WO2016140092A1 - メカニカルシール装置、ダブルシール装置およびダブルメカニカルシール装置 - Google Patents
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- F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
Definitions
- the present invention relates to a mechanical seal device, a double seal device, and a double mechanical seal device used for, for example, a pump or a generator.
- a mechanical seal device used for a pump a device shown in Patent Document 1 below is known.
- a stationary sealing ring is provided on the inner peripheral side of the pump housing via a cup gasket.
- the rotational sliding surface of the rotary sealing ring slides on the stationary sliding surface of the stationary sealing ring.
- a cup gasket is joined to the outer peripheral surface of the stationary seal ring by a baking process (vulcanization process).
- vulcanization process a rubber cup gasket and a stationary sealing ring made of metal, ceramic, or the like are integrated, and handling is improved.
- the stationary seal ring may crack due to the influence of the contact with the mold during vulcanization of the cup gasket and the vulcanization pressure.
- cracks in ceramic static seal rings are difficult to detect and require a lot of time for inspection. This tendency has become remarkable with the increase in the size of the mechanical seal device.
- the stationary seal ring and the cup gasket are not joined by a baking process or the like.
- the cup gasket may protrude from the outer peripheral surface of the stationary sealing ring due to the pressure of the sealed fluid. It was.
- the back surface of the stationary seal ring (the surface opposite to the stationary sliding surface in the axial direction) is in direct contact with the stepped surface of the housing. As a result, the slurry in the fluid to be sealed enters, and foreign matter tends to accumulate.
- the present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to reduce the possibility that the cup gasket protrudes outward from the outer peripheral surface of the stationary sealing ring, and further, between the back surface of the stationary sealing ring and the stepped surface of the housing. It is an object to provide a mechanical seal device, a double seal device, and a double mechanical seal device in which foreign matter is not easily caught between them.
- a mechanical seal device comprises: An elastic seal member attached to the outer periphery of a rotating shaft rotatable inside the housing so as to rotate together with the rotating shaft; A rotary seal ring attached to the shaft end of the elastic seal member and rotating together with the elastic seal member; A stationary sealing ring having a stationary sliding surface sliding with the rotating sealing ring; A cup gasket held between the stationary seal ring and the housing; A washer that prevents the cup gasket from moving axially relative to the housing;
- the cup gasket is A gasket body capable of being compressed and held between an outer peripheral surface of the stationary seal ring and a partial inner peripheral surface of the housing; An inward convex portion that is molded integrally with the gasket body and projects radially inward, The inward convex portion can be compressed and held in the axial direction between a back surface located on the opposite side to the stationary sliding surface of the stationary sealing ring in the axial direction and the housing. It is characterized by being.
- an inward convex portion is formed on the gasket body of the cup gasket.
- the inward convex portion is held between the back surface of the stationary sealing ring and the stepped surface of the housing, and covers at least a part of the back surface of the stationary sealing ring. Therefore, the force based on the pressure of the fluid to be sealed acting on the back surface of the stationary seal ring is reduced as compared with the conventional case, and the force for increasing the distance between the back surface of the stationary seal ring and the stepped surface of the housing is reduced. Further, the washer prevents the cup gasket from moving in the axial direction with respect to the housing.
- the cup gasket is less likely to come out from the outer peripheral surface of the stationary seal ring due to the pressure of the sealed fluid. Will improve.
- the force based on the pressure of the sealed fluid acting on the back surface of the stationary seal ring is smaller than the conventional one, and the back surface of the stationary seal ring and the stepped surface of the housing The force to increase the distance between is reduced. For this reason, there is less possibility that foreign matter in the slurry is caught between the back surface of the stationary seal ring and the stepped surface of the housing. As a result, the stationary sliding surface of the stationary sealing ring is not distorted, and the sealing performance is improved. Furthermore, the stationary seal ring is less damaged by foreign matter, and the durability of the stationary seal ring is improved.
- the cup gasket is less likely to come out from the outer peripheral surface of the stationary seal ring due to the pressure of the sealed fluid.
