WO2016047352A1 - メカニカルシール - Google Patents

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WO2016047352A1
WO2016047352A1 PCT/JP2015/074058 JP2015074058W WO2016047352A1 WO 2016047352 A1 WO2016047352 A1 WO 2016047352A1 JP 2015074058 W JP2015074058 W JP 2015074058W WO 2016047352 A1 WO2016047352 A1 WO 2016047352A1
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WO
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sliding ring
sleeve
side sliding
rotation
cup gasket
Prior art date
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PCT/JP2015/074058
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English (en)
French (fr)
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壮敏 板谷
和正 砂川
啓一 千葉
健二 吉柳
顯 吉野
貴史 篠宮
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イーグル工業株式会社
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    • F04D29/12—Shaft sealings using sealing-rings
    • F04D29/126—Shaft sealings using sealing-rings especially adapted for liquid pumps

Definitions

  • the present invention relates to a mechanical seal used as a shaft seal device such as a pump.
  • FIG. 4 (a) an inside type that seals the sealed fluid on the high-pressure fluid side that tends to leak from the outer periphery of the sliding surface toward the inner periphery.
  • the annular shaft provided on the rotating shaft 50 side for driving the pump impeller (not shown) on the high-pressure fluid side is rotatably provided integrally with the rotating shaft 50 via the sleeve 51 and the cup gasket 52.
  • the rotation-side sliding ring 53 and an annular fixed-side sliding ring 55 provided via a bellows 57 in the cartridge 56 in a non-rotating state and axially movable in the pump housing 54 are fixed.
  • the cup gasket 52 in the mechanical seal of the prior art 1 is formed of an elastic material such as rubber and has a substantially cross-sectional shape. It is L-shaped.
  • a cup gasket 59 mounted between the sleeve 51 and the rotating side sliding ring 53 is as shown in FIG.
  • a cup gasket 59 mounted between the sleeve 51 and the rotating side sliding ring 53 is as shown in FIG.
  • there is known one having a substantially I-shaped cross section that does not extend to the back surface of the rotation-side sliding ring 53 and the radial direction portion of the sleeve 51 hereinafter referred to as “Prior Art 2”, for example, Patent Document 1). 2 and 3).
  • the thickness of the radial portion 52a of the cup gasket 52 is larger than the gap t between the seal portions in the axial direction of the sleeve 51 and the rotation-side sliding ring 53.
  • the thickness is set to be thick, even if radial pressure acts on the cup gasket 52 from the outer peripheral side as shown by an arrow, it is conceivable that the radial portion 52a is difficult to come off due to the gap t. There arises a problem that the axial dimension of the rotation-side sliding ring 53 itself increases.
  • the cup gasket 59 since the seal portion A by the cup gasket 59 is located in the axial direction portion of the sleeve 51 and the cup gasket 59, the cup gasket 59 has a low pressure fluid from the high pressure fluid side as indicated by an arrow.
  • the pressure in the axial direction toward the side (atmosphere side) acts, and the back pressure acting on the back surface of the rotation-side sliding ring 53 increases, and the clamping force with respect to the cup gasket 59 decreases.
  • the rotating side sliding ring 53 and the cup gasket 59 move to the fixed side sliding ring 55, and the sliding on the sliding surface S becomes unstable, resulting in fluid leakage. The problem of causing arises.
  • the present invention was made to solve the problems of the prior art, and without rotating the heat dissipation against sliding heat generation and without increasing the axial dimension, the sleeve on the rotating shaft side and the rotating
  • An object of the present invention is to provide a mechanical seal that prevents the cup gasket attached between the side sliding ring from coming off to the low pressure fluid side.
  • a mechanical seal of the present invention first comprises a sleeve fixed to a rotating shaft and a cartridge fixed to a housing, and the sleeve is provided with a rotating side sliding ring via a cup gasket.
  • the cartridge is provided with a fixed-side slide ring that slides facing the rotation-side slide ring, and an outer diameter of a sliding surface between the rotation-side slide ring and the fixed-side slide ring
  • the rotating side sliding ring is formed in a substantially pentagonal cross section having a cut portion in which a corner portion on the back surface side is cut into a tapered shape on the inner diameter side.
  • the cup gasket is mounted across the inner diameter side and the back surface side of the rotation side sliding ring, and the axial side portion and the rotation side contacting the inner diameter side of the rotation side sliding ring and the inner cylinder portion of the sleeve Back of sliding ring
  • the cup and the cup gasket are formed with a substantially L-shaped cross section including a side and a radial portion in contact with the radial portion of the sleeve, and a corner portion facing the cut portion is formed along the cut portion.
  • the thickness t of the corner portion is set to be larger than the gap d between the inner diameter side of the rotary sliding ring and the inner cylindrical portion of the sleeve.
  • the heat dissipation against sliding heat generation is not reduced, and the thickness of the radial portion of the cup gasket is set to be thick Compared to the above, the dimension in the axial direction is not increased, and the cup gasket can be prevented from coming off to the low pressure fluid side.
  • the rotation-side sliding ring is formed in a pentagonal cross section having a cut portion in which the corner portion on the inner diameter side and the back side is cut into a taper shape, so that the rotation can be performed without affecting the sealing performance.
  • the side sliding ring can be reduced in weight.
  • the cup gasket has a substantially L-shaped cross section composed of an axial portion and a radial portion, the axial force in the direction of the anti-sliding surface of the rotating side sliding ring is kept constant. It is possible to securely pinch the radial portion of the cup gasket, which can contribute to preventing the cup gasket from coming off to the low pressure fluid side. Also, since the thickness of the corner portion of the cup gasket is set larger than the clearance between the inner diameter side of the rotating sliding ring and the inner cylindrical portion of the sleeve, the cup gasket is physically prevented from coming out to the low pressure fluid side. be able to. In addition, even if the axial direction portion of the cup gasket is damaged, the cup gasket does not come out to the low pressure fluid side, so that the sealing performance can be maintained.
  • the mechanical seal of the present invention secondly includes a sleeve fixed to the rotating shaft and a cartridge fixed to the housing, and the sleeve is provided with a rotating side sliding ring via a cup gasket,
  • the cartridge is provided with a fixed-side slide ring that slides facing the rotation-side slide ring, and a high-pressure fluid is provided on the outer diameter side of the sliding surface between the rotation-side slide ring and the fixed-side slide ring.
  • the rotating side sliding ring is formed in a substantially hexagonal cross section having a cut portion that is cut into an inner diameter side and a corner portion on the back side is recessed inwardly.
  • the cup gasket is mounted across the inner diameter side and the back surface side of the rotation side sliding ring, and the axial side portion and the rotation side contacting the inner diameter side of the rotation side sliding ring and the inner cylinder portion of the sleeve Back side of sliding ring and A cross section formed of a radial portion in contact with a radial portion of the sleeve is formed in a substantially L shape, and a corner portion facing the cut portion is formed in a shape along the cut portion.
  • the thickness t of the portion is set to be larger than the gap d between the inner diameter side of the rotation side sliding ring and the inner cylindrical portion of the sleeve.
