 and the rotating ring 140 are rotated, a force for rotating the fixed ring 140 in the direction of the arrow R acts due to the sliding resistance, but the fixed ring 140 does not rotate. ..

＜本実施例に係るメカニカルシールの優れた点＞
本実施例に係るメカニカルシール１００によれば、第２溝１４１ｂにピンＰ２が係合されることで、固定環１４０が軸線方向に移動しようとしても、ピンＰ２が第２溝１４１ｂの側面に突き当たる。そのため、固定環１４０は軸線方向に移動することはできない。これにより、何らかの影響によって、固定環１４０に対して押圧部材１７０による押圧方向とは反対側から圧力が加わったとしても、固定環１４０は軸線方向に移動することはできない。従って、固定環１４０に設けられた溝１４１がピンＰ２から外れてしまうことが抑制される。 <Advantages of the mechanical seal according to this embodiment>
According to the mechanical seal 100 according to the present embodiment, the pin P2 is engaged with the second groove 141b, so that the pin P2 abuts on the side surface of the second groove 141b even if the fixing ring 140 tries to move in the axial direction. .. Therefore, the fixed ring 140 cannot move in the axial direction. As a result, even if pressure is applied to the fixed ring 140 from the side opposite to the pressing direction by the pressing member 170 due to some influence, the fixed ring 140 cannot move in the axial direction. Therefore, it is possible to prevent the groove 141 provided in the fixed ring 140 from coming off the pin P2.

（その他）
上記実施例においては、第１溝１４１ａの先端から周方向の一方側に第２溝１４１ｂが伸びるように構成されることで、溝１４１がＬ字形状となるように構成される場合を示した。しかしながら、第１溝の先端から周方向の両側に第２溝が伸びるように構成されることで、溝がＴ字形状となるように構成してもよい。 (Other)
In the above embodiment, a case is shown in which the groove 141 is configured to have an L shape by being configured so that the second groove 141b extends from the tip of the first groove 141a to one side in the circumferential direction. .. However, the groove may be configured to have a T-shape by being configured so that the second groove extends from the tip of the first groove to both sides in the circumferential direction.

１００メカニカルシール
１１０スリーブ
１２０ハウジングケース
１２１第１流路
１２２第２流路
１３０回転環
１３１係合穴
１４０固定環
１４１溝
１４１ａ第１溝
１４１ｂ第２溝
１５０保持部材
１６０環状部材
１７０押圧部材
５００回転軸
６００ハウジング
Ｇガスケット
Ｋ固定具
Ｍ密封装置
Ｐ１，Ｐ２ピン
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３シールリング 100 Mechanical seal 110 Sleeve 120 Housing case 121 1st flow path 122 2nd flow path 130 Rotating ring 131 Engagement hole 140 Fixed ring 141 Groove 141a 1st groove 141b 2nd groove 150 Holding member 160 Ring member 170 Pressing member 500 Rotating shaft 600 Housing G Gasket K Fixture M Sealing device P1, P2 Pin S1, S2, S3 Seal ring

Claims

In the mechanical seal that seals the annular gap between the rotating shaft and the housing
A fixed ring provided for the housing and
A rotating ring that is slidably provided with respect to the fixed ring and rotates together with the rotating shaft,
A pressing member that presses the rotating ring toward the fixed ring, and
With
The fixed ring is provided with a groove that extends in the radial direction and is engaged with a pin provided for the housing to prevent rotation with respect to the housing.
The groove is
Of both end faces in the axial direction of the fixed ring, a first groove extending in the axial direction from the end face on the side opposite to the side on which the pressing member is arranged and toward the pressing member.
A mechanical seal comprising a second groove extending in the circumferential direction from the tip of the first groove on the side on which the pressing member is arranged.