(57)【要約】【課題】  密封環のシール面に潤滑液が不足しても、シール面が摩耗しないようにすることにある。【解決手段】  本発明は、固定用密封環のシール面（２Ａ）または回転用密封環の対向シール面（１２Ａ）に被密封流体を流入および流出させるとともにシール面（２Ａ）と対向シール面（１２Ａ）の間に動圧力を発生させるディンプル（３）を有し、ディンプル（３）の被密封流体と径方向反対側のシール面（２Ａ）の位置に周方向に長手溝または環状溝に形成された拡散溝（２Ｄ）を有すると共に、拡散溝（２Ｄ）に貫通する気体または液体を流す流体通路（２０）を有し、供給口から流体通路（２０）を通して液体または気体がシール面（２Ａ）と対向シール面（１２Ａ）の間に供給するものである。【選択図】    図１
2009250378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の周りの間隙の被密封液体側と気体側とを遮断するメカニカルシール装置であって、
前記回転軸が内設されたハウジングの軸用孔を囲む取付面に取り付け可能にされた保持面と、前記回転軸の廻りの内周嵌合面と、流体供給側の一端部から前記内周嵌合面に貫通する第１通路とを有する環状のシールカバー、
前記シールカバーの前記内周嵌合面と移動自在に嵌合する外周嵌合面と、前記回転軸と間隙を設けて遊合可能な内周面と、一端面に接合端面を設けたフランジ部と、前記第１通路と連通するとともに前記接合端面に貫通する第２通路と、を有するリテーナ、
前記リテーナの前記接合端面に密接して保持される第１接合面と、前記第１接合面と反対の端面に設けたシール面と、前記回転軸と遊合可能な内周面とを有する固定用密封環、
前記固定用密封環のシール面と摺動可能にして密接する対向シール面を一端に有するとともに前記回転軸と嵌合可能な回転用密封環、および
前記回転用密封環を密封に保持すると共に回転軸に密封に嵌着する回転側リテーナを具備し、
前記固定用密封環のシール面または前記回転用密封環の対向シール面に被密封流体を流入および流出させるとともにシール面と対向シール面の間に動圧力を発生させるディンプルを有し、前記ディンプルの被密封流体側と径方向反対の前記シール面の位置に周方向に長手溝または環状溝に形成された拡散溝を有するとともに、前記拡散溝内に貫通するとともに前記第２通路と連通する気体または液体を流す第３通路を有し、前記第１通路と前記第２通路と第３通路から構成される流体通路を通して液体または気体が前記シール面と前記対向シール面の間に供給されることを特徴とするメカニカルシール装置。
【請求項２】
前記流体通路は前記固定用密封環を保持する前記リテーナと前記リテーナと移動自在に嵌合するシールカバーの両嵌合面を貫通して形成されてい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装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体用のメカニカルシール装置に関する。さらに詳しくは、ポンプの軸封用メカニカルシール装置、水力発電の水車の軸封用メカニカルシール装置又はタービンの軸封用メカニカルシール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明に係わる従来のメカニカルシール装置は、ポンプやタービンなどに用いられている。特に、ポンプやタービンなどではシールする被密封流体が水の場合がある。この軸封用のメカニカルシール装置は、図示は省略するが、ハウジングに密封に保持される固定用密封環のシール面と回転軸に密封に保持される回転用密封環の対向シール面が互いに密接してシール面の外周側に存在する被密封水をシールする。この水には、不純物が含まれるから、シール面が損傷しないように密封環は硬質のカーボン又は炭化珪素材料から形成されている。そして、水をシールしている間は、水がシール面間に介在するから、シール面は水により潤滑されて摺動発熱することもなく、被密封液体をシールすることができる。
