JPWO2013054610A1

JPWO2013054610A1 - 分割型メカニカルシール装置

Info

Publication number: JPWO2013054610A1
Application number: JP2013538475A
Authority: JP
Inventors: 嘉博末藤
Original assignee: Eagle Industry Co Ltd
Current assignee: Eagle Industry Co Ltd
Priority date: 2011-10-11
Filing date: 2012-09-04
Publication date: 2015-03-30
Anticipated expiration: 2032-09-04
Also published as: WO2013054610A1; JP5873502B2

Abstract

シールカバー１２が、回転軸６の軸芯に実質的に平行な分割面１２ｃで分割可能であり、シールカバー１２の分割面１２ｃには、当該分割面１２ｃからの流体の漏洩を防止する紐状の一次シール部材１５が、当該一次シール部材１５の少なくとも一部１５ｂがシールカバー１２の内周面に露出するように装着してあり、静止側密封環３０には、周方向に延在する二次シール部材３５が装着してあり、シールカバー１２の内周面に露出する一次シール部材１５に対して、二次シール部材３５が回転軸６の軸方向に沿って移動可能に接触している。【選択図】図１

Description

本発明は、分割型メカニカルシール装置に関する。

回転装置における回転軸とケーシングとの隙間を密封するシール装置として、メカニカルシール装置が知られている。分割型ではないメカニカルシール装置を回転装置に取り付けるために、回転軸の軸端から取り付ける必要がある。回転軸の軸端に、他の機器が取り付けられている場合には、その機器を取り外してからメカニカルシール装置を取り付ける必要がある。

分割型メカニカルシール装置は、密封環が分割されていることから、軸端から取り付ける必要はなく、回転軸の周囲から取り付けることが可能であり、狭い場所でのメカニカルシール装置の取付および取り外し、すなわちメンテナンスが容易である。

分割型メカニカルシール装置としては、たとえば下記に示す特許文献１に示す装置が知られている。分割型メカニカルシール装置では、密封環が分割可能であると共に、そのシールカバーも分割可能になっている。シールカバーの分割面からの密封流体の漏洩を防止するために、シールカバーの分割面には、一次シール部材として紐状のガスケットが装着してある。

また、シールカバーと静止側密封環との間の隙間をシールするために、静止側密封環が取り付けられるシールカバーの該当箇所には、Ｏリング溝が形成してあり、二次シール部材としてＯリングが取り付けられ、Ｏリングが静止側密封環に摺動するようになっている。Ｏリング溝の底部では、Ｏリングとガスケットとが圧接し、密封流体の漏洩を防止している。

ところが従来の分割型メカニカルシール装置では、シールカバーのＯリング溝に取り付けられたＯリングが静止側密封環に摺動するようになっており、その部分で密封流体のシールを行っている。一般に静止側密封環は金属などの硬質材で構成され、Ｏリングはゴムまたは合成樹脂で構成されることから、Ｏリングが静止側密封環に摺動するに従い、Ｏリングが損傷するおそれがある。

また、密封流体からの圧力、あるいは摺動の際に作用する力によりＯリングが変形し、静止側密封環の割面にＯリングが入り込み、そのことによりＯリングが損傷するおそれがある。

また、密封環の軸方向移動による摺動でＯリングがＯリング溝内部で移動するため、特に密封流体がスラリーなどの場合には、Ｏリング溝にスラリーが入り込んで固着してしまい、Ｏリングのシール性が低下する。

特表２００３−５３１３４７号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、メンテナンスが容易であり、しかもＯリングなどの二次シール部材の損傷を抑制し、シール特性に優れた分割型メカニカルシール装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係る分割型メカニカルシール装置は、
回転軸に取り付けられて当該回転軸と共に回転する回転側密封環と、
シールカバーに取り付けられて前記回転側密封環に対して軸方向に当接して摺動する静止側密封環とを有し、
前記回転軸と当該回転軸を覆うシールカバーとの間の被密封流体を密封する分割型メカニカルシール装置であって、
前記シールカバー、または前記回転軸に固定してある軸カラー部材が、前記回転軸の周囲から取り付け可能なように、分割面で分割可能であり、
前記シールカバーの分割面、または前記軸カラー部材の分割面には、当該分割面からの流体の漏洩を防止する紐状の一次シール部材が、当該一次シール部材の少なくとも一部が前記シールカバーの被密封流体側に露出するように装着され、
前記回転側密封環および前記静止側密封環のいずれか一方の密封環には、周方向に延在する二次シール部材と前記一方の密封環をいずれか他方の密封環に向けて押圧する弾発手段が装着され、
前記一次シール部材の被密封流体側に露出する部分に、前記二次シール部材が接触していることを特徴とする。

