(57)【要約】静止側シール部材等、バッフルスリーブ、及びダンパー等の関連部品を工場、サービスセンター等において確実かつ制御された状態でプレアッセンブリすることができ、現地工事における組立工程を少なくすることのできるメカニカルシールを提供する。シールリング９と、該シールリング９に対向摺接するメイティングリング１０とを具備し、前記シールリング９および前記メイティングリング１０の一方がハウジング１に装着されたシールカバー２の機内側にベローズ７を介して支持され、他方が回転軸３と共に回転するメカニカルシールにおいて、前記シールカバー２の機外側において固定されて前記シールリング９と前記メイティングリング１０との摺動面にクエンチング液を誘導する断面略Ｌ字状のバッフルスリーブ１７、３７を備え、前記バッフルスリーブ１７、３７はフランジ部２１、３８と筒状部２２、３９とが分割された構成であることを特徴としている。
2014034582.tif 000002
【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であって、シールリングと、該シールリングに対向摺接するメイティングリングとを具備し、前記シールリングおよび前記メイティングリングの一方がハウジングに装着されたシールカバーの機内側にベローズを介して支持され、他方が回転軸と共に回転するメカニカルシールにおいて、前記シールカバーの機外側において固定されて前記シールリングと前記メイティングリングとの摺動面にクエンチング液を誘導する断面略Ｌ字状のバッフルスリーブを備え、前記バッフルスリーブはフランジ部と筒状部とが分割された構成であることを特徴とするメカニカルシール。
【請求項２】
前記フランジ部は周方向の１箇所にスリットが形成されており、前記フランジ部の内周面が前記筒状部の外周面に嵌合すると共に、前記フランジ部の外周面が前記シールカバーの機外側に設けられたフランジ嵌合用のテーパ面に嵌合するように構成され、前記フランジ部の外周面が前記テーパ面に沿って嵌入されることにより前記フランジ部の内周面が前記筒状部の外周面をクランプするように構成されていることを特徴とする請求項１記載のメカニカルシール。
【請求項３】
前記フランジ部は周方向に複数のボルト孔を備え、前記シールカバーの機外側にボルトを介して固定されることを特徴とする請求項１または２記載のメカニカルシール。
【請求項４】
前記フランジ部は、前記スリットの周方向の反対の位置に断面積の小さい部分が形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のメカニカルシール。
【請求項５】
前記バッフルスリーブの筒状部の外周面には、前記ベローズの一端に連結された筒状のカラーの内周面に近接して環状凸部が設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のメカニカルシール。
【請求項６】
前記バッフルスリーブの筒状部には、前記バッフルスリーブと前記カラーとを固定する固定手段が設けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のメカニカルシール。
【請求項７】
前記バッフルスリーブの筒状部の外周面には、前記ベローズの一端に連結された筒状のカラーの内周面に近接して外周面にテーパ部を有する環状凸部が設けられ、前記テーパ部に対向してカラーの内周面にもテーパ部が設けられ、これらのテーパ部は軸方向の相対移動により当接可能に設定されると共に、組立時には干渉しないように設けられることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項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、石油精製、石油化学および製鉄化学等において２００℃を越えるような高温液を扱う機器のシールに用いられるメカニカルシールに関し、詳細には、ベローズ及びバッフルスリーブを備えた高温用ベローズシール型式のメカニカルシールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、密封液が２００℃を越えるような高温液において、冷却液によるフラッシングを行わないメカニカルシールとして、図１０に示すような高温用ベローズシール型式のメカニカルシールが知られている（以下「従来技術」という。例えば、特許文献１参照。）。
図１０に示される従来技術の高温用ベローズシール型式のメカニカルシールは、回転軸５０とハウジング５１との間に形成した軸封部５３に装着されて、回転軸５０とハウジング５１との間をシールするメカニカルシールであって、ハウジング５１側に取り付けられるカラー５４と、カラー５４に連結されるベローズ５５と、ベローズ５５に連結されるリテーナ５６と、リテーナ５６に嵌合されるシールリング５７と、回転軸５０側に取り付けられるメイティングリング５８と、カラー５４の内周側に所定の間隔をおいて設けられた筒状のバッフルスリーブ５９を備えている。また、スチームクエンチをシールカバー６０の供給孔６４からメカニカルシールの静止側内周とバッフルスリーブ５９外周とで形成された隙間を流路としてシール端面部に供給し、メカニカルシール部を冷却するとともに、シール端面からにじみ漏れした液を洗浄し、排出している。【０００３】
