JP7208113B2 - Mechanical seal device - Google Patents
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Description
本発明は、例えばポンプなどに用いられるメカニカルシール装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a mechanical seal device used, for example, in a pump.
例えば、流体を増圧するポンプ装置として、回転軸を回転させるモータと、回転軸により羽根車を回転させて流体を増圧するポンプとを備えた水中ポンプ装置が知られている。このような水中ポンプ装置は、モータケーシング及びポンプケーシングと回転軸との軸封を行う軸封装置（メカニカルシール装置）が用いられている。 For example, as a pump device for increasing the pressure of a fluid, there is known a submersible pump device that includes a motor that rotates a rotating shaft and a pump that rotates an impeller with the rotating shaft to increase the pressure of the fluid. Such a submersible pump device uses a shaft sealing device (mechanical seal device) for sealing between the motor casing and the pump casing and the rotary shaft.
この軸封装置は、メカニカルシールと、メカニカルシールを収容するハウジングと、を備えている。メカニカルシールは、ポンプケーシング及び回転軸、並びに、モータケーシング及び回転軸をそれぞれ軸封するために、固定環及び回転環を二つ有するものが用いられる。これら固定環及び回転環は、互いに摺動することで軸封を行うことから、固定環及び回転環の摺動面の潤滑と冷却を行うために、ハウジング内にオイル室が形成され、当該オイル室内に所定量の潤滑油が貯留される。 This shaft sealing device includes a mechanical seal and a housing that accommodates the mechanical seal. A mechanical seal having two fixed rings and two rotary rings is used to seal the pump casing and the rotating shaft, and the motor casing and the rotating shaft, respectively. Since the fixed ring and the rotary ring perform shaft sealing by sliding against each other, an oil chamber is formed in the housing in order to lubricate and cool the sliding surfaces of the fixed ring and the rotary ring. A predetermined amount of lubricating oil is stored in the chamber.
この潤滑油は、回転軸における軸封装置の摺動面の発熱やモータの発熱による膨張率を見込んで、オイル室全容積の８０％程度としてオイル室内の上方部に空気溜りを保有させている場合がある。また、オイル室内の潤滑油は、長期間使用すると封入液量が減少する。このため、上方に位置する固定環及び回転環の摺動面は、貧潤滑となる可能性があり、その摺動及び熱により寿命が低減する可能性がある。 This lubricating oil has an expansion rate of about 80% of the total volume of the oil chamber in consideration of the heat generated by the sliding surface of the shaft seal device on the rotating shaft and the heat generated by the motor, and an air pool is held in the upper part of the oil chamber. Sometimes. In addition, the amount of lubricating oil in the oil chamber decreases after long-term use. Therefore, the sliding surfaces of the stationary ring and the rotating ring located above may be poorly lubricated, and the sliding and heat may shorten the life.
そこで、オイル室内におけるダブル型軸封装置（ダブルメカニカルシール装置）の外側を環状壁体で囲繞し、環状壁体の上端縁とモータ側ハウジングとの当接面に沿って上部のオイル流通溝を設け、環状体壁体の下端縁とポンプ側ハウジングとの当接面に沿って下部のオイル流通溝を設け、下部のシールリングとベローズを一体に結合させる下部リテーナの外周に、ポンプ軸と共に回転して環状壁体内の潤滑油を揚送させる軸流型の羽根車を装着させたもの知られている（例えば、特許文献１参照）。 Therefore, the outer side of the double-type shaft seal device (double mechanical seal device) in the oil chamber is surrounded by an annular wall, and the upper oil flow groove is formed along the contact surface between the upper edge of the annular wall and the motor-side housing. A lower oil flow groove is provided along the contact surface between the lower end edge of the annular body wall and the pump-side housing, and a lower retainer that integrally couples the lower seal ring and bellows rotates together with the pump shaft. It is known that an axial-flow impeller for pumping the lubricating oil in the annular wall is installed (see, for example, Patent Document 1).