- the cup gasket is not joined but may simply be in pressure contact. Therefore, it is not necessary to bake the cup gasket on the stationary seal ring, and cracks of the stationary seal ring can be effectively prevented.
- At least one of the gasket body and the washer is formed with a fitting portion that suppresses relative rotation.
- the stationary seal ring can be prevented from rotating together with the rotary seal ring.
- a disk-shaped case may be interposed between the gasket body and the washer.
- the disc-shaped case and the cup gasket may be integrated by a baking process.
- the disc-shaped case is made of metal and is unlikely to crack unlike ceramics.
- you may form the fitting part which becomes those rotation prevention between a disk-shaped case and a washer.
- the radially inner end of the washer may be configured to restrict axial movement of the stationary seal ring.
- the radially inner end of the washer may be locked to the stationary seal ring to limit axial movement of the stationary seal ring toward the rotary seal ring.
- An outer convex portion may be formed on the outer peripheral surface of the stationary seal ring.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a double mechanical seal device according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a half sectional perspective view showing a combination of the first stationary sealing ring and the first cup gasket shown in FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the sliding surface between the first stationary seal ring and the first rotary seal ring shown in FIG.
- FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a double mechanical seal device according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 5 is a half sectional exploded perspective view showing a combination of the first stationary seal ring, the first cup gasket and the case shown in FIG.
- FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a double mechanical seal device according to still another embodiment of the present invention.
- FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a double mechanical seal device according to still another embodiment of the present invention.
- FIG. 8 is a half sectional perspective view showing a combination of the first stationary seal ring and
- a double mechanical seal device 2 according to an embodiment of the present invention comprises a first mechanical seal device 2a and a second mechanical seal device 2b.
- the double mechanical seal device 2 seals a gap between the outer peripheral surface of the rotating shaft 6 rotatable inside the first housing 4a and the second housing 4b and the inner peripheral surfaces of the housings 4a and 4b.
- the first housing 4a is, for example, a pump housing, and water as a sealed fluid is sealed in the pump chamber 8a therein.
- the second housing 4b is, for example, a motor or generator housing, and air is sealed, for example, in the drive chamber 8b therein.
- An oil chamber 10 is provided around the rotary shaft 6 between the first housing 4a and the second housing 4b, and the oil chamber 10 is filled with oil.
- the first mechanical seal device 2a and the second mechanical seal device 2b basically have the same configuration.
- the following description has the same configuration unless otherwise specified.
- the first mechanical seal device 2a includes a first bellows 12a as a first elastic seal member, a first rotating seal ring 30a attached to the first bellows 12a, and a first sliding with respect to the first rotating seal ring 30a. It has a stationary seal ring 40a and a first cup gasket 50a attached between the first stationary seal ring 40a and the first housing 4a.
- the second mechanical seal device 2b is slid with respect to the second bellows 12b as the second elastic seal member, the second rotary seal ring 30b attached to the second bellows 12b, and the first rotary seal ring 30b. And a second cup gasket 50b attached between the second stationary seal ring 40b and the second housing 4b.
- the first bellows 12a and the second bellows 12b are attached to the outer peripheral surface of the rotating shaft 6 so as to face each other at a predetermined interval along the axis C of the rotating shaft 6.
- the first bellows 12a and the second bellows 12b have the same configuration except that their directions are different.
- the first mechanical seal device 2a including the first bellows 12a will be described, and a part of the description of the second mechanical seal device 2b including the second bellows 12b will be omitted.
- the first bellows 12a has a cylindrical portion 14a attached in close contact with the outer peripheral surface of the rotary shaft 6, and a bellows portion 16a formed integrally with one end of the cylindrical portion 14a close to the first housing 4a.
- a tightening ring 18 a is disposed on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 14 a, and the cylindrical portion 14 a is tightened to the outer peripheral surface of the rotating shaft 6.
- the bellows portion 16a can be elastically deformed along the direction of the axis C of the rotary shaft 6, and the back surface of the first rotary seal ring 30a is fitted to the outer periphery of the bellows portion 16a.
