JP7165042B2 - Mechanical seal and its usage - Google Patents

Description

本発明は、例えばビーズミルや攪拌機等の各種回転機器に装備されるメカニカルシール及びその使用方法に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a mechanical seal installed in various rotating devices such as a bead mill and a stirrer, and a method for using the same.

従来のメカニカルシールは、その機能及び構造上、一般に、１個のメカニカルシールで構成されるシングルシールと２個のメカニカルシールで構成されるデュアルシールとに大別され、シングルシールとしては、両密封環が接触状態で相対回転するコンタクトシール（例えば、特許文献１）と両密封環間に被密封流体領域より高圧のシールガスを供給することによって両密封環を非接触状態で相対回転させるノンコンタクトシール（例えば、特許文献２）とが周知であり、デュアルシールとしては、２個のメカニカルシールを同じ向きに縦列させて、両メカニカルシール間に形成される中間室に被密封流体領域より低圧で且つ非密封流体領域より高圧のエクスターナル流体を供給するようにしたタンデムシール（例えば、特許文献３）と、２個のメカニカルシールを逆向きに縦列させて、両メカニカルシール間に形成される中間室に被密封流体領域及び非密封流体領域より高圧のエクスターナル流体を供給するようにしたダブルシール（例えば、特許文献４）とが周知である。 In terms of function and structure, conventional mechanical seals are generally classified into a single seal consisting of one mechanical seal and a dual seal consisting of two mechanical seals. A contact seal (e.g., Patent Document 1) in which the rings rotate relative to each other in contact with each other, and a non-contact type in which both seal rings rotate relative to each other in a non-contact state by supplying a seal gas having a higher pressure than the sealed fluid region between the two seal rings. As a dual seal, two mechanical seals are arranged in series in the same direction, and an intermediate chamber formed between the two mechanical seals has a lower pressure than the sealed fluid region. A tandem seal (for example, Patent Document 3) adapted to supply an external fluid of a higher pressure than the non-sealed fluid region, and an intermediate chamber formed between the two mechanical seals by arranging the two mechanical seals in opposite directions. A double seal (for example, US Pat. No. 5,400,001) is known, which is designed to supply an external fluid at a higher pressure than the sealed fluid area and the unsealed fluid area.

而して、これらのメカニカルシールは、被密封流体領域の流体（被密封流体）の性状や圧力等のシール条件に適した機能、構造のものが選定され、使用される。 Therefore, these mechanical seals are selected and used with functions and structures suitable for sealing conditions such as properties and pressure of the fluid in the sealed fluid region (sealed fluid).

特開２０１６－０５６８７３号公報JP 2016-056873 A 特開２０１４－２１９０４２号公報JP 2014-219042 A 特開２００２－１４７６１８号公報JP-A-2002-147618 特開２０１８－０４４５９３号公報JP 2018-044593 A

しかし、ユーザの業種や回転機器の用途によっては同一の回転機器において処理すべき運転条件や被密封流体の性状等のシール条件が変更される場合があり、かかる場合、変更されたシール条件によってはこれに適した機能、構造のメカニカルシールに交換する必要が生じる場合がある。 However, depending on the user's industry and the application of the rotating equipment, the operating conditions to be processed in the same rotating equipment and the sealing conditions such as the properties of the fluid to be sealed may be changed. In some cases, it may be necessary to replace the mechanical seal with a suitable function and structure.

このようにメカニカルシールを交換する場合、メカニカルシールの交換作業、つまり既存のメカニカルシールの取外し作業及び新たなメカニカルシールの取り付け作業に膨大な時間、労力及び費用を要することになり、甚だ不便且つ不経済であった。 When replacing the mechanical seal in this way, the work of replacing the mechanical seal, that is, the work of removing the existing mechanical seal and the work of installing a new mechanical seal, requires a huge amount of time, labor and money, which is extremely inconvenient and inconvenient. was the economy.

また、運転中において被密封流体の圧力や回転軸の回転速度等のシール条件が変動、変化する場合があるが、従来のメカニカルシールではかかる場合に対応できず、良好なメカニカルシール機能が発揮できなくなったり、メカニカルシールを交換する必要がないとしても、メカニカルシール構成部品の交換、修理を余儀なくされるといった問題もあった。 In addition, during operation, seal conditions such as the pressure of the sealed fluid and the rotation speed of the rotating shaft may fluctuate or change. Even if there is no need to replace the mechanical seal, there is also the problem of being forced to replace or repair the mechanical seal components.

本発明は、このような問題を解決すべくなされたもので、シール条件が変更、変動、変化された場合にも、メカニカルシールの交換やメカニカルシール構成部品の交換、修理を必要とすることなく、シール条件に最適するメカニカルシール機能を発揮させることができるメカニカルシール及びその使用方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve such problems, and even if the sealing conditions are changed, fluctuated, or changed, there is no need to replace the mechanical seal or replace or repair the components of the mechanical seal. 1. To provide a mechanical seal capable of exhibiting a mechanical seal function optimized for sealing conditions, and a method of using the same.

本発明は、上記の目的を達成すべく、以下のように構成されたメカニカルシール及び当該メカニカルシールの使用方法を提案する。 In order to achieve the above objects, the present invention proposes a mechanical seal configured as follows and a method of using the mechanical seal.

すなわち、本発明のメカニカルシールは、シールケースに設けられたケース側密封環及びシールケースを貫通する回転軸に設けられた軸側密封環であって、当該両密封環の一方であってシールケース又は回転軸に軸線方向移動可能に保持された可動密封環及び当該両密封環の他方であってシールケース又は回転軸に固定された固定密封環と、
可動密封環に作用する軸線方向推力であって当該両密封環の対向端面である密封端面間を閉じる方向に作用する閉力を発生させる閉力発生手段と、
ケース側密封環の密封端面における径方向中央部に形成された当該密封端面と同心をなす円環状の凹溝であって、当該密封端面を外周側密封端面部分と内周側密封端面部分とに分割する圧力発生溝と、ケース側密封環及びシールケースに形成されて前記圧力発生溝内に各別に連通する給圧路及び排圧路と、を具備して、給圧路から圧力発生溝内へ供給され圧力発生溝内から排圧路へ排出されるエクスターナル流体により圧力発生溝内に生じる圧力によって、可動密封環に作用する軸線方向推力であって前記両密封環の密封端面間を開く方向に作用する開力を発生させる開力発生手段と、
前記エクスターナル流体の供給量及び前記エクスターナル流体の排出量の両方又は一方を制御することにより前記圧力発生溝内に生じる圧力を調整する圧力調整手段と、
を具備して、前記両密封環の相対回転作用により当該両密封環の外周側領域及びその内周側領域の一方である被密封流体領域とその他方である非密封流体領域とを区画して被密封流体領域の流体をシールするように構成されていることを特徴とするものである。 That is, the mechanical seal of the present invention includes a case-side seal ring provided on the seal case and a shaft-side seal ring provided on a rotating shaft penetrating the seal case, one of the two seal rings being the seal case. or a movable seal ring held axially movably on a rotary shaft and a stationary seal ring which is the other of the two seal rings and is fixed to the seal case or the rotary shaft;
closing force generating means for generating an axial thrust acting on the movable seal ring and a closing force acting in a direction to close the sealing end faces, which are opposing end faces of the two seal rings;
An annular groove concentric with the sealing end face formed in the radial center of the sealing end face of the case-side seal ring, wherein the sealing end face is divided into an outer peripheral side sealing end face portion and an inner peripheral side sealing end face portion. A pressure generating groove to be divided, and a pressure supply path and a pressure exhaust path formed in the case-side seal ring and the seal case and separately communicating with the pressure generating groove are provided. Axial thrust acting on the movable seal ring due to the pressure generated in the pressure generating groove by the external fluid supplied to and discharged from the pressure generating groove to the exhaust pressure passage in the direction of opening the sealing end faces of the two seal rings an opening force generating means for generating an opening force acting on the
pressure adjusting means for adjusting the pressure generated in the pressure generating groove by controlling both or one of the amount of supply of the external fluid and the amount of discharge of the external fluid;
and a sealed fluid area, which is one of the outer peripheral side area and the inner peripheral side area of the both seal rings, and the other, the non-sealed fluid area, are separated by the relative rotation action of the two seal rings. It is characterized in that it is configured to seal the fluid in the sealed fluid area.

かかるメカニカルシールの好ましい実施の形態にあっては、閉力発生手段がスプリングで構成されている。また、ケース側密封環がシールケースに固定された固定密封環であり、軸側密封環が回転軸に軸線方向移動可能に保持された可動密封環であるか、或はケース側密封環がシールケースに軸線方向移動可能に保持された可動密封環であり、軸側密封環が回転軸に固定された固定密封環である。また、ケース側密封環の内外周側密封端面部分は径方向幅の微小な尖端形状に構成しておくことが好ましい。 In a preferred embodiment of such a mechanical seal, the closing force generating means is composed of a spring. The case-side seal ring is a fixed seal ring fixed to the seal case, and the shaft-side seal ring is a movable seal ring held axially movably on the rotating shaft, or the case-side seal ring is a seal. A movable seal ring is held by the case so as to be movable in the axial direction, and a shaft-side seal ring is a fixed seal ring fixed to the rotating shaft. In addition, it is preferable that the inner and outer peripheral side sealing end face portions of the case-side sealing ring are formed in a fine pointed shape with a radial width.

また、本発明のメカニカルシールの使用方法は、上記した本発明のメカニカルシールを使用する方法であって、シール条件に応じて前記エクスターナル流体の性状を選択すると共に前記圧力調整手段により前記圧力発生溝内に生じる圧力を調整するようにすることを特徴とするものである。 Further, a method of using the mechanical seal of the present invention is a method of using the mechanical seal of the present invention described above, wherein properties of the external fluid are selected according to sealing conditions, and the pressure generating groove is controlled by the pressure adjusting means. It is characterized by adjusting the pressure generated inside.

かかるメカニカルシールの使用方法の好ましい実施の形態にあっては、例えば、（１）（２）のようなシングルシールとして又は（３）（４）のようなデュアルシールとして、シール条件に最適するメカニカルシール機能を発揮させる。 In a preferred embodiment of the method of using such a mechanical seal, for example, as a single seal such as (1) (2) or as a dual seal such as (3) (4), a mechanical Demonstrate the sealing function.

（１）エクスターナル流体として液体又は気体を使用し、圧力調整手段により圧力発生溝内に生じる圧力を調整して、開力の大きさを閉力以下とすることにより、ケース側密封環の内外周密封端面部分と軸側密封環の密封端面とが接触状態で相対回転するコンタクトシール機能を発揮させるようにする。 (1) Using a liquid or gas as an external fluid, and adjusting the pressure generated in the pressure generating groove by the pressure adjusting means so that the magnitude of the opening force is less than the closing force, the inner and outer circumferences of the case side seal ring To exhibit a contact seal function in which a sealing end face part and a sealing end face of a shaft side seal ring rotate relative to each other while being in contact with each other.

（２）エクスターナル流体として気体を使用し、圧力調整手段により圧力発生溝内に生じる圧力を調整して、開力を閉力より大きくすることにより、ケース側密封環の内外周密封端面部分と軸側密封環の密封端面とが非接触状態で相対回転するノンコンタクトシール機能を発揮させるようにする。 (2) By using gas as an external fluid and adjusting the pressure generated in the pressure generating groove by the pressure adjusting means to make the opening force larger than the closing force, the inner and outer peripheral sealing end faces of the case-side seal ring and the shaft To exhibit a non-contact seal function in which a side seal ring and a sealing end face of a side seal ring rotate relative to each other in a non-contact state.

（３）エクスターナル流体として液体又は気体を使用し、圧力調整手段により圧力発生溝内に生じる圧力を調整して、当該圧力を被密封流体領域の流体圧力より低く且つ非密封流体領域の流体圧力より高くすると共に開力の大きさを閉力以下とすることにより、ケース側密封環の内外周密封端面部分と軸側密封環の密封端面とが接触状態で相対回転して被密封流体領域と非密封流体領域とを圧力発生溝内のエクスターナル流体領域を介して区画、シールするタンデムシール機能を発揮させるようにする。 (3) Using a liquid or gas as the external fluid, and adjusting the pressure generated in the pressure generating groove by the pressure adjusting means so that the pressure is lower than the fluid pressure in the sealed fluid area and lower than the fluid pressure in the non-sealed fluid area. By increasing the height and keeping the opening force below the closing force, the inner and outer peripheral sealing end face portions of the case-side seal ring and the sealing end face portion of the shaft-side seal ring rotate relative to each other in a state of contact to separate the sealed fluid region from the sealed fluid region. To exert a tandem seal function of partitioning and sealing a sealed fluid region and an external fluid region in a pressure generating groove.

（４）エクスターナル流体として液体又は気体を使用し、圧力調整手段により圧力発生溝内に生じる圧力を調整して、当該圧力を被密封流体領域及び非密封流体領域の流体圧力より高くすると共に開力の大きさを閉力以下とすることにより、ケース側密封環の内外周密封端面部分と軸側密封環の密封端面とが接触状態で相対回転して被密封流体領域と非密封流体領域とを圧力発生溝内のエクスターナル流体領域を介して区画、シールするダブルシール機能を発揮させるようにする。 (4) Using a liquid or gas as the external fluid, adjusting the pressure generated in the pressure generating groove by the pressure adjusting means to make the pressure higher than the fluid pressure in the sealed fluid area and the non-sealed fluid area, and the opening force. By setting the magnitude to be equal to or less than the closing force, the inner and outer peripheral sealing end faces of the case-side seal ring and the sealing end faces of the shaft-side seal ring rotate relative to each other while being in contact with each other to separate the sealed fluid region and the non-sealed fluid region. To exhibit a double seal function of partitioning and sealing through an external fluid region in a pressure generating groove.