本発明に係る分割型メカニカルシール装置では、軸方向移動する一方の密封環に取り付けられ、当該密封環が取り付けられる部材と摺動する二次シール部材は、回転側密封環および静止側密封環のいずれか一方に装着され、シールカバーまたは軸カラー部材の被密封流体側に露出する一次シール部材に対して接触している。このため、二次シール部材は一次シール部材に摺動して移動する。このため、二次シール部材がシールカバーまたは軸カラー部材の分割面と摺動することによる二次シール部材の損傷を抑制することができる。

なお、二次シール部材と一次シール部材との接触は、シールカバーまたは軸カラー部材の分割面でのみ行われ全周ではないことから、一次シール部材に対する二次シール部材の摩擦力も少なく、二次シール部材は一次シール部材に対して軸方向にスムーズに移動可能である。

好ましくは、前記弾発手段が二次シール部材を介して前記一方の密封環を、前記他方の密封環に向けて押圧している。

弾発手段により二次シールを介して回転側密封環または静止側密封環を押圧することで、二次シール部材が装着してある回転側密封環または静止側密封環と共に軸方向に移動する。このため、二次シール部材は、当該二次シール部材が装着されるいずれかの密封環に対して軸方向に相対移動することがなくなり、一次シール部材に摺動して移動する構造を容易に実現することができる。

また二次シール部材が密封環に対して相対移動しないことから、密封環の割面に二次シール部材が入り込んで噛み込まれることが防止され、この点でも、二次シール部材の損傷を抑制することができる。二次シール部材の損傷を抑制することができるため、二次シール部材と一次シール部材によるシール特性の劣化を防止することができ、シール特性の向上を図ることができる。

さらに、二次シール部材と一次シール部材との接触部において、二次シールを介して密封環を押圧している構造なので、密封流体がスラリーなどである場合においても、二次シールと密封環との相対位置が変わらないため、スラリーが二次シールと密封環との隙間に入り込んで固着するおそれはなくなり、二次シールの軸方向移動を阻害することが防止され、シール特性の劣化が少ない。

好ましくは、前記弾発手段の先端にアダプタが取り付けられ、前記アダプタを介して、前記二次シール部材を軸方向に押圧する。アダプタを介して二次シールを軸方向に押圧することで、二次シール部材と密封環との間で、二次シール部材を、密封環に対して相対移動しないように保持させることができる。

好ましくは、前記静止側密封環の外周に設けられた二次シール装着面に、当該静止側密封環に対して軸方向に相対移動ができないように前記二次シール部材が装着してあり、前記静止側密封環が前記回転側密封環に向けて軸方向に押圧されている。スプリングなどの弾発手段により二次シール部材を二次シール装着面に向けて押圧することで、その力は、静止側密封環に伝わり、静止側密封環を回転側密封環に向けて押圧し、これらの密封環の相互間でのシール特性が向上する。

また、弾発手段により二次シール部材を二次シール装着面に向けて押圧することで、二次シール部材を静止側密封環に軸方向移動不能に装着することが容易になる。

図１は本発明の一実施形態に係る分割型メカニカルシール装置の概略一部縦断面図である。図２は図１に示すII−II線に沿う要部概略断面図である。図３は図１および図２に示す静止側密封環と一次シールと二次シール部材とアダプタとの相互関係を示す分解斜視図である。図４は本発明の他の実施形態に係る分割型メカニカルシール装置の概略一部縦断面図である。

第１実施形態
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る分割型メカニカルシール装置２は、ポンプやその他の流体機械のケーシング４と回転軸６との間の内部隙間８から外部隙間１０へと漏れようとする流体を密封するための装置である。この装置２は、シールカバー１２と、その内部に配置された回転側密封環２０および静止側密封環３０とを、主要部品として有する。

図１および図２に示すように、シールカバー１２は、回転軸６の軸芯に実質的に平行な分割面１２ｃで２分割可能なカバー半割体１２ａ，１２ｂで構成してある。カバー半割体１２ａ，１２ｂは、分割面１２ｃにて着脱可能に突き合わされ、ボルト１４により着脱可能に連結してある。なお、「回転軸６の軸芯に実質的に平行」とは、回転軸の周囲から取り付け可能な範囲で、回転軸の軸芯に対して傾斜しても良いという趣旨である（以下、同様である）。

シールカバー１２の割面１２ｃには、ガスケット溝１３がカバー半割体１２ａ，１２ｂのそれぞれに対して軸方向に沿って形成してあり、その内部に、紐状の一次シール部材としての紐状ガスケット１５が装着してある。紐状ガスケット１５の横断面は、本実施形態では、好ましくは矩形状であり、割面１２ｃが接合されていない状態でガスケット溝１３から突き出ており、割面が接合された状態で、押し潰されてシール機能を発揮する。なお、紐状ガスケット１５の横断面形状は、矩形以外であっても良く、たとえば円形、その他の形状であっても良い。