また、潤滑油が貯留されたシールケーシング内を上下方向に挿通する回転軸とシールケーシングとの間を軸封する軸封装置が、シールケーシングの、挿通された回転軸の上方の周囲に固定される固定環と、回転軸に固定されて固定環と摺動する回転環と、回転環を固定環に付勢するとともに、潤滑油を固定環及び回転環に供給する付勢部材と、を備えるものも知られている（例えば、特許文献２参照）。 In addition, a shaft sealing device that seals between the rotating shaft that vertically passes through the seal casing in which the lubricating oil is stored and the seal casing is fixed to the periphery of the rotating shaft that is inserted through the seal casing above the rotating shaft. a stationary ring fixed to a rotating shaft and sliding on the stationary ring; and a biasing member that biases the rotating ring against the stationary ring and supplies lubricating oil to the stationary ring and the rotating ring. is also known (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、上述した特許文献１の軸封装置のように、羽根車等の部品を追加した場合には、部品点数が増加するとともに、部品の付け忘れにより性能が低下する可能性がある。
一方、上述した特許文献２の軸封装置のように、回転環を固定環に付勢する付勢部材を全体的に変形させ、オイル室内の潤滑油を上部に揚げる構造の場合には、付勢部材全体が潤滑油を持ち上げるため潤滑油の流れの影響を受け、付勢部材の荷重が下方に多くかかってしまう。そのため、下部の固定環及び回転環の摺動面に過剰な荷重がかかり、摺動面が過剰摩耗したり、上部の固定環及び回転環の摺動面には必要荷重がかからなかったりすることで、軸封装置が充分にシールできない可能性がある。更に、付勢部材の断面がＬ字状に形成されて内側のみ開放されている場合には、上部に揚げられた潤滑油がそのまま内側に落ちて、再度揚げられるような構成となっており、潤滑油の入替えが少なく、冷却効果が期待できなかった。
However, when parts such as an impeller are added as in the above-described shaft sealing device of
On the other hand, in the case of a structure in which the urging member that urges the rotary ring against the stationary ring is wholly deformed and the lubricating oil in the oil chamber is lifted upward, as in the shaft sealing device of
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、部品を追加することなく、固定環及び回転環の摺動面を潤滑し、冷却・放熱効果を向上させることができるメカニカルシール装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a mechanical seal device capable of lubricating the sliding surfaces of a fixed ring and a rotating ring and improving cooling and heat dissipation effects without adding any parts. is to provide
本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
（１） 潤滑液が貯留されたハウジング内を上下方向に挿通する回転軸の上方と前記ハウジングの上部ハウジング壁との間を軸封する第１メカニカルシールと、前記回転軸の下方と前記ハウジングの下部ハウジング壁との間を軸封する第２メカニカルシールと、前記上部ハウジング壁に固定される前記第１メカニカルシールの第１固定環と、前記下部ハウジング壁に固定される前記第２メカニカルシールの第２固定環と、前記回転軸に固定され、前記第１固定環と摺動する第１回転環と、前記回転軸に固定され、前記第２固定環と摺動する第２回転環と、前記回転軸に巻装され、前記第１回転環及び前記第２回転環をそれぞれ対応する前記第１固定環及び前記第２固定環に付勢するとともに、上方及び下方のうち少なくとも下方のスプリング端部を径方向外方に突出させたコイルスプリングと、を備えることを特徴とするメカニカルシール装置。
The above objects of the present invention are achieved by the following configurations.
(1) A first mechanical seal that seals between the upper portion of a rotating shaft that vertically passes through a housing in which lubricating liquid is stored and the upper housing wall of the housing; A second mechanical seal for shaft sealing with a lower housing wall, a first fixed ring of the first mechanical seal fixed to the upper housing wall, and a second mechanical seal fixed to the lower housing wall. a second stationary ring, a first rotating ring fixed to the rotating shaft and sliding on the first stationary ring, a second rotating ring fixed to the rotating shaft and sliding on the second stationary ring, A spring end wound around the rotating shaft to bias the first rotating ring and the second rotating ring against the corresponding first stationary ring and the second stationary ring, respectively, and at least a lower one of upper and lower spring ends A mechanical seal device comprising: a coil spring having a portion projecting radially outward.