本発明によれば、圧力調整手段により圧力発生溝内に生じるエクスターナル流体の圧力を調整し、必要に応じてエクスターナル流体の性状を変更することにより、シール条件が変更、変動、変化する場合にも、メカニカルシールの交換やメカニカルシール構成部品の交換、修理を必要とすることなく、シール条件に最適するメカニカルシール機能（コンタクシール機能、ノンコンタクトシール機能、タンデムシール機能又はダブルシール機能）を発揮させることができる。また、本発明のメカニカルシールは、１個のメカニカルシールで構成されるものでありながら、２個のメカニカルシールを軸線方向に縦列させてなるデュアルシールと同等のシール機能（タンデムシール機能又はダブルシール機能）を発揮させうるものであるから、デュアルシールを使用する必要があるシール条件であるにも拘わらず、十分な設置スペースを確保できないためにデュアルシールを使用できないときにも、当該シール条件に最適するメカニカルシール機能を発揮させることができるものであり、その実用的価値、極めて大なるものである。 According to the present invention, the pressure of the external fluid generated in the pressure generating groove is adjusted by the pressure adjusting means, and by changing the properties of the external fluid as necessary, even when the sealing conditions change, fluctuate, or change. , without the need to replace or repair the mechanical seal or components of the mechanical seal, to demonstrate the mechanical seal function (contaseal function, non-contact seal function, tandem seal function or double seal function) that is optimal for the sealing conditions. be able to. Further, the mechanical seal of the present invention is composed of one mechanical seal, but has a seal function equivalent to a dual seal (tandem seal function or double seal function) formed by arranging two mechanical seals in series in the axial direction. function), even when the dual seal cannot be used due to the inability to secure a sufficient installation space despite the sealing conditions requiring the use of the dual seal, the seal conditions are met. It is possible to exhibit the optimum mechanical seal function, and its practical value is extremely large.

本発明に係るメカニカルシールの一例を示す断面図（断面は図３の Ｉ－Ｉ線に沿う）である。FIG. 4 is a cross-sectional view (the cross section is taken along line II in FIG. 3) showing an example of the mechanical seal according to the present invention; 図１と異なる断面を示す図１相当の断面図（断面は図３のII－II線に沿う）である。FIG. 4 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 1 showing a cross section different from that of FIG. 1 (the cross section is taken along line II-II of FIG. 3). 図１のIII －III 線に沿う断面図である。2 is a cross-sectional view taken along line III--III in FIG. 1; FIG. 図１の要部を拡大して示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing an enlarged main part of FIG. 1; 本発明に係るメカニカルシールの変形例を示す断面図（断面は図７のＶ－Ｖ線に沿う）である。FIG. 8 is a cross-sectional view (the cross section is taken along line VV in FIG. 7) showing a modification of the mechanical seal according to the present invention; 図５と異なる断面を示す図５相当の断面図（断面は図７のＶＩ－ＶＩ線に沿う）である。FIG. 8 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 5 showing a cross section different from that of FIG. 5 (the cross section is taken along line VI-VI of FIG. 7); 図５のVII － VII線に沿う断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VII-VII of FIG. 5; 図５の要部を拡大して示す断面図である。6 is a cross-sectional view showing an enlarged main part of FIG. 5; FIG.

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて具体的に説明する。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the form for implementing this invention is demonstrated concretely based on drawing.

図１は本発明に係るメカニカルシールの一例を示す断面図（断面は図３のＩ－Ｉ線に沿う）であり、図２は図１と異なる断面を示す図１相当の断面図（断面は図３のII－II線に沿う）であり、図３は図１のIII －III 線に沿う断面図であり、図４は図１の要部を拡大して示す断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a mechanical seal according to the present invention (the cross-section is taken along line II in FIG. 3), and FIG. 2 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 3), FIG. 3 is a sectional view taken along line III--III in FIG. 1, and FIG. 4 is a sectional view showing an enlarged main part of FIG.

図１及び図２に示すメカニカルシール（以下「第１メカニカルシール」という）Ｍ１は、タービン，ブロワ，コンプレッサ，攪拌機等の回転機器に装備されるものであり、筒状のシールケース１と、シールケース１に設けられたケース側密封環２と、シールケース１を洞貫する当該回転機器の回転軸３に設けられた軸側密封環４とを具備して、両密封環２，４の対向端面である密封端面２１，４１の相対回転作用により、被密封流体領域Ａと非密封流体領域Ｂとを区画して、被密封流体領域Ａの流体（被密封流体）をシールするものである。この例では、被密封流体領域Ａは両密封環２，４の外周側領域である当該回転機器の機内領域であり、非密封流体領域Ｂは両密封環２，４の内周側領域である当該回転機器の機外領域であって、大気領域である。なお、以下の説明においては、便宜上、前後とは図１及び図２における左右をいうものとする。 A mechanical seal (hereinafter referred to as "first mechanical seal") M1 shown in FIGS. Equipped with a case-side seal ring 2 provided on a case 1 and a shaft-side seal ring 4 provided on a rotating shaft 3 of the rotating device penetrating the seal case 1, the two seal rings 2, 4 facing each other. A sealed fluid region A and a non-sealed fluid region B are separated from each other by the relative rotation action of the sealed end faces 21 and 41, and the fluid in the sealed fluid region A (sealed fluid) is sealed. In this example, the sealed fluid region A is the inner peripheral region of the rotating device, which is the outer peripheral region of both the seal rings 2 and 4, and the non-sealed fluid region B is the inner peripheral region of the two seal rings 2 and 4. It is an outside area of the rotating device and is an atmospheric area. In the following description, for the sake of convenience, front and rear refer to left and right in FIGS. 1 and 2 .

シールケース１は、図１及び図２に示す如く、当該回転機器のハウジング５に取り付けられたケース体１１とこれに取り付けられた密封環保持体１２とからなる。ケース体１１は、ハウジング５に取り付けられた円環状のフランジ部１１ａと、フランジ部１１ａの内周部から前方に延びる円筒状の本体部１１ｂと、本体部１１ｂの前端部から内周方向に延びる円環状の固定部１１ｃとからなる一体構造物である。密封環保持体１２は、断面方形状の円筒状のもので、ケース体１１の固定部１１ｃに当接すると共にケース体１１の本体部１１ｂの内周部に嵌合した状態で、ケース体１１の前端側部分に取り付けられている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the seal case 1 consists of a case body 11 attached to a housing 5 of the rotating device and a seal ring holder 12 attached thereto. The case body 11 includes an annular flange portion 11a attached to the housing 5, a cylindrical main body portion 11b extending forward from the inner peripheral portion of the flange portion 11a, and an inner peripheral direction extending from the front end portion of the main body portion 11b. It is an integral structure including an annular fixing portion 11c. The seal ring retainer 12 has a cylindrical shape with a rectangular cross section, and is in contact with the fixed portion 11c of the case body 11 and fitted to the inner peripheral portion of the main body portion 11b of the case body 11. Attached to the front end.

回転軸３は、図１及び図２に示す如く、シールケース１を同心状に貫通しており、軸本体３１とその外周部に嵌合されたスリーブ３２とからなる。スリーブ３２は、その先端部（後端部）に断面Ｌ字状の保持部３２ａ，３２ｂを一体形成した円筒状のものである。すなわち、スリーブ３２の先端部には外周方向に張り出す円環状の第１保持部３２ａが形成されており、第１保持部３２ａの外周部にはシールケース１の密封環保持体１２に向けて延びる円筒状の第２保持部３２ｂが形成されている。スリーブ３２は、図１に示す如く、シールケース１外において、基端部（前端部）に嵌合させた固定リング３３を適当数のセットスクリュー３４，３５により軸本体３１及びスリーブ３２の基端部に取り付けることによって、軸本体３１に固定されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the rotary shaft 3 concentrically penetrates the seal case 1 and consists of a shaft body 31 and a sleeve 32 fitted around the outer periphery thereof. The sleeve 32 has a cylindrical shape integrally formed with holding portions 32a and 32b having an L-shaped cross section at the front end (rear end) thereof. That is, an annular first holding portion 32a projecting in the outer peripheral direction is formed at the tip of the sleeve 32, and the outer peripheral portion of the first holding portion 32a is directed toward the seal ring holder 12 of the seal case 1. An extending cylindrical second holding portion 32b is formed. As shown in FIG. 1, the sleeve 32 is attached to the shaft body 31 and the sleeve 32 by a suitable number of set screws 34 and 35 on a fixing ring 33 fitted to the base end (front end) outside the seal case 1 . It is fixed to the shaft body 31 by attaching it to the part.

ケース側密封環２は、図２に示す如く、セラミックス、超硬合金等の周知の密封環構成材（この例では、炭化珪素等の硬質材）で構成された円環状体であり、断面方形状の基端部（前端部）２ａを、シールケース１の密封環保持体１２の先端部（後端部）に形成した環状凹部１２ａに嵌合させた状態で、Ｏリング２２，２３及びドライブピン２４を介して当該密封環保持体１２に固定されている。すなわち、ケース側密封環２はシールケース１に固定された固定密封環である。 As shown in FIG. 2, the case-side seal ring 2 is an annular body made of a well-known seal ring constituent material such as ceramics or cemented carbide (in this example, a hard material such as silicon carbide). The O-rings 22 and 23 and the drive are fitted in the annular recess 12a formed in the front end (rear end) of the seal ring holder 12 of the seal case 1 in a state where the base end (front end) 2a of the shape is fitted into the annular recess 12a. It is fixed to the seal ring holder 12 via a pin 24 . That is, the case-side seal ring 2 is a stationary seal ring fixed to the seal case 1 .

ケース側密封環２の先端面（後端面）は、回転軸３の軸線（以下、単に「軸線」という）に直交する環状平滑面である密封端面２１に構成されており、この密封端面２１は、その径方向中央部に後述する円環状の圧力発生溝７１を同心状に形成することにより、当該密封端面２１と同心をなす円環状の内周側密封端面部分２１ａと外周側密封端面部分２１ｂとに分離されている。すなわち、ケース側密封環２は、図４に示す如く、前記環状凹部１２ａに嵌合された円筒状の基端部２ａと、その先端内周縁部から内方へとテーパ状に延びる円環状の内周側突起２ｂと、当該基端部２ａの先端外周縁部から外方へとテーパ状に延びる円環状の外周側突起２ｃとからなる円環状体であり、内外周側突起２ｂ，２ｃの先端面を夫々内周側密封端面部分２１ａ及び外周側密封端面部分２１ｂに形成したものである。この例では、内外周側密封端面部分２１ａ，２１ｂを、何れも、径方向幅を微小（例えば、０．１～０．８ｍｍ（好ましくは０．４～０．７ｍｍ））とするナイフエッジに構成してある。 The front end face (rear end face) of the case-side seal ring 2 is constituted by a sealing end face 21 which is an annular smooth face perpendicular to the axis of the rotating shaft 3 (hereinafter simply referred to as the "axis"). An annular pressure generating groove 71, which will be described later, is concentrically formed in the center portion in the radial direction of the sealing end face 21, thereby forming an annular inner peripheral side sealing end face portion 21a and an outer peripheral side sealing end face portion 21b concentric with the sealing end face 21. and are separated. That is, as shown in FIG. 4, the case-side sealing ring 2 has a cylindrical base end portion 2a fitted in the annular concave portion 12a and an annular shape tapering inwardly extending from the tip inner peripheral edge portion of the base end portion 2a. It is an annular body composed of an inner peripheral side projection 2b and an annular outer peripheral side projection 2c extending in a tapered shape outward from the distal end outer peripheral edge of the base end portion 2a. The tip faces are formed on the inner peripheral side sealed end face portion 21a and the outer peripheral side sealed end face portion 21b, respectively. In this example, both the inner and outer peripheral sealing end face portions 21a and 21b are knife edges having a minute radial width (for example, 0.1 to 0.8 mm (preferably 0.4 to 0.7 mm)). configured.

軸側密封環４は、図１及び図２に示す如く、セラミックス、超硬合金等の周知の密封環構成材（この例では、炭化珪素等の硬質材）で構成された断面方形状の円環状体であり、先端面（前端面）を軸線に直交する円環状の平滑面である密封端面４１に構成してある。軸側密封環４は、その密封端面４１をケース側密封環２の密封端面２１（内外周側密封端面部分２１ａ，２１ｂ）に直対向させた状態で、外周部を回転軸３のスリーブ３２の第２保持部３２ｂにＯリング４２を介して嵌合させることにより、軸線方向に移動可能に保持されている。すなわち、軸側密封環４は、回転軸３に軸線方向に移動可能に保持された可動密封環である。軸側密封環４の密封端面４１は、図４に示す如く、その内径をケース側密封環２の密封端面２１の内径つまり内周側密封端面部分２１ａの内径より小さく設定すると共に、その外径をケース側密封環２の密封端面２１の外径つまり外周側密封端面部分２１ｂの外径より大きく設定したもので、ケース側密封環２の密封端面２１と同心をなすものである。なお、図２に示す如く、軸側密封環４の内周部にはスリーブ３２の第１保持部３２ａに設けたドライブピン４３が係合されていて、軸側密封環４の回転軸３に対する相対回転を、その所定範囲での軸線方向移動を許容する状態で、阻止している。 As shown in FIGS. 1 and 2, the shaft-side seal ring 4 is a circle having a rectangular cross section made of a well-known seal ring constituent material such as ceramics or cemented carbide (in this example, a hard material such as silicon carbide). It is an annular body, and its tip end face (front end face) is configured as a sealing end face 41 which is an annular smooth face perpendicular to the axis. The outer peripheral portion of the shaft-side seal ring 4 is attached to the sleeve 32 of the rotating shaft 3 with its sealing end face 41 directly facing the sealing end face 21 (inner and outer peripheral side sealing end face portions 21a and 21b) of the case-side seal ring 2. By fitting the second holding portion 32b with an O-ring 42 interposed therebetween, it is held so as to be movable in the axial direction. That is, the shaft-side seal ring 4 is a movable seal ring that is held by the rotating shaft 3 so as to be movable in the axial direction. As shown in FIG. 4, the sealing end face 41 of the shaft-side sealing ring 4 has an inner diameter set smaller than the inner diameter of the sealing end face 21 of the case-side sealing ring 2, that is, the inner diameter of the inner peripheral sealing end face portion 21a. is set larger than the outer diameter of the sealing end face 21 of the case-side sealing ring 2, that is, the outer diameter of the outer peripheral side sealing end face portion 21b, and is concentric with the sealing end face 21 of the case-side sealing ring 2. As shown in FIG. 2 , a drive pin 43 provided on the first holding portion 32 a of the sleeve 32 is engaged with the inner peripheral portion of the shaft-side seal ring 4 so that the shaft-side seal ring 4 is engaged with the rotating shaft 3 . Relative rotation is prevented while allowing axial movement within the predetermined range.

