JPS6256390B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、攪拌機、圧縮機、ブロワー、タービ
ン等の機器において好適に用いられる静止型ダブ
ルメカニカルシールに関するものである。

この種静止型ダブルメカニカルシールは、主に
気体を扱う機器に装備され、回転軸側に設けられ
た回転密封環とその両側位に配してシールハウジ
ング側に設けられた第１及び第２静止密封環との
相対回転摺接面たる二つの密封端面で、密封流体
をシールさせるように構成されている。

ところが、従来のものでは、メカニカルシール
及びシールハウジングを分解した状態としなけれ
ば、メカニカルシールのシールハウジングへの取
付け及び取外しを行い得ないような構造となされ
ていたため、特に部品点数が多く構造も複雑な静
止型ダブルメカニカルシールの取付け及び取外し
作業上、次のような問題があつた。

すなわち、部品点数が多いところから、取付け
及び取外し作業が極めて煩わしく、これを能率良
く行い得ない。また機器が大形のものである場合
には、冷却液用配管を含むシールハウジングの分
解、組立に多大な労力を必要とし、作業者に無理
を強いることになる。

さらに、構造が複雑であるところから、作業者
の熟練度如何では、メカニカルシールの組立を誤
つたり、組立精度に大きな誤差を生じたり、作業
者によつて組立精度にバラツキが生じる虞れがあ
る。このようなことは、メカニカルシールのシー
ル機能の良否に直結する問題であり、絶対にあつ
てはならないことである。

本発明は、かかる点に鑑み、メカニカルシール
アツセンブリを、各構成部品毎に分解せずとも組
立てられた状態のシールハウジングに取付け及び
取外しできるようにユニツト化させておくことを
提案し、作業者の熟練度に拘わらず、メカニカル
シールの取付け及び取外し作業を良好に且つ容易
に行いうるように図つたものである。

この課題を解決した本発明の静止型ダブルメカ
ニカルシールは、シールハウジング内に位置する
回転軸部分に、略中央部位に回転密封環を固着し
たスリーブを、シールハウジング外に抜出し可能
に嵌合固定し、シールハウジングの入口部に第１
リテーナを取外し可能に取付け、シールハウジン
グの内奥部に、シールハウジング外に抜出可能な
第２リテーナを、相対回転不能に且つスリーブの
抜出し方向にのみ移動自在に係合保持させ、第１
及び第２リテーナに、夫々第１及び第２静止密封
環を回転密封環に押圧させるべく付勢保持させ、
スリーブと第１リテーナとの間に、両者を軸線方
向に相対移動不能に連結可能ならしめる連結手段
を介設すると共に、スリーブと第２リテーナとの
間に、スリーブに対する第２リテーナの回転密封
環から離間する方向への相対移動を所定位置で阻
止させる移動阻止手段を介設してなるものであ
る。

次に、その一実施例を第１図〜第４図について
詳説する。

この実施例は、気体攪拌用の大形攪拌機に装備
される静止型ダブルメカニカルシールに本発明を
適用した例に係るものである。

第１図は、静止型ダブルメカニカルシール１を
攪拌機に設けたシールハウジング２内に組込んだ
状態を示しており、シールハウジング２は、攪拌
機本体の上壁３上に、該上壁３を貫通して上下方
向に延びる攪拌翼軸たる回転軸４と同心的な円筒
状のシールケース５を、適当数の植込みボルト
６，６……及びナツト７，７……（各一のみ図
示）を介して取付けて構成されている。

シールハウジング２内に位置する回転軸４部分
には、内周部にＯリング８を備えたスリーブ９
が、下端部を回転軸４の段部４ａに当接させた状
態で、上端部を回転軸４に螺着したナツト部材１
０を介して締付けることによつて、相対回転不能
に嵌合固定されており、このスリーブ９は、ナツ
ト部材１０を上方へ螺送して回転軸４から取外す
ことによつて、シールハウジング２外につまり上
方に抜出しうるようになされている。

スリーブ９には、その略中央部位に位置せしめ
て、回転密封環１１がＯリング１２、キー１３及
び螺着押付部材１４を介して固着されていると共
に、回転密封環１１の上下側に配して、第１及び
第２リテーナ１５，１６が遊嵌されている。

