JPH0510866U - メカニカルシール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 静止密封環１と回転密封環２との密封摺動部
分Ｓにおける異常過熱を、より簡単な構造で、しかも、
より確実に防止することができるメカニカルシールを提
供する。 【構成】 回転密封環２を回転軸Ｊに取り付けるアダプ
タリング５に、液体封止部分Ｌ内の封止液体を、アダプ
タリング５の回転に伴う遠心力によって、密封摺動部分
Ｓに循環させる貫通孔５４，５５を形成した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、１０００r.p.m.以上の中、高速で回転するポンプ等の機器に使用さ れる、液体封止用のメカニカルシールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、上記メカニカルシールとしては、図７に示すように、回転軸９０に固定 された回転密封環９１と、フランジ等の固定部材９２に固定された静止密封環９ ３の、それぞれの密封端部同士を圧縮ばね９４の押圧力によって密接させること で、図において右側の液体封止部分Ｌを、大気側Ａに対して密封するものが、一 般的に使用されている。

【０００３】 上記のメカニカルシールにおいては、静止密封環９３と回転密封環９１との密 封摺動部分における異常過熱を防止するため、同図に一点鎖線の矢印で示すよう に、液体封止部分Ｌ中の封止液体を、装置外部に設けたポンプＰ等を用いて、上 記密封摺動部分に冷却媒体として供給したのち、回転軸９０に回転密封環９１を 取り付けるためのアダプタリング９５と、固定部材９２との隙間から、液体封止 部分Ｌに戻す冷却流路Ｒが設けられている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、上記のように冷却流路Ｒを必要とするメカニカルシールは、構造が複 雑化するため、機器全体の小型化が要求される、１０００r.p.m.以上の中、高速 で回転する機器類に使用することが難しいという問題がある。 また、上記メカニカルシールにおいては、ポンプＰや冷却流路Ｒの接続部分等 において液漏れが発生する可能性が増大し、安定した密封を維持できなくなるお それもある。

【０００５】 さらに、上記メカニカルシールにおいては、ポンプＰの動力等が必要となって 、機器運転のための消費エネルギーが増加するという問題もある。 本考案は、以上の事情に鑑みてなされたものであって、ポンプや配管等を必要 とせず、より簡単な構造で、静止密封環と回転密封環との密封摺動部分における 異常過熱を確実に防止することができるメカニカルシールを提供することを目的 としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するための、本考案のメカニカルシールは、回転密封環を回転 軸に取り付けるアダプタリングの、封止液体側に臨む部分に、当該アダプタリン グの回転によって、静止密封環および回転密封環の密封摺動部分に、封止液体を 冷却媒体として循環させるための液体循環部分を一体形成したことを特徴とする 。

【０００７】

【作用】

上記構成からなる、本考案のメカニカルシールにおいては、回転軸の回転に伴 ってアダプタリングが回転すると、このアダプタリングの、封止液体側に臨む部 分に一体形成された液体循環部分によって、静止密封環と回転密封環との密封摺 動部分に封止液体が冷却媒体として循環されて、上記密封摺動部分が冷却される 。

【０００８】 なお、本考案において、液体循環部分がアダプタリングに形成されるのは、以 下の理由による。すなわち、液体循環部分を回転密封環に設けた場合には、その 形成時の加工歪みや傷により、静止密封環と回転密封環との密封摺動部分の精度 が低下して、十分な密封を行えなくなる。一方、液体循環部分を回転軸自体に形 成する方法もあるが、回転軸の強度等を考慮すると、事実上不可能である。

【０００９】

【実施例】

以下に、本考案のメカニカルシールを、実施例を示す図面を参照しつつ説明す る。 図２〜図４に示すように、この実施例のメカニカルシールは、静止密封環１と 回転密封環２とによる密封摺動部分Ｓによって、回転軸Ｊと固定部材Ｆとの間を シールすることで、図において右側の液体封止部分Ｌを、大気側Ａに対して密封 するためのものである。

