WO2006137305A1

WO2006137305A1 - メカニカルシール装置

Info

Publication number: WO2006137305A1
Application number: PCT/JP2006/311924
Authority: WO
Inventors: Hidekazu Takahashi
Original assignee: Eagle Industry Co., Ltd.
Priority date: 2005-06-20
Filing date: 2006-06-14
Publication date: 2006-12-28
Also published as: EP1895209B1; US20090085300A1; CN101198811B; JPWO2006137305A1; US8231130B2; CN101198811A; EP1895209A1; JP5087396B2; EP1895209A4

Abstract

本発明のメカニカルシール装置は、シールハウジングの孔周面の周りの外面に取り付け可能にされて軸を囲む内周面を有するシールカバーと、シールカバーの内周面に一端周面が密封に取り付けられる第１取付部と他端周面に第２取付部とを有し且つ第１取付部と第２取付部との間の筒状部が弾発手段に形成されて軸を囲むベローズと、ベローズの第２取付部の周面に密封に取り付けられてベローズの弾発手段により押圧される環状のシール面を有する固定用密封環と、固定用密封環のシール面と対向して摺動可能に密接する環状の相対シール面を有する回転用密封環と、回転用密封環に嵌合して密封に結合するとともに、軸に密封に嵌着するシールカラーと、を具備するものである。

Description

明細書

メカニカルシール装置

技術分野

[0001] 本発明は、構造が簡単であって、一対の密封環のうちの一方の移動自在な密封環の作動を設定したように応答できるメカニカルシール装置に関する。特に、高粘度の被密封流体、スラリーを含む被密封流体、ケミカル液の被密封流体などをシールするのに適し、被密封流体の固形物が一方の応動する密封環の摺動面間に付着し、或レ、は、シール部品間に目詰まりして誤作動になるのを防止したカートリッジ型のメカ二カルシール装置に関する。

背景技術

[0002] メカニカルシール装置は、自動車や化学装置のような大量生産又は大量処理する装置に装着するために、取付が簡単であると共に、組立 ·分解 ·点検が容易であることを市場が求めている。さらに、メカニカルシール装置は、生産コストを低減できる構造が求められている。また、メカニカルシール装置は、油や、ケミカル液のような被密封流体をシールするために、その被密封流体である液体の固形化により、密封環の摺動面が作動不良になるのを防止するための改善も求められている。近年、このような技術的背景の基にメカニカルシール装置の構造を単純化すると共に、摺動面の作動不良を防止し、且つ部品間をシールするパッキン、 oリング等の耐久能力の向上が求められている。

[0003] 本発明に係わる関連発明には、下記の特許文献 1の内容と類似する構成の図 4に示すメカニカルシール装置 100が存在する。図 4は、ケーシング 160に取り付けたメ力二カルシール装置 100の全断面図である。このメカニカルシール装置 100は、ケミカル液等を作動させるポンプの軸封装置として利用されている。

[0004] まず、このメカニカルシール装置 100の構造を簡単に説明する。図 4に於いて、メカ二カルシール装置 100は、ケーシング 160の孔周面 160A内（機内 A)に貫通する回転軸 150とケーシング 160との間をシールする。また、メカニカルシール装置 100は、取付を容易にするために、ケーシング 160の端面 160Bに取り付けられるカートリッジ型にしたものである。このメカニカルシール装置 100には、ケーシング 160の孔周面 1 60A内に配置された固定密封環 102と回転密封環 112とが設けられている。さらに、固定密封環 (移動密封環） 102とその保持体 106とをケーシング 160の機外 Bに保持しているケース本体 130と、回転軸 150が間隙を設けて嵌合する孔周面 160A内側に回転密封環 112を保持するためのスリーブ 125と、も含めて主要な構成部品である。

[0005] この回転密封環 112は、ケーシング 160の孔周面 160Aの機内 Aに配置するために、長レ、スリーブ 125の機内 A側の一端部に装着されている。また、機外 B側のスリーブ 125の他端部は、保持部 127に嵌着すると共に、保持部 127にスクリューソケット 128を螺合して回転軸 150に固着している。そして、回転密封環 112とスリーブ 125 との連結は、連結部品 126を介して結合されている。この回転軸 150とスリーブ 125 及びスリーブ 125と連結部品 126との各嵌合間には、この嵌合間をシールする Oリングが配置されている。また、スリーブ 125と連結部品 126とは、ドライブピン 129を介して共に回動するように連結している。さらに、連結部品 126と回転密封環 112とは、互レヽの嵌合内で符号が付レ、てレ、なレ、ドライブピンと U形状の溝 112Aが係止して共に回動可能に連結されている。さらに、連結部品 126と回転密封環 112との嵌合間は〇リング 141によりシールしてレ、る。