- the ring-shaped outer peripheral portion of the bellows portion 16a and the outer peripheral portion of the first rotary seal ring 30a are integrated by a caulking portion 22a of the first mounting bracket 20a.
- the side facing the sliding surfaces 32a, 42a, 32b, and 42b is referred to as a front surface (front), and the surface facing the opposite side is referred to as a back surface (rear).
- an inward convex portion 24a for preventing rotation is formed at one or more positions along the circumferential direction, and the inward convex portion 24a is formed in the first rotation. Engage with the fitting notch 34a formed on the outer peripheral surface of the sealing ring 30a, and the rotation is prevented.
- the bellows back surface portion 26a is integrally formed with the caulking portion 22a of the first mounting bracket 20a.
- the bellows back surface portion 26a contacts the back surface of the bellows portion 16a (the side surface opposite to the joint surface with the first rotary seal ring 30a) and holds the bellows portion 16a.
- a ring fitting portion 28a is formed integrally with the bellows back portion 26a. The ring fitting portion 28a is fitted to the tightening ring 18a. For this reason, the first mounting bracket 20a, the first bellows 12a, and the first rotary seal ring 30a can be rotated together with the rotary shaft 6 around the axis C thereof.
- the first bellows 12a is made of an elastically deformable material such as rubber, synthetic resin, or spring material.
- the fastening ring 18a and the first mounting bracket 20a are made of metal, for example.
- the first rotating seal ring 30a is made of, for example, a metal such as carbon, SiC, ceramic, or cemented carbide.
- the first rotational sliding surface 32a of the first rotational sealing ring 30a and the second rotational sliding surface 32b of the second rotational sealing ring 30b have different sliding areas, and the first rotational sliding surface.
- the sliding area of the surface 32a is larger than the sliding area of the 2nd rotation sliding surface 32b, it is not limited to this. By increasing the sliding area, the sealing characteristics are improved even when the pressure difference is large, such as the pump pressure and atmospheric pressure.
- the first stationary sealing ring 40a having the first stationary sliding surface 42a that slides on the first rotational sliding surface 32a of the first rotational sealing ring 30a is held by the first cup gasket 50a.
- the first stationary seal ring 40a and the second stationary seal ring 40b have different cross-sectional shapes, and the first cup gasket 50a and the second cup gasket 50b also have different cross-sectional shapes.
- the first stationary sealing ring 40a has a first stationary sliding surface 42a having substantially the same area as the first rotational sliding surface 32a of the first rotational sealing ring 30a.
- the inner diameter of the first stationary seal ring 40 a is larger than the outer diameter of the rotary shaft 6, and a gap is generated between the first stationary seal ring 40 a and the rotary shaft 6. This relationship is the same between the first rotary seal ring 30a and the rotary shaft 6.
- the first stationary seal ring 40a is made of, for example, the same material as the first rotary seal ring 30a, but is not necessarily made of the same material, and may be made of different materials.
- the second stationary sliding of the second stationary sealing ring 40b is performed in order to bring the first rotational sliding surface 32a of the first rotating sealing ring 30a into close contact with the first stationary sliding surface 42a of the first stationary sealing ring 40a.
- a coiled spring 70 is disposed between the first bellows 12a and the second bellows 12b in order to bring the second rotation sliding surface 32b of the second rotation sealing ring 30b into close contact with the surface 42b.
- one end of the spring 70 in the axial direction contacts the bellows back surface portion 26a of the first mounting bracket 20a, and the other end contacts the bellows back surface portion (reference numeral omitted) of the second mounting bracket 20b. Touch.
- the spring force of the spring 70 is transmitted to the rotary sealing rings 30a and 30b via the bellows 16a of the respective bellows 12a and 12b, and presses them toward the stationary sealing rings 40a and 40b.
- a first cup gasket 50a is disposed between the first stationary seal ring 40a and the first housing 4a.
- the first cup gasket 50a can be compressed and held between the outer peripheral surface of the first stationary seal ring 40a and the stepped inner peripheral surface 5a formed near the outer surface of the first housing 4a.
