JPH0635741U - メカニカルシール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷却液循環のために、ポンプ等の機械部品を
必要としないメカニカルシールを提供する。 【構成】 回転軸Ａの回転によって回転するスプリング
リテーナ２の、冷却液の流路Ｒに臨む面に、冷却液を循
環させるための羽根溝２２を形成した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ビデオテープ用の磁性塗料の粉砕、水性塗料や接着剤の微細化等に 使用される攪拌機等の、回転機械の軸封部に組み付けられるメカニカルシールに 関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、図８に示すように、回転軸９０に固定された２組の回転密封環９１，９ １と、フランジ等の固定部材９２に固定された２組の静止密封環９３，９３の、 それぞれの密封端部同士を圧縮ばね９６，９６の押圧力によって密接させて密封 を行うとともに、上記２組の回転密封環９１，９１、静止密封環９３，９３によ る２か所の密封部分Ｓ，Ｓの間に、冷却液を封入した冷却流路９４（図中一点鎖 線で示す）を形成したメカニカルシールがある。上記冷却流路９４は、軸９０の 回転時に摩擦熱によって高温になる上記密封部分Ｓ，Ｓを、封入された冷却液に よって冷却するためのもので、冷却液は、冷却流路９４の途中に設けたポンプ９ ５によって、当該冷却流路９４内を循環されるようになっている。

【０００３】 また、上記メカニカルシールにおいては、冷却流路９４の途中に設けた加圧タ ンク９７によって冷却流路９４内の冷却液を加圧して、当該冷却流路９４の内圧 を、メカニカルシールによってシールされる装置の内圧と、装置の外圧との差の 中間値に設定し、それによって２か所の密封部分Ｓ，Ｓにおける圧力差を半減さ せることで、各密封部分Ｓ，Ｓの耐圧性を高めることなしに、メカニカルシール を高耐圧化することも行われている。

【０００４】 しかし、上記のように、従来のメカニカルシールにおいては、冷却液循環のた めのポンプ９５等が必要で、複雑かつ大掛かりになるという問題があった。 そこで近時、回転密封環の、上記冷却流路に臨む面に、ポンプの羽根に相当す る羽根溝を設け、この回転密封環の回転により冷却液をポンピングして、冷却流 路内で循環させるようにしたメカニカルシールが提案された（特開昭６２−１０ ８６６６号公報参照）。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、上記メカニカルシールでは、高い寸法精度が要求される回転密封環 に、加工歪みや熱歪み発生の原因となる、肉厚の異なる部分（羽根溝）を形成し ているので、当該回転密封環の寸法精度が悪化して、密封部分における、静止密 封環との密接精度が低下し、液もれ等の問題を生じるおそれがあった。

【０００６】 本考案は、以上の事情に鑑みてなされたものであって、ポンプ等の機械部品を 必要とせず、しかも、液もれ等の問題を生じるおそれのないメカニカルシールを 提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するための、本考案のメカニカルシールは、静止密封環および 回転密封環を冷却液によって冷却するための冷却流路を設けているとともに、回 転軸に一体回転可能に固定されたスプリングリテーナの、上記冷却流路に臨む面 に、当該スプリングリテーナの回転により、冷却液を冷却流路内で循環させる羽 根溝を形成したことを特徴とする。

【０００８】

【作用】

上記構成からなる、本考案のメカニカルシールにおいては、回転密封環ととも に回転軸の回転によって回転し、しかも、上記回転密封環のようにシールの精度 に関係がないスプリングリテーナに、冷却液循環のためのポンピングを行う羽根 溝を設けているので、ポンプ等の機械部品を必要とせず、かつ、液もれ等の問題 を生じるおそれがない。

【０００９】

【実施例】

以下に、本考案のメカニカルシールを、実施例を示す図面を参照しつつ説明す る。 図３に示すように、この実施例のメカニカルシールは、２組の回転密封環３１ ，３２、静止密封環５１，５２による２か所の密封部分Ｓ１，Ｓ２によって、回 転軸Ａと固定フランジＦとの間をシールするためのもので、上記両密封部分Ｓ１ ，Ｓ２の間には、図中一点鎖線で示すように、冷却液を封入した冷却流路Ｒが形 成されている。

【００１０】 なお、図中符号Ｒ１は、前述したように、冷却流路Ｒの内圧を、メカニカルシ ールによってシールされる装置の内圧と、装置の外圧（大気圧）との差の中間値 に設定し、それによって２か所の密封部分Ｓ１，Ｓ２における圧力差を半減させ ることで、各密封部分Ｓ１，Ｓ２の耐圧性を高めることなしに、メカニカルシー ルを高耐圧化するための加圧タンクを示している。