[0006] 一方、固定密封環 102は、円筒状の保持体 106の一端部に設けられた段付きの環状面に嵌着して保持されている。また、ケース本体 130に設けられた固定ピン 137と保持体 106に設けられた長溝 106Gとが係合して保持体 106を回転不能に保持するとともに、軸方向へは移動自在に嵌合している。この保持体 106とケース本体 130との移動自在な嵌合間は、保持体 106の第 1段付面 106Aとケース本体 130の第 2段付面 130Aとの間の〇リング 143によりシールされている。そして、保持体 106の他端部には、ばね受部が嵌め込まれて固定されている。

[0007] ケース本体 130は、端部 130Fをケーシング 160の端面 160Bに接合すると共に、ケーシング 160に結合された植え込みボルト 128Bにナット 128Aを螺合してケース本体 130をケーシング 160に固定している。このケース本体 130の前端面（側面）には 2段の段付面が設けられている。この 1段目の段付面にばね座体 107が止めねじ部により取り付けられている。また、ばね座体 107に支持されたばね 120は、ばね受部との間に配置されており、ばね 120によりばね受部と保持体 106とを介して固定密封環 102を弹発に押圧している。このばね 120により押圧された固定密封環 102のシール面 102Fは回転密封環 112のシール面 112Fと密接して被密封流体をシールする。また、ばね座体 107の内周には、取付溝が設けられている。この取付溝には螺旋状に巻かれたガスケット 146が配置されている。このガスケット 146のシール面はスリーブ 126の外周面に密接している。

[0008] そして、回転密封環 112と固定密封環 102との摺動面を冷却するために、この回転密封環 112と固定密封環 102との外周面側を通るフラッシング通路 136と、回転密封環 112と固定密封環 102との内周面側を通るクェンチング通路 135がそれぞれケース本体 130の外周面から内周面に向かって貫通している。そして、フラッシング通路 1 36をフラッシング流体が流れると共に、クェンチング通路 135をクェンチング流体が流れる。

[0009] このように構成されたメカニカルシール装置 100は、ケーシング 160における孔周面 160Aの機内 A側に回転密封環 112を設けなければならないので、この回転密封環 112を固定する長いスリーブ 125が必要となる。また、ケース本体 130にフラッシング通路 136とクェンチング通路 135とを設けて回転密封環 112と固定密封環 102の外周側をフラッシング流体により洗浄する必要がある。また、メカニカルシールを構成する回転密封環 112と固定密封環 102の内周側にクェンチング流体を供給し、このメカニカルシールを冷却する必要がある。さらに、固定密封環 102には保持体 106を設ける必要がある。同時に、回転密封環 112には連結部品 126を設ける必要がある。このために、スリーブ 126は、ケーシング 160における孔周面 160Aの機内 A側奥に向かって長尺になる。その結果、フラッシング流体は、回転密封環 112と固定密封環 102の外周面側の狭レ、通路を流通すために回転密封環 112と固定密封環とを洗浄する効果が低下する。また、同様に回転密封環 112と固定密封環 102の内周側も狭い通路に形成されてクェンチング流体が通過するために、クェンチング流体の流量が少なくなり、回転密封環 112と固定密封環 102を冷却する効果も低下する。

[0010] なお、孔周面 160Aは、機械 ·装置のケーシングとしての構造上の制約により、一般に大径にできない場合があり、問題となっている。つまり、ケーシング 160の孔周面 1 60Aは、構造的に大径にできない場合が多ぐ又は、シール能力を向上させるために、回転密封環 112と固定密封環 102が大形になり、回転密封環 112と固定密封環 102の内周の空間 Sおよび回転密封環 112と固定密封環 102の外周面と孔周面 16 OAとの間の空間も狭くて長くなる。その結果、上述の冷却効果と洗浄効果はさらに低下する。そして、被密封流体から生起する不純物などの付着物がシール面 102F， 1 12Fの間や、第 1段付面 106Aと第 2段付面 130Aとの間の Oリング 143のシール面に付着して互いに密接合するシール面 102F， 112Fや、〇リング 143のシール面のシール能力を悪化させる恐れがある。

