JPWO2016006535A1 - メカニカルシール - Google Patents

Abstract

遊動環と固定環との間にシール部材を設けることなく、シール性を向上する。回転環（１１０）と、固定環（１２０）と、軸線方向において回転環（１１０）に対して突出し、突出する方向の先端面である摺動面（１３１ａ）が回転環（１２０）と摺動する環状の摺動部（１３１）と、軸線方向において固定環（１２０）に対して突出し、突出する方向の先端面である被押圧面（１３２ａ）が固定環（１２０）と当接する環状の被押圧部（１３２）とを有し、摺動部（１３１）の摺動面（１３１ａ）と被押圧部（１３２）の被押圧面（１３２ａ）を介して、密封対象流体を密封する遊動環と、を有するメカニカルシール（１００）において、遊動環（１３０）は、流体側（Ｌ）の軸線方向の端面であって回転環（１１０）側へ密封対象流体の流体圧力を受ける面の面積の大きさと、流体側（Ｌ）の軸線方向の端面であって固定環（１２０）側へ密封対象流体の流体圧力を受ける面の面積の大きさが異なることを特徴とする。

Description

本発明は、遊動環を用いたメカニカルシールに関する。

従来、メカニカルシールにおいては、回転軸と共に回転する回転環と、ハウジングに固定される固定環との間に遊動環を備える構成が知られている。遊動環は、回転環に摺動する摺動面を有するノーズ部（摺動部）と、固定環に押圧される被押圧面を有するノーズ部（当接部）とを有する。このような構成のメカニカルシールにおいては、摺動面と被押圧面を介して密封対象流体を密封し、密封対象流体を密封する側において、遊動環は流体圧力を受ける。ノーズ部（摺動部、当接部）は、遊動環が回転軸の軸線方向に傾かないようにするため、回転軸の軸線方向の両側から遊動環に作用する流体圧力による力が等しくなるように遊動環の端面に設けられている。

特開２００５−２４９１３１号公報

しかしながら、遊動環が回転軸の軸線方向に傾くことなくその位置を維持する場合、遊動環の被押圧面と固定環の押圧面とが互いに平行な状態を保つため、被押圧面と押圧面とが当接する面積が大きくなる。被押圧面と押圧面との当接面積が大きくなると、面圧が低くなり、遊動環と固定環との間のシール性が低下してしまう。

そこで、特許文献１には、遊動環８と静止環（固定環）４との間にシール部材としてＯリング２５を設けることで、遊動環８と静止環４との間の環状隙間を密封する構成が開示されている。このように、Ｏリング２５を設けることで、遊動環８と静止環４との間のシール性を向上することができるが、部品数が増加し、それに伴い製造工程の増加、コストの増加となってしまう。

さらに、Ｏリング２５を設けた場合以下のような課題もあった。Ｏリング２５が流体圧力を受けることで、その形状が変形し、静止環４とＯリング２５との間に回転軸の軸線方向の隙間ができる場合がある。特に高圧条件下においてＯリング２５の形状は変形しやすく、遊動環８と静止環４との間のシール性が低下するおそれがある。また、流体圧力の影響によりＯリング２５の形状が変形すると、遊動環８に対する軸線方向の静止環４側から回転環６側に作用する流体圧力による力の大きさが変わり、遊動環８の位置決めの制御が難しくなる。

そこで、本発明は、遊動環と固定環との間にシール部材を設けることなく、シール性を向上することを目的とする。

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。

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シールするメカニカルシールであって、
前記回転軸と共に回転する回転環と、
前記ハウジングに対して固定される固定環と、
前記回転軸の軸線方向において前記回転環と前記固定環との間に設けられる遊動環であって、前記軸線方向において前記回転環に対して突出し、該突出する方向の先端面が前記回転環と摺動する環状の摺動部と、前記軸線方向において前記固定環に対して突出し、該突出する方向の先端面が前記固定環と当接する環状の当接部とを有し、前記摺動部の先端面と前記当接部の先端面を介して密封対象流体を密封する遊動環と、
を有するメカニカルシールにおいて、
前記遊動環は、
前記軸線方向の端面であって前記軸線方向の前記固定環側から前記回転環側へ向かう方向へ前記密封対象流体の流体圧力を受ける面の面積の大きさと、前記軸線方向の端面であって前記軸線方向の前記回転環側から前記固定環側へ向かう方向へ前記流体圧力を受ける面の面積の大きさとが異なることを特徴とする。