【００１１】 上記メカニカルシールは、回転軸Ａとともに回転する部材と、固定フランジＦ に取り付けられた部材とで構成されており、回転軸Ａとともに回転する部材とし ては、当該回転軸Ａに固定された筒状のスリーブ１と、このスリーブ１の外周面 に、回転軸Ａの軸線方向に摺動自在に外挿されたスプリングリテーナ２および第 １の回転密封環３１と、上記スリーブ１の、高圧側（図において右側）の端部に 固定された第２の回転密封環３２と、スリーブ１の、大気圧側（図において左側 ）の端部に固定された内リング３３とがある。

【００１２】 一方、固定フランジＦに取り付けられた部材としては、当該固定フランジＦに ボルトｎ１によって固定された、略筒状の第１および第２の取り付け部材４１， ４２と、第１の取り付け部材４１の筒内に取り付けられた第１の静止密封環５１ および外リング５３と、第２の取り付け部材４２の筒内に取り付けられた第２の 静止密封環５２とがある。

【００１３】 回転軸Ａとともに回転する部材のうち、スプリングリテーナ２は、図７に示す ように、大気圧側、すなわち第１の静止密封環５１の方向へ回転密封環３１を押 圧する圧縮ばねＢ１を、一方の側面２ａに形成された凹部２１（図６(b) 参照） に収容した状態で保持するためのもので、図５に示すように、８つの凹部２１， ２１…が、上記側面２ａに、等間隔に形成されている。

【００１４】 また、上記スプリングリテーナ２には、図４〜図６(a) に示すように、その外 周面２ｂから、上記凹部２１，２１…が形成された側と反対側の側面２ｃにかけ て、冷却液を冷却流路内で循環させるための１６個の羽根溝２２，２２…が、等 間隔に形成されいる。 上記羽根溝２２は、回転軸Ａの回転にともなってスプリングリテーナ２を回転 させた際に、遠心力によって、図６(a) に一点鎖線の矢印で示すように、冷却液 を側面２ｃ側から外周面２ｂ側へ導くことで、冷却液を加圧してポンピングを行 うもので、その底面２２ａが、冷却液をスムーズに導くために、外周面２ｂから 側面２ｃにかけて滑らかな曲面に形成されている。

【００１５】 さらに、上記スプリングリテーナ２には、図６(c) に示すように、側面２ａか ら側面２ｃへ貫通する４つの通孔２３，２３…が形成されている。この通孔２３ ，２３…には、図２に示すように、先端が回転密封環３１に螺着されるねじｎ２ の頭部が、回転軸Ａの軸線方向に摺動自在に挿通されるようになっている。 また、上記スプリングリテーナ２の内周面２ｄには、図４、図５に示すように 、キー溝２４が形成されている。

【００１６】 上記スプリングリテーナ２は、上記キー溝２４に、図１に示すように、スリー ブ１の外周面に固定したキー６０を係合することで、当該スリーブ１と一体回転 可能で、かつ、回転軸Ａの軸線方向に摺動可能に取り付けられている。また、上 記スリーブ１の、キー６０より高圧側には、図７に示すように、スプリングリテ ーナ２の、高圧側への摺動を規制する環状の突起１１が形成されている。

【００１７】 回転密封環３１は、図１、図２に示すように、環状の本体３１ａと、この本体 ３１ａの一端部に固定された環状のシール部材３１ｂと、上記本体３１ａの他端 部に固定された環状の受圧部材３１ｃとからなり、スリーブ１に、Ｏリングｒ１ を介して、回転軸Ａの軸線方向に摺動自在に外挿されている。 シール部材３１ｂは、全体が超硬合金等からなり、その一方の端面が鏡面に仕 上げられて、第１の静止密封環５１の密封端部とともに第１の密封部分Ｓ１を構 成する密封端部になっている。

【００１８】 受圧部材３１ｃは、前記スプリングリテーナ２によって保持された圧縮ばねＢ １の押圧力を受けるためのもので（図７参照）、この受圧部材３１ｃに、前記ス プリングリテーナ２の通孔２３に挿通されたねじｎ２の先端が螺着されている。 そして、上記回転密封環３１は、上記ねじｎ２によって、スプリングリテーナ ２と一体回転可能で、かつ、回転軸Ａの軸線方向に摺動可能な状態で、スリーブ １に外挿されているとともに、圧縮ばねＢ１によって、第１の静止密封環５１の 方向へ、常時押圧されて、シール部材３１ｂの密封端部を、第１の静止密封環５ １の密封端部に密接させることで、密第１の封部分Ｓ１を構成している。

