| 【発明の名称】 |
メカニカルシール |
| 【発明者】 |
【氏名】長 亮丞
【氏名】青池 浩
【氏名】内山 真己
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| 【要約】 |
【課題】横方向に延びる回転軸の外周に配置される静止側密封要素が、その重量によって傾くことによる密封性能の低下を防止する。
【解決手段】横方向に延びる回転軸２の外周に配置される静止側密封要素４が、そのリテーナ４１の後端近傍の外周を作動用Ｏリング５を介してハウジング１の内周面に支持され、回転側密封要素３寄りの外周を下側から低摩擦係数の材料からなるパッド７を介して径方向コイルスプリング８により支持されることによって、ハウジング１と略同心的に保持されると共に、軸方向及び径方向に対する追随作動性が確保される。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 横方向に延びる回転軸の外周に配置される静止側密封要素が、回転側密封要素と反対側の端部寄りの外周を作動用パッキングを介してハウジングの内周面に支持され、前記回転側密封要素寄りの部分を下側から低摩擦摺動片を介して弾性支持体により支持されることにより、前記ハウジングと略同心的に保持されたことを特徴とするメカニカルシール。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は回転軸の軸周を密封するメカニカルシールに関する。
【０００２】
【従来の技術】回転軸が横方向（例えば水平）に延びるポンプ等の軸封手段として使用されるメカニカルシールとしては、図３に示されるようなものが用いられる。すなわちこの種のメカニカルシールは、軸心が略水平な回転軸１０６の外周に固定された回転側密封要素１０１に対して密封的に摺接される静止側密封要素１０２が、回転側密封要素１０１と反対側の端部寄りの外周を作動用Ｏリング１０３を介してハウジング１０７の内周面に軸方向移動可能な状態に保持されると共に、回転側密封要素１０１寄りの外周部がコイルスプリング１０４により回転側密封要素１０１側へ軸方向に付勢され、係合手段１０５によって回り止めされた構造を有する。
【０００３】上記構成において、作動用Ｏリング１０３による静止側密封要素１０２の支持位置は、この静止側密封要素１０２の重心Ｇより後方へずれているが、この種のメカニカルシールは、一般的には回転軸１０６の軸径φが２００ｍｍ以下のものについて多く用いられ、この場合は静止側密封要素１０２の重量が比較的小さいため、作動用Ｏリング１０３の弾性によって、この静止側密封要素１０２は軸心が略水平になるように、言い換えればハウジング１０７と同心的に支持される。
【０００４】しかしながら、大型の排水ポンプや水車等、軸径がφ３００ｍｍ以上の回転軸を軸封するためのメカニカルシールも、基本的に同様の構造のものを採用した場合、静止側密封要素１０２の重量が数十ｋｇにも及ぶため、作動用Ｏリング１０３の弾性では静止側密封要素１０２をその軸心が水平となるように支持することが困難になる。
【０００５】図４はそのような場合の例を示すもので、回転側密封要素（図示省略）と密封的に摺接される摺動材１０２ａをリテーナ１０２ｂの端部にホルダ１０２ｃで嵌合固定した構造の静止側密封要素１０２は、その重量によって作動用Ｏリング１０３の下部１０３ａを潰すように全体的に下方へ変位すると共に、前記作動用Ｏリング１０３によるハウジング１０７との嵌合部を中心にして、その軸心Ｏ’がハウジング１０７の軸心Ｏに対して角度θをなすように下方へ傾斜した状態となっている。
【０００６】このため、符号Ｃ１あるいはＣ２で示される部分で静止側密封要素１０２の一部がハウジング１０７とのカジリを発生し、その結果、メカニカルシールが必要とする重要な機能の一つである軸方向及び径方向の追随作動性が損なわれ、密封性能に悪影響を及ぼすおそれがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、その主な技術的課題とするところは、横方向に延びる回転軸の外周に配置される静止側密封要素が、その重量によって傾くことによる密封性能の低下を有効に防止することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、本発明に係るメカニカルシールは、横方向に延びる回転軸の外周に配置される静止側密封要素が、回転側密封要素と反対側の端部寄りの外周を作動用パッキングを介してハウジングの内周面に支持され、前記回転側密封要素寄りの部分を下側から低摩擦摺動片を介して弾性支持体より支持されることにより、前記ハウジングと略同心的に保持された構造としたものである。