WO2018092792A1 - メカニカルシール - Google Patents

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WO2018092792A1
WO2018092792A1 PCT/JP2017/041032 JP2017041032W WO2018092792A1 WO 2018092792 A1 WO2018092792 A1 WO 2018092792A1 JP 2017041032 W JP2017041032 W JP 2017041032W WO 2018092792 A1 WO2018092792 A1 WO 2018092792A1
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annular
spring cover
spring
mechanical seal
elastic body
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PCT/JP2017/041032
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裕貴 井上
雄大 根岸
紗和花 小杉
井上　秀行
猛 細江
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イーグル工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a mechanical seal that is used in various rotating machines such as an electric motor, a prime mover, a pump, a stirrer, a powder machine, and a compressor and restricts leakage of a sealed fluid.
  • the mechanical seal is composed of a rotating seal ring that can move in the axial direction by a spring and the like, and a stationary seal ring that does not move in the axial direction according to wear of the seal end face, and is sealed at a relatively rotating seal end face that is substantially perpendicular to the shaft. It works to limit fluid leakage.
  • the mechanical seal described in Patent Document 1 forms a sealed space in which a spring is arranged as a structure that extends the rotation side retainer to the inside of the machine, and the rotation side retainer is a synthetic resin that can be expanded and contracted in the radial direction with two or less turns. Using a spiral packing or the like, it is difficult for fluid leaked from the seal end face, slurry, or the like to enter the sealed space in which the spring is disposed. (See, for example, Patent Document 1)
  • the rotation side retainer is a member that can move in the axial direction together with the rotation sealing ring, and a part of the rotation side extends to the inner side of the spring on the outer diameter side, and the extension part is This is in contact with an O-ring disposed in an annular recess provided on the outer periphery of the collar. Then, when the rotating side retainer moves in the axial direction due to wear of the rotary seal ring or the stationary seal ring, the extended portion slides in the axial direction on the upper portion of the O-ring.
  • the rotation side retainer on the rotating side cannot move smoothly in the axial direction due to the inclination of the O-ring, etc., and the original function of the spring cannot be fully exerted, and the followability of the rotating seal ring may be deteriorated.
  • the rotating retainer has a cantilever shape extending to the inside of the machine and holds a rotating seal ring at the base thereof, so that it rotates when an external force that is inclined with respect to the shaft is applied due to pressure fluctuations inside the machine. There is a possibility that the force of tilting the seal end face of the seal ring may act, and the original function of the spring may not be exhibited.
  • This invention was made paying attention to such a problem, and it aims at providing the mechanical seal which is easy to exhibit the function of a spring.
  • the mechanical seal of the present invention is A housing through which the rotating shaft of the rotating machine is inserted; A stationary sealing ring held in the housing; A rotating seal ring that rotates with the rotating shaft and is in sliding contact with the stationary seal ring; A spring for biasing the stationary seal ring and the rotary seal ring in an axially pressed state; A mechanical seal comprising: an annular spring cover having at least an annular elastic body formed so as to be elastically deformable while sealingly covering the spring in the axial direction on the outer diameter side or the inner diameter side. According to this, even if the member biased by the spring moves in the axial direction due to wear of the stationary seal ring or the rotary seal ring, the spring cover elastically deforms in the axial direction.
  • the spring cover is composed of an annular elastic body. According to this, since a spring cover can be comprised by one member, while being able to simplify a structure, it is excellent in the stretching property to an axial direction. Further, the spring cover can be attached without greatly changing the shape of the constituent elements of the conventionally used mechanical seal.
  • the spring cover includes two annular rigid bodies that are spaced apart in the axial direction, and an annular elastic body that is hermetically sealed and formed by an elastic member so as to close the space between the two annular rigid bodies,
  • the two annular rigid bodies are sealed by secondary seals on each end side of the spring. According to this, since the spring cover can be constituted by three members of the two annular rigid bodies and the annular elastic body, the spring cover can be easily attached and detached. Further, the spring cover can be attached without greatly changing the shape of the constituent elements of the conventionally used mechanical seal.
  • the annular rigid body has a flange portion that protrudes in the radial direction, and the annular elastic body has a groove portion that loosely fits in the flange portion in the axial direction, and the annular elastic body has an end portion in the axial direction rather than the groove portion. On the side, it is fixed to the annular rigid body. According to this, when the annular elastic body extends in the axial direction, the flange portion can move in the groove portion in the axial direction, so that it is possible to secure a wide area in which the annular elastic body extends, and the flange portion is in the axial direction of the annular elastic body. It functions as a retainer.
  • Both ends of the annular elastic body are fixed by bands. According to this, it is possible to easily fix the annular elastic body and the fastening member in a sealed state without using a secondary seal such as an O-ring.
  • the annular elastic body has a cylindrical portion parallel to the axis. According to this, even if the cylindrical part parallel to the axis extends in the axial direction, there is no unevenness in the axial direction, so that no foreign matter is caught in the cylindrical part.
  • a space between the spring cover and the spring is filled with a filling fluid such as oil, grease, or water. According to this, since the filling fluid is filled in the space between the spring cover and the spring, there is little possibility that foreign matter may enter the gap between the springs and impair the function of the spring.
  • a filling fluid such as oil, grease, or water.
  • the annular elastic body is provided with a filling fluid injection portion that is thick in the radial direction. According to this, the filling fluid can be replenished by inserting the needle-like object into the filling fluid injection part without attaching or detaching the spring cover.
  • the spring and the spring cover are provided outside the rotating machine. According to this feature, dust and the like entering from the outside of the machine can be suppressed.
  • One end of the spring cover is liquid-tightly fixed to the rotating shaft or the housing of the rotating device. According to this, the sealing performance between the rotating shaft or the housing of the rotating device is improved.
  • the annular elastic body is made of rubber. According to this, it is excellent in elasticity.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an entire mechanical seal in Example 1.
  • FIG. It is a perspective view of the member by the side of the seal ring before attaching a spring cover. It is a perspective view of a spring cover. It is a perspective view of the member by the side of a seal ring. It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of a spring cover. It is sectional drawing which shows the whole mechanical seal in Example 2.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the entire mechanical seal in Example 3.
  • FIG. It is sectional drawing which shows the whole mechanical seal in Example 4.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing the entire mechanical seal in Example 5.
  • the mechanical seal 1 includes a mating ring 10 (stationary seal ring), a seal ring 20 (rotary seal ring), a seal ring retainer 30, a bellows 40 (spring), and a collar 50. And a rubber spring cover 60 (spring cover).
  • the mechanical seal 1 is mounted between the housing 2 of the rotating machine and the rotating shaft 4 arranged so as to pass through the shaft hole 3 of the housing 2 and communicate with the outside A side of the rotating machine.
  • the outside A side is an atmosphere such as seawater, water, air, and the inside M side is sealed with a sealed fluid.
  • the mating ring 10 is attached to the housing 2 through the O-ring 12 in a non-rotating state.
  • the seal ring 20 is mounted on the rotating shaft 4 side and rotates integrally with the rotating shaft 4.
  • the mating ring 10 and the seal ring 20 are arranged so as to face each other along the axial direction of the rotating shaft 4, and the sliding faces 10a, 20a which are the facing end faces thereof are in close contact with each other. Seal the sealed fluid. That is, the mechanical seal 1 is an outside type that restricts leakage of the sealed fluid from the inner diameter side to the outer diameter side.
  • the mating ring 10 and the seal ring 20 are both made of a hard sliding material (for example, ceramics such as SiC).