【００１９】 第２の回転密封環３２は、全体が超硬合金等からなり、その一方の端面が鏡面 に仕上げられて、第２の静止密封環５２の密封端部とともに、第２の密封部分Ｓ ２を構成する密封端部になっている。 上記第２の回転密封環３２は、スリーブ１の、高圧側の端部に形成されたフラ ンジ１２に、断面Ｔ字状の環状のアダプタ６２を介して固定されている。このア ダプタ６２は、上記フランジ１２に、ねじｎ３によって固定されている。なお、 上記フランジ１２の外縁部には、当該フランジ１２とアダプタ６２との間をシー ルするＯリングｒ３が嵌合されており、スリーブ１の、上記フランジ１２が形成 された部分の内周面には、スリーブ１と回転軸ＡとをシールするＯリングｒ２が 嵌合されている。

【００２０】 内リング３３は、その外周面に形成された溝３３ａに、フランジＦ側の外リン グ５３を、円周方向に摺動自在に嵌合することで、回転軸Ａの固定フランジＦに 対する中心位置を維持するためのもので、スリーブ１の、大気圧側の端部に、ね じｎ４によって固定されている。 固定フランジＦに固定される第１の取り付け部材４１は、前記のように筒状に 形成されており、その外周から内周にかけて、前記冷却流路Ｒの一部を構成する 冷却液の取入口４１ｃと吐出口４１ｄとが貫通形成されている。

【００２１】 また、前記ボルトｎ１が挿通される通孔４１ａと、第２の取り付け部材４２に 螺着されるボルトｎ６が挿通される通孔４１ｂとが、上記筒の軸線と平行に形成 されている。 第２の取り付け部材４２は、外方へ突設された鍔部４２ｃを備え、この鍔部４ ２ｃに、前記ボルトｎ１が挿通される通孔４２ａと、ボルトｎ６が螺着されるね じ孔４２ｂとが形成されている。

【００２２】 上記第２の取り付け部材４２は、上記鍔部４２ｃを、第１の取り付け部材４１ と、固定フランジＦとの間に介装した状態で、上記ボルトｎ１，ｎ６によって固 定フランジＦに固定されるもので、上記固定時には、鍔部４２ｃより大気圧側の 部分が、上記第１の取り付け部材４１の筒内に嵌合され、鍔部４２ｃより高圧側 の部分が、固定フランジＦの孔内に嵌合される。

【００２３】 また、上記第２の取り付け部材４２の鍔部４２ｃの両面には、上記固定時に、 第１の取り付け部材４１との間、および、固定フランジＦとの間をシールするＯ リングｒ６，ｒ７が設けられている。 上記第２の取り付け部材４２の、第１の取り付け部材４１の筒内に嵌合された 部分の外周面には、前述した第１の取り付け部材４１の取入口４１ｃ、吐出口４ １ｄとともに冷却流路Ｒの一部を構成すべく、上記取入口４１ｃと連通する環状 の溝４２ｄと、この溝４２ｄから、図１に一点鎖線で示すように、第２の密封部 分Ｓ２へ冷却液を導く通孔４２ｅとが形成されている。

【００２４】 また、上記通孔４２ｅを通って第２の密封部分Ｓ２へ供給された冷却液を、図 １、図２に一点鎖線で示すように、スプリングリテーナ２および第２の密封部分 Ｓ２を通して、前記第１の取り付け部材４１の吐出口４１ｄに導くために、第１ および第２の取り付け部材４１，４２と、スリーブ１との間には、冷却流路Ｒの 一部を構成する隙間Ｖ１，Ｖ２が形成されている。第１の取り付け部材４１との 隙間Ｖ１は、 なお、図中符号４２ｆは、スプリングリテーナ２の回転によってポンピングさ れた冷却液を、第１の取り付け部材４１との隙間Ｖ１へ導くための、冷却流路Ｒ の一部を構成する溝を示している。

【００２５】 第１の静止密封環５１は、Ｏリングｒ４を介して、第１の取り付け部材４１の 筒内に嵌合されているとともに、上記第１の取り付け部材４１の筒内に突出した ピンｐ１を、静止密封環５１に設けた凹部５１ａに係合させることで、回転が規 制されている。 第２の静止密封環５２は、Ｏリングｒ５を介して、第２の取り付け部材４２の 筒内に嵌合されているとともに、上記第２の取り付け部材４２の筒内に突出した ピンｐ２を、静止密封環５２に設けた凹部５２ａに係合させることで、回転が規 制されている。