【０００３】
しかし、ポンプや水車では、被密封水が自然水であるから、ポンプや水車に導入されなくなる場合がしばしばある。この場合は、シール面間に水が介在しなくなるから、両シール面は、硬質であるが故に、摺動発熱して高温になるので急速に摩耗する。そして、シール面間は、摩耗により隙間が生じるから、シール能力を低下させる。特に、ポンプや水車などのメカニカルシール装置は、大型であるために、円形を成すシール面の径は大きくなるから周速度も速くなる。その結果、シール面に潤滑作用がなくなると、シール面の摺動発熱が激しくなってシール面が急速に摩耗する。又、炭化珪素やカーボン材製の密封環は、高価であるために、密封環が摩耗して損傷すると、交換のための密封環のコストが大きくなる。また、シール面に被密封流体側に連通する液体導入溝を設けても、被密封液体が枯れる状態では、シール面の摩耗を防止することは困難になる。
【０００４】
さらに、他の従来のメカニカルシール装置として図８に示すメカニカルシール装置のシール面が存在する（例えば、特許文献１の図６及び特許文献２のＦｉｇ２を参照）。特許文献１の図６に相当する図８のシール面１０４には、Ｌ字形溝１０５が周面に沿って多数形成されている。このＬ字形溝１０５は気体導入溝１０５Ａと動圧発生部１０５Ｂとから構成されている。そして、そのＬ字形溝１０５の深さは、１５×１０−６ｍ以下の寸法に形成されている（同明細書の段落番号００２３の欄を参照）。このＬ字形溝１０５の深さは、気体に対して動圧を発生させる（同明細書の段落番号０００１の欄を参照）。なお、気体用の動圧発生溝は、気体であるが故に、シール面に潤滑作用がないので、シール面間を非接触状態にして焼き付き等を防止するものである。さらに、特許文献２の溝の深さは、２．５×１０−６ｍ以下である（同明細書の実施例の欄を参照）。この特許文献２の軸用気密密閉装置も気体用メカニカルシール装置である（同明細書の発明の名称及び実施例の欄を参照）。以上から、シール面に設けた動圧発生溝は、全て気体用メカニカルシール装置に用いるものであることが判明する。
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−２６０００９号公報、
【特許文献２】米国特許第５０９２６１２号明細書。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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技術的課題は、メカニカルシール装置のシール面の摺動発熱やシール面の焼き付き・摩耗を防止することにある。また、シール面間に不純物が侵入してシール面が損傷するのを防止することにある。さらに、シール面のシール能力を向上することにある。同時に、炭化珪素のような高価な密封環の耐久能力を向上して密封環のコストを低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
請求項１に係わる本発明のメカニカルシール装置は、回転軸の周りの間隙の被密封液体側と気体側とを遮断するメカニカルシール装置であって、前記回転軸が内設されたハウジングの軸用孔を囲む取付面に取り付け可能にされた保持面と、前記回転軸の廻りの内周嵌合面と、流体供給側の一端部から前記内周嵌合面に貫通する第１通路とを有する環状のシールカバー、前記シールカバーの前記内周嵌合面と移動自在に嵌合する外周嵌合面と、前記回転軸と間隙を設けて遊合可能な内周面と、一端面に接合端面を設けたフランジ部と、前記第１通路と連通するとともに前記接合端面に貫通する第２通路と、を有するリテーナ、
