(57)【要約】【課題】被密封流体を選ぶことなく使用可能な汎用性の高いメカニカルシールを提供する。【解決手段】静止密封環３５を有しハウジング３に取付けられる静止側要素３０と、回転密封環２５を有し回転軸３に取付けられる回転側要素２０と、静止密封環３５と回転密封環２５とを対向方向に付勢する付勢手段３８Ａ，３８Ｂと、を備えるメカニカルシール１０Ａ，１０Ｂであって、静止密封環３５または回転密封環２５の背面２５ｂ，３５ｂ側を内径側と外径側とに密封状に区画する区画手段３２，３３，３４，３６，３９を有し、区画手段３２，３３，３４，３６，３９の内径側及び外径側に、それぞれ付勢手段３８Ａ，３８Ｂを設置可能な設置空間Ｃ１，Ｃ２が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止密封環を有しハウジングに取付けられる静止側要素と、回転密封環を有し回転軸に取付けられる回転側要素と、前記静止密封環と前記回転密封環とを対向方向に付勢する付勢手段と、を備えるメカニカルシールであって、
前記静止密封環または前記回転密封環の背面側を内径側と外径側とに密封状に区画する区画手段を有し、前記区画手段の内径側及び外径側に、それぞれ前記付勢手段を設置可能な設置空間が設けられていることを特徴とするメカニカルシール。
【請求項２】
前記静止側要素は、前記ハウジングに取付けられるケースを有し、前記区画手段は、前記ケースに対して軸方向に相対移動可能に配置されており、前記設置空間は、前記ケースと前記区画手段との間に形成されている請求項１に記載のメカニカルシール。
【請求項３】
前記区画手段は、前記静止密封環と前記ケースとを区画する筒状部材と、環状の二次シールと、を有し、前記筒状部材は、前記二次シールにより前記ケースと密封状に連結され、かつ軸方向に相対移動可能になっている請求項２に記載のメカニカルシール。
【請求項４】
前記筒状部材は、前記付勢手段を径方向に保持する支持部が形成されている請求項３に記載のメカニカルシール。
【請求項５】
前記ケースは、前記付勢手段を径方向に保持する支持部が形成されている請求項２ないし４のいずれかに記載のメカニカルシール。
【請求項６】
前記回転側要素及び前記静止側要素は、軸方向に離間する方向への移動が規制されてカートリッジ化されている請求項１ないし５のいずれかに記載のメカニカルシール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸を密封するメカニカルシールに関する。
【背景技術】
【０００２】
ウォーターポンプ、攪拌機等のように、固定側構造（ハウジング）に対して相対的に回転可能に回転軸を取付けるにあたり、固定側構造と回転軸との間を軸封するメカニカルシールが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１に示されるメカニカルシールは、ウォーターポンプに適用されるものであり、静止密封環、静止密封環に外嵌されたベローズ、及びベローズの外径側に配置されて静止密封環を回転密封環側に付勢するウェーブスプリング（付勢手段）を有する静止側要素と、回転密封環を有する回転側要素と、から構成され、ウォーターポンプ駆動時に、静止密封環及び回転密封環の外径側に導かれた水やＬＬＣ（Ｌｏｎｇ  Ｌｉｆｅ  Ｃｏｏｌａｎｔ）といった被密封流体の圧力を利用して当該被密封流体を密封している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５００９９０９号公報（第２頁、第８図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示されるメカニカルシールは、被密封流体の圧力が弱まっても、ウェーブスプリングの付勢力によって静止密封環及び回転密封環が密接した状態を保つことができるようになっている。このようなメカニカルシールを汎用的に使用しようとすると、被密封流体が高濃度スラリーや腐食性である際にはウェーブスプリングが目詰まりや腐食する虞があった。
【０００６】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、被密封流体を選ぶことなく使用可能な汎用性の高い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】
【０００７】
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、
静止密封環を有しハウジングに取付けられる静止側要素と、回転密封環を有し回転軸に取付けられる回転側要素と、前記静止密封環と前記回転密封環とを対向方向に付勢する付勢手段と、を備えるメカニカルシールであって、
