(57)【要約】【課題】スラリ流体の侵入による相対運動部材の動作不良を防止して、良好なシール機能を発揮させることができるスラリ流体用メカニカルシールを提供する。【解決手段】相対運動する２つ以上の部材（スプリングリテーナ２及び可動密封環３）間に形成されるＯリング８の収納空間７に、当該部材２，３及びスラリ流体に対して不活性であると共に当該部材２，３の相対運動を妨げず且つ当該空間７から流出しない粘性材１０を充填させて、当該空間７へのスラリ流体の侵入を阻止するようにする。粘性材１０としては、フッ素樹脂系グリースであって、２００〜４００の稠度を有するパーフルオロポリエーテル混和物が使用される。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対運動する２つ以上の部材間又はこれらの部材を含む３つ以上の部材間に、スラリ流体領域に開口又は連通する空間が必然的又は不可避的に形成されるスラリ流体用シール装置において、この空間に、これを形成する部材及びスラリ流体に対して不活性であると共に当該部材の相対運動を妨げず且つ当該空間から流出しない粘性材を充填させて、当該空間へのスラリ流体の侵入を阻止するように構成してあることを特徴とするスラリ流体用シール装置。
【請求項２】
当該スラリ流体用シール装置が、回転軸又はシールケースの一方の軸線方向移動可能に保持された可動密封環とその他方に固定された固定密封環との相対回転部分でシールするように構成されたメカニカルシールである場合において、前記粘性材を充填させた空間が、可動密封環とこれを保持する回転軸部分又はシールケース部分との対向周面間を二次シールするＯリングが収納されたＯリング収納空間であることを特徴とする、請求項１に記載するスラリ流体用シール装置。
【請求項３】
当該スラリ流体用シール装置が、回転軸又はシールケースの一方の軸線方向移動可能に保持された可動密封環とその他方に固定された固定密封環との相対回転部分でシールするように構成されたメカニカルシールである場合において、前記粘性材を充填させた空間が、可動密封環を固定密封環へと押圧附勢するスプリングが収納されたスプリング収納空間であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載するスラリ流体用シール装置。
【請求項４】
前記粘性材が、フッ素樹脂系グリースであることを特徴とする、請求項１、請求項２又は請求項３に記載するスラリ流体用シール装置。
【請求項５】
前記粘性材が、パーフルオロポリエーテル混和物であることを特徴とする、請求項４に記載するスラリ流体用シール装置。
【請求項６】
前記粘性材が、２００〜４００の稠度を有するものであることを特徴とする、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項５に記載するスラリ流体用シール装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉体，薬液，汚泥水，ＣＭＰ（ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）用研磨液，粉塵ガス等のスラリ流体（固形成分，凝固成分等のスラリ成分を含む液体又は気体）をシールするためのメカニカルシール等であって、特に、相対運動する２つ以上の部材間又はこれらの部材を含む３つ以上の部材間に、シールすべきスラリ流体領域に開口又は連通する空間が必然的又は不可避的に形成されるスラリ流体用シール装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、従来のスラリ流体用シール装置として、図９に示す如く、シールケース１に固定保持されたスプリングリテーナ２に、可動密封環３を軸線方向移動可能に保持すると共に、この可動密封環３を、これとスプリングリテーナ２との間に介装したスプリング６により、回転軸５に固定した固定密封環５に押圧接触させて、両密封環４，５の対向端面たる密封端面４ａ，５ａの相対回転摺接作用により、機内領域であるスラリ流体領域Ａと機外領域である大気領域Ｂとを遮蔽シールするように構成された端面接触形のメカニカルシールが周知である。
【０００３】