シールカバー１２の軸方向の一方の接合端面１２ｄは、ケーシング４の端面に対してボルト１６により着脱自在に装着してある。シールカバー１２の接合端面１２ｄには、円周方向に沿って形成してあるＯリング溝１７がリング状に形成してあり、その内部に、横断面が円形のＯリング１８が装着してある。

Ｏリング１８は、たとえば円周方向の一カ所で切断されており、回転軸６の外周からＯリング溝１７内にＯリング１８を装着可能になっている。Ｏリング１８の切断面は、後述する図３に示すＯリング３５の切断面３５ｃと同様に、半径に対して斜めに形成してあり、切断面相互が接合されることで密着性が向上している。

図１に示すように、Ｏリング１８は、ケーシング４の端面とシールカバー１２の接合端面との間で押し潰され、これらの間で、内部隙間８から半径方向の外方に漏れようとする密封流体の漏洩を防止している。また、Ｏリング溝１７の底部では、周方向の二カ所位置、すなわちシールカバー１２の割面１２ｃの位置で、Ｏリング溝１７とガスケット溝１３とが交差し、ガスケット１５の一方の第１端部１５ａとＯリング１８とが圧接して接触するようになっている。そのため、ガスケット１５の第１端部１５ａの位置で、内部隙間８から分割面１２ｃを通して外部に漏れようとする密封流体の漏洩を防止している。

シールカバー１２と回転軸６との間の隙間には、回転側密封環２０と静止側密封環３０とが配置してあり、メカニカルシールを構成している。回転側密封環２０は、静止側密封環３０の静止摺動面３１に対して摺動する回転摺動面２１を有し、後述する静止側密封環３０と同様に、回転軸６の軸芯に実質的に平行な分割面に沿って二分割可能な構造を有する。

回転側密封環２０は、軸カラー２２およびホルダ４０により回転軸６に対して着脱可能に固定され、回転軸６と共に回転するようになっている。軸カラー２２は、図２に示すシールカバー１２と同様に、回転軸６の軸芯に実質的に平行な分割面で二分割可能になっており、ボルト２４により分割半割体が分離可能に連結してある。軸カラー２２の内周部は、ボルト２４の締め付けにより回転軸６の外周に密着し、軸カラー２２は、回転軸６に固定され、回転軸６と共に回転するようになっている。

軸カラー２２とホルダ４０とは、リング２６およびボルト２７により着脱可能に連結され、ホルダ４０は、回転側密封環２０の外周に位置し、ホルダ４０と回転側密封環２０との間には、Ｏリング４２が装着してあり、それらの間のシールを確保している。Ｏリング４２は、Ｏリング１８と同様な合成樹脂あるいはゴムなどで構成され、Ｏリング１８と同様に、周方向の一カ所で切断面を有する。

ホルダ４０および回転側密封環２０の軸方向の隣に位置する軸カラーの近くで、回転側密封環２０の内周側には、凹溝２９が形成してあり、そこにＯリング２８が装着してあり、回転側密封環２０と回転軸６との間の隙間をシールしている。このＯリング２８も、Ｏリング１８と同様な合成樹脂あるいはゴムなどで構成され、Ｏリング１８と同様に、周方向の一カ所で切断面を有する。

ホルダ４０は、図２に示すシールカバー１２と同様に、回転軸６の軸芯に実質的に平行な分割面で二分割可能になっており、ボルト４４により分割半割体が分離可能に連結してある。ホルダ４０のボルト４４を締め付けることで、二分割型回転側密封環２０の分割面での密着性も向上する。なお、回転側密封環２０の分割半割体は、後述する静止側密封環３０の分割半割体３０ａ，３０ｂと同様に、ホルダ４０を締め付けることで、密封環２０自体にはボルトを用いることなく分割面において密着される。

図１および図２に示すように、静止側密封環３０は、回転軸６の軸芯に実質的に平行な分割面３０ｃにおいて、分割半割体３０ａ，３０ｂへと二分割可能であり、その外周には、ホルダ５０が配置してある。ホルダ５０と静止側密封環３０との間には、Ｏリング５２が装着してあり、それらの間のシール性を確保している。ホルダ５０は、回り止めピン５６により、シールカバー１２に対して回転不能になっているが、軸方向の移動は許容している。