前記静止密封環または前記回転密封環の背面側を内径側と外径側とに密封状に区画する区画手段を有し、前記区画手段の内径側及び外径側に、それぞれ前記付勢手段を設置可能な設置空間が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、区画手段の内径側及び外径側に設けられた設置空間の一方を適宜選択して付勢手段を配置することができるので、汎用性の高いメカニカルシールを提供することができる。例えば、区画手段の内径側及び外径側に設けられた設置空間から被密封流体に影響されない設置空間を選択して付勢手段を配置することができる。
【０００８】
好適には、前記静止側要素は、前記ハウジングに取付けられるケースを有し、前記区画手段は、前記ケースに対して軸方向に相対移動可能に配置されており、前記設置空間は、前記ケースと前記区画手段との間に形成されている。
これによれば、ケースと区画手段とが軸方向に相対移動可能であるため、付勢手段の組付けが容易である。
【０００９】
好適には、前記区画手段は、前記静止密封環と前記ケースとを区画する筒状部材と、環状の二次シールと、を有し、前記筒状部材は、前記二次シールにより前記ケースと密封状に連結され、かつ軸方向に相対移動可能になっている。
これによれば、ケースと区画手段とが軸方向に相対移動可能であるため、組付けが容易である。
【００１０】
好適には、前記筒状部材は、前記付勢手段を径方向に保持する支持部が形成されている。
これによれば、筒状部材は径方向に当接された状態で付勢手段を保持可能であるため、付勢手段を設置空間に精度よく位置決めできる。
【００１１】
好適には、前記ケースは、前記付勢手段を径方向に保持する支持部が形成されている。
これによれば、ケースは径方向に当接された状態で付勢手段を保持可能であるため、付勢手段を設置空間に精度よく位置決めできる。
【００１２】
好適には、前記回転側要素及び前記静止側要素は、軸方向に離間する方向への移動が規制されてカートリッジ化されている。
これによれば、メカニカルシールは、ハウジング及び回転軸への取付けが容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１におけるメカニカルシールを示す側断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、メカニカルシールの組立手順を示す側断面図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、図２に続いてメカニカルシールの組立手順を示す側断面図である。
【図４】図１から付勢手段の配置位置を変更したメカニカルシールを示す側断面図である。
【図５】本発明の実施例２におけるメカニカルシールを示す側断面図である。
【図６】本発明の実施例３におけるメカニカルシールを示す側断面図である。
【図７】本発明の実施例４におけるメカニカルシールを示す側断面図である。
【図８】本発明の実施例５におけるメカニカルシールを示す側断面図である。
【図９】本発明の実施例６におけるメカニカルシールを示す側断面図である。
【実施例１】
【００１４】
実施例１に係るメカニカルシールにつき、図１から図４を参照して説明する。
【００１５】
尚、本実施例において、回転密封環及び静止密封環の背面とは、回転密封環及び静止密封環において、摺動面の反対側に位置する端面のことである。
【００１６】
図１に示されるように、本発明の実施例に係るメカニカルシール１０Ａは、ポンプや攪拌機等の回転機械のハウジング３と、ハウジング３の軸孔Ｈに挿通された回転軸２との間に設けられて、ハウジング３の内部をメカニカルシール１０Ａの外径側である被密封流体側Ｌ１とメカニカルシール１０Ａの内径側である大気側Ａ１とに区画し、ハウジング３と回転軸２との間の空間を密封してハウジング３内部の被密封流体が外部に漏れ出すことを防止する所謂インサイド型として使用されている。
【００１７】
メカニカルシール１０Ａは、回転軸２に取付けられる回転側要素２０と、ハウジング３に取付けられる静止側要素３０と、から主に構成されており、これら回転側要素２０と静止側要素３０とがカートリッジ化されたものである。
【００１８】
先ず、回転側要素２０について説明する。回転側要素２０は、回転軸２にセットスクリューで固定されるカラー２１と、カラー２１の内径側に配置されるスリーブ２２と、スリーブ２２の内径側に内嵌されるガスケット２４と、ガスケット２４の内径側に内嵌される回転密封環２５と、カラー２１、スリーブ２２及び回転軸２の間に配置されるＯリング２６と、から主に構成されている。
【００１９】
