JP2558860Y2 - mechanical seal - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】この考案はメカニカルシールに関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION This invention relates to a mechanical seal.

【０００２】[0002]

【従来の技術】メカニカルシールは回転軸を備えた機器
の軸回りの密封装置として広く種々の分野に利用されて
いる。メカニカルシールは回転軸に直接またはカラー等
を介して間接的に嵌挿された回転環の端面とケーシング
側に装着された非回転環の端面とを摺動接触させ、該摺
動面でシールを行う構成になっている。そのため、該回
転環と非回転環の端面が同一角度であることが重要であ
り、通常は軸に垂直な面とし、該端面の垂直度の精度を
あげることがそのままシール性能につながる。また、回
転環と回転軸の間等はシールをする必要があり、通常は
Ｏリングを用いて軸周からの漏れを止めている。メカニ
カルシール部は冷却は可能であるが軸は本体側からの熱
伝導で軸の温度は他の部分に比べて温度が高くなるた
め、高温環境下ではＯリングを使用できないことも生じ
ている。2. Description of the Related Art Mechanical seals are widely used in various fields as a sealing device around a shaft of a device having a rotating shaft. The mechanical seal makes the end face of the rotating ring inserted directly or indirectly through a collar or the like into the rotating shaft and the end face of the non-rotating ring mounted on the casing side in sliding contact with each other, and seals the seal with the sliding surface. Configuration. For this reason, it is important that the end faces of the rotating ring and the non-rotating ring have the same angle. Normally, the faces are perpendicular to the axis, and increasing the accuracy of the perpendicularity of the end faces directly leads to the sealing performance. In addition, it is necessary to seal between the rotating ring and the rotating shaft, etc. Usually, an O-ring is used to prevent leakage from the circumference of the shaft. Although the mechanical seal portion can be cooled, the temperature of the shaft is higher than that of other portions due to heat conduction from the main body side of the shaft, so that the O-ring cannot be used in a high temperature environment.

【０００３】[0003]

【考案が解決しようとする課題】しかし、回転環と回転
軸の間には若干の微小隙間があり、回転環を軸に固定す
る際にはセットスクリューで固定するため、回転環が軸
線方向に傾きを生じる場合があり、そのシール面の垂直
度が狂ってくる問題がある。また、回転環と回転軸の間
の隙間は通常はＯリングによりシールされるが、前記し
たように回転軸と回転環の間は他の部分に比べて温度が
高くなるため、タービンモータに使用する場合など高温
環境下ではＯリングを使用できないことも生じてくる。
このような場合には図３に示すように回転環５０の内周
側においてＯリングにかえてカーボン繊維５３等の高温
に耐える材料を使用し、パッキン押え５４などで押さえ
る構成を採用する必要があり、構造が極めて複雑になる
欠点がある。本考案はこのような従来の問題点を解決す
ることを目的とするものである。However, there is a slight gap between the rotating ring and the rotating shaft. When the rotating ring is fixed to the shaft, it is fixed with a set screw. There is a problem that the inclination may occur, and the perpendicularity of the sealing surface is deviated. Also, the gap between the rotating ring and the rotating shaft is usually sealed by an O-ring. However, as described above, the temperature between the rotating shaft and the rotating ring is higher than that of other parts, so that it is used for a turbine motor. For example, the O-ring cannot be used in a high temperature environment.
The inner circumference of the rotary ring 50 as shown in FIG. 3 in this case
It is necessary to use a material that can withstand high temperatures, such as carbon fiber 53, instead of the O-ring on the side, and employ a configuration in which the material is held down by the packing presser 54 or the like. An object of the present invention is to solve such a conventional problem.