上記（１）の構成のメカニカルシール装置によれば、回転軸が回転されて第１回転環及び第２回転環が回転すると、コイルスプリングも回転することとなる。このコイルスプリングの少なくとも下方のスプリング端部は、常に潤滑液中に浸漬されている。そして、コイルスプリングが回転すると、コイルスプリングの径方向外方に突出したスプリング端部が、スプリング荷重に影響なく、ハウジング内の潤滑液に乱流を起こし、液面を波立たせる。そこで、潤滑液中に第１メカニカルシールが浸漬されていなくとも、液面が波立った潤滑液は、第１メカニカルシールに対してランダムに接触することができ、第１固定環及び第１回転環の摺動面を潤滑し、冷却・放熱効果を向上させることができる。 According to the mechanical seal device having the configuration (1) above, when the rotating shaft rotates and the first rotating ring and the second rotating ring rotate, the coil spring also rotates. At least the lower spring end of this coil spring is always immersed in the lubricating liquid. When the coil spring rotates, the radially outwardly protruding spring end of the coil spring causes turbulence in the lubricating liquid in the housing, causing the liquid surface to ripple without affecting the spring load. Therefore, even if the first mechanical seal is not immersed in the lubricating liquid, the lubricating liquid whose liquid surface is undulating can come into random contact with the first mechanical seal. It can lubricate the sliding surface of the ring and improve the cooling and heat radiation effect.
（２） 上方及び下方の前記スプリング端部が、前記コイルスプリングのコイル巻方向とは逆向きに向ってそれぞれ折り曲げ形成されていることを特徴とする上記（１）に記載のメカニカルシール装置。 (2) The mechanical seal device according to (1) above, wherein the upper and lower spring end portions are bent in a direction opposite to the coil winding direction of the coil spring.
上記（２）の構成のメカニカルシール装置によれば、コイルスプリングの両端にスプリング端部が設けられる際、それぞれのスプリング端部がコイルスプリングのコイル巻方向とは逆向きに向って折り曲げ形成される。そこで、上方のスプリング端部と下方のスプリング端部とでは、コイルスプリングが回転された際に周方向面（潤滑液と対向する面）が潤滑液に対して作用する方向がそれぞれ外径側と内径側とに分かれることとなり、ハウジング内の潤滑液に乱流が起こり易くなる。また、コイルスプリングは、上下反転した際の形状が同一となる。そこで、コイルスプリングを回転軸に巻装する際の取付方向指定が必要なくなり、組付け性が低下することがない。
（３） 前記スプリング端部が、軸方向に沿ってコイルスプリング中央側に折り曲げ形成されていることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載のメカニカルシール装置。
According to the mechanical seal device having the configuration (2) above, when the spring ends are provided at both ends of the coil spring, the respective spring ends are bent in a direction opposite to the coil winding direction of the coil spring. . Therefore, in the upper spring end and the lower spring end, the direction in which the circumferential surface (the surface facing the lubricating liquid) acts on the lubricating liquid when the coil spring is rotated is the outer diameter side, respectively. As a result, turbulence tends to occur in the lubricating liquid in the housing. Also, the coil spring has the same shape when it is turned upside down. Therefore, it is no longer necessary to specify the mounting direction when the coil spring is wound around the rotating shaft, and the ease of assembly does not deteriorate.
(3) The mechanical seal device according to (1) or (2) above, wherein the spring end portion is bent toward the center of the coil spring along the axial direction.
上記（３）の構成のメカニカルシール装置によれば、スプリング端部がコイルスプリング中央側に折り曲げ形成されることで、コイルスプリングの端部側に隣接して設置されているメカニカルシールの構成部材に干渉することがなく、他の構成部材への影響が少ない。
（４） 前記スプリング端部の周方向面が、前記回転軸の回転方向と交差する平面を有することを特徴とする上記（１）～（３）の何れか１つに記載のメカニカルシール装置。
According to the mechanical seal device having the above configuration (3), the spring end portion is bent toward the center side of the coil spring, so that the mechanical seal component installed adjacent to the end portion side of the coil spring is bent. There is no interference and little influence on other components.
(4) The mechanical seal device according to any one of (1) to (3) above, wherein the circumferential surface of the spring end portion has a plane that intersects the rotating direction of the rotating shaft.
上記（４）の構成のメカニカルシール装置によれば、スプリング端部に形成された平面が、コイルスプリングが回転された際に潤滑液に対して抗するように作用し、ハウジング内の潤滑液に乱流が起こり易くなる。 According to the mechanical seal device having the configuration (4) above, the flat surface formed at the end of the spring acts to resist the lubricating liquid when the coil spring is rotated, and the lubricating liquid in the housing is affected. Turbulence is more likely to occur.