ホルダ５０の分割半割体をボルト５４により締め付けることで、二分割型静止側密封環３０の分割面での密着性も向上する。なお、図３に示すように、静止側密封環３０の分割半割体３０ａ，３０ｂは、図１に示すボルト５４によりホルダ５０を締め付けることで、密封環３０自体にはボルトを用いることなく分割面３０ｃにおいて密着される。

図３に示すように、静止摺動面３１に近い静止側密封環３０の外周面には、横断面が半円形状のＯリング溝３２が円周方向に沿って形成してある。Ｏリング溝３２には、図１に示すＯリング５２が装着され、ホルダ５０との間をシールしている。

静止側密封環３０の外周面において、Ｏリング溝３２の軸方向の隣には、二次シール装着面３３、アダプタ先端装着面３４およびアダプタ後端装着面３６が、この順で形成してある。二次シール装着面３３には、Ｏリング３５が装着される。Ｏリング３５は、円周方向の一カ所において半径に対して斜めの切断面３５ｃを有し、紐状のＯリング３５が切断面３５ｃにおいて連結されることで、リング形状のＯリングを構成している。切断面３５ｃにおいては、接着剤を用いることなく接合するのみで、密封が保たれるが、接着剤を用いて接合しても良い。

二次シール装着面３３は、図１に示すように、その横断面がＯリング３５の外周形状に合わせた円弧形状（円の約１／４のＲ）を有し、密封環とＯリングとの間の隙間を有さないように形成しており、また、二次シール装着面３３にＯリング３５を装着した状態で、Ｏリング３５の外周が、静止側密封環３０の最大外径の外周面から飛び出すようになっている。Ｏリング３５の外周が静止側密封環３０の最大外径の外周面３８から半径方向の外方に飛び出す寸法は、特に限定されないが、Ｏリング３５の横断面直径ｄ１（図３参照）に対して１／２以下で、図１に示す静止側密封環３０の外周面３８とシールカバー１２の内周面との隙間幅ｃ１よりも大きいことが好ましい。

Ｏリング３５は、二次シール装着面３３に接触すると共に、アダプタ先端装着面３４である円筒外周面にも接触する。アダプタ先端装着面３４には、アダプタ６３の先端内周面も接触し、アダプタ６３の先端面６３ａが、Ｏリング３５に接触可能になっている。アダプタ６３の先端面６３ａは、図１に示すように、Ｏリング３５の外周面形状に合わせて凹状に窪んでおり、Ｏリング３５に密着するようになっている。

アダプタ６３の後端部６３ｂには、先端部よりも大径の大径部と先端部よりも内径が小さい小径部とが形成してあり、小径部の内周面が、図３に示すアダプタ後端装着面３６に装着してある。静止側密封環３０の最大外径の外周面３８に比較して、アダプタ先端装着面３４およびアダプタ後端装着面３６の順序で、外径が小さくなっている。

アダプタ６３は、たとえば柔軟性のあるＯリング３５やガスケット１５よりも硬い合成樹脂で構成してあり、たとえばフッ素樹脂などで構成される。アダプタ６３は、図３に示すように、円周方向の一カ所において切断面６３ｃを有し、切断面６３ｃにおいてアダプタ６３を開いて、図１に示す回転軸６の外周側から静止側密封環３０の装着面３６に取り付け可能になっている。静止側密封環３０の装着面３６に取り付けた後は、アダプタ６３自体の弾力性により、切断面６３ｃで相互に接合する。なお、アダプタ６３は、静止側密封環３０と同様に二分割型としても良い。

Ｏリング３５およびガスケット１５は、アダプタ６３よりも柔軟性に優れた材質で構成され、たとえばＯリング３５は、ＮＢＲ、ＦＫＭ、ＥＰＤＭ、ＦＦＫＭ、ＩＩＲ、ＮＲなどで構成され、ガスケット１５は、ＮＢＲ、ＦＫＭ、ＥＰＤＭ、ＦＦＫＭ、ＩＩＲ、ＮＲなどで構成される。Ｏリング３５とガスケット１５は、異なる材質で構成することができるが、Ｏリング３５とガスケット１５は同じ材質であることが好ましい。

アダプタ６３の後端面には、円周方向に複数配置されたスプリング６２の一端が当接し、アダプタ６３をＯリング３５方向に押圧するようになっている。スプリング６２の他端は、図１に示すように、リテーナ６０に保持してある。リテーナ６０は、シールカバー１２と同様に、二分割可能な半割体で構成してあり、ボルト６４により分割可能に組み立てられている。リテーナ６０は、ボルト６６によりシールカバー１２の外方端面に着脱自在に装着される。