前記リテーナの前記接合端面に密接して保持される第１接合面と、前記第１接合面と反対の端面に設けたシール面と、前記回転軸と遊合可能な内周面とを有する固定用密封環、前記固定用密封環のシール面と摺動可能にして密接する対向シール面を一端に有するとともに前記回転軸と嵌合可能な回転用密封環、および前記回転用密封環を密封に保持すると共に回転軸に密封に嵌着する回転側リテーナを具備し、前記固定用密封環のシール面または前記回転用密封環の対向シール面に被密封流体を流入および流出させるとともにシール面と対向シール面の間に動圧力を発生させるディンプルを有し、前記ディンプルの被密封流体側と径方向反対の前記シール面の位置に周方向に長手溝または環状溝に形成された拡散溝を有するとともに、前記拡散溝内に貫通するとともに前記第２通路と連通する気体または液体を流す第３通路を有し、前記第１通路と前記第２通路と第３通路から構成される流体通路を通して液体または気体が前記シール面と前記対向シール面の間に供給されるものである。
【０００９】
請求項２に係わる本発明のメカニカルシール装置は、前記流体通路が前記固定用密封環を保持するリテーナと前記リテーナと移動自在に嵌合するシールカバーの両嵌合面を貫通して形成されているものである。
【発明の効果】
【００１０】
この請求項１に係わる本発明のメカニカルシール装置では、回転軸が始動するときはシール面と対向シール面間に液体が介在しない場合が惹起する。また、回転軸が回転を終了する時にもシール面と対向シール面間に液体が介在しない場合が惹起する。更には、自然現象などで，被密封流体がシール面間に介在しなくなる場合もある。このような状況では、シール面と対向シール面間に液体が介在しなくなるから、摺動発熱してシール面が急速に摩耗する恐れが生じる。しかし、本発明では、このような場合でも、流体通路から供給される液体が拡散溝を介してシール面間に液膜となって介在して摺動発熱を防止する。さらにシール面間に介在する液膜をディンプルによって被密封流体側へ押し出してシール面間に被密封流体が浸入するのを防止し、シール能力を発揮させる。さらに、流体通路からの液体が不足した場合には、シール面におけるディンプルの動圧発生力によりシール面間を非接触状態にしてシール面の摺動発熱とともに、摩耗が防止できる効果を奏する。  
【００１１】
この請求項２に係わる本発明のメカニカルシール装置では、リテーナは移動可能にし、シール面の面圧を対向シール面に対して最適にしなければシール能力は向上しない。しかし、リテーナの摺動面（外周面）に潤滑作用が無くなると、シール面の面圧の応答性が低下してシール能力も低下する。本発明では、流体通路がリテーナの摺動面を横断するので、このとき、流体通路を通る液体によって摺動面を潤滑する。その結果、シール面の対向シール面に対する面圧の応答能力が向上し、シール能力を発揮させる。この効果は、リテーナを押圧するばね手段の設計を最適にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係わる実施の形態のメカニカルシール装置を図面に基づいて
詳述する。尚、以下に説明する各図面の形状は、設計図を基にして作成したものであって寸法関係が正確である。
【００１３】
図１は、本発明に係わるメカニカルシール装置１の軸方向の上側の片側断面図である。なお、図１の正面図は、回転軸５０に挿入された円環状である。また、図２は、図１の下側の片側断面図である。図３の上側のＡ部は、図１の断面から周方向へ９０度の位置の片側断面図である。さらに、図３の下側のＢ部は、図１の断面の位置から４５度の位置の片側断面図である。
【００１４】