【０００４】[0004]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本考案は、回転軸に嵌挿され固定される回転環とケー
シング側に嵌挿される非回転環を備えたメカニカルシー
ルにおいて、前記回転環の材質を回転軸の材質よりも熱
膨張率の小さな材質とし、前記回転環及び回転軸の材質
が熱膨張を起す使用環境下で、該熱膨張差により回転環
を回転軸に密着せしめ、これにより回転環の垂直度を向
上させることを特徴とする。また、請求項２において
は、 回転軸に嵌挿され固定される回転環とケーシング
側に嵌挿される非回転環を備えたメカニカルシールにお
いて、前記回転環の材質を回転軸の材質よりも熱収縮率
の大きな材質とし、前記回転環及び回転軸の材質が熱収
縮を起す使用環境下で、該熱収縮差により回転環を回転
軸に密着せしめ、これにより回転環の垂直度を向上させ
ることを特徴とする。According to the present invention, there is provided a mechanical seal having a rotating ring fitted and fixed to a rotating shaft and a non-rotating ring fitted to a casing side. The material of the ring is a material having a smaller coefficient of thermal expansion than the material of the rotating shaft, and in a use environment in which the material of the rotating ring and the rotating shaft causes thermal expansion, the rotating ring is brought into close contact with the rotating shaft due to the difference in thermal expansion, Thereby, the verticality of the rotating ring is improved. According to a second aspect of the present invention, in the mechanical seal including a rotating ring fitted and fixed to the rotating shaft and a non-rotating ring fitted to the casing side, the material of the rotating ring is more thermally contracted than the material of the rotating shaft. In a use environment where the material of the rotating ring and the rotating shaft causes thermal shrinkage, the rotating ring and the rotating shaft are brought into close contact with the rotating shaft due to the difference in heat shrinkage, thereby improving the verticality of the rotating ring. Features.

【０００５】[0005]

【作用】回転軸と回転環の材質の熱膨張率或いは熱収縮
率を変えることにより、使用環境温度下で、回転環が回
転軸に密着し、微小隙間が解消する。そのため、回転環
の端面の垂直度の精度が上がり、しかも回転環と回転軸
の間のシールが不要になる。又、運転中の機械振動によ
って止めネジ（セットスクリュー）が弛みを生じても回
転環が軸線方向に移動することがなくシール機能を損な
うことがない。By changing the coefficient of thermal expansion or thermal shrinkage of the material of the rotating shaft and the rotating ring, the rotating ring adheres to the rotating shaft at the ambient temperature of use, thereby eliminating the minute gap. Therefore, the accuracy of the perpendicularity of the end face of the rotating ring is improved, and the seal between the rotating ring and the rotating shaft is not required. Further, even if the set screw (set screw) is loosened due to mechanical vibration during operation, the rotating ring does not move in the axial direction and the sealing function is not impaired.

【０００６】[0006]

【実施例】以下本考案の実施例を図面に基づいて説明す
る。図１において、回転軸Ｘの上に回転環であるカラー
１が装着され、このカラー１の垂直面１０に密着して回
転密封環２が嵌挿されている。即ち、回転密封環２の垂
直度は垂直面１０の垂直度に規定されており、カラー１
の垂直度の精度がそのまま回転密封環２の垂直度の精度
になるようになっている。カラー１にはセットスクリュ
ー１５が設けられており、カラー１の軸線方向の動きを
規制している。非回転密封環３はケーシングＹ側に嵌挿
されており、軸線方向に従動可能に構成されスプリング
受け４により回転密封環２方向に押圧されている。そし
て、この回転密封環２と非回転密封環３は互いに摺動接
触して、シール面Ｓを形成している。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, a collar 1 which is a rotating ring is mounted on a rotating axis X, and a rotating sealing ring 2 is fitted in close contact with a vertical surface 10 of the collar 1. That is, the verticality of the rotary seal ring 2 is defined by the verticality of the vertical surface 10 and the collar 1
Of the vertical degree of the rotary seal ring 2 as it is. The collar 1 is provided with a set screw 15 for restricting the axial movement of the collar 1. The non-rotating seal ring 3 is fitted on the casing Y side, is configured to be able to be driven in the axial direction, and is pressed by the spring receiver 4 toward the rotary sealing ring 2. The rotary seal ring 2 and the non-rotational seal ring 3 are in sliding contact with each other to form a seal surface S.