第１リテーナ１５は、その上端フランジ部１５
ａに穿設した適当数の取付孔１５ｂ，１５ｂ……
（一のみ図示）をシールケース５の上端部に植設
せる各植込みボルト１７に挿通させた上、各ボル
ト１７に螺着させた各ナツト１８を締付けること
によつて、シールハウジング２の入口部に取外し
可能に取付けられており、この第１リテーナ１５
には、第１静止密封環１９が、適当数の回り止め
ピン２０，２０……（一のみ図示）及びＯリング
２１を介して軸線方向に摺動自在に保持されてい
る。そして、第１リテーナ１５と第１静止密封環
１９との間には適当数のスプリング（図示せず）
が介装されていて、第１静止密封環１９を回転密
封環１１に押圧付勢させてある。なお、第１リテ
ーナ１５の外周部であつてシールケース５の内周
部と接触する箇所には、Ｏリング２３が配設され
ている。

第２リテーナ１６は、Ｏリング２５を備えた外
周部１６ａをシールケース５の下端内周部に形成
された環状保持部５ａに嵌入させると共に、下端
部１６ｂを攪拌機本体の上壁３に当接させ、さら
に下端部１６ｂに下方に向けて突設した適当数
（この実施例では４個）の先窄まり状の回り止め
ピン２４，２４……を前記上壁３に形成した凹孔
３ａ，３ａ……に係入させることによつて、シー
ルハウジング２の内奥部に相対回転不能に且つス
リーブ９の抜出し方向たる上方にのみ移動可能に
係合保持されている。第２リテーナ１６の外周部
１６ａの下端縁部及びシールケース５の保持部５
ａの上端縁部は、何れもテーパ状に形成されてい
る。

この第２リテーナ１６には、前記第１静止密封
環１９と同様に、第２静止密封環２６が、適当数
の回り止めピン（図示せず）及びＯリング２７を
介して軸線方向に摺動自在に且つ適当数のスプリ
ング２８，２８……（一のみ図示）を介して回転
密封環１１に押圧せしめられるべく付勢保持され
ている。スプリング２８は、第２静止密封環２６
を第２リテーナ１６に対して回転密封環１１に押
圧させるべく付勢すると共に、第２リテーナ１６
を第２静止密封環２６に対して上壁３に押圧させ
るべく付勢するのであつて、後者の付勢作用によ
つて、第２リテーナ１６は上壁３から上方へ離脱
されることがないように付勢保持せしめられる。

またスリーブ９と第１リテーナ１５との間に
は、両者９，１５を軸線方向に相対移動不能に連
結可能ならしめる連結手段２９が介設されている
と共に、スリーブ９と第２リテーナ１６との間に
は、スリーブ９に対する第２リテーナ１６の回転
密封環１１から離間する方向への相対移動を所定
位置で阻止させる移動阻止手段３０が介設されて
いるのであるが、この実施例では、両手段２９，
３０が夫々次のように構成されている。

すなわち、連結手段２９は、第１図及び第３図
に示す如く、第１リテーナ１５の上端部に、一対
の円弧状の連結板３１，３１をボルト３２，３２
……を介して着脱自在に取付けると共に、スリー
ブ９の上端外周部に、前記各連結板３１の内周縁
部３１ａが係合しうる一対の円弧状の凹溝９ａ，
９ａを形成して、各連結板３１の内周縁部３１ａ
と各凹溝９ａとの係合作用によつて、スリーブ９
と第１リテーナ１５とを、正規の組立位置関係
（第１図に示す位置関係）のままで、軸線方向に
相対移動不能に且つ相対回転不能に連結させうる
ように構成されている。なお、この連結手段２９
による前記両者９，１５の連結は、メカニカルシ
ール１の取付け及び取外し時においてのみ必要と
され、メカニカルシール１の作動時には、各連結
板３１を第１リテーナ１５及び各凹溝９ａから取
外して、スリーブ９つまり回転軸４の回転を妨げ
ないようにしておくこと勿論である。

また移動阻止手段３０は、第１図及び第４図に
示す如く、スリーブ９の下端外周部に、第２リテ
ーナ１６の下端部１６ｂから下方に所定量ｌ離間
した位置に位置せしめて、第２リテーナ１６の下
端部１６ｂを係止しうる環状の係止部９ｂを形成
して、第１図の状態からスリーブ９を上方に移動
させたときにおいて、スプリング２８の付勢によ
る、第２リテーナ１６の回転密封環１１から離間
する方向つまり下方への相対移動を所定量ｌで阻
止しうるように構成されている。さらに、スリー
ブ９の下端外周部にキー３３を固着し、第２リテ
ーナ１６の下端内周部に、前記キー３３の干渉を
避けるための環状切欠部１６ｃを形成すると共
に、前記スリーブ９の係止部９ｂと第２リテーナ
１６の下端部１６ｂとが衝合されたときにおいて
前記キー３３が係合しうるキー溝１６ｄを形成し
てあつて、第１図の状態からスリーブ９を上方に
所定量ｌ移動させると、前記キー３３とキー溝１
６ｄとの係合作用によつて前記両者９，１６を相
対回転不能に保持させうるようになされている。

