WO2011111279A1 - メカニカルシール - Google Patents

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WO2011111279A1
WO2011111279A1 PCT/JP2010/073415 JP2010073415W WO2011111279A1 WO 2011111279 A1 WO2011111279 A1 WO 2011111279A1 JP 2010073415 W JP2010073415 W JP 2010073415W WO 2011111279 A1 WO2011111279 A1 WO 2011111279A1
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WO
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stationary
machine
rotation
mechanical seal
case
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/073415
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English (en)
French (fr)
Inventor
秀和 高橋
Original Assignee
イーグル工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3436—Pressing means
    • F16J15/344—Pressing means the pressing force being applied by means of an elastic ring supporting the slip-ring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3464—Mounting of the seal

Definitions

  • the present invention relates to a mechanical seal that can be attached in place of a gland packing.
  • ⁇ Replacement from gland packing to mechanical seal may be performed for reasons such as improved durability and environmental measures.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • the machine-side nut may be fixed by pressing a gland restraint for restraining the gland packing to be replaced against the machine-outside member side.
  • 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.
  • the machine-side nut and the machine-side nut may have the same shape.
  • the machine-side nut and machine-side nut may have the same shape.
  • 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.
  • 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
  • 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.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a mechanical seal according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a cross-sectional view of the mechanical seal shown in FIG. 1 taken along a cross-sectional line II-II.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the machine-side nut included in the mechanical seal shown in FIG.
  • FIG. 4 is a front view of the machine-side nut included in the mechanical seal shown in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view and a front view of the first mounting plate of the mechanical seal shown in FIG.
  • FIG. 6 is an enlarged view in which a part of the first wire included in the mechanical seal shown in FIG. 1 is enlarged.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view and a plan view of a second mounting plate according to a modification.
  • 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-machine member 10 and the out-of-machine member 14 by replacing it with a gland packing.
  • the mechanical seal 17 dynamically seals between the machine interior member 10 and the rotary shaft 16.
  • FIG. 1 showing the mounting state of the mechanical seal 17, the inboard member 10 located on the inside of the mechanical seal 17 is a stuffing box, and the outboard member 14 located on the outside of the mechanical seal 17 is a bearing box.
  • the mounting position of the mechanical seal 17 is not limited between the stuffing box and the bearing box, and the mechanical seal 17 can also be mounted between other in-machine members and out-of-machine members.
  • the mechanical seal 17 includes a stationary side case 18, a stationary side clamp ring 26, a stationary side seal ring 34, a rotating side seal ring 44, a rotating side case 56, a rotating side clamp ring 66, and the like.
  • the mechanical seal 17 is attached using the stud bolt 11 that protrudes in the axial direction from the in-machine member 10.
  • the stud bolt 11 is a bolt used for fixing the gland holding member 151 to the in-machine member 10 when the gland packing is attached to the in-machine member 10.
  • the stud bolt 11 has a cylindrical outer shape, and a stud bolt spiral groove 13 for screwing a nut is formed on the surface of the stud bolt 11.
  • the stud bolt 11 has a stud bolt front end portion 12 positioned between the inboard member 10 and the outboard member 14.
  • two stud bolts 11 arranged at substantially symmetrical positions around the rotation shaft 16 are provided in the machine interior member 10.
  • the mechanical seal 17 can be applied to an in-flight member provided with three or more stud bolts 11 by performing a slight shape change. Included in the invention.
  • 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.
  • the collar main body 74 of the collar 72 attached to the periphery of the rotation shaft 16 and the first attachment plate 78 are divided into two by a cut surface perpendicular to a plane orthogonal to the rotation shaft 16.
  • the rotation-side clamp ring main body portion 70 and the like of the rotation-side clamp ring 66 are also divided into two by a cut surface perpendicular to the plane perpendicular to the rotation shaft 16, like the collar main body portion 74 and the first mounting plate 78. .