【０００７】カラー１の材質は、回転軸Ｘの材質よりも
熱膨張率の小さな材質を使用しており、高温環境下で
は、両者の膨張差により回転軸Ｘの外周とカラー１の内
周が密着するように構成されている。そのため、カラー
１の内周と回転軸Ｘの外周の間にはシールを必要とせ
ず、図３に示すような耐熱性のシールを使用する必要が
ない。回転軸Ｘとカラー１の材質としては、具体的には
次のような組み合わせが考えられる。即ち、回転軸Ｘが
鉄系のＳ４５Ｃ、ＳＣＭ材或いはＳＮＣ材等の場合には
カラー１として低膨張材を用いる。また耐食性が必要な
場合には回転軸Ｘの材質としてＳＵＳ系のＳＵＳ３０
４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｃ等を使用し、カラー
１にはＴｉ系或いはハステロイ等を使用すれば良い。The material of the collar 1 is made of a material having a smaller coefficient of thermal expansion than the material of the rotary shaft X. Under a high temperature environment, the outer circumference of the rotary shaft X and the inner circumference of the collar 1 are different due to a difference in expansion between the two. It is configured to be in close contact. Therefore, between the outer circumference of the rotation axis X and the inner periphery of the collar 1 does not require a seal, it is not necessary to use a heat-resistant seal such as shown in FIG. The following combinations can be specifically considered as the materials of the rotation axis X and the collar 1. That is, when the rotation axis X is an iron-based S45C, SCM material, SNC material, or the like, a low expansion material is used as the collar 1. When corrosion resistance is required, the material of the rotating shaft X is SUS-based SUS30.
4, SUS316, SUS316C or the like may be used, and the color 1 may be made of Ti or Hastelloy.

【０００８】図１の実施例では、カラー１を使用して、
この上に回転密封環２を嵌挿する構成を採用している
が、カラー１を使用せずに直接回転軸Ｘ上に回転密封環
２を嵌挿することも可能である。この例を図２に示す。
この実施例では回転密封環２’は直接回転軸Ｘに嵌挿さ
れ、セットスクリュー１５’により軸線方向の移動を規
制された構造になっている。回転密封環２’の材質とし
ては上記したカラー１の材質を回転軸Ｘとの関係におい
て用いれば良い。この構成ではカラー１の場合と同様に
回転密封環２’の内周と回転軸Ｘの外周が高温環境下で
密着し、回転密封環２のシール面Ｓの精度が高くなる。
また回転密封環２’と回転軸Ｘが密着するからその間の
シールも不要になる。[0008] In the embodiment of FIG.
Although the configuration in which the rotary sealing ring 2 is fitted thereon is adopted, it is also possible to directly insert the rotary sealing ring 2 on the rotation axis X without using the collar 1. This example is shown in FIG.
In this embodiment, the rotary seal ring 2 'is directly inserted into the rotary shaft X, and has a structure in which movement in the axial direction is restricted by the set screw 15'. As the material of the rotary seal ring 2 ′, the above-described material of the collar 1 may be used in relation to the rotation axis X. In this configuration, as in the case of the collar 1, the inner periphery of the rotary seal ring 2 ′ and the outer periphery of the rotary shaft X adhere to each other in a high-temperature environment, and the accuracy of the seal surface S of the rotary seal ring 2 increases.
Further, since the rotary seal ring 2 'and the rotary shaft X are in close contact with each other, a seal therebetween is not required.

【０００９】なお、上記実施例ではカラー１の材質を回
転軸Ｘよりも熱膨張率の小さいものとしたが、逆にカラ
ー１の材質の熱収縮率を回転軸Ｘよりも大きくすれば、
低温環境下において、カラー１と回転軸Ｘの密着が得ら
れる効果がある。In the above embodiment, the material of the collar 1 has a smaller coefficient of thermal expansion than the rotation axis X. Conversely, if the material of the collar 1 has a larger coefficient of thermal expansion than the rotation axis X,
In a low-temperature environment, there is an effect that close contact between the collar 1 and the rotation axis X can be obtained.

【００１０】以上説明したように、上記実施例ではカラ
ー１または回転密封環２’の材料として回転軸Ｘよりも
熱膨張率の小さなものを用いているため、高温環境下で
カラー１又は回転密封環２’と回転軸Ｘが密着し、シー
ル面の垂直度の精度が向上する。また、カラー１又は回
転密封環２’と回転軸Ｘとの間にシールが不要となり、
耐高温性のシール等を用いる必要がない等の効果があ
る。As described above, in the above embodiment, the collar 1 or the rotary seal ring 2 'is made of a material having a smaller coefficient of thermal expansion than the rotation axis X. The ring 2 'and the rotation axis X are in close contact with each other, and the accuracy of the perpendicularity of the sealing surface is improved. Also, no seal is required between the collar 1 or the rotary seal ring 2 'and the rotary axis X,
There is an effect that there is no need to use a high temperature resistant seal or the like.

