WO2019059197A1 - メカニカルシール - Google Patents

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WO2019059197A1
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seal
ring
sealing ring
case
mechanical seal
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PCT/JP2018/034533
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忠弘 木村
一光 香取
壮敏 板谷
猛 細江
康浩 池田
智子 八巻
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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 in which a rotary side sealing ring sealingly attached to a shaft and a stationary side sealing ring sealingly mounted to a housing slide relative to each other to seal between the housing and the shaft. .
  • a mechanical seal in which a mating ring sealingly attached to a rotary shaft and a seal ring sealingly attached to a housing slide against each other to seal between the housing and the rotary shaft, There is a mechanical seal provided with an annular case fixed to the housing and housing the seal ring, and an O-ring disposed between the seal ring and the annular case (see, for example, Patent Document 1).
  • a mechanical seal device in which a rotary seal ring sealingly attached to a shaft and a stationary seal ring mounted on a seal housing slide relative to each other to seal between the seal housing and the shaft.
  • a mechanical seal device including a cartridge fixed to the seal housing and accommodating the fixing seal ring, and a rubber bellows disposed between the fixing seal ring and the cartridge (for example, Patent Document 2) reference).
  • FIG. 1 Japanese Utility Model Application No. 5-42281 JP, 2005-207520, A (six and seven pages, FIG. 1)
  • the sealing ring for fixation is a sealing ring for rotation even when the shaft vibration is large. It can follow the movement.
  • the axial length of the bellows is increased, there is a problem that the mechanical seal device is upsized.
  • the present invention has been made in view of such problems, and the fixed seal ring can follow the movement of the rotary seal ring to exhibit reliable sealing performance, and the mechanical seal can reduce the overall size of the apparatus. Intended to provide.
  • the mechanical seal of the present invention is A mechanical seal in which a rotary side sealing ring sealingly attached to a shaft and a stationary side sealing ring sealingly mounted to a housing slide relative to each other to seal between the housing and the shaft. , And a case that is attached to the housing and accommodates the fixed side sealing ring, and a seal member disposed between the case and the fixed side sealing ring.
  • the case is characterized by including a holding portion that restricts the movement of both sides in the axial direction of the seal member. According to this feature, since the seal member is restricted from axial movement by the holding portion of the case, the seal member can be sealed in contact with the stationary seal ring at one place. Thus, the stationary seal ring can reliably exhibit sealing performance following the movement of the rotary seal ring without being restricted by the seal member.
  • the mechanical seal of the present invention is
  • the holding portion is characterized by further including an axial gap between the holding portion and the seal member. According to this feature, even if the seal member deforms and bulges in the axial direction, the deformation can be absorbed by the axial gap.
  • the mechanical seal of the present invention is
  • the holding portion is characterized by comprising an annular groove. According to this feature, the seal member is reliably held over the entire circumference by the holding portion formed of the annular groove.
  • the mechanical seal of the present invention is
  • the depth of the holding portion may be larger than the gap between the stationary sealing ring and the case. According to this feature, since the depth of the annular groove is larger than the gap between the stationary seal ring and the case, the seal member is reliably held without popping out from the gap between the stationary seal ring and the case.
  • the mechanical seal of the present invention is
  • the cross-sectional shape of the holding portion is characterized by a trapezoidal shape in which the inner diameter side is narrow and the outer diameter side is wide.
  • the seal member restricts the movement of both sides in the axial direction in the trapezoidal groove, and narrows on the inner diameter side of the annular groove and widens on the outer diameter side. Even if it bulges in the direction, the axial gap on the outer diameter side can absorb the deformation.
  • the mechanical seal of the present invention is
  • the stationary seal ring includes an inner circumferential portion formed to have the same diameter over the entire axial length,
  • the seal member is in contact with the inner peripheral portion.
  • the mechanical seal can be downsized, and the inner circumferential surface of the stationary seal ring is formed to have the same diameter over the entire axial length, so that it is a case where a difficult-to-mold material such as SiC is used. Molding becomes easy, stable quality and cost reduction become possible.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an example of a mechanical seal in Example 1;
  • FIG. 8 is a longitudinal cross-sectional view showing an example of a mechanical seal in Example 2;
  • FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing an example of the case of the mechanical seal in Example 3
  • (3A) is a longitudinal sectional view of the case before attaching the seal member, and (3B) is a state where the seal member is fitted and the claws are bent. It is a longitudinal cross-sectional view of the case of.
  • (4A) uses an X ring as a seal member
  • (4B) uses a U ring as a seal member
  • (4C) uses a combined seal as a seal member. It is a thing.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of the mechanical seal 1 and is of the inside type in which a sealed fluid which tends to leak from the outer periphery to the inner periphery of the sliding surface S is sealed.