  • the mechanical seal of the present invention includes a sleeve fixed to the rotation shaft and a cartridge fixed to the housing, and the sleeve is provided with a rotation-side sliding ring via a cup gasket,
  • the cartridge is provided with a fixed-side slide ring that slides facing the rotation-side slide ring, and a high-pressure cover is provided on the inner diameter side of the sliding surface between the rotation-side slide ring and the fixed-side slide ring.
  • the rotation-side sliding ring has a pentagonal cross section having a cut portion in which the corner portion on the outer diameter side and the back side is cut into a tapered shape
  • the cup gasket is mounted across the back side of the rotating side sliding ring and the outer cylindrical portion of the sleeve, and has the rotation part.
  • Side sliding ring A cross section formed of a radial side and an axial portion in contact with the outer cylindrical portion of the sleeve, a back surface side of the rotating side sliding ring, and a radial direction portion in contact with the outer cylindrical portion of the sleeve is formed in a substantially L shape.
  • the corner portion facing the cut portion is formed in a shape along the cut portion, and the thickness t of the corner portion of the cup gasket is a gap d between the back side of the rotating side sliding ring and the radial portion of the sleeve. It is characterized by being set larger. According to this feature, an outside-type mechanical seal having the effects of the first feature or the second feature can be obtained.
  • the present invention has the following excellent effects. (1) Compared to the case where a cup gasket is provided on the high-pressure fluid side of the rotating side sliding ring, the heat dissipation against sliding heat generation is not reduced, and the shaft thickness is larger than the case where the radial thickness of the cup gasket is set thick. It is possible to prevent the cup gasket from coming off to the low pressure fluid side without increasing the dimension in the direction. (2) Further, since the rotation side sliding ring is formed in a pentagonal cross section having a cut portion in which the corner portion on the inner diameter side and on the opposite side of the sliding surface is cut into a taper shape, the sealing performance is improved. The rotating side sliding ring can be reduced in weight without affecting it.
  • the cup gasket has a substantially L-shaped cross section composed of an axial portion and a radial portion, the axial force in the anti-sliding surface direction of the rotating side sliding ring is constant.
  • the cup gasket can be securely clamped in the radial direction, which contributes to preventing the cup gasket from coming out to the low pressure fluid side.
  • the thickness of the corner of the cup gasket is set to be larger than the clearance between the inner diameter side of the rotating sliding ring and the inner cylinder of the sleeve, the cup gasket is physically prevented from coming out to the low pressure fluid side. Can be prevented.
  • the rotation-side sliding ring is formed in a substantially hexagonal cross section having a cut portion that is cut in a shape in which the corner portion on the inner diameter side and the opposite side of the sliding surface is recessed inward, the cup Since there is a merit that it is easy to increase the maximum thickness of the corner portion of the gasket, it is possible to further prevent the cup gasket from coming out to the low pressure fluid side.
  • Example 1 of this invention With reference to FIG. 1, the mechanical seal which concerns on Example 1 of this invention is demonstrated.
  • the present invention is applicable to either an inside type or an outside type mechanical seal.
  • Examples 1 to 3 a fluid that leaks from the outer periphery of the sliding surface toward the inner periphery.
  • the inside mechanical seal which is the form which seals is shown.
  • the left side of FIG. 1 is the high pressure fluid side (sealed fluid side), and the right side is the low pressure fluid side (atmosphere side).
  • the mechanical seal includes a sleeve 2 fixed to the rotary shaft 1 and a cartridge 4 fixed to the housing 3, and the sleeve 2 is provided with a rotation-side sliding ring 5 via a cup gasket 7.
  • the cartridge 4 is provided with a fixed-side slide ring 6 that slides facing the rotation-side slide ring 5, and the outer diameter of the sliding surface S between the rotation-side slide ring 5 and the fixed-side slide ring 6. It is an inside type mechanical seal with high pressure fluid on the side.
  • the sleeve 2 includes an inner cylinder portion 2a, a radial direction portion 2b, and an outer cylinder portion 2c.
  • the sleeve 2 has a substantially U-shaped cross section, and is disposed so that the opening portion faces the cartridge 4 side. 5 is attached. Further, the cartridge 4 also has a substantially U-shaped cross section, and is disposed so that the opening faces the sleeve 2 side, and the fixed side sliding ring 6 is mounted inside.
  • the fixed-side sliding ring 6 fixed to the pump housing 3 is fitted into the cartridge 4 together with the bellows 8, the case 9, the driving band 10, and the coiled wave spring 11.
  • a driving band 10 and a case 9 are mounted on the outer peripheral side of the bellows 8, and the fixed-side sliding ring 6 is fixed to the inner cylinder portion 4 a of the cartridge 4.
  • the bellows 8 mounted between the driving band 10 and the inner cylindrical portion 4a of the cartridge 4 has an appropriate tightening allowance to ensure sealing performance and fixing force.
  • the rotation-side sliding ring 5 has a cut portion 5a in which a corner portion on the inner diameter side opposite to the sliding surface S (in the present specification, sometimes referred to as “back side”) is cut into a tapered shape. It has a substantially pentagonal cross section. Note that a substantially pentagonal cross section means that chamfering and the like may be performed at three corners other than the two corners at both ends of the cut portion 5a. This means that the basic shape is a pentagon.
  • the rotation-side sliding ring 5 is press-fitted and fixed to the sleeve 2 via the cup gasket 7 on the inner shape side and the back side.
  • At least two notch portions 5b are provided on the outer peripheral portion of the rotation-side sliding ring 5 so as to face each other. Further, the rotation is stopped by a claw-like portion provided on the outer cylinder portion 2c of the sleeve 2.
  • the cup gasket 7 is mounted across the inner diameter side and the rear surface side of the rotation side sliding ring 5, and the axial direction portion 7 a that contacts the inner diameter side of the rotation side sliding ring 5 and the inner cylinder portion 2 a of the sleeve 2 and the rotation.
  • a cross section composed of a back surface side of the side sliding ring 5 and a radial portion 7b in contact with the radial portion 2b of the sleeve 2 is formed in a substantially L shape.
  • the axial portion 7 a has a length that is in contact with substantially the entire inner surface of the rotation-side sliding ring 5.
  • the outermost diameter of the radial portion 7b and the inner pressure receiving inner diameter of the bellows 8 are the same in the radial direction, or the outermost diameter of the radial portion 7b is the pressure receiving pressure of the bellows. It may be provided on the higher pressure side than the innermost diameter.
  • the stationary-side sliding ring 6 is pressed against the rotating-side sliding ring 5, and the sliding surface does not open.
  • the radial portion 7b is provided on the higher pressure side than the pressure receiving inner diameter of the bellows, the force applied to the back surface of the rotating ring by the fluid pressure becomes weaker than in the case where the pressure receiving inner diameter of the radial portion 7b and the bellows is the same in the radial direction. There is no fear that the sliding surface will open more.
  • a part of the radial seal portion B at a position close to the high-pressure fluid side of the radial portion 7b of the cup gasket 7 is more axial than the axial interval between the rotation side sliding ring 5 and the radial portion 2b of the sleeve 2.