  • the seal ring 20 is mounted in a non-rotating state by shrink fitting on the seal ring retainer 30 via a well-known knock pin or the like (not shown).
  • the bellows 40 is made of metal (for example, stainless steel) and has an annular bellows shape, and is disposed in a compressed state between the seal ring retainer 30 and the collar 50, and both end portions 41 and 42 thereof are respectively connected to the seal ring retainer 30 and the collar. 50 and is liquid-tightly welded.
  • the collar 50 is fixed in a non-rotating state with respect to the rotating shaft 4 by screwing a set screw 51 into the screw hole 52, and an O-ring 54 is provided in an annular recess 53 recessed on the outer diameter side on the inner periphery thereof. It is installed.
  • the rubber spring cover 60 (spring cover, annular elastic body) is made of silicone rubber and has a cylindrical shape (FIGS. 1 and 3). It is composed of three parts: a fixed part 61, a thin expansion / contraction part 62 (a cylindrical body parallel to the axis) disposed opposite to the bellows 40, and a thick fixing part 63.
  • the sealed space S between the inner peripheral side of the rubber spring cover 60 and the outer peripheral side of the bellows 40 is filled with grease G (filling fluid), and the inner peripheral side of the bellows 40 is an atmosphere on the machine M side. Yes.
  • the sealed space S is a space defined by the outer periphery of the bellows 40, a part of the seal ring retainer 30, a part of the inner periphery of the rubber spring cover 60, and a part of the collar 50.
  • the fixing portion 61 of the rubber spring cover 60 has an inner diameter that is substantially the same as the outer diameter of the collar 50, and fastens a binding band 65 (band) disposed in an annular band groove 64 that is recessed toward the inner diameter side on the outer periphery.
  • the fixing portion 63 has an inner diameter that is substantially the same as the outer diameter of the seal ring retainer 30, and is fastened with a binding band 67 (band) disposed in an annular band groove 66 that is recessed toward the inner diameter side on the outer periphery.
  • the seal ring retainer 30 is fixed in a non-rotating state. Since the binding bands 65 and 67 are fastened in the annular band grooves 64 and 66, the positioning of the binding bands 65 and 67 in the axial direction is easy, and displacement in the axial direction is prevented.
  • the expansion / contraction part 62 is formed with thick parts 70, 71, 72 (filling fluid injection part) protruding toward the inner diameter side (spring side) on the inner periphery.
  • An injection needle 91 of a grease injector 90 is inserted into the thick portions 70, 71, 72 so that grease can be injected into the sealed space S. According to this, the grease G can be replenished without attaching or detaching the rubber spring cover 60. Further, since the rubber spring cover 60 is made of silicone rubber, when the injection needle 91 is pulled out, the opening is closed by elastic recovery.
  • positioned in a perpendicular direction. can also be supported.
  • the seal ring 20 and the seal ring retainer 30 are moved by a slight length ⁇ L as the bellows 40 is slightly extended due to wear of the mating ring 10 and the seal ring 20. It becomes.
  • both ends of the rubber spring cover 60 are fastened and fixed by binding bands 65 and 67. Therefore, a tensile force acts in the axial direction on the rubber spring cover 60 with the fastening portions of the binding bands 65 and 67 as the point of action, and the expansion / contraction part 62 extends by a length ⁇ L in the axial direction.
  • the rubber spring cover 60 extends, the expansion function of the bellows 40 is not impaired.
  • the rubber spring cover 60 even if an external force is applied to the rubber spring cover 60 in the radial direction, the rubber spring cover 60 itself is deformed in the radial direction. Absent.
  • a release agent 181 is applied to the rotary mold 180 along the outer periphery of the rubber spring cover 60. Thereafter, the silicone rubber 182 is poured while rotating the rotary mold 180, and the silicone rubber 183 is laminated on the rotary mold 180.
  • the rubber spring cover 60 is manufactured by repeating the laminating process of the silicone rubber 183 until each portion in the axial direction has a desired thickness.
  • the rubber spring cover 60 liquid-tightly covers the bellows 40 on the outer diameter side and is detachably fixed to the seal ring retainer 30 and the collar 50, and on the inner diameter side of the rubber spring cover 60, the seal ring 20,
  • the seal ring retainer 30 is configured to be movable in the axial direction.
  • the rubber spring cover 60 since the rubber spring cover 60 is provided, foreign matter can be prevented from being mixed into the sealed space S. As a result, the bellows 40 itself may be corroded by the foreign matter between the bellows 40 and the bellows 40. Can be reduced. Further, since the bellows 40 itself also serves as a secondary seal for the sealed space S, the structure can be simplified.
  • the rubber spring cover 60 is elastically deformed in the axial direction, the rubber spring cover 60 can smoothly follow the expansion and contraction of the bellows 40 and can exhibit the original function of the spring. Furthermore, the expansion / contraction part 62 of the rubber spring cover 60 bends in the radial direction so that the pressure change in the sealed space S can be absorbed. Further, even when an external force is applied to the rubber spring cover 60 in the radial direction, the rubber spring cover 60 can be elastically deformed, so that a force tilting with respect to the shaft does not substantially occur in the mounting portion of the rubber spring cover 60.
  • the elastic part 62 of the rubber spring cover 60 has a cylindrical shape parallel to the axis. According to this, even if it extends in the axial direction, there is no unevenness in the axial direction, so that no foreign matter is caught in the stretchable part 62.
  • the sealed space S is filled with the grease G, it is difficult for foreign matter to enter the sealed space S and the movement of the foreign matter that has entered is restricted by the viscous grease G, and the foreign matter enters the gap of the bellows 40 and the spring. There is little possibility of damaging the function of the.
  • the rubber spring cover 60 is detachably fixed by the binding bands 65 and 67, the workability of assembly and disassembly of the mechanical seal 1 is good. Further, the rubber spring cover 60 can be attached without greatly changing the shape of the constituent elements of a conventionally used mechanical seal.
  • the rubber spring cover 60 has a cylindrical shape, there are few irregularities on the outer peripheral side, and the rubber spring cover 60 does not substantially rotate during rotation.
  • the bellows 40 and the rubber spring cover 60 are provided on the outside A side of the rotating machine, dust and the like entering from the outside A side can be restricted.
  • Example 2 of the present invention will be described.
  • the second embodiment is mainly different from the first embodiment in that the rubber spring cover 260 has a cup shape.
  • the description of the same configuration as that of the first embodiment is omitted.
  • the rubber spring cover 260 (seal cover, annular elastic body) is made of silicone rubber, has a substantially cup shape formed from a cylindrical portion 261 and a bottom portion 262, and is formed at the center of the bottom portion 262. An opening 263 is provided. An annular recess 265 that is recessed in the outer diameter direction is provided on the outer periphery of the bottom portion 262.
  • the portion of the cylindrical portion 261 facing the outer periphery of the collar 50 is fastened by a binding band 267, and the rubber spring cover 60 is stably attached.
  • the arrangement of the binding band 267 is not essential.
  • the rubber spring cover 260 has a cup shape and has a corner portion inside the cylindrical portion 261 and the bottom portion 262, so that the alignment with the collar 50 is easy.
  • the cylindrical portion 261 has substantially the same configuration as that of the rubber spring cover 60 according to the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • Example 3 of the present invention will be described.
  • the coil spring 340 is mainly different from the bellows 40 of the first embodiment.
  • the description of the same configuration as that of the first embodiment is omitted.
  • the seal ring 20 is attached to the seal ring retainer 330 in a non-rotating state via a knock pin 331.