  • the mechanical seal 1 includes a rotation side cartridge 10 provided in a rotatable state integrally with the rotation shaft 2 and a stationary side cartridge 20 fixed to the housing 3 in a non-rotational state.
  • the rotation side cartridge 10 includes a sleeve 12 fixed to the rotation shaft 2 and a rotation side sealing ring 11 provided in the sleeve 12 so as to be integrally rotatable with the rotation shaft 2 via the cup gasket 13. .
  • the fixed side cartridge 20 includes a case 22 fixed to the housing 3 and an annular fixed side sealing ring 21 provided non-rotatably in the case 22 and axially movable.
  • a seal member 23 provided between the case 22 and the fixed seal ring 21 and biasing means 24 for biasing the fixed seal ring 21 in the axial direction.
  • the rotating side sealing ring 11 and the fixed side sealing ring 21 slide relative to each other on the sliding surface S to prevent the fluid to be sealed from flowing out from the outer periphery of the sliding surface S to the leakage side. .
  • the material of the rotating side sealing ring 11 and the stationary side sealing ring 21 is selected from silicon carbide (SiC) excellent in wear resistance and carbon excellent in self-lubricity, for example, both of them are SiC or A combination of one of which is SiC and the other of which is carbon is possible.
  • SiC silicon carbide
  • the rotation side cartridge 10 mainly includes a sleeve 12 fixed to the rotation shaft 2, a cup gasket 13 rotating with the sleeve 12, and a rotation side sealing ring 11.
  • the sleeve 12 is an annular member having a substantially U-shaped cross section, and is extended radially outward from one end of the inner cylindrical portion 12 a press-fitted and fixed to the rotating shaft 2. And an outer cylindrical portion 12c extending in the axial direction from the outer diameter side end of the end wall 12b on the inner cylindrical portion 12a side.
  • the opening 12 p of the sleeve 12 is fixed to the rotation shaft 2 so as to face the fixed cartridge 20 side.
  • the rotary seal ring 11 is an annular member having a substantially rectangular cross section.
  • a sliding surface S is provided on the front side of the rotary seal ring 11 opposite to the stationary seal ring 21.
  • the outer diameter of the sliding surface S is made larger and the inner diameter is made smaller so as to be able to cope with cases where the rotation centers of the rotation side sealing ring 11 and the fixed side sealing ring 21 do not coincide exactly.
  • a seal margin on the radial side and a seal margin on the inner diameter side are formed, and are formed larger than the radial width of the sliding surface S of the stationary seal ring 21 described later.
  • the radial width of the sliding surface S of the rotary sealing ring 11 is formed larger than the radial width of the sliding surface S of the fixed sealing ring 21, but the present invention Of course, the present invention can be applied to the reverse case without limitation.
  • notches 11 a are formed on the outer peripheral portion of the rotation side sealing ring 11 symmetrically with respect to the rotation shaft 2, and the sleeve 12 is engaged with the notches 11 a. The seal ring 11 and the sleeve 12 rotate integrally.
  • the cup gasket 13 is an annular member having an L-shaped cross section, and is made of an elastic material such as rubber.
  • the cup gasket 13 is provided with an appropriate interference between the rotary seal ring 11 and the inner cylindrical portion 12 a of the sleeve 12 to secure the sealing performance and the fixing force.
  • the rotary seal ring 11 is housed in the annular space 10 a of the sleeve 12 so that the sliding surface S faces the opening 12 p of the sleeve 12, and the back side and the inner peripheral side of the rotary seal ring 11 are cupped
  • the rotary cartridge 10 is configured to be fixed to the sleeve 12 via the gasket 13.
  • the fixed side cartridge 20 includes a case 22 fixed to the housing 3, a fixed side sealing ring 21 accommodated in the case 22, a seal member 23 provided between the case 22 and the fixed side sealing ring 21, and a fixed side It mainly comprises biasing means 24 for biasing the seal ring 21 toward the rotary seal ring 11.
  • the stationary seal ring 21 is an annular member having a substantially rectangular cross section, and a sliding surface S is formed on the surface facing the rotary seal ring 11.
  • the sliding surface S of the stationary seal ring 21 is formed in an annular portion projecting in the axial direction.
  • the pressing surface 21 b of the fixed sealing ring 21 is pressed by the biasing unit 24 from the leakage side toward the rotating sealing ring 11, whereby a predetermined surface pressure is applied to the sliding surface S.
  • the case 22 for housing the fixed side sealing ring 21 is an annular member having a substantially U-shaped cross section, and is fixed to the housing 3 so that the opening 22 p of the case 22 faces the rotating side sealing ring 11.
