JP6795412B2 - メカニカルシール - Google Patents

Description

本発明は、ポンプ、攪拌機等のハウジングと回転軸との間に形成される軸封部をシールするメカニカルシールに関する。

従来のメカニカルシールは、回転軸に外嵌される円筒状のベローズの一端が環状クランプにより外径側から回転軸に固定され、このベローズの他端に設けられる回転密封環の摺動面とハウジングに固定される静止密封環の摺動面とを摺動させることにより、ハウジングと回転軸との間に形成される軸封部をシールしている。詳しくは、ベローズの回転密封環には環状のリテーナが外嵌され、環状クランプには軸方向に延びるドライブピンが設けられている。リテーナの一端（環状クランプ側の端）において外周面から内径側へ凹むとともに軸方向一端側に開放する凹部にドライブピンが挿入されることにより、リテーナは回転軸と共に回転できるようになっている。また、リテーナと環状クランプとの間に軸方向に付勢するスプリングが設けられることにより、リテーナに保持されたベローズの回転密封環とハウジングに固定される静止密封環とを当接させた状態が維持され、摺動面間のシール性能が高められている（特許文献１参照）。

このようなメカニカルシールにおいては、リテーナは、ベローズの回転密封環に外嵌された状態でドライブピンとスプリングにより環状クランプに対して径方向及び軸方向に相対移動可能に連結されているため、ベローズの回転密封環側が遠心力、自励振動等を受けて静止密封環に対して径方向に相対移動し、摺動面においてすりこぎ運動が発生してシール性能を低下させることがあった。

特許文献１に開示されているメカニカルシールにあっては、回転軸の外周面に対して外嵌された状態で回転軸に直接ネジ固定される環状の制振体が環状クランプとリテーナを外径側から覆うように軸方向に延出しており、制振体の内面側に設けられるＯリングを介してリテーナの外周面に当接している。すなわち、回転軸に直接固定される制振体によりリテーナを外径側から保持して静止密封環に対する回転密封環の径方向への相対移動を抑制することができるため、摺動面におけるすりこぎ運動の発生が抑えられ、シール性能が高められている。

特開２０１２−２６５０９号公報（第５頁、第１図）

しかしながら、特許文献１にあっては、リテーナは、環状クランプよりも摺動面から軸方向に離れた位置から延びる制振体により保持されるとともに、環状クランプに対して軸方向に離間した状態でドライブピンとスプリングにより径方向及び軸方向に相対移動可能に連結されているため、環状クランプに対してリテーナの軸芯がずれやすく、リテーナの組み付け精度が低くなるという問題があった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、リテーナの組み付け精度が高いメカニカルシールを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明のメカニカルシールは、
静止密封環と、
回転軸の回転を受けて前記静止密封環と相対摺動する回転密封部及び該回転密封部とは軸方向反対側に設けられる基端部を具備するベローズと、
前記回転密封部を径方向から保持するリテーナと、
前記基端部を回転軸側部材に固定するとともに前記リテーナと径方向に遊嵌される固定・制振部材と、
前記静止密封環と前記回転密封部とを近接させるように軸方向に付勢するスプリングと、
前記リテーナ及び前記固定・制振部材が遊嵌する部位において該リテーナ及び該固定・制振部材の間に設けられる弾性部材と
を備えることを特徴としている。
この特徴によれば、回転軸に対する組み付け精度が高い固定・制振部材に対してリテーナが径方向に遊嵌されるとともに、リテーナと固定・制振部材との間に設けられる弾性部材の変形により、固定・制振部材に対するリテーナの径方向への相対移動が抑制され、リテーナの軸芯が固定・制振部材の軸芯に対して揃えられた状態で保持されやすくなり、リテーナの組み付け精度を高めることができる。

前記固定・制振部材は、前記リテーナの内径側に遊嵌されることを特徴としている。
この特徴によれば、固定・制振部材に対するリテーナの組み付け状態を外径側から確認できるため、リテーナの組み付け精度を高めることができる。また、固定・制振部材は、リテーナの内径側に遊嵌される構造であるため、固定・制振部材の軸方向に延びる長さを短く構成することができ、リテーナの組み付け精度を高めることができる。

前記固定・制振部材は、外径側に突出する突出部が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、リテーナと固定・制振部材の外径側に突出する突出部とにより軸方向の隙間が形成され、固定・制振部材に対するリテーナの組み付け状態を外径側から確認しやすくなるため、リテーナの組み付け精度をさらに高めることができる。さらに、好ましい態様として、突出部の形状を環状とすれば、リテーナと固定・制振部材の外径側に突出する突出部との間に環状の隙間が形成されるため、リテーナの組み付け状態をさらに確認しやすくなる。