ところで、かかるメカニカルシールにあっては、図９に示す如く、スプリングリテーナ２と可動密封環３の対向周面間にＯリング収納空間７を形成して、このＯリング収納空間７に収納したＯリング８により、両部材２，３間を二次シールしているが、このＯリング収納空間７には、これがスラリ流体領域Ａに連通されていることから、スラリ流体が侵入して、長期使用のうちには、スラリ成分（例えば、粉体，薬液，汚泥水，ＣＭＰ用研磨液，粉塵ガス等のスラリ流体に含まれる固形成分，凝固成分）が堆積，固着する虞れがある。
【０００４】
而して、Ｏリング収納空間７にスラリ成分が堆積，固着すると、可動密封環３のＯリング８を介してのスプリングリテーナ２に対する相対運動（軸線方向移動）が阻害されて、可動密封環３の軸線方向移動が円滑に行なわれず（作動不良）、可動密封環３の追従性が低下して、密封端面３ａ，５ａの接触面圧が不適正となり、メカニカルシール機能が低下することになる。
【０００５】
そこで、従来にあっては、このような部材間の空間へのスラリ堆積による作動不良を防止するために、一般に、Ｏリング収納空間７へのスラリ流体侵入をリップシール５０により阻止するように図っている。すなわち、図９に示す如く、可動密封環３の外周部にリップシール５０を嵌着して、そのリップ部５０ａをスプリングリテーナ２の前端面に押圧接触させておくことにより、可動密封環３の軸線方向移動をリップ部５０ａの弾性変形によって許容しつつ、Ｏリング収納空間７をスラリ流体領域Ａから遮蔽して、当該空間７へのスラリ流体の侵入を阻止するように図っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなリップシール５０によっては、可動密封環３の軸線方向移動（追従動作）に伴ってリップ部５０ａによるシール力（スプリングリテーナ２の前端面への接触力）が変化することとも相俟って、スラリ流体のＯリング収納空間７への侵入を確実に阻止することが困難であった。しかも、スラリ流体が一旦リップ部５０ａからＯリング収納空間７に侵入すると、その排出がリップ部５０ａ（及びＯリング８）によって阻止されることから、Ｏリング収納空間７でのスラリ成分の堆積，固着を却って助長することにもなる。
【０００７】
一般に、メカニカルシール等のシール装置にあっては、相対運動する２つ以上の部材間又はこれらの部材を含む３つ以上の部材間に、スラリ流体領域に開口又は連通する空間が必然的又は不可避的に形成されることから、上記した問題は、スラリ流体を扱うシール装置において共通するものであり、その対策が強く望まれているのが実情である。
【０００８】
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、相対運動する２つ以上の部材間又はこれらの部材を含む３つ以上の部材間にスラリ流体領域に開口又は連通する空間が必然的又は不可避的に形成される場合にも、当該空間へのスラリ流体の侵入を確実に阻止して、常に良好なシール機能を発揮させることができるスラリ流体用シール装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、相対運動する２つ以上の部材間又はこれらの部材を含む３つ以上の部材間に、スラリ流体領域に開口又は連通する空間が必然的又は不可避的に形成されるスラリ流体用シール装置において、上記の目的を達成すべく、特に、当該空間に少なくとも（１）〜（３）の条件を満足しうる粘性材を充填させて、当該空間へのスラリ流体の侵入を阻止するように構成することを提案するものである。例えば、当該スラリ流体用シール装置が、回転軸又はシールケースの一方の軸線方向移動可能に保持された可動密封環とその他方に固定された固定密封環との相対回転部分でシールするように構成されたメカニカルシールである場合においては、可動密封環とこれを保持する回転軸部分又はシールケース部分との対向周面間を二次シールするＯリングが収納されたＯリング収納空間や可動密封環を固定密封環へと押圧附勢するスプリングが収納されたスプリング収納空間に、粘性材を充填させておく。
【００１０】
（１）粘性材は、当該空間を形成する部材、当該空間に収納される部材（Ｏリング，スプリング等）及びスラリ流体に対して不活性なものであり、これらの部材を腐食させたり又はスラリ流体と化学反応を起こしたりすることのないものであること。