  • the case 22 includes an outer cylindrical portion 22c press-fitted and fixed to the housing 3, an end wall 22b extending radially inward from one end of the outer cylindrical portion 22c, and an outer end from the inner diameter side end of the end wall 22b. It is mainly comprised from the inner cylinder part 22a extended in the axial direction by the side of the cylinder part 22c. Further, a holding portion 22 d for housing the seal member 23 is formed on the outer peripheral surface of the inner cylindrical portion 22 a.
  • the holding portion 22d is an annular groove including a bottom wall 22e and a pair of annular wall portions 22f and 22g erected from the bottom wall 22e. In addition, at least one of the wall portions 22 f and 22 g is open and inclined radially outward.
  • the width of the holding portion 22d for housing the sealing member 23 is formed larger than the width of the sealing member 23, and the depth of the holding portion 22d is the inner peripheral surface 21a of the fixed sealing ring 21 (the inner peripheral portion according to the present invention And the outer diameter portion of the holding portion 22d, that is, the gap between the outer diameter portions of the wall portions 22f and 22g.
  • the sealing member 23 held by the holding portion 22 d is compressed and deformed in the radial direction between the inner peripheral surface 21 a of the fixed side sealing ring 21 and the case 22 and closely attached, whereby the fixed side sealing ring 21 and the case 22 Seal between. Further, since the axial movement of the sealing member 23 is restricted by the wall 22f and the wall 22g of the holding portion 22d on both axial sides thereof, only the outer diameter side of the sealing member 23 is inside the fixed side sealing ring 21. Contact the circumferential surface 21a.
  • the fixed side seal ring 21 is a seal member The movement of the rotary seal ring 11 can be reliably followed to exhibit sealing performance without being restricted by the movement 23. Further, since the radial extension of the pressing surface 21b of the fixed side sealing ring 21 is set to pass through the seal member 23, the biasing means 24 has the posture of the fixed side sealing ring 21 with a small biasing force. Can be corrected efficiently.
  • the sealing member 23 since the width of the holding portion 22d for housing the sealing member 23 is formed larger than the width of the sealing member 23, the sealing member 23 has an axial gap with the holding portion 22d, and the sealing member It is possible to absorb the axial bulge due to the deformation of 23. Further, the depth of the holding portion 22d is larger than the gap between the inner peripheral surface 21a of the fixed side sealing ring 21 and the outer diameter portion of the holding portion 22d, that is, the outer diameter portions of the wall portions 22f and 22g. 23 can be prevented from jumping out of the holding portion 22d.
  • the inner circumferential surface 21a of the stationary seal ring 21 is formed to have the same diameter over the entire axial length, the mechanical seal can be miniaturized.
  • the inner peripheral surface of the stationary sealing ring is formed to have the same diameter, molding is facilitated even when using a difficult-to-mold material such as SiC, and stable quality and cost reduction become possible.
  • FIG. 2 shows a sliding component according to the second embodiment, which is different from the first embodiment only in that the inner peripheral surface 31a of the fixed sealing ring 31 is a tapered surface, and the other configuration is the same. Same as Example 1.
  • the same reference numerals are given to the same members as in the first embodiment, and the redundant description will be omitted.
  • the inner peripheral surface 31 a (inner peripheral portion according to the present invention) of the stationary sealing ring 31 is a tapered surface. Since the inner peripheral surface 31a of the fixed side sealing ring 31 is tapered, it can be easily fitted to the seal member 23 attached to the holding portion 22d of the case 22, and the fixed side sealing ring 31 can be easily positioned at a predetermined position. It can be set to The sealing member 23 seals between the fixed sealing ring 31 and the case 22 by being compressed and deformed in the radial direction between the inner peripheral surface 31 a of the fixed sealing ring 31 and the case 22 and closely attached.
  • the axial movement of the sealing member 23 is restricted on both sides in the axial direction by the wall 22f and the wall 22g of the holding portion 22d, and only the outer peripheral side of the sealing member 23 is the inner periphery of the fixed side sealing ring 31. Contact the surface 31a.
  • the seal member 23 and the inner circumferential surface 31 a of the fixed seal ring 31 contact each other only at one place, so the fixed seal ring 31
  • the sealing performance can be reliably exhibited following the movement of the rotary seal ring 11 without being restricted by the seal member 23.
  • FIG. 3 shows a sliding part according to the third embodiment.
  • the configuration of the case 32 for housing the fixed side sealing rings 21 and 31 is different from the first and second embodiments only, and the other configuration is the first embodiment. And 2 are the same.
  • the same reference numerals are given to the same members as in the first embodiment, and the redundant description will be omitted.
  • the case 32 for housing the fixed side sealing ring 21 is an annular member having a substantially U-shaped cross section so that the opening 32p of the case 32 faces the rotating side sealing ring 11. Is fixed to the housing 3.