また、密封対象流体が摺動部の外径側に存在する際は摺動部の先端面の最内径と当接部の最内径の大きさが異なり、密封対象流体が摺動部の内径側に存在する際は摺動部の先端面の最外径と当接部の最外径の大きさが異なると良い。

この構成によれば、遊動環に対して、密封対象流体の流体圧力による力が、回転軸の軸線方向において固定環側から回転環側へ作用する力の大きさと、回転環側から固定環側へ遊動環に対して作用する力の大きさとが異なる。そのため、遊動環は、回転モーメントが働くことにより回転軸の軸線方向に対し傾くこととなる。

遊動環の径方向外側が固定環側から回転環側へ傾く場合、（つまり、遊動環の外周面が回転環側を向くように傾く場合、）遊動環の摺動部の先端面のうち内径側が回転環から離間し、外径側が回転環と摺動し、遊動環の当接部の先端面のうち外径側が固定環から離間し、遊動環の当接部の先端面のうち内径側が固定環と当接する。

一方、遊動環の径方向外側が回転環側から固定環側へ傾く場合、（つまり、遊動環の外周面が固定環側を向くように傾く場合、）遊動環の摺動部の先端面のうち外径側が回転環から離間し、遊動環の摺動部の先端面のうち内径側が回転環と摺動し、遊動環の当接部の先端面のうち内径側が固定環から離間し、遊動環の当接部の先端面のうち外径側が固定環と当接する。

このように、遊動環が回転軸の軸線方向に対して傾き、遊動環の当接部の先端面のうち一部が固定環から離間することで、遊動環と固定環との当接面積が小さくなり、遊動環が固定環に対して局所的に当接することとなる。そのため、遊動環と固定環との間の当接圧が大きくなり、遊動環と固定環との間のシール性が向上する。そのため、遊動環と固定環との間にシール部材を設ける必要がない。

また、遊動環が回転軸の軸線方向に対して傾き、遊動環の摺動部の先端面のうち密封対象流体を密封する側が回転環から離間する場合、離間することにより形成された空間に密封対象流体が入り込み、密封対象流体の循環が促進され、遊動環と回転環との間の堆積物を流し出しやすく、また、流体が入り込むことにより摺動面の潤滑性も向上する。一方、遊動環の摺動部の先端面のうち密封対象流体を密封しない側が回転環から離間する場合、離間することにより形成された空間に大気等の外部流体が入り込み、回転環と遊動環との摺動部分が冷却されやすい。

また、内周面が回転軸の外周面に固定される筒状の軸固定部と、軸固定部から径方向外側に向かって延びて回転環を保持する保持部と、を有する環状のスリーブと、回転環と保持部との間の環状隙間をシールする環状のシール部材と、を有し、シール部材と回転環とが当接する箇所が摺動部よりも径方向において密封対象流体側とは反対側（例えば、密封対象流体が摺動部の外径側にあるときはその反対側、つまり内径側）であると良い。シール部材が回転環と当接する箇所が摺動部よりも径方向において反密封対象流体側であることにより、つまり、回転環とスリーブとのシール箇所が摺動部よりも径方向において反密封対象流体側であることにより、回転環の軸方向における端面の流体圧力を受ける面積のうち、シール部材が存在する側を大きくできる。そのため、回転環において軸線方向の回転環側から固定環側へ作用する力が大きくなり、回転環と遊動環の摺動部の先端面との当接圧が大きくなり、回転環と遊動環とのシール性が向上する。