  • the coil spring 340 is made of metal and is disposed in a compressed state between the seal ring retainer 330 and the collar 350.
  • An annular recess 332 that is recessed toward the inner diameter side is formed on the outer periphery of the seal ring retainer 330, and an O-ring 333 is disposed in the annular recess 332.
  • An annular recess 334 that is recessed toward the outer diameter is formed on the inner periphery of the seal ring retainer 330, and an O-ring 335 is disposed in the annular recess 334.
  • An annular recess 352 that is recessed toward the outer diameter is formed on the inner periphery of the collar 350, and an O-ring 353 is disposed in the annular recess 3524 to improve the sealing performance with the rotary shaft 4.
  • the collar 350 is liquid-tightly fixed to the rotary shaft 4 via an O-ring 353 by a set screw 351.
  • the sealed space S3 in which the coil spring 340 is disposed is filled with grease G.
  • the sealed space S3 is a space defined by a part of the O-ring 333, the seal ring retainer 330, a part of the inner periphery of the rubber spring cover 60, a part of the collar 350, and a part of the rotating shaft 4.
  • a claw piece 336 extending through the inside of the coil spring 340 is arranged on the collar 350 side of the annular recess 334 in the circumferential direction, and the claw piece 336 is fitted in an axial recess 354 provided in the collar 350.
  • the claw piece 336 is movable in the axial direction with respect to the axial recess 354 and is restricted from moving in the rotational direction, and the rotational force of the rotary shaft 4 is transmitted to the seal ring retainer 330 via the claw piece 336. It has come to be.
  • Example 4 of the present invention will be described.
  • the fourth embodiment shown in FIG. 8 is mainly different from the third embodiment in that the rubber spring cover 460 has a cup shape.
  • the cup shape is the same as that of the rubber spring cover 260 of the second embodiment.
  • Other configurations are the same as those in the first and third embodiments, and the description thereof is omitted.
  • Example 5 of the present invention will be described.
  • the fourth embodiment shown in FIG. 9 is mainly different from the first embodiment in that the seal cover is a connecting spring cover in which a plurality of cylindrical members are connected.
  • connection spring cover 560 is mainly connected to three parts of the annular cylinder body 561 (annular rigid body), the annular rubber body 581 (annular elastic body), and the annular cylinder body 571 (annular rigid body) from the side A in the axial direction.
  • the so-called cantilever structure is adopted.
  • the annular cylinders 561 and 571 are made of metal, for example, stainless steel and have a substantially cylindrical shape.
  • the annular rubber body 581 is a molded product of silicone rubber and has a substantially cylindrical shape.
  • the sealed space S5 between the inner peripheral side of the connecting spring cover 560 and the outer peripheral side of the bellows 40 is filled with grease G (filling fluid), and the inner peripheral side of the bellows 40 is the atmosphere on the machine M side.
  • the sealed space S5 includes an outer periphery of the bellows 40, a part of the seal ring retainer 30 ′, an O ring 575 (secondary seal), a part of the inner periphery of the coupling spring cover 560, an O ring 565 (secondary seal), a collar. It is a space defined by a part of 50.
  • the annular cylinder 561 is fixed to the collar 50 in a non-rotating state by screwing a set screw 562 into the screw hole 563.
  • an O-ring 565 is attached to a concave portion 564 that is recessed toward the outer diameter side on the inner circumference of the annular cylinder 561 and on the inner circumference of the seal ring 20 side than the set screw 562, and the gap between the annular cylinder 561 and the collar 50 is attached. It is sealed.
  • An O-ring 575 is attached to an annular recess 574 that is recessed toward the outer diameter on the inner periphery of the annular cylinder 571, and seals between the annular cylinder 571 and the seal ring retainer 30 '.
  • the O-ring 575 is held in a sandwiched state between the bottom surface of the annular recess 35 of the seal ring retainer 30 ′ and the bottom surface of the annular recess 574 of the annular cylinder 571.
  • the annular cylindrical body 571 is provided with a through hole 572 (filling port) penetrating in the radial direction, and the through hole 572 is always sealed with a sealing bolt 573.
  • the sealed space S can be filled with the grease G from the through hole 572.
  • a thick portion similar to that of the first embodiment may be provided on the annular rubber body 581 and grease may be injected by a grease injector having an injection needle.
  • the annular rubber body 581 includes a thick fixed portion 582, a thick bridging portion 583 (cylindrical portion parallel to the axis), and a thin bridging portion 584 (cylindrical parallel to the axis) from the side A in the axial direction. Shaped portion), a thick bridging portion 585 (cylindrical portion parallel to the axis), and a thick fixing portion 586 are connected to each other, and the thick fixing portions 582 and 586 have an inner diameter side on the outer periphery.
  • Recessed annular band grooves 582a and 586a are formed, and the thick-walled bridge portions 583 and 585 are formed with annular loose fitting grooves 583b and 585b which are recessed on the outer diameter side on the inner periphery.
  • the portion 584 is formed with a concave groove 584a that is recessed toward the inner diameter side on the outer periphery.
  • Both ends of the annular rubber body 581 are disposed and temporarily fixed to the end 566 of the annular cylinder 561 and the end 576 of the annular cylinder 571, and the binding bands 591 and 592 (bands) are attached to the annular band grooves 582a and 586a.
  • the fixing portions 582 and 586 are attached to the outer peripheral surface 568 of the annular cylindrical body 561 and the outer peripheral surface 578 of the annular cylindrical body 571, respectively, in a liquid-tight manner. According to this, since the seal between the annular rubber body 581 and the annular cylindrical bodies 561 and 571 is only tightening of the binding bands 591 and 592, the structure is simple.
  • the flange portions 567 and 577 are non-contacted in the radial direction and loosely fitted in the axial direction in the annular loose fitting grooves 583b and 585b.
  • a thin bridge portion 584 is disposed between the flange portions 567 and 577 in the axial direction.
  • the length in which the flange portions 567 and 577 are loosely fitted in the annular loose fitting grooves 583b and 585b in the axial direction should be set longer than the maximum length in which the mating ring 10 and the seal ring 20 are worn in the axial direction. Is preferred.
  • the seal ring 20 and the seal ring retainer 30 ′ are moved by a slight length ⁇ L as the bellows 40 is slightly extended ( The state shown in FIG.
  • the annular rubber body 581 is designed to be elastically deformed by a force weaker than the static frictional force between the O-ring 575 and the annular recesses 35 and 574. Therefore, with the above movement, the annular cylinder 571 also moves to the mating ring 10 side by ⁇ L.
  • the annular cylinder 561 is fixedly attached in the axial direction, it does not move.
  • a tensile force acts in the axial direction on the annular rubber body 581 with the fastening portions of the binding bands 591 and 592 as the action points, and the thick-walled bridging portion 583, the thin-walled bridging portion 584, and the thick-walled bridging.
  • a portion 585 extends in the axial direction.
  • the extension amount ⁇ L584 of the thin-walled bridge portion 584 is larger than the extension amounts ⁇ L583 and ⁇ L585 of the thick-walled bridge portions 583 and 585.
  • the connecting spring cover 560 can be constituted by three members of the two annular cylinders 561 and 571 and the annular rubber body 581, so that the connecting spring cover 560 can be easily attached and detached. Further, the connecting spring cover 560 can be attached without greatly changing the shape of the constituent elements of the conventionally used mechanical seal.
  • the bridging portions 583, 584, and 585 of the annular rubber body 581 have a cylindrical shape parallel to the axis. According to this, since unevenness does not occur in the axial direction even if extending in the axial direction, no foreign matter is caught between the bridging portions 583, 584, and 585.