  • the case 32 has an outer cylindrical portion 32c press-fitted and fixed to the housing 3, an end wall 32b extending radially inward from one end of the outer cylindrical portion 32c, and an outer end from the inner diameter side end of the end wall 32b. It is mainly comprised from the inner cylinder part 32a extended in the axial direction by the side of the cylinder part 32c. Further, a predetermined number (six in the embodiment of FIG. 3) of claw portions 32f are formed in the end portion of the inner cylindrical portion 32a on the opening 32p side in the circumferential direction.
  • the claw portion 32f is bent so as to face in the radial direction.
  • a holding portion 32d formed of a bottom wall 32e, an annular wall 32g erected from the bottom wall 32e, and a claw 32f is formed, and the seal member 23 is accommodated in the holding portion 32d. Since the holding portion 32d is configured by bending the claw portion 32f after the seal member 23 is attached to the outer peripheral surface of the inner cylindrical portion 32a, the seal member 23 can be easily attached to the case 32, and the seal member 23 is It is possible to prevent damage when attaching to 32.
  • the rotary seal ring 11 is disposed in the sleeve 12 and sealed by the cup gasket 13, but the present invention is not limited thereto.
  • a seal member may be provided and sealed between the rotary seal ring 11 and the rotary shaft 2.
  • the O-ring is used as the seal member 23 in the above embodiment, the present invention is not limited to this.
  • the X ring 33 of (4A), the U ring 43 of (4B), or a V ring may be used as the seal member 23 instead of the O ring.
  • the X ring 33, the U ring 43, and the V ring can reduce the sliding resistance compared to the O ring, so the rotary seal ring 11 and the fixed seal rings 21 and 31 move relative to the cases 22 and 32.
  • the stationary side seal rings 21 and 31 can reliably exhibit sealing performance following the movement of the rotary side seal ring 11 without being restricted by the seal members 33 and 43.
  • a combination seal having an O-ring 53 a and a cap 53 b may be used as the seal member 53. Since the cap 53 b is made of a material with small friction such as PTFE, the sliding resistance between the fixed side sealing rings 21, 31 and the seal member 53 can be reduced. As a result, even if the rotary seal ring 11 and the fixed seal rings 21 and 31 move relative to the cases 22 and 32, the fixed seal rings 21 and 31 are not restricted by the seal member 53 and are rotated. By following the movement of the side seal ring 11, the sealing performance can be reliably exhibited.