以上説明したように、本発明によれば、遊動環と固定環との間にシール部材を設けることなく、シール性を向上することができる。

図１は、本発明の実施例に係るメカニカルシールの全体構成を示す模式的断面図である。 図２は、本発明に係るメカニカルシールに作用する力を説明するための模式的断面図である。 図３は、本発明に係るメカニカルシールが備える遊動環が回転モーメントにより傾いた状態を示す断面図である。 図４は、傾いていない状態の遊動環と傾いた状態の遊動環を示す断面図である。

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、実施の形態に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態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。

（本実施例）
＜本実施例に係るメカニカルシールの構成＞
図１を参照して、本発明の実施例（以下、本実施例という）に係るメカニカルシールの全体構成について説明する。図１は、本実施例に係るメカニカルシールの全体構成を示す模式的断面図である。本実施例においては、メカニカルシールを１つ用いたシングルシール構成について説明するが、２つのメカニカルシールを用いたダブルシール構成に本発明の構成を適用してもよい。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シール（封止）するために用いられる。

図１に示すように、本実施例に係るメカニカルシール１００は、回転軸２００と共に回転する回転環１１０と、ハウジング３００に固定される固定環（静止環）１２０と、回転環１１０と固定環１２０との間に設けられる遊動環１３０とを有している。さらに、メカニカルシール１００は、内周面が回転軸２００の外周面に固定される筒状の軸固定部１４１と、軸固定部１４１から回転軸２００の径方向外側に延びて回転環１１０を保持する保持部１４２とを備えるスリーブ１４０を有している。さらに、メカニカルシール１００は、固定環１２０を遊動環１３０に対して付勢する付勢部材としてのスプリングバネ１５０を有している。

回転環１１０は、回転軸２００に対し平行な方向（以下、軸線方向という）の一方の端面であって、遊動環１３０に対して摺動する摺動面１１０ａを有している。固定環１２０は、軸線方向の一方の端面であって、遊動環１３０に当接してこれを回転環１１０側へ押圧する押圧面１２０ａを有している。

遊動環１３０は、軸線方向において回転環１１０と固定環１２０との間で、他の部材と固定されることなく設けられている。なお、遊動環１３０は、回転環１１０に対して摺動するが、ハウジング３００から突出して設けられるピン３０１により回転軸２００の回転方向への移動が規制されている。また、遊動環１３０は、回転環１１０に対して突出して、その突出する方向の先端面（以下、摺動面１３１ａとする）で回転環１１０の摺動面１１０ａに対して摺動する摺動部１３１を有している。また、遊動環１３０は、固定環１２０に対して突出して、その突出する方向の先端面（以下、被押圧面１３２ａとする）で固定環１２０の押圧面１２０ａに押圧される当接部としての被押圧部１３２を有している。

メカニカルシール１００は、遊動環１３０の摺動面１３１ａと被押圧面１３２ａを介して、密封対象流体を密封する。すなわち、ハウジング３００内が、摺動面１３１ａと被押圧面１３２ａを介して密封対象流体が密封される流体側Ｌと、密封対象流体が密封されない大気側（非流体側）Ａとに分けられる。本実施例において、図１に示すように、流体側Ｌは、摺動面１３１ａ、被押圧面１３２ａよりも回転軸２００の径方向外側であり、大気側Ａは、摺動面１３１ａ、被押圧面１３２ａよりも回転軸２００の径方向内側である。

＜メカニカルシールの各部材に作用する力＞
次に、図２を参照して、本実施例のメカニカルシールの各部材に作用する力について説明する。図２は、本実施例のメカニカルシールの各部材に作用する力について説明するための模式的断面図である。なお、図２においては、スリーブ１４０等一部の構成を省略して図示する。回転軸２００についても省略しているが、回転軸２００の軸中心Ｏのみ図示する。なお、以下、軸線方向において回転環が存在する側（図中左側）を回転環側とし、固定環が存在する側（図中右側）を固定環側とする。