[0011] 特に、〇リング 143と第 1段付面 106Aおよび第 2段付面 130Aとの間にケミカル液の反応物、スラリー、高粘度液などが付着すると、この付着物によって〇リング 143が圧着されるとともに、付着物が蓄積して保持体 106の移動が困難になる。そして、保持体 106の移動が困難になると、互い接合するシール面 102F, 112Fのシール能力が低下する。さらに、回転密封環 112と固定密封環 102より機内 Aの内方に各〇リングを設け、この Oリングによりクェンチング通路 135からの液体が機内 Aへ浸入するのをシールすると共に、ケーシング 160の孔周内 160Aに存在する被密封流体がクェンチング通路 135へ浸入するのをシールする構成のために、各 Oリングの取付構造を複雑にする。特に、ケーシング 160の孔周面 160Aは、機種的に、大径にできない場合があるので、回転密封環 112と固定密封環 102とが大形にできない問題がある。このため、メカニカルシール装置 100の機能を向上できない場合も生じている。

[0012] 特許文献 1 :特開 2000— 356270号公報。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0013] 本発明は、上述のような問題点に鑑み成されたものであって、その発明が解決しようとする技術的課題は、ケミカル液、高粘度液、不純物を含む液等の被密封流体であっても被密封流体の特性に関係なく回転用密封環のシール面と固定用密封環との相対シール面との密接するシール能力を向上することにある。同時に、ベローズと固定用密封環とをシールカバーに内蔵してベローズの大きさに関係なくべローズを装着できるようにすることにある。また、メカニカルシール装置の組立と、分解と、点検を容易にできるようにすることにある。

課題を解決するための手段

[0014] 本発明は、上述のような技術的課題を解決するために成されたものであって、その技術的解決手段は以下のように構成されている。

[0015] 請求項 1に係わる本発明のメカニカルシール装置は、軸を孔周面内に装着したシールハウジングと軸との間をシールするメカニカルシール装置であって、シールハウジングの孔周面の端部外面に取り付け可能にされて軸を囲む内周面を有するシールカバーと、シールカバーの内周面に一端周面が密封に取り付けられる第 1取付部と他端周面に第 2取付部とを有し且つ第 1取付部と第 2取付部との間の筒状部が弹発手段に形成されて軸を囲むベローズと、

ベローズの第 2取付部の周面に密封に取り付けられてべローズの弾発手段により押圧される環状のシール面を有する固定用密封環と、固定用密封環のシール面と対向して摺動可能に密接する環状の相対シール面を有する回転用密封環と、回転用密封環と嵌合して密封に結合するとともに軸に密封に嵌着するシールカラーとを具備するものである。

発明の効果

[0016] この請求項 1に係わる本発明のメカニカルシール装置では、固定用密封環又は回転用密封環である密封環を押圧するベローズがシールハウジングの機外側に設けられるので、シールノヽゥジングの孔周面の寸法の大きさに制約されることなぐ機能に応じた大きさにベローズを形成することが可能になる。このために、ベローズの外径の大きさ、又はべローズの特殊なばね手段の形状によって、密封環の相対するシール面の面圧を最適に押圧してシール能力を向上する効果が期待できる。さらに、被密封流体がケミカル液、高粘度液、不純物を含む液等の特性を有する流体であっても、ベローズには相対移動する嵌合した面がないから、この相対移動面間に不純物が付着するようなこともなぐベローズによって密封環を最適に押圧する効果が期待できる。このため、ベローズにより機外側に対して被密封流体をシールするとともに、密封環のシール面を長期にわたり弾発に押圧してシール能力を発揮させることが期待できる。さらに、メカニカルシール装置は、シールハウジングの機外側でシール力バーとシールカラーとに固定用密封環と回転用密封環とを装着しているので、シールハウジングへの取付、メカニカルシール装置の分解、修理、保管が容易になる効果を奏する。