図１、図２及び図３は、本発明に係わる第１実施の形態（実施例１）を示すものであって、水力発電用の水車に取り付けたメカニカルシール装置１の要部を示すものである。以下に、図１、図２及び図３を用いて説明する。回転軸５０は、ハウジング６０の軸用孔６０Ａに挿入されて回転可能に支持されている。ハウジング６０の符号Ｒは被密封流体が存在する機外の河川水側である（被密封流体側）。又、符号Ａ側は機内の気体側または大気側である。メカニカルシール装置１は、回転軸５０が貫通するハウジング６０の軸用孔６０Ａと回転軸５０との間を軸封するために設ける。シールカバー３０の符号省略の保持面は、ハウジング６０の軸用孔６０Ａを囲む取付面６０Ｂにシール用Ｏリングを介してボルト６１により締結する。ボルト６１は周面に沿って等配に、例えば、１６個所に設けている。このボルト６１の個数は、シールカバー４０の直径が約１ｍにもなるので多数個にしているが、このボルト６１の個数はシールカバー４０の直径に応じて設定する。
【００１５】
シールカバー４０には、不純物が含まれない水道水などの液体（潤滑液とも言う）または液体が切れたときは気体を供給できる第１通路２０Ａを大気側Ａの管用ネジから内周嵌合面４０Ａに貫通する。また、シールカバー４０の側面４０Ｂ１に設けた突部４０Ｅには、穴状のばね座４０Ｃを設ける。このばね座４０Ｃは周面に沿って等配に、例えば、１５個所、２０個所と設計に応じて複数個を設ける。このシールカバー４０は、回転軸５０に対向する径方向の両側から抱き合わせに装着できるようにするために、２分割、３分割または４分割の分割シールカバーに構成する。図１では分割シールカバーは２分割である。そして、回転軸５０を囲んで各分割シールカバーを円環状体に結合するために、各分割シールカバーの両側面４０Ｂ１，４０Ｂ２における両結合面側（両端部側）には、連結板４０Ｄを溶接により一体に結合する（図３を参照）。
【００１６】
この各分割シールカバーに設けた各連結板４０Ｄは、互いに近接して対向するように溶接して取り付ける。この一対の連結板４０Ｄ、４０Ｄのうち一方の連結板４０Ｄには雌ネジを設けるとともに、他方の連結板４０Ｄには通し孔を設ける。そして、この通し孔にボルト４５を通してボルト４５を一方の連結板４０Ｄの雌ネジに締結して各分割シールカバーを円環状体のシールカバー４０に形成する。なお、シールカバー４０は、直径が小径の場合、または回転軸５０に容易に挿入できる構成の場合には、分割シールカバーに分割して互いに連結合するような分割構造にする必要はない。つまり、一体の円環状を成すシールカバー４０に形成しても良い。
【００１７】
シールカバー４０の内周嵌合面４０Ａは、リテーナ３０の外周嵌合面３０Ａと摺動自在に嵌合する。このリテーナ３０は円筒体の端部にフランジ部３０Ｂを設けた形に形成する。リテーナ３０には、一方の側面４０Ｂ２（液体または気体の流体を供給する一端部）からＬ字型に内周嵌合面４０Ａへ貫通する第１通路２０Ａを設ける。この第１通路２０Ａの内周嵌合面４０Ａ側は軸方向へ第１通路２０Ａの直径より大きい幅の溝に形成する。また、第１通路２０Ａと連通するとともに、軸方向を成した他端がフランジ部３０Ｂの接合端面に貫通する第２通路２０Ｂを設ける。この第２通路２０Ｂの第１通路２０Ａと連通する嵌合面には第１通路２０Ａと対称形状に軸方向へ第２通路２０Ｂの直径より大きい幅の溝に形成する。この軸方向へ幅がある両溝は、リテーナ３０が軸方向へ微少な距離だけ移動しても第１通路２０Ａと第２通路２０Ｂとが連通できるようにするためである。
【００１８】
また、この第２通路２０Ｂが貫通するフランジ部３０Ｂの接合端面（単に、端面とも言う）は、第２通路２０Ｂを囲んで第２通路２０Ｂより大きな凹部に形成する。この第１通路２０Ａと第２通路２０Ｂとの全体が液体または気体用の流体通路２０である。そして、リテーナ３０の外周嵌合面３０Ａとシールカバー４０の内周嵌合面４０Ａとの嵌合間の第１通路２０Ａと第２通路との接続する両側には流体通路２０を通る液体または気体が嵌合間から外部へ漏洩しないようにシール用のＯリング２１、２１を設ける。この流体通路２０は、通常、液体を供給するが、液体が自然現象で不足したときは（山岳地帯の発電用水車では、自然現象で水が不足する場合もある）気体を圧送する。この液体用ポンプは液体でも気体でも供給できるものである。
