(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと回転軸との間に形成した軸封部に装着されて、ハウジングと回転軸との間をシールするメカニカルシールにおいて、摺動面の内周から外周方向へ向かって漏れようとする被密封流体をシールするアウトサイド形であって、回転側密封要素および静止側密封要素をスタフィングボックスの外に位置するように設け、スプリングを内蔵する静止側密封要素をハウジングに固定されたシールカバーに装着し、回転側密封要素を回転軸に直接装着されたカラーに装着し、回転側密封要素およびカラーからなる回転側が機外側雰囲気中で回転するように配置し、静止側密封要素の摺動面の軸方向の投影面積Ａ１と静止側密封要素に対して軸方向の移動力として働くシール流体圧力を受ける軸方向の投影面積Ａ２とのバランス比Ａ２／Ａ１を１以下に設定し、ハウジング内周と回転軸外周との間にリング状の冷却ジャケットを設け、該冷却ジャケットは、スタフィングボックスに設けられた冷却水給排水孔と連通する冷却水収容空間を中央部に有し、両側外周にそれぞれＯリングを介してハウジング内周に密封的に装着され、冷却水収容空間の回転軸外周側寄りの内部に複数のフィンを設けることを特徴とするメカニカルシール。
【請求項２】
回転側密封要素と静止側密封要素との摺動部の機外側に不活性ガスを供給するためのクエンチング孔をシールカバーに設け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。
【請求項３】
フッ素樹脂からなるリップシールを回転側密封要素とカラーとの間に装着し、リップシールのシール部をシールカバー内周の絞り面に接触摺動させるようにしたことを特徴とする請求項１又は２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、例えば火力発電所のボイラー給水ポンプやコンデンセートポンプなどの熱水ポンプおよび熱油ポンプ等に使用される密封対象液が高温である軸封装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所のボイラー給水ポンプやコンデンセートポンプなどの熱水ポンプおよび熱油ポンプ等に使用される軸封装置としては、従来、例えば図３に示されるようなものが使用されている。【０００３】
図３に示される従来の技術による軸封装置は、接触式のメカニカルシールとしてインサイド形（摺動面の外周から内周方向向かって漏れようとする流体をシールする形式）の形態を備えており、機内側のポンプインペラ（図示省略）を駆動させる回転軸５０側にスリーブ５１を介してこの回転軸５０と一体的に回転可能な状態に設けられた回転側密封要素５２と、ポンプのハウジング５３に固定されたシールカバー５４に非回転状態かつ軸方向移動可能な状態で設けられた静止側密封要素５５が、この静止側密封要素５５を軸方向に付勢するスプリング５６によって、互いの対向端面同士で密接摺動するようになっている。すなわち、この接触式メカニカルシールは、回転側密封要素５２と静止側密封要素５５の互いの摺動部Ｓにおいて、機内側（ポンプ内）の高温・高圧の液体が回転軸５０の外周から機外側へ流出するのを防止するものである。【０００４】
ところが、この種の接触式メカニカルシールは、ボイラー給水ポンプやコンデンセートポンプなどの熱水ポンプおよび熱油ポンプ等の軸封手段として使用された場合、密封対象液が高温・高圧であるため、圧力による構成部品の変形を来したり、また、摺動部Ｓにおいて発生する熱や、高温の密封対象液によって、構成部品が熱変形や材質の劣化を来し、密封性能が不安定になるおそれがある。そこで従来は、機内側から流入してメカニカルシールの外周側の空間５７に充満している密封対象液の一部が、スリーブ５１に形成されて回転軸５０と一体的に回転するパーシャルインペラ５８によって、シールカバー５４のシール流体出口５９からフラッシング配管６０を介してクーラー６１に送られ、ここで冷却されてから、フラッシング配管６２及びシールカバー５４のシール流体入口６３を介して前記空間５７へ還流され、このような密封対象液の循環によって、メカニカルシールが冷却されるように構成される（以下、「従来技術１」という。たとえば、特許文献１参照。）。【０００５】