なお、第１リテーナ１５のフランジ部１５ａの
各取付孔５ｂを各々対応するシールケース５の各
植込みボルト１７に挿通させ且つ第１リテーナ１
５に取付けた各連結板３１の内周縁部３１ａを
各々対応するスリーブ９の各凹溝９ａに係合させ
た状態においては、スリーブ９のキー３３と第２
リテーナ１６のキー溝１６ｄ及び第２リテーナ１
６の各回り止めピン２４と攪拌機本体の上壁３の
各凹孔３ａが、夫々係合しうる如き相対位置に位
置されるように、各構成部材の取付位置を設定し
てある。

またシールケース５には、回転密封環１１に対
向する適当位置に位置せしめて、冷却液供給管３
６を連結した流入孔３５及び冷却液排出管３６を
連結した流出孔（図示せず）が夫々形成されてい
て、流入孔３５からシールハウジング２内に流入
された冷却液でもつて、回転密封環１１と第１及
び第２静止密封環１９，２６との相対回転摺接面
たる第１及び第２密封端面３７，３８の冷却（及
び潤滑）を行わしめるようになされている。

以上のように構成された静止型ダブルメカニカ
ルシール１は、従来のものと同様に、第１及び第
２密封端面３７，３８で攪拌機内部側つまり密封
流体側３９の密封流体たる気体を大気側４０から
遮蔽シールしうるものであるが、次に、このメカ
ニカルシール１の取付け及び取外し操作について
説明する。

すなわち、メカニカルシール１をシールハウジ
ング２から取外す場合には、まず回転軸４つまり
スリーブ９を、その各凹溝９ａが各々第１リテー
ナ１５に取付けられる各連結板３１に対応しうる
如き位置に位置せしめられるように、人為的操作
等によつて適当量回転させた上、各連結板３１
を、その内周縁部３１ａを各々前記各凹溝９ａに
係合させた状態で、第１リテーナ１５の上端部に
ボルト３２，３２により取付けておく（第１図及
び第３図参照）。この状態では、スリーブ９と第
１リテーナ１５とが軸線方向に相対移動不能に且
つ相対回転不能に連結されており、またスリーブ
９のキー３３は第２リテーナ１６のキー溝１６ｄ
に直対向する位置に位置されている（第４図参
照）。

しかる後、ナツト部材１０及び各ナツト１８を
夫々回転軸４及び各植込みボルト１７から取外し
た上で、スリーブ９（及び第１リテーナ１５）を
人為的に若しくはクレーン等により上方へ抜出し
ていく。

このとき、上述した如くスリーブ９と第１リテ
ーナ１５とは相対位置不変に連結されているとこ
ろから、回転密封環１１、第１静止密封環１９及
び第１リテーナ１５については、互の相対位置が
変化されることなく、スリーブ９に追随して上昇
せしめられることになる。

一方、第２リテーナ１６及び第２静止密封環２
６については、スリーブ９の上昇量が所定量ｌを
越えるまでは、第２リテーナ１６は、スリーブ９
の上昇に拘わらずこれに追随せしめられることな
く、攪拌機本体の上壁３に当接係止された状態の
ままに保持されるが、第２静止密封環２６は、ス
プリング２８の伸長動作により、回転密封環１１
に当接した状態を維持しながらスリーブ９に追随
して上昇せしめられることになる。

そして、スリーブ９の上昇量が所定量ｌを越え
ると、スリーブ９の係止部９ｂが第２リテーナ１
６の下端部１６ｂに衝合して、第２リテーナ１６
もスリーブ９に追随して上昇せしめられることに
なり、またキー３３がキー溝１６ｄに係合して、
スリーブ９と第２リテーナ１６とが相対回転不能
に結合されることになる。前記係止部９ｂが第２
リテーナ１６の下端部１６ｂに衝合された後にお
いては、スプリング２８の伸長動作が停止され、
第１リテーナ１６と第２静止密封環２６との軸線
方向相対位置は一定不変に保たれる。

