WO2013047658A1 - メカニカルシール - Google Patents

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WO2013047658A1
WO2013047658A1 PCT/JP2012/074884 JP2012074884W WO2013047658A1 WO 2013047658 A1 WO2013047658 A1 WO 2013047658A1 JP 2012074884 W JP2012074884 W JP 2012074884W WO 2013047658 A1 WO2013047658 A1 WO 2013047658A1
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WO
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ring
seal
sealing
sliding surface
stirring
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PCT/JP2012/074884
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English (en)
French (fr)
Inventor
高橋　秀和
猛史 五十嵐
Original Assignee
イーグル工業株式会社
イーグルブルグマンジャパン株式会社
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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
    • F16J15/3464—Mounting of the seal
    • F16J15/348—Pre-assembled seals, e.g. cartridge seals
    • F16J15/3484—Tandem seals

Definitions

  • the present invention relates to a mechanical seal useful for an apparatus or a pump for processing a liquid containing slurry (hereinafter referred to as “slurry fluid”).
  • Patent Document 1 discloses that slurry fluid is discharged from the vicinity of a sealing sliding surface between a stationary ring and a rotating ring.
  • the described mechanical seal is known (hereinafter referred to as “prior art”).
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a conventional mechanical seal.
  • the stationary ring 72 is fitted into an annular cover 71 attached to the device main body 70 via an O-ring 73, and the rotating ring 74 is The rotary shaft 76 is inserted through an O-ring 75 and pressed against the fixed ring 72 side by a one-coil type coil spring 77.
  • the fixed ring 72 and the rotary ring 74 rotate relative to each other while sealingly sliding.
  • the slurry fluid inside the machine is sealed.
  • a clean flushing liquid different from the slurry fluid that is a sealed fluid is supplied from the flushing hole 79 in the vicinity of the sealing sliding surface 78, and a threaded portion or a blade 80 is formed on the outer peripheral surface of the rotating ring 74, A force in a direction away from the sealing sliding surface 78 is applied to the sealed fluid.
  • the mechanical seal of the prior art shown in FIG. 4 is said to be an inside type that seals the sealed fluid from the outer periphery to the inner periphery of the sealing sliding surface 78, and includes a rotating ring 74 and a rotating shaft 76.
  • An O-ring 75 for operation that seals the gap and a coil spring 77 that presses the rotating ring 74 are exposed to a slurry fluid that is a fluid to be sealed. For this reason, the following problems occur in the prior art.
  • the operation O-ring 75 is provided as a secondary seal for sealing the slurry fluid.
  • the slurry fluid is deposited on the operation O-ring 75 and the rotating ring 74 is axially disposed. Cannot move.
  • the O-ring for operation becomes unnecessary, but since the bellows is in contact with the slurry fluid, the slurry fluid easily accumulates at the inner welded portion of the bellows, which may cause damage to the bellows or an appropriate spring surface. Leakage occurs due to loss of pressure (spring load). Therefore, a type that uses a coil spring to press the sliding ring at a place where the slurry fluid does not contact is desired.
  • the present invention has been made in order to solve the problems of the prior art, and is an inside-type mechanical seal of a type that seals a fluid to be sealed from the outer periphery to the inner periphery of the sealing sliding surface.
  • An object of the present invention is to provide a mechanical seal in which a slurry fluid is prevented from being deposited from a sealing sliding surface to a secondary seal in a stationary type having a built-in coil spring.
  • the mechanical seal of the present invention is firstly an inside type that is mounted between the rotary shaft and the housing and prevents leakage of the sealed fluid from the outer periphery of the sealing sliding surface to the inner peripheral direction.
  • a stationary seal with a rotary seal ring mounted on the rotary shaft side and a fixed seal ring mounted on the seal cover side, and a coil spring built in the fixed seal ring side,
  • An O-ring as a secondary seal is provided between the fixed seal ring and the seal cover, and a cylinder is formed in a space communicating with the sealed fluid side on the outer peripheral side of the sealing sliding surface of the rotary seal ring and the fixed seal ring.
  • a stirrer-like stirring member is erected from the rotary sealing ring side.
  • the mechanical seal of the present invention is secondly characterized in that, in the first feature, a plurality of stirring holes are provided on the circumference of the cylindrical stirring member. According to this feature, a circulation phenomenon from the inside to the outside of the agitating member of the sealed fluid occurs, and the agitating action of the sealed fluid can be further increased.
  • the mechanical seal of the present invention is characterized in that, in the second feature, a flushing hole for supplying clean flushing liquid from the outer peripheral side to the stirring hole of the stirring member is provided on the seal cover side. . According to this feature, since the clean flushing liquid is supplied to the space on the outer peripheral side of the sealing sliding surface between the rotating seal ring and the fixed seal ring, the slurry fluid is diluted and the retention phenomenon can be reduced.