カラー２１は段付き円筒状に形成されており、カラー２１の周壁には、ハウジング３側である紙面右側の端部の一部に紙面右側及び内径側に開放された凹設部２１ａが、周方向に６等配に形成されている。尚、凹設部２１ａは、６等配以外に形成されていてもよい。
【００２０】
スリーブ２２は断面視横向きＪ字状の環状に形成されており、外径側にて軸方向に延びる外径側筒状部２２ｂ、内径側にて軸方向に延びる内径側筒状部２２ｃを有している。また、外径側筒状部２２ｂには、紙面右側端部に外径方向に延在する爪部２２ａが周方向に６等配に形成されており、各爪部２２ａは、カラー２１の凹設部２１ａに係止されている。また、内径側筒状部２２ｃには、紙面右側の端部に略直交して外径方向に延在する環状のフランジ部２２ｄが形成されている。尚、爪部２２ａは、６等配以外に形成されていてもよい。
【００２１】
ガスケット２４は断面視横向きＬ字状の環状に形成されている。回転密封環２５は断面視矩形状の環状に形成されている。
【００２２】
次に、静止側要素３０について説明する。静止側要素３０は、ハウジング３の軸孔Ｈに挿嵌されるケース３１と、ケース３１の内径側に配置される筒状部材としてのミドルホルダ３２と、ミドルホルダ３２の内径側に内嵌される筒状部材としてのインナーホルダ３３と、インナーホルダ３３の内径側に内嵌されるガスケット３４と、ガスケット３４の内径側に内嵌される静止密封環３５と、ケース３１とミドルホルダ３２との間に配置されるＯリング３６及びスペーサ３７と、ケース３１とインナーホルダ３３との間に配置される付勢手段としてのウェーブスプリング３８Ａと、ハウジング３とケース３１との間に介在するシートパッキン３９と、から主に構成されている。
【００２３】
ケース３１は環状に形成されており、外径側から順に、径方向に延在するフランジ部３１ａ、フランジ部３１ａの内径側端部に略直交して回転側要素２０側に開口するＵ字部３１ｂ、Ｕ字部３１ｂの内径側かつ紙面左側の端部に略直交して内径方向へと延在する壁状部３１ｃ、壁状部３１ｃの内径側端部に略直交して軸方向紙面左側へと延びる内径側筒状部３１ｄを有している。
【００２４】
また、内径側筒状部３１ｄには、紙面左側の端部に紙面左方向に開放する凹状部３１ｅが周方向に６等配に形成されている。尚、凹状部３１ｅは、６等配以外に形成されていてもよい。
【００２５】
ミドルホルダ３２は２つの段を有する円筒状に形成されており、外径側から順に、軸方向に延びる外径側筒状部３２ａ、外径側筒状部３２ａの紙面右側の端部に略直交して内径方向へ延在する外径側壁状部３２ｂ、外径側壁状部３２ｂの内径側端部に略直交して軸方向紙面右側に延びる中央筒状部３２ｃ、中央筒状部３２ｃの紙面右側の端部に略直交して内径方向へ延在する内径側壁状部３２ｄ、内径側壁状部３２ｄの内径側端部に略直交して軸方向紙面右側に延びる内径側筒状部３２ｅを有している。
【００２６】
また、ミドルホルダ３２の内径側筒状部３２ｅの内径は、ケース３１のＵ字部３１ｂの内径側筒状部３１ｂ２の外径と略同寸である。
【００２７】
インナーホルダ３３は断面視下向きＬ字状に形成されており、外径側から順に、軸方向に延びる筒状部３３ａ、筒状部３３ａの紙面右側の端部に略直交して内径方向に延在する壁状部３３ｂを有している。また、壁状部３３ｂには、内径側端部に紙面左側に延びる爪部３３ｃが周方向に６等配に形成されており、各爪部３３ｃはケース３１の凹状部３１ｅに係止されている。尚、爪部３３ｃは、６等配以外に形成されていてもよい。
【００２８】
ガスケット３４は断面視下向きＬ字状の環状に形成されている。静止密封環３５は断面視矩形状の環状に形成されている。スペーサ３７は断面視一端が面取された矩形状の環状に形成されている。シートパッキン３９は軸方向に長尺な断面視平板状の環状に形成されている。
【００２９】
次に、図２，図３を用いて、メカニカルシール１０Ａの組立てについて説明する。尚、以下に説明する組立ての手順については、適宜変更されてもよい。図２（ａ）に示されるように、回転側要素２０は、スリーブ２２の内径側にガスケット２４、回転密封環２５を順に内嵌することで組立てられる。
【００３０】
次に静止側要素３０の組立てについて説明する。図２（ｂ）に示されるように、インナーホルダ３３の内径側にガスケット３４、静止密封環３５を内嵌した状態で、該インナーホルダ３３をミドルホルダ３２の内径側に圧入して固定し、その後ミドルホルダ３２の内径側筒状部３２ｅにＯリング３６を外嵌する。尚、ミドルホルダ３２の外径側筒状部３２ａとインナーホルダ３３の筒状部３３ａとの間には、シーラントが塗布されており、密着性が高められている。また、ミドルホルダ３２とインナーホルダ３３とは溶接固定されていてもよい。
【００３１】
