JPWO2011111279A1 - mechanical seal - Google Patents
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Abstract
【課題】 グランドパッキンと換装し、好適に取り付けることができるメカニカルシールを提供する。【解決手段】機内側部材(10)と機外側部材(14)との間で軸方向に延びる取付軸(11)と、機内側部材に隣接する静止側ケース(18)と、前記静止側ケースの外周面を周回するように取り付けられる静止側クランプリング(26)と、機外側部材側の端面に形成される静止側摺動面(36)を有し、第1パッキン(32)を介して前記静止側ケースに取り付けられる分割型の静止側シールリング(34)と、回転軸(16)に固定される分割型の回転側ケース(56)と、前記回転側ケースの外周面を周回するように取り付けられる回転側クランプリング(66)と、前記スタフィングボックス側の端面に形成された回転側摺動面(46)を有し、第2パッキン(54)を介して前記回転側ケースに取り付けられる分割型の回転側シールリング(44)と、を含み、前記静止側ケースが前記取付軸に対して固定されるメカニカルシール。【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mechanical seal that can be replaced with a gland packing and can be suitably attached. A mounting shaft (11) extending in an axial direction between an inboard member (10) and an outboard member (14), a stationary side case (18) adjacent to the inboard member, and the stationary side case A stationary clamp ring (26) attached so as to circulate around the outer peripheral surface, and a stationary sliding surface (36) formed on the end surface on the outer member side, via the first packing (32) A split type stationary side seal ring (34) attached to the stationary side case, a split type rotating side case (56) fixed to the rotating shaft (16), and an outer peripheral surface of the rotating side case. A rotation-side clamp ring (66) attached to the stuffing box, and a rotation-side sliding surface (46) formed on the end face on the stuffing box side, and attached to the rotation-side case via a second packing (54) Split type rotating side Wherein the Ruringu (44), the mechanical seal in which the stationary side casing is fixed to the mounting shaft. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、グランドパッキンと換装して取り付け可能なメカニカルシールに関する。 The present invention relates to a mechanical seal that can be attached in place of a gland packing.
耐久性の向上、環境面への対策等などの理由により、グランドパッキンからメカニカルシールへの換装が行われる場合がある。グランドパッキンからメカニカルシールへの換装に適したメカニカルシールとしては、シール面が2以上に分割される分割型シールリングを有するメカニカルシールが提案されている(例えば特許文献1等参照)。分割型シールリングを用いれば、ベアリングボックス等を分解して回転軸の接続を解除しないでも、グランドパッキンからメカニカルシールへの換装を行うことができる。 For reasons such as improved durability and environmental measures, the gland packing may be replaced with a mechanical seal. As a mechanical seal suitable for replacement from a gland packing to a mechanical seal, a mechanical seal having a split seal ring in which a seal surface is divided into two or more has been proposed (see, for example, Patent Document 1). If the split seal ring is used, the gland packing can be replaced with the mechanical seal without disassembling the bearing box or the like and releasing the connection of the rotating shaft.
しかし、従来技術に係る分割型のメカニカルシールは、インサイド型のメカニカルシールであるため、シールリングを収納するためのハウジングが必要となる。したがって、従来技術に係る分割型のメカニカルシールは、小型化に対して不利であり、グランドパッキンが取り付けられていたスペースを利用して換装を行うことができない場合があった。すなわち、このようなメカニカルシールは、スタフィングボックスとベアリングボックスの間の間隔が狭い場合には、換装の際にベアリングボックスを分解する必要が生じ、換装に手間が掛かる場合があった。 However, since the split-type mechanical seal according to the prior art is an inside-type mechanical seal, a housing for housing the seal ring is required. Therefore, the split-type mechanical seal according to the prior art is disadvantageous for miniaturization, and it may be impossible to replace the space using the space where the gland packing is attached. That is, in such a mechanical seal, when the space between the stuffing box and the bearing box is narrow, it is necessary to disassemble the bearing box at the time of replacement, and it may take time for replacement.
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、グランドパッキンと換装し、好適に取り付けることができるメカニカルシールを提供することである。 The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a mechanical seal that can be replaced with a gland packing and can be suitably attached.
前記課題を解決するために、本発明に係るメカニカルシールは、
機内側部材と機外側部材の間で前記機内側部材と回転軸の間を動的にシールするメカニカルシールであって、
前記機内側部材と前記機外側部材との間で軸方向に延びる取付軸と、
前記機内側部材に隣接する静止側ケースと、
前記静止側ケースの外周面を周回するように取り付けられる静止側クランプリングと、
前記機外側部材側の端面に形成される静止側摺動面と、前記静止側ケースの内周側に位置しており前記機外側部材側に向かって径が拡大するように前記回転軸に対して斜めに配置される第1傾斜面とを有し、前記第1傾斜面と前記静止側ケースの内周面の間に挟まれる第1パッキンを介して前記静止側ケースに取り付けられる分割型の静止側シールリングと、
前記回転軸に固定される分割型の回転側ケースと、
前記回転側ケースの外周面を周回するように取り付けられる回転側クランプリングと、
前記機内側部材側の端面に形成され前記静止側摺動面と摺動する回転側摺動面と、前記回転側ケースの内周側に位置しており前記機内側部材側に向かって径が拡大するように前記回転軸に対して斜めに配置される第2傾斜面を有し、前記第2傾斜面と前記回転側ケースの内周面の間に挟まれる第2パッキンを介して前記回転側ケースに取り付けられる分割型の回転側シールリングと、を含み
前記静止側ケースが前記取付軸に対して固定されることを特徴とする。In order to solve the above problems, the mechanical seal according to the present invention is:
A mechanical seal that dynamically seals between the inner member and the rotating shaft between the inner member and the outer member;
An attachment shaft extending in the axial direction between the machine inner member and the machine outer member;
A stationary case adjacent to the inboard member;
A stationary-side clamp ring attached so as to go around the outer peripheral surface of the stationary-side case;
The stationary side sliding surface formed on the end surface on the outer side member side, and the rotating shaft so that the diameter is increased toward the outer side member side that is located on the inner peripheral side of the stationary side case A first inclined surface disposed obliquely, and a split type attached to the stationary side case via a first packing sandwiched between the first inclined surface and the inner peripheral surface of the stationary side case A stationary seal ring,
A split-type rotating side case fixed to the rotating shaft;
A rotation side clamp ring attached so as to go around the outer peripheral surface of the rotation side case;
A rotating side sliding surface that is formed on an end surface on the machine inner member side and slides on the stationary side sliding surface, and is located on the inner peripheral side of the rotating side case and has a diameter toward the machine inner member side. The second inclined surface disposed obliquely with respect to the rotation axis so as to expand, and the rotation through a second packing sandwiched between the second inclined surface and the inner peripheral surface of the rotation side case. A stationary rotary ring that is attached to the side case, and the stationary side case is fixed to the mounting shaft.