  • the mechanical seal 17 is a split-type mechanical seal and can be attached to the in-machine member 10 and the rotating shaft 16 without disassembling the out-of-machine member 14 and releasing the connection of the rotating shaft 16.
  • the mechanical seal 17 in which the stationary seal ring 34 and the rotary seal ring 44 are divided into two parts will be described as an example.
  • the number of divisions of each member constituting the mechanical seal 17 is limited to this. Not.
  • the mechanical seal 17 includes a stationary side seal ring 34 and a rotation side seal ring 44.
  • a dynamic seal surface is formed between the stationary seal ring 34 and the rotary seal ring 44. That is, the stationary-side seal ring 34 has a stationary-side sliding surface 36 formed on the end surface on the machine-side member 14 side, and the rotation-side seal ring 44 is a rotation side formed on the end surface on the machine-side member 10 side.
  • a sliding surface 46 is provided. The stationary-side sliding surface 36 and the rotating-side sliding surface 46 slide with each other as the rotating shaft 16 rotates to form a dynamic seal surface.
  • the rotation-side seal ring 44 is disposed on the outside of the machine (on the machine-side member 14 side) from the stationary-side seal ring 34, and the mechanical seal 17 dynamically moves to the outer peripheral side of the sealing fluid.
  • An outside type mechanical seal that forms a sealing surface is formed. Since the mechanical seal 17 is an outside-type mechanical seal, unlike the inside-type mechanical seal, a housing that houses the stationary-side seal ring 34 and the rotation-side seal ring 44 on the inner peripheral side is not required.
  • the stationary side seal ring 34 is attached to the stationary side case 18 via the first packing 32.
  • the stationary side case 18 is a split type case that is divided into two by a cut surface perpendicular to a plane orthogonal to the rotation shaft 16.
  • a stationary-side clamp ring groove 20 is formed on the outer peripheral surface of the stationary-side case 18.
  • a stationary-side clamp ring 26 for retaining the stationary-side case 18 is attached to the stationary-side clamp ring groove 20.
  • the stationary clamp ring 26 is attached to the stationary clamp ring groove 20 so as to go around the outer peripheral surface of the stationary case 18.
  • the stationary side clamp ring 26 is connected to the stationary side clamp ring main body 28 divided into two parts and the stationary side clamp ring main body 28 divided into two parts.
  • the bolt part 30 is configured.
  • the stationary side clamp ring 26 tightens the stationary side case 18 from the outer peripheral side by screwing the stationary side clamp ring bolt part 30 to stop the stationary side case 18.
  • the stationary case 18 is fixed to the in-machine member 10 and the stud bolt 11 by using the first mounting plate 78 and the in-machine nut 96.
  • a first groove 22 is formed on the outer peripheral side of the stationary-side case 18.
  • An inner peripheral end portion 82 of the first mounting plate 78 is engaged with the first groove portion 22.
  • FIG. 5 is a sectional view (FIG. 5A) and a front view (FIG. 5B) of the first mounting plate 78.
  • the first mounting plate 78 has a ring shape divided into two by a cut surface perpendicular to a plane orthogonal to the rotation shaft 16.
  • the first mounting plate 78 is formed with a U-shaped groove 80 that opens to the inner peripheral side, and the stud bolt 11 is inserted into the U-shaped groove 80.
  • the machine-side nut 96 (FIG. 1) is in contact with the U-shaped groove peripheral portion 84 that is the peripheral portion of the U-shaped groove 80 on the surface of the first mounting plate 78 on the side of the external side member 14.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the machine inner nut 96
  • FIG. 4 is a front view of the machine inner nut 96 observed from the machine outer member 14 side.
  • the machine inner nut 96 has a hollow cylindrical outer shape, and an inner peripheral surface of the machine inner nut 96 is screwed into the stud bolt spiral groove 13.
  • a circumferential spiral groove 98 is formed.
  • a chamfered portion 99 for engaging a tightening jig is formed on the outer peripheral surface of the machine-side nut 96 every 90 degrees along the circumferential direction.