  • the flushing holes, the stirring holes, and the sealing sliding surfaces of the rotary sealing ring and the stationary sealing ring are overlapped in the radial direction. It is characterized by being arranged. According to this feature, since the clean flushing liquid is supplied toward the stirring hole of the stirring member, the flushing liquid is supplied in the vicinity of the stirring hole having a large stirring action, and the diluted sealed fluid is By stirring, the slurry fluid is further prevented from staying from the outer peripheral side of the sealing sliding surface to the O-ring provided on the outer peripheral surface of the retainer and the inner peripheral surface of the seal cover. Further, the flushing liquid directly supplied to the sealing sliding surface through the agitation hole has an effect of cleaning the sealing sliding surface.
  • the space on the outer peripheral side of the sealing sliding surface of the rotary sealing ring and the stationary sealing ring, the sealed fluid side A plurality of agitation grooves are provided in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the sleeve of the rotating shaft facing the passage communicating with each other.
  • the slurry is retained by agitating the sealed fluid that flows through the passage that connects the space on the outer peripheral side of the sealing sliding surface of the rotary sealing ring and the stationary sealing ring and the sealed fluid side. Can be prevented.
  • the present invention has the following excellent effects. (1) According to the first feature, from the space on the outer peripheral side of the sealing sliding surface of the rotary sealing ring and the stationary sealing ring to the vicinity of the O-ring between the outer peripheral surface of the retainer and the inner peripheral surface of the seal cover. Since a vigorous stirring phenomenon and flow occur, even if the sealed fluid is a fluid that tends to stay, such as a slurry fluid, the slurry fluid does not stay from the sealing sliding surface to the vicinity of the O-ring. For this reason, the slurry fluid is prevented from accumulating on the sealing sliding surface and the operation O-ring and the coil spring provided as a secondary seal for sealing the slurry fluid. A normal sealing action can be maintained over a long period of time.
  • the slurry fluid is further prevented from staying from the outer peripheral side of the sealing sliding surface to the O-ring provided on the outer peripheral surface of the retainer and the inner peripheral surface of the seal cover. Further, the flushing liquid directly supplied to the sealing sliding surface through the agitation hole has an effect of cleaning the sealing sliding surface.
  • the agitating action is applied to the sealed fluid flowing in the passage that connects the space on the outer peripheral side of the sealing sliding surface of the rotary sealing ring and the stationary sealing ring and the sealed fluid side. And the retention of the slurry can be prevented.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. It is the B section enlarged view of FIG. It is a longitudinal cross-sectional view which shows a prior art.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an entire mechanical seal according to an embodiment of the present invention, where the left side is the machine inside (sealed fluid side) and the right side is the machine outside (atmosphere side).
  • 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged view of a portion B in FIG.
  • a rotation shaft 60 passes through the shaft hole 51 of the apparatus body (casing) 50.
  • the mechanical seal 1 is attached via a seal cover 2 provided around the shaft hole 51 of the outer surface 52 of the apparatus main body 50.
  • the seal cover 2 is fixed to the apparatus main body 50 by an implantation bolt 3 through an O-ring 53.
  • the rotating shaft 60 is mounted in the shaft hole 51 and is rotatably supported by a bearing (not shown).
  • the sealed fluid from the outer periphery of the sealing sliding surface toward the inner peripheral direction is closer to the inside of the machine.
  • An inside-type mechanical seal S1 that prevents leakage of fluid is disposed, and an outside-type mechanical seal S2 that prevents leakage of the sealed fluid from the inner periphery to the outer periphery of the sealing sliding surface is disposed near the outside of the machine.
  • the present invention is characterized by the inside-type mechanical seal S1 disposed closer to the inside of the machine, and the outside-type mechanical seal S2 disposed closer to the outside of the machine is disposed as necessary. ,Not required.
  • the fixed sealing ring 5 is rotatably supported by the retainer 6 by a knock pin 7, and an O-ring 8 is provided between the fixed sealing ring 5 and the retainer 6.
  • the retainer 6 is hermetically supported by the seal cover 2 via an O-ring 9 having a role of a secondary seal provided on the outer peripheral surface and the inner peripheral surface 4 of the seal cover 2.
  • the other end of the plurality of coil springs 10 whose one ends are supported by the seal cover 2 is joined to the rear portion of the retainer 6 to urge the retainer 6 in the axial direction.
  • the rotary seal ring 11 is supported by the sleeve 61 of the rotary shaft 60 so as to be integrally rotated via the knock pin 13, and an O-ring 12 is interposed between the rotary seal ring 11 and the sleeve 61. Is provided.
  • the outside-type mechanical seal S2 arranged on the outer side of the machine has a fixed sealing ring 25 supported by a retainer 26 by a knock pin 27 so as not to rotate, and an O-ring 28 is provided between the fixed sealing ring 25 and the retainer 26. Is provided.