  • the high-pressure fluid may be structured so as not to leak to the inner diameter side, and the axial seal portion C of the rotary-side sliding ring at a position close to the low-pressure fluid side of the axial direction portion 7a of the cup gasket 7 It is possible to make the structure larger in the radial direction than the radial interval between the sliding ring 5 and the axial portion 2a of the sleeve 2 so that even if the high pressure fluid leaks, it does not leak to the low pressure fluid side.
  • the inner surface of the corner portion 7c facing the cut portion 5a of the rotation side sliding ring 5 of the cup gasket 7 is formed in a tapered shape along the cut portion 5a, and the outer surface of the corner portion 7c is along the outer surface of the sleeve 2.
  • the corner portion 7c of the cup gasket 7 is formed with a substantially right angle (the corner portion is R-processed), and the thickness t of the corner portion 7c of the cup gasket 7 and the inner cylindrical portion 2a of the sleeve 2 are the same. It is set larger than the gap d.
  • the pressure of the high-pressure fluid acting on the rotation-side sliding ring 5 and the cup gasket 7 will be described with reference to FIG.
  • the high-pressure fluid is naturally sealed by the sliding surface S as indicated by the broken line, but the radial seal portion B at a position close to the high-pressure fluid side of the radial portion 7b of the cup gasket 7 is also sealed ( Secondary seal).
  • the rotation side sliding ring 5 and the cup gasket 7 receive a pressure as shown by an arrow by a high pressure fluid.
  • the radial force Fk applied to the rotation-side sliding ring 5 works to shrink the rotation-side sliding ring 5 to the inner diameter side, but the rigidity of the rotation-side sliding ring 5 is high, so that it can be ignored.
  • the cup gasket 7 is not affected by the radial force from the rotation-side sliding ring 5.
  • the side sliding ring 5 is sandwiched between the sleeve 2 and the rotating side sliding ring 5 with the axial force Fj in the direction opposite to the sliding surface S and the reaction force from the sleeve 2.
  • the cup gasket 7 is made of an elastic body, and the elastic body is deformed by the applied force, and the resistance force due to the friction of the contact portion is increased by the amount of deformation, but the deformation amount of the cup gasket 7 depends on Fj.
  • the resistance force that opposes the removal of the gasket 7 depends on the axial force Fj.
  • the axial force Fj in the direction opposite to the sliding surface S acting on the rotation side sliding ring 5 is F1 which receives the force received from the fixed side sliding ring 6 and F2 which is the axial force in the direction opposite to the sliding surface S received from the high pressure fluid.
  • F3 varies depending on the radial position of the radial seal portion B.
  • the radial position of the radial seal portion B depends on the length of the radial portion 7b of the cup gasket 7, and the longer the length (the back side of the rotating side sliding ring 5 is covered by the radial portion 7b).
  • F3 can be made smaller and the result can be made larger Fj.
  • the axial force Fj in the anti-sliding surface direction of the rotation-side sliding ring 5 is held at a constant magnitude to securely hold the radial portion 7b of the cup gasket 7, and the corner portion of the cup gasket 7 is secured.
  • the thickness t of 7c is larger than the gap d between the inner diameter side of the rotary sliding ring 5 and the inner cylindrical portion 2a of the sleeve 2, the force in the direction in which the cup gasket 7 is pulled out from the high pressure fluid to the low pressure fluid side Even when receiving, it is characterized in that it is difficult to come off physically.
  • the effects of the present embodiment are as follows. (1) Compared to the case where a cup gasket is provided on the high-pressure fluid side of the rotating-side sliding ring 5 as shown in FIG. 4B, the heat dissipation against sliding heat generation is not lowered, and at the same time, FIG. Compared with the case where the thickness of the radial portion of the cup gasket is set to be thick, the axial dimension is not enlarged, and the cup gasket can be prevented from coming off to the low pressure fluid side. (2) Since the rotation-side sliding ring 5 is formed in a pentagonal section having a cut portion 5a which is an inner diameter side and is opposite to the sliding surface S and has a cut portion 5a, the sealing performance.
  • the rotating side sliding ring 5 can be reduced in weight without affecting the above.
  • the cup gasket 7 has a substantially L-shaped cross section including the axial direction portion 7a and the radial direction portion 7b, the axial force Fj in the anti-sliding surface direction of the rotation side sliding ring 5 is obtained.
  • the cup gasket 7 can be held at a constant size, and the radial portion 7b of the cup gasket 7 can be securely clamped, contributing to prevention of the cup gasket from coming out to the low pressure fluid side.
  • the thickness t of the corner portion 7c of the cup gasket 7 is set to be larger than the gap d between the inner diameter side of the rotary sliding ring 5 and the inner cylindrical portion 2a of the sleeve 2, the cup gasket has a low pressure fluid side. Can be physically prevented. (5) Even if the axial portion 7a of the cup gasket 7 is damaged, the cup gasket does not come out to the low-pressure fluid side, so that the sealing performance can be maintained with the radial portion 7b.
  • Example 2 of this invention has a cut portion that is cut into a shape in which the corner portion on the inner diameter side of the rotation side sliding ring 5 and the back side is recessed inward, is shown in FIG.
  • FIG. 2 Although different from Example 1, other configurations are the same as those of Example 1, the same members are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • the rotation-side sliding ring 15 is formed in a substantially hexagonal cross section having a cut portion 15 a that is cut into a shape in which the corner portion on the inner diameter side and the back side is recessed inward.
  • the cut portion 15 a is recessed in a square shape, but is not limited thereto, and may be an arc-shaped recess or a curved recess.
  • the cut portion 15a is a recess having an arc shape or the like, the recess does not strictly form a corner, but the midpoint of the recess is regarded as one corner and is a hexagon.
  • chamfering may be performed at three corners other than the two corners at both ends of the cut portion 15a. This means that the basic shape is a hexagon.
  • the cup gasket 17 is mounted across the inner diameter side and the rear side of the rotation side sliding ring 15, and the axial direction portion 17 a that contacts the rotation side sliding ring 15 and the inner cylindrical portion 2 a of the sleeve 2 and the rotation side sliding.
  • the cross section formed of the ring 15 and the radial portion 17b in contact with the radial portion 2b of the sleeve 2 is formed in a substantially L shape, and the corner portion 17c facing the cut portion 15a of the rotation side sliding ring 15 is a cut portion.
  • the corner portion 17c of the cup gasket 17 has a thickness t set to be larger than the gap d between the inner diameter side of the rotation side sliding ring 15 and the inner cylindrical portion 2a of the sleeve 2.
  • the same effect as in the first embodiment is obtained, but since there is a merit that the maximum thickness t of the corner portion 17c of the cup gasket 17 is easily increased, the cup gasket is moved to the low pressure fluid side. Can be further prevented.
  • Example 3 shown in FIG. 3 is an outside type mechanical seal in which a high-pressure sealed fluid exists on the inner diameter side of the sliding surface of the rotating side sliding ring and the stationary side sliding ring.
  • Example 1 other configurations are the same as those of Example 1, the same members are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • the mechanical seal shown in FIG. 3 is an outside-type mechanical seal in which a high-pressure sealed fluid exists on the inner diameter side of the sliding surface S between the rotation-side sliding ring 5 and the stationary-side sliding ring 6.
