JPH0735165Y2 - メカニカルシール - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この考案は、ポンプ、コンプレッサ、撹拌機等の回転機
械の軸封部に組み付けられるメカニカルシールに関す
る。

〈従来の技術〉 従来、メカニカルシールとして、第６図に示すように、
ケーシング90に取付けた静止密封環91の密封端部91a
に、回転軸Ｓと一体回転する回転密封環92の密封端部92
aを密接させていると共に、上記回転密封環92の一端部
に当接させた受圧プレート95と、これに対向させた状態
で回転軸Ｓに固定されたスプリングリテーナ93との間
に、板状又はコイル状の圧縮スプリング94を介在し、こ
の圧縮スプリング94によって、回転密封環92を静止密封
環91方向へ付勢するようにしたものが提供されている。

上記メカニカルシールにおいて、スプリングリテーナ93
には、複数の係合爪93aが回転密封環92方向へ延設され
ており、この係合爪93aを、回転密封環92の外周に形成
された複数の係合溝92bにそれぞれ係合させることによ
り、回転密封環92を回転軸Ｓと一体回転可能にしてい
る。

上記メカニカルシールによれば、静止密封環91の密封端
部91aが摩耗しても、回転密封環92が静止密封環91側へ
自動的に送り込まれて、両者の密着状態が保持されるこ
とになり、これにより、長期に亘ってメンテナンスを行
わずに済むことになる。また、上記密封端部91aが所定
量摩耗して使用限界に達した場合には、静止密封環91
を、新しいものと交換することにより、再使用すること
ができる。

〈考案が解決しようとする課題〉 上記の構成のメカニカルシールによれば、これをポンプ
等の軸封部に組み付ける前の自由状態において、圧縮ス
プリング94の付勢力により、回転密封環92及び受圧プレ
ート95が、スプリングリテーナ93の係合爪93aからはみ
出すことから、これらを組合わせ状態に維持しておくこ
とが困難でありる。のため、メカニカルシールを上記軸
封部へ組み付ける際に、回転密封環92、受圧プレート9
5、及びスプリングリテーナ93を、一つづつ順次組み付
けていく必要があり、当該組み付け作業に手間がかかる
という問題があった。また、上記メカニカルシールを軸
封部から取り外す場合も、受圧プレート95、圧縮スプリ
ング94、及びスプリングリテーナ93を、一つづつ順次取
り外していく必要があるので、当該取り外し作業に手間
がかかるという問題があった。

また、例えば上記圧縮スプリング94の圧縮量を調整する
際に、スプリングリテーナ93を回転密封環92側へ押圧し
過ぎると、圧縮スプリング94が過圧縮されて永久歪みが
生じ、付勢力が激減して密封性能が早期に低下するとい
う問題があった。この点特に、圧縮スプリング94として
ばね定数の高い板ばねを用いた場合に顕著な問題点とな
っていた。

さらに、前記したように、静止密封環91の密封端部91a
の摩耗に追随して、回転密封環92が静止密封環91方向へ
漸次移動するが、この移動ストロークを規制する手段が
ないので、上記密封端部91aが摩耗限界に達した状態で
さらに使用し続けた場合に、回転密封環92とケーシング
90が接触したり、また、スプリングリテーナ93の係合爪
93aと回転密封環92の係合溝92bとの係合代が極端に少な
くなって、係合機能の低下を引き起こし、極端な場合
は、係合爪93aが係合溝92bから完全に抜け出て係合機能
不全の状態となり、スリップ事故や回転密封環の破損を
生じるという問題があった。