図２（ｃ）に示されるように、ケース３１のＵ字部３１ｂ内の底部にスペーサ３７を挿嵌する。スペーサ３７の外径は、Ｕ字部３１ｂの外径側筒状部３１ｂ１の内径と略同寸、かつ、スペーサ３７の内径はＵ字部３１ｂの内径側筒状部３１ｂ２の外径よりも大きく形成されていることから、Ｕ字部３１ｂの内径側筒状部とスペーサ３７との間には隙間Ｓが形成されている。この隙間Ｓは、径方向の寸法がミドルホルダ３２の内径側筒状部３２ｅの板厚よりも長寸となっている。
【００３２】
また、ケース３１の内径側筒状部３１ｄにウェーブスプリング３８Ａを外嵌する。ケース３１の内径側筒状部３１ｄにより、ウェーブスプリング３８Ａの径方向の移動を防止している。すなわち、内径側筒状部３１ｄは、本実施例における付勢手段の支持部である。
【００３３】
図３（ａ）を参照して、ケース３１の隙間Ｓにミドルホルダ３２の内径側筒状部３２ｅを挿入することで、ケース３１とミドルホルダ３２とが仮固定状態となる。このとき、ミドルホルダ３２の中央筒状部３２ｃとケース３１のＵ字部３１ｂの外径側筒状部３１ｂ１との間には空隙が形成されており、この空隙にはスラリーが停滞しにくい。尚、ミドルホルダ３２の中央筒状部３２ｃとケース３１のＵ字部３１ｂの外径側筒状部３１ｂ１とは径方向において当接していてもよい。
【００３４】
次に、図３（ｂ）を参照して、静止側要素３０の内径側に回転側要素２０のスリーブ２２の内径側筒状部２２ｃを挿通し、回転密封環２５と静止密封環３５とを突き合せた状態で、二点鎖線で示される内径側筒状部２２ｃの紙面右側の端部を外径側に折り曲げてフランジ部２２ｄを形成する。これにより、スリーブ２２とケース３１との軸方向の相対移動が規制されて、メカニカルシール１０Ａはカートリッジ化が成され、組立てが完了する。
【００３５】
メカニカルシール１０Ａは、ケース３１とミドルホルダ３２がＯリング３６を介して密封状に連結されており、静止密封環３５の背面３５ｂとケース３１との間が、ミドルホルダ３２、インナーホルダ３３、ガスケット３４及びＯリング３６によって内径側と外径側とに密封状に区画されている。
【００３６】
また、ミドルホルダ３２及びＯリング３６の内径側に、ケース３１の壁状部３１ｃ、内径側筒状部３１ｄ、及びインナーホルダ３３の壁状部３３ｂによって画成された環状の内径側設置空間Ｃ１が形成されるとともに、この内径側設置空間Ｃ１にウェーブスプリング３８Ａが配置されることから、ウェーブスプリング３８Ａの組付けが容易であるばかりでなく、ウェーブスプリング３８Ａを精度よく位置決めできる。
【００３７】
また、ハウジング３及び回転軸２に装着前のメカニカルシール１０Ａは、ウェーブスプリング３８Ａの付勢力によって、回転密封環２５の摺動面２５ａに静止密封環３５の摺動面３５ａが密接しているとともに、ケース３１の壁状部３１ｃがスリーブ２２のフランジ部２２ｄに当接している。
【００３８】
また、メカニカルシール１０Ａは、軸方向から外力を与えることで、ウェーブスプリング３８Ａの付勢力に抗して、ケース３１のＵ字部３１ｂの底部にミドルホルダ３２の内径側筒状部３２ｅの紙面右側の端部が当接するまで移動可能となっている。
【００３９】
次に、図１を参照して、メカニカルシール１０Ａのハウジング３及び回転軸２への取付けについて説明する。先ず、スリーブ２２を回転軸２に外挿し、ケース３１のフランジ部３１ａがハウジング３に当接するまでメカニカルシール１０Ａを軸方向に移動させる。このとき、ケース３１のＵ字部３１ｂはハウジング３の軸孔Ｈにシートパッキン３９を介して密封状に圧入される。
【００４０】
次いで、ケース３１をさらに軸方向紙面右側に所定寸法押し込んだ状態でセットスクリューによりカラー２１を回転軸２に固定することで、メカニカルシール１０Ａのハウジング３及び回転軸２への取付けが完了する。この取付け状態では、スリーブ２２のフランジ部２２ｄとケース３１の壁状部３１ｃは離間し、ウェーブスプリング３８Ａが軸方向に所定寸法圧縮された状態となっている。
【００４１】
上述したようにメカニカルシール１０Ａは、カートリッジ化されていることから、ハウジング３及び回転軸２への取付けが容易である。
【００４２】
また、回転軸２及びハウジング３に取付けられたメカニカルシール１０Ａは、被密封流体の圧力を利用して回転密封環２５及び静止密封環３５それぞれの摺動面２５ａ，３５ａが摺動可能に密接されているとともに、静止箇所は２次シールである各ガスケット２４，３４、Ｏリング２６，３６、及びシートパッキン３９によって密封されている。
【００４３】
すなわち、ミドルホルダ３２、インナーホルダ３３、ガスケット３４及びＯリング３６、及びシートパッキン３９は、静止密封環３５の背面３５ｂ側である当該静止密封環３５とケース３１との間、及びケース３１とハウジング３との間をそれぞれ内径側と外径側とに密封状に区画する、本実施例における区画手段である。
【００４４】