そして、シールリング５７端面の摺動トルクは、リテーナ５６→ベローズ５５→カラー５４に伝わり、シールカバー６０にボルト６３で固定されたカラー５４が受けている。シールリング５７端面の潤滑状況の変化による円周方向の微振動（スティックスリップ）はリテーナ５６→ベローズ５５に伝搬する。この円周方向の微振動を抑えるために、シールカバー６０にボルト６３で固定されたバッフルスリーブ５９がリテーナ５６内周部まで伸びており、バッフルスリーブ５９の外径とリテーナ最内径とを円周の部分的（多くは４等配）に微小隙間に絞ると共に、ベローズ５５の内周面に当接して制振作用を有するダンパー６１をバッフルスリーブ５９の外周面に装着し、振動した際には、この微小隙間以上に振れないように制振作用を持たせている。【０００４】
このようなメカニカルシールにおいて、通常、カラー５４、ベローズ５５及びリテーナ５６は例えば溶接などで接合され、また、リテーナ５６にカーボンなどの摺動材料で作られたシールリング５７が密封的に焼嵌めまたは圧入され、これらの部材は、予め工場等において一体的に組み立てられている。【０００５】
しかしながら、従来技術のメカニカルシールには、次のような問題があった。
シールカバー６０に各種部材を装着する際、カラー５４、ベローズ５５、リテーナ５６及びシールリング５７（以下、「静止側シール部材」という。）はシールカバー６０の機内側（被密封流体側）に装着されるようになっているのに対し、バッフルスリーブ５９は断面形状がＬ字型の一体加工品であるため、シールカバー６０の機外側（大気側）からしか装着できない。このため、静止側シール部材等とバッフルスリーブ５９を予めプレアッセンブリすることができず、現地で組み立てざるを得なかった。また、その際、ベローズ５５の内周面とバッフルスリーブ５９の外面との間に装着されるダンパー６１をバッフルスリーブ５９に巻き付け、その後、ベローズ５５を挿入するという困難な作業を現地で行わざるを得なかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１０／１１３９３２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、静止側シール部材、バッフルスリーブ、及びダンパー等の関連部品を工場、サービスセンター等において確実かつ制御された状態でプレアッセンブリすることができ、現地工事における組立工程を少なくすることのできるメカニカルシールを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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であって、シールリングと、該シールリングに対向摺接するメイティングリングとを具備し、前記シールリングおよび前記メイティングリングの一方がハウジングに装着されたシールカバーの機内側にベローズを介して支持され、他方が回転軸と共に回転するメカニカルシールにおいて、前記シールカバーの機外側において固定されて前記シールリングと前記メイティングリングとの摺動面にクエンチング液を誘導する断面略Ｌ字状のバッフルスリーブを備え、前記バッフルスリーブはフランジ部と筒状部とが分割された構成であることを特徴としている。
この特徴によれば、工場、サービスセンターにおいて、カラー、ベローズ、リテーナ及びシールリングとバッフルスリーブの筒状部及びダンパー等の関連部品とを確実かつ制御された状態でプレアッセンブリすることができ、現地工事における部材の組立工程を省くことができる。このため、組み込み性が向上すると共に、現場作業でのミスを低減することができる。さらに、従来、断面略Ｌ字状の一体的なバッフルスリーブを丸棒から削り出す場合、フランジ部の「外径×筒状部の長さ」の材料が必要であり、また、丸棒断面から略Ｌ字状に加工するためには、その大部分を削る必要があり、無駄が多かったが、本発明に係るバッフルスリーブは、フランジ部と筒状部とが別の材料から形成されるため、従来技術におけるような無駄を無くすことができる。さらに、本発明のメカニカルシールではシールカバーの機外側における設置スペースを従来技術に比べて著しく小さくできるため、省スペースでの組立が可能である。【０００９】
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、前記フランジ部は周方向の１箇所にスリットが形成されており、前記フランジ部の内周面が前記筒状部の外周面に嵌合すると共に、前記フランジ部の外周面が前記シールカバーの機外側に設けられたフランジ嵌合用のテーパ面に嵌合するように構成され、前記フランジ部の外周面が前記テーパ面に沿って嵌入されることにより前記フランジ部の内周面が前記筒状部の外周面をクランプするように構成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、フランジ部を正規位置に嵌入すると、径方向のクランプ力が作用し、一体型のバッフルスリーブと同等にフランジ部と筒状部との連結形状を保持することができる。このため、振動等の外乱にも十分に耐える機能を備えたバッフルスリーブを得ることができる。【００１０】
また、本発明のメカニカルシールは、第３に、第１または第２の特徴において、前記フランジ部は周方向に複数のボルト孔を備え、前記シールカバーの機外側にボルトを介して固定されることを特徴としている。
この特徴によれば、ボルトによりフランジ部を正規位置に嵌入することができると共に、径方向のクランプ力が作用し、一体型のバッフルスリーブと同等にフランジ部と筒状部との連結形状を保持することができる。【００１１】
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、前記フランジ部は、前記スリットの周方向の反対の位置に断面積の小さい部分が形成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、フランジ部の縮径時における弾性変形を容易にすることができる。【００１２】