この考案は上記問題点に鑑みてなされたものであり、軸
封部への組み付け及び取り外し作業を容易に行うことが
できると共に、圧縮スプリングが過圧縮されて、密封性
能が早期に低下したり、回転密封環が破損したりするの
を防止することができるメカニカルシールを提供するこ
とを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するためのこの考案に係るメカニカルシ
ールは、静止密封環及び回転密封環のそれぞれの密封端
部どうしを密接させていると共に、上記回転密封環の一
端部に当接させた受圧プレートと、回転軸に一体回転可
能に固定されたスプリングリテーナの基部との間に、回
転密封環を静止密封環方向へ付勢する圧縮スプリングを
介在しているメカニカルシールにおいて、上記受圧プレ
ートをスプリングリテーナによって軸方向へ移動自在に
保持していると共に、上記スプリングリテーナの基部
に、環状の板ばねからなる圧縮スプリングを当該スプリ
ングリテーナの軸心と略同心に保持する環状の段部を形
成し、この環状の段部の側面を、受圧プレート又は回転
密封環と当接して上記圧縮スプリングの過圧縮を規制す
る第１のストッパとなし、上記スプリングリテーナの基
部から回転密封環側に延びる係合爪に、静止密封環の密
封端部が略摩耗限界に達した時点で受圧プレートと当接
して、当該受圧プレートが静止密封環方向へさらに移動
するのを規制する第２のストッパを設けているものであ
る。

〈作用〉 上記の構成のメカニカルシールによれば、圧縮スプリン
グが所定量圧縮された時点で、スプリングリテーナの第
１のストッパを、受圧プレート又は回転密封環に当接さ
せて、圧縮スプリングが過圧縮されるのを防止すること
ができる。

また、静止密封環の密封端部が略摩耗限界に達した時点
で、第２のストッパによって、受圧プレートが静止密封
環方向へさらに移動するのを規制することができる。し
たがって、スプリングリテーナの係合爪と回転密封環の
係合溝との係合代が極端に小さくなって、係合爪の係合
機能の低下や係合機能不全から回転密封環が破損するの
を防止することができる。

しかも、メカニカルシールを軸封部に組み付ける前の自
由状態において、圧縮スプリングによる付勢力にて受圧
プレートがスプリングリテーナから離脱するのを、上記
第２のストッパによって規制することができるので、上
記自由状態において回転密封環、受圧プレート、及びス
プリングリテーナを、一体的に組み合わせておくことが
できる。また、この組み合わせた状態で、上記スプリン
グリテーナの基部に形成した環状の段部によって、環状
の板ばねからなる圧縮スプリングを当該スプリングリテ
ーナの軸心と略同心に保持しておくことができる。

〈実施例〉 以下実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第１図は、この考案に係るメカニカルシールＡの使用状
態を示す断面図である。同図において、メカニカルシー
ルＡは、軸封部のケーシングＣに取り付けられた静止密
封環１と、回転軸Ｓと一体回転する回転密封環２と、こ
の回転密封環２の一端部に当接された環状の受圧プレー
ト３と、この受圧プレート３を保持するスプリングリテ
ーナ４と、上記受圧プレート３とスプリングリテーナ４
との間に介在された圧縮スプリング５とによって主要部
が構成されている。

上記静止密封環１は、ノックピン11によって回転が規制
されており、その外周には、ケーシングＣとの間の密封
性を確保すべく、ＯリングR1が嵌め込まれており、その
内周部と回転軸Ｓとの間には、両者の相対回転を許容す
べく所定の隙間が設けられている。また、静止密封環１
の回転密封環２側の端部には、密封端部12が突設されて
おり、この密封端部12は、対向する回転密封環２の密封
端部21に対して密接されている。

回転密封環２は、回転軸Ｓに対して軸方向へ摺動自在に
嵌め込まれており、その内周側の段部22には、上記回転
軸Ｓとの間の密封性を確保すべく、ＯリングR2が嵌め込
まれている。また、回転密封環２の外周には、後述する
スプリングリテーナ４の係合爪41と係合する複数の係合
溝23が設けられている（特に第２図参照）。