  • the machine inner nut 96 contacts the first mounting plate 78 from the machine outer member 14 side, and presses the first mounting plate 78 against the machine inner member 10 side.
  • the stationary case 18 is pressed against the machine inner member 10 side by the machine inner nut 96 via the first mounting plate 78.
  • the stationary side case 18 is fixed to the in-machine member 10 and the stud bolt 11.
  • An O-ring 153 is disposed between the aircraft inner member 10 and the stationary case 18.
  • the stationary side case 18 has a stationary side case projection 24 formed at the end on the outer side member 14 side so that the outer peripheral portion of the stationary side case 18 protrudes toward the outer side member 14 side.
  • a stationary side packing holding surface 24 a which is an inner peripheral surface of the stationary side case protrusion 24 faces the first inclined surface 38 of the stationary side seal ring 34.
  • the stationary-side packing holding surface 24a is disposed obliquely with respect to the rotation shaft 16 so that the inner diameter increases toward the outboard member 14 side.
  • the stationary-side packing holding surface 24 a comes into contact with the first packing 32 and supports the stationary-side seal ring 34 via the first packing 32.
  • the stationary side seal ring 34 is divided into two by a cut surface perpendicular to a plane orthogonal to the rotating shaft 16 like the stationary side case 18 and the like, and is a divided type seal ring.
  • the stationary side seal ring 34 has a first inclined surface 38 positioned on the inner peripheral side of the stationary side case protrusion 24 of the stationary side case 18.
  • the first inclined surface 38 is a part of the outer peripheral surface of the stationary side seal ring 34 and faces the stationary side packing holding surface 24 a of the stationary side case 18.
  • the first inclined surface 38 is disposed obliquely with respect to the rotary shaft 16 so that the outer diameter increases toward the outboard member 14 side.
  • the first inclined surface 38 is in contact with the first packing 32.
  • the first packing 32 has a ring shape with a substantially elliptical cross section, and is sandwiched and held between the stationary side packing holding surface 24a and the first inclined surface 38.
  • the first packing 32 is made of an elastic material such as rubber or elastomer.
  • the stationary side seal ring 34 is attached to the stationary side case 18 via the first packing 32 sandwiched between the first inclined surface 38 and the stationary side packing holding surface 24a.
  • the first packing 32 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 first packing 32 has the stationary side sliding surface 36 of the stationary side seal ring 34. A force in the axial direction is generated that presses against the rotation-side sliding surface 46 of the rotation-side seal ring 44, and a radial force that prevents cracking of the stationary-side seal ring 34 is generated. Further, the first packing 32 serves as a secondary seal that seals between the stationary case 18 and the stationary seal ring 34.
  • a first outer peripheral groove 40 is formed in another part of the outer peripheral surface of the stationary seal ring 34.
  • a first wire 42 is disposed in the first outer circumferential groove 40.
  • the first wire 42 is wound around the outer peripheral surface of the stationary side seal ring 34.
  • the first wire 42 has a first tension force adjusting portion 42 a formed by twisting a part of the first wire 42.
  • the mechanical seal 17 adjusts the tightness of the stationary side seal ring 34 by the first wire 42 by adjusting the amount of twisting of the first wire 42, and the radial force acting on the stationary side seal ring 34 (stationary) The force for preventing the side seal ring 34 from cracking can be easily adjusted.
  • the rotation-side seal ring 44 is attached to the rotation-side case 56 via the second packing 54.
  • the rotating side case 56 is a split type case that is divided into two by a cut surface perpendicular to a plane orthogonal to the rotating shaft 16.
  • a rotation-side clamp ring stepped portion 58 is formed on the outer peripheral surface of the rotation-side case 56.
  • a rotation-side clamp ring 66 for securing the rotation-side case 56 is attached to the rotation-side clamp ring step portion 58.