（２）粘性材は、当該空間に充填させることにより、当該空間を形成する部材の相対運動や当該空間に収納される部材の運動（例えば、スプリングの伸縮運動）を妨げることがない程度の流動性を有するものであること。具体的には、稠度が２００以上であるものが好ましい。なお、稠度とは、「ＪＩＳ規格  Ｋ２２２０−５．３．２」により円すい（質量１０２．５±０．０５ｇ）を保持具（質量４５．５０±０．０２ｇ）と共に粘性材中に垂直に５．０±０．１秒間進入させた後、指針の示度を１０倍したもので表される数値であり、粘性材の軟らさかの程度を示すものである。
（３）粘性材は、当該空間を形成する部材の相対運動やスラリ流体領域の圧力変動等によって当該空間から流出しない程度の粘性ないし硬さを有するものであること。具体的には、稠度が４００以下であるものが好ましい。
【００１１】
粘性材としては、一般に、（１）〜（３）の条件を満足するグリースであって、グリース当該空間を構成する部材及び当該空間に収納される部材の材質やスラリ流体の性状に拘らず、これらに対して化学的に不活性なフッ素樹脂系グリースを使用することが好ましい。特に、フッ素樹脂系グリースのうち、パーフルオロポリエーテル混和物（例えば、一般式ＲｆＯ（ＣＦ二Ｏ）Ｐ（Ｃ二Ｆ四Ｏ）ｑ（Ｃ三Ｆ６Ｏ）ｒＲｆで表されるパーフルオロポリエーテル（Ｒｆはパーフルオロメチル基、パーフルオロエチル基等のパーフルオロ低級アルキル基である）を基油として適宜の増稠剤（ポリテトラフルオロエチレン，テトラフルオロエチレン共重合体，フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロイソブチレン共重合体，六方格子窒化ホウ素，脂肪族ジカルボン酸金属塩，モノアミドモノカルボン酸金属塩，モノエステルカルボン酸金属塩，金属石けん，尿素化合物，シリカ，粘土，グラファイト，ポリテトラフルオロエチレン，テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロペン共重合体等）等を混和させたもの）を使用するのが最適である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成を図１〜図８に示す実施の形態に基づいて具体的に説明する。
【００１３】
図１及び図２は本発明の第１の実施の形態を示したもので、この実施の形態における本発明のスラリ流体用シール装置は、図１に示す如く、シールケース１の内周部に固定された円筒状のスプリングリテーナ２と、スプリングリテーナ２の内周部に軸線方向移動可能に保持された可動密封環３と、可動密封環３に対向して回転軸４に固定された固定密封環５と、スプリングリテーナ２と可動密封環３との間に介装されて、可動密封環３を固定密封環５へと押圧接触させるべく附勢するスプリング（コイルスプリング）６とを具備して、両密封環３，４の対向端面たる密封端面３ａ，４ａの相対回転摺接作用により、機内領域であるスラリ領域Ａと機外領域である大気領域Ｂとを遮蔽シールするように構成された端面接触形のメカニカルシールであり、図９に示すものと基本構造を同一とするものである。
【００１４】
可動密封環３とこれが保持されたシールケース部分つまりスプリングリテーナ２との対向周面間には、図２に示す如く、環状のＯリング収納空間７が形成されており、このＯリング収納空間７に収納させたＯリング８により、両部材２，３間が二次シールされている。すなわち、Ｏリング収納空間７は、軸線方向に相対運動する２つの部材（スプリングリテーナ２及び可動密封環３）間に形成されたもので、スプリングリテーナ２と可動密封環３との嵌合隙間７ａをスラリ流体領域Ａへの連通部とする。なお、可動密封環３は、これに突設したドライブピン９とスプリングリテーナ２との係合作用により、スプリングリテーナ２に対する相対回転を阻止されている。
【００１５】
而して、Ｏリング収納空間７には、図２に示す如く、前記（１）〜（３）の条件を満足する粘性材１０が充填されていて、スラリ流体領域Ａの流体（スラリ流体）の侵入を阻止している。粘性材１０としては、例えば、当該空間７を形成する部材（スプリングリテーナ２及び可動密封環３）、当該空間７に収納された部材（Ｏリング８）及びスラリ流体に対して不活性なフッ素樹脂系グリース（パーフルオロポリエーテル混和物等）であって、稠度が２００〜４００となるように増稠剤配合等を調整したものが使用される。
【００１６】