ところが、上記した従来技術１においては、以下の問題点があった。
（１）メカニカルシールを冷却するために、フラッシング配管、クーラーおよびクーラー用の多量の冷却水が必要である。
（２）ポンピングリングが必要であり、それに伴い取付けスペースおよび消費動力が増大する。ポンピングリングを装着すると、スタフィングボックス内周と軸の絞り部の長さが長くとれないので、スタフィングボックスに内蔵されている水冷ジャケットの冷却効果が不十分であった。
（３）メカニカルシールがインサイド・バランス形のシングルシールであるため、スリーブ外周に回転側密封要素を装着する必要があり、スリーブの肉厚分、メカニカルシールのサイズが大きくなる。メカニカルシールのサイズが大きくなると、摺動面の周速が速くなり、摺動面の負荷が高くなる。また、発熱部分である摺動面がスタフィングボックス内にあり、大気による空冷効果が期待できない。
（４）メカニカルシールのシール端面幅が２．５ｍｍを越え、摺動発熱が大きいため、発熱除去のため、フラッシングが不可欠であり、フラッシング流量も多く必要なため、ポンピングリングの高い流量（Ｑ）−揚程（Ｈ）性能が必要であった。
（５）メカニカルシールの冷却のため、水を摺動部Ｓの大気側（図３の場合、摺動部Ｓの内側）に供給してクエンチを行う場合があるが、高温によりクエンチ水が蒸発して水中のカルキが析出し、メカニカルシールが固着して漏洩することがあった。【０００６】
また、メカニカルシール構造が、静止形・アウトサイド・バランス形であって、メカニカルシールがスタフィングボックスの外に装着される外装着形で、カラーが回転軸に直接装着され、回転環がカラー外周に装着されるスリーブレスのメカニカルシールにおいて、フラッシング設備を装着したものが知られている（以下、「従来技術２」という。たとえば、特許文献２参照。）
しかし、従来技術２においても、メカニカルシールを冷却するために、フラッシング配管、クーラーおよびクーラー用の多量の冷却水が必要であるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−９８２３７号公報
【特許文献２】再表２００６−０２２３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、例えば火力発電所のボイラー給水ポンプやコンデンセートポンプなどの熱水ポンプおよび熱油ポンプ等に使用される密封対象液が高温であるメカニカルシールにおいて、密封要素をスタフィングボックスの外に装着し、スタフィングボックス内に冷却手段を設ける構造を採用することにより、ノーフラッシングかつノークーラーのメカニカルシールを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため本発明のメカニカルシールは、第１に、ハウジングと回転軸との間に形成した軸封部に装着されて、ハウジングと回転軸との間をシールするメカニカルシールにおいて、摺動面の内周から外周方向へ向かって漏れようとする被密封流体をシールするアウトサイド形であって、回転側密封要素および静止側密封要素をスタフィングボックスの外に位置するように設け、スプリングを内蔵する静止側密封要素をハウジングに固定されたシールカバーに装着し、回転側密封要素を回転軸に直接装着されたカラーに装着し、回転側密封要素およびカラー等からなる回転側が機外側雰囲気中で回転するように配置し、静止側密封要素の摺動面の軸方向の投影面積Ａ１と静止側密封要素に対して軸方向の移動力として働くシール流体圧力を受ける軸方向の投影面積Ａ２とのバランス比Ａ２／Ａ１を１以下に設定し、ハウジング内周と回転軸外周との間にリング状の冷却ジャケットを設けることを特徴としている。【００１０】