  • the rotation-side clamp ring 66 is attached to the rotation-side clamp ring step portion 58 so as to go around the outer peripheral surface of the rotation-side case 56. Similar to the collar 72 shown in FIG. 2, the rotation-side clamp ring 66 is connected to the rotation-side clamp ring main body portion 70 divided into two and the rotation-side clamp ring main body portion 70 divided into two. The bolt portion 68 is used. Similar to the stationary side clamp ring 26, the rotational side clamp ring 66 tightens the rotational side case 56 from the outer peripheral side by screwing the rotational side clamp ring bolt portion 68, thereby blocking the rotational side case 56. Further, the rotation side clamp ring 66 may have a role of tightening and fixing the rotation side case 56 to the rotation shaft 16.
  • a collar 72 is disposed on the outboard member 14 side of the rotation side case 56 and the rotation side clamp ring 66.
  • the collar 72 is fixed to the outer peripheral surface of the rotating shaft 16.
  • the collar 72 includes a color main body portion 74 that is divided into two by a cut surface perpendicular to a plane orthogonal to the rotation axis 16, and a color bolt portion that connects the two divided main color body portions 74. 76.
  • the collar 72 is fixed to the rotary shaft 16 by screwing the color bolt portion 76 and fastening the collar main body portion 74 to the outer peripheral surface of the rotary shaft 16.
  • the collar 72 is in contact with or engaged with the rotation-side clamp ring 66 and / or the rotation-side case 56, and prevents the rotation-side case 56 from moving relative to the rotation shaft 16.
  • the mechanical seal 17 uses two clamp rings including a rotation side clamp ring 66 and a collar 72 in order to fix the rotation side case 56 and fix the rotation side case 56. Therefore, the number of clamp rings used for the purpose is not particularly limited.
  • the mechanical seal 17 may be configured to fix the rotation side case 56 to the rotation shaft 16 only by the rotation side clamp ring 66.
  • the rotation-side case 56 has a rotation-side case protrusion 62 formed at the end on the machine-inside member 10 side so that the outer peripheral portion of the rotation-side case 56 protrudes toward the machine-inside member 10 side.
  • the rotation-side case protrusion 62 has a substantially symmetric shape with the stationary-side case protrusion 24.
  • a rotation-side packing holding surface 62 a that is an inner peripheral surface of the rotation-side case protrusion 62 faces the second inclined surface 48 of the rotation-side seal ring 44.
  • the rotation-side packing holding surface 62a is arranged obliquely with respect to the rotation shaft 16 so that the inner diameter increases toward the machine inner member 10 side.
  • the rotation-side packing holding surface 62 a is in contact with the second packing 54 and supports the rotation-side seal ring 44 through the second packing 54.
  • the rotation-side seal ring 44 is divided into two by a cut surface perpendicular to a plane orthogonal to the rotation shaft 16 as in the rotation-side case 56 and the like, and is a split-type seal ring.
  • the rotation-side seal ring 44 has the same shape as the stationary-side seal ring 34, and is arranged so as to be symmetric with respect to the stationary-side seal ring 34 with respect to the dynamic seal surface.
  • the rotation-side seal ring 44 has a second inclined surface 48 positioned on the inner peripheral side of the rotation-side case protrusion 62 of the rotation-side case 56.
  • the second inclined surface 48 is disposed obliquely with respect to the rotating shaft 16 so that the outer diameter increases toward the inboard member 10 side.
  • the second inclined surface 48 is in contact with the second packing 54.
  • the second packing 54 has the same shape as the first packing 32, and is arranged so as to be symmetric with respect to the first packing 32 with respect to the dynamic seal surface.
  • the second packing 54 is sandwiched and held between the rotation side packing holding surface 62 a and the second inclined surface 48.
  • the material of the second packing 54 is the same as that of the first packing 32.
  • the rotation side seal ring 44 is attached to the rotation side case 56 via the second packing 54 sandwiched between the second inclined surface 48 and the rotation side packing holding surface 62a.
  • the second packing 54 Since the elastic force of the second packing 54 acts on the second inclined surface 48 disposed obliquely with respect to the axial direction, the second packing 54 rotates the rotation-side seal ring 44 in the same manner as the first packing 32. An axial force that presses the side sliding surface 46 toward the stationary side sliding surface 36 of the stationary side seal ring 34 is generated, and a radial force that prevents the rotation side sealing ring 44 from cracking is generated.