前記固定・制振部材と前記リテーナとが相対的に回動しないように回り止めする回り止め部材を備え、
前記固定・制振部材が前記回り止め部材よりも内径側で前記リテーナと遊嵌されていることを特徴としている。
この特徴によれば、リテーナの外径側に形成される固定・制振部材との隙間から回り止め部材の位置を確認できるため、固定・制振部材とリテーナとの組み付けを容易に行うことができる。

前記固定・制振部材は、前記基端部を前記回転軸に固定する固定部材と、前記リテーナと遊嵌される制振部材と、を備え、
前記固定部材と前記制振部材は、別体で設けられることを特徴としている。
この特徴によれば、固定・制振部材は、制振部材をリテーナと遊嵌させる作業と、固定部材によりベローズの基端部を回転軸に固定する作業とを個別に行うことができるため、組み立て施工性を高めることができる。

前記固定部材は、分割クランプであり、
前記制振部材は、環状体であることを特徴としている。
この特徴によれば、環状体である制振部材を回転軸に挿通してリテーナと遊嵌させた後、分割クランプである固定部材を外径側から回転軸に装着して制振部材と一体に固定できるため、固定・制振部材に対するリテーナの組み付け精度と組み立て施工性を高めることができる。

実施例におけるメカニカルシールを示す断面図である。 ベローズの回転密封環が静止密封環に対して径方向に相対移動した状態を示す断面図である。

本発明に係るメカニカルシールを実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

実施例に係るメカニカルシールにつき、図１及び図２を参照して説明する。以下、図１の紙面左側をメカニカルシールの機内側とし、図１の紙面右側をメカニカルシールの機外側（大気側）として説明する。

図１に示されるように、本実施例に係るメカニカルシール１は、ポンプ、攪拌機等の軸封分野で用いられ、ハウジング２と、該ハウジング２に設けられる軸孔２０に挿通される回転軸３との間（軸封部）をシールするために取り付けられる。尚、回転軸３は、一般にステンレス鋼製等の金属製であり、その他、軸の表面にコーティングが施されていてもよく、軸封する機器がポンプの場合には、機内側に図示しない羽根車が取り付けられている。

図１に示されるように、メカニカルシール１は、ハウジング２に固定されるケース４及び静止密封環５と、回転軸３に組み付けられるスリーブ６（回転軸側部材）、ベローズ７、リテーナ８、固定・制振部材９及びセットリング１０と、から主に構成されている。尚、説明の便宜上、メカニカルシール１の断面図は、軸心で交差する２つの平面により切断された断面を図示するものとする。また、環状に構成される部材については、端面の図示を一部省略する。

先ず、ハウジング２と、ハウジング２に固定されるケース４及び静止密封環５の構造について詳しく説明する。

図１に示されるように、ハウジング２には、機外側の端面２ａにおいて軸孔２０の開口周縁から機外側に向けて突出する環状突出部２１が形成されている。尚、環状突出部２１には、周方向に二分割された分割ケース２３，２３が外嵌されている。分割ケース２３，２３は、図示しない連結金具やボルトにより一体に締結され、メカニカルシール１を外径側から密封状に覆った状態でハウジング２の機外側の端面２ａに対して図示しないボルトにより固定されている。

また、ハウジング２には、環状突出部２１の機外側の内周から内径側に向けて突出する環状凸部２２が形成されている。これによれば、環状凸部２２によって機内側から軸孔２０に対して挿嵌される静止密封環５の機外側への抜け出しを防ぐことができる。尚、ハウジング２の軸孔２０に対するケース４及び静止密封環５の組み付け構造については後段にて詳述する。

ケース４は、スリーブ６が挿通される軸孔４０が設けられ、環状を成している。また、ケース４には、機内側の外周から外径側に向けて延出するフランジ４１と、機外側の端面４ａの外径側から機外側に向けて突出する環状突出部４２とが形成されている。

静止密封環５は、スリーブ６が挿通される軸孔５０が設けられ、環状を成している。また、静止密封環５には、外周の軸方向略中央部から外径側に向けて延出する環状凸部５１が形成されている。また、静止密封環５には、環状凸部５１に対して機内側及び機外側に形成される環状凸部５１よりも小径部分の外周に弾性を有するＯリング１０１，１０２がそれぞれ装着されている。