  • the retainer 26 is airtightly supported through an O-ring 29 having a role of a secondary seal provided on the outer peripheral surface and the inner peripheral surface 4 of the seal cover 2.
  • the other end of the plurality of coil springs 30 whose one ends are supported by the seal cover 2 is joined to the rear side of the retainer 26 so as to urge the retainer 26 in the axial direction.
  • the rotary seal ring 31 is supported by the retainer 32 so as not to rotate by a knock pin 33, and an O-ring 34 is provided between the rotary seal ring 31 and the retainer 32.
  • the retainer 32 is supported by a collar 36 fixed to a sleeve 61 of the rotating shaft 60 by a set screw 35, and an O-ring 37 is provided between the retainer 32 and the sleeve 61.
  • the intermediate chamber 40 formed over is filled with an intermediate liquid. This intermediate liquid is circulated between a reservoir tank (not shown) installed outside through a circulation injection hole 41 and a circulation discharge hole 42 provided in the seal cover 2, and a mechanical seal S2 near the outside of the machine.
  • the sealing sliding surface S is lubricated and cooled.
  • the stationary sealing ring 5 is pressed against the rotating sealing ring 11 by the coil spring 10, and the sealing sliding surfaces S of both are sliding relative to each other.
  • the sealed fluid inside the machine is prevented from leaking from the outer peripheral side to the inner peripheral side
  • the sealed fluid is a slurry fluid
  • the outer peripheral surface of the retainer 6 from the outer peripheral side of the sealing sliding surface S
  • the slurry fluid may stay on the O-ring 9 provided on the inner peripheral surface 4 of the seal cover 2 to impair the sealing function on the sealing sliding surface S.
  • the present invention rotates the cylindrical stirring member 15 in a space communicating with the sealed fluid side on the outer peripheral side of the sealing sliding surface S of the rotary sealing ring 11 and the stationary sealing ring 5 in the inside type mechanical seal S1.
  • Standing from the seal ring 11 side the sealed fluid in the space between the inner peripheral surface 4 of the seal cover 2 and the outer peripheral surfaces of the fixed seal ring 5 and the rotary seal ring 11 is stirred as the rotary shaft 60 rotates. It is a thing.
  • the cylindrical stirring member 15 has a substantially L-shaped longitudinal section, and is fixed by a bolt 17 to a sleeve 61 that supports the rotary seal ring 11 at a base portion 16 that is a small diameter portion, and has a large diameter portion.
  • a cylindrical portion 18 extends from the outer peripheral side of the rotary sealing ring 11 toward the outer peripheral side of the fixed sealing ring 5 and covers the outer peripheral side of the sealing sliding surface S.
  • a plurality of stirring holes 19 are provided in the circumferential direction at a portion of the cylindrical portion 18 located radially outward of the sealing sliding surface S. As shown in FIG. 2, the stirring holes 19 are provided at 12 equal intervals in the circumferential direction. The number and position of the agitation holes 19 are set as necessary, and are not limited to 12 equal distributions, as long as the fluid to be sealed can be efficiently agitated.
  • a plurality of stirring grooves 39 are provided in the circumferential direction.
  • the agitating groove 39 has an arc shape as shown in FIGS. 1 and 3 in the axial direction along the passage 38, and has a substantially rectangular shape as shown in FIG. As shown in FIG. 2, the stirring grooves 39 are provided at 12 equal intervals in the circumferential direction substantially the same as the circumferential position of the stirring holes 19.
  • the number and positions of the stirring grooves 39 are not limited to 12 and the positions may not be the same as the positions of the stirring holes 19 in the circumferential direction.
  • the fluid to be sealed flowing in the passage 38 that communicates the space on the outer peripheral side of the sealing sliding surface S of the rotary sealing ring 11 and the fixed sealing ring 5 and the sealed fluid side is given a stirring action, What is necessary is just to be able to prevent stagnation.
  • the seal cover 2 is provided with a flushing hole 20 for supplying a clean flushing liquid different from the sealed fluid.
  • one flushing hole 20 is provided in the circumferential direction.
  • the flushing holes 20 may be provided in 12 equidistant positions like the stirring holes 19. It is only necessary to dilute the sealed fluid in the space on the outer peripheral side of the sealing sliding surface S with the fixed sealing ring 5.
  • the flushing hole 20 is provided so as to overlap the stirring hole 19 of the stirring member 15 in the radial direction so that the flushing liquid is supplied in the vicinity of the stirring hole 19 having a large stirring action. Yes.