而して、上記した第１メカニカルシールＭ１にあっては、上記構成に加えて、次のような閉力発生手段６、開力発生手段７及び圧力調整手段８が設けられている。 Thus, in the first mechanical seal M1 described above, in addition to the above configuration, the following closing force generating means 6, opening force generating means 7, and pressure adjusting means 8 are provided.

すなわち、閉力発生手段６は、可動密封環（軸側密封環）４に作用する軸線方向推力であって両密封環２，４の密封端面２１，４１間を閉じる方向に作用する閉力Ｆｃを発生させるものである。この例では、閉力発生手段６が、図２に示す如く、軸側密封環４とスリーブ３２の第１保持部３２ａとの間に介装したスプリング６１で構成されている。この例では、スプリング６１はコイルスプリングであり、図４に示す如く、コイルスプリング６１の附勢力により、軸側密封環４はケース側密封環２へと押圧、附勢され、両密封端面２１，４１を接近させる方向への軸線方向推力である閉力Ｆｃを発生させる。この閉力Ｆｃはコイルスプリング６１の附勢力によって決定されるものであり、一定である。なお、コイルスプリング６１は、周方向に等間隔を隔てて複数個（１個のみ図示）配置されている。 That is, the closing force generating means 6 generates a closing force Fc which is an axial thrust acting on the movable seal ring (shaft side seal ring) 4 and which acts in a direction to close the sealing end surfaces 21 and 41 of the two seal rings 2 and 4 . is generated. In this example, the closing force generating means 6 is composed of a spring 61 interposed between the shaft-side seal ring 4 and the first holding portion 32a of the sleeve 32, as shown in FIG. In this example, the spring 61 is a coil spring, and as shown in FIG. A closing force Fc is generated which is an axial thrust in the direction to bring 41 closer. This closing force Fc is determined by the biasing force of the coil spring 61 and is constant. A plurality of coil springs 61 (only one is shown) are arranged at regular intervals in the circumferential direction.

また、開力発生手段７は、図１に示す如く、ケース側密封環２の密封端面２１における径方向中央部に形成された圧力発生溝７１と、ケース側密封環２及びシールケース１に形成されて圧力発生溝７１内に各別に連通する給圧路７２及び排圧路７３とを具備する。 As shown in FIG. 1, the opening force generating means 7 includes a pressure generating groove 71 formed in the radial central portion of the sealing end surface 21 of the case-side seal ring 2, and formed in the case-side seal ring 2 and the seal case 1. A pressure supply path 72 and a pressure exhaust path 73 are provided to communicate with the pressure generation groove 71 .

圧力発生溝７１は、図４に示す如く、ケース側密封環２の密封端面２１における径方向中央部に形成された当該密封端面２１と同心をなす円環状凹溝であり、当該密封端面２１を内周側密封端面部分２１ａと外周側密封端面部分２１ｂとに分離する。すなわち、圧力発生溝７１は、ケース側密封環２の基端部２ａとこれから突出する内外周側突起２ｂ，２ｃとで囲繞形成された断面台形状の円環状溝である。開力Ｆｏが発生していない状態では、可動密封環４の密封端面４１がコイルスプリング６１の附勢力（閉力Ｆｃ）によりケース側密封環２の密封端面２１（内外周側密封端面部分２１ａ，２１ｂ）に当接されて、当該密封端面４１により圧力発生溝７１が閉塞される。 As shown in FIG. 4, the pressure generating groove 71 is an annular concave groove that is concentric with the sealing end face 21 formed in the radial central portion of the sealing end face 21 of the case-side seal ring 2 . It is separated into an inner peripheral sealing end face portion 21a and an outer peripheral sealing end face portion 21b. That is, the pressure generating groove 71 is an annular groove having a trapezoidal cross section surrounded by the base end portion 2a of the case-side seal ring 2 and the inner and outer peripheral side projections 2b and 2c projecting therefrom. In the state where the opening force Fo is not generated, the sealing end face 41 of the movable seal ring 4 is pushed by the biasing force (closing force Fc) of the coil spring 61 against the sealing end face 21 of the case side seal ring 2 (the inner and outer peripheral side sealing end face portions 21a, 21a, 21b). 21b), the pressure generating groove 71 is closed by the sealing end face 41. As shown in FIG.

給圧路７２は、図１に示す如く、シールケース１の密封環保持体１２の外周部に形成された凹溝をシールケース１のケース体１１の本体部１１ｂの内周面で閉塞してなる円環状のヘッダ室７２ａと、当該本体部１１ｂを径方向に貫通してヘッダ室７２ａに連通する入口通路７２ｂと、ケース側密封環２の基端部２ａを軸線方向に貫通して圧力発生溝７１に連通する複数個の圧力供給通路７２ｃと、各圧力供給通路７２ｃとヘッダ室７２ａとを連通する複数個の連通路７２ｄとからなり、エクスターナル流体Ｅを入口通路７２ｂからヘッダ室７２ａ、各連通路７２ｄ及び各圧力供給通路７２ｃを経て圧力発生溝７１に供給する。この例では、図３に示す如く、ケース側密封環２の基端部２ａにその円周方向に等間隔を隔てて３個の圧力供給通路７２ｃを形成してある。これらの圧力供給通路７２ｃは同一径の円形孔とされている。 As shown in FIG. 1, the pressure supply path 72 is formed by closing a concave groove formed in the outer peripheral portion of the seal ring holder 12 of the seal case 1 with the inner peripheral surface of the main body portion 11b of the case body 11 of the seal case 1. an annular header chamber 72a, an inlet passage 72b penetrating radially through the body portion 11b and communicating with the header chamber 72a, and a base end portion 2a of the case-side seal ring 2 axially penetrating to generate pressure. It comprises a plurality of pressure supply passages 72c communicating with the grooves 71 and a plurality of communication passages 72d communicating between the pressure supply passages 72c and the header chambers 72a. It is supplied to the pressure generation groove 71 through the communication passage 72d and each pressure supply passage 72c. In this example, as shown in FIG. 3, three pressure supply passages 72c are formed in the base end portion 2a of the case-side seal ring 2 at equal intervals in the circumferential direction. These pressure supply passages 72c are circular holes having the same diameter.

排圧路７３は、図１に示す如く、シールケース１の密封環保持体１２の外周部に形成された凹溝をシールケース１のケース体１１の本体部１１ｂの内周面で閉塞してなる円環状のヘッダ室７３ａと、当該本体部１１ｂを径方向に貫通してヘッダ室７３ａに連通する出口通路７３ｂと、ケース側密封環２の基端部２ａを軸線方向に貫通して圧力発生溝７１に連通する複数個の圧力排出通路７３ｃと、各圧力排出通路７３ｃとヘッダ室７３ａとを連通する複数個の連通路７３ｄとからなり、エクスターナル流体Ｅを圧力発生溝７１から各圧力排出通路７３ｃ、各連通路７３ｄ及びヘッダ室７３ａを経て出口通路７３ｂへと排出する。この例では、図３に示す如く、ケース側密封環２の基端部２ａにその円周方向に等間隔を隔てて３個の圧力排出通路７３を形成してあり、各圧力排出通路７３ｃは、ケース側密封環２の基端部２ａの円周方向において隣接する圧力供給通路７２ｃ，７２ｃの中間に位置されており、圧力供給通路７２ｃと同一径の円形孔とされている。エクスターナル流体Ｅとしては、第１メカニカルシールＭ１が必要とするメカニカルシール機能やシール条件（被密封流体の性状等）に応じて選択した水、油等の液体や窒素ガス等の気体が使用されるが、一般には、ほとんどの被密封流体に対して不活性であり且つ大気領域Ｂに放出しても無害な常温の水又は窒素ガスが使用される。 As shown in FIG. 1, the exhaust pressure passage 73 is formed by closing a concave groove formed in the outer peripheral portion of the seal ring holder 12 of the seal case 1 with the inner peripheral surface of the main body portion 11b of the case body 11 of the seal case 1. an annular header chamber 73a, an outlet passage 73b passing through the body portion 11b in the radial direction and communicating with the header chamber 73a, and a base end portion 2a of the case-side seal ring 2 axially passing through to generate pressure It is composed of a plurality of pressure discharge passages 73c communicating with the grooves 71 and a plurality of communication passages 73d communicating between the respective pressure discharge passages 73c and the header chambers 73a. 73c, each communicating passage 73d, and the header chamber 73a to the outlet passage 73b. In this example, as shown in FIG. 3, three pressure discharge passages 73 are formed at the base end portion 2a of the case-side seal ring 2 at equal intervals in the circumferential direction. , and is located between pressure supply passages 72c, 72c adjacent in the circumferential direction of the base end portion 2a of the case-side seal ring 2, and is a circular hole having the same diameter as the pressure supply passage 72c. As the external fluid E, a liquid such as water or oil, or a gas such as nitrogen gas is selected according to the mechanical seal function required by the first mechanical seal M1 and the sealing conditions (properties of the fluid to be sealed, etc.). However, in general, normal temperature water or nitrogen gas, which is inert to most sealed fluids and harmless even when released into the atmospheric region B, is used.

而して、圧力発生溝７１内には、圧力発生溝７１内から排圧路７３へのエクスターナル流体Ｅの排出量を給圧路７２から圧力発生溝７１内へのエクスターナル流体Ｅの供給量より少なくすることにより、その給排量差に応じてエクスターナル流体Ｅの圧力Ｐが作用する。すなわち、給圧路７２から圧力発生溝７１に供給されるエクスターナル流体Ｅの圧力と圧力発生溝７１から排圧路７３へと排出されるエクスターナル流体Ｅの圧力との圧力差によって、圧力発生溝７１内には当該圧力Ｐが生じる。そして、図４に示す如く、当該圧力Ｐが固定密封環２の内周側密封端面部分２１ａの外周縁とその外周側密封端面部分２１ｂの内周縁との間に位置する可動密封環４の密封端面４１の部分Ｓに作用することによって、可動密封環４に作用する軸線方向推力であって両密封端面２１，４１間を開く方向に作用する開力Ｆｏが発生する。 In the pressure generation groove 71, the amount of external fluid E discharged from the pressure generation groove 71 to the exhaust pressure passage 73 is larger than the amount of external fluid E supplied from the pressure supply passage 72 to the pressure generation groove 71. By reducing the amount, the pressure P of the external fluid E acts according to the difference in the amount of supply and discharge. That is, the pressure difference between the pressure of the external fluid E supplied from the pressure supply passage 72 to the pressure generating groove 71 and the pressure of the external fluid E discharged from the pressure generating groove 71 to the exhaust pressure passage 73 causes the pressure generating groove 71 to A corresponding pressure P is generated therein. As shown in FIG. 4, the pressure P is applied to the movable seal ring 4, which is located between the outer peripheral edge of the inner peripheral sealing end face portion 21a of the stationary seal ring 2 and the inner peripheral edge of the outer peripheral sealing end face portion 21b. By acting on the portion S of the end face 41, an opening force Fo, which is axial thrust acting on the movable seal ring 4 and acts in a direction to open the two sealing end faces 21, 41, is generated.

圧力調整手段８は、給圧路７２から圧力発生溝７１内へのエクスターナル流体Ｅの供給量及び圧力発生溝７１内から排圧路７３へのエクスターナル流体Ｅの排出量の両方又は一方を制御することにより前記圧力発生溝７１内に生じる圧力Ｐを調整するものである。 The pressure adjusting means 8 controls both or one of the amount of external fluid E supplied from the pressure supply passage 72 into the pressure generating groove 71 and the amount of external fluid E discharged from the pressure generating groove 71 to the exhaust pressure passage 73. Thereby, the pressure P generated in the pressure generating groove 71 is adjusted.