- a first gasket body 52a is provided.
- a first inward convex portion 54a protruding inward in the radial direction is integrally formed at one end of the first gasket body 52a in the axial direction.
- the first inward convex portion 54a is continuous with the back surface located on the opposite side to the first stationary sliding surface 42a of the first stationary sealing ring 40a and the stepped inner peripheral surface 5a of the first housing 4a. It is possible to be compressed and held between the formed step surface 7a.
- the inner diameter d1 of the inner peripheral surface 57 of the inward convex portion 54a is substantially the same as the inner diameter d2 of the inner diameter side joining position 15a with the first rotating seal ring 30a in the first bellows 12a.
- the pressure of the fluid sealed inside the pump chamber 8a acts on the inner diameter side joining position 15a of the first bellows 12a with the first rotary seal ring 30a. Therefore, the pressure balances with the fluid pressure acting on the back surface of the stationary sealing ring 40a located on the inner diameter side of the inner peripheral surface 57 of the inward convex portion 54a, and the adhesion force of the sliding surfaces 32a and 42a. Will improve.
- the inner diameters d1 and d2 may change depending on the pressure level of the sealed fluid.
- the radial thickness of the gasket body 52a is approximately the same as the radial thickness of the stationary seal ring 40a.
- the radial thickness of the gasket body 52a is twice or more larger than the axial thickness of the inward convex portion 54a.
- an outer peripheral convex portion 55 having a circular arc cross section may be formed on the outer peripheral surface of the cup gasket 50a.
- This outer peripheral convex portion 55 is elastically deformed and brought into close contact with the stepped inner peripheral surface 5a of the housing 4a shown in FIG. 3 to improve the sealing performance of that portion.
- an axial convex portion 46 is integrally formed on the inner peripheral portion of the front end surface 41 along the axis C of the stationary seal ring 40a, and a stationary sliding surface 42a is formed at the shaft end. It is formed.
- the axial convex part 56 is integrally formed in the outer peripheral part of the front end surface 51 along the axial center C of the cup gasket 50a.
- the stationary sealing ring 40a comes into close contact with the inner peripheral surface of the cup gasket 50a.
- the outer peripheral surface of the stationary sealing ring 40a is in close contact with the gasket body 52a of the cup gasket 50a, and the outer peripheral portion of the back surface of the stationary sealing ring 40a is in close contact with the inward convex portion 54a of the cup gasket 50a.
- the material of the cup gasket 50a is not particularly limited, but is made of a rubber material having excellent elasticity or a synthetic resin.
- the cup gasket 50a is not integrated with the stationary seal ring 40a by baking or the like, and can be separated.
- a notch-shaped engaging recess 58 is formed in at least a part of the circumferential direction of the axial protrusion 56 of the cup gasket 50a.
- the engaging recess 58 is formed at only one location along the circumferential direction of the axial projection 56, but it may be formed at two locations at 180 ° symmetrical positions, or at approximately equal intervals. Alternatively, it may be formed at two or more places at unequal intervals.
- the engaging concave portion 58 is engaged with an engaging convex portion 62 formed at the inner end of a disc-shaped washer 60, thereby preventing rotation of the cup gasket 50a.
- the washer 60 is detachably fixed to the oil chamber side end surface of the housing 4a with a bolt 64 or the like. The inward end portion of the washer 60 is in close contact with the end face of the axial convex portion 56 of the cup gasket 50a, and suppresses the cup gasket 50a from protruding to the oil chamber 10 side.
- an inward convex portion 54a is formed on the gasket body 52a of the first cup gasket 50a.
- the inward convex portion 54a is held between the back surface of the stationary seal ring 40a and the stepped surface 7a of the housing 4a, and covers at least a part of the back surface of the stationary seal ring 40a. Therefore, the force based on the pressure of the fluid to be sealed acting on the back surface of the stationary seal ring 40a is smaller than that in the past, and the force is intended to increase the distance between the back surface of the stationary seal ring 40a and the stepped surface 7a of the housing 4a. Becomes smaller. Further, the washer 60 prevents the cup gasket 50a from moving in the axial direction with respect to the housing 4a.