第１の特徴により、被密封流体が高温流体でも、ノーフラッシング、ノークーラー化が図れ、フラッシング配管、クーラーおよびクーラー用冷却水配管等が不要となるため、メカニカルシール自体のイニシャルコストの削減が図れるのみならず、小型化によるトータルイニシャルコストの大幅な削減が可能となる。併せて、冷却した液体が配管系内に入ることによる系全体の熱効率の低下を防止できる。また、クーラーの冷却水が不要となり、大幅な節水が図れ、同時に、クーラーやフラッシングのメンテナンスが不要となる。さらに、ポンピングリングおよび付帯部品が不要となり、スタフィングボックスを短くすることができ、また、ポンピングリングの動力が不要となるので、ランニングコストも大幅に削減することができる。
さらにまた、回転側密封要素および静止側密封要素をスタフィングボックスの外に装着されるため摺動発熱が発散されやすく、また、スタフィングボックス内に設ける冷却ジャケットの容量を大きくすることができる。さらに、回転側が機外側雰囲気中で回転するように配置されるので、大気により強制空冷できる。
また、アウトサイド・静止・バランス形のスリーブレスカートリッジであるので、スリーブの肉厚分だけシールサイズを小さくすることができ、摺動面周速が小さくなり、摺動面負荷を小さくできる。【００１１】
また、本発明のメカニカルシールは、第２に、第１の特徴において、冷却ジャケットは、スタフィングボックスに設けられた冷却水給排水孔と連通する冷却水収容空間を中央部に有し、両側外周にそれぞれＯリングを介してハウジング内周に密封的に装着され、冷却ジャケット外周とハウジング内周との隙間αを回転軸外周と冷却ジャケット内周との隙間βより大きく設定することを特徴としている。【００１２】
第２の特徴により、回転軸外周と冷却ジャケット内周との隙間を極小に絞り、この隙間に介在するシール流体の体積を極小にすることで、冷却ジャケットによる冷却効果を最大化することができる。また、万一、回転軸が振れて回転軸外周が冷却ジャケット内周に接触しても、Ｏリングの弾性による緩衝作用で衝撃を吸収するので、接触面圧を小さくでき、接触摺動によるかじりや両者の摩耗を防止でき、長期間にわたり、初期の隙間を保持し、冷却ジャケットの冷却効果を大きくすることができる。【００１３】
また、本発明のメカニカルシールは、第３に、第２の特徴において、冷却水収容空間の回転軸外周側寄りの内部に複数のフィンを設けることを特徴としている。
第３の特徴により、伝熱面積を大きくすることができ、冷却ジャケットの軸方向長さを小さくすることができる。【００１４】
また、本発明のメカニカルシールは、第４に、第１ないし第３のいずれかの特徴において、回転側密封要素と静止側密封要素との摺動部の機外側に空気あるいは窒素ガスなどの不活性ガスを供給するためのクエンチング孔をシールカバーに設けることを特徴としている。
第４の特徴により、摺動面を直接冷却することができ、冷却効果を高めることができる。【００１５】
また、本発明のメカニカルシールは、第５に、第１ないし第４のいずれかの特徴において、フッ素樹脂からなるリップシールを回転側密封要素とカラーとの間に装着し、リップシールのシール部をシールカバー内周の絞り面に接触摺動させるようにしたことを特徴としている。
第５の特徴により、漏洩液の飛散による危険を防止でき、また、漏洩液がベアリングボックス側に飛散しないので、ベアリングの損傷を防止できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、以下のような優れた効果を奏する。