  • the left side of FIG. 3 is the low pressure fluid side (atmosphere side), and the right side is the high pressure fluid side (sealed fluid side).
  • the sleeve 22 includes an inner cylindrical portion 22a, a radial direction portion 22b, and an outer cylindrical portion 22c.
  • the sleeve 22 has a substantially U-shaped cross section, and is disposed so that the opening portion faces the cartridge 4 side. 25 is attached.
  • the rotation-side sliding ring 25 is formed in a pentagonal cross section having a cut portion 25a which is an outer diameter side and a corner portion on the back side is cut into a taper shape.
  • the cup gasket 27 is mounted across the outer diameter side and the back surface side of the rotation side sliding ring 25, and the axial part 27 a that contacts the outer diameter side of the rotation side sliding ring 25 and the outer cylinder part 22 c of the sleeve 22 and the rotation.
  • the cross section formed by the back surface side of the side sliding ring 25 and the radial direction portion 27b in contact with the radial direction portion 22b of the sleeve 22 is formed in a substantially L shape, and the corner portion 27c facing the cut portion 25a is the cut portion 25a. It is formed in the shape along. Further, the thickness t of the corner portion 27 c of the cup gasket 27 is set to be larger than the gap d between the outer diameter side of the rotation side sliding ring 25 and the outer cylindrical portion 22 c of the sleeve 22.
  • FIG. 3 shows a case where the mechanical seal of the first embodiment is applied to an outside-type mechanical seal, but the present invention is not limited to this, and can be applied to the mechanical seal of the second embodiment.
  • the rotation-side sliding ring 25 is formed in a pentagonal cross section having a cut portion 25a which is the outer diameter side and the anti-sliding surface S side corner portion is cut into a taper shape, the sealing performance is improved.
  • the rotation-side sliding ring 25 can be reduced in weight without influencing.
  • the cup gasket 27 has a substantially L-shaped cross section including the axial direction portion 27a and the radial direction portion 27b, the axial force Fj in the anti-sliding surface direction of the rotation side sliding ring 25 is provided.
  • the cup gasket 27 can be held at a constant size, and the radial portion 27b of the cup gasket 27 can be securely clamped, thereby contributing to prevention of the cup gasket from coming out to the low pressure fluid side.
  • the thickness t of the corner portion 27c of the cup gasket 27 is set to be larger than the gap d between the outer diameter side of the rotation side sliding ring 25 and the inner cylindrical portion 22a of the sleeve 22, the low pressure fluid of the cup gasket It is possible to physically prevent the side from coming off. (5) Even if the axial portion 27a of the cup gasket 27 is damaged, the cup gasket does not come out to the low-pressure fluid side, so that the sealing performance can be maintained with the radial portion 27b.
  • the mechanical seal of the present invention is applied to a pump.
  • the present invention is not limited thereto, and can be applied to various industrial machines such as a compressor and a submersible motor.
  • the rotation-side sliding ring 5 has a cut portion 5a cut into a taper shape.
  • the “cut portion cut into a taper shape” includes a normal machine. It does not include chamfering of corners that is performed during processing. That is, it means a case where it is cut larger than the chamfer.