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、前記バッフルスリーブの筒状部の外周面には、前記ベローズの一端に連結された筒状のカラーの内周面に近接して環状凸部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、バッフルスリーブがシールカバーに固定された際、カラーの内周面と環状凸部の外周面が近接しているので、バッフルスリーブの防振に大きな効果を奏する。【００１３】
また、本発明のメカニカルシールは、第６に、第１ないし第５のいずれかの特徴において、前記バッフルスリーブの筒状部には、前記バッフルスリーブと前記カラーとを固定する固定手段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、カラー及びバッフルスリーブ等がプレアッセンブリされて輸送される際、及び、運転時において、止めネジをネジ込むことにより、バッフルスリーブとカラーとを固定することができ、部材同士のガタつきを防止することができる。【００１４】
また、本発明のメカニカルシールは、第７に、第１ないし第５のいずれかの特徴において、前記バッフルスリーブの筒状部の外周面には、前記ベローズの一端に連結された筒状のカラーの内周面に近接して外周面にテーパ部を有する環状凸部が設けられ、前記テーパ部に対向してカラーの内周面にもテーパ部が設けられ、これらのテーパ部は軸方向の相対移動により当接可能に設定されると共に、組立時には干渉しないように設けられることを特徴としている。
この特徴によれば、カラー及びバッフルスリーブ等がプレアッセンブリされて輸送される際、フランジ部をシールカバーの機外側に固定するところのボルトを利用して、バッフルスリーブの環状凸部のテーパ部とカラーのテーパ部とを当接させて固定することができ、特別な固定部材を用意することなく、部材同士のガタつきを防止して輸送することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、以下のような優れた効果を奏する。
（１）シールカバーの機外側において固定されて前記シールリング及び前記ベローズ等の内周側に延在する断面略Ｌ字状のバッフルスリーブを備え、前記バッフルスリーブはフランジ部と筒状部とが分割された構成であることにより、工場、サービスセンターにおいて、カラー、ベローズ、リテーナ及びシールリングとバッフルスリーブの筒状部及びダンパー等の関連部品とを確実かつ制御された状態でプレアッセンブリすることができ、現地工事における部材の組立工程を省くことができる。このため、組み込み性が向上すると共に、現場作業でのミスを低減することができる。さらに、従来、断面略Ｌ字状の一体的なバッフルスリーブを丸棒から削り出す場合、フランジ部の「外径×筒状部の長さ」の材料が必要であり、また、丸棒断面から略Ｌ字状に加工するためには、その大部分を削る必要があり、無駄が多かったが、本発明に係るバッフルスリーブは、フランジ部と筒状部とが別の材料から形成されるため、従来技術におけるような無駄を無くすことができる。さらに、本発明のメカニカルシールではシールカバーの機外側における設置スペースを従来技術に比べて著しく小さくできるため、省スペースでの組立が可能である。【００１６】
（２）フランジ部は周方向の１箇所にスリットが形成されており、フランジ部の内周面が筒状部の外周面に嵌合すると共に、フランジ部の外周面が前記シールカバーの機外側に設けられたフランジ嵌合用のテーパ面に嵌合するように構成され、フランジ部の外周面がテーパ面に沿って嵌入されることによりフランジ部の内周面が前記筒状部の外周面をクランプするように構成されていることにより、フランジ部を正規位置に嵌入すると、径方向のクランプ力が作用し、一体型のバッフルスリーブと同等にフランジ部と筒状部との連結形状を保持することができる。このため、振動等の外乱にも十分に耐える機能を備えたバッフルスリーブを得ることができる。【００１７】
（３）フランジ部は周方向に複数のボルト孔を備え、前記シールカバーの機外側にボルトを介して固定されることにより、ボルトによりフランジ部を正規位置に嵌入することができると共に、径方向のクランプ力が作用し、一体型のバッフルスリーブと同等にフランジ部と筒状部との連結形状を保持することができる。
（４）フランジ部は、前記スリットの周方向の反対の位置に断面積の小さい部分が形成されていることにより、フランジ部の縮径時における弾性変形を容易にすることができる。【００１８】
（５）バッフルスリーブの筒状部の外周面には、前記ベローズの一端に連結された筒状のカラーの内周面に近接して環状凸部が設けられていることにより、バッフルスリーブがシールカバーに固定された際、カラーの内周面と環状凸部の外周面が近接しているので、バッフルスリーブの防振に大きな効果を奏する。
（６）バッフルスリーブの筒状部には、バッフルスリーブとカラーとを固定する固定手段が設けられていることにより、カラー及びバッフルスリーブ等がプレアッセンブリされて輸送される際、及び、運転時において、止めネジをネジ込むことにより、バッフルスリーブとカラーとを固定することができ、部材同士のガタつきを防止することができる。【００１９】