この例では、圧力調整手段８が、図１に示す如く、エクスターナル流体Ｅの供給源８１から給圧路７２の入口通路７２ｂに導いた供給ライン８２と、供給ライン８２にその上流側から順次設けた圧力レギュレータ８３ａ、圧力計８３ｂ及び流量計８３ｃと、排圧路７３の出口通路７３ｂから導いた排出ライン８４と、排出ライン８４にその上流側から順次設けた圧力計８５ａ、流量計８５ｂ及び流量調整弁（ニードル弁等）８５ｃとを具備して、圧力レギュレータ８３ａにより調圧された一定圧、一定流量のエクスターナル流体Ｅを供給ライン８２から給圧路７２の入口通路７２ｂ、ヘッダ室７２ａ、各連通路７２ｄ及び各圧力供給通路７２ｃを経て圧力発生溝７１に供給すると共に、圧力発生溝７１に供給されたエクスターナル流体Ｅを排圧路７３の各圧力排出通路７３ｃ、各連通路７３ｄ、ヘッダ室７３ａ及び出口通路７３ｂを経て排出ライン８４に排出させるように構成されている。而して、圧力調整手段８によれば、流量調整弁８５ｃにより排出ライン８４へのエクスターナル流体Ｅの排出量を調整して、当該排出量が供給ライン８２からのエクスターナル流体Ｅの供給量より少なくなるようにすることにより、圧力発生溝７１内において当該エクスターナル流体Ｅの給排量差によって圧力Ｐを発生させる。そして、当該圧力Ｐにより可動密封環４には上記した開力Ｆｏが作用することになり、当該圧力Ｐの大きさつまり開力Ｆｏの大きさは、流量調整弁８５ｃにより排圧路７３からの排出量つまり圧力発生溝７１におけるエクスターナル流体Ｅの給排量差を制御することにより、任意に調整することができる。圧力発生溝７１内における圧力Ｐは、給排ライン８２，８４に設けた圧力計８３ｂ，８５ａによって検知、確認される。 In this example, as shown in FIG. 1, the pressure regulating means 8 includes a supply line 82 leading from a supply source 81 of the external fluid E to the inlet passage 72b of the pressure supply passage 72, and the supply line 82 is sequentially provided from the upstream side thereof. a pressure regulator 83a, a pressure gauge 83b, and a flow meter 83c; a discharge line 84 led from the outlet passage 73b of the exhaust pressure passage 73; A regulating valve (needle valve or the like) 85c is provided, and the external fluid E at a constant pressure and a constant flow rate regulated by the pressure regulator 83a is supplied from the supply line 82 to the inlet passage 72b of the pressure supply passage 72, the header chamber 72a, and each other. The external fluid E supplied to the pressure generation groove 71 is supplied to the pressure generation groove 71 via the communication passage 72d and each pressure supply passage 72c, and the external fluid E supplied to the pressure generation groove 71 is passed through each pressure discharge passage 73c of the exhaust pressure passage 73, each communication passage 73d, and the header chamber. 73a and outlet passage 73b to discharge line 84. Therefore, according to the pressure adjustment means 8, the amount of external fluid E discharged to the discharge line 84 is adjusted by the flow rate adjustment valve 85c so that the amount of discharge is less than the amount of external fluid E supplied from the supply line 82. As a result, the pressure P is generated in the pressure generating groove 71 by the difference in the amount of the external fluid E supplied and discharged. The opening force Fo acts on the movable seal ring 4 due to the pressure P, and the magnitude of the pressure P, that is, the magnitude of the opening force Fo is controlled by the flow control valve 85c from the exhaust pressure passage 73. It can be arbitrarily adjusted by controlling the discharge amount, that is, the difference in the supply and discharge amount of the external fluid E in the pressure generating grooves 71 . The pressure P in the pressure generating groove 71 is detected and confirmed by pressure gauges 83b and 85a provided in the supply/discharge lines 82 and 84, respectively.

なお、シールケース１の密封環保持体１２の内周部には、図２に示す如く、円筒状のパージ通路構成体９１が取り付けられていて、両体１２，９１の対向周面間に、密封環保持体１２の前端部側から後方へと延びて、ケース側密封環２の内周側密封端面部分２１ａと軸側密封環４の密封端面４１との接触部分に向けて開口する円環状のパージ流体路９２を形成してある。そして、シールケース１には、図２に示す如く、円環状のヘッダ室９３ａとヘッダ室９３ａに連通する供給通路９３ｂとヘッダ室９３ａに連通してパージ流体路９２の前端部に開口する注入通路９３ｃとからなるパージ流体供給路９３が形成されていて、適宜のパージ流体Ｇ１をパージ流体供給路９３からパージ流体路９２に供給するようになっている。したがって、パージ流体Ｇ１はパージ流体路９２を流動して、ケース側密封環２の内周側密封端面部分２１ａと軸側密封環４の密封端面４１との接触部分に向けて噴出される。また、シールケース１のケース体１１の本体部１１ｂには、図２に示す如く、ケース側密封環２の内周側密封端面部分２１ａと軸側密封環４の密封端面４１との接触部分に向けて開口するパージ流体噴出路９４が形成されていて、適宜のパージ流体Ｇ２を当該接触部分に向けて噴出させるようになっている。パージ流体Ｇ１，Ｇ２としては、機外領域Ｂに漏洩しても支障のない気体又は液体が使用されるが、この例では常温の窒素ガスが使用されている。 As shown in FIG. 2, a cylindrical purge passage structure 91 is attached to the inner periphery of the seal ring holder 12 of the seal case 1. An annular ring that extends rearward from the front end portion of the seal ring holder 12 and opens toward the contact portion between the inner peripheral side seal end face portion 21 a of the case side seal ring 2 and the seal end face 41 of the shaft side seal ring 4 . of purge fluid passage 92 are formed. As shown in FIG. 2, the seal case 1 includes an annular header chamber 93a, a supply passage 93b communicating with the header chamber 93a, and an injection passage communicating with the header chamber 93a and opening at the front end of the purge fluid passage 92. 93c is formed, and an appropriate purge fluid G1 is supplied from the purge fluid supply channel 93 to the purge fluid channel 92. As shown in FIG. Therefore, the purge fluid G1 flows through the purge fluid passage 92 and is ejected toward the contact portion between the inner peripheral side sealing end face portion 21a of the case side seal ring 2 and the sealing end face 41 of the shaft side seal ring 4. As shown in FIG. In addition, as shown in FIG. 2, the main body portion 11b of the case body 11 of the seal case 1 is provided at the contact portion between the inner peripheral side sealing end face portion 21a of the case side seal ring 2 and the sealing end face 41 of the shaft side seal ring 4. A purge fluid ejection passage 94 is formed that opens toward the contact portion, and an appropriate purge fluid G2 is ejected toward the contact portion. As the purge fluids G1 and G2, gases or liquids that do not pose a problem even if they leak into the external area B are used. In this example, normal temperature nitrogen gas is used.

また、第１メカニカルシールＭ１は、図１に示す如く、シールケース１及びこれに設けられるケース側密封環２等で構成される静止側要素とスリーブ３２及びこれに設けられる軸側密封環４等で構成される回転側要素とを、ケース体１１の固定部１１ｃに取り付けた複数個のセット爪（１個のみ鎖線図示）９５をスリーブ３２に形成した環状溝３２ｃに係合させることにより、メカニカルシール組み立て状態に一体連結しうるように構成されたカートリッジ型のものである。したがって、第１メカニカルシールＭ１は、静止側要素と回転側要素とをセット爪９５により一体連結した組み立て状態で、ハウジング５及び軸本体３１に脱着させることができ、当該メカニカルシールＭ１の回転機器への組み込み作業、取外し作業及びこれらを含むメンテナンス作業を容易に行いうる。 Further, as shown in FIG. 1, the first mechanical seal M1 comprises a stationary side element composed of a seal case 1, a case side seal ring 2 provided thereon, etc., a sleeve 32, a shaft side seal ring 4 provided thereon, etc. By engaging a plurality of set claws (only one claw is shown with a dashed line) 95 attached to the fixed portion 11c of the case body 11 to the annular groove 32c formed in the sleeve 32, mechanical It is of a cartridge type configured to be integrally connected to the seal assembly state. Therefore, the first mechanical seal M1 can be attached to and detached from the housing 5 and the shaft body 31 in an assembled state in which the stationary side element and the rotating side element are integrally connected by the set claw 95, and the mechanical seal M1 can be attached to the rotating equipment. installation work, removal work, and maintenance work including these can be easily performed.

また、図５は本発明に係るメカニカルシールの変形例を示す断面図（断面は図７のＶ－Ｖ線に沿う）であり、図６は図５と異なる断面を示す図５相当の断面図（断面は図７のVI－VI線に沿う）であり、図７は図５のVII － VII線に沿う断面図であり、図８は図５の要部を拡大して示す断面図である。 5 is a cross-sectional view (the cross section is taken along line VV in FIG. 7) showing a modification of the mechanical seal according to the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 5 showing a different cross section from FIG. (The cross section is taken along line VI-VI in FIG. 7), FIG. 7 is a cross-sectional view along line VII-VII in FIG. 5, and FIG. 8 is a cross-sectional view showing an enlarged main part of FIG. .

図５及び図６に示すメカニカルシール（以下「第２メカニカルシール」という）Ｍ２は、タービン，ブロワ，コンプレッサ，攪拌機等の回転機器に装備されるものであり、筒状のシールケース１と、シールケース１に設けられたケース側密封環１０２と、シールケース１を洞貫する当該回転機器の回転軸３に設けられた軸側密封環１０４と、閉力発生手段１０６、開力発生手段１０７及び圧力調整手段１０８とを具備して、両密封環１０２，１０４の対向端面である密封端面２１，４１の相対回転作用により、被密封流体領域Ａと非密封流体領域Ｂとを区画して、被密封流体領域Ａの流体（被密封流体）をシールするものであり、以下に述べる点を除いて、第１メカニカルシールＭ１と同一構造をなすものである。なお、第２メカニカルシールＭ２において、第１メカニカルシールＭ１と同一の構成部材については、図５～図８において図１～図４で示した符号と同一の符号を使用することにより、その詳細な説明は省略することとする。 A mechanical seal M2 (hereinafter referred to as a "second mechanical seal") shown in FIGS. A case-side seal ring 102 provided on the case 1, a shaft-side seal ring 104 provided on the rotating shaft 3 of the rotating device penetrating the seal case 1, a closing force generating means 106, an opening force generating means 107, and A pressure regulating means 108 separates the sealed fluid region A from the non-sealed fluid region B by the relative rotation action of the sealing end faces 21 and 41, which are the opposing end faces of the two sealing rings 102 and 104, It seals the fluid (sealed fluid) in the sealed fluid region A, and has the same structure as the first mechanical seal M1 except for the points described below. 5 to 8, the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 to 4 are used to designate the same constituent members of the second mechanical seal M2 as those of the first mechanical seal M1. Description is omitted.

第２メカニカルシールＭ２にあって、ケース側密封環１０２は、図６に示す如く、内外径を一定とする円筒状の基端部２ａと、その先端内周縁部から内方へとテーパ状に延びる円環状の内周側突起２ｂと、当該基端部２ａの先端外周縁部から外方へとテーパ状に延びる円環状の外周側突起２ｃとからなる円環状体であり、基端部２ａをシールケース１の密封環保持体１２に形成した円環状の凹溝１２ｂに嵌合させた状態で、当該基端部２ａの内外周面と凹溝１２ｂの内外周面との間に装填したＯリング２５，２６を介して軸線方向に移動可能に保持されている。すなわち、ケース側密封環１０２は、第１メカニカルシールＭ１のケース側密封環２と異なり、シールケース１に軸線方向に移動可能に保持された可動密封環である。なお、ケース側密封環１０２は、図６に示す如く、基端部２ａに形成した凹部にシールケース１の密封環保持体１２に設けたドライブピン２７を係合させることにより、所定範囲での軸線方向移動を許容された状態でシールケース１に対する相対回転を阻止されている。 In the second mechanical seal M2, the case-side sealing ring 102, as shown in FIG. It is an annular body composed of an annular inner peripheral projection 2b that extends and an annular outer peripheral projection 2c that tapers outward from the distal end outer peripheral edge of the base end portion 2a. is fitted into the annular recessed groove 12b formed in the seal ring holder 12 of the seal case 1, and loaded between the inner and outer peripheral surfaces of the base end portion 2a and the recessed groove 12b. It is held movably in the axial direction via O-rings 25 and 26 . That is, unlike the case-side seal ring 2 of the first mechanical seal M1, the case-side seal ring 102 is a movable seal ring that is held by the seal case 1 so as to be movable in the axial direction. As shown in FIG. 6, the case-side seal ring 102 can be moved within a predetermined range by engaging a drive pin 27 provided on the seal ring holder 12 of the seal case 1 with a recess formed in the base end portion 2a. Relative rotation with respect to the seal case 1 is blocked while axial movement is permitted.