固定環１２０の軸線方向の端面のうち遊動環１３０に対向する側と反対側の端面であって、密封対象流体の流体圧力Ｐの影響を受ける端面１２１ａの面積をＳ１とする。図２に示すように、端面１２１ａには、軸線方向の回転環１１０側へ力Ｆ１＝Ｐ×Ｓ１が作用する。また、端面１２１ａのうち回転軸２００の軸中心Ｏからの距離が最も短い部分の径（本実施例においては密封対象流体をシールする最内径位置である固定環１２０と二次シール４０１との接触箇所の径）をＲ１とする。

固定環１２０の軸線方向の端面のうち遊動環１３０に対向する側の端面であって、密封対象流体の流体圧力Ｐの影響を受ける端面１２１ｂの面積をＳ２とする。なお、本実施例において、流体圧力Ｐの影響を受ける端面１２１ｂには、押圧面１２０ａのうち流体圧力Ｐの影響を受ける面を含むものとする。図２に示すように、端面１２１ｂには、軸線方向の固定環１２０側へＦ２＝Ｐ×Ｓ２の力が作用する。また、端面１２１ｂのうち回転軸２００の軸中心Ｏからの距離が最も短い部分の径（本実施例においては被押圧面１３２ａの最内径に対応）をＲ２とする。

遊動環１３０の軸線方向の端面のうち固定環１２０に対向する側の端面であって、密封対象流体の流体圧力Ｐの影響を受ける端面１３２ｂの面積をＳ３とする。なお、本実施例において、流体圧力Ｐの影響を受ける端面１３２ｂには、被押圧部１３２の面のうち流体圧力Ｐの影響を受ける面を含むものとする。図２に示すように、端面１３２ｂには、軸線方向の回転環１１０側へＦ３＝Ｐ×Ｓ３の力が作用する。

遊動環１３０の軸線方向の端面のうち回転環１１０に対向する側の端面であって、密封対象流体の流体圧力Ｐの影響を受ける端面１３１ｂの面積をＳ４とする。図２に示すように、端面１３１ｂには、軸線方向の固定環１２０側へＦ４＝Ｐ×Ｓ４の力が作用する。また、端面１３１ｂのうち回転軸２００の軸中心Ｏからの距離が最も短い部分の径（本実施例においては摺動面１３１ａの最内径に対応）をＲ３とする。

ここで、軸線方向において固定環１２０に作用する力Ｆ１と力Ｆ２の関係が、Ｆ２＞Ｆ１の場合、固定環１２０は遊動環１３０から離間することとなってしまうため、固定環１２０が遊動環１３０に対して当接した状態を保つように、固定環１２０にはＦ１が働く方向と同じ方向に、スプリングバネ１５０により付勢力Ｆｓｐが与えられている。Ｆ２＜Ｆ１＋Ｆｓｐの関係を満たすように、付勢力Ｆｓｐを調整することで、固定環１２０は遊動環１３０に対して当接した状態を維持できる。しかし、付勢力Ｆｓｐの大きいスプリングバネ１５０を用いる場合、メカニカルシール１００の組立て作業が困難となる。

したがって、本実施例においては、Ｆ２＜Ｆ１を満たす関係とした。すなわち、固定環１２０の端面１２１ａの面積Ｓ１が、固定環１２０の端面１２１ｂの面積Ｓ２よりも大きくなるように構成した。言い換えると、端面１２１ａの最内径Ｒ１から固定環１２０の外径までの幅が、被押圧面１３２ａの最内径Ｒ２から固定環１２０の外径までの幅よりも大きくなるように構成した。すなわち、Ｒ２＞Ｒ１を満たすように構成した。

そのため、本実施例の構成においては、スプリングバネ１５０による付勢力Ｆｓｐの大きさに関わらず、常に、Ｆ２＜Ｆ１＋Ｆｓｐの関係が成立する。固定環１２０に作用する力をこのように設定することにより、固定環１２０が遊動環１３０に対して当接した状態を保つことができる。