【００２６】 また、上記第２の静止密封環５２は、第２の取り付け部材４２の筒内に配置さ れた圧縮ばねＢ２によって、第２の回転密封環３２の方向へ、常時押圧されて、 密封端部を、第２の回転密封環３２の密封端部に密接させることで、第２の密封 部分Ｓ２を構成している。 外リング５３は、第１の取り付け部材４１の、大気圧側の先端部に、ねじｎ５ によって固定されている。

【００２７】 上記各部からなる、この実施例のメカニカルシールにおいては、回転軸Ａを回 転させると、この回転軸Ａに固定されたスリーブ１に外挿されたスプリングリテ ーナ２が回転する。そして、このスプリングリテーナ２に形成された羽根溝２２ の部分で、遠心力によって冷却液に圧力がかけられて、図１〜図３に一点鎖線の 矢印で示すように、冷却液が、冷却流路Ｒ内を循環する。

【００２８】 したがって、上記実施例のメカニカルシールによれば、ポンプ等の機械部品を 必要とせずに、より簡単な構造で、冷却流路Ｒ内に冷却液を循環させることが可 能となる。 しかも、上記のように、冷却流路Ｒ内に冷却液を循環させるための羽根溝２２ は、シールの精度に関係がないスプリングリテーナ２に形成されており、シール の精度に関係する回転密封環３１，３２、静止密封環５１，５２は、通常のメカ ニカルシールと同じく、高精度を維持できるので、液もれ等が発生するおそれが ない。

【００２９】 なお、本考案のメカニカルシールの構成は、上記実施例のものには限定されな い。 たとえば、上記実施例のメカニカルシールは、２組の回転密封環３１，３２、 静止密封環５１，５２による２か所の密封部分Ｓ１，Ｓ２を備えたタイプのもの であったが、本考案の構成は、１組の回転密封環および静止密封環による１か所 の密封部分を備えたタイプのメカニカルシールに適用することも、もちろん可能 である。

【００３０】 その他、本考案の要旨を変更しない範囲で、種々の設計変更を施すことができ る。

【００３１】

【考案の効果】

本考案のメカニカルシールは、以上のように構成されており、回転密封環とと もに回転軸の回転によって回転し、しかも、上記回転密封環のようにシールの精 度に関係がないスプリングリテーナに、冷却液循環のためのポンピングを行う羽 根溝を設けているので、ポンプ等の機械部品を必要とせず、かつ、液もれ等の問 題を生じるおそれがない。

【００３２】 したがって、上記構成からなる、本考案のメカニカルシールよれば、ポンプ等 の機械部品を必要としない簡単な構造で、しかも、回転密封環と静止密封環によ る密封部分の発熱を、確実に防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のメカニカルシールの一実施例におけ
る、要部を拡大した断面図である。

【図２】上記実施例のメカニカルシールの、他の部分を
拡大した断面図である。

【図３】上記実施例のメカニカルシールの全体を示す断
面図である。

【図４】上記実施例に使用されている、スプリングリテ
ーナの斜視図である。

【図５】上記スプリングリテーナの側面図である。

【図６】同図(a) は図５のａ−ａ線断面図、同図(b) は
図５のｂ−ｂ線断面図、同図(c) は図５のｃ−ｃ線断面
図である。

【図７】上記実施例における、スプリングリテーナ近傍
の拡大断面図である。

【図８】従来のメカニカルシールの一例を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

２ スプリングリテーナ ２２ 羽根溝 ３１ 回転密封環 ５１ 静止密封環 Ａ 回転軸 Ｂ１ 圧縮ばね Ｒ 冷却流路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸に外挿された静止密封環および回転
   密封環のそれぞれの密封端部同士を密接させているとと
   もに、上記回転密封環の一端部と、回転軸に一体回転可
   能に固定されたスプリングリテーナとの間に、回転密封
   環を静止密封環方向へ押圧する圧縮ばねを介在させたメ
   カニカルシールにおいて、上記静止密封環および回転密
   封環を冷却液によって冷却するための冷却流路を設けて
   いるとともに、スプリングリテーナの、上記冷却流路に
   臨む面に、当該スプリングリテーナの回転により、冷却
   液を冷却流路内で循環させる羽根溝を形成したことを特
   徴とするメカニカルシール。