WO2006022378A1 - メカニカルシール装置 - Google Patents

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Hidekazu Takahashi
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Eagle Industry Co Ltd
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    • F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3464—Mounting of the seal
    • F16J15/348—Pre-assembled seals, e.g. cartridge seals

Definitions

  • the present invention relates to a mechanical seal device that has a simple structure and enables cooling of a sliding seal surface of a mechanical seal.
  • it is suitable for sealing high-viscosity sealed fluid, sealed fluid containing slurry, sealed fluid of chemical liquid, etc., and solids of the sealed fluid adhere to the sliding surface of the sealed ring.
  • the present invention relates to the technical field of a cartridge-type mechanical seal device that prevents clogging between seal parts and prevents sliding heat generation.
  • Mechanical seal devices must be simple in structure and easy to assemble, disassemble, and inspect in order to be attached to mass production or mass processing equipment such as automobiles and chemical equipment. Furthermore, the mechanical seal device must have a structure that can reduce production costs. In addition, since the mechanical seal device seals the sealed fluid such as oil or chemical liquid, the sliding seal surface of the sealing ring must be prevented from generating heat due to the fluid that is the sealed fluid. . In recent years, based on this technical background, the structure of the mechanical seal device has been simplified, heat generation of the sliding seal surface has been prevented, and seals such as the sliding seal surface, packing, and o-ring have been used. There is a need for improvements that make inspections and repairs easier as capacity increases.
  • FIG. 6 is a full sectional view of the mechanical seal device 100 attached to the casing 160.
  • This mechanical seal device 100 can be used as a shaft seal device for a pump that operates a chemical liquid or the like.
  • the mechanical seal device 100 is attached to the end face 160A of the casing 160 to seal between the rotating shaft 170 passing through the hole of the casing 160 and the casing 160 and to facilitate the installation.
  • Cartridge type In this mechanical seal device 100
  • the main structure is a mechanical seal 102 provided with a fixed seal ring 103 and a rotary seal ring 110 arranged in the machine A of the casing 160.
  • the sleeve 120 for holding to the side is also a major component.
  • the rotary seal ring 110 is disposed in a hole provided in the machine A of the casing 160.
  • the rotating seal ring 110 is attached to one end of a long sleeve 120 having an inner peripheral surface 120C fitted to the rotating shaft 170 in order to be disposed in the back of the hole of the casing 160. Further, the other end portion of the outer side of the sleeve 120 is fitted to the holding portion 125, and the sleeve 120 is fixed to the rotating shaft 170 via the screw socket 127.
  • the connection between the rotary seal ring 110 and the sleeve 120 is connected via a connecting part 129.
  • O-rings 105C and 105C for sealing are arranged between the fittings of the rotating shaft 170 and the sleeve 120 and between the sleeve 120 and the connecting component 129.
  • the sleeve 120 and the connecting component 129 are rotatably connected together via a drive pin 120P.
  • the connecting part 129 and the rotary seal ring 110 are provided with a reference numeral in the fitting, and are connected together via a drive pin so as to be rotatable.
  • the fitting between the connecting part 129 and the rotary seal ring 110 is sealed with an O-ring 105B.
  • the fixed sealing ring 103 is fitted and held on a stepped annular surface provided at one end of a cylindrical holding body 106.
  • the holding body 106 is fitted to the inner peripheral surface of the case main body 130 so as to be movable in the axial direction.
  • the holding body 106 is held in a non-rotatable manner by a fixing pin 132 provided on the case main body 130.
  • a gap between the holding body 106 and the case main body 130 is sealed with an O-ring 105A.
  • a spring receiving portion 107 is fitted and fixed to the other end portion of the holding body 106.
  • the case body 130 is joined to the end surface 160A of the casing 160, and the case body 130 is fixed to the casing 160 by screwing the nut 163A to the stud bolt 163 provided on the casing 160! .
  • the side surface of the case body 130 is provided with a stepped surface 130A!
  • a spring seat 112 is attached to the stepped surface 130A by a set screw 119.
  • the spring 109 supported by the spring seat 112 is arranged between the spring receiving portion 107 and the spring 109 pushes the fixed sealing ring 103 through the spring receiving portion 107 and the holding body 106 suddenly. Pressure.
  • the fixed sealing ring 103 pressed by the spring 109 is in close contact with the rotary sealing ring 110 to seal the sealed fluid.
  • a mounting groove 112G is provided on the inner periphery of the spring seat 112.
  • a gasket 115 wound in a spiral shape is disposed in the mounting groove 112G.
  • the sealing surface 115B of the gasket 115 is in close contact with the outer peripheral surface 120B of the sleeve 120.
  • the mechanical seal device 100 configured in this manner is provided with a flushing passage 140 and a quenching passage 141 in the case body 130 to supply the flushing fluid VI to the outer peripheral side of the mechanical seal 102.
  • the quenching fluid VI is supplied to the inner peripheral side of the Cull Seal 102.
  • the quenching liquid is an oil or chemical liquid existing on the outer peripheral side due to the centrifugal force acting on the fluid interposed between the sliding surfaces.
  • a mechanical seal 102 provided with a quenching passage 140, a flushing passage 141, a rotary seal ring 110, and a fixed seal ring 103 must be arranged between the outer end portion and the inner end portion of the sleeve 120. Therefore, the sleeve 120 is long.
  • the gasket 115 is provided at the outer end portion of the sleeve 120 and the O-rings 105C and 105C are provided at the inner end portion, the mechanical seal device 100 is further elongated, and the gasket 115 and The seal structure for mounting O-rings 105A, 105C, and 105C is complicated.
  • O-rings 105C and 105C are provided inward of the machine A from the mechanical seal 102.
  • the O-rings 105C and 105C allow the quenching fluid V2 from the quenching passage 141 to pass through the machine.
  • Each of the O-rings 105A, 105B, 105C, and A must be configured so that the intrusion into A is sealed, and the sealed fluid force existing in the hole of the casing 160 is sealed into the S quenching passage 141.
  • the 105C seal structure is complicated and large.
  • the gasket 115 since the gasket 115 has to be mounted with the spring seat 112 protruding from the end face of the case body 130, the structure of the gasket 115 and the structure of the spring seat 112 for providing a sealing capability are complicated. Become. In addition, because of the structure in which the spring seat 112 and the fixed sealing ring 103 protrude from both side forces of the case main body 130, it becomes difficult to store and manage the mechanical seal device 100. Furthermore, the fixed sealing ring 103 is pushed into the hole of the casing 160 by the spring 109, and conversely, the rotary sealing ring 110 is adjusted and attached to the outside of the case body 130. It becomes difficult to attach and adjust the ring 110 and the stationary seal ring 103.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and the technical problem to be solved by the invention is that the mechanical seal slides on the side of the seal surface on which the mechanical seal slides with a quenching fluid. It is to make cooling, cleaning and lubrication effective. At the same time, it is to simplify the structure of the mechanical seal device and reduce the size. It is also intended to facilitate assembly, disassembly, and inspection of the mechanical seal device.
  • the mechanical seal device of the present invention is a mechanical seal device that is attached to a device main body fitted with a shaft and seals the peripheral surface of the shaft, and is attached to the outer surface of the device main body so that the shaft can be inserted.
  • a seal cover having a fitting surface and forming a space chamber outside the fitting surface, a turning passage that penetrates the space chamber and supplies a quenching fluid into the space chamber, and a space chamber provided in the seal cover.
  • a first sealing ring having a sealing surface in the space chamber and a moving surface that is slidably fitted between an annular throttle surface on the outer side of the machine and a fitting surface of the seal cover;
  • a second sealing ring that has a relative sliding sealing surface that can be in close contact with the sealing surface of the sealing ring, and that has a sealing surface facing the throttle surface on the outer periphery, and holds the second sealing ring in a sealed state and seals the shaft
  • Adhering seal collar The ingredients And a packing for sealing the ententing fluid in the space chamber in close contact with the contact surface of the second sealing ring and the throttle surface of the seal cover.
  • the quenching passage communicates with the space chamber covering the outer periphery of the mechanical force seal, and the quenching passage force is supplied to the quenching fluid (hereinafter referred to as a quenching fluid in the embodiments).
  • a quenching fluid in the embodiments.