尚、静止密封環５は、特殊転換法（カーボン表面を部分的にＳｉＣ化し、表面強度を補強し、ＳｉＣの耐摩耗性とカーボンの自己潤滑性の両方を兼ね備えるようにすること）によるＳｉＣから製作されている。また、ダイヤモンドコーティングしたＳｉＣや反応焼結ＳｉＣ（ＳｉＣ＋Ｓｉの組成にしたもの）等、他のＳｉＣにより製作されてもよい。

次いで、ハウジング２の軸孔２０に対する静止密封環５及びケース４の組み付け構造について詳しく説明する。

図１に示されるように、静止密封環５は、Ｏリング１０１，１０２が装着された状態でハウジング２の軸孔２０に機内側から圧入されている。このとき、Ｏリング１０１，１０２は、静止密封環５の外周とハウジング２の軸孔２０の内周との間で圧接されている。また、ケース４は、静止密封環５がハウジング２の軸孔２０に圧入された状態で、ハウジング２の軸孔２０に機内側から挿嵌されている。尚、ケース４は、フランジ４１に設けられる図示しない複数のネジ孔に機内側からボルト４３，４３，…が挿通されることにより、ハウジング２に対して固定されている。

このとき、ケース４は、フランジ４１の機外側の端面４１ａをハウジング２の機内側の端面２ｂに当接させることにより、ハウジング２とケース４との軸方向の位置合わせが正確に行われるようになっている。

また、ハウジング２とケース４との軸方向の位置合わせが行われた状態において、静止密封環５の機内側に装着されるＯリング１０１は、ケース４の環状突出部４２と静止密封環５の環状凸部５１との間で圧接され、静止密封環５の機外側に装着されるＯリング１０２は、ハウジング２の環状凸部２２と静止密封環５の環状凸部５１との間で圧接されている。これによれば、ハウジング２の内周と静止密封環５の外周との間の隙間をＯリング１０１，１０２によってシールすることができる。

また、静止密封環５は、ケース４の環状突出部４２及びハウジング２の環状凸部２２と静止密封環５の環状凸部５１との間に装着される弾性を有するＯリング１０１，１０２を介して軸方向に付勢された状態で保持されている。このとき、静止密封環５の機内側の端面５ｂとケース４の機外側の端面４ａは、軸方向に離間した状態となっている。

次いで、スリーブ６、ベローズ７、リテーナ８、固定・制振部材９及びセットリング１０の構造及び回転軸３に対する組み付け構造について詳しく説明する。

図１に示されるように、スリーブ６は、回転軸３が挿通される軸孔６０が設けられ、管状を成している。尚、スリーブ６は、一般にステンレス鋼製等の金属製であり、回転軸３に固定されることにより、回転軸３と共に回転する。

また、スリーブ６は、外周が機外側から機内側へ向けて縮径しており、機外側から順に第１外周面６１、第２外周面６２が形成されている。

ベローズ７は、スリーブ６が挿通される軸孔７０が設けられ、略円筒状を成している。尚、ベローズ７は、金属成形品もしくは樹脂成形品であり、スリーブ６の第１外周面６１に対して外嵌されている。

また、ベローズ７は、一端（機外側の端）に形成される基端部７１と、他端（機内側の端部）に形成される回転密封環７２（回転密封部）と、基端部７１と回転密封環７２との間を軸方向に連結するベローズ部７３と、から構成されている。

ベローズ７の基端部７１は、内径がスリーブ６の第１外周面６１の外径と略同一寸法の円筒状に構成され、周方向に亘ってスリーブ６の第１外周面６１に当接している。また、基端部７１には、機外側の外周から外径側に向けて延出するフランジ７１ａが形成されている。

ベローズ７の回転密封環７２は、内径がスリーブ６の第１外周面６１の外径よりも大きい環状に構成され、機内側の外周から外径側に向けて延出するフランジ７４と、機内側の端面７２ａから機内側に向けて突出する環状突出部７５とが形成されている。尚、回転密封環７２の環状突出部７５の機内側の端面は、ハウジング２に固定される静止密封環５の機外側の端面５ａに対して軸方向に略垂直に当接した状態で相対摺動するものであり、静止密封環５の機外側の端面５ａと共にメカニカルシール１の摺動面Ｓを形成している。

尚、回転密封環７２は、上述した通り金属成形品もしくは樹脂成形品であり、少なくとも環状突出部７５の機内側の端面は、摺動性に優れる材料とされていることが好ましい。尚、該端面にＳｉＣ等のコーティングを施したものであってもよい。