- the cup gasket 50a is moved from the outer peripheral surface of the stationary seal ring 40a to the oil chamber 10 by the pressure of the sealed fluid even when the size of the shaft diameter is increased. The possibility of coming off toward the surface is reduced, and the sealing performance is improved.
- the cup gasket 50a which is an elastic member, exists between the back surface of the stationary seal ring 40a and the step surface 7a, and fills the gap. For this reason, there is less possibility that foreign matter or the like in the slurry is caught between the back surface of the stationary seal ring 40a and the stepped surface of the housing 4a. As a result, the stationary sliding surface 42a of the stationary sealing ring 40a is not distorted, and the sealing performance is improved. Furthermore, damage to the stationary seal ring 40a due to foreign matters is reduced, and the durability of the stationary seal ring 40a is improved.
- the cup gasket 50 a may come out from the outer peripheral surface of the stationary sealing ring 40 a toward the oil chamber 10 due to the pressure of the sealed fluid. Therefore, the stationary seal ring 40a and the cup gasket 50a are not joined but only need to be in pressure contact. Therefore, it is not necessary to bake the cup gasket 50a on the stationary seal ring 40a, and cracks of the stationary seal ring 40a can be effectively prevented.
- the cup gasket 50a and the washer 60 are formed with a fitting recess 58 and a fitting projection 62 that suppress relative rotation, respectively. For this reason, it becomes possible to suppress relative rotation of the cup gasket 50a, and it is possible to suppress the stationary seal ring 40a from rotating together with the rotary seal ring 30a.
- the cup gasket 50a1 is different from the cup gasket 50a shown in FIG. 2 in that the front end face 51 of the gasket body 52a1 is not formed with the axial convex portion 56. Instead, the outer peripheral side end surface of the disc-shaped case 80 is integrated with the front end surface 51 by bonding or baking. This bonding or baking process is not essential and is appropriately applied depending on the application.
- the inner peripheral side end portion 82 of the disk-shaped case 80 comes into contact with the front end surface 41 of the stationary sealing ring 40a.
- the disc-shaped case 80 is made of metal or the like, and unlike a ceramic or the like, it is difficult to cause cracks.
- the outer diameter of the disk-shaped case 80 may be substantially the same as or smaller than the outer diameter of the front end face 51, and the inner diameter of the case 80 is located on the outer diameter side of the position where the axial protrusion 46 is formed. It may be substantially the same as or larger than the inner diameter of the front end surface 41.
- a notch-shaped engaging recess 58a1 is formed in at least a part of the case 80 in the circumferential direction.
- the engaging recess 58a1 is formed at only one place along the circumferential direction of the case 80. However, it may be formed at two places at 180 ° symmetrical positions, or at substantially equal intervals or unequal. You may form in two or more places at intervals.
- the engaging concave portion 58a1 is engaged with the engaging convex portion 62 formed at the inner end of the disc-shaped washer 60, thereby preventing the cup gasket 50a1 from rotating. .
- the inner peripheral side end 82 of the case 80 is locked to the front end surface 41 of the stationary seal ring 40a, so that the stationary seal ring 40a is restricted from moving axially toward the rotary seal ring 30a. It is. With this configuration, the distance between the back surface of the stationary seal ring 40a and the stepped surface 7a of the housing 4a can be kept substantially constant, and the compression acting on the inward convex portion 54a of the cup gasket 50a1. The force is also substantially constant, and the sealing performance is improved.
- the washer 60 and the case 80 are formed separately, but they may be formed as a single unit.
- the configuration between the first cup gasket 50a2 and the washer 60a2 of the first mechanical seal device 2a2 is different.
- the only difference is that the axial length of the first stationary seal ring 40a2 is increased, and the other configuration is the same as that of the first embodiment, and common members are denoted by common reference numerals. .
- the cup gasket 50a2 is different from the cup gasket 50a shown in FIG. 2 in that the front end face 51 of the gasket body 52a2 is not formed with the axial convex portion 56.
