JPH086819B2 - カートリッジ式メカニカルシール - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水中ポンプのように、
水中（液中）に浸漬した状態で駆動される機器類の軸封
部に使用されるカートリッジ式メカニカルシールに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】水中ポンプのように、水中（液中）に浸
漬した状態で駆動される機器類の軸封部に使用されるメ
カニカルシールとして、軸封部に対する着脱作業性を向
上させるように構成したカートリッジ式メカニカルシー
ルは、本発明出願人によってすでに提案されている（特
開平１ー２６１５６８号公報参照）。このカートリッジ
式メカニカルシールは、図３にも示すように、軸方向に
離間して対向する１対の静止密封環２０Ａ，２０Ｂを有
する固定側シ−ル要素２０が、被軸封機器の回転軸２１
を挿通してハウジングなどの固定側部材２２Ａ，２２Ｂ
に着脱可能に固着されるカートリッジケース２３に回転
不能に収納されるとともに、コイルスプリング２４によ
って前記静止密封環２０Ａ，２０Ｂ側に付勢されて密封
部２５，２５を形成する１対の回転密封環２６Ａ，２６
Ｂと、これら回転密封環２６Ａ，２６Ｂを密着固定した
１対の筒状パッキン２６Ｃ，２６Ｄを備えた回転側シ−
ル要素２６が、前記カートリッジケース２３に回転可能
に収納された構造になっている。このように構成された
カートリッジ式メカニカルシールは、カートリッジケー
ス２３を被軸封機器の回転軸２１および固定側部材２２
Ａ，２２Ｂに対して挿入または引抜く簡単な作業によっ
て、被軸封機器の軸封部に対するメカニカルシールの装
着および軸封部からの取外しを行うことができるので、
着脱作業性が著しく向上することになる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したよう
な構成の従来のカートリッジ式メカニカルシールにおい
ては、１対の筒状パッキン２６Ｃ，２６Ｄを使用し、こ
れら両筒状パッキン２６Ｃ，２６Ｄのそれぞれに、回転
側部材に密着させるための密着部を、所定の軸方向長さ
を有して形成しなければならないので、それだけカート
リッジ式メカニカルシールの軸方向寸法が長くなる。ま
た、たとえば回転軸２１を筒状パッキン２６Ｃ，２６Ｄ
に直接圧入して密着させようとすると、筒状パッキン２
６Ｃ，２６Ｄそれぞれの密着部と回転軸２１との２箇所
の摩擦力によって大きい圧入抵抗が生じるために、直接
圧入方式の取付け手段を採用することが非常に困難であ
る。そのために、カートリッジケース２３を外筒２３
Ａ、内筒２３Ｂおよびキヤップ２３Ｃという３つの部材
に分割構成し、カートリッジケース２３を被軸封機器の
回転軸２１および固定側部材２２Ａ，２２Ｂに対して挿
入する前に予め内筒２３Ｂに筒状パッキン２６Ｃ，２６
Ｄを圧入してそれらの密着部を内筒２３Ｂに密着させる
ようにしている。このように、従来のカートリッジ式メ
カニカルシールのように、１対の筒状パッキン２６Ｃ，
２６Ｄを使用した構成のものでは、軸方向寸法が長くな
ってメカニカルシールが大型化するとともに、回転軸２
１および固定側部材２２Ａ，２２Ｂに対する取付けを容
易にするために内筒２３Ｂ付きのカートリッジケース２
３の使用が必要となり、したがって、部品点数が多くて
構造が複雑になって、コストアップを招くことになると
ともに、組立工数も多くてカートリッジ式にしたことに
よる着脱作業性の向上効果も十分なものでなかった。

【０００４】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、メカニカルシール全体の小型化を図ることができる
とともに、部品点数および組立工数の削減を図りつつ、
着脱作業性の著しい向上を達成することができるカート
リッジ式メカニカルシールを提供することを目的として
いる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるカートリッジ式メカニカルシールは、
静止密封環を有する固定側シ−ル要素が、被軸封機器の
固定側部材に着脱可能に固着される軸方向両端部開口型
のカートリッジケースに回転不能に収納され、圧縮板ば
ねによって前記静止密封環側に付勢されて密封部を形成
する回転密封環と、この回転密封環をその軸方向両端部
に形成された保持部の内周に密着固定するとともに、被
軸封機器の回転軸に挿脱可能に密着外嵌される１つの筒
状パッキンとを備えた回転側シ−ル要素が、回転可能に
前記カートリッジケースに収納されていることを特徴と
するものである。