（７）前記バッフルスリーブの筒状部の外周面には、前記ベローズの一端に連結された筒状のカラーの内周面に近接して外周面にテーパ部を有する環状凸部が設けられ、前記テーパ部に対向してカラーの内周面にもテーパ部が設けられ、これらのテーパ部は軸方向の相対移動により当接可能に設定されると共に、組立時には干渉しないように設けられることにより、カラー及びバッフルスリーブ等がプレアッセンブリされて輸送される際、フランジ部をシールカバーの機外側に固定するところのボルトを利用して、バッフルスリーブの環状凸部のテーパ部とカラーのテーパ部とを当接させて固定することができ、特別な固定部材を用意することなく、部材同士のガタつきを防止して輸送することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態１に係るメカニカルシールの一例を示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るメカニカルシールの他の例を示す縦断面図である。
【図３】（ａ）は図１及び２のバッフルスリーブの縦断面図であり、（ｂ）は図（ａ）のバッフルスリーブのフランジ部の正面図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係るメカニカルシールの一例を示す縦断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係るメカニカルシールの一例を示す縦断面図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係るメカニカルシールのカラー、ベローズ、リテーナ、シールリング及びバッフルスリーブの輸送時における状態を示す縦断面図である。
【図７】本発明に係るメカニカルシールと従来技術におけるメカニカルシールとの組立工程を対比して説明する説明図の一部である。
【図８】本発明に係るメカニカルシールと従来技術におけるメカニカルシールとの組立工程を対比して説明する説明図の一部である。
【図９】本発明に係るメカニカルシールと従来技術におけるメカニカルシールとの組立工程を対比して説明する説明図の一部である。
【図１０】従来の高温用ベローズシール型式のメカニカルシールを示す縦断面図である。
【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】
〔実施形態１〕
図１及び２を参照しながら、本発明の実施形態１に係るメカニカルシールを説明する。
図１は、本発明の実施形態１に係るメカニカルシールの一例を示す縦断面図であり、図１において、参照符号１は、石油精製、石油化学および製鉄化学等において２００℃を越えるような高温液、たとえば、石油精製プラントの減圧蒸留設備の熱油を扱う機器、例えば、ポンプ等における軸封部のハウジング、参照符号２はハウジング１にボルト等（図示省略）の固定手段により装着されるシールカバーである。また、図中左側が機内側、図中右側が機外側（大気側）である。
【００２３】
図１に示すメカニカルシールは、回転軸３とハウジング１との間に形成した軸封部４に装着されて、回転軸３とハウジング１との間をシールするメカニカルシールであって、シールカバー２の機内側に装着されたカラー６と、該カラー６に連結されるベローズ７と、該ベローズ７に連結されるリテーナ８と、該リテーナ８の端面に焼嵌めまたは圧入されたシールリング９と、回転軸３側に取り付けられるメイティングリング１０とを備えている。
【００２４】
カラー６は、金属から形成される筒状をなすものであって、環状のガスケット１５を介してシールカバー２の機内側に取り付けられている。
ベローズ７は、打抜き加工等によって波形環状に形成した金属製のダイアフラム板を複数枚一列に並べて、隣接するダイアフラム板の外径部間及び内径部間をガス溶接等によって交互に連結して、全体を蛇腹筒状に形成したものであって、一端がカラー６側にガス溶接等によって一体に連結されるようになっている。
【００２５】
リテーナ８は、金属から形成され筒状をなすものであって、ベローズ７の他端がガス溶接等によって一体に連結されるようになっている。リテーナ８の材料はベローズ７の材料と同一か、あるいは熱膨張係数がほぼ近似した異種材料からなっている。
通常、リテーナ８、ベローズ７およびカラー６を溶接により一体物として製作後、これらの全表面に特殊窒化クロムや窒化チタンなどの１０μｍ以下の厚みの耐食・耐摩耗性のイオンプレーティングを均一に施工する。これにより、リテーナ８、ベローズ７およびカラー６の全表面が均一な耐食性をもつので、耐食性の低い材料で構成されていても、イオンプレーティングの耐食性が全体の耐食性となり、材料選定の制限が大幅に少なくなる。
【００２６】
シールリング９は、炭化珪素、カーボン、その他のセラミックス等から形成される筒状をなすものであって、メイティングリング１０との摺動面において回転軸３の軸線に垂直なシール面１６を形成している。
【００２７】
シールリング９は、リテーナ８の端面に焼嵌めまたは圧入されており、シールリング９の反メイティングリング側のシール端面の面幅はメイティングリング１０と摺動するシール端面の面幅とほぼ同じかそれよりもやや狭くしてある。
【００２８】
シールリング９、リテーナ８、ベローズ７及びカラー６の内周側には所定の間隔をおいて筒状のバッフルスリーブ１７が取り付けられ、このバッフルスリーブ１７によってシールカバー２に設けられたクエンチング液供給孔３５から供給されるクエンチング液がシール面１６に確実に導かれるようになっている。バッフルスリーブ１７は、ステンレスなどの硬い材料で製作されるか、硬質クロムメッキ、特殊窒化クロム、あるいは窒化チタンなどの１０μｍ以下の厚みの耐食・耐摩耗性のイオンプレーティングが施されている。
【００２９】
リテーナ８の内周側には１個または複数個の切り欠き（図示省略）が設けられている。