ケース側密封環１０２は、図５に示す如く、第１メカニカルシールＭ１のケース側密封環２と同様に、断面台形状の圧力発生溝７１、３個の圧力供給通路７２ｃ及びこれと同数の圧力排出通路７３ｃ（圧力供給通路７２ｃと同一径の円形孔）が形成された炭化珪素等の硬質材製のものであり、且つ内外周側密封端面部分２１ａ，２１ｂをナイフエッジに構成したしたものであるが、圧力発生溝７１の開口面積を、上記ケース側密封環２に比して、大きく設定してある。すなわち、図８に示す如く、ケース側密封環２の内周側突起２ｂの先端面（内周側密封端面部分２１ａ）の外径を、ケース側密封環２の基端部２ａの内径つまり当該基端部２ａの背面（前端面）２ｄの内径より小さく設定すると共に、ケース側密封環１０２の外周側突起２ｃの先端面（外周側密封端面部分２１ｂ）の内径を、当該基端部２ａの背面２ｄの外径（当該基端部２ａの外径）より大きく設定して、圧力発生溝７１の開口面積（内側密封端面部分２１ａの外周縁と外周側密封端面部分２１ｂの内周縁とで囲繞される部分の面積）Ｓ１をケース側密封環１０２の背面２ｄの面積Ｓ２より大きくなるようにしている。 As shown in FIG. 5, the case-side seal ring 102, like the case-side seal ring 2 of the first mechanical seal M1, has a pressure generating groove 71 having a trapezoidal cross section, three pressure supply passages 72c, and the same number of pressure generating grooves 72c. It is made of a hard material such as silicon carbide in which a discharge passage 73c (a circular hole having the same diameter as that of the pressure supply passage 72c) is formed, and inner and outer peripheral sealing end face portions 21a and 21b are configured as knife edges. However, the opening area of the pressure generating groove 71 is set larger than that of the case-side seal ring 2 . That is, as shown in FIG. 8, the outer diameter of the distal end surface (inner peripheral sealing end face portion 21a) of the inner peripheral projection 2b of the case-side seal ring 2 is the inner diameter of the base end portion 2a of the case-side seal ring 2, that is, the relevant The inner diameter of the rear surface (front end surface) 2d of the proximal end portion 2a is set smaller than that of the proximal end portion 2a. The outer diameter of the back surface 2d (the outer diameter of the base end portion 2a) is set larger than the opening area of the pressure generating groove 71 (surrounded by the outer peripheral edge of the inner sealing end face portion 21a and the inner peripheral edge of the outer sealing end face portion 21b). The area S1 of the portion to be sealed is set to be larger than the area S2 of the rear surface 2d of the case-side seal ring 102. As shown in FIG.

軸側密封環１０４は、図６に示す如く、第１メカニカルシールＭ１の軸側密封環４と同様に、断面方形状の円環状体であり、先端面（前端面）を軸線に直交する円環状の平滑面である密封端面４１に構成した炭化珪素等の硬質材製のものである。軸側密封環１０４は、その密封端面４１をケース側密封環１０２の密封端面２１（内外周側密封端面部分２１ａ，２１ｂ）に直対向させた状態で、外周部を回転軸３のスリーブ３２の第２保持部３２ｂにＯリング４３を介して嵌合させると共に基端部にスリーブ３２の第１保持部３２ａに設けたドライプピン４４を係合させることにより、スリーブ３２に固定されている。すなわち、軸側密封環１０４は、第１メカニカルシールＭ１の軸側密封環４と異なり、回転軸３に固定された固定密封環である。軸側密封環４の密封端面４１は、図８に示す如く、その内径をケース側密封環１０２の密封端面２１の内径つまり内周側密封端面部分２１ａの内径より小さく設定すると共に、その外径をケース側密封環２の密封端面２１の外径つまり外周側密封端面部分２１ｂの外径より大きく設定したもので、ケース側密封環１０２の内外周密封端面部分２１ａ，２１ｂと同心をなすものである。 As shown in FIG. 6, the shaft-side seal ring 104 is an annular body having a rectangular cross-section, similar to the shaft-side seal ring 4 of the first mechanical seal M1. The sealing end face 41, which is an annular smooth surface, is made of a hard material such as silicon carbide. The shaft-side seal ring 104 has its outer peripheral portion attached to the sleeve 32 of the rotating shaft 3 with its sealing end face 41 directly facing the sealing end face 21 (inner and outer peripheral side sealing end face portions 21 a and 21 b ) of the case-side seal ring 102 . It is fixed to the sleeve 32 by fitting it to the second holding portion 32b via an O-ring 43 and engaging a drive pin 44 provided on the first holding portion 32a of the sleeve 32 with the base end portion. That is, unlike the shaft-side seal ring 4 of the first mechanical seal M1, the shaft-side seal ring 104 is a stationary seal ring that is fixed to the rotary shaft 3 . As shown in FIG. 8, the sealing end face 41 of the shaft-side sealing ring 4 has an inner diameter set smaller than the inner diameter of the sealing end face 21 of the case-side sealing ring 102, that is, the inner diameter of the inner peripheral sealing end face portion 21a. is set larger than the outer diameter of the sealing end face 21 of the case-side seal ring 2, that is, the outer diameter of the outer peripheral sealing end face portion 21b, and is concentric with the inner and outer peripheral sealing end face portions 21a, 21b of the case-side seal ring 102. be.

閉力発生手段１０６は、可動密封環（ケース側密封環）１０２に作用する軸線方向推力であって両密封環１０２，１０４の密封端面２１，４１間を閉じる方向に作用する閉力Ｆｃを発生させるものである。この例では、第１メカニカルシールＭ１と同様に、閉力発生手段１０６が、図６に示す如く、ケース側密封環１０２とシールケース１の密封環保持体１２との介装した複数個（１個のみ図示）のコイルスプリング６１で構成されていて、このコイルスプリング６１の附勢力によりケース側密封環１０２は軸密封環１０４へと押圧、附勢され、両密封端面２１，４１を接近させる方向への軸線方向推力である一定の閉力Ｆｃを発生させる。 The closing force generating means 106 generates a closing force Fc which is axial thrust acting on the movable seal ring (case side seal ring) 102 and which acts in a direction to close the sealing end surfaces 21 and 41 of the two seal rings 102 and 104 . It is something that makes In this example, as with the first mechanical seal M1, a plurality of closing force generating means 106 are interposed between the case-side seal ring 102 and the seal ring holder 12 of the seal case 1, as shown in FIG. (only one is shown), and the urging force of the coil spring 61 presses and urges the case-side seal ring 102 toward the shaft seal ring 104 in a direction in which both sealing end faces 21 and 41 approach each other. A constant closing force Fc is generated which is an axial thrust to the .

開力発生手段１０７は、図８に示す如く、ケース側密封環１０２の密封端面２１における径方向中央部に形成された圧力発生溝７１と、ケース側密封環１０２及びシールケース１に形成されて圧力発生溝７１内に各別に連通する給圧路７２及び排圧路７３とを具備して、給圧路７２から圧力発生溝７１内へのエクスターナル流体Ｅの供給量と圧力発生溝７１内から排圧路７３へのエクスターナル流体Ｅの排出量との給排量差により圧力発生溝７１内に生じるエクスターナル流体Ｅの圧力Ｐによって、可動密封環１０２に軸線方向推力であって両密封端面２１，４１間を開く方向に作用する開力Ｆｏを発生させるものである。 As shown in FIG. 8, the opening force generating means 107 is formed in the case-side seal ring 102 and the seal case 1 as well as the pressure-generating groove 71 formed in the radial central portion of the sealing end face 21 of the case-side seal ring 102 . A pressure supply path 72 and an exhaust pressure path 73 are provided in the pressure generating groove 71 and communicate with each other. The pressure P of the external fluid E generated in the pressure generating groove 71 due to the difference between the amount of the external fluid E discharged to the exhaust pressure passage 73 and the amount of the external fluid E discharged causes an axial thrust force on the movable seal ring 102, It generates an opening force Fo that acts in the direction of opening the gap 41 .

なお、エクスターナル流体Ｅとしては、第１メカニカルシールＭ１と同様に、第２メカニカルシールＭ２が必要とするメカニカルシール機能やシール条件（被密封流体の性状等）に応じて選択した水、油等の液体や窒素ガス等の気体が使用され、一般には、ほとんどの被密封流体に対して不活性であり且つ大気領域Ｂに放出しても無害な常温の水又は窒素ガスが使用される。 As with the first mechanical seal M1, the external fluid E may be water, oil, or the like selected according to the mechanical seal function required by the second mechanical seal M2 and the sealing conditions (properties of the fluid to be sealed, etc.). A liquid or a gas such as nitrogen gas is used, and generally room temperature water or nitrogen gas, which is inert to most sealed fluids and harmless when released into the atmospheric region B, is used.

給圧路７２及び排圧路７３は、第１メカニカルシールＭ１の開力発生手段７と同様に、シールケース１と密封環保持体１２との間に形成されたヘッダ室７２ａ，７３ａと、シールケース１の本体部１１ｂに形成されてヘッダ室７２ａ，７３ａに連通する出入口通路７２ｂ，７３ｂと、ケース側密封環２に形成されて圧力発生溝７１に連通する圧力給排通路７２ｃ，７３ｃと、圧力給排通路７２ｃ，７３ｃとヘッダ室７２ａ，７３ａとを連通する連通路７２ｄ，７３ｄとを具備するものであるが、上記開力発生手段７と異なって、圧力給排通路７２ｃ，７３ｃと連通路７２ｄ，７３ｄとが、図８に示す如く、密封環保持体１２に形成された凹溝１２ｂ内の空間であってケース側密封環１０２の背面２ｄで閉塞された背圧室１２ｅを介して連通されている。すなわち、エクスターナル流体Ｅは、入口通路７２ｂからヘッダ室７２ａ、連通路７２ｄ、背圧室１２ｅ及び圧力供給通路７２ｃを経て圧力発生溝７１に供給され、圧力発生溝７１から圧力排出通路７３ｃ、背圧室１２ｅ、連通路７３ｄ及びヘッダ室７３ａを経て出口通路７３ｂに排出される。 The pressure supply path 72 and the exhaust pressure path 73 are, like the opening force generating means 7 of the first mechanical seal M1, header chambers 72a and 73a formed between the seal case 1 and the seal ring holder 12, inlet/outlet passages 72b, 73b formed in the main body portion 11b of the case 1 and communicating with the header chambers 72a, 73a; Communicating passages 72d and 73d are provided for communicating the pressure supply/discharge passages 72c and 73c with the header chambers 72a and 73a. The passages 72d and 73d are, as shown in FIG. are communicated. That is, the external fluid E is supplied from the inlet passage 72b to the pressure generation groove 71 through the header chamber 72a, the communication passage 72d, the back pressure chamber 12e, and the pressure supply passage 72c. It is discharged to the outlet passage 73b through the chamber 12e, the communication passage 73d and the header chamber 73a.

したがって、圧力発生溝７１内にはエクスターナル流体Ｅの給排量の差つまり給排圧の差によって圧力Ｐが生じ、この圧力Ｐによって可動密封環１０２にはこれを固定密封環１０４から離間させる方向の軸線方向推力が作用する。同時に、背圧室１２ｅ内には当該圧力Ｐと同圧の背圧ｐが生じ、この背圧ｐによって可動密封環１０２の背面２ｄには可動密封環１０２を固定密封環１０４に接近させる方向の軸方向推力が作用する。その結果、可動密封環１０２における上記圧力Ｐの受圧面積Ｓ１が上記背圧ｐの受圧面積Ｓ２より大きいことから、上記圧力Ｐによる軸方向推力は上記背圧ｐによる軸方向推力より大きく、当該両軸方向推力の差により可動密封環１０２には開力Ｆｏが作用することになる。 Therefore, a pressure P is generated in the pressure generating groove 71 due to the difference in the amount of supply and discharge of the external fluid E, that is, the difference in the supply and discharge pressure. of axial thrust acts. At the same time, a back pressure p that is the same as the pressure P is generated in the back pressure chamber 12 e , and this back pressure p causes the movable seal ring 102 to approach the fixed seal ring 104 on the rear surface 2 d of the movable seal ring 102 . Axial thrust acts. As a result, since the pressure receiving area S1 for the pressure P in the movable seal ring 102 is larger than the pressure receiving area S2 for the back pressure p, the axial thrust due to the pressure P is greater than the axial thrust due to the back pressure p. An opening force Fo acts on the movable seal ring 102 due to the difference in axial thrust.

圧力調整手段１０８は、図５に示す如く、第１メカニカルシールＭ１の圧力調整手段８と同様に、エクスターナル流体Ｅの供給源８１から給圧路７２の入口通路７２ｂに導いた供給ライン８２と、供給ライン８２にその上流側から順次設けた圧力レギュレータ８３ａ、圧力計８３ｂ及び流量計８３ｃと、排圧路７３の出口通路７３ｂから導いた排出ライン８４と、排出ライン８４にその上流側から順次設けた圧力計８５ａ、流量計８５ｂ及び流量調整弁（ニードル弁等）８５ｃとを具備して、圧力レギュレータ８３ａにより調圧された一定圧、一定流量のエクスターナル流体Ｅを供給ライン８２から給圧路７２の入口通路７２ｂ、ヘッダ室７２ａ、各連通路７２ｄ、背圧室１２ｅ及び各圧力供給通路７２ｃを経て圧力発生溝７１に供給すると共に、圧力発生溝７１に供給されたエクスターナル流体Ｅを排圧路７３の各圧力排出通路７３ｃ、背圧室１２ｅ、各連通路７３ｄ、ヘッダ室７３ａ及び出口通路７３ｂを経て排出ライン８４に排出させるように構成されており、流量調整弁８５ｃにより排出ライン８４へのエクスターナル流体Ｅの排出量を当該排出量が供給ライン８２からのエクスターナル流体Ｅの供給量より少なくなるように調整することによって、圧力発生溝７１内において当該エクスターナル流体Ｅの給排量差によって圧力Ｐ（及び背圧ｐ）を発生させるように構成されている。そして、流量調整弁８５ｃにより排圧路７３からの排出量を制御することにより、当該圧力Ｐつまり開力Ｆｏを任意に調整することができるようになっている。 As shown in FIG. 5, the pressure regulating means 108 includes a supply line 82 leading from a supply source 81 of the external fluid E to an inlet passage 72b of the pressure supply passage 72, similar to the pressure regulating means 8 of the first mechanical seal M1; A pressure regulator 83a, a pressure gauge 83b, and a flow meter 83c, which are sequentially provided on the supply line 82 from its upstream side, a discharge line 84 led from the outlet passage 73b of the exhaust pressure passage 73, and a discharge line 84 which is sequentially provided from its upstream side. A pressure gauge 85a, a flow meter 85b, and a flow rate control valve (needle valve or the like) 85c are provided, and the external fluid E of constant pressure and constant flow rate regulated by the pressure regulator 83a is supplied from the supply line 82 to the pressure supply passage 72. The inlet passage 72b, the header chamber 72a, the communication passages 72d, the back pressure chamber 12e, and the pressure supply passages 72c are supplied to the pressure generation grooves 71, and the external fluid E supplied to the pressure generation grooves 71 is transferred to the exhaust pressure passage. 73, the back pressure chamber 12e, the communication passage 73d, the header chamber 73a and the outlet passage 73b. By adjusting the discharge amount of the external fluid E so that the discharge amount is smaller than the supply amount of the external fluid E from the supply line 82, the pressure P (and back pressure p). By controlling the discharge amount from the exhaust pressure passage 73 by the flow rate control valve 85c, the pressure P, that is, the opening force Fo can be arbitrarily adjusted.