  • the liquid can be circulated through the space chamber to effectively cool the outer peripheral surface of the mechanical seal.
  • the cooling effect can be exhibited by cooling the outer surface side force, which has a larger area than the inner surface of the mechanical seal.
  • the peripheral surface of the mechanical seal can be effectively cleaned by the quenching fluid supplied by the quenching passage force.
  • the space force of the quenching fluid can be blocked from flowing out of the machine by the knocking, and the space can be formed in the space chamber that largely covers both sealing rings by the packing.
  • the quenching fluid exists on the outer peripheral side of the first seal ring and the second seal ring, the quenching fluid enters the sealed fluid side due to the centrifugal force acting between the relative sliding surfaces and enters the sealed fluid. Can also be effectively prevented.
  • the pressure in the quenching fluid can be increased by sealing the interior of the space with a knock, so the impurities that enter between the sliding seal surfaces and between the O-ring joint surfaces are pushed back to the low pressure side (partner side) by this pressure. Therefore, it is possible to exhibit the response capability that the seal surface of the first seal ring is in close contact with the relative sliding seal surface. For this reason, the sealing ability of the opposing sealing surface can be improved.
  • the mechanical seal device is characterized in that the second seal ring has a joint surface on the opposite side in the axial direction with respect to the relative sliding seal surface and is joined to the seal collar.
  • the packing mounting portion is sandwiched between the joint surface of the second seal ring and the holding surface of the seal collar, and the close contact surface opposite to the mounting portion is in close contact with the throttle surface. This seals the quenching solution in the space.
  • the mechanical seal device of the first embodiment the packing held by being held outside the second sealing ring is tightly sealed with the throttle surface, so that the inside of the annular groove is sealed.
  • the circulating quenching fluid can cool and clean the outer peripheral surface of the second sealing ring.
  • the mechanical seal device is miniaturized by eliminating the need for knockin mounting parts. .
  • the knocking effectively seals the quenching liquid in cooperation with the blocking effect due to the gap between the throttle surface and the sealing surface.
  • the first seal ring is built in the seal cover, and the second seal ring is held in a unit with a seal force.
  • the assembly and disassembly of the Cull Seal device is extremely easy.
  • the first seal ring, the second seal ring, and the packing can be easily removed by removing the seal collar, facilitating replacement of parts.
  • the mechanical seal device is unitized and the parts that hold the packing are not required, the mechanical seal device is arranged in large quantities by product management, including parts that protrude in the axial direction. Management becomes easier.
  • the mechanical seal device includes a sealing surface in which the second sealing ring is disposed on the inner peripheral side of the throttle surface to form a minute gap with the throttle surface. It is what you have.
  • the second sealing ring is disposed on the inner peripheral side of the throttle surface and has a sealing surface that forms a minute gap with the throttle surface.
  • the second sealing ring rotates with a small gap from the surface, the fluid in the minute gap is pushed back to the inside of the machine to block it. This blockage is effectively exerted by the seal by the packing and the minute gap between the sealing surface and the throttle surface.
  • the mechanical seal device has a mounting hole in the mounting portion of the knockin, and the mounting hole engages with a drive pin provided in the seal collar and rotates. It is attached impossible.
  • the packing has the mounting hole in the mounting portion, and the mounting hole engages with the drive pin provided in the seal collar so as not to rotate. Therefore, even if the 2nd sealing ring rotates, the sealing performance of the close contact surface is demonstrated without the kinematic rotation.
  • the knocking is held by the drive pin, the axial thickness can be reduced and the radial length can also be reduced. For this reason, the packing can be reduced in size, and the sliding resistance during rotation can be reduced.
  • the mechanical seal device of the invention of the fourth embodiment according to the present invention is such that the first sealing ring is movably fitted to the fitting surface of the seal cover and is pushed outward by the resilient means. And the second seal ring is fitted into the seal collar, and the machine-side force relative sliding seal surface is closely fixed to the sliding seal surface of the first seal ring.
  • the first seal ring is movably fitted to the fitting surface of the seal cover, and the second seal ring is fitted to the seal collar.
  • Outer force The relative sliding seal surface is fixed to the sliding seal surface of the first seal ring so as to be intimately contacted.
  • the first sealing ring is fitted and held with the seal cover, and can be easily assembled to the first sealing ring simply by attaching the second sealing ring to the outside force.
  • the mechanical seal device can be disassembled and parts can be easily replaced.
  • FIG. 1 is a full sectional view of a mechanical seal device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a front view of the packing shown in FIG.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view of a packing according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view of a packing according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a front view of the mechanical seal device shown in FIG. 1.
  • FIG. 6 is a full sectional view of a mechanical seal device prior to the present invention.
  • FIG. 1 shows a device main body (casing) to which a mechanical seal device 1 according to the present invention is attached.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view in which a mechanical seal device 1 is mounted in a cartridge type between both parts in order to seal between 60 and a rotary shaft (also referred to as a shaft) 70 fitted in a hole of the apparatus main body 60.
  • FIG. 2 is a plan view of the packing provided in the mechanical seal device 1 of FIG.
  • FIG. 5 is a front view of the mechanical seal device 1 of FIG. The mechanical seal device 1 will be described below with reference to these drawings.
  • FIG. 1 shows a mechanical seal device 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • the rotating shaft 70 passes through the shaft hole of the apparatus main body (casing) 60.
  • the mechanical seal device 1 has a seal cover 30 on the outer surface 61 provided around the shaft hole of the device body 60. Install through.
  • four studs 63 are provided at four locations on the circumference on the outer surface 61 side.
  • the rotating shaft 70 is mounted in a shaft hole and is rotatably supported by a bearing (not shown).
  • the inside of the hole of the device main body 60 is the inside A, and the opposite side (outside) of the device main body 60 from the mechanical seal device 1 is the outside B.
  • the seal cover 30 attached to the apparatus main body 60 is formed in a square shape.
  • the seal cover 30 is provided with a fixing groove (chip hole) 45 that protrudes outward in each square direction of the central force.
  • the fixing groove 45 of the seal cover 30 is passed through the planting bolt 63, and then the nut 63A is fastened to the planting bolt 63 to fix the seal cover 30 to the outer surface 61 of the apparatus main body 60.
  • a hole is formed in the seal cover 30 in the axial direction.
  • a positioning portion 30T is provided on the front surface of the fixed seal cover 30 so as to surround the hole.
  • This positioning portion 30T is formed as a convex portion in the axial direction in order to provide a positioning groove 30B on the outer periphery.
  • the inner peripheral surface forming the hole of the seal cover 30 forms a fitting surface 30C, a space (hereinafter referred to as an annular groove) 30G, and a throttle surface 30F in order from the inside A to the outside B of the machine.
  • the annular groove 30G is formed with a larger diameter than the outer diameter of the fitting surface 30C between the fitting surface 30C and the throttle surface 30F (the annular groove 30G is not formed with a larger diameter than the fitting surface 30C.
  • the outer diameter of the sealing ring 3 for fixing and the sealing ring 10 for rotation is smaller than the inner diameter of the mating surface 30C so that the outer diameter of the sealing ring 3 for rotation and the sealing ring for rotation 3 in the annular groove 30G
  • the space (gap) with ring 10 may be increased.
  • the axial width of the annular groove 30G is made large so that most of the sealing ring 3 for fixing and the sealing ring 10 for rotation are in the inner periphery of the annular groove 30G.
  • the diaphragm surface 30F is formed on the inner periphery of the positioning portion 30T in order to increase the axial width of the annular groove 30G.
  • the seal cover 30 is provided with a quenching passage 40 penetrating from the outer peripheral surface 30A into the annular groove 30G, and the drain hole 40A through which the annular groove 30G force also penetrates the outer peripheral surface 30A (see FIG. 5). See).
  • a quenching passage 40 penetrating from the outer peripheral surface 30A into the annular groove 30G, and the drain hole 40A through which the annular groove 30G force also penetrates the outer peripheral surface 30A (see FIG. 5). See).
  • the quenching fluid (hereinafter also referred to as quenching fluid) VI that has flowed through the piping is directly relative to the mechanical seal 2 (hereinafter also referred to as the sliding seal surface) 3A directly from the quenching passage 40. Sliding seal It is injected on the outer peripheral side with surface 10A.
