(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分割ハウジングを組み合わせたハウジングと回転軸との間で被密封流体をシールする軸封装置であって、
前記被密封流体が介在する機内側に設けられて前記ハウジングに保持される静止用密封環と前記静止用密封環に密接する回転用密封環とを有する第１シール部と、
円筒状の外周面に前記回転用密封環が取付られる大径部を有する第１スリーブと、を有し、
前記第１スリーブの外部側端面に相対回転不能に係止する円筒状の一端面を有するともに外周面に大径部を有する第２スリーブと、
前記第２スリーブの大径部に保持される回転用密封環と前記回転用密封環に密接する静止用密封環とを有する第２シール部と、を少なくとも一個は有し、
前記第１スリーブと前記第２スリーブの内周面に嵌着する外周面を有すると共に前記回転軸に嵌着可能な固定スリーブと、
前記固定スリーブの外部側端部と嵌合する嵌合部を有する外部側スリーブと、を具備し、
前記固定スリーブの前記外部側端部に設けた一方の係止部と前記外部側スリーブの前記嵌合部に設けた他方の係止部とが軸方向に互いに係止して連結する結合手段に構成されていることを特徴とする軸封装置。
【請求項２】
分割ハウジングを組み合わせたハウジングと回転軸との間で被密封流体をシールする軸封装置であって、
前記被密封流体が介在する機内側に設けられて前記ハウジングに保持される静止用密封環と前記静止用密封環に密接する回転用密封環とを有する第１シール部と、
円筒状の外周面に前記回転用密封環が取付られる大径部を有する第１スリーブと、
前記第１スリーブの外部側端面に相対回転不能に係止する円筒状の一端面を有するともに外周面に大径部を有する第２スリーブと、
前記第２スリーブの大径部に保持される回転用密封環と前記回転用密封環に密接する静止用密封環とを有する第２シール部と、
前記第１シール部と前記第２シール部との間の流体室に配置されて減圧するフローティングリングと、
前記第２スリーブの端面の外部側に配置されて軸受を支持する第３スリーブと、
前記第１スリーブと前記第２スリーブと第３スリーブの内周面に嵌着する外周面を有すると共に内周面が前記回転軸に嵌着可能な固定スリーブとを具備し、
前記固定スリーブと第３スリーブには互いに係止して連結される結合手段を有することを特徴とする軸封装置。
【請求項３】
前記結合手段が前記スリーブに取り付けられた係止ピンと前記固定スリーブに設けられた回り止め状のL形の係止穴とに構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の軸封装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸封装置の組立構造に係わる。更に詳しくは、例えば、攪拌機などの高圧又は超高圧撹拌流体をシールするのに適した軸封装置の組立構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本発明に関する関連技術として図３に示すメカニカルシールが存在する。図３は、高圧用メカニカルシールの断面図である。
図３に於いて、攪拌機１５０に於けるケーシング１５１に設けられた軸受部に回転軸１７５が回転自在に支持されている。そして、回転軸１７５がケーシング１５１の内部と外部に貫通状態に配置されている。この撹拌機１５０内は高圧の被密封流体（揚液）Ａが充填されている。
【０００３】
この回転軸１７５が貫通したケーシング１５１との間は、３つの空室１５２Ａ、１５２Ｂ、１５２Ｃに区画されている。この空室１５２は被密封流体Ａ側から順に第１空室１５２Ａ、第２空室１５２Ｂ及び第３空室１５２Ｃに形成されている。
この第１空室１５２Ａには、例えば、被密封流体Ａの圧力が２０ＭＰａの場合には、この被密封流体Ａの圧力より１段下げた１５ＭＰａの圧力流体を第１配管１５３Ａを介して供給されている。
次に、第２空室１５２Ｂには第１空室１５２Ａ内の圧力より更に１段下げた１０ＭＰａの圧力流体を第２配管１５３Ｂを介して供給している。
更に、第３空室１５２Ｃには、第２空室１５２Ｂ内の圧力より更に１段下げた５ＭＰａの圧力流体を第３配管１５３Ｃを介して供給している。このように被密封流体Ａの高圧力に応じて段階的に圧力を一定圧づつ降下させるように多段階の空室に構成される。
このような手段を講じないと、高圧力により第１メカニカルシール装置１１０が破損することになる。
【０００４】
この第１空室１５２Ａ、第２空室１５２Ｂ及び第３空室１５２Ｃには、各々メカニカルシール装置１１０、１２０、１３０が内在し、この各メカニカルシール装置１１０、１２０、１３０は、被密封流体Ａ側から外部に向かって順に第１メカニカルシール装置１１０と、第２メカニカルシール装置１２０と、第３メカニカルシール装置１３０とが配置されている。