リテーナ６０に取り付けられたスプリング６２によるスプリング力は、アダプタ６３に伝わり、Ｏリング３５を押圧し、Ｏリング３５を二次シール装着面３３に押し付ける。その押し付け力は、静止側密封環３０に伝わり、静止側密封環３０の静止摺動面３１は、回転側密封環２０の回転摺動面２１に押し付けられる。

すなわち、静止側密封環３０は、ホルダ５０およびＯリング３５と共に、シールカバー１２に対して軸方向移動可能にシールカバー１２に取り付けられる。しかも、本実施形態では、シールカバー１２の分割面１２ｃに設けられた紐状のガスケット１５の他方の第２端部１５ｂは、少なくともＯリング３５の軸方向の移動範囲内でシールカバー１２の内周面に露出しており、Ｏリング３５の外周面の一部に圧接するようになっている。

そのためＯリング３５は、静止側密封環３０と共に軸方向に移動する際に、ガスケットの第２端部１５ｂに沿って摺動可能になっており、しかもそれらの間のシール性を保持している。また、Ｏリング３５の外周部は、ガスケットの第２端部１５ｂとの接触部以外では、シールカバー１２の内周面に接触している。したがって、図１に示す静止側密封環３０の外周面３８とシールカバー１２の内周面との隙間幅ｃ１から外部隙間１０へと漏れようとする密封流体の漏れを防止することができる。

なお、図１において、符号６８および７０は、それぞれセットプレートおよびセットボルトを示し、回転軸６の軸芯に対して静止側密封環３０の軸芯をアライメントするためのものであり、メカニカルシール装置２が回転軸６の回りに取り付けられた後には取り除かれる。

本実施形態において、回転側密封環２０および静止側密封環３０の材質は、特に限定されず、たとえば回転密封環２０は、ＳｉＣ、Ｃ、ＳｉＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、ジルコニアなどで構成され、静止側密封環２０は、ＳｉＣ、Ｃ、ＳｉＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、ジルコニアなどで構成される。これら密封環２０および３０は、Ｏリング３５よりも硬い材料で構成される。

本実施形態に係る分割型メカニカルシール装置２では、二次シール部材としてのＯリング３５は、静止側密封環３０に対して軸方向に同時に移動するように装着され、シールカバー１２の内周面に露出するガスケット１５の第２端部１５ｂに対して、回転軸６の軸方向に沿って移動可能に接触している。このため、Ｏリング３５は、静止側密封環３０に対して軸方向に相対移動することなく、ガスケット１５の第２端部１５ｂに摺動して移動する。このためＯリング３５が静止側密封環３０に摺動することによるＯリング３５の損傷を抑制することができる。

またＯリング３５が静止側密封環３０に対して相対移動しないことから、静止側密封環３０の割面３０ｃにＯリング３５が入り込んで噛み込まれることが防止され、この点でも、Ｏリング３５の損傷を抑制することができる。Ｏリング３５の損傷を抑制することができるため、Ｏリングとガスケット１５によるシール特性の劣化を防止することができ、シール特性の向上を図ることができる。

なお、Ｏリング３５とガスケット１５との接触は、シールカバー１２の分割面１２ｃでのみ行われ全周ではないことから、ガスケット１５に対するＯリング３５の摩擦力も少なく、Ｏリング３５はガスケット１５に対して軸方向にスムーズに移動可能である。

さらに、Ｏリング３５とガスケット１５との接触部において、二次シールと密封環の相対位置が変化しない構造なので、密封流体がスラリーなどである場合においても、スラリーが二次シールと密封環との隙間に入り込んで固着するおそれはなくなり、二次シールの軸方向移動を阻害することが防止され、シール特性の劣化が少ない。

しかも本実施形態では、スプリング６２の先端にリング状のアダプタ６３が取り付けられ、アダプタ６３を介して、Ｏリング３５を軸方向に押圧する。アダプタ６３を介してＯリング３５を軸方向に押圧することで、Ｏリング３５と静止側密封環３０との間で、Ｏリング３５を、密封環３０に対して相対移動しないように保持させることができる。

第２実施形態
図４に示す本発明の他の実施形態に係る分割型メカニカルシール装置１０２は、図１〜図３に示す実施形態の変形例であり、回転密封環１２０に対して、二次シール部材としてのＯリング２３５とスプリング６２とが装着してあり、軸カラー１２２の割面に一次シール部材としてのガスケット２１５が装着してある。以下に、詳細に説明するが、図４において、図１〜図３に示す実施形態に示す部材と共通する部材には、共通する符号を付し、その説明を一部省略する。

この装置１０２は、シールカバー１２と、その内部に配置された回転側密封環１２０および静止側密封環１３０とを、主要部品として有する。この実施形態においても、シールカバー１２は、回転軸６の軸芯に実質的に平行な分割面１２ｃで２分割可能なカバー半割体１２ａ，１２ｂ（図２参照）で構成してある。