本発明に係るメカニカルシールは、アウトサイド型のメカニカルシールであり、取付軸にて静止側ケースを固定するため、静止側シールリングおよび回転側シールリングを内周側に収納するハウジングを必要としない。したがって、本発明に係るメカニカルシールは小型化に適しており、スタフィングボックスとベアリングボックスの間が狭い場合であっても、グランドパッキンが取り付けられていたスペースを利用して好適に換装を行うことができる。また、静止側ケースや回転側ケースの割り止めとして作用する静止側クランプリングや回転側クランプリングも、ハウジングに覆われていないため、分解や調整が容易であり、メンテナンス性に優れている。 The mechanical seal according to the present invention is an outside type mechanical seal, and the stationary side case is fixed by the mounting shaft, so that a housing for housing the stationary side sealing ring and the rotating side sealing ring on the inner peripheral side is not required. . Therefore, the mechanical seal according to the present invention is suitable for miniaturization, and even when the space between the stuffing box and the bearing box is narrow, it is preferable to replace the space using the space where the gland packing was attached. Can do. In addition, since the stationary side clamp ring and the rotational side clamp ring that act as a stop for the stationary side case and the rotating side case are not covered with the housing, they can be easily disassembled and adjusted, and have excellent maintainability.
また、本発明に係るメカニカルシールは、静止側シールリングおよび回転側シールリングがOリングを介して背面が浮いている形状であるため、部品数が少なくシンプルな構造を有している。したがって、本発明に係るメカニカルシールは、組立が容易であり、また、結晶性の流体をシールするような場合でも、良好な作動性を有する。 Further, the mechanical seal according to the present invention has a simple structure with a small number of parts because the stationary seal ring and the rotary seal ring have a shape in which the back surface is floated through the O-ring. Therefore, the mechanical seal according to the present invention is easy to assemble and has good operability even when sealing a crystalline fluid.
また、例えば、前記取付軸は外周面に螺旋溝を有していてもよく、
前記取付軸には前記螺旋溝に螺合される機内側ナットが備えられていてもよく、
前記静止側ケースは、前記静止側ケースの外周面に形成される第1溝部を有していてもよく、
前記静止側ケースは、前記静止側ケースと前記機内側ナットの間に配置され前記取付軸を跨いで前記第1溝部に係合される第1取付板を介して、前記機内側ナットによって前記機内側部材側に押し付けられて固定されてもよい。このような構造を有するメカニカルシールは、静止側ケースの取り付け構造がシンプルであり、静止側ケースを、機内側部材および取付軸に対して、容易に固定することができる。Further, for example, the mounting shaft may have a spiral groove on the outer peripheral surface,
The mounting shaft may be provided with a machine-side nut that is screwed into the spiral groove,
The stationary side case may have a first groove formed on the outer peripheral surface of the stationary side case,
The stationary-side case is disposed between the stationary-side case and the machine-inside nut via a first mounting plate that straddles the mounting shaft and engages with the first groove portion. The inner member may be pressed and fixed. The mechanical seal having such a structure has a simple mounting structure for the stationary side case, and can easily fix the stationary side case to the aircraft inner member and the mounting shaft.
また、例えば、前記回転側ケースは、前記回転側ケースの外周面に形成される第2溝部を有していてもよく、
前記回転側ケースは、前記取付軸を跨いで前記第2溝部に係合される第2取付板を介して、前記取付軸に対して一時的に固定可能であってもよく、
前記第2取付板は、前記機内側ナットと、仮固定位置に移動された前記機外側ナットに挟まれて、前記取付軸に一時的に固定されてもよい。Further, for example, the rotation side case may have a second groove formed on the outer peripheral surface of the rotation side case,
The rotating side case may be temporarily fixable to the mounting shaft via a second mounting plate engaged with the second groove portion across the mounting shaft,
The second mounting plate may be sandwiched between the machine inner nut and the machine outer nut moved to the temporary fixing position, and temporarily fixed to the mounting shaft.
このような構造を有するメカニカルシールは、回転側ケースおよび回転側シールリングを、固定側ケースおよび固定側シールリングに対して容易に位置決めすることができるため、回転軸に対して容易に取り付けることができる。 The mechanical seal having such a structure can be easily attached to the rotating shaft because the rotating side case and the rotating side seal ring can be easily positioned with respect to the fixed side case and the fixed side seal ring. it can.
前記機外側ナットは、換装されるグランドパッキンを抑えるためのグランド抑えを、前記機外側部材側に押し付けて固定しても良い。 The machine-side nut may be fixed by pressing a gland restraint for restraining a gland packing to be replaced against the machine-outside member side.