第１メカニカルシール装置１１０は、被密封流体Ａが高圧であるために高圧用のメカニカルシール装置である。更に、第２メカニカルシール装置１２０、第３メカニカルシール装置１３０も圧力に応じて高圧用メカニカルシール装置１２０、１３０が用いられている。
【０００５】
攪拌機１５０等の被密封流体Ａは、高圧流体であるために、メカニカルシール装置１１０、１２０、１３０が用いられているものであって、ゴム状弾性材製のパッキンでは耐圧能力に問題が生じるので採用できない。このメカニカルシール装置１１０、１２０、１３０は、高圧流体用であり、その構成は、回転軸１７５にＯリングを介してスリーブ１１１が嵌着されている。又、スリーブ１１１の段部には、ばね座用の支持部１１２が嵌着されている。又、スリーブ１１１の端部側に回転密封環１１３がＯリングを介して移動自在に嵌合している。そして、支持部１１２に保持されたコイルスプリング１１４が回転密封環１１３を押圧するように装着されている。
一方、回転密封環１１３の摺動シール面に密接する対向シール面を設けた静止用密封環１１５が、Ｏリングを介してケース１５１の保持部に嵌着している。
【０００６】
第２メカニカルシール装置１２０及び第３メカニカルシール装置１３０も、第１メカニカルシール装置１１０の符号の１部は省略してあるが、第１メカニカルシール装置１１０と同様に構成されている。
この第１メカニカルシール装置１１０は、第１空室１５２Ａ内の被密封流体Ａの圧力より１段低くされた圧力と協働して高圧の被密封流体Ａを効果的にシールしている。
又、第２メカニカルシール装置１２０も同様にして、第２空室１５２Ｂ内の２段階に低圧にされた流体圧力と協働して第１空室１５２Ａ内の圧力流体をシールしている。
【０００７】
更に、第３メカニカルシール装置１３０も同様にして３段階に引き下げられた第３空室１５２Ｃ内の流体圧力と協働して第２空室１５２Ｂ内の圧力流体をシールしている。
このように、段階的に低圧にされた各空室内で高性能のメカニカルシール装置により段階的にシールすることにより初めて高圧の被密封流体Ａをシールすることが可能になる。つまり、高圧力の流体に対しては、その高圧力に対し段階的に圧力に対応しない限り、１個のメカニカルシール装置で対応しようとしても、高圧流体に耐られずに、メカニカルシール装置が早期に摩耗・損傷することになる。
【０００８】
このように多段の軸封装置１００では、ケーシング１５１の静止用密封環１１５を取り付ける段部１５１Ａ、１５１Ｂ、１５１Ｃの内周面の内径が静止用密封環１１５及び回転用密封環１１３、更には支持部１１２の外形より図３に示すように小径に形成されている。このために、図３に示す構造ではメカニカルシール装置１１０、１２０、１３０を各空室１５２Ａ、１５２Ｂ、１５２Ｃに装着することが困難になる。
【０００９】
そこで、メカニカルシール装置１１０、１２０、１３０を各空室１５２Ａ、１５２Ｂ、１５２Ｃに装着する為には、ケーシング１５１を回転軸１７５の軸方向に２分割しなければならない。そして、各空室１５２Ａ、１５２Ｂ、１５２Ｃに回転軸１７５の軸方向からメカニカルシール装置１１０、１２０、１３０を挿入して組み立てなければならない。
しかし、ケーシング１５１を回転軸１７５の軸方向に分割したのでは、Ｏリング等を利用できないので、分割面のシールが困難になる。特に、高圧被密封流体をシールする場合には分割面に被密封流体の圧力により隙間が発生するので、問題となっている。
【００１０】
更に、ケーシング１５１を軸方向へ分割したのでは、静止用密封環１１５を回転軸１７５に対して芯出しすることも困難になる。このために静止用密封環１１３のシール能力に問題が生じる。特に、これらの問題は、メカニカルシール装置１１０、１２０、１３０が多段になればなるほど大きな問題となってくる。
更に、多段のメカニカルシール装置１１０、１２０、１３０は、メカニカルシール装置の組立作業と共に、その取付のための加工が極めて困難であり、コスト高に成っている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述のような問題点に鑑み成されたものであって、その発明が解決しようとする課題は、高価なメカニカルシール装置を多数個配列しなければならないので、軸封装置全体が高価に成る問題があるが、この問題を解決してシール装置を安価にすることにある。
又、軸封装置を簡単に組立できるようにして、軸封装置の組立コストを低減することにある。
更に、高圧被密封流体をシールするためには、多段階に多数のシール装置を取り付けなければならないので、構造が大型になる問題があるが、軸封装置の取り付ける場所を小さくして軸封装置を小型にすることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述のような技術的課題を解決するために成されたものであって、その技術的解決手段は以下のように構成されている。
【００１３】