また、被密封流体は、一点鎖線で示すバランスラインＢ１まで流入してミドルホルダ３２を紙面左側へと押圧する。メカニカルシール１０Ａは、バランスラインＢ１が径方向において回転密封環２５及び静止密封環３５の摺動面２５ａ，３５ａの外径側端部及び内径側端部の間に配置された所謂バランス型であり、本実施例におけるバランス率は約７６％となっている。尚、バランス率は約７６％に限定されず、適宜変更されてもよい。以降の数値においても同様である。
【００４５】
これに加えて、メカニカルシール１０Ａは、ケース３１に対してミドルホルダ３２が軸方向に相対移動可能であることから、回転軸２がハウジング３に対して相対的に紙面右側へ移動しようとすると、ケース３１とミドルホルダ３２との軸方向における移動代の範囲内において、回転軸２に従動する回転密封環２５によって当該回転密封環２５に静止密封環３５が密接したまま紙面右側に押圧されて、ミドルホルダ３２と共に移動可能となっている。
【００４６】
同様に、メカニカルシール１０Ａは、回転軸２がハウジング３に対して相対的に紙面左側へ移動しようとすると、スリーブ２２とケース３１との軸方向における移動代の範囲内において、被密封流体の圧力及びウェーブスプリング３８Ｂの付勢力によって回転密封環２５に静止密封環３５が密接したまま紙面左側に押圧されて、ミドルホルダ３２と共に移動可能となっている。
【００４７】
また、メカニカルシール１０Ａは、内径側筒状部３２ｅが隙間Ｓにて径方向に移動可能な移動代があることから、回転軸２が径方向に移動またはハウジング３に対して相対的に傾動しようとすると、スリーブ２２とケース３１との径方向における移動代の範囲内において、回転密封環２５に密接されている静止密封環３５が回転密封環２５の径方向の移動または傾動に応じて、ミドルホルダ３２と共に移動可能となっている。
【００４８】
これらにより、メカニカルシール１０Ａは、回転軸２の軸方向や径方向への移動、及びハウジング３に対する相対的な傾動を許容することができる。
【００４９】
また、静止側要素３０は、Ｏリング３６の軸方向紙面右側への移動がスペーサ３７によって規制されていることから、ケース３１のＵ字部３１ｂの底部や内径側筒状部３１ｂ２と、ミドルホルダ３２の内径側筒状部３２ｅとの間でＯリング３６を噛み込むことが防止されている。これにより、ケース３１に対してミドルホルダ３２が安定して軸方向に相対移動可能である。
【００５０】
また、メカニカルシール１０Ａは、回転側要素２０において、カラー２１の凹設部２１ａにスリーブ２２の爪部２２ａが係止されていることから、確実にスリーブ２２が回転軸２に従動する。
【００５１】
また、メカニカルシール１０Ａは、静止側要素３０において、ケース３１の凹状部３１ｅにインナーホルダ３３の爪部３３ｃが係止されていることから、ケース３１に対してインナーホルダ３３が相対的に周方向に回転することが防止されている。
【００５２】
これらのように、メカニカルシール１０Ａは、大気側Ａ１に配置された内径側設置空間Ｃ１にウェーブスプリング３８Ａが配置されていることから、ウェーブスプリング３８Ａが被密封流体に曝されることが防止されている。すなわち、被密封流体が高濃度スラリーや腐食性の流体であっても、ウェーブスプリング３８Ａが目詰まりや腐食する虞がなく、安定して使用することができる。
【００５３】
ここで、メカニカルシール１０Ａは、内径側設置空間Ｃ１よりも外径側に設けられた外径側設置空間Ｃ２にウェーブスプリング３８Ｂを配置することで、メカニカルシール１０Ｂを構成することができる（図４参照）。外径側設置空間Ｃ２は、ミドルホルダ３２及びＯリング３６の外径側に、ケース３１のフランジ部３１ａ、ミドルホルダ３２の中央筒状部３２ｃ及び外径側壁状部３２ｂに画成された環状の空間である。また、ウェーブスプリング３８Ｂはウェーブスプリング３８Ａ（図４参照）よりも大径である。
【００５４】
この外径側設置空間Ｃ２は、ミドルホルダ３２の外径側壁状部３２ｂが板厚分、インナーホルダ３３の壁状部３３ｂよりも軸方向紙面右側に配置され、ケース３１のフランジ部３１ａと、ケース３１の壁状部３１ｃとの軸方向位置の差分ずれて配置されている。換言すれば、内径側設置空間Ｃ１は、インナーホルダ３３の壁状部３３ｂが、ミドルホルダ３２の外径側壁状部３２ｂの板厚分紙面左側に配置され、ケース３１の壁状部３１ｃと、ケース３１のフランジ部３１ａとの軸方向位置の差分ずれて配置されている。尚、ケース３１のフランジ部３１ａと、ケース３１の壁状部３１ｃとの軸方向位置は同位置でもよい。
【００５５】
これらにより、対向するミドルホルダ３２の外径側壁状部３２ｂとケース３１のフランジ部３１ａとの間の寸法Ｄ２（図１参照）は、内径側設置空間Ｃ１の対向するインナーホルダ３３の壁状部３３ｂとケース３１の壁状部３１ｃとの間の寸法Ｄ１（図１参照）と略同一となっている（Ｄ１＝Ｄ２）。尚、Ｄ１とＤ２は略同一でなくてもよい。