  • the flushing hole 20 is provided so as to overlap with the stirring hole 19 in the radial direction, clean flushing liquid is supplied from the flushing hole 20 provided in the seal cover 2 toward the stirring hole 19 of the stirring member 15. Therefore, the flushing liquid is supplied in the vicinity of the stirring hole 19 having a large stirring action, and the diluted sealed fluid is stirred, so that the outer periphery of the retainer 6 is moved from the outer peripheral side of the sealing sliding surface S. The retention of the slurry fluid between the surface and the O-ring 9 provided on the inner peripheral surface 4 of the seal cover 2 is further prevented.
  • the stirring member 15 is stationary, the flushing liquid directly supplied to the sealing sliding surface S through the stirring hole 19 cleans the sealing sliding surface S.
  • the mechanical seal of the present invention may be any type as long as at least one inside type mechanical seal is disposed, and can be applied to any of a single type, a tandem type, and a double type.
  • the coil spring for biasing the sliding ring is not limited to the multi-type arranged in the circumferential direction, but may be a one-coil type arranged around the rotation axis.
  • the position of the coil spring is preferably a stationary type in which a fixed sealing ring is incorporated, and is applied to a mechanical seal in which a secondary seal for sealing the fixed sealing ring is an O-ring.

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Abstract

【課題】密封摺動面から２次シールにかけてスラリー流体の堆積を防止するようにしたメカニカルシールを提供する。 【解決手段】回転軸とハウジングとの間に装着されて密封摺動面の外周から内周方向への被密封流体の漏れを防止するインサイド形のメカニカルシールであって、前記回転軸側に装着された回転密封環とシールカバー側に装着された固定密封環とを備え、前記固定密封環側にコイルスプリングを内蔵した静止形のものにおいて、前記固定密封環と前記シールカバーとの間に２次シールとしてのＯリングを設け、前記回転密封環と固定密封環との密封摺動面の外周側の被密封流体側に連通した空間に円筒状の攪拌部材を前記回転密封環側から立設してなることを特徴としている。

Description

メカニカルシール
　本発明は、スラリーを含む液（以下「スラリー流体」という。）を処理する装置又はポンプに用いられて有用なメカニカルシールに関する。 
　従来、スラリー流体をシールするためのメカニカルシールにおいて、固定環と回転環との密封摺動面の近傍からスラリー流体を排出するようにしたものとして実公昭６３－３２４６１号公報（特許文献１）に記載のメカニカルシールが知られている（以下、「従来技術」という。）。 
　図４は、従来技術のメカニカルシールを示す縦断面図であって、固定環７２は、機器本体７０に装着された環状カバー７１にＯリング７３を介して嵌挿されており、回転環７４はＯリング７５を介して回転軸７６に嵌挿され、ワンコイルタイプのコイルスプリング７７により固定環７２側に押圧されており、固定環７２と回転環７４とが密封摺動しながら相対回転することにより、機内側のスラリー流体をシールするようになっている。そして、被密封流体であるスラリー流体とは異なる清浄なフラッシング液を密封摺動面７８の近傍にフラッシング孔７９から供給するとともに、回転環７４の外周面に螺条部又は羽根８０を形成し、密封摺動面７８から遠ざかる方向の力を被密封流体に作用させるようにしている。 