請求項１に係わる本発明の軸封装置は、分割ハウジングを組み合わせたハウジングと回転軸との間で被密封流体をシールする軸封装置であって、前記被密封流体が介在する機内側に設けられて前記ハウジングに保持される静止用密封環と前記静止用密封環に密接する回転用密封環とを有する第１シール部と、円筒状の外周面に前記回転用密封環が取付られる大径部を有する第１スリーブと、を有し、前記第１スリーブの外部側端面に相対回転不能に係止する円筒状の一端面を有するともに外周面に大径部を有する第２スリーブと、前記第２スリーブの大径部に保持される回転用密封環と前記回転用密封環に密接する静止用密封環とを有する第２シール部と、を少なくとも一個有し、前記第１スリーブと前記第２スリーブの内周面に嵌着する外周面を有すると共に前記回転軸に嵌着可能な固定スリーブと、前記固定スリーブの外部側端部と嵌合する嵌合部を有する外部側スリーブと、を具備し、前記固定スリーブの前記外部側端部に設けた一方の係止部と前記外部側スリーブの前記嵌合部に設けた他方の係止部とが軸方向に互いに係止して連結する結合手段に構成されているものである。
【００１４】
この請求項１に係わる本発明の軸封装置では、第１スリーブと第１ハウジングとの間に第１シール部を組み込んで第１スリーブが固定スリーブに嵌着される。次に、第２スリーブと第２ハウジングとの間に第２シール部を組み込んで第２スリーブを固定スリーブに嵌着すると共に固定スリーブと第２スリーブとを結合手段を介して連結する。このため、第１スリーブと第２スリーブは固定スリーブを介して保持されると共に、第１シール部と第２シール部とは各スリーブと各ハウジングとの間に組み立てられて軸封装置として一体化する。そして、この軸封装置の固定スリーブの内周面を回転軸に嵌着すれば、装置に軸封装置は簡単に組み立てられる。このために、軸封装置はユニット化できて小型になり、しかも、全体の組立が容易で組立コストを低減できる。
【００１５】
更に、軸封装置の故障、修理等で、軸封装置を分解するときでも結合手段を解除すれば第１シール部と第２シール部とを分解することが可能になる。
又、第１シール部と第２シール部との取付構造を単純にすることが可能になる。
【００１６】
請求項２に係わる本発明の軸封装置は、分割ハウジングを組み合わせたハウジングと回転軸との間で被密封流体をシールする軸封装置であって、前記被密封流体が介在する機内側に設けられて前記ハウジングに保持される静止用密封環と前記静止用密封環に密接する回転用密封環とを有する第１シール部と、円筒状の外周面に前記回転用密封環が取付られる大径部を有する第１スリーブと、前記第１スリーブの外部側端面に相対回転不能に係止する円筒状の一端面を有するともに外周面に大径部を有する第２スリーブと、前記第２スリーブの大径部に保持される回転用密封環と前記回転用密封環に密接する静止用密封環とを有する第２シール部と、前記第１シール部と前記第２シール部との間の流体室に配置されて減圧するフローティングリングと、前記第２スリーブの端面の外部側に配置されて軸受を支持する第３スリーブと、前記第１スリーブと前記第２スリーブと第３スリーブの内周面に嵌着する外周面を有すると共に内周面が前記回転軸に嵌着可能な固定スリーブとを具備し、前記固定スリーブと第３スリーブには互いに係止して連結される結合手段を有するものである。
【００１７】
この請求項２に係わる本発明の軸封装置では、第１スリーブと第１ハウジングとの間に第１シール部を組み込んで第１スリーブが固定スリーブに嵌着される。又、第３ハウジングと第４ハウジングとの間の流体室に減圧用フローティングリングを装着すると共に、第１スリーブにフローティングリングとフローティングリングを装着した各ハウジングを嵌合する。
更に、第２スリーブと第２ハウジングとの間に第２シール部を組み込んで第２スリーブを固定スリーブに嵌着する。
又、第３スリーブに対しベアリングユニットを組み込んだ第５及び第６ハウジングを装着して第３スリーブを固定スリーブに嵌合すると共に、結合手段を介して第３スリーブと固定スリーブとを連結する。このため、第１スリーブと第２スリーブは固定スリーブを介して嵌着されて保持されると共に、第１シール部と第２シール部とは各スリーブと各ハウジングとの間に組み立てられて軸封装置としてユニット化された１部品に構成される。そして、この軸封装置の固定スリーブの内周面を回転軸に嵌着すれば、機械装置に軸封装置は簡単に組み立てられる。その結果、軸封装置全体がユニット化できて小型化が可能になる。更に、軸封装置の組立が容易で、しかも、組立を分解するときには結合手段を解除すれば良く、全体の組立コストを低減できる。
【００１８】
しかも、減圧するフローティングリングを設けることにより、第１シール部と第２シール部との少ないでシールで被密封流体をシールする構造に構成できる。このためにシール部の個数は少なくなり、軸封装置の構造が簡単になると共に、軸封装置全体の組立が容易になる。そして、軸封装置全体が１部品としてユニット化できる。
【００１９】
