JPH04121582U - メカニカルシール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シャフト２の軸方向移動を許容するメカニカ
ルシール４において、反密封摺動面側から中間リング１
０をバックアップするスラスト受け用端面１２ａの早期
摩耗を防止する。 【構成】 静止側中間リング１０と密封対象液側の第一
の回転側摺動リング１１により密封摺動面２０を形成
し、静止側中間リング１０と反密封対象液側の第二の回
転側摺動リング１１の対向端面の一方に通液溝２１を形
成し、シャフト２に固定したカバー部材１７の内径部
に、清浄な循環水が導入される反密封対象液側の空間５
に開口した流入口２７ａと、中間室７における密封摺動
面２０の内周近傍に臨んで開口した流出口２７ｂとを有
する循環液流路２７を形成し、流出口２７ｂの開口を流
入口２７ａよりも外径側に位置させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、軸封装置としてのメカニカルシールであって、とくにシャフトの軸 方向移動を許容するとともに固形分を含んだ取り扱い液を密封対象とするものに 関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来から、例えばポンプ用のメカニカルシールとして、図２に示すように、可 動キー１０４及びＯリング１０５を介してシャフト１０１外周に気密的かつ軸方 向移動自在に設けた回転側中間リング１０３と、ハウジング１０２内周にそれぞ れラバースプリング１０８，１０９を介して気密的かつ弾性的に支持され前記回 転側中間リング１０３の両端面と対向摺接する一対の静止側摺動リング１０６， １０７とを有し、このうちポンプ室１１３側の静止側摺動リング１０６の摺動面 １１０には通液溝１１１が形成されるとともに、反ポンプ室側の静止側摺動リン グ１０７と回転側中間リング１０３の対向端面が互いに密接して密封摺動面１１ ２をなすものが知られている。前記可動キー１０４は、回転側中間リング１０３ に外周側から貫挿したボルト１１４を介して回転側中間リング１０３の内周面に 取り付けられており、回転側中間リング１０３の外周の中間室１１７へ侵入した 揚液が前記ボルト１１４を挿通した孔１１５を介して当該メカニカルシールの反 ポンプ室側の空間１１８へ漏洩するのを防止するため、ボルト１１４と孔１１５ の間をパッキン１１６で密封している。

【０００３】 このメカニカルシールは、ポンプ室１１３内の揚液が軸周から空間１１８側へ 漏洩するのを阻止する軸封機能を、回転側中間リング１０３と静止側摺動リング １０７の密封摺動面１１２において営むもので、ポンプ室１１３側の静止側摺動 リング１０６の摺動面１１０が、通液溝１１１を通じてポンプ室１１３と前記中 間室１１７との間を流通する前記揚液で潤滑・冷却されることにより、回転側中 間リング１０３に対するスラスト受けとして機能するとともに、可動キー１０４ が軸方向に相対移動可能な嵌合状態にあることによって、シャフト１０１が軸方 向に挙動しても回転側中間リング１０３が両静止側摺動リング１０６，１０７間 で定位置に保持され、密封摺動面１１２の荷重が常に一定になるように構成され ている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記従来構造によると、スラスト受けとして機能する静止側摺 動リング１０６が、密封対象であるポンプ室１１３の揚液を潤滑・冷却用の液と して利用しているため、この揚液が多量の固形分を含む場合は、通液溝１１１内 を通過する際に前記固形分の咬み込みを生じ、また、中間室１１７が密封摺動面 １１２によって先止まりになっていて、通液溝１１１での揚液の流通量が少ない ことから、前記スラスト受けとしての摺動面１１０の潤滑及び冷却が十分ではな く、したがって、この摺動面１１０が早期に摩耗して回転側中間リング１０３に 対するバックアップ機能が低下し、密封摺動面１１２における適切な密封面圧を 長期間にわたって維持することができなくなる問題があった。