一方、シールカバー２に固定されたバッフルスリーブ１７の先端が、シールリング９のシール端面側の近くまで伸びて、リテーナ８の切り欠きと微小隙間を持って係合する雄型の歯部（図示省略）が形成され、リテーナ８の切り欠きとバッフルスリーブ１７の歯部とが軸方向に可動可能に互いに噛み合うクラッチ構造１８が形成されている。この構造により、シールリング９のシール端面の摺動トルクはバッフルスリーブ１７が受けることになり、ベローズ７に摺動トルクが伝わらないため、シール面の潤滑不安定によりシールリング９のシール端面にスティックスリップが発生しても、ベローズ７がスティックスリップの影響を受けることがない。
【００３０】
バッフルスリーブ１７の外周面とベローズ７の内周面との間に、ベローズ７に振動が起きた場合でもベローズ７の振れ止めを行うためのダンパー１９が配設されている。ダンパー１９は、例えば、帯状をしており、バッフルスリーブ１７の外周面に形成された環状溝２０に装着される。このため、ベローズの疲労を先延ばしにでき、耐久性を確保できる。また、ダンパー１９の外周部及びリテーナ８の内周部には、１個または複数個の切り欠きが設けられ、クエンチング液供給孔３５から供給されたクエンチング液をバッフルスリーブ１７によってシール面１６に誘導することができ、シール面１６からの微小な漏れ液を洗浄排出することができる。
【００３１】
図２は、本発明の実施形態１に係るメカニカルシールの他の例を示す縦断面図であり、リテーナ８の端面とシールリング９の端面とがラップジョイントをもって密封的に接触する点で図１に示すメカニカルシールと相違するがその他の構成は図１と同じであり、重複する説明は省略する。
図２に示すメカニカルシールは、回転軸３とハウジング１との間に形成した軸封部４に装着されて、回転軸３とハウジング１との間をシールするメカニカルシールであって、シールカバー２の機内側に装着されたカラー６と、該カラー６に連結されるベローズ７と、該ベローズ７に連結されるリテーナ１１と、該リテーナ１１端面とラップジョイントをもって密封的に接触するシールリング１２と、回転軸３側に取り付けられるメイティングリング１０とを備えている。
【００３２】
シールリング１２は両端面にラッピング仕上げされたシール端面を持っており、シールリング１２とリテーナ１１とは分離した構造となっており、リテーナ１１のシールリング１２側端面もラッピング仕上げされたシール端面を持ち、両者の密封は、ラッピング面を合わせて密封するラップジョイント構造を採用している。シールリング１２とリテーナ１１とは分離した構造となっているため、高温雰囲気でもメイティングリング１０と摺動するシールリング１２のシール端面の平面度は、熱膨張差による影響を受けないので、密封性が保たれる。また、リテーナ１１自体の圧力変形や熱変形にも影響されることがない。さらに、焼嵌めや圧入、その後の熱処理などの特殊工程の必要がなく、それに伴いジグ類も不要となるので、コスト低減および工数低減が図れる。また、シールリング１２の交換が容易となる。
【００３３】
リテーナ１１のシール側端面とシールリング１２のシール端面とはベローズ７のばね荷重および流体圧による押し付け力で互いに密封的に接触するが、リテーナ１１のシール端面は、シールリング１２が回転しないので回転による摺動はしない、ほぼ静止の密封面である。
シールリング１２の内周側に切り欠きを設け、バッフルスリーブ１７の歯部とが軸方向に可動可能に互いに噛み合うクラッチ構造１８が形成されている。
また、リテーナ１１及びシールリング１２の外周面において外径を部分的に縮径する環状の凹部１４が形成され、この凹部１４にリテーナ１１とシールリング１２との芯出しをするための芯出しケース１３が装着されている。  
【００３４】
図２に示すメカニカルシールは、シールリング１２とリテーナ１１とは分離した構造となっていること、シールリング１２とリテーナ１１との密封はラップジョイント構造となっていること、および、シールリング１２とバッフルスリーブ１７とは軸方向に可動可能に互いに噛み合うクラッチ構造となっていることから、シールリング１２のシール端面の摺動トルクはバッフルスリーブ１７が受けることになり、ベローズ７に摺動トルクが伝わらないため、シール面の潤滑不安定によりシールリング１２のシール端面にスティックスリップが発生しても、ラップジョイント部で自在に滑ることにより、ベローズ７がスティックスリップの影響を受けることがない。  
【００３５】
図１及び図２のメカニカルシールに用いられるバッフルスリーブ１７は、図３に示すように、フランジ部２１と筒状部２２とから構成され、断面略Ｌ字状をなしており、フランジ部２１と筒状部２２とは分割された構成である。詳述すると、フランジ部２１と筒状部２２とは別部材からなり、フランジ部２１の内周面２３が筒状部２２の基端の外周面２４に嵌合するように形成されている。また、図１及び２に示すように、フランジ部２１の外周面２５はシールカバー２の機外側に設けられたフランジ部嵌合用のテーパ面２６に嵌合するように構成されている。筒状部２２の先端部にはリテーナ８の切り欠きと軸方向に可動可能に互いに噛み合うクラッチ構造１８（図２に示すメカニカルシールにおいてはシールリング１２の切り欠きと軸方向に可動可能に互いに噛み合うクラッチ構造１８）が形成され、また、筒状部２２の外周面にはベローズ７の内周面との間でベローズ７の振れ止めを行うためのダンパー１９を配設するための環状溝２０が形成されている。
【００３６】
図３（ｂ）に示すように、フランジ部２１は周方向の１箇所にスリット２７が形成されており、フランジ部２１がフランジ嵌合用のテーパ面２６に嵌合する際、外方から中心に向けて押圧された場合、フランジ部２１の径が縮径されるようになっている。また、フランジ部２１には周方向に複数のボルト孔２８が穿設され、シールカバー２の機外側にボルト２９を介して固定されるようになっている。さらに、フランジ部２１には周方向に複数の離脱用のタップ孔３０が穿設され、フランジ部２１をシールカバー２から離脱させる場合の便宜が図られている。