請求項３に係わる本発明の軸封装置は、前記結合手段が前記スリーブに取り付けられた係止ピンと前記固定スリーブに設けられた回り止め状のL形の係止穴とに構成されている
【００２０】
この請求項３に係わる本発明の軸封装置では、結合手段が１方のスリーブに係止ピンを設けると共に、他方のスリーブに係止穴を設けた構成にできるので、この係止ピンと係止穴とを係合して係止すれば、軸封装置は簡単に結合可能になる効果が期待できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる好ましい実施の形態の軸封装置を、その図面に基づいて詳述する。尚、以下に説明する各図面は、所謂、特許用の概念図ではなく、寸法関係が正確な設計図である。
【００２２】
図１は本発明に係わる好ましい実施の形態を示す軸封装置１の断面図である。
図１（及び図２も参照）に於いて、ハウジング６０には回転軸５０が貫通する貫通孔６１が設けられている。ハウジング６０は、シールする部分が第１ハウジング６０Ａと第２ハウジング６０Ｂと第３ハウジング６０Ｃと第４ハウジング６０Ｄとに分割されている。そして、第３ハウジング６０Ｃと第４ハウジング６０Ｄとはボルト６２Ｂで結合されている。更に、この第３ハウジング６０Ｃと第４ハウジング６０Ｄとは、第１ハウジング６０Ａと共に、ボルト６２Ｄを介して第２ハウジング６０Ｂに一体に結合されている。
【００２３】
更に、図示右側には、円筒状の第５ハウジング６０Ｅと、エンドカバー状の第６ハウジング６０Ｆが設けられている。この第５ハウジング６０Ｅと、第６ハウジング６０Ｆはボルト６２Ｃを介して第２ハウジング６０Ｂに取り付けられている。更に、支持リング６０Ｆ１はボルト６２Ｆにより第６ハウジング６０Ｆに結合されている。又、第５ハウジング６０Ｅはボルト６２Ｅにより第２ハウジング６０Ｂに結合されている。
【００２４】
そして、これらの全体のハウジング６０（６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｄ、６０Ｅ、６０Ｆ）は、ボルト６２Ａを介して装置本体のハウジング６０Ｇに取り付けられる。
この第１ハウジング６０Ａと第２ハウジング６０Ｂと第３ハウジング６０Ｃと第４ハウジング６０Ｄを含めてシール装置を組み込めるシール用ハウジング４０Ａを構成する。又、第５ハウジング６０Ｅと第６ハウジング６０Ｆは軸受ユニットを組み込める軸受用ハウジング４０Ｂを構成する。
このシール用ハウジング４０Ａ（６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｄ）と軸受用ハウジング４０Ｂ（６０Ｅ、６０Ｆ）を含めて全体がハウジング６０である。
【００２５】
ハウジング６０の貫通孔６１には装置本体の機内Ａ側に機内部６６が形成されている。この機内部６６側の第１ハウジング６０Ａには、内周に内周溝状の第１シール部取付室２６が形成されており、第１シール部取付室２６は機内部６６と間隙を介して連通している。この第１シール部取付室２６には、第１シール部１４が配置されている。この第１シール部１４はメカニカルシールに構成されている。このメカニカルシールの代わりにセグメントシール等の複数の部品の組み合わせたシール装置を用いることもできる。
【００２６】
第１シール部１４のメカニカルシールは静止用密封環１４Ａと回転用密封環１４Ｂから構成されている。静止用密封環１４Ａはハウジング６０の内周凸部に密封に嵌合して回動不能に保持されている。
一方、回転用密封環１４Ｂは、第１スリーブ５１Ａに設けられた大径部５１Ａ３に回動は不能で軸方向へは押圧可能に保持されている。そして、静止用密封環１４Ａと回転用密封環１４Ｂとの各シール面である摺動面１４Ｃが密接して被密封流体をシールする。
【００２７】
第１シール部取付室２６の第１シール部１４より外部Ｂ側には、流入通路２０が連通している。この流入通路２０は第１シール部取付室２６と流体室６３との間の連通路２２に直接に連通させることも可能である。又、連通路２２の流体室６３側は、回転軸５０とハウジング６０の貫通孔６１との間が連通路２２より狭い間隙２３に形成されている。
この流入通路２０から、サラダ油等の作動油であるシーラントＳが供給される。この作動油の圧力は被密封流体の圧力とほぼ同じ圧力か、又は若干低圧（数字的には被密封流体の圧力より０．０５から０．８ＭＰａの低い圧力）の圧力に構成されている。
この被密封流体の圧力より低圧にしたその圧力差は、第１シール部１４の特有の耐圧機能範囲内にする必要がある。この耐圧機能範囲に保持すれば、被密封流体の圧力により第１シール部１４のシール機能低下が防止できるからである。
【００２８】
更に、連通路２２より外部Ｂ側には、流体室６３が形成されている。この流体室６３には機内部６６側の端面に第１固定ピン６５Ａが固着されていると共に、外部Ｂ側の端面に第２固定ピン６５Ｂが固着されている。更に、流体室６３より外部Ｂ側の内周には溝状の第２シール部取付室６９が設けられている。
【００２９】