【０００５】 本考案は、上記した問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、 シャフトの軸方向移動を許容するメカニカルシールにおいて、密封摺動面と反対 側のスラスト受け用の摺動面の早期摩耗を防止することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するため、本考案のメカニカルシールは、ハウジングの内径部 に気密的かつ軸方向移動自在に支持された静止側中間リングと、シャフトに固定 されたカバー部材にそれぞれ気密的かつ弾性的に支持され前記静止側中間リング の両端面と対向摺接する第一及び第二の回転側摺動リングとを有し、静止側中間 リングと密封対象液側の第一の回転側摺動リングが密封摺動するとともに、静止 側中間リングと反密封対象液側の第二の回転側摺動リングの対向端面の一方に通 液溝が形成され、前記カバー部材の内径部に、清浄な循環液が導入される反密封 対象液側の空間に開口した流入口と、静止側中間リングと両回転側摺動リングの 内周の中間室であって前記密封摺動面の内周近傍に臨んで開口した流出口とを有 する循環液流路が形成され、前記流出口の開口が流入口よりも外径位置にある構 成とした。

【０００７】

【作用】

上記構成によると、静止側中間リングは第一及び第二の回転側摺動リングで軸 方向両側から挟持された状態にあって、ハウジングに対して軸方向移動自在に支 持されていることから、シャフトが軸方向移動しても、静止側中間リングと第一 及び第二の回転側摺動リングがシャフトに追随して一体的に軸方向移動し、各々 の相対的な位置関係が変化しないので、密封摺動面の荷重は常に一定に維持され る。

【０００８】 静止側中間リングに対するスラスト受けとして機能する第二の回転側摺動リン グは、第一の回転側摺動リングと前記静止側中間リングによる密封摺動面の反密 封対象液側に位置しているので、固形分を含むポンプ室側の揚液に接することが ない。また、カバー部材の内径部に形成された循環液流路の流出口が、その流入 口よりも外径位置で開口していることによる遠心ポンプ作用によって、反密封対 象液側の空間内の清浄な循環液が、循環液流路を通ってその流出口から静止側中 間リング第一の回転側摺動リングによる密封摺動面の内周に吐出され、さらに、 静止側中間リングと両回転側摺動リングの内周の中間室から通液溝を経由して前 記空間へ流出するため、密封摺動面及びスラスト受けとしての摺動面が清浄な循 環液の活発な流れによって潤滑及び冷却される。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案を図１に示す一実施例を参照しながら説明すると、１は固形分を 多量に含んだ揚液を取り扱うポンプのハウジング、２はこのハウジング１に挿通 されてポンプ室３内の図示しないインペラを回転させるシャフトである。シャフ ト２を軸封してポンプ室３からの揚液の漏洩を阻止するメカニカルシール４は、 静止側中間リング１０と、その軸方向両端面に摺接する第一及び第二の回転側摺 動リング１１，１２を備え、このメカニカルシール４で区画されたポンプ室３と 反対側にある空間５及び中間室７には、回収孔６及び図示しない供給孔を介して ポンプ外部から清浄水が循環供給されている。

【００１０】 静止側中間リング１０は、ハウジング１の内周に、Ｏリング等のパッキン１３ 及び可動キー手段１４を介して軸方向移動自在に支持されており、その軸方向両 端には超硬合金又はSiC 等の硬質材料からなる摺動部材１０ａ，１０ｂが一体的 に固着されている。パッキン１３は、ハウジング１の内周面に形成された環状溝 １５に装着されており、また、可動キー手段１４は、前記環状溝１５の反密封対 象液側すなわちポンプ室３と反対側に形成された軸方向に延びるキー溝１４ａと 、静止側中間リング１０の外周面にボルト１４ｃで固定されて前記キー溝１４ａ 内に軸方向摺動自在に嵌合したキー部材１４ｂとからなる。

【００１１】 シャフト２の外周面には、静止側中間リング１０の軸方向両側に位置して第一 及び第二のカバー部材１６，１７が固定されている。前記第一及び第二の回転側 摺動リング１１，１２は、それぞれＯリング等からなるラバースプリング１８， １９を介してこのカバー部材１６，１７の筒状部１６ａ，１７ａのテーパ状内周 面に気密的かつ弾性的に支持され、このラバースプリング１８，１９の圧縮反力 によって前記静止側中間リング１０の両端面と対向摺接する。