さらに、回転環１１０の背面（回転環１１０における遊動環１３０とは反対側の面）が圧力によりスリーブ１４０の保持部１４２と接触する条件について説明する。固定環１２０を遊動環１３０に対して押す力をＦとし、流体圧力Ｐの影響により回転環１１０を遊動環１３０に対して押す力をＦ５とする。回転環１１０の背面が保持部１４２と接触する条件は、Ｆ＋Ｆ３＞Ｆ４＋Ｆ５である。本構造が軸線方向に対し傾いても、固定環１２０が遊動環１３０に対して当接した状態を保つ条件と、回転環１１０の背面が保持部１４２と接触する条件を満たす必要がある。

＜本実施例の優れた点＞
さらに、図３、図４を参照して、本実施例の優れた点について説明する。図３は、本実施例に係るメカニカルシールが備える遊動環が回転モーメントにより傾いた状態を示す図であり、図３（ａ）は、図中Ｒ１方向（反時計回り方向）に傾くように構成された遊動環を示している。また、図３（ｂ）は、図中Ｒ２方向（時計回り方向）に傾くように構成された遊動環を示している。なお、図３においては、遊動環の断面の一部のみが示されており、奥行きは省略されている。図４は、傾いていない状態の遊動環及び傾いた状態の遊動環を示す断面図である。図４（ａ）は、図３（ａ）で示した構成の遊動環が傾いていない状態を示し、図４（ｂ）は、図３（ａ）で示した構成の遊動環が傾いた状態を示している。また、図４（ｃ）は、図３（ｂ）で示した構成の遊動環が傾いた状態を示している。

本実施例においては、摺動面１３１ａの最内径Ｒ３の大きさと、被押圧面１３２ａの最内径Ｒ２の大きさとが異なっているため、固定環１２０側に流体圧力Ｐを受ける端面１３１ｂの面積Ｓ４と、回転環１１０側に流体圧力Ｐを受ける端面１３２ｂの面積Ｓ３とが異なっている。そのため、端面１３１ｂに作用する力Ｆ４と、端面１３２ｂに作用する力Ｆ３の大きさが異なり、回転モーメントが働くことにより、他の部材に固定されていない遊動環１３０は軸線方向に傾く。

遊動環１３０が軸線方向に傾くと、遊動環１３０の摺動面１３１ａの一部が回転環１１０の摺動面１１０ａと離間し、遊動環１３０の被押圧面１３２ａの一部が固定環１２０の押圧面１２０ａから離間する。

このように、本実施例においては、遊動環１３０の被押圧面１３２ａの一部が固定環１２０の押圧面１２０ａから離間することにより、被押圧面１３２ａと押圧面１２０ａとの当接面積が小さくなり、局所的に被押圧面１３２ａと押圧面１２０ａとが当接することとなる。そのため、被押圧面１３２ａに対する押圧面１２０ａの当接圧が大きくなり、遊動環１３０と固定環１２０との間のシール性が向上することとなる。特に高圧条件下において、より高い圧力が遊動環１３０に働くこととなり、大きな回転モーメントが働き、より大きい傾かせる力が働くため、シール性が向上することとなる。そのため、本実施例の構成においては、遊動環１３０と固定環１２０との間の隙間をシール（封止）するためにＯリング等のシール部材を設ける必要がない。したがって、高圧条件下において遊動環１３０の位置決めの制御が困難となるＯリングを設けた場合の問題も生じない。

さらに、遊動環の構成として、図３（ａ）、図４（ｂ）に示すＲ１方向に傾く構成を採用した場合、及び、図３（ｂ）、図４（ｃ）に示すＲ２方向に傾く構成を採用した場合にそれぞれ得られる効果について説明する。