【００５６】
メカニカルシール１０Ｂを構成するにあたって、ウェーブスプリング３８Ｂは、中央筒状部３２ｃに支持されるので組付けが容易であるばかりでなく、ウェーブスプリング３８Ｂを精度よく位置決めできる。また、中央筒状部３２ｃは、ウェーブスプリング３８Ｂを支持して径方向への抜出しを防止する、本実施例における付勢手段の支持部である。
【００５７】
また、図４に示されるように、メカニカルシール１０Ｂは所謂アウトサイド型として使用されている。被密封流体は、一点鎖線で示すバランスラインＢ２まで流入してミドルホルダ３２を紙面左側へと押圧する。メカニカルシール１０Ｂは、バランスラインＢ２が径方向において回転密封環２５及び静止密封環３５それぞれの摺動面２５ａ，３５ａの外径側端部及び内径側端部の間に配置されたバランス型であり、本実施例におけるバランス率は約８３％となっている。
【００５８】
また、ミドルホルダ３２の内径側筒状部３２ｅとケース３１のＵ字部３１ｂの内径側筒状部３１ｂ２との間には空隙が形成されており、この空隙にはスラリーが停滞しにくい。尚、ミドルホルダ３２の内径側筒状部３２ｅとケース３１のＵ字部３１ｂの内径側筒状部３１ｂ２とは径方向において当接していてもよい。
【００５９】
また、メカニカルシール１０Ｂは、大気側Ａ２に位置する外径側設置空間Ｃ２にウェーブスプリング３８Ｂが配置されていることから、ウェーブスプリング３８Ｂが被密封流体側Ｌ２に導かれる被密封流体に曝されることが防止されている。すなわち、被密封流体が高濃度スラリーや腐食性の流体であっても、ウェーブスプリング３８Ｂが目詰まりや腐食する虞がなく、安定して使用することができる。これにより、被密封流体を選ぶことなく使用可能な汎用性の高いメカニカルシールを提供することができる。
【００６０】
また、被密封流体が水やＬＬＣ等であれば、ウェーブスプリング３８Ｂが目詰まりや腐食する虞がないため、メカニカルシール１０Ｂをインサイド型としても使用することができる。同様に、メカニカルシール１０Ａをアウトサイド型としても使用することができる。すなわち、本発明のメカニカルシール１０Ａ，１０Ｂはそれぞれインサイド型及びアウトサイド型として兼用可能である。
【００６１】
また、メカニカルシール１０Ａ，１０Ｂは、インサイド型またはアウトサイド型における受圧面がミドルホルダ３２の内径側壁状部３２ｄ及びＯリング３６において一部重複していることから、それぞれのバランス率が５０％を超える両バランス型のメカニカルシールとして構成することができる。
【００６２】
尚、回転側要素と静止側要素をカートリッジ化させる規制手段は、環状のスリーブ２２のフランジ部２２ｄである態様として説明したが、これに限らず、周方向に６等配に形成されていてもよい。尚、各規制手段は、６等配以外に配置されていてもよい。
【実施例２】
【００６３】
次に、実施例２に係るメカニカルシールにつき、図５を参照して説明する。尚、前記実施例１に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。実施例２は実施例１と付勢手段、及びカートリッジ化の構成が異なっている。
【００６４】
図５を参照して、メカニカルシール１１０は、付勢手段としての６つのコイルバネ１３８が内径側設置空間Ｃ１または外径側設置空間Ｃ２において周方向に６等配に配置されて、ケース３１の壁状部３１ｃ及びインナーホルダ３３の壁状部３３ｂ、またはケース３１のフランジ部３１ａ及びミドルホルダ３２の外径側壁状部３２ｂに溶接固定されている。尚、各コイルバネ１３８は、６等配以外に配置されていてもよい。さらに尚、各コイルバネ１３８は、ケース３１、ミドルホルダ３２、及びインナーホルダ３３に形成された凸部や凹部に外嵌または内嵌されて固定されていてもよい。
【実施例３】
【００６５】
次に、実施例３に係るメカニカルシールにつき、図６を参照して説明する。尚、前記実施例１，２に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。実施例３は実施例１，２と筒状部材の構成が異なっている。
【００６６】
図６を参照して、メカニカルシール２１０は、筒状部材としてのミドルホルダ１３２の中央筒状部１３２ｃがケース３１のＵ字部３１ｂの外径側筒状部３１ｂ１に周方向に亘って摺接可能に当接し、ミドルホルダ１３２の内径側筒状部１３２ｅがケース３１のＵ字部３１ｂの内径側筒状部３１ｂ２と離間している。これにより、アウトサイド型として使用された際に、被密封流体の圧力受けてミドルホルダ３２が外径側に大きく変形することを防止することができる。尚、ミドルホルダ１３２の中央筒状部１３２ｃは、径方向に突出している部分がケース３１のＵ字部３１ｂの外径側筒状部３１ｂ１に当接している態様であってもよく、この態様であれば、突出していない部分に形成される空隙によってスラリーの停滞を防止することができる。