【００１２】 回転側摺動リング１１，１２のうち、密封対象液側すなわちポンプ室３側の第 一の回転側摺動リング１１は、その静止側中間リング１０との対向端部に超硬合 金又はSiC 等の硬質材料からなる摺動部材１１ａが一体的に設けられ、この摺動 部材１１ａの端面が、静止側中間リング１０の摺動部材１０ａの端面と気密的に 対向摺接して密封摺動面２０を形成している。また、反密封対象液側すなわち空 間５側にあって静止側中間リング１０の摺動部材１０ｂの端面と対向摺接する第 二の回転側摺動リング１２の摺動面１２ａには、通液溝２１が放射状に形成され ている。

【００１３】 第二の回転側摺動リング１２をラバースプリング１９を介して支持している第 二のカバー部材１７の内径には、ポンプ室３側の端部２２ａが第一のカバー部材 １６の内径部に当接するとともに、反対側の端部２２ｂがシャフト２の外周段差 部２ａに当接したスリーブ２２と一体に形成されており、このスリーブ２２は、 内周面に形成したキー溝２３ａと、シャフト２の外周面に打ち込まれてキー溝２ ３ａに嵌合したキー部材２３ｂからなるキー手段２３を介してシャフト２と周方 向に係合している。また、第一のカバー部材１６は、その内径部がシャフト２の インペラ側すなわちポンプ室３側に設けたスペーサ２４と前記スリーブ２２との 間に挟持され、ノックピン２５を介してこのスリーブ２２と周方向に係合すると ともに、Ｏリング２６によってシャフト２の外周面との間が密封されている。

【００１４】 スリーブ２２には循環液流路２７が形成されている。この循環液流路２７の流 入口２７ａは、循環液としての清浄水が循環供給される空間５に臨んで前記スリ ーブ２２の端部２２ｂに開口し、流出口２７ｂは、スリーブ２２の端部２２ａ近 傍からその外周に嵌着された補助スリーブ２８に跨がって穿設され、静止側中間 リング１０と第一及び第二の回転側摺動リング１１，１２の内周の中間室７のう ち密封摺動面２０の内周位置に臨んで、かつ前記流入口２７ａよりも外径位置で 開口している。

【００１５】 以上の構成において、シャフト２が回転すると、カバー部材１６，１７及びラ バースプリング１８，１９を介して第一及び第二の回転側摺動リング１１，１２ がシャフト２と一体的に回転し、静止側中間リング１０は可動キー手段１４によ って回り止めされているので、静止側中間リング１０と両摺動リング１１，１２ は対向端面同士で摺動する。そして、静止側中間リング１０と第一の回転側摺動 リング１１は互いに密接摺動状態にあり、その密封摺動面２０において、ポンプ 室３内の固形分を含んだ揚液を密封対象とする軸封機能が営まれる。一方、清浄 水が充満した空間５側で静止側中間リング１０の端面と摺接する第二の回転側摺 動リング１２の端面１２ａは、通液溝２１によって前記清浄水の流通を許容して いるので摺動による軸封機能はなく、専ら前記第一の回転側摺動リング１１から の軸方向荷重に対して静止側中間リング１０をバックアップするスラスト受けと して機能する。

【００１６】 静止側中間リング１０はハウジング１に対し、可動キー手段１４によって軸方 向移動自在に回り止めされているので、シャフト２が軸方向に挙動した場合、カ バー部材１６，１７及びラバースプリング１８，１９を介してシャフト２の外周 に支持された第一及び第二の回転側摺動リング１１，１２と、その間に挟まれた 位置関係にある前記静止側中間リング１０は、シャフト１の軸方向への動きに追 随して一体的に移動する。このため、シャフト１の軸方向移動によって各摺動リ ング１０，１１，１２の相対的な位置関係が変化することはなく、軸封に必要な 密封摺動面２０の荷重は常に一定に維持される。

【００１７】 また、キー手段２３を介して第二のカバー部材１７がシャフト２と一体的に回 転すると、その内径のスリーブ２２に形成された循環液流路２７の流出口２７ｂ には、流体を外径側へ送り出すポンプ作用が生じる。これは、補助スリーブ２８ を設けることによって、前記流出口２７ｂを流入口２７ａよりも外径側で開口さ せ、流入口２７ａに生じる遠心力よりも流出口２７ｂに生じる遠心力を大きくし たからである。このため、ポンプ外部から空間５に供給された清浄水は、流入口 ２７ａから循環液流路２７に吸入されるとともにその流出口２７ｂから静止側中 間リング１０と第一の回転側摺動リング１１による密封摺動面２０の内周に吐出 され、この密封摺動面２０の潤滑及び冷却を行う。