  • the second packing 54 serves as a secondary seal that seals between the rotation side case 56 and the rotation side seal ring 44.
  • a second outer peripheral groove 50 is formed in another part of the outer peripheral surface of the rotation side seal ring 44.
  • a second wire 52 is disposed in the second outer circumferential groove 50.
  • the second wire 52 is wound around the outer peripheral surface of the rotation-side seal ring 44. Similar to the first wire 42, the second wire 52 has a second tension adjusting portion formed by twisting a part of the second wire 52.
  • the mechanical seal 17 adjusts the amount of twist of the second wire 52 to adjust the tightening force of the rotation-side seal ring 44 by the second wire 52, and the radial force (rotation) acting on the rotation-side seal ring 44.
  • the force for preventing the side seal ring 44 from cracking can be easily adjusted.
  • the mechanical seal 17 is a floating type mechanical seal in which the seal rings 34 and 44, the packings 32 and 54, and the packing holding surfaces 24a and 62a are arranged substantially symmetrically with respect to the dynamic seal surface.
  • an outside nut 92 is screwed in the vicinity of the stud bolt tip 12 of the stud bolt 11.
  • the machine-side nut 92 has the same shape as the machine-side nut 96 shown in FIGS. 3 and 4, and has an inner peripheral side spiral groove 94 and a chamfered portion.
  • An adapter 131 is disposed on the machine outer side member 14 side of the machine outer nut 92.
  • the adapter 131 has a solid cylindrical shape.
  • a nut engaging stepped portion 133 is formed to be engaged with the machine nut 14 side end of the machine outer nut 92.
  • the gland holding member 151 is a member that holds the gland packing in a state of being pushed into the machine inner member when the gland packing is attached to the machine inner member 10. Therefore, the gland holding member 151 is not required for sealing with the mechanical seal 17, but is used when the gland packing is replaced and replaced with the mechanical seal 17.
  • the gland holding member 151 is pressed and fixed to the outer member 14 by the outer nut 92 via the adapter 131.
  • the axial length of the adapter 131 is adjusted according to the distance between the stud bolt tip 12 and the outboard member 14. When the distance between the stud bolt tip 12 and the outboard member 14 is short, the gland holding member 151 may be directly fixed by the outboard nut 92 without using the adapter 131.
  • each member constituting the mechanical seal 17 is not particularly limited.
  • the cases 18 and 56, the clamp rings 26 and 66, the mounting plates 78 and 86, the nuts 92 and 96, and the adapter 131 are made of a metal material such as stainless steel, It is composed of a ceramic material, a hard resin material, or the like.
  • the material of the wires 42 and 52 is not particularly limited, but the wires 42 and 52 are preferably made of a soft metal material so that the amount of twisting can be easily adjusted.
  • the stationary side seal ring 34 and the rotary side seal ring 44 can be made of, for example, a metal such as stainless steel, silicon carbide, carbon, ceramic, hard resin, or the like, but are not particularly limited.
  • the stationary side seal ring 34, the first packing 32, and the stationary side case 18 are assembled to the outer periphery of the rotary shaft 16, and the stationary side case 18 is stopped by the stationary side clamp ring 26.
  • the first packing 32 is attached to the outer peripheral side of the rotary shaft 16 in a cut state, and then reconnected, and then attached between the stationary side seal ring 34 and the stationary side case 18.
  • the first attachment plate 78 is attached to the stationary case 18 across the stud bolt 11 from the outer peripheral side of the stud bolt 11. Specifically, the inner peripheral end portion 82 of the first mounting plate 78 is engaged with the first groove portion 22 of the stationary case 18.
  • the machine-side nut 96 is screwed onto the stud bolt 11 from the stud bolt tip 12 and the first mounting plate 78 is pressed against the machine-side member 10 side by the machine-side nut 96, whereby the stationary side case 18 and the like are machined.