  • the annular rubber body 581 is formed by the annular loose fitting grooves 583b and 585b in a state where the flange portions 567 and 577 of the annular cylindrical bodies 561 and 571 are loosely fitted in the axial direction in the annular loose fitting grooves 583b and 585b of the annular rubber body 581.
  • the flange portions 567 and 577 function as a retaining member for the annular rubber body 581 in the axial direction.
  • connection spring cover 560 is detachably fixed to the collar 50 by a set screw 562.
  • An O-ring 565 is disposed between the connection spring cover 560 and the collar 50. Further, the connection spring cover 560 and the seal ring retainer are disposed. An O-ring 575 is disposed between 30 '. According to this, since the connecting spring cover 560 can be attached to and detached from the collar 50 and the seal ring retainer 30 ′, the workability of assembly and disassembly of the mechanical seal 1 is good.
  • connection spring cover 560 since the connection spring cover 560 has a cylindrical shape, there are few irregularities on the outer peripheral side, and the connection spring cover 560 does not substantially rotate resistance during rotation.
  • connection spring cover 560 since the annular cylinders 561 and 571 of the connection spring cover 560 are made of metal, heat transmitted through the grease G, for example, sliding heat generation between the mating ring 10 and the seal ring 20 is transmitted from the connection spring cover 560. Heat can be efficiently dissipated.
  • annular cylinders 561 and 571 made of stainless steel have been described as examples of the annular rigid body.
  • any material may be used as long as it is a rigid body, and the material is not limited to metal, for example, fiber reinforced plastic (FRP). There may be.
  • FRP fiber reinforced plastic
  • annular cylinder 561 on the collar 50 side of the connecting spring cover 560 has been described as being detachably fixed to the collar 50.
  • the annular cylinder 561 and the collar 50 are integrally formed. Also good.
  • annular cylindrical body 571 on the seal ring 20 side of the connecting spring cover 560 is connected to the seal ring retainer 30 ′ via the O-ring 575
  • other members on the seal ring 20 side for example, a seal
  • a seal The ring 20 may be connected via an O-ring.
  • the annular cylindrical body 571 may be fixed to a member on the seal ring 20 side by a set screw or the like so that it cannot rotate but cannot move in the axial direction.
  • the spring is a stationary type provided in a non-rotating member such as a housing of a rotary device. May be.
  • a spring cover may be attached from the radially inner side to a spring provided on a non-rotating member such as a housing.
  • both the mating ring and the seal ring are formed of a hard sliding material (for example, ceramics such as SiC) has been described, but these materials are not limited.
  • the mating ring may be formed of a hard sliding material
  • the seal ring may be formed of a carbon sliding material.
  • the rubber spring cover in Examples 1 to 4 and the annular rubber body made of silicone rubber have been described as an example of the annular rubber body in Example 5.
  • the elastic body may be more easily expanded and contracted in the axial direction than the annular rigid body. That's fine.
  • silicone rubber having excellent heat resistance and weather resistance has been described as an example of the material of the annular elastic body, but the material is not limited to, for example, SBR (styrene butadiene rubber), BR (butadiene rubber), CR (chloroprene rubber), IR ( It may be isoprene rubber), IIR (isoptylene / isoprene rubber), EPM, EPDM (ethylene propylene rubber), and shrimp chlorohydrin rubber (CO, ECO).