本発明に係るメカニカルシール装置によれば、部品を追加することなく、固定環及び回転環の摺動面を潤滑し、冷却・放熱効果を向上させることができる。 According to the mechanical seal device of the present invention, it is possible to lubricate the sliding surfaces of the stationary ring and the rotating ring and improve the cooling and heat radiation effect without adding parts.
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。 The present invention has been briefly described above. Furthermore, the details of the present invention will be further clarified by reading the following detailed description of the invention (hereinafter referred to as "embodiment") with reference to the accompanying drawings. .
以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るメカニカルシール装置２０の概略断面図である。図２は、図１に示したメカニカルシール装置２０を備えた水中ポンプの一例を示す要部断面図である。
本実施形態に係るメカニカルシール装置２０は、例えば水中ポンプのポンプ室２内の回転羽根３を駆動させる回転軸７の軸周をシールする軸封装置に好適に用いられる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a
The
図２に示すように、水中ポンプは、モータ室１内の図示しないモータに回動連結されたポンプ室２内で回転する回転羽根３によって、フィルタ４を介して水を吸入口５から吸込み、吐出口６を経て所要部へ送水する。
As shown in FIG. 2, the submersible pump sucks water from a
モータ室１とポンプ室２との間には、モータに回転羽根３を回動連結してなる回転軸７の軸封装置であるメカニカルシール装置２０により密封され、該メカニカルシール装置２０の潤滑のための潤滑液である潤滑油１１が封入された密封油室を画成するハウジング８が形成されている。即ち、潤滑油１１が貯留されたハウジング８内を上下方向に回転軸７が挿通している。なお、潤滑液は潤滑油１１に限らず、ハウジング８内に貯留された水等でもよい。
A space between the
図１に示すように、本実施形態のメカニカルシール装置２０は、所謂ダブルメカニカルシール装置であり、第１メカニカルシール２０ａと第２メカニカルシール２０ｂとから構成されている。これら第１メカニカルシール２０ａと第２メカニカルシール２０ｂとは、基本的には同様な構成を有している。以下の説明では、特に言及しない限りは、同様な構成を有するものとする。
As shown in FIG. 1, the
第１メカニカルシール２０ａは、回転軸７の上方における外周面とハウジング８の上部ハウジング壁であるモータ側ハウジング壁９の内周面との間の隙間をシールする。
第１メカニカルシール２０ａは、第１弾性シール部材２１ａと、第１弾性シール部材２１ａに取り付けられる第１回転環３０ａと、第１回転環３０ａに対して摺動する第１固定環４０ａと、第１固定環４０ａとモータ側ハウジング壁９との間に取り付けられる第１カップガスケット５０ａと、を有する。
The first
The first
第２メカニカルシール２０ｂは、回転軸７の下方における外周面とハウジング８の下部ハウジング壁であるポンプ側ハウジング壁１０の内周面との間の隙間をシールする。
第２メカニカルシール２０ｂは、第２弾性シール部材２１ｂと、第２弾性シール部材２１ｂに取り付けられる第２回転環３０ｂと、第２回転環３０ｂに対して摺動する第２固定環４０ｂと、第２固定環４０ｂとポンプ側ハウジング壁１０との間に取り付けられる第２カップガスケット５０ｂと、を有する。
The second
The second
第１弾性シール部材２１ａと第２弾性シール部材２１ｂとは、回転軸７の軸心Ｃに沿って所定間隔で相互に反対方向を向くように回転軸７の外周面に取り付けられている。第１弾性シール部材２１ａと第２弾性シール部材２１ｂとは、向きが異なる以外は、同様な構成を有する。
The first