スプリングリテーナ４は、環状の基部40、及びこの基部
40から回転密封環２方向へ延設された３つの係合爪41を
有し、上記基部40にねじ込まれたセットボルト42によっ
て、回転軸Ｓに一体回転可能に固定されている。上記基
部40の内周の圧縮スプリング５側には、環状の段部43が
形成されており、この環状の段部43に、上記圧縮スプリ
ング５の一部が嵌め込まれている。上記圧縮スプリング
５は、メカニカルシールＡを軸封部に組込む前に、当該
段部43によってスプリングリテーナ４の軸心と略同心に
なるように保持される。さらに、上記係合爪41は、回転
密封環２の係合溝23に対して軸方向へ摺動自在に係合さ
れており、これによって、上記回転密封環２を、静止密
封環１方向へ移動できるようにした状態で、回転軸Ｓと
一体回転可能にしている。

上記スプリングリテーナ４の係合爪41の内周部には、凹
溝44が設けられており、受圧プレート３は、この凹溝44
に外周縁が遊嵌された状態で、当該係合爪41よって軸方
向へ移動自在に保持されている。上記凹溝44の基部40側
の側壁は、受圧プレート３の一側面と当接して圧縮スプ
リング５の過圧縮を規制する第１のストッパ45として構
成されており、他方の側壁は、受圧プレート３の他側面
と当接して、当該受圧プレート３が静止密封環１方向へ
所定ストローク以上移動するのを規制する第２のストッ
パ46として構成されている。上記第１のストッパ45は、
圧縮スプリング５を永久歪みが生じない範囲で最大限圧
縮させ得る位置に形成されている（第３図参照）。ま
た、第２のストッパ46は、静止密封環１の密封端部12が
略摩耗限界に達した時点で、受圧プレート３が当接する
位置に形成されている（第４図参照）。

なお、上記静止密封環１及び回転密封環２としては、カ
ーボンとセラミックス、カーボンと超硬合金、等の組み
合わせからなるものを例示することができる。

また、受圧プレート３は、スプリングリテーナ４の凹溝
44内へ導入できるように、その外周縁の一部に切欠部31
が形成されている。

さらに、圧縮スプリング５は、一対の波形の環状部材51
を、複数箇所において接合した板ばねからなり、回転密
封環２を静止密封環１の密封端部１の摩耗に追随させ得
るように、当該回転密封環２を受圧プレート３を介して
常時静止密封環１方向へ付勢している。

以上の構成であれば、メカニカルシールＡを軸封部に組
み付ける際に、受圧プレート３を誤って回転密封環２側
へ強く押圧したとしても、第３図に示すように、受圧プ
レート３が第１のストッパ45に突き当たるので、圧縮ス
プリング５が過圧縮されるのを防止することができる。

また、静止密封環１の密封端部12が略摩耗限界に達した
時点で、第４図に示すように、受圧プレート３が第２の
ストッパ45に突き当たって、それ以上静止密封環１方向
へ移動するのが規制されるので、スプリングリテーナ４
の係合爪41と回転密封環２の係合溝23との係合代Ｗが極
端に小さくなって、回転密封環２が係合不全となるのを
防止することができ、ひいては、回転密封環２が破損さ
れるのを防止することができる。なお、上記のように受
圧プレート３が静止密封環１方向へ移動するのが規制さ
れる結果、静止密封環１と回転密封環２との圧接状態が
漸次弱くなって、最終的に密封流体が漏れ出すので、静
止密封環１が使用限界に達したことを容易に検知するこ
とができるという利点もある。

さらに、メカニカルシールＡを軸封部に組み付ける前の
自由状態において、上記受圧プレート３が、スプリング
リテーナ４の係合爪41から抜脱するのを、上記第２のス
トッパによって規制することができるので、当該自由状
態において、回転密封環２、受圧プレート３、及びスプ
リングリテーナ４を、一体的に組み合わせておくことが
できる。したがって、これらを一括して軸封部へ組み付
けることができることになる。しかも、上記スプリング
リテーナ４の環状の段部43によって、圧縮スプリング５
が当該スプリングリテーナ４の軸心と略同心に保持され
ているので、上記組み付けに際して、圧縮スプリング５
をスプリングリテーナ４と回転軸Ｓの双方に対して調心
させる必要がない。このため、上記組み付け作業を容易
且つ迅速に行うことができる。また、静止密封環１の交
換等のために、メカニカルシールＡを軸封部から取り外
す際に、受圧プレート３、圧縮スプリング５、及びスプ
リングリテーナ４を、一括して取り外すことができるの
で、当該取り外し作業を容易且つ迅速に行うことができ
る。