  • the inner member 10 and the stud bolt 11 are fixed.
  • an O-ring 153 is attached between the stationary case 18 and the in-flight member 10. Similar to the first packing 32, the O-ring 153 is attached to the outer peripheral side of the rotating shaft 16 in a state where the O-ring 153 is cut once, and then connected again. In addition, after the stationary side seal ring 34 is assembled, the first wire 42 is wound around the outer peripheral surface of the stationary side seal ring 34.
  • the rotation-side seal ring 44, the second packing 54, and the rotation-side case 56 are assembled to the outer periphery of the rotation shaft 16, and the rotation-side clamp ring 66 blocks the rotation-side case 56.
  • the second packing 54 is attached to the outer peripheral side of the rotary shaft 16 in a cut state, and then reconnected.
  • the second attachment plate 86 is attached to the rotation side case 56 across the stud bolt 11 from the outer peripheral side of the stud bolt 11.
  • the second mounting plate 86 has the same shape as the first mounting plate 78 shown in FIG.
  • a second groove portion 60 is formed on the outer peripheral surface of the rotation side case 56 at a position symmetrical to the first groove portion 22 with respect to the dynamic seal surface, and the inner peripheral end of the second mounting plate 86.
  • the part 88 is engaged with the second groove part 60.
  • the machine-side nut 92 is screwed onto the stud bolt 11 from the stud bolt tip 12, and the second mounting plate 86 is pressed against the machine-side nut 96 by the machine-side nut 92, so that the rotating side case 56 is fixed to the stud bolt. 11 is temporarily fixed.
  • the axial length of the machine-side nut 96 is designed to be equal to the mounting interval between the first groove portion 22 of the stationary side case 18 and the second groove portion 60 of the rotation side case 56. Therefore, the mechanical seal 17 is temporarily fixed by sandwiching the second mounting plate 86 between the machine-side nut 92 and the machine-side nut 96 moved to the temporarily fixed position indicated by the broken line in FIG. 56 and the rotation-side seal ring 44 can be easily positioned.
  • the collar 72 is attached to the rotating shaft 16, and the rotating side case 56 and the rotating side seal ring 44 are fixed to the rotating shaft 16.
  • the second mounting plate 86 is removed from the rotation side case 56, thereby releasing the temporary fixation between the rotation side case 56 and the stud bolt 11. Is done.
  • the second wire 52 is wound around the outer peripheral surface of the rotation side seal ring 44.
  • the machine-side nut 92 is moved toward the machine-side member 14, and the gland restraint 151 is pressed against the machine-side member 14 via the adapter 131, whereby the gland restraint 151 is placed between the stud bolt 11 and the machine-side member 14. Secure to. In this way, the replacement from the gland packing to the mechanical seal 17 is completed.
  • a part of the first wire 42 and the second wire 52 is twisted as necessary, and the split surfaces of the stationary seal ring 34 and the rotary seal ring 44 are split. You may improve the adhesiveness of.
  • the mechanical seal 17 is an outside type mechanical seal
  • the rotation side seal ring 44 is disposed closer to the outboard member 14 side than the stationary side seal ring 34.
  • the mechanical seal 17 is suitable for miniaturization.
  • the whole 44 is arranged at a position closer to the rotating shaft 16 than the stud bolt 11.
  • the mechanical seal 17 can be attached to a limited space of the rotary shaft 16 between the in-machine member 10 and the out-of-machine member 14, and even if the installation space is narrow, the gland packing is attached.
  • the replacement can be suitably performed using the space that has been used.
  • the stationary side clamp ring 26 and the rotational side clamp ring 66 that act as an index for the stationary side case 18 and the rotational side case 56 are not covered with the housing, so that they can be easily disassembled and adjusted, and have excellent maintainability. ing.