ここで、本実施例において、図４に示すように、遊動環１３０のモーメントの中心（回転中心。詳細には、図４に示される各断面部分におけるモーメントの中心。）Ｏｙは、摺動面１３１ａの最内径Ｒ３と被押圧面１３２ａの最内径Ｒ２のうち小さい方の径よりも径方向外側にある。具体的には、最内径Ｒ３が最内径Ｒ２より小さい図３（ａ）、図４（ｂ）に示す構成においては、最内径Ｒ３よりも径方向外側に回転中心Ｏｙがある。このため、遊動環１３０は、回転モーメントにより、回転中心Ｏｙを中心としてＲ１方向に回転する。これに対し、最内径Ｒ２が最内径Ｒ３より小さい図３（ｂ）、図４（ｃ）に示す構成においては、最内径Ｒ２よりも径方向外側に回転中心Ｏｙがある。このため、遊動環１３０は、回転モーメントにより、回転中心Ｏｙを中心としてＲ２方向に回転する。

まず、図３（ａ）及び図４（ｂ）を参照して、最内径Ｒ３が最内径Ｒ２より小さい場合、すなわち、面積Ｓ４が面積Ｓ３よりも大きい場合について説明する。この場合には、端面１３１ｂに作用する力Ｆ４が端面１３２ｂに作用する力Ｆ３よりも大きくなるが、回転中心Ｏｙが最内径Ｒ３よりも径方向外側にあるため、端面１３１ｂに作用する力Ｆ４と、端面１３２ｂに作用する力Ｆ３との差分（すなわち、合力Ｆ４−Ｆ３）は、端面１３１ｂにおける回転中心Ｏｙよりも径方向内側の部分に作用する。その結果、遊動環１３０は図３（ａ）中のＲ１方向（反時計回り方向）に傾くため、遊動環１３０はその径方向外側が回転環１１０側へ向かうように傾く。

遊動環１３０がＲ１方向に傾いた状態においては、摺動面１３１ａのうち大気側Ａの面が摺動面１１０ａから離間し、摺動面１３１ａのうち流体側Ｌのみが摺動面１１０ａに当接し摺動する。これにより、摺動面１３１ａのうち大気側Ａの面が摺動面１１０ａから離間することにより形成された隙間Ｈ１に大気等の外部流体が入り込み、回転環１１０と遊動環１３０との摺動部分が冷却されやすいという効果を得ることができる。

次に、図３（ｂ）及び図４（ｃ）を参照して、最内径Ｒ２が最内径Ｒ３より小さい場合、すなわち、面積Ｓ３が面積Ｓ４よりも大きい場合について説明する。この場合には、端面１３２ｂに作用する力Ｆ３が端面１３１ｂに作用する力Ｆ４よりも大きくなるが、回転中心Ｏｙが最内径Ｒ２よりも径方向外側にあるため、端面１３２ｂに作用する力Ｆ３と、端面１３１ｂに作用する力Ｆ４との差分（すなわち、合力Ｆ３−Ｆ４）は、端面１３２ｂにおける回転中心Ｏｙよりも径方向内側の部分に作用する。その結果、遊動環１３０は図３（ｂ）中のＲ２方向（時計回り方向）に傾くため、遊動環１３０はその径方向外側が固定環１２０側へ向かうように傾く。

遊動環１３０がＲ２方向に傾いた状態においては、摺動面１３１ａのうち流体側Ｌの面が摺動面１１０ａから離間し、摺動面１３１ａのうち大気側Ａのみが摺動面１１０ａに当接し摺動する。これにより、摺動面１３１ａのうち流体側Ｌの面が摺動面１１０ａから離間することにより形成された隙間Ｈ２に密封対象流体が入り込む。その結果、密封対象流体の循環が促進され、さらに遊動環１３０と回転環１１０との間の堆積物を流し出しやすいという効果を得ることができる。