このようなメカニカルシールは、グランド抑えをベアリングボックス側に押し付けて固定する機外側ナットを備えているため、グランドパッキンの装着時に使用していたグランド抑えを取り外すことなく、換装することができる。グランドパッキンを抑えるために使用されるグランド抑えは、分割型でないものが多く、分割型でないグランド抑えは、一度取り外すと、回転軸の接続を解除しないと再装着することができない。しかし、上述のような機外側ナット等を備えるメカニカルシールは、グランド抑えを取り外すことなく換装することができるため、グランドパッキンを機内側部材に再換装する場合にも、回転軸の接続を解除することなく、容易に行うことができる。したがって、このようなメカニカルシールは、換装後において再度グランドパッキンに戻す必要が生じた場合にでも、柔軟に対応することが可能であり、換装したメカニカルシールの作動不良に起因する装置停止のリスクを低減させることができる。なお、グランド抑えは、前記グランド抑えと前記機外側ナットの間に配置されるアダプタを介して、前記機外側部材側に押し付けられて固定されてもよい。 Since such a mechanical seal includes a machine-side nut that presses and fixes the gland restraint against the bearing box, it can be replaced without removing the gland restraint used when the gland packing is attached. Many of the gland restraints used for restraining the gland packing are not split-type, and once the non-split gland restraint is removed, it cannot be reattached unless the connection of the rotating shaft is released. However, since the mechanical seal provided with the machine-side nut and the like as described above can be replaced without removing the gland retainer, the connection of the rotating shaft is released even when the gland packing is replaced with the machine-side member. Without any problem. Therefore, even if such mechanical seals need to be returned to the gland packing again after replacement, it is possible to respond flexibly and reduce the risk of equipment stoppage due to malfunction of the replaced mechanical seal. Can be reduced. Note that the gland restraint may be fixed by being pressed against the machine exterior member side via an adapter disposed between the ground restraint and the machine outside nut.
また、例えば、前記機外側ナットと前記機内側ナットは、同形状であってもよい。機外側ナットと機内側ナットを同形状とすることによって、部品の種類を減少させることが可能であり、このようなメカニカルシールは、組立が容易であり、また、コスト抑制効果を期待できる。 For example, the machine-side nut and the machine-side nut may have the same shape. By making the machine-side nut and machine-side nut the same shape, it is possible to reduce the types of parts, and such a mechanical seal is easy to assemble and can be expected to reduce costs.
また、例えば、本発明に係るメカニカルシールは、前記静止側シールリングの外周面に巻きつけられた第1ワイヤと、前記回転側シールリングの外周面に巻きつけられた第2ワイヤと、を有していてもよい。第1ワイヤと第2ワイヤは、静止側シールリングまたは回転側シールリングの割れを防止することができる。 Further, for example, the mechanical seal according to the present invention includes a first wire wound around the outer peripheral surface of the stationary side seal ring and a second wire wound around the outer peripheral surface of the rotating side seal ring. You may do it. The first wire and the second wire can prevent the stationary seal ring or the rotary seal ring from cracking.
また、例えば、前記第1ワイヤは、前記第1ワイヤの一部分を撚り合わせて形成される第1緊迫力調整部を有してもよく、前記第2ワイヤは、前記第2ワイヤの一部分を撚り合わせて形成される第2緊迫力調整部を有してもよい。このようなメカニカルシールは、第1ワイヤおよび第2ワイヤによる静止側シールリングおよび回転側シールリングの緊迫力を、第1または第2緊迫力調整部におけるワイヤの撚り合わせ量を増減させることによって、容易に調整することができる。したがって、このようなメカニカルシールは、メンテナンス性に優れている。 In addition, for example, the first wire may have a first tension adjusting part formed by twisting a part of the first wire, and the second wire twists a part of the second wire. You may have the 2nd tension | tensile_strength adjustment part formed together. Such a mechanical seal is obtained by increasing or decreasing the amount of twisting of the wire in the first or second tightening force adjusting unit, the tightening force of the stationary seal ring and the rotating seal ring by the first wire and the second wire, It can be adjusted easily. Therefore, such a mechanical seal is excellent in maintainability.