第１弾性シール部材２１ａは、回転軸７の外周面に密着して取り付けられる円筒部２２ａと、モータ側ハウジング壁９に近い円筒部２２ａの一端に一体に成形されるベローズ部２４ａと、を有する。円筒部２２ａを回転軸７の外周面に密着させるために、円筒部２２ａの外周面には締付リング２３ａが配置してあり、円筒部２２ａを回転軸７の外周面に締め付けている。
The first
ベローズ部２４ａは、回転軸７の軸心Ｃの方向に沿って弾性変形可能であり、ベローズ部２４ａの外周部には、第１回転環３０ａの背面が凹凸嵌合されている。ベローズ部２４ａのリング状外周部と、第１回転環３０ａの外周部とは、第１取付金具６０ａの上端におけるカシメ部６１ａにより一体化されて回り止めされている。なお、本実施形態においては、第１回転摺動面３２ａ、第１固定摺動面４２ａ、第２回転摺動面３２ｂ及び第２固定摺動面４２ｂにそれぞれ向かう側を前面（前方）と称し、それと反対側を向く面を背面（後方）とする。
The
第１取付金具６０ａのカシメ部６１ａには、ベローズ背面部６２ａが一体に成形されている。ベローズ背面部６２ａは、ベローズ部２４ａの背面（第１回転環３０ａとの当接面の反対側面）に接触してベローズ部２４ａを保持する。また、ベローズ背面部６２ａのカシメ部６１ａに対し軸方向反対側には、リング嵌合部６３ａが一体に成形されている。リング嵌合部６３ａは、締付リング２３ａに嵌合する。そのため、第１取付金具６０ａと第１弾性シール部材２１ａと第１回転環３０ａとは、一緒になって回転軸７と共に、その軸心Ｃ回りに回転可能になっている。
A bellows back
第２弾性シール部材２１ｂは、回転軸７の外周面に密着して取り付けられる円筒部２２ｂと、ポンプ側ハウジング壁１０に近い円筒部２２ｂの一端に一体に成形されるベローズ部２４ｂと、を有する。円筒部２２ｂを回転軸７の外周面に密着させるために、円筒部２２ｂの外周面には締付リング２３ｂが配置してあり、円筒部２２ｂを回転軸７の外周面に締め付けている。
The second
ベローズ部２４ｂは、回転軸７の軸心Ｃの方向に沿って弾性変形可能であり、ベローズ部２４ｂの外周部には、第２回転環３０ｂの背面が凹凸嵌合されている。ベローズ部２４ｂのリング状外周部と、第２回転環３０ｂの外周部とは、第２取付金具６０ｂの下端におけるカシメ部６１ｂにより一体化されて回り止めされている。
The
第２取付金具６０ｂのカシメ部６１ｂには、ベローズ背面部６２ｂが一体に成形されている。ベローズ背面部６２ｂは、ベローズ部２４ｂの背面（第２回転環３０ｂとの接合当接面の反対側面）に接触してベローズ部２４ｂを保持する。また、ベローズ背面部６２ｂのカシメ部６１ｂに対し軸方向反対側には、リング嵌合部６３ｂが一体に成形されている。リング嵌合部６３ｂは、締付リング２３ｂに嵌合する。そのため、第２取付金具６０ｂと第２弾性シール部材２１ｂと第２回転環３０ｂとは、一緒になって回転軸７と共に、その軸心Ｃ回りに回転可能になっている。
A bellows
第１弾性シール部材２１ａ及び第２弾性シール部材２１ｂは、たとえばゴムや合成樹脂、あるいはバネ材などの弾性変形が可能な材料で構成してある。締付リング２３ａ，２３ｂおよび第１及び第２取付金具６０ａ，６０ｂは、たとえば金属などで構成してある。第１及び第２回転環３０ａ，３０ｂは、たとえばカーボン、ＳｉＣ、セラミック、あるいは超硬合金などの金属などで構成される。
The first elastic sealing
第１回転環３０ａの第１回転摺動面３２ａに摺動する第１固定摺動面４２ａを持つ第１固定環４０ａは、第１カップガスケット５０ａにより保持されている。第１固定環４０ａの内径は、回転軸７の外径よりも大きく、第１固定環４０ａと回転軸７との間には、隙間が生じている。この関係は、第１回転環３０ａと回転軸７との間でも同じである。
A first fixed
第２回転環３０ｂの第２回転摺動面３２ｂに摺動する第２固定摺動面４２ｂを持つ第２固定環４０ｂは、第２カップガスケット５０ｂにより保持されている。第２固定環４０ｂの内径は、回転軸７の外径よりも大きく、第２固定環４０ｂと回転軸７との間には、隙間が生じている。この関係は、第２回転環３０ｂと回転軸７との間でも同じである。
なお、第１及び第２固定環４０ａ，４０ｂは、たとえば第１及び第２回転環３０ａ，３０ｂと同様な材質で構成されるが、必ずしも同一の材質で構成される必要はなく、異なる材質で構成されても良い。
A second fixed
Although the first and second
第１固定環４０ａの第１固定摺動面４２ａに第１回転環３０ａの第１回転摺動面３２ａを密着させるために、また同時に、第２固定環４０ｂの第２固定摺動面４２ｂに第２回転環３０ｂの第２回転摺動面３２ｂを密着させるために、第１取付金具６０ａと第２取付金具６０ｂとの間には、内径が回転軸よりも大きいコイル状のコイルスプリング７０が配置されている。