さらに、フランジ部２１には、スリット２７の周方向の反対の位置に断面積の小さい部分、例えば、切込み３１及び抜孔３２が設けられた部分が形成され、フランジ部２１の縮径時における弾性変形を容易にしている。
【００３７】
筒状部２２の外周面２４にフランジ部２１の内周面２３が嵌合された状態で、フランジ部２１の外周面２５がシールカバー２の機外側に設けられたフランジ嵌合用のテーパ面２６に嵌合され、ボルト２９が締め込まれると、フランジ部２１は縮径され、その内周面２３が筒状部２２の外周面２４をクランプした状態、すなわち、しまりばめの状態となる。このため、フランジ部２１と筒状部２２とは一体的にシールカバー２に固定される。
【００３８】
〔実施形態２〕
図４に基づいて、本発明の実施形態２に係るメカニカルシールを説明する。
実施形態２に係るメカニカルシールは、バッフルスリーブの形状・構造において実施形態１と相違するが、その他は図１と同じであり、図４において、図１と同じ符号は図１の場合と同じ部材を指している。以下、実施形態１と相違する部分について主に説明する。
【００３９】
図４において、バッフルスリーブ３７は、フランジ部３８と筒状部３９とから構成され、断面略Ｌ字状をなしており、フランジ部３８と筒状部３９とは分割された構成であり、基本的構造は実施形態１のバッフルスリーブ１７と同じである。
バッフルスリーブ３７は、カラー６の内周面に近接する凸形状の環状凸部４０を備えている。この環状凸部４０はバッフルスリーブ３７の外周面から径方向に突出し、軸方向においてはカラー６のシールカバー２側の内周面に対向する位置に設けられるものである。
バッフルスリーブ３７に凸形状の環状凸部４０が設けられているため、バッフルスリーブ３７がシールカバー２に固定された際、カラー６の内周面と環状凸部４０の外周面が近接しているので、バッフルスリーブ３７の防振に大きな効果を奏する。
なお、環状凸部４０には周方向の複数位置に軸方向に貫通する切り欠きが設けられ、クエンチング液供給孔３５から供給されたクエンチング液をバッフルスリーブ３７に沿ってシール面１６側に誘導可能に構成されている。
【００４０】
さらに、バッフルスリーブ３７の筒状部３９には、カラー６の内周面に対抗する位置にタップ孔４１が設けられている。図４では、タップ孔４１は、バッフルスリーブ３７の軸方向に２箇所設けられているが、少なくとも軸方向に１箇所あればよく、周方向には等配で複数設けられるのが望ましい。このタップ孔４１には、バッフルスリーブ３７の径方向の内側から止めネジ４２がネジ込まれ、カラー６の内周面に当接可能となっている。カラー６及びバッフルスリーブ３７等がプレアッセンブリされて輸送される際、及び、運転時において、止めネジ４２をネジ込むことにより、バッフルスリーブ３７とカラー６とが固定され、ガタつきを防止することができる。
【００４１】
〔実施形態３〕
図５及び６に基づいて、本発明の実施形態３に係るメカニカルシールを説明する。
実施形態３に係るメカニカルシールは、バッフルスリーブ及びカラーの形状において実施形態１と相違するが、その他は図１と同じであり、図５及び６において、図１と同じ符号は図１の場合と同じ部材を指している。以下、実施形態１と相違する部分について主に説明する。
【００４２】
図５において、バッフルスリーブ３７は、フランジ部３８と筒状部３９とから構成され、断面略Ｌ字状をなしており、フランジ部３８と筒状部３９とは分割された構成であり、基本的構造は実施形態１のバッフルスリーブ１７と同じである。
バッフルスリーブ３７は、カラー６の内周面に近接する凸形状の環状凸部４５を備えている。この環状凸部４５はバッフルスリーブ３７の外周面から径方向に突出し、軸方向においてはカラー６のシールカバー２側の内周面に対向する位置に設けられるものである。
そして、環状凸部４５の外周面はテーパ形状に形成されてテーパ部４６が設けられ、また、テーパ部４６に対向してカラー６の内周面にもテーパ部４７が設けられる。これらのテーパ部４６及び４７は軸方向の相対移動により当接可能に設定されると共に、組立時には干渉しないように設けられる。図５においては、テーパ部４６及び４７は、シールカバー２の機内側に向けて径が小さくなるなテーパ形状をなし、ボルト２９が締め込まれると、カラー６は右方向に、また、バッフルスリーブ３７は左方向に相対移動してテーパ部４６と４７とが当接され、カラー６とバッフルスリーブ３７とが固定された状態となる。
また、環状凸部４５には周方向の複数位置に軸方向に貫通する切り欠きが設けられ、クエンチング液供給孔３５から供給されたクエンチング液をバッフルスリーブ３７に沿ってシール面１６側に誘導可能に構成されている。
なお、図５においては、環状凸部４５のみが示されているが、これに限らず、実施の形態２の環状凸部４０と併設されてもよい。
【００４３】
図６は、カラー６、ベローズ７、リテーナ８、シールリング９及びバッフルスリーブ３７の輸送時における状態を示す縦断面図であり、ボルト２９が締め込まれてテーパ部４６と４７とが当接され、カラー６とバッフルスリーブ３７とが固定された状態が示されている。このように、バッフルスリーブ３７の環状凸部４５の外周面にテーパ部４６が設けられ、このテーパ部４６に対向してカラー６の内周面にもテーパ部４７が設けられ、これらのテーパ部４６及び４７が軸方向の相対移動により当接可能に設定されると共に、組立時には干渉しないように設けられることにより、カラー６及びバッフルスリーブ４７等がプレアッセンブリされて輸送される際、フランジ部３８をシールカバー２の機外側に固定するところのボルト２９を利用して、バッフルスリーブ３７の環状凸部４５のテーパ部４６とカラー６のテーパ部４７とを当接させて固定することができ、特別な固定部材を用意することなく、部材同士のガタつきを防止して輸送することができる。