シールカバー１２の割面１２ｃには、ガスケット溝１３がカバー半割体のそれぞれに対して軸方向に沿って形成してあり、その内部に、紐状の紐状ガスケット１１５が装着してある。紐状ガスケット１１５は、図１〜図３に示す紐状ガスケット同様である。

Ｏリング溝１７の底部では、周方向の二カ所位置、すなわちシールカバー１２の割面１２ｃの位置で、Ｏリング溝１７とガスケット溝１３とが交差し、ガスケット１１５の一方の第１端部１１５ａとＯリング１８とが圧接して接触するようになっている。そのため、ガスケット１１５の第１端部１１５ａの位置で、内部隙間８から分割面１２ｃを通して外部に漏れようとする密封流体の漏洩を防止している。

シールカバー１２と回転軸６との間の隙間には、回転側密封環１２０と静止側密封環１３０とが配置してあり、メカニカルシールを構成している。回転側密封環１２０は、静止側密封環１３０の静止摺動面１３１に対して摺動する回転摺動面１２１を有し、静止側密封環１３０と同様に、回転軸６の軸芯に実質的に平行な分割面に沿って二分割可能な構造を有する。

回転側密封環１２０は、軸カラー１２２により回転軸６に対して着脱可能に固定され、回転軸６と共に回転するようになっている。軸カラー１２２は、回転軸６の軸芯に実質的に平行な分割面１２２ｃで二分割可能になっており、ボルト１２４により分割半割体が分離可能に連結してある。１軸カラー２２の内周部は、ボルト２４の締め付けにより回転軸６の外周に密着し、軸カラー１２２は、回転軸６に固定され、回転軸６と共に回転するようになっている。

軸カラー１２２には、リング１２６が装着してあると共に、Ｏリング１２８が装着してあり、回転側密封環１２０と回転軸６との間の隙間をシールしている。このＯリング１２８も、Ｏリング１８と同様な合成樹脂あるいはゴムなどで構成され、図１に示すＯリング１８と同様に、周方向の一カ所で切断面を有する。

静止側密封環１３０は、図１に示す静止側密封環３０と同様に、回転軸６の軸芯に実質的に平行な分割面において、分割半割体へと二分割可能であり、その外周には、ホルダ５０が配置してある。ホルダ５０と静止側密封環１３０との間には、Ｏリング５２が装着してあり、それらの間のシール性を確保している。

静止摺動面１３１に近い静止側密封環１３０の外周面には、横断面が半円形状のＯリング溝３２が円周方向に沿って形成してある。Ｏリング溝３２には、Ｏリング５２が装着され、ホルダ５０との間をシールしている。

静止側密封環１３０の外周面において、Ｏリング溝３２の軸方向の隣には、シール装着面１３３およびアダプタ先端装着面１３４が、この順で形成してある。シール装着面１３３には、Ｏリング１３５が装着される。Ｏリング１３５は、紐状のＯリングが切断面において連結されることで、リング形状のＯリングを構成している。

シール装着面１３３は、その横断面がＯリング１３５の外周形状に合わせた円弧形状（円の約１／４のＲ）を有し、密封環１３０とＯリング１３５との間の隙間を有さないように形成しており、また、シール装着面１３３にＯリング１３５を装着した状態で、Ｏリング１３５の外周が、静止側密封環１３０の最大外径の外周面から飛び出すようになっている。Ｏリング１３５の外周が静止側密封環１３０の最大外径の外周面１３８から半径方向の外方に飛び出す寸法は、図１〜図３に示す実施形態において、Ｏリング３５と外周面３８との関係と同じである。

本実施形態では、シールカバー１２の分割面１２ｃに設けられた紐状のガスケット１１５の他方の第２端部１１５ｂは、シールカバー１２の内周面に露出しており、Ｏリング１３５の外周面の一部に圧接するようになっている。

Ｏリング１３５は、シール装着面１３３に接触すると共に、アダプタ先端装着面１３４である円筒外周面にも接触する。アダプタ先端装着面１３４には、アダプタ１６３の先端内周面も接触し、アダプタ１６３の先端面が、Ｏリング１３５に接触可能になっている。アダプタ１６３の先端面は、図１〜図３に示すアダプタ６３と同様に、Ｏリング１３５の外周面形状に合わせて凹状に窪んでおり、Ｏリング１３５に密着するようになっている。

アダプタ１６３の後端部は、リテーナ１６０により保持してある。リテーナ１６０は、シールカバー１２と同様に、二分割可能な半割体で構成してあり、ボルトにより分割可能に組み立てられている。リテーナ１６０は、ボルト１６６によりシールカバー１２の外方端面に着脱自在に装着される。