  • the O-ring as the secondary seal may employ other sealing means.
  • the binding band is described as an example of the band.
  • any member that can apply a tightening force in the circumferential direction may be used.
  • a garter spring may be used.
  • the rubber spring cover is manufactured using the rotary mold.
  • the rubber spring cover may be manufactured using a split mold or a 3D printer.
  • the shape of the rubber spring cover or the annular rubber body can be various shapes.
  • the fluid to be filled may be other than grease, for example, oil or water.
  • the aspect which is not filled with the liquid may be sufficient.

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Abstract

スプリングの機能を発揮しやすいメカニカルシールを提供する。　回転機械の回転軸４が挿通されるハウジング２と、前記ハウジング２に保持された静止密封環１０と、前記回転軸４とともに回転し前記静止密封環１０と摺接する回転密封環２０と、前記静止密封環１０と前記回転密封環２０とを軸方向に圧接状態に付勢するスプリング４０と、前記スプリング４０を外径側において軸方向に密封して覆うとともに弾性変形可能に形成された環状弾性体であるスプリングカバー６０とを備えた。

Description

メカニカルシール
　本発明は、電動機、原動機、ポンプ、攪拌機、紛体機械、コンプレッサなどの各種回転機械に使用され、被密封流体の漏れを制限するメカニカルシールに関するものである。
　メカニカルシールは、シール端面の摩耗に従い、スプリングなどによって軸方向に動くことができる回転密封環及び軸方向に動かない静止密封環からなり、軸にほぼ垂直な相対的に回転するシール端面において被密封流体の漏れを制限する働きをするものである。特許文献１に記載されたメカニカルシールは、回転側リテーナを機内側に延出する構造としてスプリングを配置する密閉空間を形成し、この回転側リテーナに２巻以下で径方向に拡縮可能な合成樹脂性のスパイラルパッキン等を用いて、スプリングが配置される密閉空間にシール端面から漏れた流体やスラリー等を侵入し難くしている。（例えば特許文献１を参照。）
実公平６－２９５６５号公報（第２頁、第１図）
　特許文献１にあっては、回転側リテーナは、回転密封環と共に軸方向に移動可能な部材であって、その一部は外径側においてスプリングよりも機内側に延出し、その延出部分はカラーの外周に設けられた環状凹部に配置されたＯリングに接触するものである。そして、回転密封環や静止密封環の摩耗等によって、回転側リテーナが軸方向に移動すると、上記延出部分は上記Ｏリングの上部を軸方向に摺動する構造であるため、上記延出部分が傾いたり、Ｏリングの凝着等によって回転側のリテーナが軸方向に円滑に移動できずにスプリングの本来の機能を十分に発揮できずに回転密封環の追従性が悪くなる虞があった。また、回転側リテーナは機内側に延出する片持梁状とされるとともにその基部に回転密封環を保持しているため、機内側の圧力変動等によって軸に対して傾く外力が作用すると回転密封環のシール端面を傾ける力が作用し、本来のスプリングの機能を発揮できなくなる虞があった。
　本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、スプリングの機能を発揮しやすいメカニカルシールを提供することを目的とする。
　前記課題を解決するために、本発明のメカニカルシールは、
　回転機械の回転軸が挿通されるハウジングと、
　前記ハウジングに保持された静止密封環と、
　前記回転軸とともに回転し前記静止密封環と摺接する回転密封環と、
　前記静止密封環と前記回転密封環とを軸方向に圧接状態に付勢するスプリングと、
　前記スプリングを外径側または内径側において軸方向に密封して覆うとともに弾性変形可能に形成された環状弾性体を少なくとも有する環状のスプリングカバーと
を備えたメカニカルシール。
　これによれば、静止密封環や回転密封環の摩耗等によって、スプリングに付勢される側の部材が軸方向に移動しても、スプリングカバーは軸方向に弾性変形するため、スプリングの伸縮に円滑に追従することができ、スプリング本来の機能を発揮することができる。また、スプリングカバーに径方向に外力が作用しても、スプリングカバーは弾性変形可能であるため、スプリングカバーの取り付け部分に軸に対して傾く力は略生じない。
　前記スプリングカバーは環状弾性体により構成されている。
　これによれば、一部材によりスプリングカバーを構成できるため構造を単純とできるとともに、軸方向への伸縮性に優れる。また、慣用されたメカニカルシールの構成要素の形状等大きく変えることなく、スプリングカバーを取り付けることができる。
　前記スプリングカバーは、軸方向に離間して配置された二つの環状剛体と、当該二つの環状剛体の間を塞ぐように密封して固定され弾性部材により形成された環状弾性体とを有し、前記二つの環状剛体は前記スプリングの各端部側において二次シールにより密封されている。
　これによれば、スプリングカバーを二つの環状剛体と環状弾性体との三部材により構成できるため、スプリングカバーの着脱が簡単である。また、慣用されたメカニカルシールの構成要素の形状等大きく変えることなく、スプリングカバーを取り付けることができる。
　前記環状剛体は径方向に突出するフランジ部を有し、かつ、前記環状弾性体は前記フランジ部に軸方向に遊嵌する溝部を有し、前記環状弾性体は前記溝部よりも軸方向端部側において前記環状剛体に固定されている。
　これによれば、環状弾性体が軸方向に伸びる際に、フランジ部が溝部内を軸方向に移動できるため、環状弾性体の伸びる領域を広く確保できるとともに、フランジ部は環状弾性体の軸方向の抜け止めとして機能する。
　前記環状弾性体はその両端部をバンドにより固定されている。
　これによれば、別途Ｏリング等の二次シールを用いることなく環状弾性体と被締結部材とを簡単に密封状態に固定できる。
　前記環状弾性体は、軸に平行な筒状部を有する。
　これによれば、軸に平行な筒状部は軸方向に延びても軸方向に凹凸が生じないため、当該筒状部に異物が挟まることがない。
　前記スプリングカバーと前記スプリングとの間の空間にオイル、グリース、水などの充填流体が充填されている。
　これによれば、スプリングカバーとスプリングとの間の空間に充填流体が充填されているため、スプリングの隙間に異物が入ってスプリングの機能を損なう虞が少ない。
　前記環状弾性体には径方向に肉厚となる充填流体注入部が設けられている。
　これによれば、スプリングカバーを着脱することなく充填流体注入部に針状物を刺すことで充填流体を補充することができる。
　前記スプリング及び前記スプリングカバーは前記回転機械の機外側に設けられている。
　この特徴によれば、機外側から侵入する塵埃等を抑制できる。
　前記スプリングカバーの一端は、前記回転軸または前記回転機器のハウジングに液密に固定されている。
　これによれば、回転軸または回転機器のハウジングとの間の密封性が高められる。
　前記環状弾性体はゴム製である。
　これによれば、弾性に優れる。
実施例１におけるメカニカルシールの全体を示す断面図である。 スプリングカバーを取り着ける前のシールリング側の部材の斜視図である。 スプリングカバーの斜視図である。 シールリング側の部材の斜視図である。 スプリングカバーの製造方法を説明するための断面図である。 実施例２におけるメカニカルシールの全体を示す断面図である。 実施例３におけるメカニカルシールの全体を示す断面図である。 実施例４におけるメカニカルシールの全体を示す断面図である。 実施例５におけるメカニカルシールの全体を示す断面図である。 （ａ）伸長前のスプリングカバーを示す断面図、（ｂ）伸長後のスプリングカバーを示す断面図である。