  • the mechanical seal 17 is a floating type mechanical seal in which the stationary seal ring 34 and the rotary seal ring 44 are floating rings, it has a simple structure with a small number of parts. Therefore, the mechanical seal 17 is easy to assemble and has good operability even when sealing a crystalline fluid. Furthermore, since the stationary seal ring 34 and the rotary seal ring 44, the first packing 32, and the second packing 54 have the same shape, the mechanical seal 17 is easy to assemble with fewer types of parts. Cost reduction effect can be expected.
  • the mechanical seal 17 includes an outside nut 92 that presses and fixes the gland holding member 151 to the outside member 14 side, the mechanical seal 17 can be replaced without removing the gland holding member 151 used when the gland packing is attached. it can. Therefore, the mechanical seal 17 can be easily performed without releasing the connection of the rotary shaft 16 even when the gland packing is re-mounted on the in-machine member 10. Therefore, even if it becomes necessary to return to the gland packing again after replacement, the mechanical seal 17 can flexibly cope with it, and the risk of equipment stoppage due to malfunction of the replaced mechanical seal 17 is reduced. Can be made.
  • the mechanical seal 17 can enhance the adhesiveness of the split surface in the stationary side seal ring 34 or the rotary side seal ring 44 by the first wire 42 and the second wire 52. Further, the mechanical seal 17 is stationary by the first wire 42 and the second wire 52 by increasing or decreasing the amount of twisting of the wire in the first or second tightening force adjusting portion 42a exposed on the outer periphery of the mechanical seal 17. The tightening force of the side seal ring 34 and the rotation side seal ring 44 can be easily adjusted.
  • the second mounting plate 86 has the same shape as the first mounting plate 78, but the shape of the second mounting plate 86 is not limited thereto.
  • a second mounting plate 186 as shown in FIG. 7 is used.
  • the second mounting plate 186 is simpler in shape than the first mounting plate 78 (same shape as the second mounting plate 86) shown in FIG. 5, but has the same effect as the second mounting plate 86.
  • the end of the stud bolt 11 on the machine inner side member 10 side is fixed to the machine inner side member 10, and the stud bolt 11 to which the stationary case 18 is attached is the machine inner side.
  • the mounting mode of the mechanical seal 17 is not limited to this, and the stationary case 18 is connected to one of the in-machine member 10 and the out-of-machine member 14 and has a mounting shaft that protrudes along the axial direction. Can be attached.
  • the stationary side case 18 may be fixed to an attachment shaft that is fixed to the outboard member 14 at the end on the outboard member 14 side and protrudes from the outboard member 14 toward the inboard member 10 side.
  • Second groove 62 Rotating side case projection 62a ... Rotating side Packing holding surface 66 ... Rotary side clamp ring 72 ... Collar 78, 86 ... Mounting plate 92 ... Machine outside nut 96 ... Machine inside nut 131 ... Adapter 151 ... Ground suppression 153 ... O-ring

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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。

Description

メカニカルシール
　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。
　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。
　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。
特表２００９－５３７７５９号公報
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
図１は、本発明の一実施形態に係るメカニカルシールの縦断面図である。 図２は、図１に示すメカニカルシールの断面線II－IIに沿う断面図である。 図３は、図１に示すメカニカルシールが有する機内側ナットの断面図である。 図４は、図１に示すメカニカルシールが有する機内側ナットの正面図である。 図５は、図１に示すメカニカルシールが有する第１取付板の断面図および正面図である。 図６は、図１に示すメカニカルシールが有する第１ワイヤの一部を拡大した拡大図である。 図７は、変形例に係る第２取付板の断面図および平面図である。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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

Claims (7)

  1. 　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メカニカルシール。
  2. 　前記取付軸は外周面に螺旋溝を有し、
    　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。
  3. 　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、
    　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。
  4. 　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することを特徴とする請求項３に記載のメカニカルシール。
  5. 　前記機外側ナットと前記機内側ナットは、同形状であることを特徴とする請求項４に記載のメカニカルシール。
  6. 　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、を有する請求項１に記載のメカニカルシール。
  7. 　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、
    　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。
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