【００１９】
このリテーナ３０のフランジ部３０Ｂとシールカバー４０のばね座４０Ｃとの間にはリテーナ３０のフランジ部３０Ｂをシールカバー４０から前方へ押し出すばね手段（コイル状ばね）４１を周方向へ沿って各ばね座４０Ｃの個数だけ設ける。また、リテーナ３０は、内周面が回転軸５０と間隙を設けて遊嵌合する。さらに、リテーナ３０のフランジ部３０Ｂ側の内周面は段付面に形成する。このリテーナ３０もシールカバー４０と同様にして分割リテーナに形成する。このリテーナ３０の締付部３０Ｃは、図３のＡ部に示すように、径方向へ突出する一対が二枚の締付板であって、この二枚の締付板を互いに結合するように六角孔付ボルト４６とソケットボルト４７を締め付けて分割リテーナを円環状体に結合する。このリテーナ３０の一対の締付板は分割リテーナの分割数だけ設ける。このリテーナ３０も、直径が小径の場合、または回転軸５０に簡単に挿入可能な構造の場合には、分割リテーナに構成することなく、一体の円環状に形成することもできる。
【００２０】
また、リテーナ３０のフランジ部３０Ｂには、六角孔付ボルト４６により第１ホルダ３５を軸方向へ結合する。この第１ホルダ３５もリテーナ３０と同様に分割されており、各分割ホルダの各結合面側の外周に径方向へ突出する第１締付板３５Ａを設ける。この周方向２個所の各一対の第１締付板３５Ａ，３５Ａをリテーナ３０と同様にして締結する。一対の第１締付板３５Ａ，３５Ａを設けた第１ホルダ３５は、分割された固定用密封環（以下、固定密封環とも言う）２を環状にして軸方向へ移動しないように保持するものである。
【００２１】
この固定密封環２は、リテーナ３０と同様に２分割しており、断面が図４に示すような形状である。つまり、固定密封環２の一端面にはシール面２Ａを設けるとともに他端面には第１接合面２Ｅを設ける。このシール面２Ａは研磨されて鏡面に仕上げられている。この固定密封環２の軸方向に貫通する第３通路２０Ｄは、第２通路２０Ｂに連通するようにリテーナ３０の接合端面と固定密封環２の第１接合面２Ｅとは密接する。この両部品の密接構造は、リテーナ３０の接合端面に第２通路２０Ｂを囲んだ大きい凹部を形成するとともに、凹部の外周の廻りにはシール用のＯリング２３を設けて第２通路２０Ｂと第３通路２０Ｄとの連通間の間隙の周りをシールするものである。また、リテーナ３０の接合端面に打ち込まれた固定ピン５は、固定密封環２の第１接合面２Ｅに設けた係止穴２Ｈに係止して固定密封環２が周方向へ回動しないように保持する。
【００２２】
固定密封環２の第１外周面２Ｂにはテーパ面を設ける。そして、固定密封環２のテーパ面と第1ホルダ３５の段付面との間によりシール用の第１Ｏリング２２を断面が三角状に弾性変形させてシールするとともに、第１ホルダ３５により分割した固定密封環２を環状体に保持する。この第1ホルダ３５により固定密封環２を締め付けるときには、その間に第１スペーサ３４を挟むのが好ましい。このように構成された固定密封環２は、シール面２Ａの被密封流体（河川水、河川水が不足すると空気となる）Ｒ側（外周側）に、Ｌ形のディンプル３を形成する（他の実施例の図６を参照）。このディンプル３はＬ形にするとともに、周方向へ対称に配置して一対の正逆回転両用の各ディンプル３，３に構成する。この固定密封環２は、一実施例として、直径が約５００ｍｍあるので、シール面２Ａに１２対（２４個）のディンプル３，３，・・を設けている。このディンプル３の個数は固定密封環２の大きさ、ポンピング作用力等を考慮して設定する。ディンプル３の平面の幅は、例えば、５ｍｍから２５ｍｍにすると良い。深さは１５×１０−６ｍから５０×１０−６ｍにすると良い。なお、回転密封環１２が一方にのみ回転させる場合は、一対のディンプルにする必要はなく、Ｌ型を周方向へ同じ形に配列すればよい。ディンプル３は、径方向を成す流体の流入流出溝３Ａと周方向を成す動圧発生溝３Ｂとから構成する。