更に、ハウジング６０には第２シール部取付溝６９に連通する流出通路６７が形成されている。
この流出通路６７は、ハウジング６０に連結された外方の第２配管に連通している。この第２配管の下流にはバルブＶ２を介して図示省略の貯蔵タンクが設けられている。更に、貯蔵タンクに第２配管により連通してポンプが設けられている。そして、後に詳述するフローティングリング２により減圧されたシーラントＳは、流出通路６７と第２配管を介して貯蔵タンクに戻されて１時に収容される。
【００３０】
更に、このシーラントＳは、貯蔵タンクからポンプの作動により、Ｐ１の圧力に変換されて第１配管を介して流入通路２０に戻される。
【００３１】
このようにして、シーラントＳは流体室６３を通過するときに減圧されるが、このシーラントＳの圧力は、４０ＭＰａの圧力で流入通路２０から第１シール部取付室２６に流入し、次の連通路２２を通って流体室６３に流入する。この連通路２２の間隙２３でもシーラントＳの圧力は減圧される。
例えば、シーラントＳは、次の流体室６３を通過するときに後述するフローティングリング２により４０ＭＰａの圧力Ｐ１が０．１ＭＰａから３ＭＰａの圧力Ｐ２に減圧される。
このシーラントＳの粘度は高粘度であれば、その粘度の高度に応じて減圧効果が大きくなる。このために高粘度であれば、シーラントＳの流量を少なくすることも可能になる。又、フローティングリング２と回転軸５０との減圧間隙７の寸法を小さくすると粘度による減圧効果が大きくなる。
【００３２】
流体室６３には、上述したフローティングリング２が配置されている。フローティングリング２は、内周面が減圧内面３に形成されている。そして、フローティングリング２の減圧内面３と回転軸５０に嵌着された第１スリーブ５１Ａの外周面５１Ａ１との間が減圧間隙７に形成されている。この減圧間隙７は、シーラントＳの粘度及び流量、並びにフローティングリング２の軸方向の長さに関係して減圧効果が生じる。
【００３３】
この減圧内面３には更に、後述する実施例のごとくラビリンスシールを設けて減圧効果を向上させることができる。減圧内面３にラビリンスシールを設けることにより、フローティングリング２の軸方向長さが短縮でき、軸封装置全体も小型化が可能となる。更に、後述するように減圧内面３をテーパ面に形成して減圧効果を発揮させることも可能である。
又、フローティングリング２の径の大きさにも減圧効果が関係する。
これらのデータを考慮してフローティングリング２は設計される。このフローティングリング２と回転軸５０との減圧間隙７の寸法は０．０１から０．５mmの範囲に形成されている。更に好ましくは、減圧間隙７を０．０５から０．２mmにすると良い。
【００３４】
更に、フローティングリング２は、シーラントＳが流入する流入口側が流体室６３の端面と近接する対向端面４に形成されている。又、外部Ｂ側がシール面５に形成されている。このシール面５は、流体室６３の端面と対向端面４との間に周方向へ複数に配置されたコイルスプリング１０により押圧されて静止環１１の対向シール面１２と密接している。
更に、対向端面４には第１係止凹部６が形成されており、この第１係止凹部６に第１固定ピン６５Ａが係合してフローティングリング２が回転軸５０と共に、回動不能に保持されている。そして、フローティングリング２は、第１スリーブ５１Ａに対して径方向へフリー状態に保持されている。
【００３５】
静止環１１は、フローティングリング２の外部Ｂ側に配置されている。この静止環１１は対向シール１２と反対の端面に第２係止凹部が形成されており、この第２係止凹部に第２固定ピン６５Ｂが係止している。尚、静止環１１は、フローティングリング２の１部品であり、第１スリーブ５１Ａとの間隙がフローティングリング２の減圧間隙７とほぼ同一に構成されている。このフローティングリング２と静止環１１は耐圧強度を有する金属材料であれば良く、例えば、ＳｉＣセラミック、超硬合金等より製作される。尚、シール面５は対向シール面１２に対しては回動はせずに径方向へ微少な揺動が生じるだけである。
【００３６】
フローティングリング２の外部Ｂ側の第２シール部取付室６９には、第２シール部１５が設けられている。第２シール部１５は、メカニカルシールに構成されている。
このメカニカルシール１５は、回転用密封環１６のシール面１６Ａと、静止密封環１７の対向シール面１７Ａとを密接させてシーラントＳをシールする。
又、この第２シール部取付溝６９の外周面には、シール面１６Ａと対向シール面１７Ａとの相対摺動面を冷却する堰２５が設けられている。そして、フローティングリング２側から流入したシーラントＳを堰２５を介してメカニカルシール１５側に乱流近接させ、シール面１６Ａと相対シール面１７Ａとの摺動発熱を冷却する。
【００３７】
又、第２シール部１５の他の実施例として、長方形断面のカーボン材製シールリングと、このシールリングの外周面と結合するカバーリングと、カバーリングの外周面にガタースプリングを嵌合した構成の一般にセグメントシールと言われているシール装置を第２スリーブ５１Ｂに配置することもできる。そして、第２シール部１５により、フローティングリング２で減圧されたシーラントＣを第２シール部より外部Ｂ側へ漏洩しないようにシールする。
