(57)【要約】【課題】製造コストを抑えることができるカートリッジ式メカニカルシール、そのようなカートリッジ式メカニカルシールを有するポンプ装置、および、そのようなカートリッジ式メカニカルシールの製造方法を提供する【解決手段】内部に軸（５１ａ）が挿通しており、切り欠き（１ｂ）が外周表面に設けられたスリーブ（１）と、前記切り欠き（１ｂ）に嵌め込まれ、前記スリーブ（１）より径が大きい環状の第１支持部材（３）と、前記第１支持部材（３）によって支持され、前記第１支持部材（３）より径が大きい環状の第２支持部材（４）と、前記第２支持部材（４）に支持されるシール部材（５）と、を備えるカートリッジ式メカニカルシール（１００）が提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に軸が挿通しており、切り欠きが外周表面に設けられたスリーブと、
前記切り欠きに嵌め込まれ、前記スリーブより径が大きい環状の第１支持部材と、
前記第１支持部材によって支持され、前記第１支持部材より径が大きい環状の第２支持部材と、
前記第２支持部材に支持されるシール部材と、を備えるカートリッジ式メカニカルシール。
【請求項２】
内部に軸が挿通しており、切り欠きが外周表面に設けられたスリーブと、
前記切り欠きに嵌め込まれ、前記スリーブより径が大きいＣ型止め輪と、
前記Ｃ型止め輪によって支持され、前記Ｃ型止め輪より径が大きい座金と、
前記座金に支持されるメカニカルシールと、を備えるカートリッジ式メカニカルシール。
【請求項３】
前記スリーブの外周表面には、前記切り欠き以外の凹凸がない、請求項１または２に記載のカートリッジ式メカニカルシール。
【請求項４】
前記メカニカルシールの下面全体が前記座金に支持される、請求項２に記載のカートリッジ式メカニカルシール。
【請求項５】
筐体と、前記筐体の開口を貫通する主軸と、を有するポンプと、
回転軸を有し、前記ポンプを駆動するモータと、
前記主軸と前記回転軸とを結合するカップリングと、を備え、
前記カップリングは、請求項１乃至４のいずれかに記載のカートリッジ式メカニカルシールを有し、そのスリーブが前記ポンプの開口に位置し、内部に前記ポンプの主軸が挿通している、ポンプ装置。
【請求項６】
円筒形のスリーブ原型の外周表面に切り欠きを形成する工程と、
前記切り欠きに、前記スリーブより径が大きいＣ型止め輪を嵌め込む工程と、
前記Ｃ型止め輪に支持されるよう、前記Ｃ型止め輪より径が大きい座金を配置する工程と、
前記座金に支持されるようメカニカルシールを配置する工程と、を備えるカートリッジ式メカニカルシールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カートリッジ式メカニカルシール、ポンプ装置およびカートリッジ式メカニカルシールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４Ａは、ポンプ５１と、ポンプ５１を駆動するモータ５２と、ポンプ５１とモータ５２との間に配置されたカップリング５３と、から構成される液体用のポンプ装置２００の断面図である。カップリング５３は、ポンプ５１の主軸５１ａと、モータ５２の回転軸５２ａとを結合する。これにより、モータ５２の回転軸５２ａが回転することに伴って、ポンプ５１の主軸５１ａが回転駆動される。
【０００３】
ポンプ５１の主軸５１ａは、ポンプ５１の筐体５１ｂに設けられた開口５１ｃを貫通している。そのため、主軸５１ａと開口５１ｃとの間からカップリング５３側に水が侵入しないよう、ポンプ５１の主軸５１ａにはシール機能を有するカートリッジ式メカニカルシール５４が取り付けられる。このカートリッジ式メカニカルシール５４はメンテナンス時などに取り外しやすいよう一体になっている。
【０００４】
図４Ｂは、カートリッジ式メカニカルシール５４の取り外し方を説明する図である。まず、図１のカップリング５３におけるポンプ側軸継手１０およびスペーサ１２を水平方向側方にずらして取り外す。これらを取り外した生まれたスペースを利用して、カートリッジ式メカニカルシール５４をポンプの主軸５１ａから鉛直方向上向きに引き抜く。そして、カートリッジ式メカニカルシール５４を水平方向側方にずらす。これにより、カートリッジ式メカニカルシール５４をポンプの主軸５１ａから取り外すことができる。