　図４に示した従来技術のメカニカルシールは、密封摺動面７８の外周から内周に向かう被密封流体をシールする形式のインサイド形といわれるものであって、回転環７４と回転軸７６との間をシールする作動用のＯリング７５及び回転環７４を押圧するコイルスプリング７７が被密封流体であるスラリー流体にさらされる構造となっている。 
　このため、従来技術では次のような問題が起きる。 
（１）作動用のＯリング７５は、スラリー流体をシールするための２次シールとして設けられているが、この作動用のＯリング７５にはスラリー流体が堆積し、回転環７４が軸方向に移動できなくなる。その結果、密封摺動面７８において正常な密封作用が機能しなくなり、漏れや異常摩耗などが発生する。 
（２）コイルスプリング７７にもスラリー流体が堆積し、スプリングの機能が失われるため、回転環７４を固定環７２に押圧することができなくなる。その結果、密封摺動面７８において正常な密封作用が機能しなくなり、漏れや異常摩耗などが発生する。 
（３）回転環７４の外周に螺条部又は羽根８０を形成するため、作業が煩雑になる。 
（４）回転環７４の外周に形成される螺条部又は羽根８０は回転軸の回転方向に応じた右ねじまたは左ねじとする必要があり、両方の回転方向に対応することができない。 
　上記従来技術の他に、スラリー流体をシールするためのメカニカルシールとしては、スプリングに加えてゴム材製からなるリング状のパッキンにより固定環を押圧するタイプのもの（たとえば、特許文献２参照。）が知られているが、パッキンにスプリング及び二次シール機能をもたせる必要がある。しかし、このような構成にすると適切なスプリング面圧（スプリング荷重）にすることが難しく、漏れや摺動面の異常摩耗を起こす原因になることから、コイルスプリングのみで摺動環を押圧できればそれが望ましいことはいうまでもない。また、コイルスプリングに代えてベローズを用いるタイプのもの（たとえば、特許文献３参照。）も知られている。ベローズを用いると作動用のＯリングが不要になるが、ベローズはスラリー流体と接するため、ベローズの内側溶接個所にスラリー流体が堆積し易く、それが原因でベローズが破損したり、適切なスプリング面圧（スプリング荷重）を失うことから漏れなどが起きる。そのため、スラリー流体が接しない個所にコイルスプリングを使用して摺動環を押圧するタイプのものが望まれている。 
実公昭６３－３２４６１号公報 再公表２００９－００８２８９号公報 実開平７－２５３６８号公報
　本発明は、従来技術の問題を解決するためになされたもので、密封摺動面の外周から内周に向かう被密封流体をシールする形式のインサイド形のメカニカルシールであって、固定密封環側にコイルスプリングを内蔵した静止形のものにおいて、密封摺動面から２次シールにかけてスラリー流体の堆積を防止するようにしたメカニカルシールを提供することを目的とする。 
　上記目的を達成するため本発明のメカニカルシールは、第１に、回転軸とハウジングとの間に装着されて密封摺動面の外周から内周方向への被密封流体の漏れを防止するインサイド形のメカニカルシールであって、前記回転軸側に装着された回転密封環とシールカバー側に装着された固定密封環とを備え、前記固定密封環側にコイルスプリングを内蔵した静止形のものにおいて、 
　前記固定密封環と前記シールカバーとの間に２次シールとしてのＯリングを設け、前記回転密封環と固定密封環との密封摺動面の外周側の被密封流体側に連通した空間に円筒状の攪拌部材を前記回転密封環側から立設してなることを特徴としている。 
　この特徴によれば、回転密封環と固定密封環との密封摺動面の外周側の空間からリテーナの外周面とシールカバーの内周面との間のＯリング付近にかけて活発な攪拌現象及び流れが生じるため、被密封流体がスラリー流体のような滞留しやすい流体であっても、密封摺動面からＯリング付近にかけてスラリー流体が滞留することはない。このため、密封摺動面、スラリー流体をシールするための２次シールとして設けられている作動用のＯリング及びコイルスプリングにスラリー流体が堆積することが防止され、その結果、密封摺動面における正常な密封作用を長期間にわたって維持することができる。 
　また、本発明のメカニカルシールは、第２に、第１の特徴において、前記円筒状の攪拌部材の円周上に複数の攪拌孔を設けることを特徴としている。 
　この特徴によれば、被密封流体の攪拌部材の内側から外側に向かう環流現象が生起され、被密封流体の攪拌作用を一層増大することができる。 
　また、本発明のメカニカルシールは、第３に、第２の特徴において、前記攪拌部材の攪拌孔に外周側から清浄なフラッシング液を供給するフラッシング孔を前記シールカバー側に設けることを特徴としている。 
　この特徴によれば、回転密封環と固定密封環との密封摺動面の外周側の空間に清浄なフラッシング液が供給されるため、スラリー流体は希釈され、滞留現象を減殺することができる。 