以上のように構成された第１及び第２メカニカルシールＭ１，Ｍ２は、本発明のメカニカルシールの使用方法によりシール条件に応じたメカニカルシール機能を発揮することができる。 The first and second mechanical seals M1 and M2 configured as described above can exhibit a mechanical seal function according to sealing conditions according to the method of using the mechanical seal of the present invention.

すなわち、第１又は第２メカニカルシールＭ１，Ｍ２を使用して、シール条件（被密封流体の性状、圧力条件等）に応じてエクスターナル流体Ｅの性状を選択すると共に圧力調整手段８，１０８により圧力発生溝７１内に生じる圧力Ｐを調整することによって、例えば、（１）（２）のようなシングルシールとして又は（３）（４）のようなデュアルシールとして当該シール条件に最適するメカニカルシール機能を発揮させることができる。 That is, using the first or second mechanical seals M1 and M2, the property of the external fluid E is selected according to the sealing conditions (property of the fluid to be sealed, pressure conditions, etc.) By adjusting the pressure P generated in the generating groove 71, the mechanical seal function is optimized for the relevant seal conditions, for example, as a single seal such as (1) and (2) or as a dual seal such as (3) and (4). can be demonstrated.

（１）コンタクトシール
エクスターナル流体Ｅとして、好ましくは、機外領域Ｂに漏洩しても支障のない液体又は気体（例えば、常温の水又は窒素ガス等）を使用し、圧力調整手段８，１０８により圧力発生溝７１内に生じる圧力Ｐを調整して、開力Ｆｏを閉力Ｆｃ以下とすることにより、ケース側密封環２，１０２の密封端面２１つまり内外周密封端面部分２１ａ，２１ｂと軸側密封環４，１０４の密封端面４１とが接触状態で相対回転するコンタクトシール機能を発揮させることができる。 (1) Contact seal As the external fluid E, it is preferable to use liquid or gas (for example, normal temperature water, nitrogen gas, etc.) that does not cause any trouble even if it leaks to the external area B, By adjusting the pressure P generated in the pressure generating groove 71 to make the opening force Fo equal to or less than the closing force Fc, the sealing end face 21 of the case-side seal ring 2, 102, that is, the inner and outer peripheral sealing end face portions 21a, 21b and the shaft side A contact seal function can be exhibited in which the seal end faces 41 of the seal rings 4 and 104 rotate relative to each other while in contact with each other.

なお、圧力Ｐを被密封流体領域Ａの流体圧力より低く且つ非密封流体領域Ｂの流体圧力より高くする場合は、後述する「（３）タンデムシール」の機能が発揮され、圧力Ｐを被密封流体領域Ａ及び非密封流体領域Ｂの流体圧力より高くする場合は、後述する「（４）ダブルシール」の機能が発揮される。また、圧力Ｐを被密封流体領域Ａ及び非密封流体領域Ｂの何れかの領域の流体圧力と同一とする場合は、シングルシールの状態にあると捉えることができる。 When the pressure P is lower than the fluid pressure in the sealed fluid region A and higher than the fluid pressure in the non-sealed fluid region B, the function of "(3) tandem seal" described later is exhibited, and the pressure P is reduced. When the fluid pressure is higher than the fluid pressure in the fluid region A and the non-sealed fluid region B, the function of "(4) double seal", which will be described later, is exhibited. Further, when the pressure P is the same as the fluid pressure in either the sealed fluid region A or the non-sealed fluid region B, it can be regarded as a single seal state.

かかるコンタクトシールＭ１，Ｍ２によれば、周知のコンタクトシール（例えば特許文献１に開示されるコンタクトシールであり、以下「従来コンタクトシール」という）と同様に、被密封流体はケース側密封環２，１０２の外周側密封端面部分２１ｂと軸側密封環４，１０４の密封端面４１との相対回転摺接作用によりシールされるが、ケース側密封環２，１０２の内外周側密封端面部分２１ａ，２１ｂと軸側密封環４，１０４との接触部分の潤滑及び冷却が圧力発生溝７１内を圧力供給通路７２ｃから圧力排出通路７３ｃへと流動するエクスターナル流体Ｅにより、従来コンタクトシールに比してより効果的に行われる。また、上記した如く、ケース側密封環２，１０２及び軸側密封環４，１０４を炭化珪素等の硬質材で構成し、内外周側密封端面２１ａ，２１ｂをナイフエッジとしているため、両密封端面２１，４１の接触面圧が高くなり、摩擦による発生熱量も少なくなる。したがって、被密封流体が微粒の固形成分や凝固成分を含むスラリー流体である場合にも、当該固形成分や凝固成分の密封端面２，４１間への侵入を可及的に防止し、上記した如くエクスターナル流体Ｅにより潤滑、冷却が効果的に行われることとも相俟って、密封端面２１，４１の熱歪やその接触部分における焼き付きや摩耗粉の発生を可及的に防止して良好なメカニカルシールを発揮させることができる。さらに、圧力調整手段８，１０８により開力Ｆｏを調整することによって、両密封端面２１，４１の接触面圧を任意に調整することができるから、シール条件の変更、変動、変化に応じた最適の接触面圧を確保することができる。例えば、回転軸３が低速回転するような場合には、開力Ｆｏを閉力Ｆｃと同等若しくは略同等となるように調整して、両密封端面２１，４１を微接触状態とすることにより焼き付きや摩耗粉の発生を可及的に防止することができる。 According to the contact seals M1 and M2, similarly to known contact seals (for example, the contact seal disclosed in Patent Document 1, hereinafter referred to as "conventional contact seal"), the fluid to be sealed passes through the case-side seal rings 2 and 2. 102 and the sealing end faces 41 of the shaft-side seal rings 4, 104, the inner and outer peripheral sealing end faces 21a, 21b of the case-side seal rings 2, 102 are sealed. and shaft-side seal rings 4, 104 are lubricated and cooled by the external fluid E flowing in the pressure generating groove 71 from the pressure supply passage 72c to the pressure discharge passage 73c, which is more effective than the conventional contact seal. done on purpose. Further, as described above, the case-side seal rings 2, 102 and the shaft-side seal rings 4, 104 are made of a hard material such as silicon carbide, and the inner and outer peripheral side seal end faces 21a, 21b are knife-edged. The contact surface pressure of 21 and 41 is increased, and the amount of heat generated by friction is reduced. Therefore, even if the fluid to be sealed is a slurry fluid containing fine particles of solid components and solidified components, it is possible to prevent the solid components and solidified components from entering between the sealing end surfaces 2 and 41 as much as possible. Together with the effective lubrication and cooling by the external fluid E, thermal distortion of the sealing end faces 21 and 41, seizure at their contact portions, and generation of abrasion powder are prevented as much as possible, resulting in good mechanical performance. A seal can be exhibited. Furthermore, by adjusting the opening force Fo by the pressure adjusting means 8, 108, the contact surface pressure of both the sealing end faces 21, 41 can be arbitrarily adjusted. contact surface pressure can be secured. For example, when the rotary shaft 3 rotates at a low speed, the opening force Fo is adjusted to be equal to or substantially equal to the closing force Fc, and the two sealing end surfaces 21 and 41 are brought into a slight contact state, resulting in seizure. and abrasion powder can be prevented as much as possible.

また、上記した如く、パージ流体Ｇ１がパージ流体路９２を流動してケース側密封環２，１０２の内周側密封端面部分２１ａと軸側密封環４，１０４の密封端面４１との接触部分に向けて噴出するようにしておくことにより、当該接触部分並びにシールケース１の密封環保持体１２及びこれに設けたケース側密封環２，１０２を効果的に冷却することができる。さらに、パージ流体Ｇ２がパージ流体噴出路９４から上記接触部分に向けて噴出するようにしておくことによって、当該接触部分の冷却が更に効果的に行われると共に、当該接触部分で発生する摩耗粉等の粉塵を効果的に排除する（吹き飛ばす）ことができ、より良好なメカニカルシール機能が発揮される。 Also, as described above, the purge fluid G1 flows through the purge fluid passage 92, and the contact portion between the inner peripheral side sealing end face portion 21a of the case side seal ring 2, 102 and the sealing end face 41 of the shaft side seal ring 4, 104 By jetting the liquid toward the contact portion, the seal ring holder 12 of the seal case 1 and the case-side seal rings 2, 102 provided thereon can be effectively cooled. Furthermore, by jetting the purge fluid G2 from the purge fluid jetting path 94 toward the contact portion, the contact portion can be cooled more effectively, and abrasion powder, etc., generated at the contact portion can be reduced. dust can be effectively eliminated (blown away), and a better mechanical seal function is exhibited.

（２）ノンコンタクトシール
エクスターナル流体Ｅとして気体を使用し、圧力調整手段８，１０８により圧力発生溝７１内に生じる圧力Ｐを調整して、開力Ｆｏを閉力Ｆｃより大きくする（この場合、通常、当該圧力Ｐは、被密封流体領域Ａ及び非密封流体領域Ｂの流体圧力より高くなる）ことにより、ケース側密封環２，１０２の密封端面２１つまり内外周密封端面部分２１ａ，２１ｂと軸側密封環４，１０４の密封端面４１とが非接触状態で相対回転するノンコンタクトシール機能を発揮させるようにすることができる。エクスターナル流体Ｅとしては、周知の静圧形のノンコンタクトシール（例えば特許文献２に開示されるノンコンタクトシールであり、以下「従来ノンコンタクトシール」という）と同様に、被密封流体の性状に影響を与えず且つ機外領域Ｂに漏洩しても支承のない窒素ガス等が使用される。 (2) Non-contact seal A gas is used as the external fluid E, and the pressure P generated in the pressure generating groove 71 is adjusted by the pressure adjusting means 8, 108 to make the opening force Fo larger than the closing force Fc (in this case, Normally, the pressure P is higher than the fluid pressure in the sealed fluid region A and the non-sealed fluid region B). A non-contact sealing function in which the side sealing rings 4, 104 rotate relative to each other in a non-contact state can be exhibited. As the external fluid E, the properties of the fluid to be sealed are affected in the same manner as a known static pressure type non-contact seal (for example, the non-contact seal disclosed in Patent Document 2, hereinafter referred to as the "conventional non-contact seal"). Nitrogen gas or the like is used that does not give a

かかるノンコンタクトシールＭ１，Ｍ２によれば、従来ノンコンタクトシールと同様のメカニカルシール機能を発揮させることができ、被密封流体が漏れを許容しないものである場合にもこれを良好にシールすることができる。 According to such non-contact seals M1 and M2, it is possible to exhibit the same mechanical sealing function as the conventional non-contact seals, and even if the sealed fluid does not allow leakage, it can be sealed well. can.

（３）タンデムシール
周知のタンデムシール（例えば特許文献３に開示されるタンデムシールであり、以下「従来タンデムシール」という）を使用することが最適であるシール条件においては、エクスターナル流体Ｅとして液体又は気体（例えば、常温の水又は窒素ガス）を使用し、圧力調整手段８，１０８により圧力発生溝７１内に生じる圧力Ｐを調整して、当該圧力Ｐを被密封流体領域Ａの流体圧力より低く且つ非密封流体領域Ｂの流体圧力より高くすると共に開力Ｆｏの大きさを閉力Ｆｃ以下とすることにより、ケース側密封環２，１０２の内外周密封端面部分２１ａ，２１ｂと軸側密封環４，１０４の密封端面４１とが接触状態で相対回転して被密封流体領域Ａと非密封流体領域Ｂとを圧力発生溝７１内のエクスターナル流体領域Ｃを介して区画、シールするタンデムシール機能を発揮させるようにすることができる。 (3) Tandem seal Under seal conditions where it is optimal to use a known tandem seal (for example, the tandem seal disclosed in Patent Document 3, hereinafter referred to as the "conventional tandem seal"), the external fluid E is liquid or Using gas (for example, normal temperature water or nitrogen gas), the pressure P generated in the pressure generating groove 71 is adjusted by the pressure adjusting means 8, 108 so that the pressure P is lower than the fluid pressure in the sealed fluid area A. Further, by making the fluid pressure higher than the fluid pressure in the non-sealing fluid area B and making the opening force Fo smaller than the closing force Fc, the inner and outer peripheral sealing end face portions 21a, 21b of the case side seal ring 2, 102 and the shaft side seal ring 4 and 104 are in contact with each other and rotate relative to each other to divide and seal the sealed fluid region A and the non-sealed fluid region B via the external fluid region C in the pressure generating groove 71. You can make it work.