ベローズ７のベローズ部７３は、蛇腹形に形成され、軸方向に伸縮可能に構成されており、機内側の圧力により外径側に膨れた状態となっている。

リテーナ８は、ベローズ７が挿通される軸孔８０が設けられ、環状を成している。また、リテーナ８には、後述する本体部８５の機内側の端面８ａの外径側から機内側に向けて突出する環状突出部８１と、本体部８５の機外側の端面８ｂの外径側から機外側に向けて突出する環状突出部８２とが形成されている。

また、リテーナ８は、金属製であり、ベローズ７の回転密封環７２に対して外嵌されている。詳しくは、リテーナ８は、環状の本体部８５にベローズ７のベローズ部７３を機外側から挿通可能に軸孔８０が形成されており、本体部８５の機内側の端面８ａの外径側から機内側に向けて突出する環状突出部８１がベローズ７の回転密封環７２に対して外嵌されている。このとき、リテーナ８の環状突出部８１と、ベローズ７の回転密封環７２のフランジ７４とが対向するとともに、リテーナ８の機内側の端面８ａとベローズ７の回転密封環７２の機外側の端面７２ｂとが面同士で当接した状態となる。これによれば、ベローズ７の回転密封環７２に対するリテーナ８の組み付け精度を高めることができる。尚、リテーナ８の軸孔８０の内周は、ベローズ７のベローズ部７３の外周に略当接している。

リテーナ８の本体部８５の機外側の端面８ｂから機外側に延びる環状突出部８２には、周方向に等配された位置に軸方向に凹み機外側に開放する凹部８３，８３，…，８４，８４，…が形成されている。また、環状突出部８２の内周面８２ａは、ベローズ７のベローズ部７３の外周から径方向に離間して環状の空間Ｘが形成されている。尚、空間Ｘは、リテーナ８の機外側の端面８ｂ、リテーナ８の環状突出部８２の内周面８２ａ、及びベローズ７のベローズ部７３の外周から画成され、リテーナ８の内径側において機外側に開放している。

固定・制振部材９は、環状の制振部材９１と、周方向に二分割された分割クランプ９２，９２（固定部材）と、から主に構成され、ベローズ７の基端部７１をスリーブ６の第１外周面６１に対して周方向に回動不能に固定している。尚、分割クランプ９２，９２は、略同一構成であるため、一方の分割クランプ９２の構造について説明し、他方の分割クランプ９２の説明を省略する。

制振部材９１は、ベローズ７が挿通される軸孔９０が設けられ、環状を成している。また、制振部材９１には、機外側のフランジ状を成す本体部９１ｄ（突出部）と、本体部９１ｄの機内側の端面９１ａの内径側から機内側に向けて突出する環状突出部９１ｃとが形成されている。尚、制振部材９１の本体部９１ｄにおける外径は、リテーナ８の環状突出部８２における外径と略同一に構成されている。

また、制振部材９１の機外側の端面９１ｂには、周方向に等配された位置に制振部材９１の外周まで切欠かれた複数の切欠部９１ｆ，９１ｆ，…が形成されている。尚、リテーナ８の軸孔８０の内径と制振部材９１の軸孔９０の内径は略同一に構成されており、ベローズ７のベローズ部７３の外周に対して近接した状態となっている。

制振部材９１の環状突出部９１ｃには、機内側の外周において内径側に凹む環状凹部９１ｅが形成され、環状凹部９１ｅには、Ｏリング１０３（弾性部材）が装着されている。

また、制振部材９１は、金属製であり、リテーナ８の内径側に形成される空間Ｘに環状突出部９１ｃを遊嵌させた状態で組み付けられている。詳しくは、制振部材９１は、ベローズ７の回転密封環７２に対してリテーナ８が外嵌された状態で、ベローズ７のベローズ部７３に機外側から挿通され、本体部９１ｄの機内側の端面９１ａから機内側に向けて突出する環状突出部９１ｃがリテーナ８の環状突出部８２の内径側に形成される空間Ｘに対して径方向に遊嵌されている。このとき、制振部材９１の環状突出部９１ｃの内径側に形成される環状凹部９１ｅに装着されたＯリング１０３は、リテーナ８の環状突出部８２の内周面８２ａに対して圧接した状態となっている。