図面の簡単な説明

[0017] [図 1]図 1は、本発明の第 1実施の形態に係わるメカニカルシール装置の全断面図である。

[図 2]図 2は、本発明の第 2実施の形態に係わるメカニカルシール装置の片側の断面図である。

[図 3]図 3は、図 1および図 2のメカニカルシール装置の正面図である。

[図 4]図 4は、先行するメカニカルシール装置の全断面図である。

符号の説明

[0018] 1 メカニカルシール装置

2 固定用密封環 (第 1密封環）

2F シール面

3A リテーナ

3A1 保持面

3B アダプタ

3B1 結合面

4 ベローズ

4B 外周面

4C 内周面

5 ダンパー

6 ケース

6A 結合部

6B 環着面

6B1 係止面 D 切欠部

G 保持溝

2 回転用密封環 (第 2密封環)2A 端面

2B ピン用凹部

2C 段付面

2F 相対シール面

1 案内仕切環

2 セットプレート

2A 位置決め部

3 ボノレ卜

5 シールカラー

5C 嵌着周面

0 シールカバー

0A 内周面

0A1 嵌合面

0B フランジ咅

0D 位置決め部

0F 接着面

0G 位置決め溝

0S 外周面

5 フラッシング通路

6A クェンチング通路

6B ドレン子 L

6C ドレン孔

0 固定溝

5 ガスケット

0 回転軸 60 装置本体 (ケーシング）

60A 孔周面

60B 外面

A 機内

B 機外

S 流体室

発明を実施するための最良の形態

[0019] 以下、本発明に係わる実施の形態のメカニカルシール装置を図面に基づいて詳述する。尚、以下に説明する各図面は、寸法関係が正確な設計図である。

[0020] 図 1は、本発明に係わるメカニカルシール装置 1を、装置本体 (ケーシング） 60と回転軸 50の間をシールするために、シールカバー 30に装着した全断面図である。又、図 3は、図 1においてシールカバー 30とシールカラー 25とを組み合わせた正面図である。

[0021] 図 1は、本発明に係わる第 1実施の形態のメカニカルシール装置 1を示すものである。装置本体（ケーシング） 60の孔周面 60A内には回転軸 50が貫通している。一方、装置本体 60の孔周面 60Aの端部における外面 60Bには、シールカバー 30を取り付ける。さらに、装置本体 60には、外面 60Bから内部へ 4個の植え込みボルト（図示は省略する力図 2では符号 28の箇所）を植え込む。また、孔周面 60A内に装着され回転軸 50は、図示省略の軸受けにより回転可能に支持されている。なお、装置本体 60の孔周面 60A内が機内 Lであり、シールカバー 30における装置本体 60と反対側が機外 Aである（Aと Lの符号の部位は図 2を参照）。

[0022] 以下に、図 1及び図 3に基づいて、メカニカルシール装置 1の詳細な構成を説明する。装置本体 60の外面 60Bに接着面 30Fを取り付けるシールカバー 30は、図 3に示すように、四角形状に形成する。なお、シールカバー 30は、円形状に形成することもできる。また、シールカバー 30には、中心から四角の四方へ U形状の固定溝 40を設ける（図 3を参照）。このシールカバー 30の固定溝 40を図示省略の植え込みボルトに通すとともに、植え込みボルトにナットを締め付けてシールカバー 30を装置本体 60 の外面 60Bに固定する。このシールカバー 30には軸芯の周りに内周面 30Aを形成する。

[0023] そして、固定されたシールカバー 30の前面は、機外 A側へ突出する位置決め部 30 Dを設ける。この位置決め部 30Dは外周に位置決め溝 30Gを形成する。このシールカバー 30の内周面 30Aには、機内 L力も機外 Aに向かって順に一段面を設けた嵌合面 30A1と、流体室 Cを形成する環状溝と、位置決め部 30Dの内周に形成した絞り面と、を形成する。このうち、環状溝の円筒状周面は、嵌合面 30A1と絞り面との間で嵌合面 30A1と絞り面との内径より大径になる内径寸法に形成する。また、環状溝内の流体室 Cに固定用密封環 2のシール面 2Fを含む端部側と回転用密封環 12の相対シール面 12Fを含む端部側が内在するように環状溝における円筒状周面の軸方向の幅寸法を大きく形成する。さらに、絞り面は、環状溝の軸方向の幅を大きくするために、位置決め部 30Dの内周に形成する。

[0024] また、シールカバー 30には、外周面 30S (図 3を参照）から流体室 Cに貫通するタエンチング通路 36A、 36Bを設けると共に、流体室 Cから外周面 30Sへ貫通するドレン孔 36B、または 36Cを設ける。なお、一方のクェンチング通路 36Bは、ドレン孔に利用することもできる。このクェンチング通路 36A, 36Bとドレン孔 36Cのポートには、図示省略の配管と接続可能な管用ねじを形成する。そして、この配管を流入するタエンチング液 (清水など）は、クェンチング通路 36A, 36Bから直接に流体室 Cへ流入するとともに、互いに摺動するシール面 2Fと相対シール面 12Fとの外周面側へ注入する。そして、このシール面 2Fと相対シール面 12Fとの摺動時の発熱温度を低下させる。同時に、シール面 2Fと相対シール面 12Fとに付着する摺動時に発生する摩耗粉等を洗浄することができる。そして、流体室 Cを循環したェンチング液 (清水など）をドレン孔 36Cから排出させる。