　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実施例に基づいて以下に説明する。なお、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１～４に示すように、メカニカルシール１は、メイティングリング１０（静止密封環）と、シールリング２０（回転密封環）と、シールリングリテーナ３０と、ベローズ４０（スプリング）と、カラー５０と、ゴムスプリングカバー６０（スプリングカバー）とから主に構成されている。メカニカルシール１は、回転機械のハウジング２と、ハウジング２の軸孔３を貫通して回転機械の機外Ａ側に連通するように配置される回転軸４との間に装着されている。機外Ａ側は、海水、水、空気等の雰囲気であり、機内Ｍ側は被密封流体が封入されている。
　メイティングリング１０は、Ｏリング１２を介してハウジング２に対し非回転状態に装着されている。シールリング２０は、回転軸４側に装着されてこの回転軸４と一体的に回転する。メイティングリング１０とシールリング２０とは、回転軸４の軸方向に沿って互いに対向するように配置されており、それらの対向した端面である摺動面１０ａ、２０ａ同士が密接することにより、被密封流体をシールする。すなわち、メカニカルシール１は内径側から外径側への被密封流体の漏れを制限するアウトサイド形である。
　メイティングリング１０及びシールリング２０はいずれも硬質摺動材（例えばＳｉＣ等のセラミックス）により形成されている。
　図１、図２を参照し、シールリング２０は図示しない周知のノックピン等を介してシールリングリテーナ３０に対し焼嵌めにより非回転状態に装着されている。ベローズ４０は、金属製（例えばステンレス鋼）かつ環状の蛇腹形状であり、シールリングリテーナ３０とカラー５０との間に圧縮状態で配置され、その両端部４１、４２がそれぞれシールリングリテーナ３０とカラー５０とに液密に溶接されている。カラー５０は、そのネジ孔５２にセットスクリュー５１を螺合させることにより回転軸４に対し非回転状態に固定されており、その内周において外径側に凹む環状凹部５３にはＯリング５４が装着されている。
　ゴムスプリングカバー６０（スプリングカバー、環状弾性体）は、シリコーンゴムにより形成されておりかつ円筒状の形状（図１、図３）であり、主に、軸方向機外Ａ側から、肉厚の固定部６１、ベローズ４０に対向して配置される薄肉の伸縮部６２（軸に平行な筒状体）、肉厚の固定部６３の３つの部分から構成さている。ゴムスプリングカバー６０の内周側とベローズ４０の外周側との間の密閉空間ＳにはグリースＧ（充填流体）が充填されており、ベローズ４０の内周側は機内Ｍ側の雰囲気とされている。なお、密閉空間Ｓはベローズ４０の外周、シールリングリテーナ３０の一部、ゴムスプリングカバー６０の内周の一部、カラー５０の一部により画成される空間である。
　ゴムスプリングカバー６０の固定部６１は、その内径はカラー５０の外径と略同径に形成されており、外周において内径側に凹む環状バンド溝６４に配置される結束バンド６５（バンド）の締結によりカラー５０に対し非回転状態に固定されている。同様に、固定部６３は、その内径はシールリングリテーナ３０の外径と略同径に形成されており、外周において内径側に凹む環状バンド溝６６に配置される結束バンド６７（バンド）の締結によりシールリングリテーナ３０に対し非回転状態に固定されている。環状バンド溝６４、６６内で結束バンド６５、６７を締結しているため、結束バンド６５、６７の軸方向の位置決めが簡単であるとともに、軸方向への位置ずれを防止している。
　伸縮部６２には、内周において内径側（スプリング側）に突出する肉厚部７０、７１、７２（充填流体注入部）が形成されている。肉厚部７０、７１、７２にグリース注入器９０の注入針９１を刺し密閉空間Ｓにグリースを注入することができるようになっている。これによれば、ゴムスプリングカバー６０を着脱することなくグリースＧを補充することができる。また、ゴムスプリングカバー６０はシリコーンゴムにより形成されているため、注入針９１を抜くとその開口は弾性復帰によって塞がれる。また、密閉空間Ｓの軸方向の端部、すなわち伸縮部６２の軸方向の端部において肉厚部７１、７２を設けているので、回転軸４が鉛直方向に配置される縦置型の回転機器にも対応できる。
　図１の拡大図を参照し、メイティングリング１０やシールリング２０の摩耗等によって、シールリング２０及びシールリングリテーナ３０はベローズ４０が僅かに伸長するのに伴い僅かな長さΔＬだけ移動した状態となる。ここで、ゴムスプリングカバー６０は両端部が結束バンド６５、６７により締結固定されている。そのため、ゴムスプリングカバー６０には結束バンド６５、６７による締結部分を作用点として軸方向に引張力が作用し、伸縮部６２が軸方向に長さΔＬだけ伸長する。このように、ゴムスプリングカバー６０が伸長するためベローズ４０の伸長機能を損なうことがない。
　一方、ゴムスプリングカバー６０に径方向に外力が作用しても、ゴムスプリングカバー６０は自体が径方向に変形するため、ゴムスプリングカバー６０の固定部６１には軸に対して傾く力は略生じない。
　次にゴムスプリングカバー６０の製造方法について説明する。
　図５を参照し、ゴムスプリングカバー６０の内周側の外形に沿った回転型１８０に、離型剤１８１を塗布する。その後、回転型１８０を回転させながらシリコーンゴム１８２を流し込み、回転型１８０にシリコーンゴム１８３を積層させる。シリコーンゴム１８３を軸方向の各箇所が所望の厚さとなるまで積層工程を繰り返すことで、ゴムスプリングカバー６０を製造する。
　以上のように、ゴムスプリングカバー６０はベローズ４０を外径側において液密に覆うとともにシールリングリテーナ３０及びカラー５０に着脱可能に固定されおり、ゴムスプリングカバー６０の内径側において、シールリング２０、シールリングリテーナ３０が軸方向に移動可能に構成されている。このように、ゴムスプリングカバー６０を設けているため密閉空間Ｓへの異物の混入を抑制できる結果、ベローズ４０外周の蛇腹部に異物が挟まることや異物によってベローズ４０自体が腐食等される虞を低減できる。また、ベローズ４０自体が密閉空間Ｓの二次シールを兼ねるため構造を単純化できる。さらに、ゴムスプリングカバー６０は軸方向に弾性変形するため、ベローズ４０の伸縮に円滑に追従することができ、スプリング本来の機能を発揮することができる。さらに、ゴムスプリングカバー６０の伸縮部６２が径方向に撓むことによって密閉空間Ｓの圧力変化を吸収可能となっている。また、ゴムスプリングカバー６０に径方向に外力が作用しても、ゴムスプリングカバー６０は弾性変形可能であるため、ゴムスプリングカバー６０の取り付け部分に軸に対して傾く力は略生じない。
　また、ゴムスプリングカバー６０の伸縮部６２は軸に平行な筒状である。これによれば、軸方向に延びても軸方向に凹凸が生じないため、当該伸縮部６２に異物が挟まることがない。
　また、密閉空間ＳにグリースＧが充填されているため、密閉空間Ｓに異物が混入し難くかつ侵入した異物は粘性を有するグリースＧによって移動を制限され、ベローズ４０の隙間に異物が入ってスプリングの機能を損なう虞が少ない。
　また、ゴムスプリングカバー６０は結束バンド６５、６７により着脱可能に固定されているため、メカニカルシール１の組立や分解の作業性が良い。また、慣用されたメカニカルシールの構成要素の形状等大きく変えることなく、ゴムスプリングカバー６０を取り付けることができる。
　また、ゴムスプリングカバー６０は円筒形状であるため、外周側に凹凸が少なく、回転時においてゴムスプリングカバー６０が略回転抵抗とはならない。
　また、ベローズ４０及びゴムスプリングカバー６０は回転機械の機外Ａ側に設けられているため、機外Ａ側から侵入する塵埃等を制限できる。
　以下、本発明の実施例２について説明する。実施例２はゴムスプリングカバー２６０をカップ形状としている点が実施例１とは主に相違している。なお、実施例１と同様の構成についてはその説明を省略する。
　図６に示されるように、ゴムスプリングカバー２６０（シールカバー、環状弾性体）は、シリコーンゴム製であり、円筒部２６１と底部２６２から形成された略カップ形状であり、底部２６２の中央には開口２６３が設けられている。底部２６２の外周には外径方向に凹む環状凹部２６５が設けられている。この環状凹部２６５に結束バンド２６６（バンド）が配置・締結されることで、内周面２６４と回転軸４との間がシールされる。これによれば、回転軸４とのシール性が高められているとともに、セットスクリュー５１、カラー５０に対するシール性が高められている。
　また、円筒部２６１のカラー５０の外周と対向する箇所は、結束バンド２６７によって締結されて、ゴムスプリングカバー６０を安定的に取り付けている。なお、結束バンド２６７の配置は必須ではない。また、ゴムスプリングカバー２６０はカップ形状となっており、円筒部２６１と底部２６２の内側に角部を有するためカラー５０との位置合わせが簡単である。尚、円筒部２６１については実施例１のゴムスプリングカバー６０と略同様の構成であるためその説明を省略する。