また、制振部材９１の機内側の端面９１ａには、軸方向に延びる複数のドライブピン９３，９３，…（回り止め部材）が設けられ、機内側の先端部が前述したリテーナ８の環状突出部８２に形成される凹部８３，８３，…に挿入されている。これによれば、ドライブピン９３，９３，…は、凹部８３，８３，…に挿入されることにより、リテーナ８及びベローズ７の回転密封環７２をスリーブ６に対して軸方向へ相対移動させるとともに、リテーナ８及びベローズ７の回転密封環７２をスリーブ６に対して周方向へ相対移動させないように係止することができる。そのため、リテーナ８及びベローズ７の回転密封環７２には、ドライブピン９３，９３，…によりスリーブ６の回転力が伝達され、スリーブ６と共に回転する。尚、ドライブピン９３の外径は、凹部８３の内径よりも僅かに小さくなっており、好ましくは両径の寸法差は、Ｏリング１０３の潰れ代すなわちリテーナ８の環状突出部８２の内径と制振部材９１の環状突出部９１ｃの外径の寸法差と略同一以上となっており、ドライブピン９３は、凹部８３に挿入された状態で径方向に僅かに相対移動可能となっている。

また、制振部材９１の機内側の端面９１ａとリテーナ８の環状突出部８２に形成された凹部８４，８４，…との間には、スプリング９４，９４，…が圧縮配置されている。これによれば、リテーナ８に対してスプリング９４，９４，…から軸方向の付勢力が負荷されることにより、リテーナ８により保持されるベローズ７の回転密封環７２が静止密封環５側に付勢され、回転密封環７２の環状突出部７５の機内側の端面と静止密封環５の機外側の端面５ａとが密着した状態となる。これによれば、メカニカルシール１の摺動面Ｓにおけるシール性を高めることができる。また、機内側が低圧時においても摺動面Ｓのシール面圧を確保することができる。

分割クランプ９２には、略円弧状の本体部９２ｅの機外側の内周において外径側に凹む環状凹部９２ｃと、本体部９２ｅの機内側の端面９２ａの外径側から機外側に向けて突出する環状突出部９２ｄとが形成されている。

また、分割クランプ９２，９２は、金属製であり、ベローズ７の基端部７１に形成されるフランジ７１ａに対して環状凹部９２ｃ，９２ｃをそれぞれ嵌合させた状態で外嵌され、本体部９２ｅ，９２ｅを締付けボルト９５で締め付けて一体に固定されている。これによれば、分割クランプ９２，９２の環状凹部９２ｃ，９２ｃとベローズ７の基端部７１に形成されるフランジ７１ａとが嵌合しているため、軸方向に相対移動することがない。

また、分割クランプ９２，９２の環状突出部９２ｄ，９２ｄが、制振部材９１の機外側の外周に対して外嵌されることにより、制振部材９１と分割クランプ９２，９２とが一体に組み付けられた状態となっている。このとき、分割クランプ９２，９２の機内側の端面９２ａ，９２ａと制振部材９１の機外側の端面９１ｂと面同士で当接した状態で組み付けることができるため、制振部材９１に対する分割クランプ９２，９２の組み付け精度を高めることができる。

さらに、分割クランプ９２，９２の機内側の端面９２ａには、軸方向に延びるピン９６，９６，…が設けられ、制振部材９１の機外側の端面９２ｂに形成される複数の切欠部９１ｆ，９１ｆ，…に挿入されている。これによれば、ピン９６，９６は、切欠部９１ｆ，９１ｆ，…に挿入されることにより、制振部材９１をスリーブ６及び分割クランプ９２，９２に対して周方向へ相対移動させないように係止することができる。そのため、制振部材９１には、ピン９６，９６，…によりスリーブ６及び分割クランプ９２，９２の回転力が伝達され、スリーブ６及び分割クランプ９２，９２と共に回転する。

セットリング１０は、金属製で環状を成し、スリーブ６の第１外周面６１に挿通させ、分割クランプ９２，９２の機外側の端面９２ｂに当接させた状態でボルト１１によりスリーブ６に固定されている。これによれば、スリーブ６に挿通され組み付けられた各部材を、スプリング９４，９４，…の付勢力を利用して機内側の静止密封環５と機外側のセットリング１０との間に一体保持することができる。尚、セットリング１０は、スプリング９４，９４，…がリテーナ８に対して軸方向に所定の付勢力を負荷する位置に固定されるものとする。

尚、前記実施例におけるＯリング１０１，１０２，１０３の材質は、フッ素ゴム、ニトリルゴム、Ｈ−ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、パーフロロエラストマ等である。