すなわち、下側から弾性支持体で付勢された低摩擦摺動片が、静止側密封要素における回転側密封要素寄りの下部に低摩擦で摺動自在に接触することによって、この静止側密封要素を回転軸と同心的に支持し、かつ軸方向及び径方向に対して移動可能な状態を確保するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１及び図２は、本発明に係るメカニカルシールの好ましい一実施形態を示すものである。この図において、参照符号１は大型水車等における機体に固定されたハウジング、参照符号２はこのハウジング１に水平方向に開設された軸孔の内周に同心的に挿通された回転軸である。
【００１０】すなわち、回転軸２は軸心がほぼ水平であり、その軸周を密封するメカニカルシールは、回転軸２の外周に密封的に固定された回転側密封要素３と、この回転側密封要素３に軸方向に対向して前記回転軸の外周に遊挿されると共にハウジング１の内周に作動用Ｏリング５を介して挿入された静止側密封要素４と、この静止側密封要素４を弾性付勢して前記回転側密封要素３に摺接させる軸方向コイルスプリング６とを備える。
【００１１】静止側密封要素４は、円筒部４１ａ及びその先端から外径側へ展開したフランジ部４１ｂを有する環状のリテーナ４１と、前記フランジ部４１ｂの前面外周部に円周方向複数配置されたボルト４３によって固定された環状のホルダ４２と、外周部が前記フランジ部４１ｂとホルダ４２の間にパッキング４４，４５を介して密嵌固定され回転側密封要素３に摺接される環状の摺動材４６とからなる。
【００１２】ハウジング１の内周は、静止側密封要素４を収容可能であって回転側密封要素３側が大径となる段差形状となっており、中間の環状段差部１ａには、軸方向に延びる複数のスプリング保持穴１ｂ及び切欠部１ｃが円周方向交互に形成されている。静止側密封要素４を回転側密封要素３へ向けて付勢する複数の軸方向コイルスプリング６は、それぞれ前記スプリング保持穴１ｂの底面と前記静止側密封要素４のリテーナ４１におけるフランジ部４１ｂの背面との間に適当に圧縮された状態で配置されている。
【００１３】静止側密封要素４のリテーナ４１における円筒部４１ａの後端（回転側密封要素３と反対側の端部）近傍の外周面には環状溝４１ｃが形成されており、作動用Ｏリング５は、この環状溝４１ｃに装着されて、ハウジング１における環状段差部１ａの小径側の内周面１ｄに軸方向摺動可能に密接している。また、前記リテーナ４１におけるフランジ部４１ｂの背面側（回転側密封要素３と反対側）には板状の突部４１ｄが形成されており、この突部４１ｄがハウジング１に形成された切欠部１ｃと摺動自在に掛合することによって、静止側密封要素４の回り止めがなされている。
【００１４】ハウジング１における環状段差部１ａの大径側（回転側密封要素３側）には、静止側密封要素４のリテーナ４１におけるフランジ部４１ｂの下側となる位置に、半径方向に延びる複数（図示の例では三本）の貫通孔１ｅが形成されている。そしてこの各貫通孔１ｅには、上面が前記リテーナ４１のフランジ部４１ｂの外周面に接触する低摩擦摺動片としてのパッド７と、その下側の弾性支持体としての径方向コイルスプリング８がそれぞれ収容され、前記径方向コイルスプリング８の下端がプラグ９で支持されている。
【００１５】パッド７は、銅合金等のような、低摩擦係数の材料からなるものであり、その上端面が平滑に仕上げられている。このため、静止側密封要素４のリテーナ４１におけるフランジ部４１ｂの下部外周面に対する摩擦抵抗が極めて小さく設定されている。
【００１６】径方向コイルスプリング８は、三本合計で、静止側密封要素４をハウジング１と同心的に支持することができるように、その線径や自由長、圧縮量等による必要な荷重が設定される。
【００１７】各径方向コイルスプリング８の下端を支持するプラグ９は、ハウジング１の各貫通孔１ｅにその下端開口から挿入された軸部９１及びその下端の固定フランジ９２からなり、この固定フランジ９２の外周部に挿通された複数の螺子部材９３によって、ハウジング１の下部外周面に固定されている。また、前記固定フランジ９２とハウジング１との間はＯリング９４によって密封されている。