【実施例４】
【００６７】
次に、実施例４に係るメカニカルシールにつき、図７を参照して説明する。尚、前記実施例１〜３に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。実施例４は実施例１〜３と筒状部材、及び付勢手段の支持部の構成が異なっている。
【００６８】
図７を参照して、メカニカルシール３１０は、筒状部材としてのミドルホルダ２３２の中央筒状部２３２ｃが外径側壁状部２３２ｂの内径側端部から内径側筒状部２３２ｅの紙面左側端部にかけて傾斜するテーパ状に形成されている。これにより、ケース１３１のＵ字部３１ｂの外径側筒状部３１ｂ１と中央筒状部２３２ｃとの間の空間を広く確保できることから、ケース１３１のＵ字部３１ｂの外径側筒状部３１ｂ１と中央筒状部２３２ｃとの間でスラリーが停滞しにくい。
【００６９】
また、外径側設置空間Ｃ２の付勢手段の支持部は、ケース１３１のフランジ１３１ａ、及びミドルホルダ２３２の外径側壁状部２３２ｂにそれぞれ形成された一対のリブによって構成されていている。このように、付勢手段の支持部は、付勢手段を支持可能な構成であれば限定されるものではない。
【実施例５】
【００７０】
次に、実施例５に係るメカニカルシールにつき、図８を参照して説明する。尚、前記実施例１〜４に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。実施例５は実施例１〜４と筒状部材の構成が異なっている。
【００７１】
図８を参照して、メカニカルシール４１０は、筒状部材としてのミドルホルダ３３２が前記実施例１〜４と紙面上下対称に構成されて紙面右側に向かうほどに内径側から外径側に拡径するように形成され、これにあわせてケース２３１及び筒状部材としてのインナーホルダ１３３も形成されている。このように、筒状部材は、二次シールと併用して静止密封環３５の背面３５ｂ側を内径側と外径側とに密封状に区画可能な形状であればよく、ケースについても同様である。
【実施例６】
【００７２】
次に、実施例６に係るメカニカルシールにつき、図９を参照して説明する。尚、前記実施例１〜３に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。実施例５は実施例１〜４と区画手段の構成が異なっている。
【００７３】
図９を参照して、メカニカルシール５１０は、区画手段としてケース３１及びインナーホルダ３３に外径側端部または内径側端部が固定されたベローズ４３２が採用されている。このように、区画手段は、静止密封環３５の背面３５ｂ側を内径側と外径側とに密封状に区画可能であればよい。尚、区画手段を構成する２次シールは、実施例１〜５におけるガスケット３４、Ｏリング３６や実施例６におけるベローズ４３２に限らず、リップパッキン等の弾性部材に適宜変更されてもよい。
【００７４】
以上、本考案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、本考案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考案に含まれる。
【００７５】
例えば、前記実施例では、メカニカルシールは、付勢手段が静止側要素３０に設けられた所謂固定型として説明したが、これに限らず、付勢手段が回転側要素に設けられた所謂回転型として構成されていてもよい。すなわち、回転密封環２５の背面２５ｂ側を外径側と内径側とに密封状に区画して、内径側設置空間Ｃ１及び外径側設置空間Ｃ２が形成されていてもよい。
【００７６】
また、メカニカルシールは、インサイド型及びアウトサイド型として兼用可能である態様として説明したが、これに限らず、インサイド型専用またはアウトサイド型専用であってもよい。このことから、両バランス型でなくてもよく、アンバランス型であってもよい。
【００７７】
また、メカニカルシールは、カートリッジ化されている態様として説明したが、カートリッジ化されておらず、静止側要素と回転側要素とが個別にハウジング３または回転軸２に取付けられる態様であってもよい。例えば、ケース３１を有さず、ハウジング３に対してミドルホルダ３２が軸方向に相対移動可能に、Ｏリング３６によって外径側と内径側とに密封状に区画されている態様であってもよい。
【００７８】