以上説明したように、本実施例のメカニカルシール１は、リテーナ８の環状突出部８２の内周面８２ａとベローズ７のベローズ部７３の外周との間に形成される空間Ｘに対して固定・制振部材９を構成する制振部材９１の環状突出部９１ｃが径方向に遊嵌される、すなわちリテーナ８と制振部材９１とはいわゆるインロー結合（so-called spigot joint）されるとともに、制振部材９１の環状突出部９１ｃの機内側の外周に形成される環状凹部９１ｅに設けられるＯリング１０３が空間Ｘにおいて弾性変形することにより、固定・制振部材９（制振部材９１）に対するリテーナ８の径方向への相対移動が抑制され、リテーナ８の軸芯が固定・制振部材９の軸芯に対して揃えられた状態で保持されやすくなり、リテーナ８の組み付け精度を高めることができる。

また、制振部材９１は、ベローズ７の基端部７１を径方向に拘束する分割クランプ９２，９２と一体に組み付けられ、さらに、制振部材９１は、分割クランプ９２，９２の機内側（リテーナ８側）に配置されているため、制振部材９１の軸方向に延びる長さを短く構成することができる。これによれば、リテーナ８と制振部材９１との組み付け精度を高めることができる。

また、図２に示されるように、回転軸３の回転による遠心力、自励振動等によりベローズ７のベローズ部７３が僅かに変形することにより、ベローズ７の回転密封環７２が静止密封環５に対して傾斜するような応力が作用した場合、ベローズ７の回転密封環７２及びリテーナ８は、Ｏリング１０３の弾性変形により静止密封環５の機外側の端面５ａと回転密封環７２の環状突出部７５の機内側の端面との摺動面Ｓを維持した状態で、リテーナ８の内径側に形成される空間Ｘを利用して径方向（図２紙面上方）に移動する。

尚、制振部材９１の環状突出部９１ｃが空間Ｘに対して遊嵌された状態における環状突出部９１ｃとリテーナ８の環状突出部８２の内周面８２ａとの隙間は、Ｏリング１０３の弾性変形による潰れ代よりも大きくなっている。これによれば、Ｏリング１０３が弾性変形した際に、リテーナ８の環状突出部８２の内周面８２ａが制振部材９１の環状突出部９１ｃに当接し難くなるため、制振部材９１の環状突出部９１ｃとリテーナ８との間に過剰な応力が作用することを防ぐことができる。

また、ベローズ７の回転密封環７２及びリテーナ８は、リテーナ８の環状突出部８２の内周面８２ａがＯリング１０３の弾性変形によって径方向への相対移動が規制されている（図２紙面下側参照）。さらに、より大きな応力が作用した場合には、リテーナ８の環状突出部８２の内周面８２ａが空間Ｘに遊嵌する制振部材９１の環状突出部９１ｃに略当接することにより径方向への相対移動が規制される（図２紙面下側参照）。このとき、Ｏリング１０３は、リテーナ８の環状突出部８２の内周面８２ａと制振部材９１の環状突出部９１ｃとの間で圧縮された状態となっているため、Ｏリング１０３の弾性力によりリテーナ８の軸芯を元の位置（回転軸３と軸芯を共にする位置）まで戻すことができる。これによれば、リテーナ８の制振性を高めることができる。

さらに、ケース４の環状突出部４２と静止密封環５の環状凸部５１との間においてＯリング１０１が配置されている。これによれば、摺動面Ｓに対して軸方向の大きな応力が作用した場合にＯリング１０１を圧縮させることにより、摺動面Ｓに作用する軸方向の応力を逃がすことができる。

このように、メカニカルシール１は、ベローズ７の回転密封環７２及びリテーナ８が回転軸３に固定されるスリーブ６、固定・制振部材９及びベローズ７の基端部７１に対して傾斜するような応力が作用した場合であっても、摺動面Ｓを維持した状態で径方向及び軸方向に移動可能である。すなわち、メカニカルシール１において、摺動面Ｓを維持した状態でベローズ７の回転密封環７２の傾きを許容することができるため、特にリテーナ８と制振部材９１との間において過剰な応力が作用し難くなっている。また、摺動面Ｓを維持した状態で回転軸３（回転軸３に固定されることで軸芯を共にするスリーブ６、固定・制振部材９及びベローズ７の基端部７１）の軸振れや振動を許容することもできるため、メカニカルシール１全体の制振性を高めることができる。

また、図１に示されるように、リテーナ８の内径側に形成される空間Ｘに制振部材９１の環状突出部９１ｃが遊嵌されるため、リテーナ８の外径側に制振機構が設けられるものと比較して、制振性の高いメカニカルシール１を小型に構成することができる。さらに、リテーナ８の径を適宜調整できる。