以上のように構成されたメカニカルシールにあっては、スラリ流体のＯリング収納空間７への侵入が、当該空間７に充填された粘性材１０によって確実に阻止される。その結果、スラリ成分がＯリング収納空間７に堆積，固着することがなく、可動密封環３の軸線方向移動が円滑に行なわれることから、可動密封環３の追従性が損なわれず、密封端面３ａ，５ａの接触面圧が適正に保たれて良好なシール機能が発揮される。なお、Ｏリング収納空間７に粘性材１０を充填することによる弊害は、それが少なくとも前記（１）〜（３）の条件を満足するものである限りにおいて、全く生じない。寧ろ、粘性材１０としてフッ素樹脂系グリース等の潤滑性を有するものを使用した場合には、可動密封環３とＯリング８との摩擦抵抗が小さくなり、可動密封環３の軸線方向移動がより円滑に行なわれるメリットがある。
【００１７】
なお、スラリ流体領域Ａの圧力変動が小さく、当該圧力変動によってＯリング８がＯリング収納空間７内で殆ど軸線方向移動することがない場合等にあっては、図３（ａ）に示す如く、Ｏリング収納空間７におけるＯリング８のスラリ流体領域側部分のみに粘性材１０を充填させておくことができる。また、スラリ流体の性状によっては、Ｏリング収納空間７の連通部である嵌合隙間７ａにスラリ成分が堆積，固着する虞れがあるが、かかる場合には、図３（ｂ）に示す如く、嵌合隙間７ａにも粘性材１０を充填させておくことが好ましい。
【００１８】
ところで、メカニカルシールの構成によっては、相対運動する２つ以上の部材間又はこれらの部材を含む３つ以上の部材間にスラリ流体領域Ａに開口又は連通する複数の空間が必然的又は不可避的に形成されることがあるが、このような場合には、図４及び図５に示す如く、これらの空間のすべてに上記した粘性材１０を充填しておく。
【００１９】
すなわち、図４及び図５は本発明の第２の実施形態を示したもので、この実施の形態における本発明のスラリ流体用シール装置は、図４に示す如く、シールケース１１の内周部に固定された固定密封環１５と、固定密封環１５に対向して回転軸１４に軸線方向移動可能に保持された可動密封環１３と、回転軸１４に固定されたスプリングリテーナ１２と可動密封環１３との間に介装されて、可動密封環１３を固定密封環１５へと押圧接触させるべく附勢するスプリング（コイルスプリング）１６とを具備して、両密封環１３，１５の対向端面たる密封端面１３ａ，１５ａの相対回転摺接作用により、機内領域であるスラリ領域Ａと機外領域である大気領域Ｂとを遮蔽シールするように構成された端面接触形のメカニカルシールである。なお、回転軸１４にはスリーブ１４ａが嵌着固定されており、このスリーブ１４ａに可動密封環１３が挿通保持されると共にスプリングリテーナ１２が嵌合固定されている。
【００２０】
可動密封環１３とこれが挿通保持された回転軸部分つまりスリーブ１４ａとの対向周面間には、図４及び図５に示す如く、環状のＯリング収納空間１７が形成されており、このＯリング収納空間１７に収納させたＯリング１８により、両部材１３，１４ａ間が二次シールされている。すなわち、Ｏリング収納空間１７は、軸線方向に相対運動する２つの部材（スリーブ１４ａ及び可動密封環１３）間に形成されており、可動密封環１３とスリーブ１４ａとの嵌合隙間たる環状隙間１７ｂ（及び後述する環状空間２０ａ）を介してスラリ流体領域Ａに連通している。
【００２１】
このメカニカルシールにあっては、図４に示す如く、Ｏリング収納空間１７の他、スラリ流体領域Ａに開口する空間であって、軸線方向に相対運動する３つの部材（スプリングリテーナ１３、可動密封環１３及びスリーブ１４ａ）と相対運動をしない２つの部材（スプリングリテーナ１２及びスリーブ１４ａ）とによって形成されたスプリング収納空間２０及びドライブピン収納空間２１が存在する。
【００２２】
すなわち、スプリング収納空間２０は、図５に示す如く、スプリング１６を収容してその動作（伸縮動作）を確保するためのものであって、スリーブ１４ａの外周空間であって可動密封環１３とこれが保持される回転軸部分たるスリーブ１４ａとの対向端面間に形成された環状空間２０ａと、スプリングリテーナ１２の先端側部分（可動密封環１３に対向する側の部分）に凹設された空間であってスプリング１６の基端部分を保持するスプリング保持空間２０ｂとからなり、環状空間２０ａを介してスラリ流体領域Ａに開口されている。
【００２３】