[0025] さらに、シールカバー 30には、外周面 30Sから内周面 30Aのうちの嵌合面 30A1 側へ貫通するフラッシング通路 35を設ける。このフラッシング通路 35のポートにも、図示省略の配管と接続可能な管用ねじを形成する。そして、フラッシング通路 35から断続的に供給されるフラッシング液 (清水）により固定用密封環 (別名、第 1密封環） 2 と回転用密封環 (別名、第 2密封環) 12との被密封流体と接する内周面とベローズ 4 の被密封流体と接する内周面 4Cとを洗浄することができる。特に、フラッシング液 (清水）はフラッシング通路 35から供給されてべローズ 4の内周面 4Cの内側と、固定用密封環 2と回転用密封環 12との内周面の内側とを洗浄 ·冷却することもできる。なお、被密封流体とは、装置本体 60内で使用されるケミカル液又は高粘度液あるいは微粉末を含む液あるいは温度を伴う流体等である。

[0026] 以下の説明は、図 2の符号等も参照する。シールカバー 30の内周の嵌合面 30A1 には、ケース 6の嵌着面 6Bを嵌着する。このケース 6には、一端部に内径側へフランジ状に延在する結合部 6Aを設ける。この結合部 6Aにリング状に形成したアダプタ 3 Bの軸方向の一端の結合面 3B1を溶接して全周が密封された状態に結合する。このアダプタ 3Bはべローズ 4の一端部周面と密封に溶接されて第 1取付部を形成する。なお、この第 1取付部は、ケース 6と一体であるから、ケース 6を第 1取付部の一部品として形成することもできる。このべローズ 4は、ステンレス鋼、銅合金等の薄板の金属を蛇腹状の円環状に絞り加工する。又は、環状板の隣接する各内径及び外径部を溶接する。或いは、樹脂材を蛇腹状の円筒状に成形する。そして、このべローズ 4 の円筒部は、内周面 4Cと外周面 4Bとの間で断面が波形状又は断面が連続した V形状あるいは断面が Z状に折り曲げられた構成のばね手段に形成する。このべローズ 4 は円筒部の中間が種々に曲げられた反力により軸方向へ弹発するばね手段である。また、ベローズ 4の軸方向の他端部は、周面をリング状のリテーナ 3Aと溶接等で密封に結合して第 2取付部を形成する。このリテーナ 3Aの端部の保持面 3A1 (図 2参照）には、固定用密封環 2の背面を密封に結合する。

[0027] さらに、固定用密封環 2の正面にはシール面 2Fを形成する。そして、ケース 6は外周に嵌着面 6Bを形成する。この嵌着面 6Bは、一段面に形成して一段面を係止面 6B1にする。そして、この係止面 6B1を嵌合面 30Aの段面と係止させてケース 6が移動しないように固定する。また、嵌着面 6Bと嵌合面 30A1との間をシールするための Oリング用の第 1シール溝には、固定用の Oリング (シールリング) 43を取り付ける。この〇リング 43は、フッ素ゴム、二トリノレゴム、 H_NBR、 EPDM、パーフロロエラストマなどの材質を用いる。さらに、ケース 6の内周面 6Cには、保持溝 6Gを形成する。この保持溝 6Gに取り付けた板ばね状の押さえ板から成るダンパー 5によりべローズ 4の外周面 4Aを保持する。そして、回転軸 50等から回転力や振動力を受けたときに、ベローズ 4が揺動しないようにする。さらに、ケース 6における流体室 C側の外周には、凹形状の切欠部 6Dを設ける。さらに、シールカバー 30の外周面 30Sから切欠部 6Dに達する雌ねじを形成する。この雌ねじに止めねじ 27を螺合して止めねじ 27の先端側の係止部 27Aを切欠部 6Dに揷入してケース 6が回転軸 50の回転力により回動しなレ、ように止める。

[0028] また、アダプタ 3Bの内周面力ベローズ 4の内周面 4Cを通って固定用密封環 2の内周面に至るまでの全内周面は、回転軸 50の外周面に対して空間を設けてフラッシング通路 35から流れるフラッシング液の流通路となる。そして、フラッシング液の噴射により、粘性の被密封流体や被密封流体に含む固形物がベローズ 4の内周面 4Cと固定用密封環 2の内周面と回転用密封環 12の内周面に付着するのを防止する。この固定用密封環 2は、炭化珪素、カーボン、その他セラミックスなどから製作する。