また、制振部材９１の環状突出部９１ｃは、リテーナ８の内径側に形成される空間Ｘに遊嵌されているため、リテーナ８の外径側に固定・制振部材９との間、詳しくは、リテーナ８の環状突出部８２と制振部材９１の機内側の端面９１ａとの間に環状の隙間Ｃが形成され、固定・制振部材９に対するリテーナ８の組み付け状態を外径側から確認することができる。

具体的には、例えば、固定・制振部材９側から延出してリテーナ８の外径側から周方向に亘って当接することで保持する制振体が設けられるような場合、固定・制振部材９とリテーナ８の一部（固定・制振部材９側）が制振体により外径側から覆われるため、固定・制振部材９に対するリテーナ８の組み付け状態を外径側から確認することができない。この場合、制振体をリテーナ８の外径側から当接させた際に、固定・制振部材９に対してリテーナ８の軸芯にずれが生じて組み付け精度が低下する虞があった。

しかしながら、本実施例のメカニカルシール１は、リテーナ８を制振する制振部材９１の環状突出部９１ｃがリテーナ８の内径側で遊嵌されているため、固定・制振部材９とリテーナ８との間に環状の隙間Ｃが形成される。これによれば、回転軸３に固定されて軸芯を共にする固定・制振部材９とリテーナ８との隙間Ｃの間隔が周方向に亘って略均一に組み付けられている、言い換えれば、固定・制振部材９に対してリテーナ８の軸芯が揃っていることを外径側から確認することができるため、リテーナ８の組み付け精度を高めることができる。

さらに、固定・制振部材９を構成する制振部材９１の機内側にフランジ状を成す本体部９１ｄが形成されており、リテーナ８の環状突出部８２の外周面と制振部材９１の本体部９１ｄの外周面との間に環状の隙間Ｃが形成される。これによれば、より外径側の位置に環状の隙間Ｃが形成されるため、固定・制振部材９に対するリテーナ８の組み付け状態を外径側から確認しやすくなり、リテーナ８の組み付け精度をさらに高めることができる。尚、制振部材９１の本体部９１ｄは、ベローズ７の基端部７１側に形成され、分割クランプ９２，９２によって外嵌されてベローズ７の基端部７１とともにスリーブ６に固定されているため、回転軸３と軸芯が揃いやすく、上述した環状の隙間Ｃに基づく固定・制振部材９に対するリテーナ８の組み付け状態の確認の精度が高められている。

また、制振部材９１の環状突出部９１ｃは、ドライブピン９３，９３，…よりも内径側でリテーナ８に対して遊嵌されている。これによれば、リテーナ８の環状突出部８２の外周面と制振部材９１の本体部９１ｄの外周面との間に形成される環状の隙間Ｃからドライブピン９３，９３，…の位置を確認しながら、リテーナ８の環状突出部８２に形成される凹部８３，８３，…に挿入することができるため、固定・制振部材９（制振部材９１）とリテーナ８との組み付けを容易に行うことができる。

また、制振部材９１の環状突出部９１ｃとドライブピン９３，９３，…とが、制振部材９１の機内側の端面９１ａに軸方向に並行するように設けられているため、リテーナ８の環状突出部８２に形成される凹部８３，８３，…に対するドライブピン９３，９３，…の挿入位置の精度が高い。

また、制振部材９１は、環状を成し、リテーナ８の内径側で遊嵌されることで制振を行う環状突出部９１ｃが一体構造であるため、環状突出部９１ｃが周方向に分割されているものと比較して環状突出部９１ｃの径方向ずれ及び軸方向ずれを無くすことができ、制振性を向上させることができる。

また、固定・制振部材９は、環状の制振部材９１と分割クランプ９２，９２がそれぞれ別体で設けられており、環状の制振部材９１をスリーブ６及びベローズ７のベローズ部７３に機外側から挿通した後、制振部材９１の環状突出部９１ｃをリテーナ８の内径側で遊嵌させ、分割クランプ９２，９２を制振部材９１に外嵌して一体に組み付け、同時にベローズ７の基端部７１をスリーブ６に固定することができるため、メカニカルシール１の組み立て施工性を高めることができる。

尚、本実施例のメカニカルシール１において、分割クランプ９２，９２は、制振部材９１に対して外嵌されることにより一体に組み付けられており、制振部材９１が分割クランプ９２，９２に対して周方向にボルト等で締め付けて一体に固定した場合に起こる制振部材９１の変形がない。そのため、リテーナ８に対する制振性や組み付け精度に影響することがない。