  • the supplied quenching liquid VI is circulated through the annular groove 30G and then discharged through the drain hole 40A.
  • the heat generated during sliding between the sliding seal surface 3A and the relative sliding seal surface 10A is cooled, and impurities adhering to the mechanical seal 2 are cleaned.
  • the mechanical seal 2 is a combination of the sealing ring 3 for fixing and the sealing ring 10 for rotation.
  • the apparatus main body 60 is provided with a flushing passage 41 penetrating from the outer peripheral surface 30A to the fitting surface 30C. Further, if necessary, the second flushing passage 41A or the second quenching passage 41A or ⁇ penetrating from the outer peripheral surface 30A of the seal cover 30 into the inner peripheral surface 30C or into the annular groove 30G is a second drain hole.
  • the flushing liquid (fresh water) V2 intermittently supplied from the flushing passage 41 is sealed by a sealing ring for fixing (for example, a first sealing ring) 3 and a sealing ring for rotation (for example, a second sealing ring) 10. Clean the inner peripheral surfaces 3C and 10C in contact with the fluid.
  • the sealed fluid is a chemical liquid or high-viscosity liquid used in the apparatus main body 60 or a fluid containing impurities.
  • the moving surface 3D of the fixing seal ring 3 is fitted so as to be movable in the axial direction.
  • a first seal groove 3B for an O-ring that seals between the fitting surface 30C is formed on the moving surface 3D of the sealing ring 3 for fixing.
  • the first seal groove 3B is formed with a large space on the side A of the machine with respect to the fitting surface 30C in order to clean the deposits.
  • the configuration in which the diameter of the moving surface 3D on the in-machine A side of the first seal groove 3B is made smaller than the diameter of the fitting surface 30C to increase the interval is an example.
  • an O-ring (seal ring) 5A is attached to the first seal groove 3B.
  • the material of this O-ring 5A is fluorine rubber, -tolyl rubber, H-NBR, EPDM, perfloated elastomer, and so on.
  • the sealing ring 3 for fixation forms a sliding seal surface 3A on the end surface opposite to the first seal groove 3B.
  • the outer peripheral side of the fixing seal ring 3 is formed on the flange 3F.
  • a guide groove 3G is formed in the flange 3F.
  • a fixing pin 35 is press-fitted and attached to a fitting hole provided in a side surface of the annular groove 30G of the seal cover 30.
  • the guide groove 3G is movably fitted to the fixing pin 35 so that the fixing seal ring 3 is moved in the axial direction by the fixing pin 35. Although it moves, it is locked in the direction of rotation.
  • the seal cover 30 facing the flange 3F is provided with a plurality of hole-shaped spring seats 30H arranged in the circumferential direction.
  • the seal collar 50 is provided with a fitting peripheral surface 50C and a second seal groove 50B on the inner periphery.
  • the fitting peripheral surface 50C is fitted to the outer circumferential surface 70A of the rotary shaft 70, and the gap between the fitting surfaces of both parts is sealed by the O-ring 5C fitted to the second seal groove 50B.
  • the end of the set screw 51 screwed to the seal collar 50 is fixed to the outer peripheral surface 70A of the rotary shaft 70, and the seal collar 50 is fixed to the rotary shaft 70.
  • the outer periphery inside the sealing ring 10 for rotation in the seal collar 50 is formed on the coupling surface 50D.
  • a holding surface 50S is provided on the annular stepped surface provided on the outer peripheral side from the coupling surface 50D.
  • the drive pin 52 is press-fitted into a fitting hole provided in the holding surface 50S of the seal collar 50 and attached.
  • a relative sliding seal surface 10 A is formed at one end of the rotary seal ring 10.
  • the relative sliding seal surface 10A is formed so that it can slide in close contact with the sliding seal surface 3A of the fixing seal ring 3.
  • a sealing surface 10D is provided on the outer periphery of the rotation sealing ring 10. This sealing surface 10D is fitted with a gap C close to the diaphragm surface 30F of the positioning portion 30T.
  • the sealing surface 10D and the throttle surface 30F are closely fitted to block the quenching liquid VI supplied from the quenching passage 40 by the effect of the gap C.
  • a stepped surface 10B for sealing is formed on the inner peripheral surface 10C of the sealing ring 10 for rotation.
  • An O-ring 5B is attached to the stepped surface 10B, and the space between the inner peripheral surface 10C of the rotary seal ring 10 and the coupling surface 50D of the seal collar 50 is sealed.
  • a pin recess 10G is formed on the joint surface 10E at the end of the rotary seal ring 10 on the outside B side.
  • a pin press-fitted into the insertion hole of the seal collar 50 into the recess 10G for the pin The live pin 52 is inserted and locked together so that both the rotating seal ring 10 and the seal collar 50 do not move in the circumferential direction. Then, the drive pin 52 transmits the rotational force of the seal collar 50 to the rotation seal ring 10.
  • This rotating seal ring 10 is also made of material strength such as silicon carbide, force bonbon, and other ceramics.
  • the packing 4 that blocks the gap C between the throttle surface 30F and the sealing surface 10D is formed as shown in FIG.
  • a front view of the packing 4 is shown in FIG.
  • the packing 4 is formed in a ring shape to form a mounting portion 4B on the inner periphery and a seal portion 4A on the outer periphery.
  • the outer periphery of the knockin 4 is formed on the close contact surface 4S, and the inner periphery is formed on the fitting surface 4C.
  • the mounting part 4B is provided with a mounting hole 4H that fits tightly with the drive pin 52.
  • the mounting hole 4H is fitted to the drive pin 52, and the mounting portion 4B is crimped between each surface of the joint surface 10E of the fixing seal ring 10 and the holding surface 50S of the seal collar 50. Further, the close contact surface 4S of the packing 4 is brought into close contact with the throttle surface 30F. The close contact surface 4S of the packing 4 is joined on the outside B side of the throttle surface 30F.
  • the pressure of the quenching liquid VI in the annular groove 30G can be increased.
  • the sliding seal surface 3A of the fixing seal ring 3 improves the operation of responding to the relative sliding seal surface 10A in the axial direction.
  • the seal cover 30 is sealed by providing a gasket 34 between the device body 60 and the seal cover 30.
  • the gasket 34 may have the shape shown in Fig. 1 when sealing between the seal cover 30 and the device main body 60, but the flushing liquid (fresh water) V2 from the flushing passage 41 is passed through the inner peripheral surface of the mechanical seal 2
  • the inner peripheral surface of the ring-shaped gasket 34 is preferably smaller in diameter than the shape shown in FIG.
  • This gasket is also made of material such as rubber, resin, or metal coated with rubber. Then, the flushing liquid V2 supplied from the flushing passage 41 comes into contact with the gasket 34 and flows through the flow passage between the mechanical seal 2 and the rotary shaft 70, and the inner peripheral surfaces 3C and 10C of the mechanical seal 2 and the slide. Wash the solid material adhering to the inner diameter surface of the dynamic seal surface 3A and the relative sliding seal surface 10A, and lubricate the sliding surface.
  • the annular groove 3G of the seal cover 30 includes a fixing seal ring 3 and a rotation seal ring 10A. It is good to have a large dimension in the axial direction to cover most.
  • the side surface of the annular groove 3G on the in-machine A side is formed to be close to the vicinity of the first seal groove 3B of the sealing ring 3 for fixing.
  • the side surface of the annular groove 30G on the rotating seal ring 10 side reaches the middle of the rotating seal ring 10.
  • the diameter of the outer peripheral surface of the annular groove 30G is preferably formed large.
  • the quenching liquid VI supplied from the quenching passage 40 can be directly injected onto the inner diameter surfaces of the sliding seal surface 3A and the relative sliding seal surface 10A.
  • the width of the annular groove 30G is formed so as to cover the outer periphery of the sealing ring 3 for fixing and the sealing ring 10 for rotation! Therefore, even if the sliding seal surface 3A of the fixing seal ring 3 and the relative sliding seal surface 10A of the rotation seal ring 10 slide on each other and generate heat due to friction, this cooling or washing It is cooled by the flow rate of the quenching liquid VI flowing through the annular groove 30G, and it is washed to exert its effect.