  • the sleeve 2 includes an inner cylindrical portion 2a, a radial direction portion 2b, and an outer cylindrical portion 2c, has a substantially U-shaped cross section, and is a claw shape provided on the outer cylindrical portion 2c.
  • the outer cylinder portion 2c is not continuous in the circumferential direction but includes only a pawl-shaped portion.

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Abstract

　カップガスケットの低圧流体側への抜けを防止する。　回転側摺動環５は、内径側であって摺動面の反対側のコーナー部がテーパ状にカットされたカット部５ａを有する断面略５角形に形成され、カップガスケット７は、回転側摺動環５の内径側及び背面側に跨って装着され、回転側摺動環５の内径側及びスリーブ２の内筒部と接する軸方向部７ａ及び回転側摺動環５の背面側及びスリーブ２の径方向部と接する径方向部７ｂとからなる断面が略Ｌ字形状に形成されると共に、カット部５ａに面するコーナー部７ｃはカット部５ａに沿う形状に形成され、カップガスケット７のコーナー部７ｃの厚さは回転側摺動環５の内径側とスリーブ２の内筒部の隙間より大きく設定されることを特徴としている。　

Description

メカニカルシール
　本発明は、例えば、ポンプ等の軸封装置として用いられるメカニカルシールに関する。
　従来からメカニカルシールの一種として、図４（ａ）に示すように、摺動面の外周から内周方向に向かって漏れようとする高圧流体側の被密封流体を密封する形式のインサイド形式のものであって、高圧流体側のポンプインペラ（図示省略）を駆動させる回転軸５０側にスリーブ５１及びカップガスケット５２を介してこの回転軸５０と一体的に回転可能な状態に設けられた円環状の回転側摺動環５３と、ポンプのハウジング５４に非回転状態かつ軸方向移動可能な状態でカートリッジ５６内のベローズ５７を介して設けられた円環状の固定側摺動環５５とが、この固定側摺動環５５を軸方向に付勢するコイルドウェーブスプリング５８及びベローズ５７によって、ラッピング等によって鏡面仕上げされた摺動面Ｓ同士で密接摺動するものが知られている（以下、「従来技術１」という。例えば、特許文献１参照。）この従来技術１のメカニカルシールにおけるカップガスケット５２は、ゴム等の弾性材で形成されており、断面形状は略Ｌ字状をしている。
　また、基本的なシール構造は図４（ａ）に示す従来技術１と同じであるものの、スリーブ５１と回転側摺動環５３との間に装着されるカップガスケット５９が、図５に示すように、回転側摺動環５３の背面とスリーブ５１の半径方向の部分までまわっていない、断面が略Ｉ字状のものが知られている（以下、「従来技術２」という。例えば、特許文献２及び３参照。）。
　しかしながら、近年、用いられる流体の条件が従来よりも厳しいものが要求されており、例えば自動車エンジン冷却用ウォーターポンプでは省燃費化のため、流体の温度が高温、流体の圧力が高圧のものが要求されつつある。この様な状況において、従来技術１の構造では摺動面の外周側に高圧流体が存在するためカップガスケット５２の高圧流体側の面には矢印で示すように外周側から径方向の圧力が作用すること、カップガスケット５２がゴム等の弾性材で形成されていること及び厚さが均一であることから、カップガスケット５２全体が徐々に低圧流体側（大気側）に抜けてしまうという問題が。そして、カップガスケット５２が、一旦、低圧流体側に抜け始めると、回転側摺動環５３の背面に作用する背圧が増大し、カップガスケット５２に対する挟着力が低下するため、カップガスケット５２の抜けに拍車がかかり、途中で抜けが停止される事態にはならない。
　この問題の第１の対策としては、図４（ｂ）に示すように、回転側摺動環５３の高圧流体側（外周側）にカップガスケット５２を装着し、軸方向シール部Ａ１でシールすることにより、半径方向の圧力の影響を小さくする手法があるが、摺動面Ｓの摺動発熱の放熱性が低下するという問題が生じる。
　また、第２の対策としては、図４（ｃ）に示すように、スリーブ５１と回転側摺動環５３の軸方向のシール部の隙間ｔに比べ、カップガスケット５２の径方向部５２ａの肉厚を厚く設定し、カップガスケット５２には矢印で示すように外周側から径方向の圧力が作用しても、径方向部５２ａが隙間ｔに引っ係ることにより抜けにくくすることが考えられるが、回転側摺動環５３自体の軸方向寸法が大きくなるという問題が生じる。
　また、図５に示す従来技術２は、カップガスケット５９によるシール部Ａがスリーブ５１とカップガスケット５９の軸方向部に位置するため、カップガスケット５９には矢印で示すように高圧流体側から低圧流体側（大気側）に向かう軸方向の圧力が作用すること、及び、回転側摺動環５３の背面に作用する背圧が増大し、カップガスケット５９に対する挟着力が低下することから、カップガスケット５９が低圧流体側に抜けてしまう、或いは、回転側摺動環５３とカップガスケット５９だけが固定側摺動環５５へと移動し、摺動面Ｓにおける摺動が不安定になり、流体漏れを引き起こすという問題が生じる。
特開２０００－７４２２６号公報 特開２０１２－１８４８４３号公報 特開平６－１１０４７号公報
　本発明は、従来技術の問題点を解決するためになされたもので、摺動発熱に対する放熱性を低下させることなく、かつ、軸方向の寸法を拡大させることなく、回転軸側のスリーブと回転側摺動環との間に装着されるカップガスケットの低圧流体側への抜けを防止したメカニカルシールを提供することを目的とするものである。
　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、回転軸に固定されるスリーブと、ハウジングに固定されるカートリッジとを備え、前記スリーブにはカップガスケットを介して回転側摺動環が設けられ、前記カートリッジには前記回転側摺動環に対向して摺動する固定側摺動環が設けられ、前記回転側摺動環と固定側摺動環との摺動面の外径側に高圧流体が存在するインサイド形のメカニカルシールにおいて、前記回転側摺動環は、内径側であって背面側のコーナー部がテーパ状にカットされたカット部を有する断面略５角形に形成され、前記カップガスケットは、前記回転側摺動環の内径側及び前記背面側に跨って装着され、前記回転側摺動環の内径側及び前記スリーブの内筒部と接する軸方向部及び前記回転側摺動環の背面側及び前記スリーブの径方向部と接する径方向部とからなる断面が略Ｌ字形状に形成されると共に、前記カット部に面するコーナー部は前記カット部に沿う形状に形成され、前記カップガスケットのコーナー部の厚さｔは前記回転側摺動環の内径側と前記スリーブの内筒部の隙間ｄより大きく設定されることを特徴としている。
　この特徴によれば、回転側摺動環の高圧流体側にカップガスケットを設ける場合に比べ摺動発熱に対する放熱性を低下させることがなく、カップガスケットの径方向部の肉厚を厚く設定した場合に比べ軸方向の寸法を拡大させることがなく、カップガスケットの低圧流体側への抜け防止を図ることができる。
　また、回転側摺動環は、内径側であって背面側のコーナー部がテーパ状にカットされたカット部を有する断面５角形に形成されているため、シール性能に影響を与えることなく、回転側摺動環を軽量化できる。
　また、カップガスケットは、軸方向部及び径方向部とからなる断面が略Ｌ字形状に形成されているため、回転側摺動環の反摺動面方向の軸力を一定の大きさに保持でき、カップガスケットの径方向部を確実に挟着することができ、カップガスケットの低圧流体側への抜け防止に貢献できる。