  • fixed side sealing rings 21 and 31 are formed by sintering SiC or the like, they may be formed of a metal material such as stainless steel, SUJ2 (high carbon chromium bearing steel) or the like. These metal materials can reduce friction more than sintered materials such as SiC. As a result, the friction of the stationary seal ring 21, 31 itself is reduced and combined with the seal members 23, 33, 43, 53 so that the stationary seal ring 21, 31 further follows the movement of the rotary seal ring 11. Thus, the sealing performance can be exhibited reliably.

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Abstract

【課題】固定側密封環が回転側密封環の動きに追従して確実なシール性を発揮できるとともに、装置全体を小型化できるメカニカルシールを提供することを目的とする。 【解決手段】軸２に取付けられた回転側密封環１３と、ハウジング３に取付けられた固定側密封環２１とが互いに摺動して、ハウジング３と軸２との間をシールするメカニカルシールであって、ハウジング３に取付けられ固定側密封環２１を収納するケース２２と、ケース２２と固定側密封環２１の間に配設されたシール部材２３と、を備え、ケース２２は、シール部材２３の軸方向の両側の移動を規制する保持部２２ｄを備える

Description

メカニカルシール
　本発明は、軸に密封状態で取付けられた回転側密封環と、ハウジングに密封状態で取付けられた固定側密封環とが互いに摺動して、ハウジングと軸との間をシールするメカニカルシールに関する。
　従来、回転軸に密封状態で取付けられたメイティングリングと、ハウジングに密封状態で取付けられたシールリングとが互いに摺動して、ハウジングと回転軸との間をシールするメカニカルシールであって、ハウジングに固定されるとともにシールリングを収納する環状ケースと、シールリングと環状ケースの間に配設されたＯリングと、を備えるメカニカルシールがある（例えば、特許文献１参照）。
　また、軸に密封状態で取付けられた回転用密封環と、シールハウジングに取付けられた固定用密封環とが互いに摺動して、シールハウジングと軸との間をシールするメカニカルシール装置であって、シールハウジングに固定されるとともに固定用密封環を収納するカートリッジと、固定用密封環とカートリッジの間に配設されるゴム製のベローズと、を備えるメカニカルシール装置がある（例えば、特許文献２参照）。
実公平５－４２２８１号公報（第１図） 特開２００５－２０７５２０号公報（第６、７頁、図１）
　しかしながら、特許文献１にあっては、シールリングと環状ケースとの間をシールするＯリングが、シールリングの内周面と端面との２か所で接触している。このため、軸振動が大きくなると、シールリングがＯリングによって内周面と端面の２か所で接触して拘束されるためメイティングリングの動きに十分追従できず、確実なシール性が発揮できない虞がある。
　また、特許文献２にあっては、ゴム製のベローズの軸方向長さを長くすることにより可撓性を確保しているので軸振動が大きい場合でも、固定用密封環は回転用密封環の動きに追従できる。しかしながら、ベローズの軸方向長さを大きくしているので、メカニカルシール装置が大型化してしまうという問題がある。
　本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、固定側密封環が回転側密封環の動きに追従して確実なシール性を発揮できるとともに、装置全体を小型化できる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、
　軸に密封状態で取付けられた回転側密封環と、ハウジングに密封状態で取付けられた固定側密封環とが互いに摺動して、前記ハウジングと前記軸との間をシールするメカニカルシールであって、
　前記ハウジングに取付けられ前記固定側密封環を収納するケースと、該ケースと前記固定側密封環との間に配設されたシール部材と、を備え、
　前記ケースは、前記シール部材の軸方向の両側の移動を規制する保持部を備えることを特徴としている。
　この特徴によれば、シール部材は、ケースの保持部によって軸方向の両側の移動を規制されるので、シール部材は固定側密封環と１か所で接触してシールできる。これにより、固定側密封環はシール部材によって動きを拘束されることなく、回転側密封環の動きに追従して確実にシール性を発揮することができる。
　本発明のメカニカルシールは、
　前記保持部は、前記シール部材との間に軸方向隙間をさらに備えることを特徴としている。
　この特徴によれば、シール部材が変形して軸方向に膨らんでも、軸方向隙間によって変形を吸収することができる。
　本発明のメカニカルシールは、
　前記保持部は、環状溝からなることを特徴としている。
　この特徴によれば、シール部材は環状溝からなる保持部によって全周に亘って確実に保持される。