また、ドライブピン収納空間２１は、図３に示す如く、可動密封環３の回転阻止手段であるドライブピン１９を収納するものである。すなわち、ドライブピン収納空間２１は、上記環状空間２０ａと、スプリングリテーナ１２の基端側部分に凹設された頭部移動空間２１ａと、スプリングリテーナ１２の先端側部分に形成されて頭部移動空間２１ａへと貫通するドライブピン挿通空間２１ｂとからなり、環状空間２０ａ及び頭部移動空間２１ａを介してスラリ流体領域Ａに開口されている。ドライブピン１９は可動密封環１３に突設されたもので、ドライブピン１９をドライブピン挿通空間２１ｂに挿通させると共に頭部移動空間２０ａに導入されたドライブピン１９の先端部にドライブピン挿通空間２１ｂより大径の頭部１９ａを設けることにより、可動密封環１３をその軸線方向移動を許容しつつ回転軸１４（スプリングリテーナ１２）に対して相対回転不能ならしめる。
【００２４】
而して、Ｏリング収納空間１７、スプリング収納空間２０及びドライブピン収納空間２１には、図５に示す如く、前記した粘性材１０が充填されていて、スラリ流体領域Ａの流体（スラリ流体）の侵入を阻止している。なお、この例では、粘性材１０を充填するＯリング収納空間１７は、図５に示す如く、可動密封環１７の内周部に形成されたＯリング溝による環状空間１７ａと、可動密封環１３の内周面におけるＯリング溝形成部分から密封環基端部に至る部分と回転軸１４の外周部（スリーブ１４ａ）との間に形成される前記環状隙間１７ｂと、可動密封環１３の内周面におけるＯリング溝形成部分から密封端面形成部分（密封端面１３ａが形成される密封環本体）１３ｂに至る部分と回転軸１４の外周部（スリーブ１４ａ）との間に形成される環状隙間１７ｃとからなるものとされている。
【００２５】
以上のように構成されたメカニカルシールにあっては、スラリ流体の各空間１７，２０，２１への侵入が、これに充填された粘性材１０によって確実に阻止され、スラリ成分が当該空間１７，２０，２１に堆積，固着することによる弊害（Ｏリング収納空間１７にスラリ成分が堆積，固着することによる弊害は上述した通りであるが、スプリング収納空間２０にスラリ成分が堆積，固着すると、スプリング１６による可動密封環１３の附勢作用が適正に行なわれず、またドライブピン収納空間２１にスラリ成分が堆積，固着すると、ドライブピン１９のスプリングリテーナ１２に対する軸線方向移動が阻害されることになり、何れの場合にも、可動密封環１３の軸線方向移動が円滑に行なわれなくなり、可動密封環１３の追従性が損なわれる）が生じず、可動密封環３の追従性が良好に発揮されて、密封端面３ａ，５ａの接触面圧が適正に保たれ、良好なシール機能が発揮される。
【００２６】
また、図６〜図８は第３の実施の形態を示すものであり、この実施の形態における本発明のスラリ流体用シール装置は、図６に示す如く、回転機器の軸封部ケーシング４０とこれを貫通して機器外に突出する回転軸３４との間に介装されて、スラリ流体領域たる機内領域（当該回転機器の内部領域）Ａと大気領域たる機外領域（当該回転機器の外部領域）Ｂとを遮蔽シールする端面接触形のメカニカルシールであり、静止側密封要素４１と回転側密封要素４２とを、複数個のセット爪４３（１個のみ図示）により当該メカニカルシールの軸封部ケーシング４０及び回転軸３４への着脱時に一体連結させておくように構成されたカートリッジ形のものである。また、このメカニカルシールには、二次シール部材４４によりシールされた閉塞空間たるクエンチング室Ｃが形成されていて、このクエンチング室Ｃにクエンチング液を給排することによりクエンチングを行ないうるように工夫されている。なお、当該実施の形態の説明においては、便宜上、前後とは図６及び図７における左右を意味するものとする。
【００２７】
静止側密封要素４１は、図６に示す如く、軸封部ケーシング４０に取り付けられる環状のシールケース３１と、シールケース３１の内部に軸線方向（前後方向）に移動可能に保持された可動密封環３３と、可動密封環３３に取り付けられたスプリング受体４５と、スプリング受体４５とシールケース３１との間に配設された複数のスプリング（コイルスプリング）３６と、二次シール部材４４とを具備する。
【００２８】
シールケース３１は、図６に示す如く、後端部に別体構造のセット爪係合体３１ｂを備えた円筒形状をなすもので、回転軸３４が同心状に洞貫する状態で軸封部ケーシング４０の後端部に取り付けられるものである。シールケース３１の内周部には、これと別体に構成された円環状のスプリングリテーナ３２が嵌合固定されている。
【００２９】