　また、カップガスケットのコーナー部の厚さは回転側摺動環の内径側とスリーブの内筒部の隙間より大きく設定されているため、カップガスケットの低圧流体側への抜けを物理的に防止することができる。
　また、万一、カップガスケットの軸方向部が破損した場合でも、カップガスケットが低圧流体側へ抜けることがないため、シール性を維持できる。
　また、本発明のメカニカルシールは、第２に、回転軸に固定されるスリーブと、ハウジングに固定されるカートリッジとを備え、前記スリーブにはカップガスケットを介して回転側摺動環が設けられ、前記カートリッジには前記回転側摺動環に対向して摺動する固定側摺動環が設けられ、前記回転側摺動環と固定側摺動環との摺動面の外径側に高圧流体が存在するインサイド形のメカニカルシールにおいて、前記回転側摺動環は、内径側であって背面側のコーナー部が内方に窪んだ形状にカットされたカット部を有する断面略６角形に形成され、前記カップガスケットは、前記回転側摺動環の内径側及び前記背面側に跨って装着され、前記回転側摺動環の内径側及び前記スリーブの内筒部と接する軸方向部及び前記回転側摺動環の背面側及び前記スリーブの径方向部と接する径方向部とからなる断面が略Ｌ字形状に形成されると共に、前記カット部に面するコーナー部は前記カット部に沿う形状に形成され、前記カップガスケットのコーナー部の厚さｔは前記回転側摺動環の内径側と前記スリーブの内筒部の隙間ｄより大きく設定されることを特徴としている。
　この特徴によれば、上記第１の特徴の有する効果に加えて、カップガスケットのコーナー部の最大の厚さを大きくしやすいというメリットがあるため、カップガスケットの低圧流体側への抜けを一層防止することができる。
　また、本発明のメカニカルシールは、第３に、回転軸に固定されるスリーブと、ハウジングに固定されるカートリッジとを備え、前記スリーブにはカップガスケットを介して回転側摺動環が設けられ、前記カートリッジには前記回転側摺動環に対向して摺動する固定側摺動環が設けられ、前記回転側摺動環と固定側摺動環との摺動面の内径側に高圧の被密封流体が存在するアウトサイド形のメカニカルシールにおいて、前記回転側摺動環は、外径側であって背面側のコーナー部がテーパ状にカットされたカット部を有する断面５角形、または、内方に窪んだ形状にカットされたカット部を有する断面略６角形に形成され、前記カップガスケットは、前記回転側摺動環の背面側及び前記スリーブの外筒部に跨って装着され、前記回転側摺動環の外径側及び前記スリーブの外筒部と接する軸方向部及び前記回転側摺動環の背面側及び前記スリーブの外筒部と接する径方向部とからなる断面が略Ｌ字形状に形成されると共に、前記カット部に面するコーナー部は前記カット部に沿う形状に形成され、前記カップガスケットのコーナー部の厚さｔは前記回転側摺動環の背面側と前記スリーブの径方向部の隙間ｄより大きく設定されることを特徴としている。
　この特徴によれば、上記第１の特徴または上記第２の特徴の有する効果を備えたアウトサイド形のメカニカルシールを得ることができる。
　本発明は、以下のような優れた効果を奏する。
（１）回転側摺動環の高圧流体側にカップガスケットを設ける場合に比べ摺動発熱に対する放熱性を低下させることがなく、カップガスケットの径方向部の肉厚を厚く設定した場合に比べ軸方向の寸法を拡大させることがなく、カップガスケットの低圧流体側への抜け防止を図ることができる。
（２）また、回転側摺動環は、内径側であって摺動面の反対側のコーナー部がテーパ状にカットされたカット部を有する断面５角形に形成されているため、シール性能に影響を与えることなく、回転側摺動環を軽量化できる。
（３）また、カップガスケットは、軸方向部及び径方向部とからなる断面が略Ｌ字形状に形成されているため、回転側摺動環の反摺動面方向の軸力を一定の大きさに保持でき、カップガスケットの径方向部を確実に挟着することができ、カップガスケットの低圧流体側への抜け防止に貢献できる。
（４）また、カップガスケットのコーナー部の厚さは回転側摺動環の内径側とスリーブの内筒部の隙間より大きく設定されているため、カップガスケットの低圧流体側への抜けを物理的に防止することができる。
（５）回転側摺動環は、内径側であって摺動面の反対側のコーナー部が内方に窪んだ形状にカットされたカット部を有する断面略６角形に形成されるため、カップガスケットのコーナー部の最大の厚さを大きくしやすいというメリットがあるため、カップガスケットの低圧流体側への抜けを一層防止することができる。
（６）インサイド形のメカニカルシールと同等のアウトサイド形のメカニカルシールを得ることができる。
本発明の実施例１に係るメカニカルシールの要部を示す縦断面図である。 本発明の実施例２に係るメカニカルシールの要部を示す縦断面図である。 本発明の実施例３に係るメカニカルシールの要部を示す縦断面図である。 従来技術１のメカニカルシールの要部を示す縦断面図である。 従来技術２のメカニカルシールの要部を示す縦断面図である。
　以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置などは、特に明示的な記載がない限り、それらのみに限定する趣旨のものではない。　
　図１を参照して、本発明の実施例１に係るメカニカルシールについて説明する。
　なお、本発明は、インサイド形及びアウトサイド形のいずれのメカニカルシールに適用されるものであるが、実施例１～３では、摺動面の外周から内周方向へ向かって漏れようとする流体をシールする形式であるインサイドのメカニカルシールを示す。図１の左側が高圧流体側（被密封流体側）、右側が低圧流体側（大気側）である。
　図１において、メカニカルシールは、　回転軸１に固定されるスリーブ２と、ハウジング３に固定されるカートリッジ４とを備え、スリーブ２にはカップガスケット７を介して回転側摺動環５が設けられ、カートリッジ４には回転側摺動環５に対向して摺動する固定側摺動環６が設けられ、回転側摺動環５と固定側摺動環６との摺動面Ｓの外径側に高圧流体が存在するインサイド形のメカニカルシールである。
　スリーブ２は、内筒部２ａ、径方向部２ｂ及び外筒部２ｃからなり、断面略コ字状をなし、カートリッジ４側に開口部が向くように配設され、内部に回転側摺動環５が装着されるようになっている。
　また、カートリッジ４も断面略コ字状をなし、スリーブ２側に開口部が向くように配設され、内部に固定側摺動環６が装着されるようになっている。
　ポンプのハウジング３に固定される固定側摺動環６は、ベローズ８、ケース９、ドライビングバンド１０、コイルドウェーブスプリング１１とともにカートリッジ４の中に嵌装される。べローズ８の外周側にドライビングバンド１０とケース９が装着され、固定側摺動環６をカートリッジ４の内筒部４ａに固定する。ドライビングバンド１０とカートリッジ４の内筒部４ａの間に装着されているべローズ８はシール性と固定力を確保するために適切な締め代を有している。
　回転側摺動環５は、内径側であって摺動面Ｓと反対側（本明細書において、「背面側」ということがある。）のコーナー部がテーパ状にカットされたカット部５ａを有する断面略５角形に形成されている。
　なお、断面略５角形とは、カット部５ａの両端の２つの角部以外の３つの角部において面取りなどが施されることがあるため、厳密な意味では５角形ではないが、面取りを無視した場合の基本的形状が５角形であるという意味である。
　回転側摺動環５は、内形側及び背面側にカップガスケット７を介してスリーブ２に圧入固定される。回転側摺動環５とスリーブ２との廻り止めの方式は種々あるが、本例では回転側摺動環５の外周部に少なくとも２ヵ所以上の切り欠き部分５ｂを設け、これに相対するようにスリーブ２の外筒部２ｃに設けたつめ状の部分で廻り止めしたものである。
　また、カップガスケット７は、回転側摺動環５の内径側及び背面側に跨って装着され、回転側摺動環５の内径側及びスリーブ２の内筒部２ａと接する軸方向部７ａ及び回転側摺動環５の背面側及びスリーブ２の径方向部２ｂと接する径方向部７ｂとからなる断面が略Ｌ字形状に形成されている。軸方向部７ａは、回転側摺動環５の内径側のほぼ全面に接する程度の長さを有する。