【００４４】
次に、図７ないし図９を参照しながら、本発明の実施形態１に係るメカニカルシール、例えば、図１に示すメカニカルシールと従来技術におけるメカニカルシールとの組立工程を対比して説明する。
なお、実施の形態３の場合において実施の形態１と相違する点については補足的に説明する。
【００４５】
（１）プレアッセンブリ
本発明のメカニカルシールでは、工場、サービスセンター（以下、「工場等」という。）において、カラー６、ベローズ７、リテーナ８及びシールリング９とバッフルスリーブ１７の筒状部２２及びダンパー１９とを確実かつ制御された状態でプレアッセンブリする（以下、プレアッセンブリされた部材を「プレアッセンブリ部材」という。）ため、現地工事でプレアッセンブリ部材の組立工程を省くことができる。
これに対して、従来技術のメカニカルシールは、カラー５４、ベローズ５５、リテーナ５６及びシールリング５７等の静止側シール部材と断面略Ｌ字状で一体型のバッフルスリーブ５９とは、シールカバー６０の反対側からしか装着できないため、静止側シール部材とバッフルスリーブ５９を予めプレアッセンブリすることができない。
なお、本発明の実施形態３に係るメカニカルシールでは、図６に示すように、カラー６、ベローズ７、リテーナ８及びシールリング９とバッフルスリーブ３７とは、ボルト２９の締め込みによりテーパ部４６と４７を介して固定された状態でプレアッセンブリされている。  
（２）現地等における初期状態
本発明のメカニカルシールでは、シールカバー２の機内側にプレアッセンブリ部材及びガスケット１５が配置され、機外側にバッフルスリーブ１７のフランジ部２１及びボルト２９が配置される。
これに対して、従来技術のメカニカルシールは、シールカバー６０の機内側に静止側シール部材、ダンパー６１及びガスケット６２が配置され、機外側に一体型のバッフルスリーブ５９及びボルト６３が配置される。
説明図からわかるように、本発明のメカニカルシールにおける設置スペースＬ’は従来技術のメカニカルシールにおける設置スペースＬに比べて著しく小さい。このように、本発明のメカニカルシールでは、省スペースでの組立が可能である。
なお、本発明の実施形態３に係るメカニカルシールでは、図６に示すボルト２９が緩められて、バッフルスリーブ３７の筒状部３９とフランジ部３８とは分離され、シールカバー２の機内側にプレアッセンブリ部材及びガスケット１５が配置され、機外側にバッフルスリーブ３７のフランジ部３８及びボルト２９が配置された状態になっている。
（３）二次シール装着
本発明のメカニカルシール及び従来技術のメカニカルシール共に、それぞれ二次シール部材であるガスケット１５、ガスケット６２がシールカバー側に装着される
（４）スリーブの挿入
従来技術のメカニカルシールでは、シールカバー６０の機外側に配置された一体型のバッフルスリーブ５９がシールカバー６０に挿入される。これに対して、本発明のメカニカルシールでは、バッフルスリーブ１７の筒状部２２はプレアッセンブリされているので、シールカバー２へのバッフルスリーブ１７の挿入は不要である。
（５）関連部品の装着
従来技術のメカニカルシールでは、関連部品であるダンパー６１をシールカバー６０の機内側からバッフルスリーブ５９に巻き付け、その後、静止側シール部材をバッフルスリーブ５９の外径側に挿入するが、この作業は若干の困難を伴う。これに対して、本発明のメカニカルシールでは、関連部品であるダンパー１９はプレアッセンブリされているので、バッフルスリーブ１７の筒状部２２に対するダンパー１９の装着作業は不要であり、装着ミス、装着漏れなどはなく、設計した性能を確保することができる。
（６）シールの装着
本発明のメカニカルシールでは、バッフルスリーブ１７の筒状部２２及びダンパー１９を含むプレアッセンブリ部材を機内側からシールカバー２に直接装着する。
これに対して、従来技術のメカニカルシールは、ダンパー６１をバッフルスリーブ５９に巻き付けた状態を維持しつつ、静止側シール部材をバッフルスリーブ５９の外径側に挿入するため、正確に装着することが困難である。
（７）ボルト締結
本発明のメカニカルシールでは、バッフルスリーブ１７のフランジ部２１をシールカバー２のテーパ面２６に位置合わせし、ボルト２９を締結する。ボルト２９が締め込まれると、フランジ部２１は縮径され、その内周面がバッフルスリーブ１７の筒状部の外周面をクランプした状態、すなわち、しまりばめの状態となる。このため、フランジ部２１と筒状部とは一体的にシールカバー２に固定される。
これに対して、従来技術のメカニカルシールは、バッフルスリーブ５９のフランジ部を介してシールカバー６０にボルト６３を締結する。
【００４６】
本発明の実施形態に係るメカニカルシールの効果は以下のとおりである。
（１）本発明に係るバッフルスリーブ１７、３７はフランジ部２１、３８と筒状部２２、３９とが分割された構成であるため、工場等において、カラー６、ベローズ７、リテーナ８及びシールリング９とバッフルスリーブ１７、３７の筒状部２２、３９及びダンパー１９とを確実かつ制御された状態でプレアッセンブリすることができ、現地工事で部材の組立工程を省くことができる。このため、組み込み性が向上すると共に、現場作業でのミスを低減することができる。さらに、従来、断面略Ｌ字状の一体的なバッフルスリーブを丸棒から削り出す場合、「フランジ部の外径×筒状部の長さ」の材料が必要であり、また、丸棒から断面略Ｌ字状に加工するためには、その大部分を削る必要があり、無駄が多かったが、本発明に係るバッフルスリーブ１７、３７は、フランジ部２１、３８と筒状部２２、３９とを別の材料から形成するため従来技術におけるような無駄を無くすことができる。