[0029] 一方、シールカラー 25には、内周の嵌着周面 25Cに第 2シール溝を設ける。この嵌着周面 25Cが回転軸 50の外周面と嵌着すると共に、第 2シール溝に装着された O リング 42により両部品の嵌着面間をシールする。また、シールカラー 25に螺合したセットスクリュー 26の先端部を回転軸 50の外周面に止めてシールカラー 25を回転軸 5 0に固定する。そして、シールカラー 25の内周側から回転用密封環 12側へ突出する部分の外周面に結合面 25Aを形成する。また、このシールカラー 25の結合面 25A から直交する外径側へ周面状の段付面を設ける。このシールカラー 25の段付面に設けたピン穴にドライブピン 29を圧入して取り付ける。

[0030] また、回転用密封環 12の先端には、摺動する相対シール面 12Fを形成する。この相対シール面 12Fは、固定用密封環 2のシール面 2Aと密接すると共に、摺動可能に形成する。さらに、回転用密封環 12の外周には、密封面を設ける。この密封面には、位置決め部 30Dの内周面との間隙をシールするシールリング 44を設ける。そして、この密封面と対向する内周面との間をシールするシールリング 44は、クェンチング通路 36Aから供給されるクェンチング液が機外 Aへ漏洩するのを遮断する。さらに、回転用密封環 12の内周に Oリング用の段付面 12Cを形成する。この回転用密封環 12の段付面 12Cとシールカラー 25の結合面 25Aとの間の空間に〇リング 41を取り付ける。そして、回転用密封環 12の段付面 12Cと結合面 25Aとの嵌着面間をシールする。また、回転用密封環 12の機外 A側の端面 12Aには、ピン用凹部 12Bを形成する。このピン用凹部 12Bにシールカラー 25に設けたドライブピン 29を挿入し、回転用密封環 12とシールカラー 25との両部品が周方向に対して相対移動しないように互いに係止させる。そして、ドライブピン 29によりシールカラー 25の回転力を回転用密封環 12に伝達する。この回転用密封環 12は、炭化珪素、カーボン、その他のセラミックスなどの材質から製作する。

[0031] シールカバー 30には、フラッシング通路 35より機内 L側に回転軸 50と近接したフランジ部 30Bを形成する。そして、フラッシング通路 35からフラッシング液 (清水）を射出し、ベローズ 4の内周面 4C内を通って固定用密封環 2の内周面内と回転用密封環 12の一部の内周面内に流れるようにする。また、シールカバー 30と装置本体 60との間のガスケット 45によりフラッシング通路 35からのフラッシング液（清水）を固定用密封環 2の内周面内と回転用密封環 12の内周面内に効率よく流れるようにするために、リング状のガスケット 45の内周面を回転軸 50と近接状態に形成するとよい。

[0032] 上述のガスケット 45が回転軸 50と近接状態に形成できるのは、ガスケット 45がゴム状弾性材製であるから回転軸 50と接触しても、金属同士が接触するような摩耗や破損が生じないからである。このガスケット 45は、ゴム、樹脂又はゴム層で覆った軟らかい金属などの材質力製作されている。そして、フラッシング通路 35から供給されたフラッシング液は、フランジ部 30Bに当接して流れを変え、ベローズ 4の内周面 4Cと回転軸 50との間の流通路を通って固定用密封環 2の内周面内及び回転用密封環 1 2の内周面内に付着する高粘度液や固形物を洗浄する。同時に、互いに摺動するシール面 2Fと相対シール面 12Fとの摺動面は、内径側力遠心力により浸入するフラッシング液により洗浄されるとともに、シール面 2Fと相対シール面 12Fとの摺動時の潤滑作用もする。

[0033] さらに、シールカバー 30の流体室 Cは、固定用密封環 2と回転用密封環 12の大部分を覆うように軸方向に大きな寸法に形成すると良レ、。この流体室 Cを大きくするために、環状溝の外周面 (溝の底面）の径寸法も大きく形成すると良い。そして、タエンチング通路 36A、 36Bから供給されるクェンチング液は直接にシール面 2Fと相対シール面 12Fとの外周側へ射出できるように構成されている。また、環状溝の幅は、固定用密封環 2と回転用密封環 12との外周を覆うように大きく形成されているから、固定用密封環 2のシール面 2Fと回転用密封環 12の相対シール面 12Fが互いに摺動して摩擦により発熱しても、この冷却用または洗浄用の流体室 Cを流れるクェンチング液の流量により発熱の温度を低下させる効果が期待できる。