【００２３】
このディンプル３は、ディンプル３の径方向と周方向の各長さにより、第３通路２０Ｄから供給された液体を外周側へポンピング作用をする。同時に、被密封流体側Ｒの流体をシール面に導入する働きをする。このディンプル３の作用は、動圧発生溝３Ｂによりポンピング作用をするので、動圧発生溝３Ｂの周方向の長さを、気体がシール面２Ａ，１２Ａに介在する場合よりも（従来技術よりも）、短く形成すると良い。また、流入流出溝３Ａは、気体がシール面２Ａ，１２Ａに介在する場合より、幅広く形成すると良い。さらに、ディンプル３の内周側に周方向へ長い拡散溝２Ｄを形成する（被密封流体がシール面２Ａの第１内周面２Ｃ側にある時は、拡散溝２Ｄと流体通路２０の出口はディンプル３の外周側となる）。拡散溝２Ｄの深さは、ディンプル３の深さより深くすると良い。拡散溝２Ｄの周方向のほぼ中央に第３通路２０Ｄの出口を設ける。
【００２４】
この第３通路２０Ｄは固定密封環２の軸方向に貫通しているが、第３通路２０Ｄの途中から被密封流体側の方向で、且つディンプル３に向かって２０度から５０度に傾斜させると良い。第３通路２０Ｄの個数は４個所から１２個所設けている。このように構成された拡散溝２Ｄとディンプル３は、第３通路２０Ｄから噴出する液体を両シール面２Ａ，１２Ａ間に膜状にして潤滑作用を成すとともに、ディンプル３により潤滑作用をした液体を被密封流体側Ｒへポンピングして被密封流体が両シール面間２Ａ，１２Ａに浸入するのを防止するする。同時に、被密封流体がシール面２Ａ，１２Ａ間へ浸入するのをディンプル３のポンピング作用により防止して、シール能力を発揮させる。同時に、自然水である被密封流体が不足して、または、断水してシール面２Ａ，１２Ａに介在しなくなった場合には、流体通路２０から供給される液体をディンプル３によりシール面２へ液膜のように拡散して潤滑作用によりシール面２Ａ，１２Ａの磨耗を防止する。さらには、シール面２Ａ，１２Ａ間を動圧発生溝３Ｂによる圧力により、非接触状態にしてシール面２Ａ，１２Ａの損傷を防止する。この固定密封環２は炭化珪素、カーボン、セラミック、超鋼等の耐摩耗性の材料で製作する。  
【００２５】
図６に示す固定密封環２は、実施例２ある。この図６に示す固定密封環２は、直径が１００ｍｍから３００ｍｍのように小径の場合である。つまり、この固定密封環２は分割しない場合である。なお、固定密封環２を分割する場合は、ディンプル３と、燐接するディンプル３の間を径方向へ２分割する。図６に示すシール面２Ａに設けたディンプル３は、外周側に被密封流体側Ｒがる場合である。このディンプル３の形状はＬ型に限定されず、液体を流入と流出させるとともに、ポンピング作用または動圧発生力を生起させる構成であれば他の形状でも良い。ただし、ディンプル３の溝の深さは従来技術の気体の場合とは異なり、深くされている。なお、固定密封環２の第１内周面２Ｃ内に被密封流体側Ｒがある場合は、さらに、実施例３の図７に示すような固定密封環２に形成する。図７において、拡散溝２Ｄは、シール面２Ａに円環状溝に形成されているが、図６に示すように断続溝に形成することもできる。つまり、固定密封環２の拡散溝２Ｄは、潤滑する液体をシール面２Ａに拡散して液膜にできれば、環状溝、断続溝、周方向へ蛇行した溝等を形成することができる。なお、図７の符号が図６と同一のものは、同一構成である。なお、図７において、固定密封環２は分割していない例を挙げたが、固定密封環２の大きさに応じて径方向へ２分割、３分割することもできる。
【００２６】