  • the cooling and cleaning effects of this mechanical seal 2 include the structure close to the mechanical seal 2 of the annular groove 30G through which the quenching fluid VI flows and the quenching fluid VI when the packing 4 that seals the quenching fluid VI is rotated. This is achieved with a push-back structure.
  • the seal cover 30 and the seal collar 50 configured as described above are attached to the seal collar 50 via the bolt 59, and the convex portion of the set plate 55 is fitted into the positioning groove 30B of the seal cover 30. Assemble at the same time as positioning.
  • the socket screw 51 is screwed onto the rotary shaft 70 and the seal collar 50 is fixed to the rotary shaft 70.
  • the set plate 55 is formed in a shape as indicated by an imaginary line.
  • the set plate 55 is mounted on the circumferential surface of the seal collar 50 in a three-dimensional arrangement. This set plate 55 should be removed after assembly.
  • FIG. 3 is a partial sectional view of the packing 4 showing a second embodiment according to the present invention.
  • the packing 4 is configured as a discharge means 4T by providing uneven tooth shapes radially along the circumferential direction on a ring-shaped side surface.
  • the discharge means 4T is formed of a convex portion 4T1 and a concave portion 4T2.
  • Other names are the same as those shown in FIG. 2, and are composed of a seal portion 4A, a mounting portion 4B, a fitting surface 4C, and a close contact surface 4S.
  • This packing 4 is made of fluorine resin, H-NBR, etc., or a rubber material.
  • FIG. 4 is a partial sectional view of the packing 4 showing a third embodiment according to the present invention.
  • This packing 4 has substantially the same shape as indicated by the same reference numeral as the packing 4 shown in FIG. The difference is that the spiral groove discharge means 4S1 is provided only on the quenching fluid VI (see Fig. 1) side of the close contact surface 4S, and the quenching fluid V1 is pushed back into the annular groove 30G to demonstrate the sealing ability of knock 4 It is something to be made.
  • the packing 4 is made of a fluorine resin material.
  • the sliding heat generation of the mechanical seal 1 is effectively cooled by the ententing liquid VI in the annular groove 30G, and the relative sealing surfaces 3A, 10A Damage and squealing phenomenon due to heat can be prevented.
  • the sealing effect of the relative sealing surfaces 3A and 10A can be exerted by the cooling effect of the quenching liquid VI in the annular groove 30G.
  • the sleeve as in the prior art is not required, the parts can be stored easily by managing the parts without protruding from the seal cover 30 in the axial direction.
  • the packing 4 is sandwiched between the sealing ring 10 for rotation and the seal collar 50, it is easy to mount for assembly and disassemble for repair.
  • the mechanical seal device 1 has a structure in which the seal cover 30 that holds the rotary seal ring 3 and the seal collar 50 that holds the rotary seal ring 10 are coupled to each other, so that the assembly becomes extremely easy. The effect can be expected.
  • the combined structure of the annular groove 30G and the packing 4 allows the quenching liquid VI to efficiently circulate around the outer periphery of the mechanical seal 2 for cooling and cooling. Further, when the seal collar 50 is taken out from the rotary shaft 70, the fixed sealing ring 3, the rotary sealing ring 10 and the packing 4 which are fitted to each other can be easily disassembled, and parts can be easily replaced.
  • the mechanical seal device prevents problems associated with the sliding heat of the seal surface, enables downsizing, and enables the mechanical seal device to be lighter. It is also useful to attach to the same. Also, the mechanical seal device is easy to assemble and disassemble, so it is useful for mass production devices. In addition, it is excellent in cooling and cleaning of mechanical seal devices, lubrication of sliding seal surfaces, and exerts durability, so it is useful for sealing chemical liquids.