[0034] セットプレート 22は、シーノレカラー 25にボノレト 23を介して取り付けるとともに、セットプレート 22の凸状の位置決め部 22Aをシールカバー 30の位置決め溝 30Gに嵌め込んで位置決めして組み立てる。そして、シールカラー 25に結合する回転用密封環 12が固定用密封環 2に対して位置決めされたらソケットねじ 26を螺合して回転軸 50 に係止する。尚、セットプレート 22は、シールカラー 25の周面に 3等配に配置して取付ける。このセットプレート 22は組立後に取り外すと良い。

[0035] このように構成されたメカニカルシール装置 1は、固定用密封環 2と、この固定用密封環 2を押圧するとともに、固定用密封環 2とアダプタ 3Bとの間を密閉するべローズ 4 をシールカバー 30の内周面 30Aに取り付けて内蔵している。このため、取付可能なシールカバー 30の内周面 30Aは、機械.装置であるシールハウジング 60の孔周面 6 OAとは異なり、他の構成を含む設計上から寸法の大きさに制約を受けないので、設計上から計算されるべローズ 4の大きさに応じて内周面 30Aを自由な寸法の大きさに形成できる。その結果、固定用密封環 2を弾発に押圧するベローズ 4の性能を向上させること力 Sできる。また、固定用密封環 2のシール面 2Fと回転用密封環 12の相対シール面 12Fとの密接によるシール能力を向上できる。さらに、摺動時の互いの両シール面 2F, 12Fの摩耗を防止できる効果が期待できる。さらにまた、ベローズ 4や固定用密封環 2は、シールカバー 30内に内蔵できるので、従来のように密封環を取り付けるスリーブを不用として、構造を簡単にする。同時に、生産コストを低減できる。

[0036] 図 2は、本発明に係わる第 2実施例を示すメカニカルシール装置 1の片側の断面図である。このメカニカルシール装置 1には、図 1に示すメカニカルシール装置 1におけるシールカバー 30の内径方向を成すフランジ部 30Bの内周部分に円筒状の案内仕切環 21の一端部を結合する。そして、案内仕切環 21の外周面をアダプタ 3Bの内周面と、ベローズ 4の内周面 4Cと、リテーナ 3Aの内周面との間に流通路を形成するように配置する。この流通路はフランジ部 30Bとアダプタ 3Bとの間の通路を介してフラッシング通路 35に連通する。

[0037] このため、被密封流体が高粘度の流体又はケミカル液あるいは不純物を含む流体であっても、フラッシング通路 35から放出されるフラッシング液によってべローズ 4の内周面 4Cを洗浄するとともに、シール面 2Fと相対シール面 12Fとの内周側を洗浄する。さらに、シール面 2Fと相対シール面 12Fとの間に高粘度の流体が付着するのを効果的に防止できる。その結果、相対摺動するシール面 2F、 12Fのシール能力を向上すること力 Sできる。同時に、高粘度、不純物の特性を有する被密封流体が介在しても、ベローズ 4の弾発力を発揮させて固定用密封環 2のシール面 2Fを相対シール面 12Fへ密封に押圧することが可能になる。その他の構成は、図 1で説明した構成とほぼ同一である。なお、図 2の正面図は、図 3と同様である。

[0038] 以上のメカニカルシール装置 1は、固定用密封環 2をべローズ 4に取り付ける実施例を説明した。しかし、図は省略するが、第 3実施例のメカニカルシール装置 1として、ベローズ 4の一端の第 1取付部をシールカラー 25に取り付けるとともに、第 2取付部に回転用密封環 12を取り付けることもできる。また、固定用密封環 2をケース 6の内周面 6Cに嵌着する。そして、固定用密封環 2のシール面 2Fと回転用密封環 12の相対シール面 12Fを密接する。その他の構成は図 1と同様に構成する。このメカ二カルシール装置 1の作用効果は、図 1で説明した内容と同様である。

[0039] 以下、本発明に係わる他の実施態様の発明について、その構成と作用効果を説明する。

[0040] 本発明に係わる第 1発明のメカニカルシール装置は、シールカバーにはシールノヽウジング側に回転軸を囲む内径方向のフランジ部を有し、且つフランジ部と第 1取付部との間からベローズの内周面内を通る流通路に連通するフラッシング通路を有するものである。