【００１０】 上記メカニカルシールは、回転軸Ｊとともに回転する部材と、固定部材Ｆに取 り付けられた部材とで構成されており、回転軸Ｊとともに回転する部材としては 、当該回転軸Ｊに、ストッパリング３を介して固定された筒状のスリーブ４と、 このスリーブ４の一端部に、ボルトｎ１によって固定されたアダプタリング５と 、このアダプタリング５の一側面に取り付けられた回転密封環２とがある。

【００１１】 一方、固定部材Ｆに取り付けられた部材としては、当該固定部材Ｆにボルトｎ ２によって固定されたフランジ６と、このフランジ６に、ボルトｎ３を介して、 回転軸Ｊの軸線方向に摺動自在に取り付けられた略筒状の取り付け部材７と、こ の取り付け部材７の筒内に嵌合された静止密封環１と、上記フランジ６および取 り付け部材７の間に介装された圧縮ばねとしてのコイルばね８とがある。

【００１２】 回転軸Ｊとともに回転する部材のうち、ストッパリング３は、図２に示すよう に、ボルトｎ４がねじ孔３０に螺着されることで、当該回転軸Ｊに固定されてい る。そして、一側面に設けられた凹部３１に、回転軸Ｊに外挿されたスリーブ４ の一端部を挿入し、この凹部３１からリングの外周に貫通したねじ孔３２に、外 側からボルトｎ５を螺着して、その先端を、スリーブ４の外周面に設けた凹部４ ０に係合させることで、当該スリーブ４を、回転軸Ｊに係止している。

【００１３】 スリーブ４は、回転軸Ｊとの間をシールするＯリングｒ１を介して、当該回転 軸Ｊに外挿され、ストッパリング３によって回転軸Ｊに係止されたもので、上記 ストッパリング３によって係止された側と反対側の端面４１に、アダプタリング ５固定のためのボルトｎ１が螺着されるねじ孔４１ａが形成されている。 また、スリーブ４の、上記端面４１に近い側の外周面には、アダプタリング５ を固定した際に、当該アダプタリング５との間に回転密封環２を挟み込んで固定 するためのフランジ４２が形成されており、このフランジ４２の、アダプタリン グ５側の側面には、回転密封環２を挟み込んで固定した際に、当該回転密封環２ との間をシールするＯリングｒ２が取り付けられている。

【００１４】 さらに、スリーブ４の、ストッパリング３に近い側の外周面には、回転軸Ｊと 固定部材Ｆとの軸方向位置合わせのために、ボルトｎ６によってフランジ６の側 面に取り付けられたセット爪６ａが係合される、溝４３が形成されている。 アダプタリング５は、静止密封環１側の側面５０に、回転密封環２を収容する 凹部５１を備えており、この凹部５１に回転密封環２を収容した状態で、ボルト ｎ１によってスリーブ４の端面４１に固定されて、前述したように、スリーブ４ のフランジ４２との間に回転密封環２を挟み込んで固定している。

【００１５】 凹部５１の底面には、当該凹部５１に収容された回転密封環２の切り欠き２０ に係合して、回転密封環２を回転軸Ｊと一体回転させるためのボルトｎ７が螺着 されているとともに、フランジ４２との間に回転密封環２を挟み込んで固定した 際に、当該回転密封環２が凹部５１の底面に直接接触しないようにＯリングｒ３ が取り付けられている。

【００１６】 凹部５１は、上記ボルトｎ７等が配置された底面の近傍の内径が、回転密封環 ２の外径と合致しており、それによって、回転密封環２とアダプタリング５とが 芯合わせされている。また、上記凹部５１の、入口付近の内径は、回転密封環２ の外径よりも大きめに設定されており、回転密封環２との間に環状の隙間Ｔ１が 設けられている。