つまり、スリーブ９が第１図の状態から所定量
ｌ上昇された時点で、各構成部材の相対位置が確
定し、つまりユニツト化したメカニカルシールア
ツセンブリ１′が構成され、以後そのまま一体的
に上昇せしめられることになる（第２図参照）。

したがつて、メカニカルシールアツセンブリ
１′のシールハウジング２からの取出し作業を、
メカニカルシール自体を構成部材毎に分解した
り、シールケース５の上壁３からの取外し及び冷
却液用配管３４，３６のシールケース５からの取
外しといつたシールハウジング２の分解作業を何
ら必要とすることなく、極めて容易に且つ能率良
く行うことができるのである。

また、メカニカルシール１をシールハウジング
２に取付ける場合には、予め、シールハウジング
２外において、メカニカルシールアツセンブリ
１′を第２図に示す如き状態に組立てておき、組
立てられたメカニカルシールアツセンブリ１′を
シールハウジング２内へと下降させて、上記した
取外し作業と逆の手順で、メカニカルシールアツ
センブリ１′をシールハウジング２に取付ければ
よいのである。

すなわち、まず第１リテーナ１５のフランジ部
１５ａの各取付孔１５ｂを各々対応するシールケ
ース５の各植込みボルト１７に挿通させて、シー
ルハウジング２に対する第１リテーナ１５及びス
リーブ９の周方向における位置決めを行う。この
状態では、スリーブ９と第２リテーナ１６とが、
キー３３とキー溝１６ｄとの係合によつて相対回
転不能に結合されているから、第２リテーナ１６
の各回り止めピン２４は各々上壁３の各凹孔３ａ
に直対向する位置に位置されることになる。

そして、メカニカルシールアツセンブリ１′の
下降に伴つて、まず第２リテーナ１６の下端部１
６ｂが上壁３に衝合係止されると共に、各回り止
めピン２４が各凹孔３ａに係入されて、第２リテ
ーナ１６がシールハウジング２の内奥部に相対回
転不能に且つ下方へ移動不能に係合保持される。
このとき、スプリング２８の付勢力によつて、第
２リテーナ１６はスリーブ９の係止部９ａに当接
係止された状態に保持され、一方第２静止密封環
１６も回転密封環１１に当接された状態に保持さ
れる。

この状態から更にメカニカルシールアツセンブ
リ１′が所定量ｌ下降せしめられると、つまりス
リーブ９の下端部が回転軸４の段部４ａに及び第
１リテーナ１５のフランジ部１５ａがシールケー
ス５の上端部に夫々当接するまで下降せしめられ
ると、スリーブ９の係止部９ｂ及びキー３３が第
２リテーナ１６の下端部１６ｂ及びキー溝１６ｄ
から夫々離脱せしめられると共に、回転密封環１
１の下降に伴つてスプリング２８が縮小動作せし
められて、スプリング２８による第２静止密封環
２６の回転密封環１１への押圧力が正規のものに
確保される。

この状態では、メカニカルシール１の各構成部
材がすべて正規の位置に位置せしめられており
（第１図参照）、したがつて、しかる後、ナツト部
材１０を締付けて、スリーブ９を回転軸４に固定
させると共に、各ナツト１８を各植込みボルト１
７に螺着し締付けて、第１リテーナ１５をシール
ケース５に取付け、最後に、連結板３１，３１を
第１リテーナ１５から取外しておくことによつ
て、メカニカルシール１を正規の状態に組立てて
おくことができるのである。

このように、取付け作業も、シールハウジング
２を組立てた状態で、能率良く楽に行うことがで
きるのであり、しかもメカニカルシールアツセン
ブリ１′の組立はこれをシールハウジング２外で
行うから、作業者の熟練度に拘わらず、組立精度
に大きな誤差が生じる虞れがない。

なお、本発明に係る静止型ダブルメカニカルシ
ールの構成は、前記実施例に限定されるものでは
なく、例えば、第５図に示す如く、第１リテーナ
１５の下端部に、第２リテーナ１６の上端部に当
接する円筒状の逆圧防止アダプタ４１を突設して
おいてもよい。このアダプタ４１には、冷却液の
流入孔３５及び流出孔（図示せず）に対応する貫
通孔４１ａを形成してある。なお、第５図に示す
静止型ダブルメカニカルシール１の構成は、前記
アダプタ４１を設けたこと以外前記実施例のもの
と基本的に同一であるから、各構成部材について
は前記実施例におけると同一の符号を付して、そ
の説明を省略する。