　また、本発明のメカニカルシール装置は、第４に、第３の特徴において、前記フラッシング孔、前記攪拌孔及び前記回転密封環と固定密封環との密封摺動面が半径方向に重複するように配置されることを特徴としている。 
　この特徴によれば、清浄なフラッシング液が攪拌部材の攪拌孔に向けて供給されるため、攪拌作用の大きな攪拌孔の近傍にフラッシング液が供給されることになり、希釈された被密封流体が攪拌されることにより、密封摺動面の外周側からリテーナの外周面とシールカバーの内周面に設けられたＯリングにかけてのスラリー流体の滞留が一層防止される。また、攪拌孔を通して直接密封摺動面に供給されたフラッシング液が密封摺動面を洗浄する作用を奏する。 
　また、本発明のメカニカルシールは、第５に、第１ないし第４の何れかの特徴において、前記回転密封環と固定密封環との密封摺動面の外周側の空間と被密封流体側とを連通する通路に面する回転軸のスリーブの外周面に、円周方向に複数の攪拌溝を設けることを特徴としている。 
　この特徴によれば、回転密封環と固定密封環との密封摺動面の外周側の空間と被密封流体側とを連通する通路を流れる被密封流体に対して攪拌作用を与え、スラリーの滞留を防止することができる。 
　本発明は、以下のような優れた効果を奏する。 
（１）上記第１の特徴によれば、回転密封環と固定密封環との密封摺動面の外周側の空間からリテーナの外周面とシールカバーの内周面との間のＯリング付近にかけて活発な攪拌現象及び流れが生じるため、被密封流体がスラリー流体のような滞留しやすい流体であっても、密封摺動面からＯリング付近にかけてスラリー流体が滞留することはない。このため、密封摺動面、スラリー流体をシールするための２次シールとして設けられている作動用のＯリング及びコイルスプリングにスラリー流体が堆積することが防止され、その結果、密封摺動面における正常な密封作用を長期間にわたって維持することができる。 
（２）上記第２の特徴によれば、被密封流体の攪拌部材の内側から外側に向かう環流現象が生起され、被密封流体の攪拌作用を一層増大することができる。 
（３）上記第３の特徴によれば、回転密封環と固定密封環との密封摺動面の外周側の空間に清浄なフラッシング液が供給されるため、スラリー流体は希釈され、滞留現象を減殺することができる。 
（４）上記第４の特徴によれば、清浄なフラッシング液が攪拌部材の攪拌孔に向けて供給されるため、攪拌作用の大きな攪拌孔の近傍にフラッシング液が供給されることになり、希釈された被密封流体が攪拌されることにより、密封摺動面の外周側からリテーナの外周面とシールカバーの内周面に設けられたＯリングにかけてのスラリー流体の滞留が一層防止される。また、攪拌孔を通して直接密封摺動面に供給されたフラッシング液が密封摺動面を洗浄する作用を奏する。 
（５）上記第５の特徴によれば、回転密封環と固定密封環との密封摺動面の外周側の空間と被密封流体側とを連通する通路を流れる被密封流体に対して攪拌作用を与え、スラリーの滞留を防止することができる。 
本発明の実施の形態に係るメカニカルシールの全体を示す縦断面図である。 図１のＡ－Ａ断面図である。 図１のＢ部拡大図である。 従来技術を示す縦断面図である。
　本発明に係るメカニカルシールを実施するための形態を図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加えうるものである。　 
　図１は、本発明の実施の形態に係るメカニカルシールの全体を示す縦断面図であり、左側が機内側（被密封流体側）であり、右側が機外側（大気側）である。また、図２は、図１のＡ－Ａ断面図であり、図３は、図１のＢ部拡大図である。 
　装置本体（ケーシング）５０の軸孔５１には回転軸６０が貫通している。メカニカルシール１は、装置本体５０の外面５２の軸孔５１の周りに設けられたシールカバー２を介して取り付けられる。シールカバー２はＯリング５３を介して植え込みボルト３によりに装置本体５０に固定されている。また、回転軸６０は軸孔５１に装着されて図示省略の軸受けにより回転可能に支持されている。 
　シールカバー２の内周面４と回転軸６０に嵌合されたスリーブ６１の外周面との間の空間には、機内側寄りに、密封摺動面の外周から内周方向への被密封流体の漏れを防止するインサイド形のメカニカルシールＳ１が配置され、機外側寄りに、密封摺動面の内周から外周方向への被密封流体の漏れを防止するアウトサイド形のメカニカルシールＳ２が配置されている。 
　本発明においては、機内側寄りに配置されたインサイド形のメカニカルシールＳ１に特徴を有するものであり、機外側寄りに配置されたアウトサイド形のメカニカルシールＳ２は必要に応じて配置されるもので、必須ではない。 
　インサイド形のメカニカルシールＳ１において、固定密封環５はノックピン７によりリテーナ６に回転不能に支持されており、固定密封環５とリテーナ６との間にはＯリング８が設けられている。また、リテーナ６は、その外周面とシールカバー２の内周面４に設けられた２次シールの役割を有するＯリング９を介してシールカバー２に気密に支持されている。リテーナ６の後部には、シールカバー２に一端が支持された複数のコイルスプリング１０の他端が接合され、リテーナ６を軸方向に付勢するようになっている。 