（１）摺動面の内周から外周方向へ向かって漏れようとする被密封流体をシールするアウトサイド形であって、回転側密封要素および静止側密封要素をスタフィングボックスの外に位置するように設け、スプリングを内蔵する静止側密封要素をハウジングに固定されたシールカバーに装着し、回転側密封要素を回転軸に直接装着されたカラーに装着し、回転側密封要素およびカラー等からなる回転側が機外側雰囲気中で回転するように配置し、静止側密封要素の摺動面の軸方向の投影面積Ａ１と静止側密封要素に対して軸方向の移動力として働くシール流体圧力を受ける軸方向の投影面積Ａ２とのバランス比Ａ２／Ａ１を１以下に設定し、ハウジング内周と回転軸外周との間にリング状の冷却ジャケットを設けることにより、被密封流体が高温流体でも、ノーフラッシング、ノークーラー化が図れ、フラッシング配管、クーラー、クーラー用冷却水配管等が不要となるため、メカニカルシール自体のイニシャルコストの削減が図れるのみならず、小型化によるトータルイニシャルコストの大幅な削減が可能となる。併せて、冷却した液体が配管系内に入ることによる系全体の熱効率の低下を防止できる。また、クーラーの冷却水が不要となり、大幅な節水が図れ、同時に、クーラーやフラッシングのメンテナンスが不要となる。さらに、ポンピングリングおよび付帯部品が不要となり、スタフィングボックスを短くすることができ、また、ポンピングリングの動力が不要となるので、ランニングコストも大幅に削減することができる。さらにまた、摺動発熱が発散されやすく、また、回転側が大気により強制空冷される。また、スリーブの肉厚分だけシールサイズを小さくすることができ、摺動面周速が小さくなり、摺動面負荷を小さくできる。【００１７】
（２）該冷却ジャケットは、スタフィングボックスに設けられた冷却水給排水孔と連通する冷却水収容空間を中央部に有し、両側外周にそれぞれＯリングを介してハウジング内周に密封的に装着されており、冷却ジャケット外周とハウジング内周との隙間を回転軸外周と冷却ジャケット内周との隙間より大きく設定することにより、回転軸外周と冷却ジャケット内周との隙間を極小に絞り、この隙間に介在するシール流体の体積を極小にすることで、冷却ジャケットによる冷却効果を最大化することができる。また、万一、回転軸が振れて回転軸外周が冷却ジャケット内周に接触しても、Ｏリングの弾性による緩衝作用で衝撃を吸収するので、接触面圧を小さくでき、接触摺動によるかじりや両者の摩耗を防止でき、長期間にわたり、初期の隙間を保持し、冷却ジャケットの冷却効果を大きくすることができる。
（３）また、冷却水収容空間の回転軸外周側寄りの内部に複数のフィンを設けることにより、伝熱面積を大きくすることができ、冷却ジャケットの軸方向長さを小さくすることができる。【００１８】
（４）回転側密封要素と静止側密封要素との摺動部の機外側に空気あるいは窒素ガスなどの不活性ガスを供給するためのクエンチング孔をシールカバーに設けることにより、摺動面を直接冷却することができ、冷却効果を高めることができる。【００１９】
（５）フッ素樹脂からなるリップシールを回転側密封要素とカラーとの間に装着し、リップシールのシール部をシールカバー内周の絞り面に接触摺動させるようにしたことにより、漏洩液の飛散による危険を防止でき、また、漏洩液がベアリングボックス側に飛散しないので、ベアリングの損傷を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係るメカニカルシールの全体を示す正面断面図である。
【図２】図１の要部を拡大して示す要部拡大図である。
【図３】従来技術１を示す正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明に係るメカニカルシールを実施するための形態を図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加えうるものである。  
【００２２】
図１は、本発明の実施の形態に係るメカニカルシールの全体を示す正面断面図であり、また、図２は、図１の要部を拡大してなる要部拡大図である。