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Abstract

　本発明は、メカニカルシール装置の各密封環の冷却、洗浄及び摺動シール面の潤滑を良くすると共に、メカニカルシール装置の小型化を可能にし、且つメカニカルシール装置の組立と分解を容易にすることにある。そして、装置本体の外面（６１）に取り付けられて軸が挿入可能な嵌合面（３０Ｃ）を有すると共に嵌合面（３０Ｃ）より機外（Ｂ）側に空間部（３０Ｇ）を形成するシールカバー（３０）と、空間部（３０Ｇ）に貫通してクエンチング流体を空間部（３０Ｇ）内に供給するクエンチング通路（４０）と、シールカバー（３０）に設けられて空間部（３０Ｇ）より機外側に有する環状の絞り面（３０Ｆ）と、シールカバー（３０）の嵌合面（３０Ｃ）と密封にして移動自在に嵌合する移動面（３Ｄ）を有すると共に空間部（３０Ｇ）内方にシール面（３Ａ）を有する第１密封環（３）と、第１密封環（３）のシール面（３Ａ）と密接可能な相対摺動シール面（１０Ａ）を有すると共に外周に絞り面（３０Ｆ）と対向する密封面（１０Ｄ）を有する第２密封環（１０）と、第２密封環（１０）を密封に保持すると共に軸と密封状態に固着するシールカラー（５０）とを具備し、第２密封環（１０）の密接面（１０Ｄ）とシールカバー（３０）の絞り面（３０Ｆ）に密接して空間部（３０Ｇ）内のクエンチング流体が機外へ漏洩するのを防止するパッキン（４）を有するものである。

Description

明 細 書
メカニカルシール装置
技術分野
[0001] 本発明は、構造簡単で、メカ-カルシールの摺動シール面を冷却可能にするメカ 二カルシール装置に関する。特に、高粘度の被密封流体、スラリーを含む被密封流 体、ケミカル液の被密封流体などをシールするのに適し、被密封流体の固形物が密 封環の摺動面に付着し、また、シール部品間に目詰まりして摺動発熱するのを防止 したカートリッジ型のメカ-カルシール装置の技術分野に関するものである。
背景技術
[0002] メカニカルシール装置は、 自動車や化学装置のような大量生産又は大量処理の装 置に取り付けるために、構造が簡単であると共に、組立 ·分解 ·点検が容易でなけれ ばならない。さらに、メカ-カルシール装置は、生産コストを低減できる構造でなけれ ばならない。また、メカ-カルシール装置は、油や、ケミカル液のような被密封流体を シールするために、その被密封流体である液体により密封環の摺動シール面が発熱 するのを防止しなければならない。近年、このような技術的背景の基にメカ-カルシ ール装置の構造を単純化すると共に、摺動シール面の発熱を防止し、且つ摺動シ一 ル面、パッキン、 oリング等のシール能力の向上とともに、その点検'修理を容易にす る改善が求められている。
[0003] 本発明に係わる先行技術には、図 6に示すメカ-カルシール装置が存在する（例え ば、特開 2000— 356270号公報、米国特許第 5, 213, 340号明細書を参照）。図 6 は、ケーシング 160に取り付けたメカ-カルシール装置 100の全断面図である。この メカ-カルシール装置 100は、ケミカル液等を作動させるポンプの軸封装置として利 用することができる。
[0004] まず、このメカ-カルシール装置 100の構造を簡単に説明する。図 6に於いて、メカ 二カルシール装置 100は、ケーシング 160の孔に貫通する回転軸 170とケーシング 1 60との間をシールするとともに取付を容易にするために、ケーシング 160の端面 160 Aに取り付けられるカートリッジ型にしたものである。このメカ-カルシール装置 100に は、ケーシング 160の機内 Aに配置された固定密封環 103と回転密封環 110を設け たメカ-カルシール 102が主要な構成である。さらに、メカ-カルシール 102の固定 密封環 103とその保持体 106をケーシング 160の機外 Bに保持するためのケース本 体 130と、メカ-カルシール 102の回転密封環 110を回転軸 170の機内 A側に保持 するためのスリーブ 120も主要な構成部品である。
[0005] 回転密封環 110は、ケーシング 160の機内 Aに設けた孔に配置されている。この回 転密封環 110は、ケーシング 160の孔の奥に配置するために、内周面 120Cが回転 軸 170に嵌着した長いスリーブ 120の一端部に装着されている。また、スリーブ 120 の外方側の他端部は、保持部 125と嵌着すると共に、スクリューソケット 127を介して スリーブ 120が回転軸 170に固着されている。回転密封環 110とスリーブ 120との連 結は、連結部品 129を介して結合されている。この回転軸 170とスリーブ 120、及び スリーブ 120と連結部品 129との各嵌合間には、シール用の Oリング 105C、 105Cを 配置している。また、スリーブ 120と連結部品 129とは、ドライブピン 120Pを介して共 に回動可能に連結されている。さらに、連結部品 129と回転密封環 110とは、嵌合内 で符号が付 、て 、な 、ドライブピンを介して共に回動可能に連結されて 、る。連結部 品 129と回転密封環 110との嵌合間は Oリング 105Bによりシールしている。
[0006] 一方、固定密封環 103は、円筒状の保持体 106の一端部に設けられた段付きの環 状面に嵌着して保持されている。保持体 106は、ケース本体 130の内周面に軸方向 へ移動自在に嵌合している。また、ケース本体 130に設けられた固定ピン 132により 保持体 106を回転不能に保持している。この保持体 106とケース本体 130との嵌合 間は Oリング 105Aによりシールされている。そして、保持体 106の他端部には、ばね 受部 107が嵌め込まれて固定されている。
[0007] ケース本体 130はケーシング 160の端面 160Aに接合すると共に、ケーシング 160 に設けられた植え込みボルト 163にナット 163 Aを螺合してケース本体 130をケーシ ング 160に固定して!/、る。このケース本体 130の側面には段付き面 130 Aが設けられ て!、る。この段付き面 130Aにばね座体 112が止めねじ部 119により取り付けられて いる。ばね座体 112に支持されたばね 109は、ばね受部 107との間に配置されてお り、ばね 109によりばね受部 107と保持体 106とを介して固定密封環 103を弹発に押 圧している。このばね 109により押圧された固定密封環 103は回転密封環 110と密 接して被密封流体をシールする。ばね座体 112の内周には取付溝 112Gが設けられ ている。この取付溝 112Gには螺旋状に巻かれたガスケット 115が配置されている。こ のガスケット 115のシール面 115Bはスリーブ 120の外周面 120Bに密接している。
[0008] そして、回転密封環 110と固定密封環 103と付属部品との組合せ力もなるメカ-力 ルシール 102の回転密封環 110と固定密封環 103との摺動面を冷却するために、こ のメカ-カルシール 102の外周面側を通るフラッシング通路 140と、メカ-カルシー ル 102の内周面側を通るクェンチング通路 141がそれぞれケース本体 130の外周面 力も内周面に向かって貫通している。そして、フラッシング通路 140をフラッシング流 体 (清水) VIが流れると共に、クェンチング通路 141をクェンチング流体 (清水) V2 が流れる。
[0009] このように構成されたメカ-カルシール装置 100は、ケース本体 130にフラッシング 通路 140とクェンチング通路 141とを設けてメカ-カルシール 102の外周側にフラッ シング流体 VIを供給するとともに、メカ-カルシール 102の内周側にクェンチング流 体 VIを供給する構造に構成されている。この構造では、摺動発熱の原因となる回転 密封環 110と固定密封環 103との相対する摺動シール面を面積の大きい外周面側 力も効果的に冷却することが困難になる。特に、相対する摺動シール面の間を内周 側から冷却すれば、摺動する面間に介在する流体に作用する遠心力により、クェン チング液が外周側に存在する油やケミカル液である被密封流体に混入する恐れがあ るので問題となる。さらに、スリーブ 120の外方端部と内方端部の間にクェンチング通 路 140とフラッシング通路 141及び回転密封環 110と固定密封環 103を設けたメカ 二カルシール 102を配置する構成にしなければならないので、スリーブ 120は長尺に なる。また、スリーブ 120の外方端部にガスケット 115を設けると共に、内方端部に O リング 105C, 105Cを設けている為に、メカ-カルシール装置 100はさらに長尺にな ると共に、ガスケット 115と Oリング 105A, 105C, 105Cとを取付けるためのシール 構造が複雑になる。