すなわち、ケース側密封環２，１０２の外周側密封端面部分２１ｂと軸側密封環４，１０４の密封端面４１との相対回転摺接作用により被密封流体領域Ａとエクスターナル流体領域Ｃとが区画されて、被密封流体をシールする。このシール作用は、従来タンデムシールにおける一次シール（機内領域側メカニカルシール）によるシール作用に相当するものであり、これと同一である。なお、ケース側密封環２，１０２の外周側密封端面部分２１ｂと軸側密封環４，１０４の密封端面４１との接触部分における潤滑は主として液体である被密封流体によって行われる。 That is, the sealed fluid region A and the external fluid region C are defined by the relative rotational sliding contact action between the outer peripheral side sealing end face portion 21b of the case side seal ring 2, 102 and the sealing end face 41 of the shaft side seal ring 4, 104. to seal the sealed fluid. This sealing action corresponds to, and is identical to, the sealing action of the primary seal (mechanical seal on the machine interior side) in the conventional tandem seal. Lubrication at the contact portion between the outer peripheral side sealing end surface portion 21b of the case side seal ring 2, 102 and the sealing end surface 41 of the shaft side seal ring 4, 104 is mainly performed by the sealed fluid, which is a liquid.

また、ケース側密封環２，１０２の内周側密封端面部分２１ａと軸側密封環４，１０４の密封端面４１との相対回転摺接作用によりエクスターナル流体Ｃと大気領域Ｂとが区画、シールされる。このシール作用は、従来タンデムシールにおける二次シール（大気領域側メカニカルシール）によるシール作用に相当するものであり、これと同一である。 In addition, the external fluid C and the atmospheric region B are partitioned and sealed by the relative rotational sliding contact action between the inner peripheral side sealing end face portion 21a of the case side sealing ring 2, 102 and the sealing end face 41 of the shaft side sealing ring 4, 104. be. This sealing action corresponds to, and is the same as, the sealing action of a secondary seal (atmospheric region side mechanical seal) in a conventional tandem seal.

タンデムシールＭ１，Ｍ２にあっても、上記したコンタクトシールＭ１，Ｍ２と同様に、ケース側密封環２，１０２の内外周側密封端面部分２１ａ，２１ｂと軸側密封環４，１０４の密封端面４１との接触部分における冷却は、圧力発生溝７１内を流動するエクスターナル流体Ｅにより効果的に行われる。また、ケース側密封環２，１０２の内外周側密封端面部分２１ａ，２１ｂによるナイフエッジ効果及びパージガスＧ１，Ｇ２による冷却効果等も、上記したコンタクトシールＭ１，Ｍ２と同様に発揮される。 Even in the tandem seals M1 and M2, the inner and outer peripheral side sealing end face portions 21a and 21b of the case side seal rings 2 and 102 and the sealing end faces 41 of the shaft side seal rings 4 and 104 are formed in the same manner as the contact seals M1 and M2 described above. Cooling at the contact portion with is effectively performed by the external fluid E flowing in the pressure generating groove 71 . In addition, the knife edge effect of the inner and outer peripheral sealing end face portions 21a, 21b of the case-side sealing ring 2, 102 and the cooling effect of the purge gases G1, G2 are exhibited in the same manner as the contact seals M1, M2 described above.

ところで、従来タンデムシールは２個のメカニカルシールを軸線方向に縦列させたものであるから、１個のメカニカルシールで構成されるシングルシールに比して、軸線方向長さが長く（シングルシールの約２倍）、大きな設置スペースを必要とする。したがって、シール条件を考慮すればタンデムシールを設置することが最適な場合にも、設置スペースが小さいためタンデムシールを設置できず、十分なメカニカルシール機能を発揮できないといった問題が生じていた。 By the way, the conventional tandem seal is made by arranging two mechanical seals in series in the axial direction. twice), requiring a large installation space. Therefore, even if it is optimal to install a tandem seal in consideration of the sealing conditions, there is a problem that the tandem seal cannot be installed due to the small installation space, and the mechanical seal function cannot be sufficiently exhibited.

しかし、このような場合にも、タンデムシールＭ１，Ｍ２は１個のメカニカルシールで構成されるものであり、シングルシールと同一の小さな設置スペースに設置することができるものであるから、上記した問題を生じることなく、シール条件に応じたタンデムシール機能を発揮させることができる。 However, even in such a case, the tandem seals M1 and M2 are composed of a single mechanical seal and can be installed in the same small installation space as the single seal, so the above-described problems arise. The tandem seal function according to the sealing conditions can be exhibited without causing

（４）ダブルシール
周知のダブルシール（例えば特許文献４に開示されるダブルシールであり、以下「従来ダブルシール」という）を使用することが最適であるシール条件においては、エクスターナル流体Ｅとして液体又は気体（例えば、常温の水又は窒素ガス）を使用し、圧力調整手段８，１０８により圧力発生溝７１内に生じる圧力Ｐを調整して、当該圧力Ｐを被密封流体領域Ａ及び非密封流体領域Ｂの流体圧力より高くすると共に開力Ｆｏの大きさを閉力Ｆｃ以下とすることにより、ケース側密封環２，１０２の内外周密封端面部分２１ａ，２１ｂと軸側密封環４，１０４の密封端面４１とが接触状態で相対回転して被密封流体領域Ａと非密封流体領域Ｂとを圧力発生溝７１内のエクスターナル流体領域Ｃを介して区画、シールするダブルシール機能を発揮させるようにすることができる。 (4) Double seal Under sealing conditions where it is optimal to use a known double seal (for example, the double seal disclosed in Patent Document 4, hereinafter referred to as the "conventional double seal"), the external fluid E is liquid or Using gas (for example, room temperature water or nitrogen gas), the pressure P generated in the pressure generating groove 71 is adjusted by the pressure adjusting means 8, 108, and the pressure P is applied to the sealed fluid area A and the non-sealed fluid area. The inner and outer peripheral sealing end face portions 21a, 21b of the case-side seal rings 2, 102 and the shaft-side seal rings 4, 104 are sealed by making the opening force Fo higher than the fluid pressure B and setting the magnitude of the opening force Fo to be equal to or less than the closing force Fc. The end face 41 rotates relative to the sealed fluid region A and the non-sealed fluid region B in a contact state to partition and seal the sealed fluid region A and the non-sealed fluid region B via the external fluid region C in the pressure generating groove 71, thereby exhibiting a double seal function. be able to.

すなわち、ケース側密封環２，１０２の外周側密封端面部分２１ｂと軸側密封環４，１０４の密封端面４１との相対回転摺接作用により被密封流体領域Ａとエクスターナル流体領域Ｃとが区画されて、被密封流体をシールする。このシール作用は、従来ダブルシールにおける一次シール（機内領域側メカニカルシール）によるシール作用に相当するものであり、これと同一である。 That is, the sealed fluid region A and the external fluid region C are defined by the relative rotational sliding contact action between the outer peripheral side sealing end face portion 21b of the case side seal ring 2, 102 and the sealing end face 41 of the shaft side seal ring 4, 104. to seal the sealed fluid. This sealing action corresponds to, and is the same as, the sealing action of the primary seal (machine area side mechanical seal) in the conventional double seal.

また、ケース側密封環２，１０２の内周側密封端面部分２１ａと軸側密封環４，１０４の密封端面４１との相対回転摺接作用によりエクスターナル流体Ｃと大気領域Ｂとが区画、シールされる。このシール作用は、従来ダブルシールにおける二次シール（大気領域側メカニカルシール）によるシール作用に相当するものであり、これと同一である。 In addition, the external fluid C and the atmospheric region B are partitioned and sealed by the relative rotational sliding contact action between the inner peripheral side sealing end face portion 21a of the case side sealing ring 2, 102 and the sealing end face 41 of the shaft side sealing ring 4, 104. be. This sealing action corresponds to, and is the same as, the sealing action of a secondary seal (atmospheric region side mechanical seal) in a conventional double seal.

ダブルシールＭ１，Ｍ２にあっても、上記したコンタクトシールＭ１，Ｍ２と同様に、ケース側密封環２，１０２の内外周側密封端面部分２１ａ，２１ｂと軸側密封環４，１０４の密封端面４１との接触部分における冷却及び潤滑は、圧力発生溝７１内を流動するエクスターナル流体Ｅにより効果的に行われる。また、ケース側密封環２，１０２の内外周側密封端面部分２１ａ，２１ｂによるナイフエッジ効果及びパージガスＧ１，Ｇ２による冷却効果等も、上記したコンタクトシールＭ１，Ｍ２と同様に発揮される。 As with the contact seals M1 and M2, the double seals M1 and M2 also have inner and outer peripheral sealing end face portions 21a and 21b of the case side seal rings 2 and 102 and the sealing end faces 41 of the shaft side seal rings 4 and 104. Cooling and lubrication at the contact portion with the pressure generating groove 71 are effectively performed by the external fluid E flowing in the pressure generating groove 71 . In addition, the knife edge effect of the inner and outer peripheral sealing end face portions 21a, 21b of the case-side sealing ring 2, 102 and the cooling effect of the purge gases G1, G2 are exhibited in the same manner as the contact seals M1, M2 described above.

ところで、従来ダブルシールも、従来タンデムシールと同様に、大きな設置スペースを必要とし、ダブルシールを設置することが最適するシール条件においても、ダブルシールを設置できず、十分なメカニカルシール機能を発揮できないといった問題を有する。 By the way, the conventional double seal, like the conventional tandem seal, also requires a large installation space, and even under the optimal sealing conditions for installing a double seal, the double seal cannot be installed and the mechanical seal function cannot be fully demonstrated. There are problems such as

しかし、このような場合にも、ダブルシールＭ１，Ｍ２は１個のメカニカルシールで構成されるものであり、シングルシールと同一のスペースに設置することができるものであるから、上記した問題を生じることなく、シール条件に応じたダブルシール機能を発揮させることができる。 However, even in such a case, the double seals M1 and M2 are composed of one mechanical seal and can be installed in the same space as the single seal, so the above-described problem occurs. It is possible to exhibit the double sealing function according to the sealing conditions.

以上のように、本発明のメカニカルシールＭ１，Ｍ２を使用すれば、圧力調整手段８，１０８により圧力発生溝７１内に生じるエクスターナル流体Ｅの圧力Ｐを制御して開力Ｆｏを調整し、必要に応じてエクスターナル流体Ｅの性状を変更することにより、シール条件が変更され或いは変動、変化する場合にも、メカニカルシールの交換やメカニカルシール構成部品の交換、修理を必要することなく、当該シール条件に最適するメカニカルシール機能（コンタクシール機能、ノンコンタクトシール機能、タンデムシール機能又はダブルシール機能）を発揮させることができ、しかもデュアルシールを設置できないようなスペースにも設置してディアルシール機能（タンデムシール機能又はダブルシール機能）を発揮させることができる。 As described above, if the mechanical seals M1 and M2 of the present invention are used, the pressure P of the external fluid E generated in the pressure generating groove 71 is controlled by the pressure adjusting means 8 and 108 to adjust the opening force Fo. By changing the properties of the external fluid E according to, even if the sealing conditions are changed, fluctuated, or changed, the relevant sealing conditions can be achieved without the need to replace the mechanical seal or replace or repair the mechanical seal components. The mechanical seal function (contaseal function, non-contact seal function, tandem seal function or double seal function) that is optimal for the seal function or double seal function).

なお、本発明は上記した各実施の形態に限定されず、本発明の基本原理を逸脱しない範囲において適宜に改良、変更することができる。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be improved and changed as appropriate without departing from the basic principle of the present invention.

例えば、上記した各実施の形態では、閉力発生手段６，１０６をスプリング（コイルスプリング）６１で構成したが、スプリング６１に代えて可動密封端面４，１０２の背面をＯリング等の弾性部材により押圧保持させるように構成することも可能である。また、第１メカニカルシールＭ１にあっては、特開２００１４－１７３７００号公報に開示される如く、被密封流体の圧力を可動密封環４の背面に背圧として作用させることにより、閉力Ｆｃを発生させるように構成することも可能である。 For example, in each of the above-described embodiments, the closing force generating means 6, 106 are composed of springs (coil springs) 61, but instead of the springs 61, the back surfaces of the movable sealing end faces 4, 102 are made of elastic members such as O-rings. It is also possible to configure so as to press and hold. Further, in the first mechanical seal M1, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 20014-173700, the pressure of the fluid to be sealed acts as back pressure on the back surface of the movable seal ring 4, thereby reducing the closing force Fc. It can also be configured to generate

また、上記した各実施の形態では、開力発生手段７，１０７を構成する圧力発生溝７１を断面台形状の円環状溝としたが、当該圧力発生溝７１の断面形状は任意であり、方形状等とすることも可能である。また、内外周側密封端面２１ａ，２１ｂの一方又は両方を、径方向幅の微小なナイフエッジとせず、ある程度の径方向幅を有する円環状平面としておくことが可能である。また、圧力供給通路７２ｃ及び圧力排出通路７３ｃは同数，同一形状としておかず、各通路７２ｃ，７３ｃの個数、形状は任意に変更することができる。 In each of the above-described embodiments, the pressure generating groove 71 constituting the opening force generating means 7 and 107 is an annular groove having a trapezoidal cross section. A shape or the like is also possible. Also, one or both of the inner and outer sealing end faces 21a and 21b can be formed as an annular flat surface having a certain radial width instead of a knife edge having a minute radial width. Also, the pressure supply passages 72c and the pressure discharge passages 73c are not made to have the same number and the same shape, and the number and shape of the passages 72c and 73c can be arbitrarily changed.