アダプタ１６３は、図１〜図３に示すアダプタ６３と同様な構成を有している。Ｏリング１３５およびガスケット１１５は、図１〜図３に示すＯリング３５およびガスケット１５と同様な材質で構成される。

回転摺動面１２１に近い回転側密封環１２０の外周面には、Ｏリング溝が円周方向に沿って形成してある。Ｏリング溝には、Ｏリング４２が装着され、ホルダ４０との間をシールしている。

回転側密封環１２０の外周面において、Ｏリング４２が装着してあるＯリング溝の軸方向の隣には、シール装着面２３３およびアダプタ先端装着面２３４が、この順で形成してある。シール装着面２３３には、二次シール部材としてのＯリング２３５が装着される。Ｏリング２３５は、紐状のＯリングが切断面において連結されることで、リング形状のＯリングを構成している。

シール装着面２３３は、その横断面がＯリング２３５の外周形状に合わせた円弧形状（円の約１／４のＲ）を有し、密封環１２０とＯリング２３５との間の隙間を有さないように形成しており、また、シール装着面２３３にＯリング２３５を装着した状態で、Ｏリング２３５の外周が、回転側密封環１３０の最大外径の外周面から飛び出すようになっている。Ｏリング２３５の外周が回転側密封環１２０の最大外径の外周面から半径方向の外方に飛び出す寸法は、図１〜図３に示す実施形態において、Ｏリング３５と外周面３８との関係と同じである。

Ｏリング２３５は、シール装着面２３３に接触すると共に、アダプタ先端装着面２３４である円筒外周面にも接触する。アダプタ先端装着面２３４には、アダプタ２６３の先端内周面も接触し、アダプタ２６３の先端面が、Ｏリング２３５に接触可能になっている。アダプタ２６３の先端面は、図１〜図３に示すアダプタ６３と同様に、Ｏリング２３５の外周面形状に合わせて凹状に窪んでおり、Ｏリング２３５に密着するようになっている。

アダプタ２６３は、図１〜図３に示すアダプタ６３と同様な構成を有している。Ｏリング２３５およびガスケット２１５は、図１〜図３に示すＯリング３５およびガスケット１５と同様な材質で構成される。

アダプタ２６３の後端面には、円周方向に複数配置されたスプリング６２の一端が当接し、アダプタ２６３をＯリング２３５方向に押圧するようになっている。スプリング２６２の他端は、軸カラー１２２に保持してある。

軸カラー１２２に取り付けられたスプリング６２によるスプリング力は、アダプタ２６３に伝わり、Ｏリング２３５を押圧し、Ｏリング２３５を二次シール装着面２３３に押し付ける。その押し付け力は、回転側密封環１２０に伝わり、回転側密封環１２０の静止摺動面１２１は、静止側密封環１３０の回転摺動面１３１に押し付けられる。

すなわち、回転側密封環１２０は、ホルダ４０およびＯリング２３５と共に、軸カラー１２２に対して軸方向移動可能に軸カラー１２２に取り付けられる。しかも、本実施形態では、軸カラー１２２の分割面１１２ｃに設けられた紐状のガスケット２１５の一方の第１端部２１５ａは、分割面１１２ｃにおいて、Ｏリング１２８の外周部に当接し、これらの間の密封性を確保している。また、ガスケット２１５の他方の第２端部２１５ｂは、少なくともＯリング２３５の軸方向の移動範囲内で軸カラー１２２の内周面に露出しており、Ｏリング２３５の外周面の一部に圧接するようになっている。

そのためＯリング２３５は、回転側密封環１２０と共に軸方向に移動する際に、ガスケット２１５の第２端部２１５ｂに沿って摺動可能になっており、しかもそれらの間のシール性を保持している。また、Ｏリング２３５の外周部は、ガスケットの第２端部２１５ｂとの接触部以外では、軸カラー１２２の内周面に接触している。したがって、回転側密封環１２０の外周面と軸カラー１２２の内周面との隙間幅から外部へと漏れようとする密封流体の漏れを防止することができる。

本実施形態に係る分割型メカニカルシール装置２では、二次シール部材としてのＯリング２３５は、回転側密封環１２０に対して軸方向に同時に移動するように装着され、軸カラー１２２の内周面に露出するガスケット２１５の第２端部２１５ｂに対して、回転軸６の軸方向に沿って移動可能に接触している。このため、Ｏリング２３５は、回転側密封環１２０に対して軸方向に相対移動することなく、ガスケット２１５の第２端部２１５ｂに摺動して移動する。このためＯリング２３５が回転側密封環１２０に摺動することによるＯリング２３５の損傷を抑制することができる。