In order to bring the first
コイルスプリング７０の軸方向の上端は、図１に示すように、第１取付金具６０ａのベローズ背面部６２ａに当接し、下端は、第２取付金具６０ｂのベローズ背面部６２ａに当接する。コイルスプリング７０のバネ力は、第１及び第２弾性シール部材２１ａ，２１ｂにおけるそれぞれのベローズ部２４ａ，２４ｂの外周部を介して第１及び第２回転環３０ａ，３０ｂに伝わり、第１回転環３０ａ及び第２回転環３０ｂをそれぞれ対応する第１固定環４０ａ及び第２固定環４０ｂに向けて押圧付勢する。
As shown in FIG. 1, the axial upper end of the
本実施形態では、図３の（ａ），（ｂ）に示すように、コイルスプリング７０の軸方向の上方及び下方のスプリング端部７１ａ，７１ｂが、コイルスプリング７０の径方向外方に突出している。即ち、スプリング端部７１ａ，７１ｂは、コイルスプリング７０のコイル巻方向とは逆向きに向ってそれぞれ折り曲げ形成されると共に、コイルスプリング７０の軸方向に沿ってコイルスプリング中央（つまり、コイルスプリングの軸方向中心）側にそれぞれ折り曲げ形成され、コイルスプリング７０の径方向外方に突出されている。
In this embodiment, as shown in (a) and (b) of FIG. there is That is, the spring ends 71a and 71b are bent in the direction opposite to the coil winding direction of the
更に、コイルスプリング７０の軸方向の上下端には、ばねの座りを良くするための研削面７４ａ，７４ｂが予め形成されている。そこで、コイル巻方向とは逆向きに向ってそれぞれ折り曲げ形成されると共に、軸方向に沿ってコイルスプリング中央側にそれぞれ折り曲げ形成されたスプリング端部７１ａ，７１ｂの周方向面には、回転軸７の回転方向Ｘと交差する平面７２ａ，７２ｂがそれぞれ構成される。
Furthermore, ground surfaces 74a and 74b are formed in advance at the upper and lower ends of the
次に、上記した実施形態に係るメカニカルシール装置２０の作用を説明する。
本実施形態に係るメカニカルシール装置２０では、回転軸７が回転されて第１回転環３０ａ及び第２回転環３０ｂが回転すると、コイルスプリング７０も回転することとなる。このコイルスプリング７０の少なくとも下方のスプリング端部７１ｂは、潤滑油１１の充填率や封入液量の減少に関わらず常に潤滑油１１中に浸漬されている。
Next, the operation of the
In the
そして、コイルスプリング７０が回転すると、コイルスプリング７０の径方向外方に突出した少なくとも下方のスプリング端部７１ｂが、ハウジング８内の潤滑油１１に乱流を起こし、図４に示すように、液面１１ａを波立たせる。そこで、潤滑油１１中に第１メカニカルシール２０ａが浸漬されていなくとも、液面１１ａが波立った潤滑油１１は、第１メカニカルシール２０ａに対してランダムに接触することができ、第１固定環４０ａの第１固定摺動面４２ａ及び第１回転環３０ａの第１回転摺動面３２ａを潤滑し、冷却・放熱効果を向上させることができる。
When the
なお、本実施形態に係るメカニカルシール装置２０では、コイルスプリング７０の上方のスプリング端部７１ａも潤滑油１１中に浸漬されている。そこで、コイルスプリング７０が回転すると、スプリング端部７１ａもハウジング８内の潤滑油１１に乱流を起こすことができ、液面１１ａを波立たせることに寄与することができる。
In addition, in the
また、コイルスプリング７０は、スプリング端部７１ａ，７１ｂが潤滑油１１に乱流を起こすことで液面１１ａを波立たせるものであり、コイルスプリング全体を使って潤滑油１１を上部に揚げるものではない。そこで、コイルスプリング７０のスプリング荷重は、コイルスプリング全体が潤滑油１１を持ち上げる場合のような潤滑油１１の流れの影響を受けることがない。
In addition, the
また、本実施形態に係るメカニカルシール装置２０では、コイルスプリング７０の両端にスプリング端部７１ａ，７１ｂが設けられ、それぞれのスプリング端部７１ａ，７１ｂがコイルスプリング７０のコイル巻方向とは逆向きに向って折り曲げ形成されている。
そこで、上方のスプリング端部７１ａと下方のスプリング端部７１ｂとでは、コイルスプリング７０が回転軸７の回転方向Ｘへ回転された際に周方向面（潤滑油１１と対向する面）が潤滑油１１に対して作用する方向がそれぞれ外径側と内径側とに分かれることとなり、ハウジング８内の潤滑油１１に乱流が起こり易くなる。
Further, in the