かくの如きアダプタ４１を設けておくと、密封
流体側３９の気体によつて第２リテーナ１６の下
端部１６ｂに大きな逆圧が作用した場合にも、第
２リテーナ１６が上壁３から不測に離脱されるの
を確実に防止できる。しかも、メカニカルシール
の取付け時において、前記実施例の如くスプリン
グ２８の付勢力によらずとも、第２リテーナ１６
のシールハウジング２の内奥部への係入を良好に
行わしめることができる。

また前記各実施例においては、連結手段２９及
び移動阻止手段３０を、スリーブ９と第１リテー
ナ１５及びスリーブ９と第２リテーナ１６を相対
回転不能に保持させておくこともできるように構
成して、メカニカルシールの取付け時における、
各回り止めピン２４の凹孔３ａへ係入を良好に行
いうるように工夫しているが、必ずしもこのよう
に構成しておく必要はない。勿論、上記係入を行
う上で多少の不便はあるが、これは、例えば各回
り止めピン２４を先窄まりテーパ状に形成して、
各回り止めピン２４が各凹孔３ａから多少齟齬し
てもこれに十分係入できるように工夫しておくこ
とで、十分解消することができる。

さらに、第１リテーナ１５は、フランジ部１５
ａを一体的に設けてシールハウジング２に直接的
に取付けておかずとも、別体のフランジ等の取付
部材を介してシールハウジング２に間接的に取付
けるようにしてもよいこと勿論である。

また本発明に係る静止型ダブルメカニカルシー
ルは、前記各実施例の如き気体攪拌機の他、圧縮
機、ブロワー、タービン等の各種機器に好適に用
いられるものであり、特に大形の機器により好適
に用いられるものである。

何れにしても、以上の説明から容易に理解され
るように、本発明の静止型ダブルメカニカルシー
ルは、メカニカルシールアツセンブルをユニツト
化して、そのまま組立てられた状態のシールハウ
ジングへの取付け若しくは取外しを行いうるよう
に構成されたものであるから、従来のものに比し
て、当該メカニカルシールの取付け及び取外し作
業を極めて容易に且つ能率良く行うことができる
ものである。このことは、シールハウジングの分
解、組立作業に多大な労力を必要とする大形機器
の場合において、特に大きな利点となる。

しかも、メカニカルシールアツセンブリをユニ
ツト化したから、作業者の熟練度に拘わらず、組
立精度にバラツキが生じる虞れがなく、如何なる
作業者によつて取付けられたメカニカルシールに
おいても、常に良好なシール機能を発揮させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明に係る静止型ダブルメ
カニカルシールの一実施例を示したもので、第１
図はメカニカルシールの取付け状態を示す左半部
省略の縦断正面図、第２図はメカニカルシールの
取外し状態を示す第１図同様の縦断正面図、第３
図は第１図の−線に沿う要部の横断底面図、
第４図は第１図の−線に沿う面部の横断底面
図であり、第５図は他の実施例を示す第１図相当
の縦断正面図である。 １……静止型ダブルメカニカルシール、１′…
…メカニカルシールアツセンブリ、２……シール
ハウジング、３……攪拌機本体の上壁、４……回
転軸、９……スリーブ、１０……ナツト部材、１
１……回転密封環、１５……第１リテーナ、１６
……第２リテーナ、１９……第１静止密封環、２
４……回り止めピン、２６……第２静止密封環、
２９……連結手段、３０……移動阻止手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シールハウジング内に位置する回転軸部分
   に、略中央部位に回転密封環を固着したスリーブ
   を、シールハウジング外に抜出し可能に嵌合固定
   し、シールハウジングの入口部に第１リテーナを
   取外し可能に取付け、シールハウジングの内奥部
   に、シールハウジング外に抜出し可能な第２リテ
   ーナを、相対回転不能に且つスリーブの抜出し方
   向にのみ移動可能に係合保持させ、第１及び第２
   リテーナに、夫々第１及び第２静止密封環を回転
   密封環に押圧させるべく付勢保持させ、スリーブ
   と第１リテーナとの間に、両者を軸線方向に相対
   移動不能に連結可能ならしめる連結手段を介設す
   ると共に、スリーブと第２リテーナとの間に、ス
   リーブに対する第２リテーナの回転密封環から離
   間する方向への相対移動を所定位置で阻止させる
   移動阻止手段を介設して、全体をシールハウジン
   グ外に抜出し可能にユニツト化させたことを特徴
   とする静止型ダブルメカニカルシール。