【００３８】
更に、回転軸５０にはスリーブ５１が嵌着されている。このスリーブ５１は、３個の第１スリーブ５１Ａ、第２スリーブ５１Ｂ、第３スリーブ５１Ｃから構成されている。この内の第１スリーブ５１Ａの外周面５１Ａ１は、樹脂、表面焼き入れ又は金属のコーテングが施されて表面処理されている。この第１スリーブ５１Ａの表面処理された被覆層５１Ａ２は、フローティングリング２との摺動に対応して耐久性を発揮するようにされている。
【００３９】
第１スリーブ５１Ａの端面の外部Ｂ側には、回転用密封環１６を回転軸５０と共に回転可能に保持する第２スリーブ５１Ｂが設けられている。更に、第２スリーブ５１Ｂの端面の外部Ｂ側には、軸受用の第３スリーブ５１Ｃが回転軸５０に嵌着している。更に、第１スリーブ５１Ａと第２スリーブ５１Ｂと第３スリーブ５１Ｃの１部の内周面１８に固定スリーブ５３の外周面が嵌着すると共に、内周面が回転軸５０に嵌着している。尚、第３スリーブ５１Ｃの内周面１８の軸方向半分以上に渡り固定スリーブ５３が嵌着するように、固定スリーブ５３の長さを長くしても良い。
【００４０】
そして、第１スリーブ５１Ａの端面に設けられた複数個の凹部と第２スリーブの対向端面に設けられたドライブピン５５Ａとが係止して結合している。更に、第２スリーブ５１Ｂの端面にも同様に凹部が設けられて第３スリーブの対向端面に設けられたドライブピン５５Ａを介して係合し、両部品が連結されている。このドライブピン５５Ａは第１スリーブ５１Ａの端面に設けると共に、凹部は第２スリーブの端面に設けるように形成位置関係を反対にしても良い。又、第１、第２、第３スリーブ５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃの内周面にはＯリング用の溝が設けられており、この溝にＯリングがはめ込まれて固定スリーブ５３又は回転軸５０との接合面をシールしている。
【００４１】
第２スリーブ５１Ｂの大径部５１Ｂ１に固定されたドライブピンは、回転用密封環１６の凹部と係止し、回転用密封環１６を回転軸５０と共周りするように作用する。又、回転用密封環１６は大径部５１Ｂ１に取り付けられた複数のコイルばね１９により静止用密封環１７方向へ押圧されている。
そして、フローティングリング２側から減圧されて流入するシーラントＳは、この回転用密封環１６のシール面１６Ａと静止用密封環１７の対向シール面１７Ａとの密接によりシールされる。
【００４２】
第３スリーブ５３の外周段部５１Ｃ２には取付リング４３が嵌着している。そして、取付リング４３と支持リング６０Ｆ１によりベアリングケース４４を介してスラストベアリング５５が取り付けられている。このスラストベアリング５５は、被密封流体の高圧力又はシーラントＳの高圧力が第１シール部１４、第２シール部１５、フローティングリング２等に作用するので、その作用力に対して第１シール部１４、第２シール部１５、フローティングリング２等を強力に支持している。
【００４３】
更に、外周段部５１Ｃ２の端面５１Ｃ３とスナップリングに保持された軸受５６Ａは、第２ハウジング６０Ｂと第３スリーブ５１Ｃの内周面１８とに嵌着して回転軸５０を回動自在に支持している。又、軸受５６Ｂも第６スリーブ５１Ｆの内周面と第３スリーブ５１Ｃの外周面に嵌着して回転軸５０を回動自在に支持している。
【００４４】
一方、固定スリーブ５３の端部にはＬ型を成す係止穴３１が設けられている。このＬ型の係止穴３１は、Ｌ型とは限らずＯ型、三角型等に形成して係止ピン３０と着脱自在に係止するものであればどのような形状でも良い。
又、この係止穴３１に係止する係止ピン３０は、第３スリーブ５３Ｃの端部に設けられた孔に嵌着している。係止ピン３０は係止穴３１と係合する部分が係合部３０Ａに形成されている。
そして、係止ピン３０と係止穴３１とにより第２スリーブ５１Ｂと第３スリーブ５３Ｃとの結合手段３３を構成している。
【００４５】
この結合手段３３は以下のようにして組み立てられる。
第１ハウジング６０Ａに静止用密封環１４Ａを装着する。又、第１スリーブ５１Ａに回転用密封環１４Ｂを装着する。
次に、第３ハウジング６０Ｃと第４ハウジング６０Ｄとの間の流体室６３にフローティングリング２を装着する。そして、ボルト６２Ｂでこの両ハウジング６０Ｃ、６０Ｄを結合する。
又、第２スリーブ５３Ｂに回転用密封環１６を装着する。更に、第２ハウジング６０Ｂに静止用密封環１７を装着する。更に、第３スリーブ５１Ｃの外周面と第２ハウジング６０Ｂの内周面に軸受５６Ａを装着する。
更に、第１スリーブ５１Ａと第２スリーブ５１Ｂの内周面１８に固定スリーブ５３を嵌着すると共に、第２スリーブ５１Ｂのドライブピン５５Ａを第１スリーブ５１Ａの凹部に係止する。