Therefore, in the upper
即ち、図３の（ａ），（ｂ）に示すように、コイル巻方向とは逆向きに向って折り曲げ形成された上方のスプリング端部７１ａは、コイルスプリング７０が回転方向Ｘへ回転された際、折り曲げ部内側の周方向面が潤滑油１１を内径側に向けて流す方向に形成されている。また、コイル巻方向とは逆向きに向って折り曲げ形成された下方のスプリング端部７１ｂは、コイルスプリング７０が回転方向Ｘへ回転された際、折り曲げ部外側の周方向面が潤滑油１１を外径側に向けて流す方向に形成されている。そこで、コイルスプリング７０が回転方向Ｘへ回転された際、コイルスプリング７０の上端近傍においては内径側に向けて流され、コイルスプリング７０の下端近傍においては外径側に向けて流されるハウジング８内の潤滑油１１には、乱流が起こり易い。
That is, as shown in FIGS. 3(a) and 3(b), the upper
更に、スプリング端部７１ａ，７１ｂの周方向面が、回転軸７の回転方向Ｘと交差する平面７２ａ，７２ｂを有している。
そこで、図３の（ｂ）に示すように、スプリング端部７１ａに形成された平面７２ａは、コイルスプリング７０が回転方向Ｘへ回転された際に潤滑油１１に対して抗するように作用し、ハウジング８内の潤滑油１１に乱流が起こり易くなる。
Furthermore, the circumferential surfaces of the spring ends 71a and 71b have
Therefore, as shown in FIG. 3B, a
また、図３の（ａ），（ｂ）に示すように、両端に設けられたそれぞれのスプリング端部７１ａ，７１ｂが、コイル巻方向とは逆向きに向って折り曲げ形成されたコイルスプリング７０は、上下反転した際の形状が同一となる。そこで、コイルスプリング７０を回転軸７に巻装する際の取付方向指定が必要なくなり、組付け性が低下することがない。
Also, as shown in FIGS. 3A and 3B, the
また、本実施形態に係るメカニカルシール装置２０では、スプリング端部７１ａ，７１ｂがコイルスプリング中央側（図３の（ｂ）における上下方向中央側）にそれぞれ折り曲げ形成され、コイルスプリング７０の端部から離れる方向に先端が延びている。
そこで、コイルスプリング７０の端部側に隣接して設置されている第１及び第２メカニカルシール２０ａ，２０ｂの構成部材（第１取付金具６０ａ及び第２取付金具６０ｂ等）に干渉することがなく、他の構成部材への影響が少ない。
In addition, in the
Therefore, the components of the first and second
従って、本実施形態に係るメカニカルシール装置２０によれば、部品を追加することなく、従来のコイルスプリングに換えてコイルスプリング７０を用いるだけで、潤滑油１１中に第１メカニカルシール２０ａが浸漬されていなくとも、第１固定環４０ａの第１固定摺動面４２ａ及び第１回転環３０ａの第１回転摺動面３２ａを潤滑し、冷却・放熱効果を向上させることができる。
Therefore, according to the
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
例えば、上記実施形態では、上方及び下方のスプリング端部７１ａ，７１ｂを径方向外方に突出させたコイルスプリング７０を例に説明したが、本発明のコイルスプリングはこれ限定されず、上方及び下方のうち少なくとも下方のスプリング端部を径方向外方に突出させたものでよい。
また、上記実施形態では、スプリング端部７１ａ，７１ｂが、コイル巻方向とは逆向きに向ってそれぞれ折り曲げ形成されると共に、軸方向に沿ってコイルスプリング中央側にそれぞれ折り曲げ形成され、コイルスプリング７０の径方向外方に突出されているが、本発明のスプリング端部の形状はこれに限定されない。即ち、本発明のスプリング端部は、コイルスプリングの径方向外方に突出されていればよいので、コイル巻方向に対して鋭角な径方向外方に向って折り曲げ形成されても、コイル巻方向に対して直角な径方向外方に向って折り曲げ形成されてもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified, improved, etc. as appropriate. In addition, the material, shape, size, number, location, etc. of each component in the above-described embodiment are arbitrary and not limited as long as the present invention can be achieved.