またＯリング２３５が回転側密封環１２０に対して相対移動しないことから、回転側密封環１２０の割面にＯリング２３５が入り込んで噛み込まれることが防止され、この点でも、Ｏリング２３５の損傷を抑制することができる。Ｏリング２３５の損傷を抑制することができるため、Ｏリング２３５とガスケット２１５によるシール特性の劣化を防止することができ、シール特性の向上を図ることができる。

なお、Ｏリング２３５とガスケット２１５との接触は、軸カラー１２２の分割面２１２ｃでのみ行われ全周ではないことから、ガスケット２１５に対するＯリング２３５の摩擦力も少なく、Ｏリング２３５はガスケット２１５に対して軸方向にスムーズに移動可能である。

さらに、Ｏリング２３５とガスケット２１５との接触部において、二次シールと密封環の相対位置が変化しない構造なので、密封流体がスラリーなどである場合においても、スラリーが二次シールと密封環との隙間に入り込んで固着するおそれはなくなり、二次シールの軸方向移動を阻害することが防止され、シール特性の劣化が少ない。

しかも本実施形態では、スプリング６２の先端にリング状のアダプタ２６３が取り付けられ、アダプタ２６３を介して、Ｏリング２３５を軸方向に押圧する。アダプタ２６３を介してＯリング２３５を軸方向に押圧することで、Ｏリング２３５と回転側密封環１２０との間で、Ｏリング２３５を、密封環１２０に対して相対移動しないように保持させることができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

たとえば、上述した実施形態においては静止側密封環３０に対して二次シール部材としてのＯリングを装着したが、回転側密封環２０に対して、二次シールとしてのＯリングを装着することも可能である。
また、上述した実施形態では、密封環２０および３０の外周側に密封流体が存在するインサイド型メカニカルシール装置について説明したが、密封環２０および３０の内周側に密封流体が存在するアウトサイド型メカニカルシール装置に対しても本発明を適用することができる。
さらに上述した実施形態では、シールカバー１２とハウジング４とが別の部材で構成してあるが、これらは一体化してある装置に対しても本発明の構造を適用することができる。その場合には、ハウジング４がシールカバーを兼ねることになる。

本発明の分割型メカニカルシール装置は、ポンプやコンプレッサなどの回転装置における回転軸とケーシングとの隙間を密封するシール装置として幅広く利用することができる。

２，１０２… 分割型メカニカルシール装置
４… ケーシング
６… 回転軸
１２… シールカバー
１５，２１５… ガスケット（一次シール部材）
２０，１２０… 回転側密封環
２１，１２１… 回転摺動面
２２，１２２… 軸カラー
３０，１３０… 静止側密封環
３１，１３１… 静止摺動面
３３，２３３… 二次シール装着面
３５，２３５… Ｏリング（二次シール部材）
４０，５０… ホルダ
６０… リテーナ
６２… スプリング
６３… アダプタ

Claims

回転軸に取り付けられて当該回転軸と共に回転する回転側密封環と、
シールカバーに取り付けられて前記回転側密封環に対して軸方向に当接して摺動する静止側密封環とを有し、
前記回転軸と当該回転軸を覆うシールカバーとの間の被密封流体を密封する分割型メカニカルシール装置であって、
前記シールカバー、または前記回転軸に固定してある軸カラー部材が、前記回転軸の周囲から取り付け可能なように、分割面で分割可能であり、
前記シールカバーの分割面、または前記軸カラー部材の分割面には、当該分割面からの流体の漏洩を防止する紐状の一次シール部材が、当該一次シール部材の少なくとも一部が前記シールカバーの被密封流体側に露出するように装着され、
前記回転側密封環および前記静止側密封環のいずれか一方の密封環には、周方向に延在する二次シール部材と前記一方の密封環をいずれか他方の密封環に向けて押圧する弾発手段が装着され、
前記一次シール部材の被密封流体側に露出する部分に、前記二次シール部材が接触していることを特徴とする分割型メカニカルシール装置。
前記弾発手段が二次シール部材を介して前記一方の密封環を、前記他方の密封環に向けて押圧していることを特徴とする請求項１に記載の分割型メカニカルシール装置。
前記弾発手段の先端にアダプタが取り付けられ、前記アダプタを介して、前記二次シール部材を軸方向に押圧する請求項２に記載の分割型メカニカルシール装置。
前記静止側密封環の外周に設けられた二次シール装着面に、当該静止側密封環に対して軸方向に相対移動ができないように前記二次シール部材が装着してあり、
前記静止側密封環が前記回転側密封環に向けて軸方向に押圧されている請求項１〜３のいずれかに記載の分割型メカニカルシール装置。