【０００５】
図５は、カートリッジ式メカニカルシール５４およびその周辺を示す断面図であり、図４の一点鎖線内に対応する。カートリッジ式メカニカルシール５４は、金属製のスリーブ６１、メカニカルシール６２、Ｏリング６３などから構成される。
【０００６】
スリーブ６１は、円筒部６１ａと、その下方にあってメカニカルシール６２を支持する支持部６１ｂとから構成される。支持部６１ｂは円筒部６１ａより径が大きい必要がある。
【０００７】
図６は、そのようなスリーブ６１の製造工程を模式的に示す図である。図示のように、肉厚のスリーブ原型６２の不要な部分６２ａを削ることで、円筒部６１ａおよび支持部６１ｂからなる形状のスリーブ６１が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１５６０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このようなスリーブ６１を得るためには不要な部分６２ａを削る必要があるため、材料費や加工費のロスが生じるという問題がある。
【００１０】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、製造コストを抑えることができるカートリッジ式メカニカルシール、そのようなカートリッジ式メカニカルシールを有するポンプ装置、および、そのようなカートリッジ式メカニカルシールの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様によれば、内部に軸が挿通しており、切り欠きが外周表面に設けられたスリーブと、前記切り欠きに嵌め込まれ、前記スリーブより径が大きい環状の第１支持部材と、前記第１支持部材によって支持され、前記第１支持部材より径が大きい環状の第２支持部材と、前記第２支持部材に支持されるシール部材と、を備えるカートリッジ式メカニカルシールが提供される。
【００１２】
この構成によれば、外周表面に切り欠きが設けられた形状のスリーブを用いるとするため、スリーブを製造する際に材料費や加工費のロスを抑えることができる。
【００１３】
また、本発明の別の態様によれば、内部に軸が挿通しており、切り欠きが外周表面に設けられたスリーブと、前記切り欠きに嵌め込まれ、前記スリーブより径が大きいＣ型止め輪と、前記Ｃ型止め輪によって支持され、前記Ｃ型止め輪より径が大きい座金と、前記座金に支持されるメカニカルシールと、を備えるカートリッジ式メカニカルシールが提供される。
【００１４】
この構成によれば、やはり、外周表面に切り欠きが設けられた形状のスリーブを用いるとするため、スリーブを製造する際に材料費や加工費のロスを抑えることができる。また、Ｃ型止め輪や座金として市販のものを用いることもでき、さらに製造コストを抑えることができる。
【００１５】
前記スリーブの外周表面には、前記切り欠き以外の凹凸がないのが望ましい。
これにより、製造が容易となり、製造コストを抑えることができる。
【００１６】
前記メカニカルシールの下面全体が前記座金に支持されるのが望ましい。
メカニカルシールの下面全体を支持することで、メカニカルシールが軟らかい部材であっても、その変形を抑えることができる。
【００１７】
本発明の別の態様によれば、筐体と、前記筐体の開口を貫通する主軸と、を有するポンプと、回転軸を有し、前記ポンプを駆動するモータと、前記主軸と前記回転軸とを結合するカップリングと、を備え、前記カップリングは、請求項１乃至４のいずれかに記載のカートリッジ式メカニカルシールを有し、そのスリーブが前記ポンプの開口に位置し、内部に前記ポンプの主軸が挿通している、ポンプ装置が提供される。
【００１８】
本発明の別の態様によれば、円筒形のスリーブ原型の外周表面に切り欠きを形成する工程と、前記切り欠きに、前記スリーブより径が大きいＣ型止め輪を嵌め込む工程と、前記Ｃ型止め輪に支持されるよう、前記Ｃ型止め輪より径が大きい座金を配置する工程と、前記座金に支持されるようメカニカルシールを配置する工程と、を備えるカートリッジ式メカニカルシールの製造方法が提供される。