可動密封環３３は、図６に示す如く、Ｏリング３８及び係止ピン（ドライブピン）４６を介してシールケース３１の内周部に軸線方向に移動可能に且つ相対回転不能に保持されている。Ｏリング３８は、図７に示す如く、シールケース３１の前端内周面と可動密封環３３の中間部外周面との間に形成された環状のＯリング収納空間３７に収納されて、両部材３１，３３間を二次シールしている。また、可動密封環３３の基端部分（後端部分）には軸線方向に延びる切欠溝３３ｂが形成されていて、この切欠溝３３ｂにシールケース３１に設けた係止ピン４６を係合させることにより、可動密封環３３のシールケース３１に対する軸線方向の相対移動を許容しつつその相対回転を阻止するようになっている。係止ピン４６は、シールケース３１にスプリングリテーナ３２を介して固定されるものであり、スプリングリテーナ３２のシールケース３１に対する相対回転を阻止する手段としても機能するものに構成されている。すなわち、係止ピン４６は円柱状のもので、一端部に大径の円形頭部４６ａが一体形成されている。スプリングリテーナ３２には、これを径方向に貫通するピン孔３２ａが形成されている。而して、係止ピン４６は、図８に示す如く、一端部であるピン頭部４６ａをスプリングリテーナ３２の外周面に突出させると共に他端部（係止ピン４６の先端部）４６ｂをスプリングリテーナ３２の内周面から突出させた状態で、ピン孔３２ａに挿通されている。ピン先端部４６ｂは、図６に示す如く、切欠溝３３ｂに係合されており、ピン頭部４６ａはシールケース３１の内周部に形成した係合溝３１ｃに係合されている。係合溝３１ｃは、図８に示す如く、スプリングリテーナ３２の径方向においてピン頭部４６ａの移動を阻止しうる半円柱形状をなすものである。スプリングリテーナ３２はシールケース３１の内周部に嵌合されており、セット爪係合体３１ｂによって軸線方向移動を阻止されている。したがって、ピン頭部４６ａの係合溝３１ｃへの係合によりスプリングリテーナ３２のシールケース３１に対する相対回転が阻止され、ピン先端部４６ｂの切欠溝３３ｂへの係合により可動密封環３３のシールケース３１に対する相対回転が阻止される。
【００３０】
スプリング受体４５は環状板で構成されたもので、可動密封環３３の基端部（後端部）に挿通保持されており、前方への移動（後述する固定密封環３５に向かう方向への移動）は可動密封環３３の中間に形成された段部３３ｃによって阻止される。すなわち、スプリング受体４５は、これとスプリングリテーナ３２との間に介装されたスプリング３６による押圧力により、段部３３ｃに衝合した状態に保持される。
【００３１】
スプリングリテーナ３２とスプリング受体４５との間には複数のスプリング３６が介装されており、これらのスプリング３６は可動密封環３３を前方へと押圧附勢する。各スプリング３６は、図８に示す如く、その基端側部分をスプリングリテーナ３２の前端部に周方向に等間隔を隔てて形成した凹部３２ｂに保持された状態で、スプリングリテーナ３２とスプリング受体４５との間に介装されている。
【００３２】
回転側密封要素４２は、図６に示す如く、回転軸３４に挿通されたスリーブ３４ａと、スリーブ３４ａの前端部に固定された固定密封環３５と、スリーブ３４ａを回転軸３４に固定するためのストッパーリング４７とを具備する。
【００３３】
固定密封環３５には可動密封環３３がスプリング３６により押圧接触されていて、両密封環３３，３５の対向端面たる密封端面３３ａ，３５ａの相対回転摺接作用により、スラリ流体領域Ａと大気領域Ｂとの間（より正確には、スラリ流体領域Ａとクエンチング室Ｃとの間）を遮蔽シールするようになっている。
【００３４】
ストッパーリング４７は、図６に示す如く、スリーブ３４ａの後端部に嵌合された円環状体であり、周方向に適当間隔を隔てて径方向に貫通する適当数の第１及び第２ネジ孔４７ａ，４７ｂが穿設されている。スリーブ３４ａの後端部には、各第２ネジ孔４７ｂに合致する同数のセット孔４７ｂが穿設されている。ストッパーリング４７は、各第１ネジ孔４７ａに螺合させた第１セットスクリュー４８ａをスリーブ３４ａの外周面へと締め付けることにより、スリーブ３４ａの後端部に固定される。スリーブ３４ａは、これにストッパーリング４７を固定した上、各第２ネジ孔４７ｂに螺合させた第２セットスクリュー４８ｂを締め付けて、当該セットスクリュー４８ｂの先端部をセット孔３４ｂを通して回転軸３４の外周面へと締め付けることにより、回転軸３４に固定される。このように、ストッパーリング４７に設けた各第１及び第２セットスクリュー４８ａ，４８ｂを締め付けることにより、スリーブ３４ａを回転軸３４に固定させることができ（図６に示す状態）、各第２セットスクリュー４８ｂを緩めることにより、スリーブ３４ａを回転軸３４に挿脱自在となすことができる。