　一方、回転密封環１１は、回転軸６０のスリーブ６１にノックピン１３を介して一体的に回動されるように支持されており、回転密封環１１とスリーブ６１との間にはＯリング１２が設けられている。 
　機外側寄りに配置されたアウトサイド形のメカニカルシールＳ２は、固定密封環２５がノックピン２７によりリテーナ２６に回転不能に支持されており、固定密封環２５とリテーナ２６との間ははＯリング２８が設けられている。また、リテーナ２６は、その外周面とシールカバー２の内周面４に設けられた２次シールの役割を有するＯリング２９を介して気密に支持されている。リテーナ２６の後側には、シールカバー２に一端が支持された複数のコイルスプリング３０の他端が接合され、リテーナ２６を軸方向に付勢するようになっている。 
　一方、回転密封環３１は、ノックピン３３によりリテーナ３２に回転不能に支持されており、回転密封環３１とリテーナ３２との間にはＯリング３４が設けられている。リテーナ３２は回転軸６０のスリーブ６１にセットスクリュー３５により固定されたカラー３６に支持されており、リテーナ３２とスリーブ６１との間にはＯリング３７が設けられている。 
　機内側寄りに配置されたインサイド形のメカニカルシールＳ１の密封摺動面Ｓの内周側空間から機外側寄りに配置されたアウトサイド形のメカニカルシールＳ２の密封摺動面Ｓの内周側空間にかけて形成された中間室４０には、中間液が充填されている。この中間液は、シールカバー２に設けられたサーキュレーション注入孔４１及びサーキュレーション排出孔４２を通じて、外部に設置されたリザーバタンク（図示省略）との間で循環され、機外側寄りのメカニカルシールＳ２の密封摺動面Ｓを潤滑・冷却するものである。 
　回転軸６０が回転されると、インサイド形のメカニカルシールＳ１においては、回転密封環１１に対して固定密封環５がコイルスプリング１０により押圧され、両者の密封摺動面Ｓが相対摺動しながら機内側の被密封流体が外周側から内周側への漏れるのを防止するものであるが、被密封流体がスラリー流体などである場合、密封摺動面Ｓの外周側からリテーナ６の外周面とシールカバー２の内周面４に設けられたＯリング９にかけてスラリー流体が滞留して密封摺動面Ｓにおけるシール機能を損なう恐れがある。 
　そこで、本発明は、インサイド形のメカニカルシールＳ１における回転密封環１１と固定密封環５との密封摺動面Ｓの外周側の被密封流体側に連通した空間に円筒状の攪拌部材１５を回転密封環１１側から立設し、シールカバー２の内周面４と固定密封環５及び回転密封環１１の外周面との間の空間の被密封流体を回転軸６０の回転に伴い攪拌するようにしたものである。 
　円筒状の攪拌部材１５は、縦断面が略Ｌ字状をなしており、小径部である基部１６において回転密封環１１を支持しているスリーブ６１にボルト１７により固定され、大径部である円筒部１８が回転密封環１１の外周側から固定密封環５の外周側に向かって延設され、密封摺動面Ｓの外周側を覆うようになっている。密封摺動面Ｓの半径方向外方に位置する円筒部１８の部位には、円周方向に複数の攪拌孔１９が設けられている。図２に示すように、攪拌孔１９は、円周方向に１２等配に設けられている。攪拌孔１９の数及び位置は、必要に応じて設定されるもので、１２等配に限るものではなく、被密封流体を効率よく攪拌できるものであればよい。 
　また、回転密封環１１と固定密封環５との密封摺動面Ｓの外周側の空間と被密封流体側とを連通する通路３８に面する回転軸６０のスリーブ６１の外周面には、円周方向に複数の攪拌溝３９が設けられている。攪拌溝３９は、通路３８に沿った軸方向には図１及び図３に示すように円弧状をなし、軸直交断面では図２に示すように略矩形状をなしている。 
　攪拌溝３９は、図２に示すように、攪拌孔１９の円周方向の位置と略同じくして円周方向に１２等配に設けられている。攪拌溝３９の数及び位置は、１２等配に限るものではなく、また、その位置も攪拌孔１９の円周方向の位置と同じでなくてもよい。要は、回転密封環１１と固定密封環５との密封摺動面Ｓの外周側の空間と被密封流体側とを連通する通路３８に流れる被密封流体に対して攪拌作用を与え、スラリーの滞留を防止することができればよい。 
　 図１及び図２に示すように、シールカバー２には、被密封流体とは別の清浄なフラッシング液を供給するためのフラッシング孔２０が設けられている。図２では、円周方向に１個のフラッシング孔２０が設けられているがこれに限るものではなく、攪拌孔１９と同じく１２等配に設けられてもよく、要は、回転密封環１１と固定密封環５との密封摺動面Ｓの外周側の空間の被密封流体を希釈できればよい。また、図１及び図２では、フラッシング孔２０は、攪拌作用の大きな攪拌孔１９の近傍にフラッシング液が供給されるように攪拌部材１５の攪拌孔１９に半径方向に重複するように設けられている。 