【０００６】

【作用】本発明によれば、カートリッジケースに収納さ
れている回転側シ−ル要素の１つの筒状パッキンの軸方
向両端部に回転密封環を密着固定しているので、軸方向
に一対の密封部を形成するものでありながら、筒状パッ
キンと回転軸との間の密着部は１つですみ、かつ、各回
転密封環を静止密封環側に押圧付勢する弾性体として圧
縮板ばねを用いることで、筒状パッキンと回転軸との間
の密着部の軸方向長さを短くすることが可能である。こ
れによって、筒状パッキンを回転軸に直接圧入する時の
圧入抵抗および回転軸から引抜く時の引抜抵抗が軸方向
長さの短い１つの密着部と回転軸との摩擦力のみに軽減
され、内筒を使用しないでも被軸封機器の軸封部に対す
るカートリッジ式メカニカルシール全体の着脱作業を容
易に行なうことができる。

【０００７】また、単一の筒状パッキンを使用すること
と、軸方向寸法の小さい圧縮板ばる を用いることで、２
つの筒状パッキンおよびコイルスプリングを用いていた
従来のカートリッジ式メカニカルシールに比べて、軸方
向寸法を著しく短縮して小型化を図ることができる。

【０００８】さらに、上述したように単一の筒状パッキ
ンを使用することと、着脱を容易にするための内筒の使
用を省けることとによって、部品点数も少なくなって構
造が簡単になるとともに、組立工数の削減も図ることが
できる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は、本発明の一実施例を示す縦断面図であ
る。この図において、カートリッジ式メカニカルシール
１は、主として水中ポンプのように水中に浸漬した状態
で駆動される軸封被機器の固定側部材（たとえばハウジ
ング）２，２に着脱可能に固着されるカートリッジケー
ス３と、このカートリッジケース３に収納される固定側
シ−ル要素４と、回転側シ−ル要素５と、圧縮板ばね６
とを備えている。カートリッジケース３は、プレス加工
されたステンレス鋼板のような非発錆金属板によつてな
るケース本体３０と、環状のリテーナ３１よって構成さ
れている。ケース本体３０は、円筒状胴部３０Ａの軸方
向一端に半径方向内側に張出すフランジ部３０Ｂを設
け、軸方向他端に半径方向外側に大きく張出すフランジ
部３０Ｃを設けるとともに、胴部３０Ａに潤滑剤導入口
３０ａを貫通形成した構造になっており、胴部３０Ａの
軸方向他端側に環状のリテーナ３１が着脱可能に圧入固
定される。固定側シ−ル要素４は、軸方向に離間して対
向する１対の静止密封環４１，４１と、これら静止密封
環４１，４１を回転不能に密着保持する環状パッキン４
２，４２によって構成されている。

【００１０】静止密封環４１，４１は、セラミックスの
ような硬質材料によって成型され、環状パッキン４２，
４２は、硬質ゴムのような比較的高強度で封水性（封液
性）にすぐれた弾性材料によって成型されており、一方
（上側）の環状パッキン４２が、ケース本体３０のフラ
ンジ部３０Ｂの内面に圧接された状態で胴部３０Ａの内
周面に回転不能に密着保持され、他方（下側）の環状パ
ッキン４２が、環状のリテーナ３１によって回転不能に
密着保持されている。

【００１１】回転側シ−ル要素５は、１対の回転密封環
５１，５１と、これら回転密封環５１，５１を密着固定
するとともに、被軸封機器の回転軸７の軸封部８に挿脱
可能に密着外嵌される１つの筒状パッキン５２によって
構成されている。回転密封環５１，５１は、カ−ボンの
ような静止密封環より軟質の材料によって成型され、筒
状パッキン５２は、硬質ゴムのような比較的高強度で封
水性（封液性）にすぐれた弾性材料によって成型されて
おり、この筒状パッキン５２の軸方向両端部に形成され
た保持部５２Ａ，５２Ａの内周に回転密封環５１，５１
が密着保持され、軸方向中央の基部５２Ｂと軸方向両端
の保持部５２Ａ，５２Ａは軸方向の伸縮を許容する頸部
５２Ｃ，５２Ｃを介して互いに連続している。保持部５
２Ａ，５２Ａの外周には、ステンレス鋼のような非発錆
金属板によつてなるドライブケース５３，５３を一体成
型によって取付けることで、保持部５２Ａ，５２Ａによ
る回転密封環５１，５１の密着保持力を高め、また基部
５２Ｂの外周をステンレス鋼板のような非発錆金属板に
よつてなるドライブリング５４で巻回することによっ
て、基部５２Ｂによる回転軸７に対する密着力を高めて
いる。

【００１２】圧縮板ばね６は、ステンレス鋼のような非
発錆金属製の複数の板ばねを積層してなり、ドライブケ
ース５３，５３の間に介在されて筒状パッキン５２の保
持部５２Ａ，５２Ａを互いに離れる方向に付勢してい
る。したがって、回転密封環５１，５１の密封端面が静
止密封環４１，４１の密封端面に圧接され密封部９，９
を形成する。なお、１０，１０はＯリングを示す。