図1は、本発明の一実施形態に係るメカニカルシール17の縦断面図である。本実施形態に係るメカニカルシール17は、例えばポンプ・攪拌機・ロータリージョイント等の軸封装置として用いることができる。メカニカルシール17は、機内側部材10と機外側部材14の間に、グランドパッキンと換装して取り付けることができる。メカニカルシール17は、機内側部材10と回転軸16の間を動的にシールする。メカニカルシール17の装着状態を表す図1において、メカニカルシール17の機内側に位置する機内側部材10はスタフィングボックスであり、メカニカルシール17の機外側に位置する機外側部材14はベアリングボックスである。ただし、メカニカルシール17の装着位置は、スタフィングボックスとベアリングボックスの間に限定されず、メカニカルシール17は、その他の機内側部材と機外側部材の間に装着することもできる。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a mechanical seal 17 according to an embodiment of the present invention. The mechanical seal 17 according to the present embodiment can be used as a shaft seal device such as a pump, a stirrer, or a rotary joint. The mechanical seal 17 can be attached between the in-
メカニカルシール17は、静止側ケース18、静止側クランプリング26、静止側シールリング34、回転側シールリング44、回転側ケース56、回転側クランプリング66等を含む。メカニカルシール17は、機内側部材10から軸方向に突出するスタッドボルト11を利用して取り付けられる。
The mechanical seal 17 includes a
スタッドボルト11は、グランドパッキンを機内側部材10に装着している時に、グランド抑え151を機内側部材10に固定するために用いられるボルトである。スタッドボルト11は、円柱状の外形状を有しており、スタッドボルト11の表面には、ナットを螺合するためのスタッドボルト螺旋溝13が形成されている。スタッドボルト11は、機内側部材10と機外側部材14の間に位置するスタッドボルト先端部12を有する。図2に示す例では、回転軸16を中心として略対称の位置に配置される2本のスタッドボルト11が、機内側部材10に備えられている。しかし、メカニカルシール17は、若干の形状変更を行うことで、スタッドボルト11が3本以上備えられている機内側部材にも適用可能であることが明らかであり、このようなメカニカルシールも、本発明に含まれる。
The stud bolt 11 is a bolt used for fixing the
図2は、図1に示す断面線II-IIに沿う断面図であり、メカニカルシール17を軸方向から観察したものである。図2に示すように、回転軸16の周辺に取り付けられるカラー72のカラー本体部74や、第1取付板78は、回転軸16に直交する平面に垂直な切断面によって、2分割されている。また、図2には示されていないが、図1に示す静止側ケース18、静止側クランプリング26の静止側クランプリング本体部28、静止側シールリング34、回転側シールリング44、回転側ケース56、回転側クランプリング66の回転側クランプリング本体部70等も、カラー本体部74および第1取付板78と同様に、回転軸16に直交する平面に垂直な切断面によって2分割されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the cross-sectional line II-II shown in FIG. 1, and the mechanical seal 17 is observed from the axial direction. As shown in FIG. 2, the collar
すなわち、メカニカルシール17は、分割型のメカニカルシールであり、機外側部材14等を分解して回転軸16の接続を解除しないでも、機内側部材10および回転軸16に対して取り付けることができる。なお、本実施形態では、静止側シールリング34および回転側シールリング44等が2分割されるメカニカルシール17を例に説明を行うが、メカニカルシール17を構成する各部材の分割数はこれに限定されない。
That is, the mechanical seal 17 is a split-type mechanical seal, and can be attached to the in-
図1に示すように、メカニカルシール17は、静止側シールリング34と回転側シールリング44とを含む。静止側シールリング34と回転側シールリング44の間には動的シール面が形成される。すなわち、静止側シールリング34は、機外側部材14側の端面に形成される静止側摺動面36を有し、回転側シールリング44は、機内側部材10側の端面に形成される回転側摺動面46を有する。静止側摺動面36と、回転側摺動面46は、回転軸16の回転に伴い互いに摺動し、動的シール面を形成する。
As shown in FIG. 1, the mechanical seal 17 includes a stationary side seal ring 34 and a rotation
このように、メカニカルシール17では、回転側シールリング44が、静止側シールリング34より機外側(機外側部材14側)に配置されており、メカニカルシール17は、密封流体の外周側に動的シール面を形成するアウトサイド型のメカニカルシールを構成する。メカニカルシール17は、アウトサイド型のメカニカルシールであるため、インサイド型のメカニカルシールとは異なり、静止側シールリング34および回転側シールリング44を内周側に収納するハウジングを必要としない。
As described above, in the mechanical seal 17, the rotation-
静止側シールリング34は、第1パッキン32を介して、静止側ケース18に取り付けられている。静止側ケース18は、回転軸16に直交する平面に垂直な切断面によって2分割されている分割型のケースである。静止側ケース18の外周面には、静止側クランプリング用溝部20が形成されている。静止側クランプリング用溝部20には、静止側ケース18の割り止めを行うための静止側クランプリング26が取り付けられる。
The stationary side seal ring 34 is attached to the
静止側クランプリング26は、静止側クランプリング用溝部20に、静止側ケース18の外周面を周回するように取り付けられている。静止側クランプリング26は、図2に示すカラー72と同様に、2分割されている静止側クランプリング本体部28と、2分割されている静止側クランプリング本体部28を接続する静止側クランプリングボルト部30によって構成される。静止側クランプリング26は、静止側クランプリングボルト部30をねじ込むことによって、静止側ケース18を外周側から締め付け、静止側ケース18の割り止めを行う。
The
静止側ケース18は、機内側部材10およびスタッドボルト11に対して、第1取付板78および機内側ナット96を用いて固定される。静止側ケース18の外周側には、静止側クランプリング用溝部20に加えて、第1溝部22が形成されている。第1溝部22には、第1取付板78の内周端部82が係合される。
The
第1取付板78は、スタッドボルト11に螺合される機内側ナット96と、静止側ケース18の間に、スタッドボルト11を跨いで配置される。図5は、第1取付板78の断面図(図5(a))および正面図(図5(b))である。第1取付板78は、回転軸16に直交する平面に垂直な切断面によって2分割されたリング状の形状を有している。第1取付板78には、内周側に開くU字溝80が形成されており、U字溝80には、スタッドボルト11が挿入される。また、第1取付板78における機外側部材14側の面であって、U字溝80の周辺部分であるU字溝周辺部84には、機内側ナット96(図1)が接触する。
The first mounting