【００１８】以上の構成において、回転側密封要素３は回転軸２と共に回転し、一方、静止側密封要素４は、そのリテーナ４１に形成された突部４１ｄがハウジング１に形成された切欠部１ｃと摺動自在に掛合することによって、非回転状態に保持されると共に、軸方向コイルスプリング６の付勢力で先端の摺動材４６が前記回転側密封要素３に押し付けられることによって、この摺動材４６との間に密封摺動面Ｓが形成され、図１における右側に存在する機内空間Ａ内の密封対象流体が、図１における左側に存在する機外の大気Ｂ中へ漏洩するのを防止している。
【００１９】ところで、上述のメカニカルシールは、大型の排水ポンプや水車等のような大径の回転軸２の外周に配置されるものであるため、静止側密封要素４の重量が数十ｋｇにも及ぶものである。しかし、この静止側密封要素４は、その重心の軸方向両側で、円筒部４１ａの後端近傍の外周面が作動用Ｏリング５を介してハウジング１に支持され、またフランジ部４１ｂの下部がパッド７を介して径方向コイルスプリング８によってハウジング１に支持され、これによって静止側密封要素４の傾斜が防止され、ハウジング１との同心性が保持される。
【００２０】静止側密封要素４は、径方向コイルスプリング８の弾性によって、径方向への作動性が確保されており、また、リテーナ４１の円筒部４１ａの後端近傍に装着された作動用Ｏリング５が、ハウジング１の小径内周面１ｄに軸方向摺動可能に密接すると共に、低摩擦係数のパッド７を介して摺動自在に支持されていることによって、軸方向への作動性が確保されている。このため、回転軸２の軸方向及び径方向の僅かな挙動や、密封摺動面Ｓの摩耗に対して静止側密封要素４が良好に追随し、密封摺動面Ｓにおける良好な密接状態を維持することができる。
【００２１】静止側密封要素４の形状、寸法、重量等は、機器の取り合い寸法によって千差万別であるが、上記構成によれば、静止側密封要素４の同心性を保持する手段として径方向コイルスプリング８を用いているため、静止側密封要素４の重量に対応した支持荷重の調整が容易である。
【００２２】また、静止側密封要素４（リテーナ４１）の軸方向作動によって、パッド７が摩耗すると、これによってハウジング１に対する静止側密封要素４の同心性が悪化することが考えられるが、このような場合でも、シール全体を分解する必要はなく、プラグ９を取り外して貫通孔１ｅから径方向コイルスプリング８及び摩耗したパッド７を抜き出し、パッド７のみを新品と交換することによって、メンテナンスを容易に行うことができる。
【００２３】なお本発明は、上述した一実施形態に限定されるものではない。例えば、図示の例では径方向コイルスプリング８及びパッド７が軸方向に対して一列に配置されているが、静止側密封要素４（リテーナ４１）の形状や重量によっては、軸方向に対して二列以上配置しても良い。
【００２４】
【発明の効果】以上の説明のとおり本発明に係るメカニカルシールによると、軸径の大きな機器に使用される大重量の静止側密封要素を有するものであっても、この静止側密封要素が、弾性支持体で付勢された低摩擦摺動片を介して、弾性的にかつ軸方向摺動自在に支持されることによって、ハウジングとの同心性が保持されると共に、軸方向及び径方向に対して移動可能な状態を確保されるので、軸心に対する密封摺動面の垂直性及び軸変位等に対する良好な追随作動性が維持され、優れた密封性能が得られる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１０１８７９
【氏名又は名称】イーグル工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年９月７日（１９９９．９．７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７１２０５
【弁理士】
【氏名又は名称】野本 陽一
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| 【公開番号】 |
特開２００１−７４１４７（Ｐ２００１−７４１４７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年３月２３日（２００１．３．２３） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２５２６５７ |
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