【００１７】 上記アダプタリング５には、図１に拡大して示すように、凹部５１が形成され た側面５０と反対側の側面５２に設けた入口５４ａから、まず径方向外方へ斜め に伸び、途中で方向を変えて、回転軸Ｊの軸線に沿って側面５０に設けた出口５ ４ｂへ抜ける、液体循環部分としての第１の貫通孔５４が、複数本、回転軸Ｊを 中心として放射状に形成されている。また、上記凹部５１の入口付近には、回転 密封環２とアダプタリング５との隙間Ｔ１に面して、凹部５１の内周面に設けた 入口５５ａから径方向外方へ伸び、アダプタリング５の外周面５３に設けた出口 ５５ｂへ抜ける、液体循環部分としての第２の貫通孔５５が、複数本、回転軸Ｊ を中心として放射状に形成されている。

【００１８】 第１の貫通孔５４は、回転軸Ｊの回転に伴ってアダプタリング５が回転した際 に、径方向外方へ伸びる部分で遠心力による圧力差を生じて、図中一点鎖線の矢 印で示すように、入口５４ａから液体封止部分Ｌの封止液体を吸い込んで、出口 ５４ｂから吐出し、静止密封環１と回転密封環２との密封摺動部分Ｓに、封止液 体を冷却媒体として供給する。

【００１９】 一方、第２の貫通孔５５は、回転軸Ｊの回転に伴ってアダプタリング５が回転 した際に、同様に、遠心力による圧力差を生じて、図中一点鎖線の矢印で示すよ うに、静止密封環１と回転密封環２との密封摺動部分Ｓに供給された封止液体を 、入口５５ａから吸い込んで、出口５５ｂから吐出させ、固定部材Ｆとアダプタ リング５との隙間Ｔ２を通して、液体封止部分Ｌへ戻す働きをする。

【００２０】 固定部材Ｆに取り付けられた部材のうち、フランジ６は、図２〜図４に示すよ うに、密封摺動部分Ｓ側に、取り付け部材７を回転軸Ｊの軸線方向に摺動自在に 収容する凹部６０を備えている。 凹部６０の底面には、圧縮ばねとしてのコイルばね８が収容される孔６３と、 取り付け部材７の端面に螺着されたボルトｎ３が摺動自在に挿通される通孔６２ と、図５に示すように、同じく取り付け部材７の端面に螺着固定されたピンｐ１ が挿通される通孔６１とが形成されている。

【００２１】 上記孔６３内に収容されたコイルばね８は、取り付け部材７をフランジ６と離 間する方向に押圧し、それによって、取り付け部材７に取り付けられた静止密封 環１を回転密封環２に密接させる働きをする。また、通孔６２には、挿通された ボルトｎ３の頭部ｎ３ａに当接して、取り付け部材７の、フランジ６からの離間 距離を規制する段部６２ａが設けられている。なお、上記通孔６２，６３は、取 り付け部材７のピンｐ１およびボルトｎ３が１本ずつ挿通されることによって、 この取り付け部材７に取り付けられた静止密封環１の回り止めの働きをも有して いる。

【００２２】 さらに、上記フランジ６の、固定部材Ｆとの当接面には、両者の間をシールす るＯリングｒ５が取り付けられており、凹部６０の内周面には、フランジ６と取 り付け部材７との間をシールするＯリングｒ４が取り付けられている。 取り付け部材７は、以上の機構により、フランジ６に、回転軸Ｊの軸線方向に 摺動自在に取り付けられたもので、全体が略筒状に形成されており、この取り付 け部材７の筒内に、静止密封環１が嵌合されて、固定されている。

【００２３】 上記各部からなる、この実施例のメカニカルシールにおいては、回転軸Ｊを回 転させると、前述したように、アダプタリング５に設けた第１および第２の貫通 孔５４，５５内で、遠心力による圧力差が生じて、各図中に一点鎖線の矢印で示 すように、液体封止部分Ｌの封止液体が、静止密封環１と回転密封環２との密封 摺動部分Ｓに、冷却媒体として供給された後、再び液体封止部分Ｌに戻される、 封止液体の循環が生じる。