メカニカルシール１は、火力発電所のボイラー給水ポンプやコンデンセートポンプなどの熱水ポンプおよび熱油ポンプ等の２００℃を越えるような高温液を扱うポンプ等における軸封部のハウジング２と該ハウジング２の軸嵌装孔１０に嵌装される回転軸３の間をシールするためのものであり、メカニカルシール１はハウジング２と回転軸３間にカートリッジ型に装着される。
図１において、左側が機内側、右側が機外側（大気側）である。
【００２３】
ハウジング２の軸嵌装孔１０には回転軸３が貫通して設けられている。ハウジング２の軸嵌装孔１０の周りの機外側の側面４にはシールカバー５がボルト６等の固定手段により装着されており、該シールカバー５の内側と回転軸３の外側の空間にメカニカルシール１を構成する静止側密封要素（以下、「シールリング」という。）７および回転側密封要素（以下、「メイティングリング」という。）８が配置されるようになっている。
また、ハウジング２の軸嵌装孔１０の機外側寄りには拡径された形状のスタフイングボックス９が形成されており、該スタフイングボックス９内に後記する冷却ジャケット１１が配置される。このように、メイティングリング８およびシールリング７はスタフィングボックス９の外、すなわち、機外側に位置して設けられる。このため、冷却ジャケット１１の容量を十分に大きくすることができ、また、メイティングリング８とシールリング７との摺動面が大気側に位置するすることになり、摺動発熱がこもることがない。
【００２４】
メカニカルシール１は、シールリング７とメイティングリング８との摺動面Ｓの内周から外周方向へ向かって漏れようとする被密封流体１２をシールするところのアウトサイド形に形成される。
シールカバー５は回転軸３を包囲するように環状をしており、その内部には軸方向の孔が形成される。このシールカバー５の孔を形成する内周面は、図２に示すように、機内側から機外側に向かって順に嵌合面５Ｃと空間部（以下、「環状溝」という。）５Ｇと絞り面５Ｆとを形成する。このうち、環状溝５Ｇは嵌合面５Ｃと絞り面５Ｆとの間で嵌合面５Ｃの外径より大径に形成する。また、環状溝５Ｇの内周にシールリング７とメイティングリング８の大部分が内在するように環状溝５Ｇの軸方向の幅寸法を大きく形成する。さらに、絞り面５Ｆは、環状溝５Ｇの軸方向の幅を大きくするために、シールカバー５の前面（機外側寄り）の内周に形成される。
また、シールカバー５の前面には、孔を囲んで位置決め部５Ｔを設ける。この位置決め部５Ｔは外周に位置決め溝５Ｂを設けるために軸方向端部を凸に形成する。
【００２５】
シールカバー５の嵌合面５Ｃには、シールリング７の移動面７Ｄが軸方向へ移動自在に嵌合する。シールリング７の移動面７Ｄには、嵌合面５Ｃとの間をシールするＯリング用の第１シール溝７Ｂを形成する。この第１シール溝７Ｂは、たとえば、付着物を洗浄しやすくするために機内側が嵌合面５Ｃに対し間隔を大きく形成している。そして、この第１シール溝７Ｂには、Ｏリング１３Ａを取り付ける。このＯリング１３Ａの材質は、フッ素ゴム、ニトリルゴム、Ｈ−ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、パーフロロエラストマなどでる。
【００２６】
さらに、シールリング７は、第１シール溝７Ｂと反対側の端面に摺動シール面７Ａを形成する。また、シールリング７の外周側はフランジ７Ｆを形成する。そして、このフランジ７Ｆには案内溝７Ｇを形成する。また、シールカバー５の環状溝５Ｇの側面に設けた嵌着穴に固定ピン１４を圧入して取り付けている。この固定ピン１４に対して案内溝７Ｇを移動自在に嵌合し、この固定ピン１４によりシールリング７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７Ｆと対向するシールカバー５には、第１図に示すように、周方向へ複数個配置した穴状のばね座５Ｈを設ける。そして、周面に沿って等配に設けたコイルスプリング１５がばね座５Ｈに着座してシールリング７を弾発的に押圧している。
【００２７】