　本発明のメカニカルシールは、
　前記保持部の深さは、前記固定側密封環と前記ケースとの隙間より大きいことを特徴としている。
　この特徴によれば、環状溝の深さは、固定側密封環とケースとの隙間より大きいので、シール部材は、固定側密封環とケースとの隙間から飛び出すことなく確実に保持される。
　本発明のメカニカルシールは、
　前記保持部の断面形状は、内径側が狭く、外径側が広い台形状であることを特徴としている。
　この特徴によれば、シール部材は台形状の溝内で軸方向の両側の移動を規制されるとともに、環状溝の内径側で狭く、外径側で広くなるので、シール部材が変形して軸方向に膨らんでも、外径側の軸方向隙間によって変形を吸収することができる。
　本発明のメカニカルシールは、
　前記固定側密封環は軸方向全長に亘って同一径に形成された内周部を備え、
　前記シール部材は前記内周部と接触することを特徴としている。
　この特徴によれば、メカニカルシールを小型化できるとともに、固定側密封環の内周面は軸方向全長に亘って同一径に形成されるので、ＳｉＣなどの難成型材料を使用する場合であっても成型が容易となり、品質の安定、コストダウンが可能となる。
実施例１におけるメカニカルシールの一例を示す縦断面図である。 実施例２におけるメカニカルシールの一例を示す縦断面図である。 実施例３におけるメカニカルシールのケースの一例を示す縦断面図で、（３Ａ）はシール部材を取付ける前のケースの縦断面図、（３Ｂ）はシール部材を嵌合して、爪を折り曲げた状態のケースの縦断面図である。 実施例１～３の変形例で、（４Ａ）はシール部材としてＸリングを使用したもの、（４Ｂ）はシール部材としてＵリングを使用したもの、（４Ｃ）はシール部材として組合せシールを使用したものである。
　本発明に係る摺動部品を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下説明するメカニカルシールは一例であり、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。
　本発明の実施形態１に係る摺動部品について図１を参照しながら説明する。
　図１は、メカニカルシール１の一例を示す縦断面図であって、摺動面Ｓの外周から内周に向かって漏れようとする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る。メカニカルシール１は、回転軸２と一体的に回転可能な状態に設けられた回転側カートリッジ１０と、ハウジング３に非回転状態で固定される固定側カートリッジ２０とからなる。回転側カートリッジ１０は、回転軸２に固定されたスリーブ１２と、スリーブ１２内にてカップガスケット１３を介して回転軸２と一体的に回転可能な状態に設けられた回転側密封環１１を備える。一方、固定側カートリッジ２０は、ハウジング３に固定されるケース２２と、ケース２２内にて非回転状態で、かつ、軸方向移動可能な状態で設けられた円環状の固定側密封環２１と、ケース２２と固定側密封環２１との間に設けられたシール部材２３と、固定側密封環２１を軸方向に付勢する付勢手段２４を備える。回転側密封環１１と固定側密封環２１とが互いに摺動面Ｓにて相対摺動することにより、被密封流体が摺動面Ｓの外周から漏れ側へ流出するのを防止するものである。なお、回転側密封環１１及び固定側密封環２１の材質は、耐摩耗性に優れた炭化ケイ素（ＳｉＣ）及び自己潤滑性に優れたカーボンなどから選定されるが、例えば、両者がＳｉＣ、あるいは、いずれか一方がＳｉＣであって他方がカーボンの組合せが可能である。以下、回転側カートリッジ１０、固定側カートリッジ２０の構成について説明する。
　回転側カートリッジ１０は、回転軸２に固定されるスリーブ１２と、該スリーブ１２とともに回転するカップガスケット１３及び回転側密封環１１から主に構成される。
　図１に示すように、スリーブ１２は、断面略コ字状をなす環状部材で、回転軸２に圧入固定される内筒部１２ａ、該内筒部１２ａの一端から径方向外側に延設される端部壁１２ｂ、及び該端部壁１２ｂの外径側端部から内筒部１２ａ側の軸方向に延設される外筒部１２ｃから構成される。スリーブ１２の開口部１２ｐは、固定側カートリッジ２０側に向くように回転軸２に固定される。
　図１に示すように、回転側密封環１１は、断面略矩形の環状部材からなる。固定側密封環２１と対向する回転側密封環１１の前面側には摺動面Ｓが設けられている。なお、回転側密封環１１と固定側密封環２１の回転中心が厳密に一致していない場合にも対応できるように、摺動面Ｓの外径を大きく、かつ、内径を小さくして、外径側の密封部余裕代及び内径側の密封部余裕代が形成され、後述する固定側密封環２１の摺動面Ｓの径方向幅より大きく形成されている。また、本実施例においては、回転側密封環１１の摺動面Ｓの径方向幅が固定側密封環２１の摺動面Ｓの径方向幅より大きく形成されているが、本発明はこれに限定されることなく、逆の場合においても適用できることはもちろんである。さらに、図１に示されるように回転側密封環１１の外周部には回転軸２に対称に切り欠き凹部１１ａが形成され、該切り欠き凹部１１ａに前述のスリーブ１２が係合され、回転側密封環１１とスリーブ１２とは、一体に回転する。
　さらに、図１に示すように、カップガスケット１３は、断面Ｌ字状の環状部材であり、ゴム等の弾性体からなる。カップガスケット１３は、回転側密封環１１とスリーブ１２の内筒部１２ａとの間で適切な締め代が付与され、密封性と固定力が確保される。
　そして、回転側密封環１１は、スリーブ１２の環状空間１０ａ内に、摺動面Ｓがスリーブ１２の開口部１２ｐを向くように収容され、回転側密封環１１の背面側及び内周側をカップガスケット１３を介してスリーブ１２に対して固定され、回転側カートリッジ１０が構成される。