【００１１】[0011]

【考案の効果】以上説明したように本考案は、回転軸に
嵌挿され固定される回転環とケーシング側に嵌挿される
非回転環を備えたメカニカルシールにおいて、前記回転
環の材質と回転軸の材質の熱膨張率又は熱収縮率を変え
ることにより、前記回転環及び回転軸の材質が熱膨張又
は熱収縮を起す使用環境下で、該熱膨張差又は熱収縮差
により回転環を回転軸に密着せしめ、これにより回転環
の垂直度を向上させたため、シール面の垂直度の精度が
向上し、シール性が向上する。また、回転軸と回転環と
の間のシールが不要になる効果がある。In the present invention as has been described above invention], in the mechanical seal having a non-rotating ring fitted to the rotary ring and the casing side to be fitted to the rotary shaft is fixed, the rotation shaft and the material of the rotating ring Change the coefficient of thermal expansion or contraction of the material
As a result, the material of the rotating ring and the rotating shaft is thermally expanded or
In a use environment that causes heat shrinkage , the rotating ring is brought into close contact with the rotating shaft due to the difference in thermal expansion or thermal shrinkage , thereby improving the perpendicularity of the rotating ring. The accuracy is improved, and the sealing performance is improved. Further, there is an effect that a seal between the rotating shaft and the rotating ring becomes unnecessary.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本考案の一実施例を示す半断面図。FIG. 1 is a half sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図２】本考案の他の実施例を示す半断面図。FIG. 2 is a half sectional view showing another embodiment of the present invention.

【図３】耐高温性のシールを用いた場合の構成を示す半
断面図。FIG. 3 is a half sectional view showing a configuration in the case of using a high-temperature resistant seal.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１：カラー、２：回転密封環、３：非回転密封環、４：
スプリング受け、１０：垂直面、１５：セットスクリュ
ー、５０：回転環、５３：カーボン繊維、５４：パッキ
ン押え。1: color, 2: rotating seal ring, 3: non-rotating seal ring, 4:
Spring receiver, 10: vertical surface, 15: set screw, 50: rotating ring, 53: carbon fiber, 54: packing retainer.

Claims (4)

(57)【実用新案登録請求の範囲】(57) [Scope of request for utility model registration] 【請求項１】 回転軸に嵌挿され固定される回転環とケ
ーシング側に嵌挿される非回転環を備えたメカニカルシ
ールにおいて、 前記回転環の材質を回転軸の材質よりも熱膨張率の小さ
な材質とし、 前記回転環及び回転軸の材質が熱膨張を起す使用環境下
で、該熱膨張差により回転環を回転軸に密着せしめ、こ
れにより回転環の垂直度を向上させる、 ことを特徴とするメカニカルシール。1. A mechanical seal having a rotating ring fitted and fixed to a rotating shaft and a non-rotating ring fitted to a casing side, wherein a material of the rotating ring has a smaller coefficient of thermal expansion than a material of the rotating shaft. Under the use environment where the material of the rotating ring and the rotating shaft causes thermal expansion, the rotating ring is brought into close contact with the rotating shaft by the difference in thermal expansion, thereby improving the verticality of the rotating ring. Mechanical seal. 【請求項２】 回転軸に嵌挿され固定される回転環とケ
ーシング側に嵌挿される非回転環を備えたメカニカルシ
ールにおいて、 前記回転環の材質を回転軸の材質よりも熱収縮率の大き
な材質とし、 前記回転環及び回転軸の材質が熱収縮を起す使用環境下
で、該熱収縮差により回転環を回転軸に密着せしめ、こ
れにより回転環の垂直度を向上させる、 ことを特徴とするメカニカルシール。2. A mechanical seal having a rotating ring fitted and fixed to a rotating shaft and a non-rotating ring fitted to a casing side, wherein a material of the rotating ring has a larger heat shrinkage than a material of the rotating shaft. Under the use environment in which the material of the rotating ring and the rotating shaft causes heat shrinkage, the rotating ring is brought into close contact with the rotating shaft by the difference in heat shrinkage, thereby improving the verticality of the rotating ring. Mechanical seal. 【請求項３】 前記回転環がカラーであり、該カラーに
回転密封環を装着した請求項１又は２のメカニカルシー
ル。3. The mechanical seal according to claim 1, wherein the rotating ring is a collar, and a rotating sealing ring is attached to the collar. 【請求項４】 前記回転環が回転密封環である請求項１
又は２のメカニカルシール。4. The rotary ring according to claim 1, wherein said rotary ring is a rotary seal ring.
Or the mechanical seal of 2.