シールリング７は、シールリング７の摺動シール面７Ａの軸方向の投影面積Ａ１とシールリング７に対して軸方向の移動力として働くシール流体圧力（被密封流体圧力）を受ける軸方向の投影面積Ａ２とのバランス比Ａ２／Ａ１が１以下に設定されたバランス形に形成され、シール流体圧による摺動面Ｓへの負荷を低減させる形式となっている。
シールリング７は、特殊転換法（カーボン表面を部分的にＳｉＣ化し、表面強度を補強し、ＳｉＣの耐摩耗性とカーボンの自己潤滑性の両方を兼ね備えるようにすること）によるＳｉＣから製作されている。また、ダイヤモンドコーティングしたＳｉＣにより製作されてもよい。
【００２８】
また、シールカバー５には、図１に示すように、外周面５Ａから環状溝５Ｇ内に貫通するクエンチング孔１６を円周方向に複数設け、水平に位置するクエンチング孔１６から空気あるいは窒素ガスなどの不活性ガスからなるクエンチング流体Ｖを供給し、真下に位置するクエンチング孔１６からドレインを排出する。
なお、図１では、真下に位置するクエンチング孔１６からクエンチング流体Ｖを供給している状態を示しているが、実際は水平に位置するクエンチング孔１６から供給される。
そして、供給されたクエンチング流体Ｖは、クエンチング孔１６から直接にシールリング７とメイティングリング８との摺動面Ｓの外周側に注入される。そして、この供給されたクエンチング流体Ｖは、環状溝５Ｇ内を循環してから真下のクエンチング孔１６を介して排出される。その際、摺動面Ｓの摺動時の発熱を冷却すると共に、シールリング７およびメイティングリング８に付着している不純物を清浄にする。
また、シールカバ−５の円周方向真上に位置して被密封流体１２の気体成分を抜くためのエアベント１８が設けられている。このエアベント１８は、シールカバー５に設けられる図示しない連通孔を介して被密封流体１２と連通される。
【００２９】
一方、カラー２０は、内周に嵌着周面２０Ｃと第２シール溝２０Ｂを設けている。この嵌着周面２０Ｃが回転軸３の外周面３Ａと嵌着すると共に、第２シール溝２０Ｂに装着されたＯリング１３Ｃにより両部品の嵌着面間をシールする。また、カラー２０に螺合したセットスクリュー２１の先端部を回転軸３の外周面３Ａに止めてカラー２０を回転軸３に固定する。そして、カラー２０におけるメイティングリング８の内側にある外周を結合面２０Ｄに形成する。また、結合面２０Ｄより外周側に設けた環状の段付面には保持面２０Ｓを設ける。さらに、カラー２０の保持面２０Ｓに設けた嵌着穴にドライブピン２２を圧入して取り付ける。このように、軸外周にスリーブを設ける必要がないので、スリーブの肉厚分だけシールサイズを小さくすることができ、摺動面周速が小さなり、摺動面負荷を小さくできる。  
【００３０】
また、メイティングリング８の一端には、図２に示すように、摺動シール面８Ａを形成する。この摺動シール面８Ａは、シールリング７の摺動シール面７Ａと密接しながら摺動できるように形成する。さらに、メイティングリング８の外周には、密封面８Ｄを設ける。この密封面８Ｄは、位置決め部５Ｔの絞り面５Ｆと近接した間隙Ｃを設けて嵌合する。この密封面８Ｄと絞り面５Ｆとは近接に嵌合してクエンチング孔１６から供給されるクエンチング流体Ｖを間隙Ｃの効果により遮断する。さらに、メイティングリング８の内周面８Ｃにシール用の段付面８Ｂを形成する。この段付面８ＢにＯリング１３Ｂを取り付けてメイティングリング８の内周面８Ｃとカラー２０の結合面２０Ｄとの嵌着面間をシールする。また、メイティングリング８の機外側の端の接合面８Ｅには、ピン用凹部８Ｇを形成する。このピン用凹部８Ｇにカラー２０の嵌着穴にねじ込まれたドライブピン２２を挿入し、メイティングリング８とカラー２０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２２によりカラー２０の回転力をメイティングリング８に伝達する。このように、メイティングリング８およびカラー２０等からなる回転側は機外側雰囲気中で回転するように配置されている。このため、回転側が大気により強制空冷される。さらに、シール流体と接する回転側の部分は、メイティングリング８とカラー２０のシール流体側端面のみであるので、シール流体との接触面積が少なく、高速回転における回転摩擦による発熱が少ない。