　つぎに、固定側カートリッジ２０について説明する。固定側カートリッジ２０は、ハウジング３に固定されるケース２２と、該ケース２２内に収容される固定側密封環２１、ケース２２と固定側密封環２１との間に設けられるシール部材２３及び固定側密封環２１を回転側密封環１１に向かって付勢する付勢手段２４から主に構成される。
　固定側密封環２１は、断面略矩形の環状部材からなり、回転側密封環１１と対向する面には摺動面Ｓが形成されている。固定側密封環２１の摺動面Ｓは、軸方向に突出した環状部に形成されている。固定側密封環２１の押圧面２１ｂは、漏れ側から回転側密封環１１に向かって付勢手段２４によって押圧されることにより、摺動面Ｓには所定の面圧が付与される。
　固定側密封環２１を収納するケース２２は、断面略コ字状をなす環状部材で、ケース２２の開口部２２ｐが回転側密封環１１に対向するようにハウジング３に固定される。ケース２２は、ハウジング３に圧入固定される外筒部２２ｃ、該外筒部２２ｃの一端から径方向内側に延設される端部壁２２ｂ、及び該端部壁２２ｂの内径側端部から外筒部２２ｃ側の軸方向に延設される内筒部２２ａから主に構成される。また、内筒部２２ａの外周面にはシール部材２３を収納するための保持部２２ｄが形成されている。保持部２２ｄは底部壁２２ｅと底部壁２２ｅから立設される一対の環状の壁部２２ｆ、２２ｇとからなる環状溝である。また、壁部２２ｆ、２２ｇのうち少なくとも一方は径方向外側に向かって開いて傾斜している。シール部材２３を収納するための保持部２２ｄの幅は、シール部材２３の幅よりも大きく形成され、保持部２２ｄの深さは固定側密封環２１の内周面２１ａ（本発明係る内周部）と保持部２２ｄの外径部との隙間、すなわち壁部２２ｆ、２２ｇの外径部との隙間より大きく形成されている。
　保持部２２ｄに保持されたシール部材２３は、固定側密封環２１の内周面２１ａとケース２２との間で径方向に圧縮変形され密着することにより、固定側密封環２１とケース２２との間をシールする。また、シール部材２３は、その軸方向両側を保持部２２ｄの壁部２２ｆ及び壁部２２ｇによって軸方向の移動が規制されるので、シール部材２３の外径側のみが固定側密封環２１の内周面２１ａに接触する。回転側密封環１１がケース２２に対し大きく相対移動しても、シール部材２３と固定側密封環２１の内周面２１ａは互いに１か所のみで接触するので、固定側密封環２１はシール部材２３によって動きを拘束されることなく、回転側密封環１１の動きに追従して確実にシール性を発揮することができる。また、固定側密封環２１の押圧面２１ｂを径方向に延長した面は、シール部材２３を通るように設定されているので、付勢手段２４は、少ない付勢力で固定側密封環２１の姿勢を効率よく修正することができる。
　また、シール部材２３を収納するための保持部２２ｄの幅は、シール部材２３の幅よりも大きく形成されるので、シール部材２３は保持部２２ｄとの間に軸方向隙間を有し、シール部材２３の変形による軸方向の膨らみを吸収することができる。さらに、保持部２２ｄの深さは固定側密封環２１の内周面２１ａと保持部２２ｄの外径部、すなわち壁部２２ｆ、２２ｇの外径部との隙間より大きく形成されるので、シール部材２３が保持部２２ｄからの飛び出すのを防止することができる。
　さらに、固定側密封環２１の内周面２１ａは軸方向全長に亘って同一径に形成されるので、メカニカルシールを小型化できる。また、固定側密封環の内周面が同一径に形成されるので、ＳｉＣなどの難成型材料を使用する場合であっても成型が容易となり、品質の安定、コストダウンが可能となる。
　本発明の実施例２に係る摺動部品について説明する。図２は実施例２に係る摺動部品を示したもので、固定側密封環３１の内周面３１ａがテーパー面となっている点で実施例１と相違するのみで、他の構成は実施例１と同じである。以下、実施例１と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に示すように、固定側密封環３１の内周面３１ａ（本発明係る内周部）はテーパー面となっている。固定側密封環３１の内周面３１ａはテーパー状になっているので、ケース２２の保持部２２ｄに取付けられたシール部材２３に対し容易に嵌合でき、固定側密封環３１を所定位置に容易にセットすることができる。シール部材２３は、固定側密封環３１の内周面３１ａとケース２２との間で径方向に圧縮変形され密着することにより、固定側密封環３１とケース２２との間をシールする。また、シール部材２３は、その軸方向両側を保持部２２ｄの壁部２２ｆ及び壁部２２ｇによって軸方向の移動が規制されるとともに、シール部材２３の外周側のみが固定側密封環３１の内周面３１ａに接触する。これにより、回転側密封環１１がケース２２に対し大きく相対移動しても、シール部材２３と固定側密封環３１の内周面３１ａは互いに１か所のみで接触するので、固定側密封環３１はシール部材２３によって動きを拘束されることなく、回転側密封環１１の動きに追従して確実にシール性を発揮することができる。
　本発明の実施例３に係る摺動部品について説明する。図３は実施例３に係る摺動部品を示したもので、固定側密封環２１、３１を収納するケース３２の形状が実施例１及び２と相違するのみで、他の構成は実施例１及び２と同じである。以下、実施例１と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の（３Ａ）に示すように、固定側密封環２１を収納するケース３２は、断面略コ字状をなす環状部材で、ケース３２の開口部３２ｐが回転側密封環１１に対向するようにハウジング３に固定される。ケース３２は、ハウジング３に圧入固定される外筒部３２ｃ、該外筒部３２ｃの一端から径方向内側に延設される端部壁３２ｂ、及び該端部壁３２ｂの内径側端部から外筒部３２ｃ側の軸方向に延設される内筒部３２ａから主に構成される。また、内筒部３２ａは開口部３２ｐ側の端部は爪部３２ｆが周方向に所定数（図３の実施例では６個）形成されている。