　以下、本発明の実施例３について説明する。実施例３はコイルスプリング３４０が実施例１のベローズ４０とは主に相違している。なお、実施例１と同様の構成についてはその説明を省略する。
　図７に示されるように、シールリング２０はノックピン３３１を介してシールリングリテーナ３３０に対し非回転状態に装着されている。コイルスプリング３４０は、金属製であり、シールリングリテーナ３３０とカラー３５０のとの間に圧縮状態で配置されている。シールリングリテーナ３３０の外周において内径側に凹む環状凹部３３２が形成され、環状凹部３３２にＯリング３３３が配置されている。シールリングリテーナ３３０の内周において外径側に凹む環状凹部３３４が形成され、環状凹部３３４にＯリング３３５が配置されている。
　カラー３５０の内周において外径側に凹む環状凹部３５２が形成され、環状凹部３５２４にＯリング３５３が配置され、回転軸４との間の密封性を高めている。カラー３５０はセットスクリュー３５１により回転軸４にＯリング３５３を介して液密に固定されている。
　コイルスプリング３４０が配置される密閉空間Ｓ３にはグリースＧが充填されている。なお、密閉空間Ｓ３はＯリング３３３、シールリングリテーナ３３０の一部、ゴムスプリングカバー６０の内周の一部、カラー３５０の一部、回転軸４の一部により画成される空間である。
　シールリングリテーナ３３０は環状凹部３３４よりもカラー３５０側にコイルスプリング３４０内を通って延びる爪片３３６が周方向に等配され、この爪片３３６はカラー３５０に設けられた軸方向凹部３５４に嵌め合わされている。このようにして、爪片３３６は軸方向凹部３５４に対し軸方向に移動可能かつ回転方向に移動が規制されており、爪片３３６を介して回転軸４の回転力がシールリングリテーナ３３０に伝達されるようになっている。
　以下、本発明の実施例４について説明する。図８に示される実施例４はゴムスプリングカバー４６０をカップ形状としている点が実施例３とは主に相違している。カップ形状については実施例２のゴムスプリングカバー２６０の構成と同様である。また、その他の構成は、実施例１、３と同様の構成についてはその説明を省略する。
　以下、本発明の実施例５について説明する。図９に示される実施例４はシールカバーを複数の円筒状部材を連結した連結スプリングカバーとしている点が実施例１とは主に相違している。
　連結スプリングカバー５６０は、主に、軸方向機外Ａ側から、環状筒体５６１（環状剛体）、環状ゴム体５８１（環状弾性体）、環状筒体５７１（環状剛体）の３つの部分が連結されたいわゆる片持ち構成とされている。環状筒体５６１、５７１は、金属製例えばステンレス鋼により形成されておりかつ略円筒状の形状であり、環状ゴム体５８１はシリコーンゴムの成型品であり略円筒状の形状である。連結スプリングカバー５６０の内周側とベローズ４０の外周側との間の密閉空間Ｓ５にはグリースＧ（充填流体）が充填されており、ベローズ４０の内周側は機内Ｍ側の雰囲気とされている。なお、密閉空間Ｓ５はベローズ４０の外周、シールリングリテーナ３０’の一部、Ｏリング５７５（二次シール）、連結スプリングカバー５６０の内周の一部、Ｏリング５６５（二次シール）、カラー５０の一部により画成される空間である。
　環状筒体５６１は、そのネジ孔５６３に止めネジ５６２を螺合させることによりカラー５０に非回転状態に固定されている。また、環状筒体５６１の内周かつ止めネジ５６２よりもシールリング２０側の内周において外径側に凹む凹部５６４にはＯリング５６５が装着され、環状筒体５６１とカラー５０との間をシールしている。
　環状筒体５７１の内周において外径側に凹む環状凹部５７４にはＯリング５７５が装着され、環状筒体５７１とシールリングリテーナ３０’との間をシールしている。Ｏリング５７５は、互いに対向するシールリングリテーナ３０’の環状凹部３５の底面と環状筒体５７１の環状凹部５７４の底面とに挟持状態で保持されている。また、図１０を参照し、環状筒体５７１には、径方向に貫通する貫通孔５７２（充填口）が設けられており、常時、貫通孔５７２は封止ボルト５７３により封止されている。封止ボルト５７３を外すことにより貫通孔５７２から密閉空間ＳにグリースＧを充填できるようになっている。なお、貫通孔５７２に代えて実施例１と同様の肉厚部を環状ゴム体５８１に設け注入針を有するグリース注入器によってグリースを注入するようにしてもよい。
　環状ゴム体５８１は、軸方向機外Ａ側から、肉厚の固定部５８２、厚肉の橋絡部５８３（軸に平行な筒状部）、薄肉の橋絡部５８４（軸に平行な筒状部）、厚肉の橋絡部５８５（軸に平行な筒状部）、肉厚の固定部５８６が連なった一体成型品であり、肉厚の固定部５８２、５８６には外周において内径側に凹む環状バンド溝５８２ａ、５８６ａが形成されており、厚肉の橋絡部５８３、５８５には内周において外径側に凹む環状遊嵌溝５８３ｂ、５８５ｂが形成されており、薄肉の橋絡部５８４には外周において内径側に凹む凹溝５８４ａが形成されている。
　環状筒体５６１の端部５６６と環状筒体５７１の端部５７６に環状ゴム体５８１の両端を配置・仮固定して、環状バンド溝５８２ａ、５８６ａに結束バンド５９１、５９２（バンド）装着して締め付けることにより、固定部５８２、５８６は環状筒体５６１の外周面５６８と環状筒体５７１の外周面５７８にそれぞれ液密に取り付けられる。これによれば、環状ゴム体５８１と環状筒体５６１、５７１とのシールは、結束バンド５９１、５９２の締め付けだけであるので構造が簡単である。
　回転機械にメカニカルシール１を組み付けた状態（図１０（ａ）に示される状態）において、環状遊嵌溝５８３ｂ、５８５ｂにフランジ部５６７、５７７が径方向に非接触かつ軸方向に遊嵌した状態とされているとともに、軸方向においてフランジ部５６７、５７７間に薄肉の橋絡部５８４が配置された状態なっている。なお、環状遊嵌溝５８３ｂ、５８５ｂにフランジ部５６７、５７７を軸方向に遊嵌させる長さはメイティングリング１０やシールリング２０が軸方向において摩耗する最大の長さよりも長く設定しておくことが好ましい。
　メカニカルシール１を使用して、メイティングリング１０やシールリング２０が摩耗等すると、シールリング２０及びシールリングリテーナ３０’はベローズ４０が僅かに伸長するに伴い僅かな長さΔＬだけ移動した状態（図１０（ｂ）の状態）となる。ここで、Ｏリング５７５と環状凹部３５、５７４との静止摩擦力よりも弱い力で環状ゴム体５８１は弾性変形するように設計されている。そのため、上述の移動に伴って、環状筒体５７１もΔＬだけメイティングリング１０側に移動する。一方、環状筒体５６１は軸方向に固定的に取り付けられているため移動しない。
　その結果、環状ゴム体５８１には結束バンド５９１、５９２による締結部分を作用点として軸方向に引張力が作用し、厚肉の橋絡部５８３、薄肉の橋絡部５８４、厚肉の橋絡部５８５が軸方向に伸長する。このとき、径方向の長さ（厚さ）の違いにより、厚肉の橋絡部５８３、５８５の伸長量ΔＬ５８３、ΔＬ５８５よりも薄肉の橋絡部５８４の伸長量ΔＬ５８４は多い。このように、環状ゴム体５８１が伸長するためベローズ４０の伸長機能を損なうことがない。
　一方、連結スプリングカバー５６０に径方向に外力が作用しても、環状ゴム体５８１自体が径方向に変形するため、環状筒体５６１に対して軸に対して傾く力は略生じない。
　以上のことから、連結スプリングカバー５６０を二つの環状筒体５６１、５７１と環状ゴム体５８１との三部材により構成できるため、連結スプリングカバー５６０の着脱が簡単である。また、慣用されたメカニカルシールの構成要素の形状等大きく変えることなく、連結スプリングカバー５６０を取り付けることができる。
　また、環状ゴム体５８１の橋絡部５８３、５８４、５８５は、それぞれ軸に平行な筒状である。これによれば、軸方向に延びても軸方向に凹凸が生じないため、当該橋絡部５８３、５８４、５８５に異物が挟まることがない。
　また、環状ゴム体５８１の環状遊嵌溝５８３ｂ、５８５ｂに環状筒体５６１、５７１のフランジ部５６７、５７７が軸方向に遊嵌した状態で、環状ゴム体５８１は環状遊嵌溝５８３ｂ、５８５ｂよりも軸方向端部側において各環状筒体５６１、５７１に固定されている。これによれば、環状ゴム体５８１が軸方向に伸びる際に、フランジ部５６７、５７７が環状遊嵌溝５８３ｂ、５８５ｂ内を軸方向に移動できるため、環状ゴム体５８１の伸びる領域を広く確保できるとともに、フランジ部５６７，５７７は環状ゴム体５８１の軸方向の抜け止めとして機能する。