　また、径方向部７ｂの最外径とベローズ８の受圧最内径（ベローズにおいて高圧流体の圧力を受ける最も内側の径）が径方向において同じ或いは、径方向部７ｂの最外径がベローズの受圧最内径よりも高圧側に設けられるとよい。これは、ベローズ受圧最内径と径方向部７ｂの最外径が径方向において同じ場合、流体圧力により、固定側摺動環からみてベローズの背面と、回転環の背面にかかる軸方向に押す力がつり合い、また、ベローズ背面には更にコイルドウェーブスプリング１１の力が加わるため、固定側摺動環６が回転側摺動環５に押し付けられ、摺動面が開くことが無い。また、径方向部７ｂがベローズの受圧内径よりも高圧側に設けられると、径方向部７ｂとベローズの受圧内径が径方向において同じ場合に比べ、流体圧力により回転環背面にかかる力が弱くなり、より摺動面が開く恐れが無い。
　ここで、カップガスケット７の径方向部７ｂの高圧流体側に近い位置の径方向シール部Ｂの一部を回転側摺動環５とスリーブ２の径方向部２ｂとの軸方向間隔よりも軸方向に大きくし、内径側に高圧流体が漏れない構造としてもよく、また、カップガスケット７の軸方向部７ａの低圧流体側に近い位置の回転側摺動環の軸方向シール部Ｃを回転側摺動環５とスリーブ２の軸方向部２ａとの径方向間隔よりも径方向に大きくし、万が一高圧流体が漏れてきても低圧流体側へと漏れない構造としても良い。
　さらに、カップガスケット７の回転側摺動環５のカット部５ａに面するコーナー部７ｃの内面はカット部５ａに沿うテーパ状に形成され、コーナー部７ｃの外面はスリーブ２の外面に沿うように略直角（角部にはＲ加工が施されている。）に形成され、カップガスケット７のコーナー部７ｃの厚さｔは回転側摺動環５の内径側とスリーブ２の内筒部２ａの隙間ｄより大きく設定されている。
　ここで、図１を参照しながら、回転側摺動環５及びカップガスケット７に作用する高圧流体の圧力について説明する。
　高圧流体は、破線で示すように、摺動面Ｓでシールされていることはもちろんであるが、カップガスケット７の径方向部７ｂの高圧流体側に近い位置の径方向シール部Ｂでもシール（２次シール）されている。このため、回転側摺動環５及びカップガスケット７は、高圧流体により、矢印で示すような圧力を受ける。その際、回転側摺動環５にかかる径方向の力Ｆｋは回転側摺動環５を内径側に縮めるように働くが、回転側摺動環５の剛性が高いため、無視できる程度の力であり、（逆に無視できない程度の力である場合、回転側密封環５を破壊してしまう）、カップガスケット７は回転側摺動環５から径方向の力の影響を受けないため、回転側摺動環５により摺動面Ｓと反対方向の軸力Ｆｊと、スリーブ２からの反力でもってスリーブ２と回転側摺動環５とにより挟着される。また、カップガスケット７は弾性体からなり、弾性体は加わる力により変形し、変形する量により接触部分の摩擦による抵抗力が増加するが、カップガスケット７の変形量はＦｊに依存するため、カップガスケット７の抜けに対向する抵抗力は軸力Ｆｊに依存することになる。
　回転側摺動環５に作用する摺動面Ｓと反対方向の軸力Ｆｊは、固定側摺動環６から受ける力をＦ１、高圧流体から受ける摺動面Ｓと反対方向の軸力をＦ２、及び、高圧流体から受ける摺動面Ｓ方向の軸力をＦ３とすると、
　Ｆｊ＝Ｆ１＋Ｆ２－Ｆ３
となる。
　このうち、Ｆ３は、径方向シール部Ｂの径方向の位置により変化する。そして、径方向シール部Ｂの径方向の位置は、カップガスケット７の径方向部７ｂの長さに依存し、長さが長い程（回転側摺動環５の背面が径方向部７ｂで覆われる部分が多くなる程）Ｆ３を小さくでき、結果として、Ｆｊを大きくできる。
　本発明は、回転側摺動環５の反摺動面方向の軸力Ｆｊを一定の大きさに保持してカップガスケット７の径方向部７ｂを確実に保持すると共に、カップガスケット７のコーナー部７ｃの厚さｔを回転側摺動環５の内径側とスリーブ２の内筒部２ａとの隙間ｄより大きく設定することにより、カップガスケット７が高圧流体から低圧流体側への抜け方向の力を受ける場合でも、物理的に抜けにくくした点に特徴を有するものである。
　本実施例の効果は以下のとおりである。
（１）図４（ｂ）に示すような回転側摺動環５の高圧流体側にカップガスケットを設ける場合に比べ摺動発熱に対する放熱性を低下させることがなく、同時に、図４（ｃ）に示すようなカップガスケットの径方向部の肉厚を厚く設定した場合に比べ軸方向の寸法を拡大させることがなく、カップガスケットの低圧流体側への抜け防止を図ることができる。
（２）回転側摺動環５は、内径側であって摺動面Ｓの反対側のコーナー部がテーパ状にカットされたカット部５ａを有する断面５角形に形成されているため、シール性能に影響を与えることなく、回転側摺動環５を軽量化できる。
（３）カップガスケット７は、軸方向部７ａ及び径方向部７ｂとからなる断面が略Ｌ字形状に形成されているため、回転側摺動環５の反摺動面方向の軸力Ｆｊを一定の大きさに保持でき、カップガスケット７の径方向部７ｂを確実に挟着することができ、カップガスケットの低圧流体側への抜け防止に貢献できる。
（４）カップガスケット７のコーナー部７ｃの厚さｔは回転側摺動環５の内径側とスリーブ２の内筒部２ａとの隙間ｄより大きく設定されているため、カップガスケットの低圧流体側への抜けを物理的に防止することができる。
（５）万一、カップガスケット７の軸方向部７ａが破損した場合でも、カップガスケットが低圧流体側へ抜けることがないため、径方向部７ｂでもってシール性を維持できる。
　図２を参照して、本発明の実施例２に係るメカニカルシールについて説明する。
　図２に示す実施例２は、回転側摺動環５の内径側であって背面側のコーナー部が内方に窪んだ形状にカットされたカット部を有する点で、図１に示した実施例１と相違するが、その他の構成は実施例１と同じであり、同じ部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
　図２において、回転側摺動環１５は、内径側であって背面側のコーナー部が内方に窪んだ形状にカットされたカット部１５ａを有する断面略６角形に形成されている。
　図２の場合、カット部１５ａは角形に窪んでいるが、これに限らず、円弧状の窪み、曲線状の窪みでもよい。
　なお、断面略６角形とは、カット部１５ａが円弧状などの窪みの場合、該窪みは厳密には角部を形成しないが、該窪みの中点を１つの角部とみなして６角と数えるという意味であると共に、また、カット部１５ａの両端の２つの角部以外の３つの角部において面取りなどが施されることがあるため、厳密な意味では６角形ではないが、面取りを無視した場合の基本的形状が６角形であるという意味である。
　また、カップガスケット１７は、回転側摺動環１５の内径側及び背面側に跨って装着され、回転側摺動環１５及びスリーブ２の内筒部２ａと接する軸方向部１７ａ及び回転側摺動環１５及びスリーブ２の径方向部２ｂと接する径方向部１７ｂとからなる断面が略Ｌ字形状に形成されると共に、回転側摺動環１５のカット部１５ａに面するコーナー部１７ｃはカット部１５ａに沿う形状に形成され、カップガスケット１７のコーナー部１７ｃの厚さｔは回転側摺動環１５の内径側とスリーブ２の内筒部２ａとの隙間ｄより大きく設定されている。
　本実施例の場合、実施例１と同様の効果を奏するものであるが、カップガスケット１７のコーナー部１７ｃの最大の厚さｔを大きくしやすいというメリットがあるため、カップガスケットの低圧流体側への抜けを一層防止することができる。
　図３を参照して、本発明の実施例３に係るメカニカルシールについて説明する。
　図３に示す実施例３は、回転側摺動環と固定側摺動環との摺動面の内径側に高圧の被密封流体が存在するアウトサイド形のメカニカルシールである点で、上記実施例１と相違するが、その他の構成は実施例１と同じであり、同じ部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
　図３に示すメカニカルシールは、回転側摺動環５と固定側摺動環６との摺動面Ｓの内径側に高圧の被密封流体が存在するアウトサイド形のメカニカルシールである。