また、内径側設置空間Ｃ１及び外径側設置空間Ｃ２は、区画手段であるミドルホルダ３２、インナーホルダ３３、及びＯリング３６とケース３１との間に形成されている態様であればよいため、ミドルホルダ３２とケース３１との間に設置空間を形成するための別部材が介在されていてもよい。
【００７９】
また、内径側設置空間Ｃ１は、インナーホルダ３３とスリーブ２２のフランジ部２２ｄとの間に形成されていてもよく、インナーホルダ３３とハウジング３との間に形成されていてもよく、限定されるものではない。外径側設置空間Ｃ２についても同様である。
【００８０】
また、筒状部材であるミドルホルダ３２及びインナーホルダ３３は、それぞれ別体である態様として説明したが、これに限らず、一体成形されていてもよく、限定されるものではない。また、静止密封環３５とケース３１とが直接回り止めされている態様であり、静止密封環３５とケース３１との間に付勢手段を配置可能であれば、インナーホルダ３３が設けられていなくともよい。
【００８１】
また、ミドルホルダ３２は、段付き円筒状に形成されている態様として説明したが、直線状に延びる円筒状であってもよく、有底円筒状であってもよく、環状であってもよい。これは、インナーホルダ３３についても同様である。
【００８２】
また、付勢手段は、ウェーブスプリング３８Ａ，３８Ｂ、またはコイルバネ１３８である態様として説明したが、これに限らず、周方向に連続して内径側設置空間Ｃ１または外径側設置空間Ｃ２に配置可能なコイルバネや付勢力を有する金属ベローズであってもよく、限定されるものではない。
【００８３】
また、回転側要素は、カラー２１を備える態様として説明したが、これに限らず、スリーブ２２を回転軸２に外挿するだけで当該回転軸２に対する回り止めが十分な態様であれば、カラー２１を有していなくともよい。
【００８４】
また、凹設部２１ａ、爪部２２ａ、凹状部３１ｅ、爪部３３ｃ、コイルバネ１３８、規制手段は、６等配以外に配置されていてもよい態様として説明したが、例えば、周方向に１か所だけ設けられていてもよく、不均等に複数に配置されていてもよい。
【符号の説明】
【００８５】
２                  回転軸
３                  ハウジング
１０Ａ，１０Ｂ      メカニカルシール
２０                回転側要素
２５                回転密封環
２５ｂ              背面
３０                静止側要素
３１                ケース
３２                ミドルホルダ（区画手段、筒状部材）
３３                インナーホルダ（区画手段、筒状部材）
３４                ガスケット（区画手段、２次シール）
３５                静止密封環
３５ｂ              背面
３６                Ｏリング（区画手段、２次シール）
３８Ａ，３８Ｂ      ウェーブスプリング（付勢手段）
３９                シートパッキン（２次シール）
１１０              メカニカルシール
１３１              ケース
１３２              ミドルホルダ（区画手段、筒状部材）
１３３              インナーホルダ（区画手段、筒状部材）
１３８              コイルバネ（付勢手段）
２１０              メカニカルシール
２３１              ケース
２３２              ミドルホルダ（区画手段、筒状部材）
３１０              メカニカルシール
３３２              ミドルホルダ（区画手段、筒状部材）
４１０              メカニカルシール
４３２              ベローズ（区画手段）
５１０              メカニカルシール
Ａ１，Ａ２          大気側
Ｂ１，Ｂ２          バランスライン
Ｃ１，Ｃ２          外径側設置空間
Ｄ１，Ｄ２          寸法
Ｈ                  軸孔
Ｌ１，Ｌ２          被密封流体側
Ｓ                  隙間
【図１】
2020085036.tif 000003
【図２】
2020085036.tif 000004
【図３】
2020085036.tif 000005
【図４】
2020085036.tif 000006
【図５】
2020085036.tif 000007
【図６】
2020085036.tif 000008
【図７】
2020085036.tif 000009
【図８】
2020085036.tif 000010
【図９】
2020085036.tif 000011