なお、この考案のメカニカルシールは、上記実施例に限
定されるものでなく、例えば、第５図に示すように、第
１のストッパ45を、回転密封環２の係合溝23部分に形成
して、スプリングリテーナ４の係合爪41の先端を、当該
第１のストッパ45に突き当てることにより、圧縮スプリ
ング５の過圧縮を防止する構成とすること、圧縮スプリ
ング５を構成する環状の板ばねとして、皿ばねを用いる
こと等、種々の設計変更を施すことができる。

〈考案の効果〉 以上のように、この考案のメカニカルシールによれば、
圧縮スプリングの過圧縮によって、その付勢力が激減す
るのを防止することができるので、長期間安定した密封
性能を維持することができる。

また、静止密封環が略摩耗限界に達した時点で、第２の
ストッパによって受圧プレートの移動が規制されるの
で、スプリングリテーナの係合爪と回転密封環の係合溝
との係合代が極端に小さくなって、回転密封環が係合不
全となるのを防止することができ、ひいては、回転密封
環が破損されるのを防止することができる。

さらに、軸封部に対してメカニカルシールを組み付ける
際に、回転密封環、受圧プレート、及びスプリングリテ
ーナ４を、予め組み合わせておくことができるので、圧
縮スプリングが、スプリングリテーナの環状の段部によ
って当該スプリングリテーナの軸心と略同心に保持され
る点と相まって、当該組み付け作業を容易且つ迅速に行
うことができると共に、メカニカルシールを軸封部から
取り外す際に、受圧プレート、圧縮スプリング、及びス
プリングリテーナを、一括して取り外すことができるの
で、当該取り外し作業を容易且つ迅速に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案のメカニカルシールを軸封部へ組み付
けた状態を示す断面図、 第２図は第１図に示すメカニカルシールの要部分解斜視
図、 第３図は第１図の圧縮スプリングの過圧縮を防止した状
態を示す要部断面図、 第４図は第１図の静止密封環が略摩耗限界に達した状態
を示す要部断面図、 第５図はこの考案に係るメカニカルシールの他の実施例
を示す要部断面図、 第６図は従来例を示す断面図。 １……静止密封環、12,21……密封端部、２……回転密
封環、３……受圧プレート、４……スプリングリテー
ナ、５……圧縮スプリング、41……係合爪、40……スプ
リングリテーナの基部、43……環状の段部、45……第１
のストッパ、46……第２のストッパ、Ａ……メカニカル
シール、Ｓ……回転軸。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】静止密封環及び回転密封環のそれぞれの密
   封端部どうしを密接させていると共に、上記回転密封環
   の一端部に当接させた受圧プレートと、回転軸に一体回
   転可能に固定されたスプリングリテーナの基部との間
   に、回転密封環を静止密封環方向へ付勢する圧縮スプリ
   ングを介在しているメカニカルシールにおいて、上記受
   圧プレートをスプリングリテーナによって軸方向へ移動
   自在に保持していると共に、上記スプリングリテーナの
   基部に、環状の板ばねからなる圧縮スプリングを当該ス
   プリングリテーナの軸心と略同心に保持する環状の段部
   を形成し、この環状の段部の側面を、受圧プレート又は
   回転密封環と当接して上記圧縮スプリングの過圧縮を規
   制する第１のストッパとなし、上記スプリングリテーナ
   の基部から回転密封環側に延びる係合爪に、静止密封環
   の密封端部が略摩耗限界に達した時点で受圧プレートと
   当接して、当該受圧プレートが静止密封環方向へさらに
   移動するのを規制する第２のストッパを設けていること
   を特徴とするメカニカルシール。