また、上記した各実施の形態では、圧力調整手段８，１０８を圧力発生溝７１への供給量を一定として、圧力発生溝７１からの排出量（排出圧力）のみを流量調整弁８５ｃで制御することにより、圧力発生溝７１内の圧力Ｐを調整するように構成したが、エクスターナル流体Ｅの供給源８１によっては、前記排出量を一定として、前記供給量のみを制御するように構成しておくこと、或いは前記供給量及び排出量を共に制御するように構成しておくこともできる。さらに、給圧路７２への供給圧力及び排圧路７３からの排出圧力の一方又は両方を圧力計８３ｂ，８５ａで検出して、その検出圧力に基づいて給圧路７２への供給量及び排圧路７３からの排出量の一方又は両方を自動制御するように構成しておくことも可能である。かかる自動制御は、特に、閉力発生手段６，１０６によって発生する閉力Ｆｃの大きさが変動する場合（例えば上記した如く被密封流体を可動密封環４，１０２に背圧として作用させることによって閉力Ｆｃを発生させる場合において、被密封流体の圧力が変動する場合）に好適する。 Further, in each of the above-described embodiments, the amount of pressure regulating means 8 and 108 supplied to the pressure generating groove 71 is kept constant, and only the amount of discharge (discharge pressure) from the pressure generating groove 71 is controlled by the flow rate regulating valve 85c. Thus, the pressure P in the pressure generating groove 71 is adjusted, but depending on the supply source 81 of the external fluid E, the discharge amount is kept constant and only the supply amount is controlled. Alternatively, it can be configured to control both the feed rate and the discharge rate. Furthermore, one or both of the supply pressure to the pressure supply passage 72 and the discharge pressure from the exhaust pressure passage 73 are detected by the pressure gauges 83b and 85a, and the amount of supply to the pressure supply passage 72 and the exhaust pressure are detected based on the detected pressure. It is also possible to configure one or both of the discharges from pressure line 73 to be automatically controlled. Such automatic control is particularly effective when the magnitude of the closing force Fc generated by the closing force generating means 6, 106 fluctuates (for example, by causing the sealed fluid to act as back pressure on the movable seal rings 4, 102 as described above). (when the pressure of the sealed fluid fluctuates when the closing force Fc is generated).

また、上記した各実施の形態では、両密封環２，４又は１０２，１０４の外周側領域を被密封流体領域Ａとし、その内周側領域を非密封流体領域Ｂとしたが、本発明は両領域Ａ，Ｂが上記と逆になる場合にも適用することができる。 In each of the above-described embodiments, the outer peripheral regions of both the seal rings 2, 4 or 102, 104 are defined as the sealed fluid region A, and the inner peripheral regions thereof are defined as the non-sealed fluid region B, but the present invention It can also be applied when both regions A and B are reversed from the above.

１ シールケース
２ ケース側密封環（固定密封環）
３ 回転軸
４ 軸側密封環（可動密封環）
６ 閉力発生手段
７ 開力発生手段
８ 圧力調整手段
２１ ケース側密封環の密封端面
２１ａ 内周側密封端面部分
２１ｂ 外周側密封端面部分
４１ 軸側密封環の密封端面
６１ スプリング（コイルスプリング）
７１ 圧力発生溝
７２ 給圧路
７３ 背圧路
１０２ ケース側密封環（可動密封環）
１０４ 軸側密封環（固定密封環）
１０６ 閉力発生手段
１０７ 開力発生手段
１０８ 圧力調整手段
Ａ 被密封流体領域（機内領域）
Ｂ 非密封流体領域（機外大気領域）
Ｃ エクスターナル流体領域
Ｅ エクスターナル流体
Ｆｃ 閉力
Ｆｏ 開力
Ｐ 圧力発生溝内の圧力 1 Seal case 2 Case-side seal ring (fixed seal ring)
3 rotating shaft 4 shaft side seal ring (movable seal ring)
6 Closing Force Generating Means 7 Opening Force Generating Means 8 Pressure Adjusting Means 21 Sealing End Face of Case Side Seal Ring 21a Inner Peripheral Side Sealing End Face Portion 21b Outer Periphery Side Sealing End Face Portion 41 Sealing End Face of Shaft Side Seal Ring 61 Spring (Coil Spring)
71 pressure generating groove 72 pressure supply path 73 back pressure path 102 case side seal ring (movable seal ring)
104 shaft side seal ring (stationary seal ring)
106 Closing Force Generating Means 107 Opening Force Generating Means 108 Pressure Adjusting Means A Sealed Fluid Region (Internal Region)
B Unsealed fluid area (outside atmospheric area)
C External fluid region E External fluid Fc Closing force Fo Opening force P Pressure in pressure generating groove

Claims (9)

シールケースに設けられたケース側密封環及びシールケースを貫通する回転軸に設けられた軸側密封環であって、当該両密封環の一方であってシールケース又は回転軸に軸線方向移動可能に保持された可動密封環及び当該両密封環の他方であってシールケース又は回転軸に固定された固定密封環と、
可動密封環に作用する軸線方向推力であって当該両密封環の対向端面である密封端面間を閉じる方向に作用する閉力を発生させる閉力発生手段と、
ケース側密封環の密封端面における径方向中央部に形成された当該密封端面と同心をなす円環状の凹溝であって、当該密封端面を外周側密封端面部分と内周側密封端面部分とに分割する圧力発生溝と、ケース側密封環及びシールケースに形成されて前記圧力発生溝内に各別に連通する給圧路及び排圧路と、を具備して、給圧路から圧力発生溝内へ供給され圧力発生溝内から排圧路へ排出されるエクスターナル流体により圧力発生溝内に生じる圧力によって、可動密封環に作用する軸線方向推力であって前記両密封環の密封端面間を開く方向に作用する開力を発生させる開力発生手段と、
前記エクスターナル流体の供給量及び前記エクスターナル流体の排出量の両方又は一方を制御することにより前記圧力発生溝内に生じる圧力を調整する圧力調整手段と、
を具備して、前記両密封環の相対回転作用によりケース側密封環の外周側密封端面部分の外周側領域及び当該ケース側密封環の内周側密封端面部分の内周側領域の一方である被密封流体領域とその他方である非密封流体領域とを区画して、被密封流体の流体をシールするように構成されているメカニカルシールを使用する方法であって、
シール条件に応じて前記エクスターナル流体の性状を選択すると共に前記圧力調整手段 により前記圧力発生溝内に生じる圧力を調整するようにすることを特徴とするメカニカル シールの使用方法。A case-side seal ring provided on the seal case and a shaft-side seal ring provided on a rotating shaft penetrating the seal case, one of the seal rings being axially movable relative to the seal case or the rotating shaft. a fixed seal ring, which is the other of the retained movable seal ring and the both seal rings and is fixed to the seal case or the rotary shaft;
closing force generating means for generating an axial thrust acting on the movable seal ring and a closing force acting in a direction to close the sealing end faces, which are opposing end faces of the two seal rings;
An annular groove concentric with the sealing end face formed in the radial center of the sealing end face of the case-side seal ring, wherein the sealing end face is divided into an outer peripheral side sealing end face portion and an inner peripheral side sealing end face portion. A pressure generating groove to be divided, and a pressure supply path and a pressure exhaust path formed in the case-side seal ring and the seal case and separately communicating with the pressure generating groove are provided. Axial thrust acting on the movable seal ring due to the pressure generated in the pressure generating groove by the external fluid supplied to and discharged from the pressure generating groove to the exhaust pressure passage in the direction of opening the sealing end faces of the two seal rings an opening force generating means for generating an opening force acting on the
pressure adjusting means for adjusting the pressure generated in the pressure generating groove by controlling both or one of the amount of supply of the external fluid and the amount of discharge of the external fluid;
One of the outer peripheral side region of the outer peripheral side sealing end face portion of the case side seal ring and the inner peripheral side region of the inner peripheral side sealing end face portion of the case side seal ring by the relative rotation action of the two seal rings 1. A method of using a mechanical seal configured to define a sealed fluid region and a non-sealed fluid region to seal the sealed fluid, comprising:
A method of using a mechanical seal, wherein properties of the external fluid are selected according to sealing conditions, and the pressure generated in the pressure generating groove is adjusted by the pressure adjusting means. 閉力発生手段がスプリングで構成されているメカニカルシールを使用することを特徴とする、請求項１に記載するメカニカルシールの使用方法。2. The method of using a mechanical seal according to claim 1, wherein the mechanical seal is a spring in which the closing force generating means is used . ケース側密封環がシールケースに固定された固定密封環であり、軸側密封環が回転軸に 軸線方向移動可能に保持された可動密封環であるメカニカルシールを使用することを特徴とする、請求項１又は２に記載するメカニカルシールの使用方法。 A mechanical seal is used in which the case-side seal ring is a fixed seal ring fixed to the seal case, and the shaft-side seal ring is a movable seal ring held axially movably on the rotating shaft, A method of using the mechanical seal according to claim 1 or 2. ケース側密封環がシールケースに軸線方向移動可能に保持された可動密封環であり、軸 側密封環が回転軸に固定された固定密封環であるメカニカルシールを使用することを特徴 とする、請求項１又は２に記載するメカニカルシールの使用方法。A mechanical seal is used in which the case-side seal ring is a movable seal ring held axially movably in the seal case, and the shaft- side seal ring is a fixed seal ring fixed to the rotating shaft . Item 3. A method of using the mechanical seal according to Item 1 or 2 . ケース側密封環の内外周側密封端面部分が径方向幅を０．１～０．８ｍｍとするナイフ エッジに構成されているメカニカルシールを使用することを特徴とする、請求項１～４の 何れかに記載するメカニカルシールの使用方法。5. The mechanical seal according to any one of claims 1 to 4 , characterized in that the inner and outer peripheral sealing end face portions of the case-side sealing ring are configured as knife edges with a radial width of 0.1 to 0.8 mm. How to use the mechanical seal described in エクスターナル流体として液体又は気体を使用し、圧力調整手段により圧力発生溝内に生じる圧力を調整して、開力の大きさを閉力以下とすることにより、ケース側密封環の内外周密封端面部分と軸側密封環の密封端面とが接触状態で相対回転するコンタクトシール機能を発揮させるようにすることを特徴とする、請求項１～５の何れかに記載するメカニカルシールの使用方法。 Liquid or gas is used as the external fluid, and the pressure generated in the pressure generating groove is adjusted by the pressure adjusting means so that the magnitude of the opening force is less than or equal to the closing force. The method of using the mechanical seal according to any one of claims 1 to 5 , characterized in that a contact seal function in which the shaft-side seal ring and the seal end surface of the shaft-side seal ring are in contact with each other and rotate relative to each other is exhibited. . エクスターナル流体として気体を使用し、圧力調整手段により圧力発生溝内に生じる圧力を調整して、開力を閉力より大きくすることにより、ケース側密封環の内外周密封端面部分と軸側密封環の密封端面とが非接触状態で相対回転するノンコンタクトシール機能を 発揮させるようにすることを特徴とする、請求項１～５の何れかに記載するメカニカルシールの使用方法。By using gas as an external fluid and adjusting the pressure generated in the pressure generating groove by the pressure adjusting means to make the opening force larger than the closing force, the inner and outer peripheral sealing end faces of the case side seal ring and the shaft side A method of using the mechanical seal according to any one of claims 1 to 5 , characterized in that a non-contact seal function is exhibited in which the seal end surface of the seal ring rotates relative to the seal ring in a non- contact state. エクスターナル流体として液体又は気体を使用し、圧力調整手段により圧力発生溝内に生じる圧力を調整して、当該圧力を被密封流体領域の流体圧力より低く且つ非密封流体領 域の流体圧力より高くすると共に開力の大きさを閉力以下とすることにより、ケース側密封環の内外周密封端面部分と軸側密封環の密封端面とが接触状態で相対回転して被密封流体領域と非密封流体領域とを圧力発生溝内のエクスターナル流体領域を介して区画、シールするタンデムシール機能を発揮させるようにすることを特徴とする、請求項１～５の何 れかに記載するメカニカルシールの使用方法。A liquid or gas is used as the external fluid, and the pressure regulating means adjusts the pressure generated in the pressure generating groove so that the pressure is lower than the fluid pressure in the sealed fluid area and higher than the fluid pressure in the non-sealed fluid area . At the same time, the magnitude of the opening force is less than or equal to the closing force, so that the inner and outer peripheral sealing end faces of the case-side seal ring and the sealing end faces of the shaft-side seal ring rotate relative to each other while being in contact with each other to separate the sealed fluid region and the non-sealed fluid. A method of using the mechanical seal according to any one of claims 1 to 5 , characterized in that a tandem seal function is exhibited by partitioning and sealing the area through an external fluid area in the pressure generating groove. . エクスターナル流体として液体又は気体を使用し、圧力調整手段により圧力発生溝内に 生じる圧力を調整して、当該圧力を被密封流体領域及び非密封流体領域の流体圧力より高 くすると共に開力の大きさを閉力以下とすることにより、ケース側密封環の内外周密封端 面部分と軸側密封環の密封端面とが接触状態で相対回転して被密封流体領域と非密封流体 領域とを圧力発生溝内のエクスターナル流体領域を介して区画、シールするダブルシール 機能を発揮させるようにすることを特徴とする、請求項１～５の何れかに記載するメカニ カルシールの使用方法。A liquid or gas is used as the external fluid, and the pressure regulating means adjusts the pressure generated in the pressure generating groove to make the pressure higher than the fluid pressure in the sealed fluid region and the non-sealed fluid region, and to increase the opening force. is less than the closing force, the inner and outer peripheral sealing end faces of the case-side seal ring and the sealing end faces of the shaft-side seal ring are in contact with each other and rotate relative to each other to pressurize the sealed fluid region and the non-sealed fluid region. 6. A method of using the mechanical seal according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a double seal function of partitioning and sealing via an external fluid region in the generation groove is exhibited.

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