【００２４】 したがって、上記実施例によれば、ポンプや配管等を必要とせず、より簡単な 構造で、静止密封環１と回転密封環２との密封摺動部分Ｓにおける異常過熱を確 実に防止することが可能となる。 なお、上記実施例では、封止液体を循環させる液体循環部分として、アダプタ リング５に、第１および第２の貫通孔５４，５５が形成されていたが、上記液体 循環部分は、図６に示す変形例のように、アダプタリング５の外周面に形成した スパイラル溝５６によって構成されていてもよい。

【００２５】 上記変形例においては、回転軸Ｊの回転に伴ってアダプタリング５が回転した 際に、図中一点鎖線の矢印で示すように、スパイラル溝５６によって、静止密封 環１と回転密封環２との密封摺動部分Ｓから液体封止部分Ｌへの封止液体の流れ を生じ、それに伴って発生する圧力差により、アダプタリング５の両側面５０， ５２間を貫通して形成された貫通孔５７を通して、新たな封止液体が、上記密封 摺動部分Ｓに供給されて、封止液体の循環が生じる。

【００２６】 なお、上記変形例においては、アダプタリング５以外の部分の構成は、先の図 １〜図５の実施例と同じであるので、それ以外の部分については、同一部分に同 一符号を付して、説明を省略する。 本考案のメカニカルシールの構成は、以上で説明した実施例、変形例には限定 されない。

【００２７】 たとえば、封止液体を循環させる液体循環部分としては、上記貫通孔やスパイ ラル溝以外にも、アダプタリングの両側面間を貫通して形成された螺旋状の貫通 孔等、従来公知の種々の構造を採用することができる。 その他、本考案の要旨を変更しない範囲で、種々の設計変更を施すことができ る。

【００２８】

【考案の効果】

本考案のメカニカルシールは、以上のように構成されており、回転軸の回転に 伴って回転するアダプタリングの、封止液体側に臨む部分に、当該アダプタリン グの回転によって、静止密封環および回転密封環の密封摺動部分に、封止液体を 冷却媒体として循環させるための液体循環部分が一体形成されているため、ポン プや配管等を必要とせず、より簡単な構造で、静止密封環と回転密封環との密封 摺動部分における異常過熱を確実に防止することが可能となる。したがって、本 考案のメカニカルシールは、機器全体の小型化が要求される、１０００r.p.m.以 上の中、高速で回転するポンプ等の機器類に適したものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のメカニカルシールの一実施例におけ
る、要部を拡大した断面図である。

【図２】上記実施例の他の部分を示す断面図である。

【図３】上記実施例の要部の周囲を示す断面図である。

【図４】上記実施例の全体を示す断面図である。

【図５】上記実施例のさらに他の部分を示す断面図であ
る。

【図６】本考案のメカニカルシールの変形例における、
要部を拡大した断面図である。

【図７】従来のメカニカルシールの一例を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

Ｊ 回転軸 １ 静止密封環 ２ 回転密封環 ５ アダプタリング Ｓ 密封摺動部分 ５４ 貫通孔（液体循環部分） ５５ 貫通孔（液体循環部分） ５６ スパイラル溝（液体循環部分）

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸に外挿された静止密封環および回転
   密封環の、それぞれの密封端部同士の密接によって液体
   を封止するメカニカルシールにおいて、上記回転密封環
   を回転軸に取り付けるアダプタリングの、封止液体側に
   臨む部分に、当該アダプタリングの回転によって、静止
   密封環および回転密封環の密封摺動部分に、封止液体を
   冷却媒体として循環させるための液体循環部分を一体形
   成したことを特徴とするメカニカルシール。
2. 【請求項２】液体循環部分が、アダプタリングの径方向
   内方から外方へ穿設された複数の貫通孔である請求項１
   記載のメカニカルシール。
3. 【請求項３】液体循環部分が、アダプタリングの外周面
   に形成されたスパイラル溝である請求項１記載のメカニ
   カルシール。