また、メイティングリング８は、特殊転換法によるＳｉＣ、または他の製法によるＳｉＣや超硬合金などのセラミックスなどの材質から製作される。また、ダイヤモンドコーティングしたＳｉＣにより製作されてもよい。
シールリング７あるいはメイティングリング８の少なくとも一方の部材を特殊転換法によるＳｉＣとして潤滑性と耐摩耗性を持たせておくことにより、長期間の運転での摺動面状態の変化を防止している。
【００３１】
回転軸３の直径が１００ｍｍ以下の範囲においては、メイティングリング８とシールリング７との摺動面Ｓの幅を１．５ｍｍ以下とし、バランス比Ａ２／Ａ１を０．７以下に設定するのがよい。
また、回転軸３の直径が１００ｍｍを越え２００ｍｍ以下の範囲においては、メイティングリング８とシールリング７との摺動面Ｓの幅を２．０ｍｍ以下とし、バランス比Ａ２／Ａ１を０．７以下に設定するのがよい。このため、液圧作用面積が最小限に抑えられ、流体圧力による押付力が最小限となるので発熱も最小限に抑えられた低発熱設計となっている。
さらに、回転軸３の直径が上記の何れの場合でも、シールリング７の内周と回転軸外周３Ａとの隙間を２．５ｍｍ以上とするのが望ましい。このように、シールリング７の内周と回転軸外周３Ａとの隙間を大きくとり、シール流体が流動するようにすることで、摺動発熱による摺動面近傍の蓄熱を防止し、温度上昇を最小限に抑えることができる。
【００３２】
絞り面５Ｆと密封面８Ｄとの間の間隙Ｃを遮断するリップシール２３は、ＰＴＦＥ材料より図１に示すように形成される。すなわち、このリップシール２３は、リング状に形成されて断面略Ｌ字状の内周側の垂直部に取付部２３Ｂを形成すると共に、外周側の略水平部にシール部２３Ａを形成する。取付部２３Ｂをメイティングリング８の接合面８Ｅとカラー２０の保持面２０Ｓとの各面間に圧着する。また、水平部２３Ａは垂直部２３Ｂに対して９０度以上開いており、装着された状態でシール部２３Ａは、その弾性で絞り面５Ｆに密着する。このリップシール２３を設けることにより環状溝５Ｇ内のクエンチング流体Ｖの圧力を高めることもできる。クエンチング流体Ｖの圧力が高くなると、Ｏリング１３Ａの摺動面に付着しよ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、シールリング７の摺動シール面７Ａがメイティングリング８の摺動シール面８Ａに対して軸方向へ密接に応答する作動を良好にする。また、漏洩液がベアリングボックス側に飛散しないので、ベアリングの損傷を防止できるとともに、漏洩液の飛散による危険を防止できる。
【００３３】
シールカバー５には、ハウジング２との間にガスケット２４を設け、ハウジング２とシールカバー５の間をシールしている。このガスケット２４は、ゴム、樹脂又はゴムをコーティングした金属などの材質から製作されている。
【００３４】
さらに、シールカバー５の環状溝５Ｇは、シールリング７とメイティングリング８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い。この環状溝５Ｇの機内側の側面は、シールリング７の第１シール溝７Ｂの近くまで近接するように形成している。さらに、環状溝５Ｇのメイティングリング８の側面は、メイティングリング８の中間まで達している。また、環状溝５Ｇの外周面の径も大きく形成すると良い。そして、クエンチング通路１６から供給されるクエンチング流体Ｖは直接に摺動面Ｓの外径面へ供給できるように構成されている。また、環状溝５Ｇの幅は、シールリング７とメイティングリング８との外周を覆うように大きく形成されているから、シールリング７とメイティングリング８との摺動面Ｓが摩擦により発熱しても、この環状溝５Ｇを流れるクエンチング流体Ｖにより冷却されると共に、清浄にされてその効果を発揮する。