[0041] この第 1発明に係わるメカニカルシール装置では、シールカバーには、シールハウジング側に回転軸を囲む内径方向のフランジ部を有し、且つフランジ部と第 1取付部との間からベローズの内周面内を通る流通路に連通するフラッシング通路を有するので、フラッシング液をフラッシング通路から射出すると、フランジ部により被密封流体を遮断するとともに、フラッシング液によって被密封流体が密封環側へ流入するのを防止し、且つべローズと固定用密封環と回転用密封環との作動上問題となる重要な面の洗浄を確実に行うことができる。その結果、ケミカル液、高粘度液、不純物を含む液等によりべローズが不具合になるのを防止できるとともに、相対するシール面間に不純物が付着してシール面が摩耗するのを効果的に防止できる。

[0042] 本発明に係わる第 2発明のメカニカルシール装置は、フランジ部の内周端部にはベローズの内周面内との間に流通路を形成する案内仕切環を有するものである。

[0043] この第 2発明に係わるメカニカルシール装置では、フランジ部の内周端部と結合してべローズの内周面内との間に流通路を形成する案内仕切環を有するので、フラッシング液によりべローズの内周面にケミカル液、スラリーを含む液等が浸入するのを防止し、且つべローズの内周面を強力に洗浄できる。さらに、フラッシング液を固定用密封環と回転用密封環の内周面へ射出して洗浄するとともに、シール面の摺動発熱を強力に冷却することができる。

[0044] 本発明に係わる第 3または第 4発明のメカニカルシール装置は、第 1取付部にはシ一ルカバーの内周面と着脱自在に結合し且つ回転方向へは係止するケースを有するものである。

[0045] この第 3または第 4発明に係わるメカニカルシール装置では、第 1取付部にはシールカバーの内周面と着脱自在にして密封に結合し且つ回転方向へは係止するケースを有するので、ベローズや固定用密封環の取り付けと取り外しが容易になる。また、ケミカル液によりケースとシールカバーとの嵌合間の〇リングに不具合が生じても O リングの交換が容易になる効果を奏する。

産業上の利用可能性

[0046] 以上に説明したように、被密封流体が高粘度であっても、不純物を含んでいても、常に設定通りの圧力で押圧することを可能にする有用なメカニカルシール装置である。また、シールカバー内に高機能に内蔵できる有用なメカニカルシール装置である。しかも、単品としてシールカバー内に全体が内蔵してあるので、保管が容易であり、取付が簡単である有用なメカニカルシール装置である。

Claims

請求の範囲

[1] 軸を孔周面内に装着したシールハウジングと軸との間の被密封流体をシールするメカニカルシール装置であって、

前記シールハウジングの前記孔周面の端部外面に取り付け可能にされて前記軸を囲む内周面を有するシールカバーと、

前記シールカバーの前記内周面に一端周部が密封に取り付けられる第 1取付部と他端周部に第 2取付部とを有し且つ前記第 1取付部と第 2取付部との間の筒状部が弹発手段に形成されて軸を囲むベローズと、

前記べローズの第 2取付部の周面に密封に取り付けられて前記べローズの弹発手段により押圧される環状のシール面を有する固定用密封環と、

前記固定用密封環の前記シール面と対向して摺動可能に密接する環状の相対シ一ル面を有する回転用密封環と、

前記回転用密封環と嵌合して密封に結合するとともに前記軸に密封に嵌着するシ一ルカラーとを具備すること、を特徴とするメカニカルシール装置。

[2] 前記シールカバーには前記シールハウジング側に前記回転軸を囲む内径方向のフランジ部を有し、且つ前記フランジ部と前記第 1取付部との間から前記べローズの内周面内を通る流通路が形成されているとともに前記流通路と連通するフラッシング液が供給可能なフラッシング通路を有すること、を特徴とする請求項 1に記載のメカ二カルシール装置。

[3] 前記フランジ部の内周端部には前記べローズの内周面との間を環状の前記流通路に形成する案内仕切環を有すること、を特徴とする請求項 2に記載のメカ二カルシール装置。

[4] 前記第 1取付部には前記シールカバーの前記内周面と着脱自在に結合し且つ回転方向へは係止するケースを有すること、を特徴とする請求項 1に記載のメカニカルシール装置。

[5] 前記第 1取付部には前記シールカバーの前記内周面と着脱自在に結合し且つ回転方向へは係止するケースを有すること、を特徴とする請求項 2に記載のメカニカルシール装置。