　回転軸６０の回転に伴い、スリーブ６１並びに回転密封環１１及び攪拌部材１５が回転すると、回転密封環１１と固定密封環５との密封摺動面Ｓの外周側の空間と被密封流体側とを連通する通路３８の被密封流体は、攪拌溝３９により攪拌されながらスリーブ６１の回転方向に回転される。また、シールカバー２の内周面４と回転密封環１１の外周面との間の空間の被密封流体は攪拌部材１５及び攪拌孔１９により攪拌されながら回転密封環１１及び攪拌部材１５に回転に引きずられるようにして回転し、遠心力により半径方向外側へ向かうように流れるとともに、回転密封環１１側から固定密封環５側へ向かうようにも流れる。その際、攪拌部材１５に攪拌孔１９が設けられているため、図３のＲで示すような攪拌部材１５の円筒部１８を内側から外側へ貫通する環流Ｒが生じる。攪拌溝３９、攪拌部材１５及び攪拌孔１９の攪拌作用及び環流Ｒにより、回転密封環１１と固定密封環５との密封摺動面Ｓの外周側の空間からリテーナ６の外周面とシールカバー２の内周面４との間のＯリング９付近にかけて活発な攪拌現象及び流れが生じるため、被密封流体がスラリー流体のような滞留しやすい流体であっても、密封摺動面ＳからＯリング９付近にかけてスラリー流体が滞留することはない。 
　さらに、フラッシング孔２０は攪拌孔１９と半径方向に重複するように設けられているため、シールカバー２に設けたフラッシング孔２０から、清浄なフラッシング液が攪拌部材１５の攪拌孔１９に向けて供給されるため、攪拌作用の大きな攪拌孔１９の近傍にフラッシング液が供給されることになり、希釈された被密封流体が攪拌されることにより、密封摺動面Ｓの外周側からリテーナ６の外周面とシールカバー２の内周面４に設けられたＯリング９にかけてのスラリー流体の滞留が一層防止される。また、攪拌部材１５が静止している状態では、攪拌孔１９を通して直接密封摺動面Ｓに供給されたフラッシング液が、密封摺動面Ｓを洗浄する。 
　本発明のメカニカルシールは、インサイド形のメカニカルシールが少なくとも１つ配置されるものであればよく、シングル形、タンデム形またはダブル形のいずれにも適用できる。また、摺動環を付勢するコイルスプリングは円周方向に複数配置されるマルチ形に限らず回転軸を中心として１つ配置されるワンコイル形でもよい。さらに、コイルスプリングの位置は固定密封環を内蔵される形式の静止形であって、固定密封環をシールするための２次シールがＯリングである形式のメカニカルシールに適用されるのが好ましい。 
　 １　　　メカニカルシール 
　 ２　　　シールカバー 
　 ３　　　植え込みボルト 
　 ４　　　シールカバーの内周面 
　 ５　　　固定密封環 
　 ６　　　リテーナ 
　 ７　　　ノックピン 
　 ８　　　Ｏリング 
　 ９　　　Ｏリング 
　１０　　 コイルスプリング 
　１１　　 回転密封環 
　１２　　 Ｏリング 
　１３　　 ノックピン 
　１５　　 攪拌部材 
　１６　　 基部 
　１７　　 ボルト 
　１８　　 円筒部 
　１９　　 攪拌孔 
　２０　　 フラッシング孔 
　２５　 　固定密封環 
　 ２６　　リテーナ 
　 ２７　　ノックピン 
　 ２８　　Ｏリング 
　 ２９　　Ｏリング 
　 ３０　　コイルスプリング 
　 ３１　　回転密封環 
　 ３２　　リテーナ 
　 ３３　　ノックピン 
　 ３４　　Ｏリング 
　 ３５　　セットスクリュー 
　 ３６　　カラー 
　 ３７　　Ｏリング 
　 ３８　　通路 
　 ３９　　攪拌溝 
　 ４０　　中間室 
　 ４１　　サーキュレーション注入孔 
　 ４２　　サーキュレーション排出孔 
　 ５０　　装置本体（ケーシング） 
　 ５１　　軸孔 
　 ５２　　外面 
　 ５３　　Ｏリング 
　 ６０　　回転軸 
　 ６１　　スリーブ 
　 Ｓ　　　密封摺動面 

Claims (5)

  1. 　回転軸とハウジングとの間に装着されて密封摺動面の外周から内周方向への被密封流体の漏れを防止するインサイド形のメカニカルシールであって、前記回転軸側に装着された回転密封環とシールカバー側に装着された固定密封環とを備え、前記固定密封環側にコイルスプリングを内蔵した静止形のものにおいて、 
    　前記固定密封環と前記シールカバーとの間に２次シールとしてのＯリングを設け、前記回転密封環と固定密封環との密封摺動面の外周側の被密封流体側に連通した空間に円筒状の攪拌部材を前記回転密封環側から立設してなることを特徴とするメカニカルシール。 
  2. 　前記円筒状の攪拌部材の円周上に複数の攪拌孔を設けることを特徴とする請求項１記載のメカニカルシール。 
  3. 　前記攪拌部材の攪拌孔に外周側から清浄なフラッシング液を供給するフラッシング孔を前記シールカバー側に設けることを特徴とする請求項２記載のメカニカルシール。 
  4. 　前記フラッシング孔、前記攪拌孔及び前記回転密封環と固定密封環との密封摺動面が半径方向に重複するように配置されることを特徴とする請求項３記載のメカニカルシール。 
  5. 　前記回転密封環と固定密封環との密封摺動面の外周側の空間と被密封流体側とを連通する通路に面する回転軸のスリーブの外周面に、円周方向に複数の攪拌溝を設けることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のメカニカルシール。 
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