図1に示すように、機内側ナット96は、スタッドボルト先端部12から取り付けられ、スタッドボルト11に螺合される。図3は、機内側ナット96の縦断面図であり、図4は、機内側ナット96を機外側部材14側から観察した正面図である。図3および図4に示すように、機内側ナット96は、中空の円筒状の外形状を有しており、機内側ナット96の内周面には、スタッドボルト螺旋溝13と螺合する内周側螺旋溝98が形成されている。また、機内側ナット96の外周面には、周方向に沿って90度ごとに、締め付け用の治具を係合させるための面取り部99が形成されている。
As shown in FIG. 1, the machine-
図1に示すように、機内側ナット96は、第1取付板78に対して、機外側部材14側から接触し、第1取付板78を機内側部材10側に押し付ける。これにより、静止側ケース18は、第1取付板78を介して、機内側ナット96によって機内側部材10側に押し付けられる。このようにして、静止側ケース18は、機内側部材10およびスタッドボルト11に対して固定される。なお、機内側部材10と静止側ケース18の間には、Oリング153が配置される。
As shown in FIG. 1, the machine
静止側ケース18は、機外側部材14側の端部に、静止側ケース18の外周部分が機外側部材14側に突出して形成される静止側ケース突起部24を有する。静止側ケース突起部24の内周表面である静止側パッキン保持面24aは、静止側シールリング34の第1傾斜面38に対向している。静止側パッキン保持面24aは、機外側部材14側に向かって内径が拡大するように、回転軸16に対して斜めに配置されている。静止側パッキン保持面24aは、第1パッキン32と接触し、第1パッキン32を介して、静止側シールリング34を支持する。
The
静止側シールリング34は、静止側ケース18等と同様に、回転軸16に直交する平面に垂直な切断面によって2分割されており、分割型のシールリングである。
Similar to the
静止側シールリング34は、静止側ケース18の静止側ケース突起部24の内周側に位置する第1傾斜面38を有する。第1傾斜面38は、静止側シールリング34の外周面の一部であり、静止側ケース18の静止側パッキン保持面24aと対向している。第1傾斜面38は、機外側部材14側に向かって外径が拡大するように、回転軸16に対して斜めに配置されている。また、第1傾斜面38は、第1パッキン32と接触している。
The stationary side seal ring 34 has a first inclined surface 38 positioned on the inner peripheral side of the stationary
第1パッキン32は、断面が略楕円径のリング形状を有しており、静止側パッキン保持面24aと第1傾斜面38の間に挟まれて、保持される。第1パッキン32は、ゴムまたはエラストマのような弾性材料で構成される。このように、静止側シールリング34は、第1傾斜面38と静止側パッキン保持面24aとの間に挟まれる第1パッキン32を介して、静止側ケース18に取り付けられている。
The
ここで、第1パッキン32の弾性力は、軸方向に対して斜めに配置された第1傾斜面38に作用するため、第1パッキン32は、静止側シールリング34の静止側摺動面36を回転側シールリング44の回転側摺動面46に向かって押し付ける軸方向の力を発生するとともに、静止側シールリング34の割れを防ぐ径方向の力を発生する。また、第1パッキン32は、静止側ケース18と静止側シールリング34の間をシールする2次シールの役割を果たす。
Here, since the elastic force of the first packing 32 acts on the first inclined surface 38 disposed obliquely with respect to the axial direction, the
静止側シールリング34の外周面における他の一部には、第1外周溝40が形成されている。第1外周溝40には、第1ワイヤ42が配置されている。第1ワイヤ42は、静止側シールリング34の外周面に巻きつけられている。図6に示すように、第1ワイヤ42は、第1ワイヤ42の一部を撚り合わせて形成される第1緊迫力調整部42aを有している。メカニカルシール17は、第1ワイヤ42の撚り合わせ量を調整することにより、第1ワイヤ42による静止側シールリング34の緊迫力を調整し、静止側シールリング34に作用する径方向の力(静止側シールリング34の割れを防ぐ力)を容易に調整することができる。
A first outer peripheral groove 40 is formed in another part of the outer peripheral surface of the stationary seal ring 34. A
回転側シールリング44は、第2パッキン54を介して、回転側ケース56に取り付けられている。回転側ケース56も、静止側ケース18等と同様に、回転軸16に直交する平面に垂直な切断面によって2分割されている分割型のケースである。回転側ケース56の外周面には、回転側クランプリング用段差部58が形成されている。回転側クランプリング用段差部58には、回転側ケース56の割り止めをする回転側クランプリング66が取り付けられる。
The rotation
回転側クランプリング66は、回転側クランプリング用段差部58に、回転側ケース56の外周面を周回するように取り付けられている。回転側クランプリング66は、図2に示すカラー72と同様に、2分割されている回転側クランプリング本体部70と、2分割されている回転側クランプリング本体部70を接続する回転側クランプリングボルト部68によって構成される。回転側クランプリング66は、静止側クランプリング26と同様に、回転側クランプリングボルト部68をねじ込むことによって、回転側ケース56を外周側から締め付け、回転側ケース56の割り止めを行う。また、回転側クランプリング66は、回転側ケース56を、回転軸16に対して締め付けて固定する役割を有していても良い。
The rotation-
回転側ケース56および回転側クランプリング66の機外側部材14側には、カラー72が配置される。カラー72は、回転軸16の外周面に固定される。カラー72は、図2に示すように、回転軸16に直交する平面に垂直な切断面によって2分割されているカラー本体部74と、2分割されているカラー本体部74を接続するカラーボルト部76を有する。カラー72は、カラーボルト部76をねじ込むことによって、カラー本体部74を回転軸16の外周面に締め付けることによって、回転軸16に固定される。
A
カラー72は、回転側クランプリング66および/または回転側ケース56と接触もしくは係合しており、回転側ケース56が、回転軸16に対して相対移動することを防止する。
The
メカニカルシール17は、回転側ケース56を割り止めし、回転軸16に固定するために、回転側クランプリング66とカラー72から成る2つのクランプリングを用いているが、回転側ケース56を固定するために用いられるクランプリングの数は特に限定されない。たとえば、メカニカルシール17は、回転側クランプリング66のみによって回転側ケース56を回転軸16に固定する構成であってもよい。
The mechanical seal 17 uses two clamp rings including a rotation
回転側ケース56は、機内側部材10側の端部に、回転側ケース56の外周部分が機内側部材10側に突出して形成される回転側ケース突起部62を有する。回転側ケース突起部62は、静止側ケース突起部24と、略対称な形状を有している。回転側ケース突起部62の内周表面である回転側パッキン保持面62aは、回転側シールリング44の第2傾斜面48に対向している。回転側パッキン保持面62aは、機内側部材10側に向かって内径が拡大するように、回転軸16に対して斜めに配置されている。回転側パッキン保持面62aは、第2パッキン54と接触し、第2パッキン54を介して、回転側シールリング44を支持する。
The rotation-
回転側シールリング44は、回転側ケース56等と同様に、回転軸16に直交する平面に垂直な切断面によって2分割されており、分割型のシールリングである。
The rotation-