固定密封環２に対向した位置には回転用密封環（以下、回転密封環とも言う）１２を配置する。回転密封環１２の断面形状は、図５に示すとおりである。回転密封環１２の一端面には対向シール面１２Ａを設ける。この対向シール面１２Ａはシール面２Ａと摺動可能なように鏡面に仕上げられている。対向シール面１２Ａと軸方向反対の端面には、第２接合面１２Ｅを設ける。この回転密封環１２の第２接合面１２Ｅには、ドライブピン1５と係止する第２係止穴１２Ｈを設ける。また、回転密封環１２の第２外周面１２Ｂは、ほぼ固定密封環２の第１外周面２Ｂと同形状に形成する。また、第２内周面１２Ｃは、回転軸５０と間隙を設けた状態の非接触である。この２分割に分割された回転密封環１２は、第２ホルダ３６，３６とともに環状体に締め付ける。第２ホルダ３６にも、第１ホルダ３６と同様に各分割ホルダごとに第２締付板３６Ａを設ける。そして、互いに対向する各締付板３６Ａ，３６Ａを六角穴付ボルトとソケットボルトにより締め付けて第２ホルダ３６とともに回転密封環１２を環状体に結合する。なお、第２Ｏリング２２と第２スペーサ３４は、第１Ｏリングと第１スペーサ３４と同様に回転密封環１２と第２ホルダ３６の間に挟んで介在させる。    
【００２７】
回転側リテーナ３１は、分割されており、回転側リテーナ３１の外周面には第１ホルダ３５の締付板３５Ａと同様な第３締付板３２Ａが各分割リテーナごとに分割面側に設ける。そして、第３締付板３２Ａを六角穴付ボルト４６により締め付けて回転側リテーナ３１を環状体に結合する。このとき、回転側リテーナ３１は、シール用のＯリング２５を介して回転軸５０に嵌着するとともに、シール用のＯリング２４を介して回転密封環１２に密封に接合する（図２を参照）。さらに、回転側リテーナ３１の穴に打ち込んで嵌着したドライブピン１５は、回転密封環１２の第２係止穴１２Ｈに係合して両部品がともに回動するように固定する(図２を参照)。また、第２ホルダ３６と回転側リテーナ３１とは六角穴付ボルト４６により締め付けて結合する。
【００２８】
回転側リテーナ３１より被密封流体側Ｒのクランプリング３７は、分割されている。分割クランプリングにも、第１ホルダ３５と同様な第４締付板３７Ａを各分割クランプリングの分割面側に設ける。そして、クランプリング３７も第１ホルダ３５と同様に第４締付板３７Ａを六角穴付ボルト４６とソケットボルト４７により締め付けて環状体に結合する。同時に、このクランプリング３７に設けたキー溝３７Ｂは、回転軸５０に設けたキー４２に係合して回転軸５０とともに回動するように固定する。このクランプリング３７と回転側リテーナ３１とは六角穴付ボルト４６により軸方向に結合する。
【００２９】
図２のバイパス通路２０Ｃは、流体通路２０からバイパス通路２０Ｃを通って流れた液体を図示する流れ線の流路Ｆ１にそって流して両シール面１２Ａ，１２Ａの外周側に達するようにする。そして、ごみ等がシール面２Ａ、１２Ａに付着するのを防止する。図３のＢ部は図２の他の断面を示すものである。また、図３のＡ部は、図１と９０度異なる位置の断面を示すものである。また、メカニカルシール装置１は、周方向へ複数に分割されて機械に装着された回転軸５０に容易に挿入できるように成されているが、このメカニカルシール装置１は、各シール面２Ａ，１２Ａに設けた各ディンプル３，３・・と流体通路２０からの潤滑液の作用効果により各シール面２Ａ，１２Ａが分割されていても、問題なく、シール能力を発揮できる。    
【００３０】