[0010] 特に、メカ-カルシール 102より機内 Aの内方に Oリング 105C, 105Cを設け、この Oリング 105C, 105Cによりクェンチング通路 141からのクェンチング流体 V2が機内 Aへ浸入するのをシールすると共に、ケーシング 160の孔内に存在する被密封流体 力 Sクェンチング通路 141へ浸入するのをシールする構成にしなければならないため に、各 Oリング 105A, 105B, 105C, 105Cのシール構造を複雑にするとともに、大 きな形状にしている。また、ガスケット 115は、ケース本体 130の端面にばね座体 112 を突出して取り付けなければならな 、ので、シール能力を付与するためのガスケット 1 15の構成、及びばね座体 112の構造が複雑になる。また、ケース本体 130の両側面 力もばね座体 112と固定密封環 103とが突出する構造のために、メカ-カルシール 装置 100の保管や管理が困難になる。さらに、固定密封環 103がばね 109によりケ 一シング 160の孔内に押し込む構成であり、反対に、回転密封環 110をケース本体 130の外方へ調節して取付ける構成であるため、この回転密封環 110と固定密封環 103とを取付て調節することが困難になる。
[0011] 本発明は、上述のような問題点に鑑み成されたものであって、その発明が解決しよ うとする技術的課題は、クェンチング流体によりメカ-カルシールの摺動するシール 面側の冷却と、洗浄と、潤滑とを効果的にすることにある。同時に、メカニカルシール 装置の構造を簡単にして小型にすることにある。また、メカ-カルシール装置の組立 と、分解と、点検を容易にすることにある。
発明の開示
[0012] 本発明は、上述のような技術的課題を解決するために成されたものであって、その 技術的解決手段は以下のように構成されて 、る。
[0013] 本発明のメカ-カルシール装置は、軸を嵌装した装置本体に取り付けられて軸の 周面をシールするメカニカルシール装置であって、装置本体の外面に取り付けられ て軸が挿入可能な嵌合面を有すると共に嵌合面より機外側に空間室を形成するシ 一ルカバーと、空間室に貫通してクェンチング流体を空間室内に供給するタエンチ ング通路と、シールカバーに設けられて空間室より機外側に有する環状の絞り面と、 シールカバーの嵌合面との間がシールされて移動自在に嵌合する移動面を有すると 共に空間室内にシール面を有する第 1密封環と、第 1密封環のシール面と密接可能 な相対摺動シール面を有すると共に外周に絞り面と対向する密封面を有する第 2密 封環と、第 2密封環を密封に保持すると共に軸と密封に固着するシールカラーとを具 備し、第 2密封環の密接面とシールカバーの絞り面に密接して空間室内のタエンチ ング流体をシールするパッキンを有するものである。
[0014] この本発明に係わるメカ-カルシール装置によれば、クェンチング通路がメカ-力 ルシールの外周を覆う空間室内に連通してクェンチング通路力 供給されるタエンチ ング流体 (以下、実施例ではクェンチング液とも言う）液を空間室によって循環させて メカ-カルシールの外周面を効果的に冷却できる。さらに、メカ-カルシールの内周 面より面積の大きくなる外周面側力 冷却して冷却効果を発揮することができる。さら に、クェンチング通路力 供給されるクェンチング流体によってメカ-カルシールの 周面を効果的に洗浄することもできる。また、ノ ッキンにより空間室力もクェンチング 流体が機外へ流出するのを遮断できると共に、パッキンにより両密封環を大きく覆う 空間室に形成することができる。特に、クェンチング流体が第 1密封環と第 2密封環 の外周側に存在するので、相対摺動面間に作用する遠心力によりクェンチング流体 が被密封流体側へ浸入して被密封流体に混入するのも効果的に防止できる。また、 ノ ッキンにより空間室内を密封してクェンチング流体の圧力を高めることができるから 、摺動シール面間や Oリングの接合面間に浸入する不純物をこの圧力によって低圧 側 (相手側）へ押し返すことができるので、第 1密封環のシール面が相対摺動シール 面に密接する応答能力が発揮できる。このため、相対するシール面のシール能力を 向上できる。
[0015] 次に、本発明に係わる各実施態様の発明について以下に述べる。
[0016] 本発明に係わる第 1実施態様の発明のメカ-カルシール装置は、第 2密封環には 相対摺動シール面に対して軸方向反対側に接合面を有するとともに、シールカラー には接合面に対向する保持面を有し、且つ第 2密封環の接合面とシールカラーの保 持面との間にパッキンの取付部が挟持されて取付部と反対の密接面が絞り面に密接 して空間室内のクェンチング液をシールするものである。
[0017] この第 1実施態様のメカ-カルシール装置によれば、第 2密封環の機外側に狭持し て保持されたパッキンが絞り面と密接してシールしているので、環状溝内を循環する クェンチング流体は第 2密封環の外周面を確実に冷却すると共に、洗浄することがで きる。このため、ノ ッキンの取付部品を不用としてメカ-カルシール装置を小型にする 。同時に、ノ ッキンは、絞り面と密封面との間隙による遮断効果と協働してクェンチン グ液を効果的にシールする。また、このメカ-カルシール装置を機器へ組み込む場 合でも、第 1密封環はシールカバーに内装されていると共に、第 2密封環はシール力 ラーに保持されてユニットィ匕されているから、メカ-カルシール装置の組み立て及び 分解が極めて容易になる。さらに、シールカバー力もシールカラーを取り外すと第 1 密封環と第 2密封環とパッキンとを簡単に取り外すことが可能になるので、部品の交 換が容易になる。又、メカ-カルシール装置はユニットィ匕されてスリーブゃパッキンを 保持する部品が不用になるから、軸方向へ大きく突出する部品もなぐ製品管理で大 量にメカ-カルシール装置を整列するが、この部品の管理が容易になる。
[0018] 本発明に係わる第 2実施態様の発明のメカ-カルシール装置は、第 2密封環が絞り 面の内周側に配置されて絞り面との間に微小な間隙を形成する密封面を有するもの である。
[0019] この第 2実施態様のメカニカルシール装置によれば、第 2密封環が絞り面の内周側 に配置されて絞り面との間に微小な間隙を形成する密封面を有するので、絞り面と微 小な間隙を設けて第 2密封環が回転するとき、微小な間隙内の流体を機内側へ押し 返して遮断する。この遮断はパッキンによるシールと密封面と絞り面との微小間隙に より効果的に発揮される。
[0020] 本発明に係わる第 3実施態様の発明のメカ-カルシール装置は、ノ ッキンの取付 部に取付孔を有すると共に、取付孔がシールカラーに設けられたドライブピンに係合 して回動不能に取り付けられて 、るものである。
[0021] この第 3実施態様のメカ-カルシール装置によれば、パッキンが取付部に取付孔を 有すると共に、取付孔がシールカラーに設けられたドライブピンに係合して回動不能 に取り付けられているから、第 2密封環が回転してもノ^キンが勝手に回動することな ぐ密接面のシール能力を発揮する。特に、ノ ッキンは、ドライブピンにより保持され ているので、軸方向の厚さも薄くできると共に、径方向の長さも小さくできる。このため 、パッキンは小型にでき、回転時の摺動抵抗も小さくできる効果を奏する。
[0022] 本発明に係わる第 4実施態様の発明のメカ-カルシール装置は、第 1密封環がシ 一ルカバーの嵌合面に移動自在に嵌合すると共に、弾発手段により機外方向へ押 圧され、且つ第 2密封環がシールカラーに嵌合して機外側力 相対摺動シール面を 第 1密封環の摺動シール面に密接に固定されているものである。
[0023] この第 4実施態様のメカ-カルシール装置によれば、第 1密封環がシールカバーの 嵌合面と移動自在に嵌合すると共に、第 2密封環がシールカラーに嵌合して機外側 力 相対摺動シール面を第 1密封環の摺動シール面に密接可能に固定されている。 このため、第 1密封環はシールカバーと嵌合して保持されていると共に、第 2密封環 を機外側力 装着するだけで簡単に第 1密封環に組み立てられる。また反対に、メカ 二カルシール装置は、分解して部品の交換が容易になる。
図面の簡単な説明
[0024] [図 1]図 1は、本発明の第 1実施の形態に係わるメカ-カルシール装置の全断面図で ある。
[図 2]図 2は、図 1に示すパッキンの正面図である。
[図 3]図 3は、本発明の第 2実施の形態に係わるパッキンの部分断面図である。
[図 4]図 4は、本発明の第 3実施の形態に係わるパッキンの部分断面図である。
[図 5]図 5は、図 1に示すメカ-カルシール装置の正面図である。
[図 6]図 6は、本発明より先行するメカニカルシール装置の全断面図である。
発明を実施するための最良の形態
[0025] 以下、本発明に係わる実施例のメカ-カルシール装置を図面に基づ 、て詳述する
。尚、以下に説明する各図面は、寸法関係が正確な設計図である。
[0026] 図 1は、本発明に係わるメカ-カルシール装置 1を取り付ける装置本体 (ケーシング
) 60と装置本体 60の穴に嵌装する回転軸 (軸とも言う） 70の間をシールするために、 メカ-カルシール装置 1を両部品間にカートリッジ型に装着した全断面図である。又、 図 2は、図 1のメカ-カルシール装置 1に設けられたパッキンの平面図である。更に図 5は図 1のメカ-カルシール装置 1の正面図である。これらの図面を参照して以下にこ のメカ-カルシール装置 1を説明する。
[0027] 図 1は、本発明に係わる第 1実施例のメカ-カルシール装置 1を示すものである。装 置本体（ケーシング） 60の軸用の孔には、回転軸 70が貫通している。メカ-カルシー ル装置 1は、装置本体 60の軸用の孔の周りに設けられた外面 61にシールカバー 30 を介して取り付ける。この装置本体 60には、外面 61側に 4個の植え込みボルト 63が 円周上の 4箇所に設けられている。また、回転軸 70は軸用の孔に装着されて図示省 略の軸受けにより回転可能に支持されている。なお、装置本体 60の穴内が機内 Aで あり、メカ-カルシール装置 1に対して装置本体 60と反対側（外方）が機外 Bである。