尚、リテーナ８の内径と制振部材９１の内径（リテーナ８の軸孔８０と制振部材９１の軸孔９０の径）が略同一に構成され、軸方向にベローズ７のベローズ部７３を略覆っている。これによれば、遠心力、圧力等によるベローズ部７３の径方向への変形を抑制することができる。

尚、静止密封環５及びベローズ７の回転密封環７２の材質は、シリコンカーバイド、タングステンカーバイト、カーボン、その他のセラミックス等の超硬質材料であってもよい。

また、スプリング９４は、コイルスプリングの他に、ウェーブコイルスプリング等を使用してもよい。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

例えば、前記実施例では、固定・制振部材９は、環状の制振部材９１と分割クランプ９２，９２がそれぞれ別体に構成されるものとして説明したが、これに限らず、例えば、固定・制振部材を構成する制振部材と一方の分割クランプが一体成形されたものに他方の分割クランプが組み付けられるものであってもよい。

また、前記実施例では、メカニカルシール１は、スプリング９４，９４，…が回転軸３と共に回転する回転形のメカニカルシールとして説明したが、固定形のメカニカルシールであってもよい。

また、前記実施例では、回転軸側部材であるスリーブ６にベローズ７が固定される態様について説明したが、これに限らず、スリーブを用いることなく回転軸にベローズが直接固定される態様であってもよい。

また、前記実施例では、スプリング９４，９４は、リテーナ８を介してベローズ７の回転密封環７２を付勢する構造について説明したが、これに限らず、スプリングがベローズの回転密封環に直接接触して付勢する構造であってもよい。

また、前記実施例では、Ｏリング１０３をリテーナ８の環状突出部８２の内周面８２ａに対して圧接させた例について説明したが、これに限らず、Ｏリングは、リテーナの環状突出部の内周面に対して僅かに当接して圧縮されていない、もしくはリテーナの環状突出部の内周面に対して非当接の状態であってもよい。

また、Ｏリング１０３は、リテーナ８の環状突出部８２の内周面８２ａに設けられてもよい。

また、前記実施例では、凹部８３はリテーナ８に設けられ、ドライブピン９３は制振部材９１に設けられる例について説明したが、これに限らず、凹部８３は制振部材９１に設けられ、ドライブピン９３はリテーナ８に設けられるものであってもよい。同様に、切欠部９１ｆは分割クランプ９２に設けられ、ピン９６は制振部材９１に設けられるものであってもよい。さらに、凹部８４は制振部材９１に設けられるものであってもよい。

１ メカニカルシール
２ ハウジング
３ 回転軸
４ ケース
５ 静止密封環
６ スリーブ（回転軸側部材）
７ ベローズ
８ リテーナ
９ 固定・制振部材
１０ セットリング
７２ 回転密封環（回転密封部）
９１ 制振部材
９１ｃ 環状突出部
９１ｄ 本体部（突出部）
９２ 分割クランプ（固定部材）
９３ ドライブピン（回り止め部材）
９４ スプリング
９６ ピン
１０１〜１０３ Ｏリング
Ｓ 摺動面
Ｘ 空間
Ｃ 隙間

Claims (5)

1. 静止密封環と、
   回転軸の回転を受けて前記静止密封環と相対摺動する回転密封部及び該回転密封部とは軸方向反対側に設けられる基端部を具備するベローズと、
   前記回転密封部を径方向から保持するリテーナと、
   前記基端部を回転軸側部材に固定するとともに前記リテーナと径方向に遊嵌される固定・制振部材と、
   前記静止密封環と前記回転密封部とを近接させるように軸方向に付勢するスプリングと、
   前記リテーナ及び前記固定・制振部材が遊嵌する部位において該リテーナ及び該固定・
   制振部材の間に設けられる弾性部材と
   を備え、
   前記固定・制振部材は、前記リテーナの内径側に遊嵌されることを特徴とするメカニカルシール。
2. 前記固定・制振部材は、外径側に突出する突出部が設けら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。
3. 前記固定・制振部材と前記リテーナとが相対的に回動しないように回り止めする回り止め部材を備え、
   前記固定・制振部材が前記回り止め部材よりも内径側で前記リテーナと遊嵌されていることを特徴とする請求項１または２に記載のメカニカルシール。
4. 前記固定・制振部材は、前記基端部を前記回転軸に固定する固定部材と、前記リテーナと遊嵌される制振部材と、を備え、
   前記固定部材と前記制振部材は、別体で設けられることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のメカニカルシール。
5. 前記固定部材は、分割クランプであり、
   前記制振部材は、環状体であることを特徴とする請求項４に記載のメカニカルシール。

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