回転側シールリング44は、静止側シールリング34と同一の形状を有しており、動的シール面を基準として、静止側シールリング34に対して対称になるように配置されている。回転側シールリング44は、回転側ケース56の回転側ケース突起部62の内周側に位置する第2傾斜面48を有する。第2傾斜面48は、機内側部材10側に向かって外径が拡大するように、回転軸16に対して斜めに配置されている。また、第2傾斜面48は、第2パッキン54と接触している。
The rotation-
第2パッキン54は、第1パッキン32と同一の形状を有しており、動的シール面を基準として第1パッキン32に対して対称になるように配置されている。第2パッキン54は、回転側パッキン保持面62aと第2傾斜面48の間に挟まれて保持される。第2パッキン54の材質は、第1パッキン32と同様である。このように、回転側シールリング44は、第2傾斜面48と回転側パッキン保持面62aとの間に挟まれる第2パッキン54を介して、回転側ケース56に取り付けられている。
The
第2パッキン54の弾性力は、軸方向に対して斜めに配置された第2傾斜面48に作用するため、第2パッキン54は、第1パッキン32と同様に、回転側シールリング44の回転側摺動面46を静止側シールリング34の静止側摺動面36に向かって押し付ける軸方向の力を発生するとともに、回転側シールリング44の割れを防ぐ径方向の力を発生する。また、第2パッキン54は、回転側ケース56と回転側シールリング44の間をシールする2次シールの役割を果たす。
Since the elastic force of the second packing 54 acts on the second
回転側シールリング44の外周面における他の一部には、第2外周溝50が形成されている。第2外周溝50には、第2ワイヤ52が配置されている。第2ワイヤ52は、回転側シールリング44の外周面に巻きつけられている。第2ワイヤ52は、第1ワイヤ42と同様に、第2ワイヤ52の一部を撚り合わせて形成される第2緊迫力調整部を有している。メカニカルシール17は、第2ワイヤ52の撚り合わせ量を調整することにより、第2ワイヤ52による回転側シールリング44の緊迫力を調整し、回転側シールリング44に作用する径方向の力(回転側シールリング44の割れを防ぐ力)を容易に調整することができる。
A second outer
このように、メカニカルシール17は、動的シール面を基準として、シールリング34,44、パッキン32,54、パッキン保持面24a,62aが略対称に配置されたフローティング型のメカニカルシールである。
Thus, the mechanical seal 17 is a floating type mechanical seal in which the seal rings 34 and 44, the
図1に示すように、スタッドボルト11のスタッドボルト先端部12付近には、機外側ナット92が螺合されている。機外側ナット92は、図3および図4に示す機内側ナット96と同様の形状を有しており、内周側螺旋溝94と、面取り部とを有する。
As shown in FIG. 1, an
機外側ナット92の機外側部材14側には、アダプタ131が配置されている。アダプタ131は、中実の円筒形状を有している。アダプタ131における機内側部材10側の端面には、機外側ナット92の機外側部材14側端部が係合されるナット係合段差部133が形成されている。
An
アダプタ131と機外側部材14の間には、グランド抑え151が配置される。グランド抑え151は、グランドパッキンを機内側部材10に装着している時、グランドパッキンを機内側部材内に押し込んだ状態で保持する部材である。したがって、グランド抑え151は、メカニカルシール17によるシールには必要とされないが、グランドパッキンをメカニカルシール17に代えて再換装する時に使用する。
A
グランド抑え151は、アダプタ131を介して、機外側ナット92によって機外側部材14に押し付けられて固定される。アダプタ131の軸方向の長さは、スタッドボルト先端部12と機外側部材14の間の距離に応じて調整される。また、スタッドボルト先端部12と機外側部材14の間の距離が短い場合には、アダプタ131を用いず、機外側ナット92によってグランド抑え151を直接固定してもよい。
The
メカニカルシール17を構成する各部材の材質は特に限定されないが、たとえば、ケース18,56、クランプリング26,66、取付板78,86、ナット92,96およびアダプタ131は、ステンレス等の金属材料、セラミック材料、硬質の樹脂材料等によって構成される。ワイヤ42,52の材質も特に限定されないが、ワイヤ42,52は、撚り合わせ量を容易に調整できるように、軟質の金属材料によって構成されることが好ましい。
The material of each member constituting the mechanical seal 17 is not particularly limited. For example, the
また、静止側シールリング34および回転側シールリング44は、例えば、ステンレス等の金属、炭化珪素、カーボン、セラミック、硬質の樹脂等によって構成することができるが、特に限定されない。
Further, the stationary side seal ring 34 and the rotation
以下に、図1に基づき、メカニカルシール17を、グランドパッキンと換装して、機内側部材10および回転軸16に取り付ける手順を説明する。グランドパッキンが機内側部材10に装着されているとき、グランド抑え151は、スタッドボルト11に取り付けられたナット等によって、機内側部材10側に押し付けられている。メカニカルシール17の換装を行う際、まず、グランド抑え151を固定しているナット等をスタッドボルト11から取り外し、グランド抑え151を機外側部材14側に移動させてスタッドボルト11から取り外す。さらに、機内側部材10内に詰め込まれているグランドパッキンを取り出す。なお、回転軸16に取り付けられているグランドパッキン用スリーブ155は、グランドパッキンを再換装する場合を考慮して、回転軸16から取り外さない。
Below, based on FIG. 1, the procedure which replaces the mechanical seal 17 with the gland packing and attaches it to the in-
次に、静止側シールリング34、第1パッキン32および静止側ケース18を、回転軸16の外周に組み付け、静止側クランプリング26によって静止側ケース18を割り止めする。この際、第1パッキン32は、切断された状態で回転軸16の外周側に取り付けられ、その後再接続された後、静止側シールリング34と静止側ケース18の間に取り付けられる。さらに、第1取付板78を、スタッドボルト11の外周側から、スタッドボルト11を跨いで静止側ケース18に取り付ける。具体的には、第1取付板78の内周端部82を、静止側ケース18の第1溝部22に係合させる。その後、スタッドボルト先端部12から、機内側ナット96をスタッドボルト11に螺合させ、機内側ナット96によって第1取付板78を機内側部材10側に押し付けることによって、静止側ケース18等を機内側部材10およびスタッドボルト11に対して固定する。
Next, the stationary side seal ring 34, the
なお、静止側ケース18と機内側部材10の間には、Oリング153が取り付けられる。Oリング153は、第1パッキン32と同様に、一度切断された状態で回転軸16の外周側に取り付けられ、その後再度接続される。また、静止側シールリング34が組み付けられた後、静止側シールリング34の外周面には第1ワイヤ42が巻きつけられる。
An O-
次に、回転側シールリング44、第2パッキン54および回転側ケース56を、回転軸16の外周に組み付け、回転側クランプリング66によって回転側ケース56を割り止めする。この際、第2パッキン54は、第1パッキン32と同様に、切断された状態で回転軸16の外周側に取り付けられ、その後再接続される。さらに、第2取付板86を、スタッドボルト11の外周側から、スタッドボルト11を跨いで回転側ケース56に取り付ける。第2取付板86は、図5に示す第1取付板78と同様の形状を有している。また、回転側ケース56の外周面には、動的シール面を基準として、第1溝部22と対称となる位置に、第2溝部60が形成されており、第2取付板86の内周端部88は、第2溝部60に係合される。