　また、連結スプリングカバー５６０はカラー５０に止めネジ５６２により着脱可能に固定され、連結スプリングカバー５６０とカラー５０との間にはＯリング５６５が配置されており、さらに連結スプリングカバー５６０とシールリングリテーナ３０’との間にはＯリング５７５が配置されている。これによれば、連結スプリングカバー５６０はカラー５０及びシールリングリテーナ３０’に着脱できるため、メカニカルシール１の組立や分解の作業性が良い。
　また、連結スプリングカバー５６０は円筒形状であるため、外周側に凹凸が少なく、回転時において連結スプリングカバー５６０が略回転抵抗とはならない。
　また、連結スプリングカバー５６０の環状筒体５６１、５７１は金属製であるため、グリースＧを介して伝えられた熱、例えばメイティングリング１０とシールリング２０との摺動発熱を連結スプリングカバー５６０から効率的に放熱できる。
　なお、本実施例５において、環状剛体の例としてステンレス鋼からなる環状筒体５６１、５７１について説明したが、剛体であればよく、その材質は金属に限られず、例えば繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）であってもよい。
　また、連結スプリングカバー５６０のカラー５０側の環状筒体５６１はカラー５０に着脱可能に固定される例に説明したが、当該環状筒体５６１とカラー５０とが一体に形成されたものであってもよい。
　また、連結スプリングカバー５６０のシールリング２０側の環状筒体５７１は、Ｏリング５７５を介してシールリングリテーナ３０’に接続される例を説明したが、シールリング２０側の他の部材、例えばシールリング２０にＯリングを介して接続するものであってもよい。さらに、当該環状筒体５７１は、シールリング２０側の部材に止めネジ等により回転不能かつ軸方向に移動不能に固定されていてもよい。
　以上、本発明の実施例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例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、上述した実施例１～５において、被密封流体の外径側への漏れを制限するアウトサイド形の例について説明したが、流体を被密封流体とするいわゆるインサイド形のものであってもよい。
　また、実施例１～５において、ベローズやコイルスプリングなどのスプリングが回転軸側に設けられる回転形の例について説明したが、スプリングが回転機器のハウジング等の非回転部材に設けられる静止形であってもよい。静止形の場合には、ハウジング等の非回転部材に設けられたスプリングに対して、径方向内側からスプリングカバーを取り付けるようにすればよい。
　また、実施例１～５においは、メイティングリング及びシールリングをいずれも硬質摺動材（例えばＳｉＣ等のセラミックス）により形成される例について説明したが、これらの材質は問わない。例えば、メイティングリングは硬質摺動材により形成され、シールリングはカーボン摺動材により形成してもよい。
　また、実施例１～４におけるゴムスプリングカバー、実施例５における環状ゴム体の例としてシリコーンゴムからなる環状ゴム体について説明したが、弾性体は環状剛体よりも軸方向に伸縮しやすいものであればよい。また、環状弾性体の材質として耐熱耐候性に優れるシリコーンゴムを例に説明したが、その材質は問わず、例えばSBR(スチレンブタジエンゴム)、BR(ブタジエンゴム)、CR(クロロプレンゴム)、IR(イソプレンゴム)、IIR(イソプチレン・イソプレンゴム)、EPM，EPDM(エチレンプロピレンゴム)、エビクロルヒドリンゴム(CO，ECO)であってもよい。
　また、実施例１～５において、二次シールとしてのＯリングは他の密封手段を採用してもよい。
　また、実施例１～５において、バンドとして結束バンドを例に説明したが、周方向に締め付け力を付与できる部材であればよく、例えばガータスプリングであってもよい。
　なお、実施例１～４において回転型を用いてゴムスプリングカバーを製造する例について説明したが、分割型や３Ｄプリンタを用いて製造してもよい。同様に、実施例５における弾性ゴム体の製造についても同様である。
　また、ゴムスプリングカバーや環状ゴム体の形状は種々の形状とすることができる。
　また、実施例１～５において、密閉空間にグリースが充填される例について説明したが、充填される流体はグリース以外であってもよく、例えばオイル、水であってもよい。さらに、液体が充填されない態様であってもよい。
１　　　　　　メカニカルシール
２　　　　　　ハウジング
４　　　　　　回転軸
１０　　　　　メイティングリング（静止密封環）
２０　　　　　シールリング（回転密封環）
３０、３０’　シールリングリテーナ
４０　　　　　ベローズ（スプリング）
６０　　　　　ゴムスプリングカバー（環状弾性体）
６１　　　　　固定部
６２　　　　　伸縮部（軸に平行な筒状部））
６３　　　　　固定部
６５　　　　　結束バンド（バンド）
６７　　　　　結束バンド（バンド）
７０　　　　　肉厚部（充填流体注入部）
７１　　　　　肉厚部（充填流体注入部）
７２　　　　　肉厚部（充填流体注入部）
２６０　　　　ゴムスプリングカバー（環状弾性体）
２６６　　　　結束バンド（バンド）
２６７　　　　結束バンド（バンド）
４６０　　　　ゴムスプリングカバー（環状弾性体）
５６０　　　　連結スプリングカバー
５６１　　　　環状筒体（環状剛体）
５６２　　　　止めネジ
５６３　　　　ネジ孔
５６５　　　　Ｏリング（二次シール）
５６７　　　　フランジ部
５７１　　　　環状筒体（環状剛体）
５７２　　　　貫通孔（充填口）
５７５　　　　Ｏリング（二次シール）
５７７　　　　フランジ部
５８１　　　　環状ゴム体（環状弾性体）
５８２　　　　固定部
５８２ａ　　　環状バンド溝
５８３　　　　橋絡部（軸に平行な筒状部）
５８３ｂ　　　環状遊嵌溝（溝部）
５８４　　　　橋絡部（軸に平行な筒状部）
５８５　　　　橋絡部（軸に平行な筒状部）
５８５ｂ　　　環状遊嵌溝（溝部）
５８６　　　　固定部
５８６ａ　　　環状バンド溝
５９１　　　　結束バンド（バンド）
５９２　　　　結束バンド（バンド）
Ａ　　　　　　機外
Ｍ　　　　　　機内
Ｇ　　　　　　グリース（充填流体）
Ｓ　　　　　　密閉空間
Ｓ２　　　　　密閉空間

Claims (11)

  1. 　回転機械の回転軸が挿通されるハウジングと、
    　前記ハウジングに保持された静止密封環と、
    　前記回転軸とともに回転し前記静止密封環と摺接する回転密封環と、
    　前記静止密封環と前記回転密封環とを軸方向に圧接状態に付勢するスプリングと、
    　前記スプリングを外径側または内径側において軸方向に密封して覆うとともに弾性変形可能に形成された環状弾性体を少なくとも有する環状のスプリングカバーと
    を備えたメカニカルシール。
  2. 　前記スプリングカバーは環状弾性体により構成されている請求項１に記載のメカニカルシール。
  3. 　前記スプリングカバーは、軸方向に離間して配置された二つの環状剛体と、当該二つの環状剛体の間を塞ぐように密封して固定され弾性部材により形成された環状弾性体とを有し、前記二つの環状剛体は前記スプリングの各端部側において二次シールにより密封されている請求項１に記載のメカニカルシール。
  4. 　前記環状剛体は径方向に突出するフランジ部を有し、かつ、前記環状弾性体は前記フランジ部に軸方向に遊嵌する溝部を有し、前記環状弾性体は前記溝部よりも軸方向端部側において前記環状剛体に固定されている請求項３に記載のメカニカルシール。
  5. 　前記環状弾性体はその両端部をバンドにより固定されている請求項１ないし４のいずれかに記載のメカニカルシール。
  6. 　前記環状弾性体は軸に平行な筒状部を有する請求項１ないし５のいずれかに記載のメカニカルシール。
  7. 　前記スプリングカバーと前記スプリングとの間の空間にオイル、グリース、水などの充填流体が充填されている請求項１ないし６のいずれかに記載のメカニカルシール。
  8. 　前記環状弾性体には径方向に肉厚となる充填流体注入部が設けられている請求項７に記載のメカニカルシール。
  9. 　前記スプリング及び前記スプリングカバーは前記回転機械の機外側に設けられている請求項１ないし８のいずれかに記載のメカニカルシール。
  10. 　前記スプリングカバーの一端は、前記回転軸または前記回転機器のハウジングに液密に固定されている請求項１ないし９のいずれかに記載のメカニカルシール。
  11. 　前記環状弾性体はゴム製である請求項１ないし１０のいずれかに記載のメカニカルシール。
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