【００１８】 さらにこの清浄水は、静止側中間リング１０と第一及び第二の回転側摺動リン グ１１，１２の内周の中間室７から通液溝２１を通じて前記空間５へ流出する際 に、静止側中間リング１０と第二の回転側摺動リング１２の摺動面の潤滑及び冷 却を行い、その後ハウジング１に設けた回収孔６から外部に還流される。すなわ ち、静止側中間リング１０と第二の回転側摺動リング１２の摺動面の潤滑及び冷 却に、ポンプ室３の揚液を利用するのではなく、清浄水を顕著に流通させて行う ようにしたため、静止側中間リング１０に対するスラスト受けとしての第二の回 転側摺動リング１２の機能が長期間良好に維持される。

【００１９】 また、静止側中間リング１０の回り止めを行う可動キー手段１４は、パッキン １３の反ポンプ室側、すなわち空間５内の清浄水雰囲気中にあって、そのキー部 材１４ｂを固定するためのボルト１４ｃをねじ込む孔１４ｄが静止側中間リング １０が径方向に貫通されたものであっても、この孔１４ｄの内端は同じ清浄水雰 囲気である中間室７に臨んでいるため、先に従来例として説明した図２のパッキ ン１１６のような密封手段は必要とせず、しかも前記キー部材１４ｂは、静止側 中間リング１０の外周面に固定されているため、組み付け作業も容易である。

【００２０】 なお、図示の実施例では、補助スリーブ２８によって循環液流路２７の流出口 ２７ｂを流入口２７ａよりも外径位置で開口させた構成としたが、この補助スリ ーブ２８に相当する部分はスリーブ２２に一体形成されたものであっても良く、 また、スリーブ２２は第一のカバー部材１６から延びるものであっても良く、そ の他細部の形状等は、図示の実施例に限定されるものではない。

【００２１】

【考案の効果】

以上、本考案によると、中間リングを反密封摺動面側からバックアップするス ラスト受けとしての第二の摺動リングと中間リングの対向端面が、第一の摺動リ ングと前記中間リングによる密封摺動面の反密封対象液側に位置しており、この 対向端面の潤滑及び冷却を、回転に伴う循環液流路のポンプ力によって通液溝を 活発に流通する清浄な循環液で行うようにしたため、前記対向端面に対する潤滑 効果及び冷却効果が向上して前記スラスト受けの機能が長期間維持され、密封摺 動面の面圧を常に適切に保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す半断面図である。

【図２】従来例を示す半断面図である。

【符号の説明】

１ ハウジング ２ シャフト ３ ポンプ室（密封対象液側） ４ メカニカルシール ５ 空間 ７ 中間室 １０ 静止側中間リング １１ 第一の回転側摺動リング １２ 第二の回転側摺動リング １６，１７ カバー部材 ２０ 密封摺動面 ２１ 通液溝 ２７ 循環液流路 ２７ａ 流入口 ２７ｂ 流出口

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングの内径部に気密的かつ軸方向
   移動自在に支持された静止側中間リングと、シャフトに
   固定されたカバー部材にそれぞれ気密的かつ弾性的に支
   持され前記静止側中間リングの両端面と対向摺接する第
   一及び第二の回転側摺動リングとを有し、静止側中間リ
   ングと密封対象液側の第一の回転側摺動リングが密封摺
   動するとともに、静止側中間リングと反密封対象液側の
   第二の回転側摺動リングの対向端面の一方に通液溝が形
   成され、前記カバー部材の内径部に、清浄な循環液が導
   入される反密封対象液側の空間に開口した流入口と、静
   止側中間リングと両回転側摺動リングの内周の中間室で
   あって前記密封摺動面の内周近傍に臨んで開口した流出
   口とを有する循環液流路が形成され、前記流出口の開口
   が流入口よりも外径位置にあることを特徴とするメカニ
   カルシール。