Next, the rotation-
その後、スタッドボルト先端部12から、機外側ナット92をスタッドボルト11に螺合させ、機外側ナット92によって、第2取付板86を機内側ナット96に押し付けることによって、回転側ケース56をスタッドボルト11に対して一時的に固定する。ここで、機内側ナット96の軸方向の長さは、静止側ケース18の第1溝部22と回転側ケース56の第2溝部60の取り付け間隔に、等しくなるように設計されている。したがって、メカニカルシール17は、第2取付板86を、図1において破線で示す仮固定位置に移動させた機外側ナット92と機内側ナット96の間に挟んで仮固定することによって、回転側ケース56および回転側シールリング44を、容易に位置決めすることができる。
Thereafter, the machine-
次に、カラー72を回転軸16に取り付け、回転側ケース56および回転側シールリング44等を、回転軸16に固定する。回転側ケース56をカラー72によって回転軸16に固定した後に、第2取付板86は回転側ケース56から取り外され、これによって、回転側ケース56とスタッドボルト11の間の一時的な固定が解除される。なお、回転側シールリング44が組み付けられた後、回転側シールリング44の外周面には第2ワイヤ52が巻きつけられる。
Next, the
次に、機外側ナット92を機外側部材14側に移動させ、アダプタ131を介してグランド抑え151を機外側部材14に押し付けることによって、グランド抑え151を、スタッドボルト11と機外側部材14の間に固定する。このようにして、グランドパッキンからメカニカルシール17への換装が完了する。なお、図1に示す状態にメカニカルシール17を取り付けた後に、必要に応じて第1ワイヤ42および第2ワイヤ52の一部を撚り合わせ、静止側シールリング34および回転側シールリング44の割り面の密着性を高めても良い。
Next, the machine-
上述のように、メカニカルシール17は、アウトサイド型のメカニカルシールであるため、回転側シールリング44が静止側シールリング34より機外側部材14側に配置される構成となり、静止側シールリング34および回転側シールリング44を内周側に収納するハウジングを必要としない。したがって、メカニカルシール17は小型化に適しており、メカニカルシール17において、静止側ケース18、静止側クランプリング26、静止側シールリング34、回転側ケース56、回転側クランプリング66および回転側シールリング44は、全体がスタッドボルト11より回転軸16に近接する位置に配置される。したがって、メカニカルシール17は、機内側部材10と機外側部材14の間における回転軸16の限られたスペースに取り付けることが可能であり、取り付けスペースが狭い場合であっても、グランドパッキンが取り付けられていたスペースを利用して好適に換装を行うことができる。また、静止側ケース18や回転側ケース56の割り止めとして作用する静止側クランプリング26や回転側クランプリング66も、ハウジングに覆われていないため、分解や調整が容易であり、メンテナンス性に優れている。
As described above, since the mechanical seal 17 is an outside-type mechanical seal, the rotation-
また、メカニカルシール17は、静止側シールリング34および回転側シールリング44がフローティングリングであるフローティング型のメカニカルシールであるため、部品数が少なくシンプルな構造を有している。したがって、メカニカルシール17は、組立が容易であり、また、結晶性の流体をシールするような場合でも、良好な作動性を有する。さらに、メカニカルシール17は、静止側シールリング34と回転側シールリング44、第1パッキン32と第2パッキン54とがそれぞれ同一形状であるため、部品の種類が少なく組立が容易であり、また、コスト低減効果を期待できる。
The mechanical seal 17 is a floating type mechanical seal in which the stationary seal ring 34 and the
メカニカルシール17は、グランド抑え151を機外側部材14側に押し付けて固定する機外側ナット92を備えているため、グランドパッキンの装着時に使用していたグランド抑え151を取り外すことなく、換装することができる。そのため、メカニカルシール17は、グランドパッキンを機内側部材10に再換装する場合にも、回転軸16の接続を解除することなく、容易に行うことができる。したがって、メカニカルシール17は、換装後において再度グランドパッキンに戻す必要が生じた場合にでも、柔軟に対応することが可能であり、換装したメカニカルシール17の作動不良に起因する装置停止のリスクを低減させることができる。
Since the mechanical seal 17 includes an
メカニカルシール17は、第1ワイヤ42と第2ワイヤ52によって、静止側シールリング34または回転側シールリング44における割り面の密着性を高めることができる。また、メカニカルシール17は、メカニカルシール17の外周に露出している第1または第2緊迫力調整部42aにおけるワイヤの撚り合わせ量を増減させることによって、第1ワイヤ42および第2ワイヤ52による静止側シールリング34および回転側シールリング44の緊迫力を容易に調整することができる。
The mechanical seal 17 can enhance the adhesiveness of the split surface of the stationary seal ring 34 or the
その他の実施形態
上述の実施形態に係るメカニカルシール17において、第2取付板86は、第1取付板78と同形状であるが、第2取付板86の形状はこれに限定されない。例えば、他の実施形態に係るメカニカルシールでは、図7に示すような第2取付板186が用いられる。第2取付板186は、図5に示す第1取付板78(第2取付板86と同形状)より形状がシンプルであるが、第2取付板86と同様の作用効果を奏する。また、上述の実施形態に係るメカニカルシール17において、スタッドボルト11の機内側部材10側の端部は、機内側部材10に固定されており、静止側ケース18を取り付けるスタッドボルト11は、機内側部材10から機外側部材14側へ向かって突出している。しかし、メカニカルシール17の装着の態様はこれに限定されず、静止側ケース18は、機内側部材10及び機外側部材14のいずれか一方に接続されており軸方向に沿って突出する取付軸に取り付けることができる。例えば、静止側ケース18は、機外側部材14側の端部が機外側部材14に固定されており機外側部材14から機内側部材10側へ向かって突出する取付軸に固定されても良い。 Other Embodiments In the mechanical seal 17 according to the above-described embodiment, the second mounting
10…機内側部材
11…スタッドボルト
14…機外側部材
16…回転軸
17…メカニカルシール
18…静止側ケース
20…静止側クランプリング用溝部
22…第1溝部
24…静止側ケース突起部
24a…静止側パッキン保持面
26…静止側クランプリング
32,54…パッキン
34…静止側シールリング
36…静止側摺動面
38…第1傾斜面
40…第1外周溝
42,52…ワイヤ
44…回転側シールリング
46…回転側摺動面
48…第2傾斜面
50…第2外周溝
56…回転側ケース
58…回転側クランプリング用段差部
60…第2溝部
62…回転側ケース突起部
62a…回転側パッキン保持面
66…回転側クランプリング
72…カラー
78,86…取付板
92…機外側ナット
96…機内側ナット
131…アダプタ
151…グランド抑え
153…OリングDESCRIPTION OF
151 ...