（２）本発明のメカニカルシールではシールカバー２の機外側における設置スペースを従来技術に比べて著しく小さくできるため、省スペースでの組立が可能である。
（３）本発明に係るバッフルスリーブ１７、３７ではフランジ部２１、３８の周方向の１箇所にスリット２７が形成されており、フランジ部２１、３８の内周面が筒状部２２、３９の外周面に嵌合すると共に、フランジ部２１、３８の外周面がシールカバー２の機外側に設けられたフランジ嵌合用のテーパ面２６に嵌合するように構成され、フランジ部２１、３８の外周面がテーパ面２６に沿って嵌入されることによりフランジ部２１、３８の内周面が筒状部２２、３９の外周面をクランプするように構成されているため、フランジ部２１、３８をシールカバー２の正規位置に嵌入すると、径方向のクランプ力が作用し、一体型のバッフルスリーブと同等にフランジ部２１、３８と筒状部２２、３９との連結形状を保持することができる。このため、振動等の外乱にも十分に耐える機能を備えたバッフルスリーブを得ることができる。
（４）本発明に係るバッフルスリーブ１７、３７のフランジ部２１、３８は周方向に複数のボルト孔２８を備え、シールカバー２の機外側にボルト２９を介して固定されるため、ボルト２９によりフランジ部２１、３８を正規位置に嵌入することができると共に、径方向のクランプ力が作用し、一体型のバッフルスリーブと同等にフランジ部２１、３８と筒状部２２、３９との連結形状を保持することができる。
（５）本発明に係るバッフルスリーブ１７、３７のフランジ部２１、３８は、スリット２７の周方向の反対の位置に断面積の小さい部分が形成されていることにより、フランジ部２１、３８の縮径時における弾性変形を容易なものとすることができる。
（６）実施形態２に係るバッフルスリーブ３７では、凸形状の環状凸部４０が設けられているため、バッフルスリーブ３７がシールカバー２に固定された際、カラー６の内周面と環状凸部４０の外周面が近接しているので、バッフルスリーブ３７の防振に大きな効果を奏する。
（７）実施形態２に係るバッフルスリーブ３７では、カラー６の内周面に対抗する位置にタップ孔４１及び止めネジ４２が設けられているため、カラー６及びバッフルスリーブ３７等がプレアッセンブリされて輸送される時、及び、運転時において、止めネジ４２をネジ込むことにより、バッフルスリーブ３７とカラー６とを固定することができ、部材同士のガタつきを防止することができる。
（８）実施形態３においては、前記バッフルスリーブの筒状部の外周面には、前記ベローズの一端に連結された筒状のカラーの内周面に近接して外周面にテーパ部を有する環状凸部が設けられ、前記テーパ部に対向してカラーの内周面にもテーパ部が設けられ、これらのテーパ部は軸方向の相対移動により当接可能に設定されると共に、組立時には干渉しないように設けられることにより、カラー６及びバッフルスリーブ４７等がプレアッセンブリされて輸送される際、フランジ部３８をシールカバー２の機外側に固定するところのボルト２９を利用して、バッフルスリーブ３７の環状凸部４５のテーパ部４６とカラー６のテーパ部４７とを当接させて固定することができ、特別な固定部材を用意することなく、部材同士のガタつきを防止して輸送することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１     ハウジング
２     シールカバー
３     回転軸
４     軸封部
６     カラー
７     ベローズ
８     リテーナ
９     シールリング
１０    メイティングリング 
１１    リテーナ
１２    シールリング
１３    芯出しケース
１４    凹部
１５    ガスケット       
１６    シール面  
１７    バッフルスリーブ
１８    クラッチ構造
１９    ダンパー
２０    環状溝
２１    フランジ部
２２    筒状部
２３    内周面
２４    筒状部の基端の外周面
２５    フランジ部の外周面
２６    フランジ部嵌合用のテーパ面
２７    スリット
２８    ボルト孔
２９    ボルト
３０    タップ孔
３１    切込み
３２    抜孔
３５    クエンチング液供給孔
３７    バッフルスリーブ
３８    フランジ部
３９    筒状部
４０    環状凸部
４１    タップ孔
４２    止めネジ
４５    環状凸部
４６    環状凸部の外周面のテーパ部
４７    カラーの内周面のテーパ部
【図１】
2014034582.tif 000003
【図２】
2014034582.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014034582.tif 000006
【図５】
2014034582.tif 000007
【図６】
2014034582.tif 000008
【図７】
2014034582.tif 000009
【図８】
2014034582.tif 000010
【図９】
2014034582.tif 000011
【図１０】
2014034582.tif 000012
【国際調査報告】
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