[0028] さらに、図 1及び図 5に基づいてメカ-カルシール装置 1の詳細な構成を以下に説 明する。装置本体 60に取り付けられるシールカバー 30は、図 5に示すように、四角形 状に形成する。そして、シールカバー 30には、中心力 各四角方向へ外方が突抜け た固定溝 (欠け穴） 45を設ける。このシールカバー 30の固定溝 45を植え込みボルト 63に通してから植え込みボルト 63にナット 63Aを締め付けて装置本体 60の外面 61 にシールカバー 30を固定する。また、シールカバー 30の内部には軸方向へ孔を形 成する。また、固定されたシールカバー 30の前面には、孔を囲んで位置決め部 30T を設ける。この位置決め部 30Tは外周に位置決め溝 30Bを設けるために軸方向へ 凸部に形成する。このシールカバー 30の孔を形成する内周面は、機内 Aから機外 B に向力つて順に嵌合面 30Cと空間部（以下、環状溝と言う） 30Gと絞り面 30Fとを形 成する。この内、環状溝 30Gは嵌合面 30Cと絞り面 30Fとの間で嵌合面 30Cの外径 より大径に形成する（環状溝 30Gは、嵌合面 30Cより大径に形成することなぐ嵌合 面 30Cとほぼ同じ径にし、且つ固定用密封環 3と回転用密封環 10の各外周を嵌合 面 30Cの内径より小さくして環状溝 30G内の固定用密封環 3と回転用密封環 10との 空間（間隙)を大きくしても良い)。また、環状溝 30Gの内周に固定用密封環 3と回転 用密封環 10の大部分が内在するように環状溝 30Gの軸方向の幅寸法を大きく形成 する。さらに、絞り面 30Fは、環状溝 30Gの軸方向の幅を大きくするために、位置決 め部 30Tの内周に形成する。
[0029] また、シールカバー 30には、外周面 30Aから環状溝 30G内に貫通するクェンチン グ通路 40を設けると共〖こ、環状溝 30G力も外周面 30Aへ貫通するドレン孔 40A (図 5を参照）を設ける。このクェンチング通路 40とドレン孔 40Aのポートには、図示省略 の配管と接続可能な管用ねじ穴を形成する。そして、配管を流れて来たクェンチング 流体 (以下、クェンチング液とも言う） VIは、クェンチング通路 40から直接にメカ-力 ルシール 2の相対するシール面（以下、摺動シール面とも言う） 3Aと相対摺動シール 面 10Aとの外周側に注入される。そして、この供給されたクェンチング液 VIは、環状 溝 30G内を循環してからドレン孔 40Aを介して排出させる。この摺動シール面 3Aと 相対摺動シール面 10Aとの摺動時の発熱を冷却すると共に、メカ-カルシール 2に 付着している不純物を洗浄する。尚、メカ-カルシール 2は、固定用密封環 3と回転 用密封環 10とを組み合わせた名称である。さらに、装置本体 60には、外周面 30Aか ら嵌合面 30C側へ貫通するフラッシング通路 41を設ける。さらに、必要に応じて、シ 一ルカバー 30の外周面 30Aから内周面 30C内又は環状溝 30G内へ貫通する第 2フ ラッシング通路 41 A又は第 2クェンチング通路 41 A或 ヽは第 2ドレン孔 41 A (図 5参照 )を設けると良い。そして、フラッシング通路 41から断続的に供給されるフラッシング 液 (清水) V2は、固定用密封環 (例えば、第 1密封環) 3と回転用密封環 (例えば、第 2密封環) 10の被密封流体と接する内周面 3C、 10Cを洗浄する。なお、被密封流体 とは、装置本体 60内で使用されるケミカル液又高粘度液或 ヽは不純物を含む流体 等である。
[0030] シールカバー 30の嵌合面 30Cには、固定用密封環 3の移動面 3Dが軸方向へ移 動自在に嵌合する。固定用密封環 3の移動面 3Dには、嵌合面 30Cとの間をシール する Oリング用の第 1シール溝 3Bを形成する。この第 1シール溝 3Bは、付着物を洗 浄しゃすくするために機内 A側が嵌合面 30Cに対し間隔を大きく形成して ヽる。この 第 1シール溝 3Bの機内 A側の移動面 3Dの径を嵌合面 30Cの径より小径にして間隔 を大きくする構成は一実施例である。尚、この第 1シール溝 3Bより機内 A側の移動面 3Dの径を嵌合面 30Cの径と近似にし、この両部品間の間隔を小さな寸法に形成し ても良い。そして、この第 1シール溝 3Bには、 Oリング (シールリング） 5Aを取り付ける 。この Oリング 5Aの材質は、フッ素ゴム、 -トリルゴム、 H— NBR、 EPDM、パーフロ 口エラストマなどでる。
[0031] さらに、固定用密封環 3は、第 1シール溝 3Bと反対側の端面に摺動シール面 3Aを 形成する。また、固定用密封環 3の外周側はフランジ 3Fに形成する。そして、このフ ランジ 3Fには案内溝 3Gを形成する。また、シールカバー 30の環状溝 30Gの側面に 設けた嵌着穴に固定ピン 35を圧入して取り付けている。この固定ピン 35に対して案 内溝 3Gを移動自在に嵌合し、この固定ピン 35により固定用密封環 3は軸方向へは 移動するが、回転方向へは係止されている。また、このフランジ 3Fと対向するシール カバー 30には、周方向へ複数個に配置した穴状のばね座 30Hを設ける。
[0032] そして、周面に沿って等配に設けたコイルスプリング 9がばね座 30Hに着座して固 定用密封環 3を弹発に押圧している。さらに、固定用密封環 3の通路用の内周面 3C は、回転軸 70の外周面 70Aに対して大きな間隙になるように形成する。そして、フラ ッシング通路 41から流れるフラッシング液 V2が固定用密封環 3の内周面 3Cを流通 できるようにする。このフラッシング液 V2は、被密封流体に含む固形物がメカ-カル シール 2の内周面 3C、 IOCや各摺動シール面 3A, 10Aに付着するのを防止する。 この固定用密封環 3は、炭化珪素、カーボン、その他セラミックスなど力 製作されて いる。
[0033] 一方、シールカラー 50は、内周に嵌着周面 50Cと第 2シール溝 50Bを設けて 、る。
この嵌着周面 50Cが回転軸 70の外周面 70Aと嵌着すると共に、第 2シール溝 50B に装着された Oリング 5Cにより両部品の嵌着面間をシールする。また、シールカラー 50に螺合したセットスクリュー 51の先端部を回転軸 70の外周面 70Aに止めてシー ルカラー 50を回転軸 70に固定する。そして、シールカラー 50に於ける回転用密封 環 10の内側にある外周を結合面 50Dに形成する。また、結合面 50Dより外周側に設 けた環状の段付面には保持面 50Sを設ける。さらに、シールカラー 50の保持面 50S に設けた嵌着穴にドライブピン 52を圧入して取り付ける。
[0034] また、回転用密封環 10の一端には相対摺動シール面 10Aを形成する。この相対 摺動シール面 10Aは、固定用密封環 3の摺動シール面 3Aと密接しながら摺動でき るように形成する。さらに、回転用密封環 10の外周には、密封面 10Dを設ける。この 密封面 10Dは、位置決め部 30Tの絞り面 30Fと近接した間隙 Cを設けて嵌合する。 この密封面 10Dと絞り面 30Fとは近接に嵌合してクェンチング通路 40から供給され るクェンチング液 VIを間隙 Cの効果により遮断する。さらに、回転用密封環 10の内 周面 10Cにシール用の段付面 10Bを形成する。この段付面 10Bに Oリング 5Bを取り 付けて回転用密封環 10の内周面 10Cとシールカラー 50の結合面 50Dとの嵌着面 間をシールする。また、回転用密封環 10の機外 B側の端の接合面 10Eには、ピン用 凹部 10Gを形成する。このピン用凹部 10Gにシールカラー 50の嵌着穴に圧入したド ライブピン 52を挿入し、回転用密封環 10とシールカラー 50の両部品が周方向に対 して移動しないように互いに係止させる。そして、ドライブピン 52によりシールカラー 5 0の回転力を回転用密封環 10に伝達する。この回転用密封環 10は、炭化珪素、力 一ボン、その他のセラミックスなどの材質力も製作される。
[0035] 絞り面 30Fと密封面 10Dとの間の間隙 Cを遮断するパッキン 4は、図 2に示すように 形成する。このパッキン 4の正面図を図 2に示す。このパッキン 4は、リング状に形成さ れて内周に取付部 4Bを形成すると共に、外周にシール部 4Aを形成する。ノ ッキン 4 の外周は密接面 4Sに形成すると共に、内周は嵌着面 4Cに形成する。さら〖こ、取付 部 4Bにはドライブピン 52と密封に嵌合する取付孔 4Hを設ける。そして、取付孔 4H をドライブピン 52に嵌合すると共に、取付部 4Bを固定用密封環 10の接合面 10Eと シールカラー 50の保持面 50Sとの各面間に圧着する。また、パッキン 4の密接面 4S は、絞り面 30Fに密接させる。このパッキン 4の密接面 4Sは絞り面 30Fの機外 B側で 接合している。このパッキン 4を設けることにより環状溝 30G内のクェンチング液 VIの 圧力を高めることもできる。クェンチング液 VIの圧力が高くなると、 Oリング 5Aの摺動 面に付着しょうとする不純物を押し返して洗浄効果を発揮することができる。そして、 固定用密封環 3の摺動シール面 3Aが相対摺動シール面 10Aに対して軸方向へ密 接に応答する作動を良好にする。