【００１９】
この製造方法によれば、円筒形のスリーブ原型の外周表面に切り欠きを形成するだけでスリーブを得ることができ、スリーブ原型の材料費や加工費のロスを抑えることができる。
【発明の効果】
【００２０】
外周表面に切り欠きが設けられた形状のスリーブを用いるとするため、製造コストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】一実施形態に係るカートリッジ式メカニカルシール１００の断面図。
【図２】Ｃ型止め輪３の上面図。
【図３】座金４の上面図。
【図４Ａ】ポンプ装置２００の断面図。
【図４Ｂ】カートリッジ式メカニカルシール５４の取り外し方を説明する図。
【図５】カートリッジ式メカニカルシール５４およびその周辺を示す断面図。
【図６】スリーブ６１の製造工程を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００２３】
図１は、一実施形態に係るカートリッジ式メカニカルシール１００の断面図である。図４Ａに示すようなポンプ装置に適用可能であり、同図のカートリッジ式メカニカルシール５４の代替となり得、やはりポンプ装置から着脱可能である。図１では、図４Ａおよび図５と共通する部分には共通の符号を付しており、以下ではその説明を省略する。
【００２４】
図１のカートリッジ式メカニカルシール１００は、スリーブ１と、Ｏリング２と、Ｃ型止め輪３（第１支持部材）と、座金４（第２支持部材）と、メカニカルシール５（シール部材）と、シールカバー６と、Ｏリング７と、スリーブ押さえ８とを備えている。
【００２５】
スリーブ１は、その少なくとも一部がポンプ５１における筐体５１ｂの開口５１ｃに位置し、内部に主軸５１ａが挿通している。スリーブ１の形状はほぼ円筒形であるが、内周表面には凹部１ａが設けられ、外周表面には切り欠き１ｂが設けられている。外周表面には切り欠き１ｂ以外の凹凸がないのが望ましい。一例として、スリーブ１は、内径および外径がそれぞれ３６ｍｍおよび４０ｍｍ程度であって、すなわち厚さは４ｍｍ程度である。また、凹部１ａおよび切り欠き１ｂの深さは２ｍｍ程度である。
【００２６】
Ｏリング２は凹部１ａに配置される。このＯリング２により、ポンプ５１の主軸５１ａとスリーブ１との間に水が侵入するのを抑えられる。
【００２７】
Ｃ型止め輪３はスリーブ１の切り欠き１ｂに嵌め込まれる。Ｃ型止め輪３は、環状であるが、一部に切れ目があり（図２参照）、強い力を加えることで環を広げられる形状となっている。ここで、Ｃ型止め輪３の外径はスリーブ１の外径より大きく、例えば４４ｍｍ程度である。また、Ｃ型止め輪３の幅は切り欠き１ｂの深さより大きく、４ｍｍ程度である。よって、Ｃ型止め輪３の一部（本数値例では外周側２ｍｍ）はスリーブ１の外周表面より外側にはみ出る。Ｃ型止め輪３の内周側のみがスリーブ１の切り欠き１ｂによって支持されるとも言える。
【００２８】
座金４は環状であって（図３参照）、その一部が、Ｃ型止め輪３のスリーブ１の外周表面より外側にはみ出た部分によって支持される。座金４はＣ型止め輪３上に配置されればよく、Ｃ型止め輪３と固定されなくてもよい。一例として、Ｃ型止め輪３のスリーブ１の外周表面より外側にはみ出た部分が２ｍｍであり、座金４の幅が１０ｍｍである場合、座金４の内周側２ｍｍのみがＣ型止め輪３によって支持され、８ｍｍはＣ型止め輪３の外周より外側にはみ出る。
【００２９】
このように、座金４を設けることでスリーブ１の外周表面から外側に突出する面の径（面積）を大きくすることができる。そして、座金４だけでは強度が不十分な場合もあるので、切り欠き１ｂには強固にスリーブ１を締め付けることが可能なＣ型止め輪３を設けることで、強度を確保できる。なお、Ｃ型止め輪３や座金４は市販のものであってもよい。
【００３０】