- the front end face 51 of the cup gasket 50a2 is flush with the front end face 41 of the stationary sealing ring 40a2.
- the axial length of the gasket main body 52a2 is made longer than the length of the gasket main body 52a of the first embodiment, and the axial length of the stationary sealing ring 40a2 is set to the static sealing of the first embodiment. It is longer than the ring 40a.
- the washer 60a2 of this embodiment has an inner diameter of the inner end portion 66 smaller than the inner diameter of the washer 60 of the first embodiment, and the inner end portion 66 is a front end surface of the stationary sealing ring 40a2. 41 abuts. The back surface of the washer 60a2 is also in contact with the front end surface 51 of the gasket body 52a2.
- This configuration can restrict the stationary seal ring 40a2 from moving in the axial direction toward the rotary seal ring 30a. Therefore, the distance between the back surface of the stationary seal ring 40a and the stepped surface 7a of the housing 4a can be kept substantially constant, and the compressive force acting on the inward convex portion 54a of the cup gasket 50a2 becomes substantially constant, Sealability is improved.
- the inner end portion 66 of the washer 60a2 may be engaged with the front end surface 41 of the stationary seal ring 40a2.
- the inner end 66 of the washer 60a2 may be configured not to engage with the stationary seal ring 40a2. In that case, the assembly of the stationary seal ring 40a and the cup gasket 50a2 becomes easy.
- the cup gasket 50a3 is different from the cup gasket 50a shown in FIG. 2 in the radial direction at the inner peripheral corner corresponding to the intersection of the gasket body 52a3 and the inward convex portion 54a.
- a fitting recess 53 that is recessed outward is formed.
- an outer convex portion 43 that fits into the fitting concave portion 53 is formed on the outer peripheral surface on the back side of the stationary seal ring 40a3.
- the present invention is applied to the double mechanical seal device 2 including the first mechanical seal device 2a and the second mechanical seal device 2b.
- the present invention is the first mechanical seal device.
- the present invention can also be applied to a mechanical seal device composed only of the above.
- the second mechanical seal device 2b may be replaced with a seal device other than the mechanical seal device.
- the structure of the mechanical seal device of the present invention is preferably applied to a mechanical seal device having a shaft diameter of 20 to 50 mm, but is not particularly limited, and is also applied to a large or small mechanical seal device. be able to.