[0036] シールカバー 30には、装置本体 60との間にガスケット 34を設けてシールしている。
このガスケット 34はシールカバー 30と装置本体 60との間をシールする場合は、図 1 に示す形状でよいが、フラッシング通路 41からのフラッシング液 (清水) V2をメカ-力 ルシール 2の内周面 3C、 10Cに効率よく流す場合には、リング状のガスケット 34の内 周面は、回転軸 70と近接状態になるように、図 1の形状より小径にすると良い。このガ スケットは、ゴム、榭脂又はゴムをコーテングした金属などの材質力も製作されている 。そして、フラッシング通路 41から供給されたフラッシング液 V2は、ガスケット 34に当 接してメカ-カルシール 2と回転軸 70との間の流通路を流れてメカ-カルシール 2の 内周面 3C、 10C及び摺動シール面 3Aと相対摺動シール面 10Aとの内径面に付着 する固形物を洗浄するとともに、摺動面を潤滑する。
[0037] さらに、シールカバー 30の環状溝 3Gは、固定用密封環 3と回転用密封環 10Aの 大部分を覆うように軸方向に大きな寸法に形成すると良 、。この環状溝 3Gの機内 A 側の側面は、固定用密封環 3の第 1シール溝 3Bの近くまで近接するように形成して いる。さらに、環状溝 30Gの回転用密封環 10側の側面は、回転用密封環 10の中間 まで達している。また、環状溝 30Gの外周面の径も大きく形成すると良い。そして、ク ェンチング通路 40から供給されるクェンチング液 VIは直接に摺動シール面 3Aと相 対摺動シール面 10Aとの内径面へ射出できるように構成されている。また、環状溝 3 0Gの幅は、固定用密封環 3と回転用密封環 10との外周を覆うように大きく形成され て！、るから、固定用密封環 3の摺動シール面 3Aと回転用密封環 10の相対摺動シ一 ル面 10Aが互いに摺動して摩擦により発熱しても、この冷却用または洗浄用の環状 溝 30Gを流れるクェンチング液 VIの流量により冷却されると共に、洗浄されてその 効果を発揮する。このメカ-カルシール 2の冷却と洗浄の効果は、クェンチング液 VI が流れる環状溝 30Gのメカ-カルシール 2に近接した構造と、クェンチング液 VIをシ ールするパッキン 4の回転時のクェンチング液 VIを押し返す構造と、により達成され る。
[0038] この様に構成されたシールカバー 30とシールカラー 50は、シールカラー 50にボル ト 59を介して取り付けるとともに、セットプレート 55の凸部をシールカバー 30の位置 決め溝 30Bに嵌め込んで位置決めと同時に組み立てる。そして、回転用密封環 10 が位置決めされたらソケットねじ 51を回転軸 70へ螺合してとめ、シールカラー 50を 回転軸 70に固定する。尚、セットプレート 55は、仮想線で示すような形に形成されて おり、シールカラー 50の周面に 3等配に配置してセットプレート 55を取付ける。このセ ットプレート 55は組立後に取り外すと良い。
[0039] 図 3は、本発明に係わる第 2実施例を示すパッキン 4の部分断面図である。このパッ キン 4は、リング状の側面に周方向へ沿って放射状に凹凸の歯形を設けて吐出手段 4Tに構成したものである。この吐出手段 4Tは、凸部 4T1と凹部 4T2から形成する。 その他の名称は図 2に示す符号の名称と同じであり、シール部 4Aと取付部 4Bと嵌 着面 4Cと密接面 4Sから構成する。この吐出手段 4Tにより、微小な間隙 C内のクェン チング液 VI (図 1参照)を環状溝 30G内に押し返し、密接面 4Sに不純物が付着して 密接面 4Sが摩耗させるのを防止する。同時に、吐出手段 4Tは、クェンチング液 VI に含む不純物を環状溝 30G側へ押し返してパッキン 4のシール能力を発揮させて回 転用密封環 10を冷却とともに、洗浄もする。このパッキン 4はフッ素榭脂、 H-NBR 等の榭脂またはゴム材製である。
[0040] 図 4は、本発明に係わる第 3実施例を示すパッキン 4の部分断面図である。このパッ キン 4は、図 2に示すパッキン 4と同一符号で示すように略同一形状である。相違する 点は、密接面 4Sのクェンチング液 VI (図 1参照)側にのみ螺旋溝の吐出手段 4S1を 設けてクェンチング液 V 1を環状溝 30G内に押し返し、ノ ッキン 4のシール能力を発 揮させるものである。このパッキン 4はフッ素榭脂材製である。
[0041] 上述のように構成されたメカ-カルシール装置 1では、環状溝 30G内のタエンチ ング液 VIによりメカ-カルシール 1の摺動発熱を効果的に冷却して相対シール面 3 A、 10Aの熱による破損や鳴き現象を防止できる。また、環状溝 30G内のクェンチン グ液 VIの冷却効果により各相対シール面 3A, 10Aのシール効果を発揮させること ができる。また、先行技術のようなスリーブが不要になるので、シールカバー 30から 軸方向へ突出することもなぐ部品管理で部品の保管が容易になる。また、パッキン 4 を回転用密封環 10とシールカラー 50との間に挟持する構成のために、組立のため の取付が容易であるとともに、修理のための分解が容易になる。さらに、部品点数が 少なくできる効果を奏する。さらには、メカニカルシール装置 1は、回転用密封環 3を 保持するシールカバー 30と、回転用密封環 10を保持するシールカラー 50とを互い に結合する構成であるから、組立が極めて容易になる効果が期待できる。そして、環 状溝 30Gとパッキン 4との組み合わせ構造によりクェンチング液 VIがメカ-カルシー ル 2の外周を効率的に循環して冷却しながら洗浄もする。さらに、シールカラー 50を 回転軸 70から取り出せば、互いに嵌合された状態の固定用密封環 3と回転用密封 環 10とパッキン 4とは簡単に分解できて部品交換が容易になる。
[0042] 以上は、本発明の特定の実施例について記載した力 これらの実施例の説明は、 発明の全部を網羅するものではなぐ或いは、開示された形態に本発明を限定する ものでもない。この実施例力も種々の変更や修正ができることは、記載例から明らか である。本発明の技術的範囲は請求項によって規定されている。
産業上の利用可能性 以上に説明したように、メカ-カルシール装置は、シール面の摺動熱に伴う不具合 を防止するとともに、小型化を可能にし、且つメカ-カルシール装置の軽量ィ匕を可能 にして自動車等のポンプ等に取り付けても有用である。また、メカ-カルシール装置 は、組立、分解が容易であるので、量産の装置に用いて有用である。さらに、メカ-力 ルシール装置の冷却、洗浄、摺動シール面の潤滑に優れて、し力も、耐久能力を発 揮するので、ケミカル液をシールするのに有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 軸を嵌装した装置本体に取り付けられて軸の周面をシールするメカニカルシール装 置であって、前記装置本体の外面に取り付けられて前記軸が挿入可能な嵌合面を 有すると共に前記嵌合面より機外側に空間部を形成するシールカバーと、前記空間 部に貫通してクェン チング流体を前記空間部内に供給するクェンチング通路と、前 記シールカバーに設けられて前記空間部より前記機外側に有する環状の絞り面と、 前記シールカバーの前記嵌合面と密封にして移動自在に嵌合する移動面を有する と共に前記空間部内にシール面を有する第 1密封環と、前記第 1密封環の前記シー ル面と密接可能な相対摺動シール面を有すると共に外周に前記絞り面と対向する密 封面を有する第 2密封環と、前記第 2密封環を密封に保持すると共に前記軸と密封 状態に固着するシールカラーとを具備し、前記第 2密封環の前記密接面と前記シー ルカバーの前記絞り面に密接して前記空間部内のクェンチング流体が機外へ漏洩 するのを防止するパッキンを有する、ことを特徴とするメカ-カルシール装置。
[2] 前記第 2密封環には前記相対摺動シール面に対して軸方向反対側に接合面を有す るとともに、前記シールカラーには前記接合面と対向する保持面を有し、且つ前記パ ツキンは前記第 2密封環の前記接合面と前記シールカラーの前記保持面との間に挟 持される取付部を有し、前記取付部と反対の密接面が前記絞り面に密接して前記空 間部内のクェンチング流体が機外に漏洩するのを防止す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装置。
[3] 前記第 2密封環が前記絞り面の内周側に配置されて前記絞り面との間に微小な間隙 を形成する密封面を有することを特徴とする請求項 1又は請求項 2に記載のメカ二力 ルシール装置。
[4] 前記パッキンの前記取付部に取付孔を有すると共に、前記取付孔が前記シールカラ 一に設けられたドライブピンに係合して回動不能に取り付けられていることを特徴とす る請求項 1又は請求項 2又は請求項 3に記載のメカニカルシール装置。
[5] 前記第 1密封環が前記シールカバーの前記嵌合面に嵌合すると共に弾発手段によ り機外方向へ押圧され、且つ前記第 2密封環が前記シールカラーに嵌合して機外側 力 前記相対摺動シール面を前記第 1密封環の前記摺動シール面に密接に固定さ れていることを特徴とする請求項 1又は請求項 2又は請求項 3又は請求項 4に記載の メカ-カルシール装置。
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