そして、第１ハウジング６０Ａと第３ハウジング６０Ｃと第４ハウジング６０Ｄを第２ハウジング６０Ｂにボルト６２Ｄを介して結合する。この結合により、シール用ハウジング４０Ａは組み立てられる。
【００４６】
第２ハウジング６０Ｂに第５ハウジング６０Ｅをボルト６２Ｅを介して結合する。又、取付リング４３にスラストベアリング５５のベアリングケース４４を嵌合すると共に、取付リング４３を第３スリーブ５１Ｃに嵌着する。
同時に、第６ハウジング６０Ｆには、内周面に軸受５６Ｂが嵌着されると共に、側面に支持リング６０Ｆ１がボルト６２Ｆにより取り付けられている。そして、第６ハウジング６０Ｆは第５ハウジング６０Ｅと共に、スラストベアリング５５を内蔵してボルト６２ｃにより第２ハウジング６０Ｂに取り付けられる。このとき、固定スリーブ５３の係止穴３１に第３スリーブ５１Ｃの係止ピン３０を軸方向へ挿入してから周方向へ回して結合手段３３として結合する。
【００４７】
このようにして、シール装置を組み込んだシール用ハウジング４０Ａとべアリングユニットを組み込んだ軸受用ハウジング４０Ｂは全体のハウジング６０として軸封装置１に組み立てられる。この軸封装置１は、回転軸５０に嵌着されると共に、装置本体等のハウジング６０Ｇにボルト６２Ａを介して取り付けられる。そして、締め付けナット４５によりスリーブ５１と固定スリーブ５３とを回転軸５０の段部との間で締め付け固定する。
【００４８】
更に、減圧手段を設けたフローティングリング２を第１シール部１４と第２シール部１５との間に設けることにより、多段シール手段ではなく、２個のシール部で確実に被密封流体をシールできるので、小型化が可能になり、組立コストを低減することが可能になる。
又、軸封装置１全体がシール用ハウジング４０Ａと軸受用ハウジング４０Ｂにブロック化でき、このシール用ハウジング４０Ａと軸受用ハウジング４０Ｂとを結合手段３３により簡単に組み立てられるので、軸封装置１の組立が容易になると共に、小型化が可能になる。そして、低コストの軸封装置を得ることができる。
【００４９】
図２は本発明に係わる第２実施の形態を示す軸封装置として図１に示す軸封装置１の１部拡大断面図である。つまり、図１に示す符号と図２に記載した符号は同一であるので、図２の軸封装置のうち図１と同一な点の詳細な説明は上述した通りである。
図２に示す軸封装置１に於いて、シール用ハウジング４０Ａと軸受用ハウジング４０Ｂを連結する結合手段３３は、固定スリーブ５３の端部に形成された係止穴３１と、第３スリーブ５１Ｃの端部に取り付けられた係止ピン３０により構成されている。
係止穴３１には係止ピン３０を挿入する挿入口３１Ａが形成されている。又、係止ピン３０は、係止穴３１と係合する頭が係合部３０Ａに形成されている。
そして、固定スリーブ５３の係止穴３１の挿入口３１Ａから係止ピン３０を挿入してから第３スリーブ５１Ｃを周方向に回して係止させる。
【００５０】
この実施例では、第２スリーブ５１Ｂと第３スリーブ５１Ｃとに結合手段３３を設けたが、第３スリーブ５１Ｃがない場合には、第１スリーブ５１Ａと第２スリーブ５１Ｂとに結合手段を設ける。更に、第１スリーブ５１Ａと第２スリーブ５１Ｂと第３スリーブ５１Ｃの他に装置の第４スリーブ５１Ｄ又は／及び第５スリーブ５１Ｅが配列されている場合には、第３スリーブ５１Ｄと第４スリーブ５１Ｅとの結合部、又は第４スリーブ５１Ｄと第５スリーブ５１Ｅとの係合部に結合手段３３を設けて結合するものである。なお、この複数に配置されたスリーブのうち最も外部側のスリーブを外部側スリーブとも称する。
【００５１】
以上の構成におけるシール能力は以下の通りである。フローティングリング２と第１スリーブ５１Ａとの間に形成された減圧間隙７によりシーラントＳの圧力は減圧される。
このとき、１実施例として、シーラントＳの圧力は６５ＭＰａである。
又、その流量は１０から１５ｌ／ｍｉｎである。
一方、減圧間隙７の寸法は０．０５から０．２mmに構成されている（この減圧間隙７の寸法は、０．０２から０．５mmの範囲について良好な結果が得られているが、シーラントＳの圧力、粘度、流速と、フローティングリング２の軸方向の長さ、径の大きさ及びラビリンスシール等の形状により決定される）。
【００５２】
この状態で軸封装置１を実験した結果は、流入通路２０内の６５ＭＰａ圧力が、流出通路６７内では３ＭＰａ圧力に減圧された。しかも、第２シール部１５からのシーラントＳの漏れは認められない。更に、第２シール部１５に変形や不具合は認められないし、シール能力は良好であると認められる。
【００５３】
第３スリーブ５１Ｃはハウジング６０に取り付けられた軸受５６Ａ、５６Ｂにより回転可能に支持されている。又、第３スリーブ５１Ｃはケース４４、４４を介したスラストベアリング５５により軸方向の力を回転可能に支持している。このスラストベアリング５５は第３スリーブ５１Ｃに係止した取付リング４３と第６ハウジング６０Ｆに取り付けられた支持リング６０Ｆ１より保持されている。そして、被密封流体の圧力及びシーラントＳの圧力に対して軸方向に支持している。