スリーブ１４０の保持部１４２と回転環１１０との間の隙間をシールするシール部材としてのＯリング４００が保持部１４２に設けられた径方向に凹んだ凹部の中に設けられ、径方向に潰れてシールするように設けられる。これにより、Ｏリング４００が密封流体の圧力により（回転環が変位する方向である）軸線方向に潰れてシールをすることが無いため、回転環の変形に影響を与えることなく、また、密封流体の圧力の大きさによるシール面圧の変化が少なく、常に一定の当接圧でのシールが出来、例えば、Ｏリングが軸線方向における回転環１１０の端面１１１ａに当接して設けられる構成と比較して、より確実にシールすることが出来る。更に、シール部材と回転環とが当接する箇所が摺動部よりも径方向において密封対象流体側とは反対側（例えば、密封対象流体が摺動部の外径側にあるときはその反対側、つまり内径側）であると良く、シール部材が回転環と当接する箇所が摺動部よりも径方向において反密封対象流体側であることにより、（つまり、回転環とスリーブとのシール箇所が摺動部よりも径方向において反密封対象流体側であることにより、）回転環の軸方向における端面の流体圧力を受ける面積のうち、シール部材が存在する側を大きくできる。そのため、回転環において軸線方向の回転環側から固定環側へ作用する力が大きくなり、回転環と遊動環の摺動部の先端面との当接圧が大きくなり、回転環と遊動環とのシール性が向上する。

なお、図２に示すように遊動環１３０の摺動部１３１の根元部１３１ｃ（摺動部１３１と端面１３１ｂとの間の部分）は、密封対象流体の流体溜まりを生じにくくするため、また、根元部を損傷し難くするため、直角ではなく緩やかな曲面やテーパ状となる構造（根本部を損傷し難く、また、流体溜まりを生じ難い構造）がよい。

１００ メカニカルシール
１１０ 回転環
１１０ａ 摺動面
１２０ 固定環
１２０ａ 押圧面
１３０ 遊動環
１３１ 摺動部
１３１ａ 摺動面
１３２ 被押圧部
１３２ａ 被押圧面
１４０ スリーブ
１４１ 軸固定部
１４２ 保持部
１５０ スプリングバネ
２００ 回転軸
３００ ハウジング
３０１ ピン
４００ Ｏリング

Claims (3)

1. 回転軸とハウジングとの間の環状隙間をシールするメカニカルシールであって、
   前記回転軸と共に回転する回転環と、
   前記ハウジングに対して固定される固定環と、
   前記回転軸の軸線方向において前記回転環と前記固定環との間に設けられる遊動環であって、前記軸線方向において前記回転環に対して突出し、該突出する方向の先端面が前記回転環と摺動する環状の摺動部と、前記軸線方向において前記固定環に対して突出し、該突出する方向の先端面が前記固定環と当接する環状の当接部とを有し、前記摺動部の先端面と前記当接部の先端面を介して密封対象流体を密封する遊動環と、
   を有するメカニカルシールにおいて、
   前記遊動環は、
   前記軸線方向の端面であって前記軸線方向の前記固定環側から前記回転環側へ向かう方向へ前記密封対象流体の流体圧力を受ける面の面積の大きさと、前記軸線方向の端面であって前記軸線方向の前記回転環側から前記固定環側へ向かう方向へ前記流体圧力を受ける面の面積の大きさとが異なることを特徴とするメカニカルシール。
2. 前記密封対象流体が前記摺動部の外径側に存在する際は前記摺動部の先端面の最内径と前記当接部の最内径の大きさが異なり、前記密封対象流体が前記摺動部の内径側に存在する際は前記摺動部の先端面の最外径と前記当接部の最外径の大きさが異な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。
3. 内周面が前記回転軸の外周面に固定される筒状の軸固定部と、前記軸固定部から前記径方向外側に向かって延びて前記回転環を保持する保持部と、を有する環状のスリーブと、
   前記回転環と前記保持部との間の環状隙間をシールするシール部材と、
   を有し、
   前記シール部材と前記回転環とが当接する箇所が前記摺動部よりも径方向において密封対象流体側とは反対側にあることを特徴とする請求項１又は２に記載のメカニカルシール。

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