Claims (7)
前記機内側部材と前記機外側部材との間で軸方向に延びる取付軸と、
前記機内側部材に隣接する静止側ケースと、
前記静止側ケースの外周面を周回するように取り付けられる静止側クランプリングと、
前記機外側部材側の端面に形成される静止側摺動面と、前記静止側ケースの内周側に位置しており前記機外側部材側に向かって径が拡大するように前記回転軸に対して斜めに配置される第1傾斜面とを有し、前記第1傾斜面と前記静止側ケースの内周面の間に挟まれる第1パッキンを介して前記静止側ケースに取り付けられる分割型の静止側シールリングと、
前記回転軸に固定される分割型の回転側ケースと、
前記回転側ケースの外周面を周回するように取り付けられる回転側クランプリングと、
前記機内側部材側の端面に形成され前記静止側摺動面と摺動する回転側摺動面と、前記回転側ケースの内周側に位置しており前記機内側部材側に向かって径が拡大するように前記回転軸に対して斜めに配置される第2傾斜面を有し、前記第2傾斜面と前記回転側ケースの内周面の間に挟まれる第2パッキンを介して前記回転側ケースに取り付けられる分割型の回転側シールリングと、を含み、
前記静止側ケースが前記取付軸に対して固定されることを特徴とするメカニカルシール。A mechanical seal that dynamically seals between the inner member and the rotating shaft between the inner member and the outer member;
An attachment shaft extending in the axial direction between the machine inner member and the machine outer member;
A stationary case adjacent to the inboard member;
A stationary-side clamp ring attached so as to go around the outer peripheral surface of the stationary-side case;
The stationary side sliding surface formed on the end surface on the outer side member side, and the rotating shaft so that the diameter is increased toward the outer side member side that is located on the inner peripheral side of the stationary side case A first inclined surface disposed obliquely, and a split type attached to the stationary side case via a first packing sandwiched between the first inclined surface and the inner peripheral surface of the stationary side case A stationary seal ring,
A split-type rotating side case fixed to the rotating shaft;
A rotation side clamp ring attached so as to go around the outer peripheral surface of the rotation side case;
A rotating side sliding surface that is formed on an end surface on the machine inner member side and slides on the stationary side sliding surface, and is located on the inner peripheral side of the rotating side case and has a diameter toward the machine inner member side. The second inclined surface disposed obliquely with respect to the rotation axis so as to expand, and the rotation through a second packing sandwiched between the second inclined surface and the inner peripheral surface of the rotation side case. A split-type rotary seal ring attached to the side case, and
The mechanical seal, wherein the stationary case is fixed to the mounting shaft.
前記取付軸には前記螺旋溝に螺合される機内側ナットが備えられており、
前記静止側ケースは、前記静止側ケースの外周面に形成される第1溝部を有し、
前記静止側ケースは、前記静止側ケースと前記機内側ナットの間に配置され前記取付軸を跨いで前記第1溝部に係合される第1取付板を介して、前記機内側ナットによって前記機内側部材側に押し付けられて固定され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。The mounting shaft has a spiral groove on the outer peripheral surface;
The mounting shaft is provided with an inner nut that is screwed into the spiral groove,
The stationary side case has a first groove formed on the outer peripheral surface of the stationary side case,
The stationary-side case is disposed between the stationary-side case and the machine-inside nut via a first mounting plate that straddles the mounting shaft and engages with the first groove portion. The mechanical seal according to claim 1, wherein the mechanical seal is fixed by being pressed to the inner member side.
前記回転側ケースは、前記取付軸を跨いで前記第2溝部に係合される第2取付板を介して、前記取付軸に対して一時的に固定可能であり、
前記第2取付板は、前記機内側ナットと、前記取付軸の前記螺合溝に螺合され仮固定位置に移動された機外側ナットに挟まれて、前記取付軸に一時的に固定されることを特徴とする請求項2に記載のメカニカルシール。The rotation side case has a second groove formed on the outer peripheral surface of the rotation side case,
The rotating side case can be temporarily fixed to the mounting shaft via a second mounting plate engaged with the second groove portion across the mounting shaft,
The second mounting plate is temporarily fixed to the mounting shaft by being sandwiched between the inner nut and the outer nut that is screwed into the screwing groove of the mounting shaft and moved to the temporary fixing position. The mechanical seal according to claim 2.
前記回転側シールリングの外周面に巻きつけられた第2ワイヤと、を有する請求項1に記載のメカニカルシール。A first wire wound around an outer peripheral surface of the stationary seal ring;
The mechanical seal according to claim 1, further comprising: a second wire wound around an outer peripheral surface of the rotation-side seal ring.
前記第2ワイヤは、前記第2ワイヤの一部分を撚り合わせて形成される第2緊迫力調整部を有する請求項6に記載のメカニカルシール。The first wire has a first tension adjusting part formed by twisting a part of the first wire,
The mechanical seal according to claim 6, wherein the second wire has a second tension adjusting part formed by twisting a part of the second wire.
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