　図３の左側が低圧流体側（大気側）、右側が高圧流体側（被密封流体側）である。
　スリーブ２２は、内筒部２２ａ、径方向部２２ｂ及び外筒部２２ｃからなり、断面略コ字状をなし、カートリッジ４側に開口部が向くように配設され、内部に回転側摺動環２５が装着されるようになっている。
　回転側摺動環２５は、外径側であって背面側のコーナー部がテーパ状にカットされたカット部２５ａを有する断面５角形に形成されている。
　カップガスケット２７は、回転側摺動環２５の外径側及び背面側に跨って装着され、回転側摺動環２５の外径側及びスリーブ２２の外筒部２２ｃと接する軸方向部２７ａ及び回転側摺動環２５の背面側及びスリーブ２２の径方向部２２ｂと接する径方向部２７ｂとからなる断面が略Ｌ字形状に形成されると共に、カット部２５ａに面するコーナー部２７ｃはカット部２５ａに沿う形状に形成されている。
　また、カップガスケット２７のコーナー部２７ｃの厚さｔは回転側摺動環２５の外径側とスリーブ２２の外筒部２２ｃとの隙間ｄより大きく設定される。
　図３においては、上記実施例１のメカニカルシールをアウトサイド形のメカニカルシールに適用した場合を示しているが、これに限らず、上記実施例２のメカニカルシールにおいても適用できることはもちろんである。
　本実施例の場合、実施例１と同様の以下の効果を奏する。
（１）図４（ｂ）に示すような回転側摺動環２５の高圧流体側にカップガスケットを設ける場合に比べ摺動発熱に対する放熱性を低下させることがなく、同時に、図４（ｃ）に示すようなカップガスケットの径方向部の肉厚を厚く設定した場合に比べ軸方向の寸法を拡大させることがなく、カップガスケットの低圧流体側への抜け防止を図ることができる。
（２）回転側摺動環２５は、外径側であって反摺動面Ｓ側のコーナー部がテーパ状にカットされたカット部２５ａ有する断面５角形に形成されているため、シール性能に影響を与えることなく、回転側摺動環２５を軽量化できる。
（３）カップガスケット２７は、軸方向部２７ａ及び径方向部２７ｂとからなる断面が略Ｌ字形状に形成されているため、回転側摺動環２５の反摺動面方向の軸力Ｆｊを一定の大きさに保持でき、カップガスケット２７の径方向部２７ｂを確実に挟着することができ、カップガスケットの低圧流体側への抜け防止に貢献できる。
（４）カップガスケット２７のコーナー部２７ｃの厚さｔは回転側摺動環２５の外径側とスリーブ２２の内筒部２２ａとの隙間ｄより大きく設定されているため、カップガスケットの低圧流体側への抜けを物理的に防止することができる。
（５）万一、カップガスケット２７の軸方向部２７ａが破損した場合でも、カップガスケットが低圧流体側へ抜けることがないため、径方向部２７ｂでもってシール性を維持できる。
　以上、本発明の実施の形態を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
　例えば、前記実施の形態では、本発明のメカニカルシールがポンプに適用される場合について説明したが、これに限らず、例えば、コンプレッサ、水中モータ等、各種産業機械に適用できる。
　また、例えば、前記実施例では、回転側摺動環５は、テーパ状にカットされたカット部５ａを有するものであるが、この「テーパ状にカットされたカット部」には、通常の機械加工で行われる角部の面取りは含まれない。すなわち、面取りよりは大きくカットされた場合を意味する。
　また、例えば、前記実施例１及び２において、スリーブ２は、内筒部２ａ、径方向部２ｂ及び外筒部２ｃからなり、断面略コ字状をなし、外筒部２ｃに設けたつめ状の部分で回転側摺動環の廻り止めをしていると説明したが、外筒部２ｃは周方向に連続したものでなく、つめ状の部分だけからなる場合も包含される。
　 １　　　　　　　　　　　回転軸
　 ２、２２　　　　　　　　スリーブ
　 ２ａ、２２ａ　　　　　　内筒部
　 ２ｂ、２２ｂ　　　　　　径方向部
　 ２ｃ、２２ｃ　　　　　　外筒部
　 ３　　　　　　　　　　　ハウジング
　 ４　　　　　　　　　　　カートリッジ
　 ５、１５、２５　　　　　回転側摺動環
　 ６　　　　　　　　　　　固定側摺動環
　 ７、１７、２７　　　　　カップガスケット
　 ７ａ、１７ａ、２７ａ　　軸方向部
　 ７ｂ、１７ｂ、２７ｂ　　径方向部
　 ８　　　　　　　　　　　ベローズ
　 ９　　　　　　　　　　　ケース
　 １０　　　　　　　　　　ドライビングバンド
　 １１　　　　　　　　　　コイルドウェーブスプリング
　
　
　
　
　
　
　

Claims (3)

  1. 　回転軸に固定されるスリーブと、ハウジングに固定されるカートリッジとを備え、前記スリーブにはカップガスケットを介して回転側摺動環が設けられ、前記カートリッジには前記回転側摺動環に対向して摺動する固定側摺動環が設けられ、前記回転側摺動環と固定側摺動環との摺動面の外径側に高圧流体が存在するインサイド形のメカニカルシールにおいて、前記回転側摺動環は、内径側であって背面側のコーナー部がテーパ状にカットされたカット部を有する断面略５角形に形成され、前記カップガスケットは、前記回転側摺動環の内径側及び前記背面側に跨って装着され、前記回転側摺動環の内径側及び前記スリーブの内筒部と接する軸方向部及び前記回転側摺動環の背面側及び前記スリーブの径方向部と接する径方向部とからなる断面が略Ｌ字形状に形成されると共に、前記カット部に面するコーナー部は前記カット部に沿う形状に形成され、前記カップガスケットのコーナー部の厚さｔは前記回転側摺動環の内径側と前記スリーブの内筒部の隙間ｄより大きく設定されることを特徴とするメカニカルシール。
  2. 　回転軸に固定されるスリーブと、ハウジングに固定されるカートリッジとを備え、前記スリーブにはカップガスケットを介して回転側摺動環が設けられ、前記カートリッジには前記回転側摺動環に対向して摺動する固定側摺動環が設けられ、前記回転側摺動環と固定側摺動環との摺動面の外径側に高圧流体が存在するインサイド形のメカニカルシールにおいて、前記回転側摺動環は、内径側であって背面側のコーナー部が内方に窪んだ形状にカットされたカット部を有する断面略６角形に形成され、前記カップガスケットは、前記回転側摺動環の内径側及び前記背面側に跨って装着され、前記回転側摺動環の内径側及び前記スリーブの内筒部と接する軸方向部及び前記回転側摺動環の背面側及び前記スリーブの径方向部と接する径方向部とからなる断面が略Ｌ字形状に形成されると共に、前記カット部に面するコーナー部は前記カット部に沿う形状に形成され、前記カップガスケットのコーナー部の厚さｔは前記回転側摺動環の内径側と前記スリーブの内筒部の隙間ｄより大きく設定されることを特徴とするメカニカルシール。
  3. 　回転軸に固定されるスリーブと、ハウジングに固定されるカートリッジとを備え、前記スリーブにはカップガスケットを介して回転側摺動環が設けられ、前記カートリッジには前記回転側摺動環に対向して摺動する固定側摺動環が設けられ、前記回転側摺動環と固定側摺動環との摺動面の内径側に高圧の被密封流体が存在するアウトサイド形のメカニカルシールにおいて、前記回転側摺動環は、外径側であって背面側のコーナー部がテーパ状にカットされたカット部を有する断面５角形、または、内方に窪んだ形状にカットされたカット部を有する断面略６角形に形成され、前記カップガスケットは、前記回転側摺動環の背面側及び前記スリーブの外筒部に跨って装着され、前記回転側摺動環の外径側及び前記スリーブの外筒部と接する軸方向部及び前記回転側摺動環の背面側及び前記スリーブの外筒部と接する径方向部とからなる断面が略Ｌ字形状に形成されると共に、前記カット部に面するコーナー部は前記カット部に沿う形状に形成され、前記カップガスケットのコーナー部の厚さｔは前記回転側摺動環の背面側と前記スリーブの径方向部の隙間ｄより大きく設定されることを特徴とするメカニカルシール。
    　
    　
    　
    　
    　
    　
    　
    　
    　
    　
    　
    　
    　
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