又、軸受５６Ａ、５６Ｂとスラストベアリング５５とを潤滑する潤滑油Ｌは供給通路５７から供給される。この供給通路５７は第２シール部取付室６９に於ける第２シール部１５の外部Ｂ側に連通している。更に、ハウジング６０には第２シール部取付室６９より軸受５６Ａ、５６Ｂとスラストベアリング５５とを通過して排出通路５９に連通する循環通路５８が形成されている。排出通路５９は図示省略の循環装置に流入して浄化され、再度、供給通路５７へ圧送される。
【００５４】
この供給通路５７から潤滑油を供給することにより第２シール部であるメカニカルシール１５や軸受５６Ａ、５６Ｂ、スラストベアリング５５を潤滑すると共に冷却する。同時に、第２シール部取付室６９に流入した潤滑油Ｌの圧力により第２シール部１５を介してシーラントＳの圧力に対抗し第２シール部１５に耐圧力を付与すると共に、シーラントＳの漏洩を防止する。このため、第２シール部１５は高度なシール機能を必要としないから、安価な製品にすることが可能になる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明に係わる軸封装置によれば、第１スリーブと第２スリーブの内周面を固定スリーブに嵌着すると共に、第２スリーブを固定スリーブに結合手段を介して連結すれば、固定スリーブと第１スリーブと第２スリーブとが嵌着結合されると共に、第１シール部と第２シール部とはスリーブとハウジングとの間に内蔵されて１部品としてブロック化された軸封装置を得ることが可能になる。そして、この軸封装置の固定スリーブの内周面を回転軸に嵌着すれば、軸封装置は簡単に組み立てられる。このために、軸封装置の組立が容易で、しかも、組立コストを低減できる効果を奏する。
【００５６】
更に、軸封装置の故障、修理等で、軸封装置を分解するときでも結合手段を解除すれば第１スリーブと第２スリーブとを分離して第１シール部と第２シール部とを分解することが可能になる。
このため、結合構造が簡単になるから、軸封装置を小型にできると共に、製作コストを低減可能になる効果を奏する。
【００５７】
又、軸封装置は、フローティングリングを設けて減圧し、シール部個数を最小にした構成にできるので、高圧の被密封流体であってもシール能力に優れ、しかも全体がコンパクトにできると共に、組立が容易になる効果を奏する。更に、シール用ユニットと、軸受用ユニットを１部品として結合できるので、装置本体への組立が容易になり、組み付けコストをが減できる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる第１実施の形態を示す軸封装置の断面図である。
【図２】本発明に係わる第２実施の形態を示す軸封装置の１部の断面図である。
【図３】従来例の軸封装置の断面図である。
【符号の説明】
１  軸封装置
２  フローティングリング
３  減圧内面
４  対向端面
５  シール面
６  第１係止凹部
７  減圧間隙
１０  コイルスプリング
１１  静止環
１２  対向シール
１４  第１シール部
１４Ａ  静止用密封環
１４Ｂ  回転用密封環
１４Ｃ  摺動面
１５  第２シール部
１６  回転用密封環
１６Ａ  シール面
１７  静止用密封環
１７Ａ  対向シール面
１８  内周面
１９  コイルばね
２０  流入通路
２２  連通路
２３  間隙
２５  堰
２６  第１シール部取付室
３０  係止ピン
３０Ａ  係合部
３１  係止穴
３１Ａ  挿入口
３３  結合手段
４０Ａ  シール用ハウジング
４０Ｂ  軸受用ハウジング
４３  取付リング
４４  ベアリングケース
５０  回転軸
５１  スリーブ
５１Ａ  第１スリーブ
５１Ａ１  外周面
５１Ａ２  被覆層
５１Ａ３  大径部
５１Ｂ  第２スリーブ
５１Ｂ１  大径部
５１Ｃ  第３スリーブ
５１Ｃ２  外周段部
５１Ｃ３  端面
５３  固定スリーブ
５５  スラストベアリング
５５Ａ  ドライブピン
５６Ａ  軸受
５６Ｂ  軸受
５７  供給通路
５８  循環通路
５９  排出通路
６０  ハウジング
６０Ａ  第１ハウジング
６０Ｂ  第２ハウジング
６０Ｂ１  ドライブピン
６０Ｃ  第３ハウジング
６０Ｄ  第４ハウジング
６０Ｅ  第５ハウジング
６０Ｆ  第６ハウジング
６０Ｆ１  支持リング
６１  貫通孔
６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、６２Ｄ、６２Ｅ、６２Ｆ  ボルト
６３  流体室
６５Ａ  第１固定ピン
６５Ｂ  第２固定ピン
６６  機内部
６７  流出通路
６８  Ｏリング
６９  第２シール部取付室
Ａ  機内
Ｂ  外部
Ｓ  シーラント
【図１】
0004030329.tif 000002
【図２】
0004030329.tif 000003
【図３】
0004030329.tif 000004