　図３の（３Ｂ）に示すように、内筒部３２ａの外周面にシール部材２３が取付けられた後、爪部３２ｆは径方向を向くように折り曲げられる。これにより、底部壁３２ｅと、底部壁３２ｅから立設される環状の壁部３２ｇと、爪部３２ｆとからなる保持部３２ｄが形成され、この保持部３２ｄにシール部材２３が収納される。保持部３２ｄは、内筒部３２ａの外周面にシール部材２３が取付けられた後に爪部３２ｆを折り曲げて構成するので、シール部材２３をケース３２に容易に取付けることができ、シール部材２３をケース３２に取付ける際の傷付きを防止することができる。
　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、前記実施例では、回転側密封環１１はスリーブ１２内に配設され、カップガスケット１３によって密封する例を示したが、これに限らない。たとえば、スリーブ１２及びカップガスケット１３を使用せずに、回転側密封環１１と回転軸２との間にシール部材を設けて密封してもよい。
　上記実施例において、シール部材２３としてＯリングを使用したが、これに限らない。たとえば、図４に示すように、シール部材２３としてＯリングに換えて、（４Ａ）のＸリング３３、（４Ｂ）のＵリング４３、或いはＶリング（図示せず）を使用してもよい。Ｘリング３３、Ｕリング４３、Ｖリングは、Ｏリングに比較して摺動抵抗を小さくできるので、回転側密封環１１及び固定側密封環２１、３１がケース２２、３２に対し相対移動しても、固定側密封環２１、３１はシール部材３３、４３によって動きを拘束されることなく、回転側密封環１１の動きに追従して確実にシール性を発揮することができる。
　また、図４の（４Ｃ）に示すように、シール部材５３としてＯリング５３ａ、キャップ５３ｂを備えた組合せシールを使用してもよい。キャップ５３ｂはＰＴＦＥ等の摩擦の小さい材料から構成されるので、固定側密封環２１、３１とシール部材５３との摺動抵抗を小さくできる。これにより、回転側密封環１１及び固定側密封環２１、３１がケース２２、３２に対し相対移動しても、固定側密封環２１、３１はシール部材５３によって動きを拘束されることなく、回転側密封環１１の動きに追従して確実にシール性を発揮することができる。
　さらに、固定側密封環２１、３１は、ＳｉＣなどを焼結して構成されているが、ステンレススチール、ＳＵＪ２（高炭素クロム軸受鋼）等の金属材料から構成してもよい。これら金属材料は、ＳｉＣなどの焼結材料より摩擦を低減できる。これにより、固定側密封環２１、３１自体の摩擦を低減してシール部材２３、３３、４３、５３と組み合わせることにより、一層、固定側密封環２１、３１は回転側密封環１１の動きに追従して確実にシール性を発揮することができる。
１　　　　　　　メカニカルシール
２　　　　　　　回転軸
３　　　　　　　ハウジング
１０　　　　　　回転側カートリッジ
１１　　　　　　回転側密封環
１１ａ　　　　　切り欠き凹部
１２　　　　　　スリーブ
１２ａ　　　　　内筒部
１２ｂ　　　　　端部壁
１２ｃ　　　　　外筒部
１２ｐ　　　　　開口部
１３　　　　　　カップガスケット
２０　　　　　　固定側カートリッジ
２１　　　　　　固定側密封環
２１ａ　　　　　固定側密封環の内周面（内周部）
２２　　　　　　ケース
２２ａ　　　　　内筒部
２２ｂ　　　　　端部壁
２２ｃ　　　　　外筒部
２２ｄ　　　　　保持部
２２ｅ　　　　　底部壁
２２ｆ　　　　　壁部
２２ｇ　　　　　壁部
２２ｐ　　　　　開口部
２３　　　　　　シール部材
２４　　　　　　付勢手段
３１　　　　　　固定側密封環
３２　　　　　　ケース
３２ｆ　　　　　爪部
３３　　　　　　シール部材
４３　　　　　　シール部材
５３　　　　　　シール部材
Ｓ　　　　　　　摺動面

Claims (7)

  1. 　軸に取付けられた回転側密封環と、ハウジングに取付けられた固定側密封環とが互いに摺動して、前記ハウジングと前記軸との間をシールするメカニカルシールであって、
    　前記ハウジングに取付けられ前記固定側密封環を収納するケースと、該ケースと前記固定側密封環との間に配設されたシール部材と、を備え、
    　前記ケースは、前記シール部材の軸方向の両側の移動を規制する保持部を備えることを特徴とするメカニカルシール。
  2. 　前記保持部は、前記シール部材との間に軸方向隙間をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のメカニカルシール。
  3. 　前記保持部は、環状溝からなることを特徴とする請求項１又は２に記載のメカニカルシール。
  4. 　前記保持部の深さは、前記固定側密封環と前記ケースとの隙間より大きいことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のメカニカルシール。
  5. 　前記保持部の断面形状は、内径側が狭く、外径側が広い台形状であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のメカニカルシール。
  6. 　前記固定側密封環は軸方向全長に亘って同一径に形成された内周部を備え、
    　前記シール部材は前記内周部と接触することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のメカニカルシール。
  7. 　前記固定側密封環はテーパー状の内周部を備え、
    　前記シール部材は前記内周部と接触することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のメカニカルシール。
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