このように構成されたメカニカルシール装置１は、流体通路２０を流れた水道水のような潤滑液を各シール面２Ａ，１２Ａの間に供給して潤滑する。被密封流体側Ｒの河川水が自然現象で不足した場合には、各シール面２Ａ，１２Ａが乾燥状態で摺動して発熱する恐れがあるが、この流体通路２０から供給される潤滑液により各シール面２Ａ，１２Ａの摺動発熱が防止される。この各シール面２Ａ，１２Ａの潤滑作用とシール効果は、上述したようにディンプル３により効果的に発揮される。同時に、各シール面２Ａ，１２Ａに介在する潤滑液は、ディンプル３のポンピング作用により泥水等を含む被密封流体が各シール面２Ａ，１２Ａに進入するのを効果的に防止してシール能力を向上させる。また、自然現象により河川水の不足とともに、故障等で各シール面２Ａ，１２Ａへの潤滑液の供給が停止した場合でも、ディンプル３により各シール面２Ａ，１２Ａ間に動圧力を発生させて各シール面２Ａ，１２Ａ間を非接触状態にして摺動発熱を防止できる。この摺動発熱が防止されると、各シール面２Ａ，１２Ａに惹起する焼き付きや、破損が防止できる。このため、高価な密封環２,１２の破損が防止できれば、この破損防止は、コストを低減できる効果がきわめて大きい。
【００３１】
上述の第１実施例のメカニカルシール装置１は、分割型メカニカルシール装置１について説明したが、取り付けられる装置(発電用水車など)によっては、一体型メカニカルシール装置１に構成することもできる。この場合は、上述の分解した各部品は一体型にされており、締付板３２Ａ，３５Ａ，３６Ａ，３７Ａは不要になる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上に説明したように、このメカニカルシール装置は、大型の液体用の軸封装置として有用である。特に、大型の密封環は高価であるので、シール面の摩耗を防止したメカニカルシール装置として有用である。さらに、高価な密封環のコストを低減できるので有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施の形態に係わるメカニカルシール装置の片側の断面図である。
【図２】図１の他の断面を示すメカニカルシール装置の片側断面図である。
【図３】図１の他の断面を示すメカニカルシール装置の全断面図である。
【図４】図１に示す固定密封環の片側断面図である。
【図５】図１に示す回転密封環の片側断面図である。
【図６】図１に示す固定密封環の正面図である。
【図７】図１に係わる他の固定密封環の正面図である。
【図８】従来の固定密封環の一部の正面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  メカニカルシール装置
２  固定用密封環（固定密封環）
２Ａ  シール面
２Ｂ  第１外周面
２Ｃ  第１内周面
２Ｄ  拡散溝
２Ｅ  第１接合面
３    ディンプル
３Ａ  流入流出溝
３Ｂ  動圧発生溝
５    固定ピン
１２  回転用密封環（回転密封環）
１２Ａ  対向シール面
１２Ｂ  第２外周面
１２Ｃ  第２内周面  
１２Ｅ  第２接合面
１２Ｈ  第２係止穴
２０    流体通路  
２０Ａ  第１通路  
２０Ｂ  第２通路
２０Ｃ  バイパス通路
２０Ｄ  第３通路
２２  第１Ｏリング、第２Ｏリング
２３  Ｏリング
３０  リテーナ
３０Ａ  外周嵌合面
３０Ｂ  フランジ部
３０Ｃ  締付部
３１  回転側リテーナ
３２Ａ  第３締付板
３４  第１スペーサ、第２スペーサ
３５  第１ホルダ
３５Ａ  締付板
３６  第２ホルダ
３６Ａ  第２締付板
３７  クランプリング
３７Ａ  第３締付板
３７Ｂ  キー溝
４０  シールカバー
４０Ａ  内周嵌合面
４０Ｂ１  側面
４０Ｂ２  側面
４０Ｃ  ばね座
４０Ｄ  連結板
４０Ｅ  突部
４５  ボルト
４６  六角孔付ボルト
４７  ソケットボルト
５０  回転軸
６０  ハウジング
６０Ａ  軸用孔
６０Ｂ  取付面
６１  ボルト
Ａ  気体側（大気側）
Ｂ  被密封流体側（液体側）
【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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