【００３５】
クエンチング室Ｃは、図６に示す如く、回転軸３４とシールケース３１との間に形成された閉塞空間であって、両密封環３３，３５の相対回転摺接部分３３ａ，３５ａの内周側領域を含むものであり、機外領域Ｂとは両密封環３３，３５の機外側（後方側）に配置した二次シール部材４４によってシールされている。すなわち、クエンチング室Ｃは、機内領域Ａとの間を両密封環３３，３５（及びＯリング３８）によってシールされると共に機外領域Ｂとの間を二次シール部材４４によってシールされたものである。而して、シールケース３１には、図示していないが、クエンチング室Ｃに開口する給排液通路が形成されていて、供液通路（クエンチ通路）からクエンチング室Ｃに供給されたクエンチング液（一般に、冷却水）により、クエンチング作用つまり密封環３３，３５等の冷却及び機内領域Ａから漏洩残渣等の洗浄を行なうようになっている。したがって、クエンチング室Ｃには洗浄残渣を含むクエンチング液つまりスラリ流体が充満することになり、当該クエンチング室Ｃも、機内領域Ａと同様に、スラリ成分の侵入，堆積による弊害を生じるスラリ流体領域ということになる。なお、冷却，洗浄後のクエンチング液は、クエンチング室Ｃから排液通路（ドレン）を経てシールケース３１外に排出される。また、シールケース３１には、図示していないが、前記相対回転摺接部分３３ａ，３５ａの外周側に開口するフラッシング通路が形成されていて、このフラッシング通路からフラッシング液を供給することにより当該相対回転摺接部分３３ａ，３５ａの冷却を行なうようになっている。ところで、二次シール部材４４としては、一般に、スロットルブッシュやリップシール等の弾性シールが使用される。例えば、セット爪係合体３１ｂとスプリングリテーナ３２との対向端面間にスリーブ３４ａとの間に極く僅かな隙間を有するスロトットルブッシュを挟圧保持させておくことにより、或いはスリーブ３４ａにリップシールを嵌合固定して、そのリップ部をセット爪係合体３１ｂの内端面（スプリングリテーナ３２に対向する端面）に圧接させておくことにより、クエンチング室Ｃを機外領域Ｂと遮蔽シールする。また、フランシング液の供給圧又は供給量を高くするためには、二次シール部材４４をメカニカルシール構造のものとしておくことも可能である。
【００３６】
セット爪４３は、図６に示す如く、先端部（前端部）をセット爪係合体３１ｂに形成した環状突起３１ｄに係合させた状態で、基端部（後端部）をストッパーリング４７にボルト４９により取り付けることにより、シールケース３１及びこれに取り付けられる部材群からなる静止側密封要素４１とスリーブ３４ａ及びこれに取り付けられる部材群からなる回転側密封要素４２とを一体連結するものであり、当該メカニカルシールを使用形態と同一形態をなすカートリッジ構造に組み立てるものである。組み立ては、次のような手順で行なわれる。まず、スリーブ３４ａに固定密封環３５を固定保持させた上、Ｏリング３８を嵌合させた可動密封環３３を、固定密封環３５に対向させた状態で、スリーブ３４ａに挿通させる。そして、可動密封環３３にスプリング受体４５を挿通させた上、各凹部３２ｂにスプリング３６を保持させると共にピン孔３２ａに係止ピン４６を挿通保持させたスプリングリテーナ３２を、ピン頭部４６ａをシールケース３１の係合溝３１ｃに係合させると共にピン先端部４６ｂを可動密封環３３の切欠溝３３ｂに係合させた状態で、シールケース３１の内周部に嵌合させる。さらに、二次シール部材４４をセットした上で、セット爪係合体３１ｂをシールケース３１に取り付ける。しかる後、スリーブ３４ａの後端部に第１セットスクリュー４８ａによりストッパーリング４７を取り付けると共に、セット爪係合体３１ｂとストッパーリング４７とをセット爪４３により連結することによって、両密封要素４１，４２の軸線方向及び径方向における位置関係が使用形態と同一となるように位置決めされたカートリッジ構造のメカニカルシールが組み立てられる。このように組み立てられたメカニカルシールは、スリーブ３４ａを回転軸３４に挿通させた上、シールケース３１を軸封部ケーシング４０に取り付けると共に、第２セットスクリュー４８ｂによりスリーブ３４ａを回転軸３４に固定させることにより、回転機器に組み込まれる。組み込み後は、セット爪４３を取り外して両密封要素４１，４２の連結を解除することにより、直ちに、良好なシール機能を発揮させることができる。また、保守点検時等においては、セット爪４３を取り付けて両密封要素４１，４２を連結すると共に第２セットスクリュー４８ｂを緩めて回転軸３４とスリーブ３４ａとの連結を解除することによって、当該メカニカルシールを組み立て状態で回転機器から容易に取り外すことができる。