For example, in the above-described embodiment, the
In the above-described embodiment, the spring ends 71a and 71b are each bent in the direction opposite to the coil winding direction, and are also bent toward the center of the coil spring along the axial direction. However, the shape of the spring end of the present invention is not limited to this. That is, since the spring end portion of the present invention only needs to protrude radially outward of the coil spring, even if it is bent radially outward at an acute angle to the coil winding direction, It may be bent radially outward at right angles to the .
７…回転軸
８…ハウジング
９…モータ側ハウジング壁（上部ハウジング壁）
１０…ポンプ側ハウジング壁（下部ハウジング壁）
１１…潤滑油（潤滑液）
２０…メカニカルシール装置
２０ａ…第１メカニカルシール
２０ｂ…第２メカニカルシール
３０ａ…第１回転環
３０ｂ…第２回転環
４０ａ…第１固定環
４０ｂ…第２固定環
７０…コイルスプリング
７１ａ…スプリング端部
７１ｂ…スプリング端部
7...
10... Pump-side housing wall (lower housing wall)
11 Lubricating oil (lubricating liquid)
20
Claims (3)
前記回転軸の下方と前記ハウジングの下部ハウジング壁との間を軸封する第２メカニカルシールと、
前記上部ハウジング壁に固定される前記第１メカニカルシールの第１固定環と、
前記下部ハウジング壁に固定される前記第２メカニカルシールの第２固定環と、
前記回転軸に固定され、前記第１固定環と摺動する第１回転環と、
前記回転軸に固定され、前記第２固定環と摺動する第２回転環と、
前記回転軸に巻装され、前記第１回転環及び前記第２回転環をそれぞれ対応する前記第１固定環及び前記第２固定環に付勢するとともに、上方及び下方のうち少なくとも下方のスプリング端部を径方向外方に突出させたコイルスプリングと、
を備え、
上方及び下方の前記スプリング端部が、前記コイルスプリングのコイル巻方向とは逆向きに向ってそれぞれ折り曲げ形成されている、
ことを特徴とするメカニカルシール装置。 a first mechanical seal that seals between an upper housing wall of the housing and an upper portion of the rotating shaft vertically inserted through the housing in which the lubricating fluid is stored;
a second mechanical seal that seals between a lower portion of the rotating shaft and a lower housing wall of the housing;
a first fixed ring of the first mechanical seal fixed to the upper housing wall;
a second fixed ring of the second mechanical seal fixed to the lower housing wall;
a first rotating ring fixed to the rotating shaft and sliding on the first stationary ring;
a second rotating ring fixed to the rotating shaft and sliding on the second stationary ring;
A spring end wound around the rotating shaft to bias the first rotating ring and the second rotating ring against the corresponding first stationary ring and the second stationary ring, respectively, and at least a lower one of upper and lower spring ends a coil spring having a portion projecting radially outward;
with
The upper and lower spring ends are respectively bent in a direction opposite to the coil winding direction of the coil spring,
A mechanical seal device characterized by:
ことを特徴とする請求項１に記載のメカニカルシール装置。 The mechanical seal device according to claim 1 , wherein the spring end portion is bent toward the center of the coil spring along the axial direction.
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のメカニカルシール装置。 The mechanical seal device according to claim 1 or 2 , wherein the circumferential surface of the spring end portion has a plane that intersects the rotating direction of the rotating shaft.
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| JP2019117255A JP7208113B2 (en) | 2019-06-25 | 2019-06-25 | Mechanical seal device |
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| JP2021004617A JP2021004617A (en) | 2021-01-14 |
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| JPS5519948A (en) * | 1978-07-28 | 1980-02-13 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | Device for sealing shaft of vertical pump |
| JPS59175761U (en) * | 1983-05-12 | 1984-11-24 | 小松崎 康次 | Mechanical seal/seat ring rotation prevention device |
-
2019
- 2019-06-25 JP JP2019117255A patent/JP7208113B2/en active Active
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