【００３５】
図１に示すように、シールカバー５とカラー２０は、カラー２０にボルト２６を介して取り付けられたセットプレート２５の凸部２７をシールカバー５の位置決め溝５Ｂに嵌め込んで位置決めと同時に組み立てられる。そして、メイティングリング８が位置決めされたらセットスクリュー２１を回転軸３へ螺合して止め、カラー２０を回転軸３に固定する。  なお、セットプレート２５は、図１に示すような断面形状に形成されており、カラー２０の周面に３等配に配置されて取付けられる。このセットプレート２５は組立後に取り外すと良い。
【００３６】
他方、ハウジング２の軸嵌装孔１０の機外側寄りに形成されたスタフイングボックス９内には、ハウジング２内周と回転軸３外周との間にリング状の冷却ジャケット１１が設けられている。該冷却ジャケット１１は、スタフィングボックス９の円周方向位置の真下に設けられた冷却水給水孔２８および真上に設けられた冷却水排水孔２９と連通する冷却水収容空間３０を中央部に有し、両側外周にそれぞれＯリング３１、３１を装着するＯリング溝３２、３２が設けられている。Ｏリング３１の厚みはＯリング溝３２の深さよりも大きく設定されている。また、冷却ジャケット１１の冷却水収容空間３０の回転軸外周側寄りの内部に複数のフィン３３が設けられている。
【００３７】
冷却ジャケット１１は、ハウジング２内周にＯリング３１を介して密封的に装着されるが、冷却ジャケット１１外周とハウジング２内周との間に隙間αを有するようにして装着される。冷却ジャケット１１外周とハウジング２内周との間に隙間αは、回転軸３外周と冷却ジャケット１１内周との隙間βより大きく設定される。回転軸３外周と冷却ジャケット１１内周との隙間βは０．１〜０．２ｍｍに設定されている。
【００３８】
上記のように、スタフィングボックス９内に冷却ジャケット１１を設け、回転軸３外周と冷却ジャケット１１内周との隙間を極小に絞り、この隙間に介在するシール流体の体積を極小にすることで、冷却ジャケット１１による冷却効果を最大化することができる。このため、従来ハウジング２に設けられる水冷ジャケットを不要とすることができ、コンパクトにすることができる。また、冷却ジャケット１１外周とハウジング２内周との間に隙間αは、回転軸３外周と冷却ジャケット１１内周との隙間βより大きく設定することにより、万一、回転軸３が振れて回転軸外周３Ａが冷却ジャケット１１内周に接触しても、Ｏリングの弾性による緩衝作用で衝撃を吸収するので、接触面圧を小さくでき、接触摺動によるかじりや両者の摩耗を防止でき、長期間にわたり、初期の隙間を保持し、冷却ジャケット１１の冷却効果を大きくすることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１    メカニカルシール
２    ハウジング
３    回転軸
４    ハウジングの機外側の側面
５    シールカバー
６    ボルト
７    静止側密封要素（シールリング）
８    回転側密封要素（メイティングリング）
９    スタフイングボックス
１０   軸嵌装孔
１１   冷却ジャケット
１２   被密封流体
１３   Ｏリング
１４   固定ピン
１５   コイルスプリング
１６   クエンチング孔
１８   エアベント    
２０   カラー
２１   セットスクリュー
２２   ドライブピン
２３   リップシール
２４   ガスケット
２５   セットプレート
２６   ボルト
２７   凸部
２８   冷却水給水孔
２９   冷却水排水孔
３０   冷却水収容空間
３１   Ｏリング
３２   Ｏリング溝
３３   フィン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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