【００１３】このような構成のカートリッジ式メカニカ
ルシールであれば、筒状パッキン５２に回転軸７を圧入
しながら、カートリッジケース３のケース本体３０を被
軸封機器の固定側部材２，２に対して挿入したのち、複
数のボルト（図示例では１つのボルトのみを示してい
る）１１によってフランジ部３０Ｃを下側の固定側部材
２に締結することによって、被軸封機器の軸封部８に対
して該カートリッジ式メカニカルシール１を簡単に装着
することができる。特に、単一の筒状パッキン５２を使
用することによって、回転軸７に対して所定の軸方向長
さを有する軸方向中央の基部５２Ｂのみが密着すること
になる。また、回転密封環５１，５１の密封端面を静止
密封環４１，１４の密封端面に圧接させるように付勢す
る弾性体として軸方向寸法が小さい圧縮板ばね６を用い
たことにより、回転軸７に密着する筒状パッキン５２の
基部５２Ｂの軸方向長さも短くすることが可能となる。
つまり、密着部は１つに低減され、かつその軸方向長さ
も短くなるので、２つの密着部を必要とし、コイルスプ
リングを用いていた従来のカートリッジ式メカニカルシ
ールに比べて、軸方向寸法を大幅に短縮してカートリッ
ジ式メカニカルシール１の小型化を達成できる。

【００１４】また、回転軸７を筒状パッキン５２に直接
圧入する場合の圧入抵抗が、軸方向中央の基部５２Ｂと
回転軸７との摩擦力のみに軽減されるので、カートリッ
ジ式メカニカルシール１の装着が容易になる。それゆえ
に、従来のカートリッジ式メカニカルシールにおいて使
用されていた内筒を省略できるから、それだけ部品点数
が少なくなって構造が簡単になるとともに、組立工数の
削減を図ることができる。

【００１５】一方、複数のボルト１１を取外しして、固
定側部材２に対するフランジ部３０Ｃの締結を解除した
のち、カートリッジケース３のケース本体３０を固定側
部材２，２から引抜く作業に同伴して筒状パッキン５２
を回転軸７から引抜くことで、軸封部８からカートリッ
ジ式メカニカルシール１を取外すことができる。この場
合の引抜き抵抗も、筒状パッキン５２の軸方向中央の基
部５２Ｂと回転軸７との摩擦力のみに軽減されるから、
容易に取外すことができる。

【００１６】なお、前記実施例では、カートリッジケー
ス３をプレス加工されたステンレス鋼板のような非発錆
金属板によって形成したもので説明しているが、図２の
ように、樹脂製のカートリッジケース３を使用して構成
してもよい。図２において、図１の実施例と同一もしく
は相当部分には同一符号を付して、それらの説明を省略
する。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、単
一の筒状パッキンを使用することと、回転密封環を静止
密封環側に付勢する弾性体として軸方向寸法の小さい圧
縮板ばねを用いることで、カートリッジケースの軸方向
寸法を著しく短縮してメカニカルシール全体の小型化を
図ることができるとともに、従来のように筒状パッキン
に相対的な周方向のずれを生じて、密封部の密封性能に
悪影響をおよぼす不都合も発生しない。しかも、回転軸
を筒状パッキンに直接圧入する場合の圧入抵抗および筒
状パッキンを回転軸から引抜く場合の引抜抵抗が、軸方
向長さの短い１つの密着部と回転軸との摩擦力のみに軽
減されるので、内筒を使用しないでも被軸封機器の軸封
部に対するカートリッジ式メカニカルシール全体の着脱
作業を容易に行なうことができる。また、単一の筒状パ
ッキンを使用することと、着脱を容易にするための内筒
の使用を省けることとによって、部品点数が少なくなっ
て構造を簡単にできるとともに、組立工数の削減を図る
ことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す縦断面図である。

【図２】本発明の第２実施例を示す縦断面図である。

【図３】従来例の半截断面図である。

【符号の説明】

１ カートリッジ式メカニカルシール ２ 固定側部材 ３ カートリッジケース ４ 固定側シール要素 ５ 回転側シール要素 ６ 圧縮板ばね ７ 回転軸 ９ 密封部 ４１ 静止密封環 ５１ 回転密封環 ５２ 筒状パッキン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静止密封環を有する固定側シ−ル要素
   が、被軸封機器の固定側部材に着脱可能に固着される軸
   方向両端部開口型のカートリッジケースに回転不能に収
   納され、圧縮板ばねによって前記静止密封環側に付勢さ
   れて密封部を形成する回転密封環と、この回転密封環を
   その軸方向両端部に形成された保持部の内周に密着固定
   するとともに、被軸封機器の回転軸に挿脱可能に密着外
   嵌される１つの筒状パッキンとを備えた回転側シ−ル要
   素が、回転可能に前記カートリッジケースに収納されて
   いることを特徴とするカートリッジ式メカニカルシー
   ル。