【００３７】
而して、以上のように構成されたカートリッジ形のメカニカルシールにあっては、図７に示す如く、Ｏリング収納空間３７に前記した粘性材１０を充填して、機内領域Ａから当該Ｏリング収納空間３７へのスラリ流体侵入を防止する他、各スプリング３６を保持する凹部３２ｂを含むスプリング収納空間３０にも前記粘性材１０を充填して、クエンチング液に含まれる洗浄残渣等のスラリ成分により各スプリング３６の動作機能が損なわれるのを防止するように図っている。したがって、機内領域Ａのスラリ流体及びクエンチング室Ｃのスラリ流体（クエンチング液）による可動密封環３３の追従性低下を招くことなく、第１及び第２の実施の形態におけるメカニカルシールと同様に、密封端面３３ａ，３５ａの接触面圧が適正に保たれて良好なシール機能を発揮させることができる。
【００３８】
なお、本発明は上記した各実施の形態に限定されるものでなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲において適宜に改良，変更することができる。例えば、本発明は、上記した端面接触形のメカニカルシールの他、スラリ流体を扱う非接触形のメカニカルシールやその他のシール装置にも上記同様に適用することができる。また、ラビンスシールや隙間シール等において形成される微小なシール空間についても、粘性材が充填される空間となすことができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、本発明のスラリ流体用シール装置は、相対運動する２つ以上の部材間又はこれらの部材を含む３つ以上の部材間に必然的又は不可避的に形成される空間であって、スラリ流体領域に開口又は連通するためスラリ流体が侵入する虞れのある空間に、上記した粘性材を充填しておくものであるから、当該空間にスラリ成分が堆積，固着して当該部材の相対運動を妨げるような事態が発生することがなく、良好なシール機能を発揮することができる。また、本発明によれば、スラリ流体の侵入を阻止するためのシール部材（リップシール等）を設ける必要がなく、かかるシール部材を設けるためのスペースを確保する等の設計変更を行なうことなく、既存のシール装置を容易にスラリ流体対策構造をなすものに改良することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスラリ流体用シール装置であるメカニカルシールの一例を示す縦断側面図である。
【図２】図１の要部を拡大して示す詳細図である。
【図３】粘性材の充填形態の変形例を示す図２相当図である。
【図４】本発明に係るスラリ流体用シール装置であるメカニカルシールの変形例を示す縦断側面図である。
【図５】図３の要部を拡大して示す詳細図である。
【図６】本発明に係るスラリ流体用シール装置であるメカニカルシールの他の変形例を示す縦断側面図である。
【図７】図６の要部を拡大して示す詳細図である。
【図８】図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う縦断正面図である。
【図９】従来のスラリ流体用シール装置であるメカニカルシールを示す縦断側面図である。
【符号の説明】
１，１１，３１…シールケース、２，１２，３２…スプリングリテーナ、３，１３，３３…可動密封環、４，１４，３４…回転軸、１４ａ，３４ａ…スリーブ、５，１５，３５…固定密封環、６，１６，３６…スプリング、７，１７，３７…Ｏリング収納空間、８，１８，３８…Ｏリング、１０…粘性材、１９…ドライブピン，２０，３０…スプリング収納空間、２１…ドライブピン収納空間。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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