メカニカルシール５は円筒状であり、その下面が座金４によって支持される。ここで、メカニカルシール５の下面がゴム製であるなど軟らかい場合、メカニカルシール５の下面の幅は、座金４の幅以下であるのが望ましい。言い換えると、メカニカルシール５の下面全体が座金４によって支持されるのが望ましい。メカニカルシール５の下面の一部のみを支持するとメカニカルシール５が変形してしまう可能性があるが、下面全体を支持することで軟らかい面が変形してしまうのを抑えることができる。
【００３１】
なお、メカニカルシール５は、その下面が直接座金４によって支持されてもよいし、ゴムやスプリングなどの弾性部材（不図示）などを介して座金４によって支持されてもよい。
【００３２】
シールカバー６は、その一部がポンプ５１の筐体５１ｂと、メカニカルシール５との間に設けられる。また、シールカバー６の上部はメカニカルシール５を上から押さえ、メカニカルシール５を座金４上に固定している。なお、シールカバー６の上部は、メカニカルシール５を直接押さえてもよいし、ゴムやスプリングなどの弾性部材（不図示）などを介して押さえてもよい。さらに、シールカバー６の上部は筐体５１ｂの上方にまで延びており、ボルト２１によって筐体５１ｂと固定される。
【００３３】
Ｏリング７はシールカバー６における筐体５１ｂ側に設けられた凹部に配置される。このＯリング７により、シールカバー６と筐体５１ｂとの間に水が侵入するのを抑えられる。
スリーブ押さえ８はスリーブ１の上方に設けられ、ボルト２２によってスリーブ１と主軸５１ａとが固定される。
【００３４】
カートリッジ式メカニカルシール１００のうち、メカニカルシール５はシールカバー６によって固定されるため、スリーブ１と接触した状態で静止している。そして、スリーブ１は、メカニカルシール５と摺動しながら、ポンプ５１の主軸５１ａとともに回転する。Ｃ型止め輪３はスリーブ１を強く締め付けており、スリーブ１と一体となってやはりポンプ５１の主軸５１ａとともに回転する。
【００３５】
このようなカートリッジ式メカニカルシール１００は次のようにして製造される。まず、円筒形のスリーブ原型において、外周表面に切り欠き１ｂを形成するとともに、内周表面に凹部１ａを形成する。このようにしてスリーブ１を形成することで、図５のスリーブ６１と比べて材料費や加工費のロスを減らすことができる。
【００３６】
次に、凹部１ａにＯリング２を配置するとともに、切り欠き１ｂにＣ型止め輪３を嵌め込む。そして、Ｃ型止め輪３に支持されるよう、座金４を配置する。さらに、座金４に支持されるようメカニカルシール５を配置する。その後、シールカバー６をメカニカルシール５上に配置する。
【００３７】
そして、カートリッジ式メカニカルシール１００は、そのシールカバー６がボルト２１によってポンプ５１の筐体５１ｂに固定され、スリーブ１がボルト２２によってポンプ５１の主軸５１ａに固定される。
このように、本実施形態では、切り欠き１ｂが形成された形状のスリーブ１を用いる。そのため、材料費や加工費のロスを抑えることができる。
【００３８】
なお、本実施形態で説明したカートリッジ式メカニカルシール１００は取り外しが容易であるという利点から、ポンプ装置以外にも様々な用途があるのは言うまでもない。
【００３９】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。
【符号の説明】
【００４０】
１  スリーブ
１ａ  凹部
１ｂ  切り欠き
２  Ｏリング
３  Ｃ型止め輪
４  座金
５  メカニカルシール
６  シールカバー
７  Ｏリング
８  スリーブ押さえ
２１，２２  ボルト
５１  ポンプ
５１ａ  主軸
５１ｂ  筐体
５１ｃ  開口
５２  モータ
５２ａ  回転軸
５３  カップリング
５４  カートリッジ式メカニカルシール
６１  スリーブ
６１ａ  円筒部
６１ｂ  支持部
６２  スリーブ原型
１００  カートリッジ式メカニカルシール
２００  ポンプ装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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