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Abstract
カップガスケット５０ａは、静止密封環４０ａの外周面とハウジング４ａの一部の内周面５ａとの間で圧縮されて保持されることが可能なガスケット本体５２ａと、ガスケット本体５２ａと一体に成形されて径方向の内側に突出する内方凸部５４ａとを有する。内方凸部５４ａは、静止密封環４０ａの静止摺動面４２ａと軸方向に反対側に位置する背面と、ハウジング４ａの内周面５ａに連続する段差面７ａと、の間で圧縮されて保持されることが可能になっている。
Description
本発明は、たとえばポンプや発電機などに用いられるメカニカルシール装置、ダブルシール装置およびダブルメカニカルシール装置に関する。
たとえばポンプに用いられるメカニカルシール装置としては、下記の特許文献１に示す装置が知られている。このメカニカルシール装置では、ポンプのハウジングの内周側にカップガスケットを介して静止密封環が設けられている。静止密封環の静止摺動面には、回転密封環の回転摺動面が摺動するようになっている。
従来のメカニカルシール装置では、静止密封環の外周面にカップガスケットが焼き付け処理（加硫処理）により接合されている。焼き付け処理によりゴム製のカップガスケットと、金属やセラミックなどで構成してある静止密封環とが一体化され、ハンドリング性が向上する。
しかしながら、従来では、静止密封環がカップガスケットの加硫時の金型との接触・加硫圧力等の影響で、静止密封環にクラックが生じることがある。特に、セラミック製静止密封環の割れは発見が難しく、検査に工数が掛かる。この傾向は、メカニカルシール装置の大型化と共に顕著になってきている。
そこで、静止密封環とカップガスケットとを焼き付け処理などによる接合を行わないことも考えられる。しかしながら、従来の構造において、静止密封環とカップガスケットとを焼き付け処理などによる接合を行わないと、被密封流体の圧力により、カップガスケットが静止密封環の外周面から外側にはみ出してしまうおそれがあった。
また、従来のメカニカルシール装置では、静止密封環の背面（静止摺動面と軸方向反対側の面）が、ハウジングの段差面に直接に接触する構造であったため、それらの間に被密封流体の圧力が作用して、被密封流体中のスラリーなどが入り込み、異物が溜まり易い。
静止密封環の背面とハウジングの段差面との間に異物が入り込むと、被密封流体の圧力が低下したときに、異物が、静止密封環の背面とハウジングの段差面との間で噛み込まれて静止密封環の静止摺動面が歪み、回転摺動面との間に隙間が生じ、そこから流体が漏れるおそれがある。また、静止密封環の背面とハウジングの段差面との間に異物が噛み込まれると、静止密封環の耐久性を悪化させてしまう。
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、カップガスケットが静止密封環の外周面から外側にはみ出してしまうおそれが少なく、しかも、静止密封環の背面とハウジングの段差面との間に異物が噛み込まれにくいメカニカルシール装置、ダブルシール装置およびダブルメカニカルシール装置を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明に係るメカニカルシール装置は、
ハウジングの内部で回転可能な回転軸の外周に当該回転軸と共に回転するように取り付けられる弾性シール部材と、
前記弾性シール部材の軸端に取り付けられ、前記弾性シール部材と共に回転する回転密封環と、
前記回転密封環と摺動する静止摺動面を持つ静止密封環と、
前記静止密封環と前記ハウジングとの間に保持されるカップガスケットと、
前記カップガスケットが前記ハウジングに対して軸方向に移動することを防止するワッシャと、を有するメカニカルシール装置であって、
前記カップガスケットは、
前記静止密封環の外周面と前記ハウジングの一部の内周面との間で圧縮されて保持されることが可能なガスケット本体と、
前記ガスケット本体と一体に成形されて径方向の内側に突出する内方凸部とを有し、
前記内方凸部は、前記静止密封環の前記静止摺動面と軸方向反対側に位置する背面と、前記ハウジングと、の間で軸方向に圧縮されて保持されることが可能になっていることを特徴とする。
ハウジングの内部で回転可能な回転軸の外周に当該回転軸と共に回転するように取り付けられる弾性シール部材と、
前記弾性シール部材の軸端に取り付けられ、前記弾性シール部材と共に回転する回転密封環と、
前記回転密封環と摺動する静止摺動面を持つ静止密封環と、
前記静止密封環と前記ハウジングとの間に保持されるカップガスケットと、
前記カップガスケットが前記ハウジングに対して軸方向に移動することを防止するワッシャと、を有するメカニカルシール装置であって、
前記カップガスケットは、
前記静止密封環の外周面と前記ハウジングの一部の内周面との間で圧縮されて保持されることが可能なガスケット本体と、
前記ガスケット本体と一体に成形されて径方向の内側に突出する内方凸部とを有し、
前記内方凸部は、前記静止密封環の前記静止摺動面と軸方向反対側に位置する背面と、前記ハウジングと、の間で軸方向に圧縮されて保持されることが可能になっていることを特徴とする。
本発明に係るメカニカルシール装置では、カップガスケットのガスケット本体には、内方凸部が形成してある。内方凸部は、静止密封環の背面とハウジングの段差面との間に保持され、静止密封環の背面の少なくとも一部を覆うことになる。そのため、静止密封環の背面に作用する被密封流体の圧力に基づく力が従来に比較して小さくなり、静止密封環の背面とハウジングの段差面との距離を広げようとする力が小さくなる。また、ワッシャにより、カップガスケットがハウジングに対して軸方向に移動することを防止している。
これらの複合作用として、本発明のメカニカルシール装置では、そのサイズが大きくなったとしても、カップガスケットが、被密封流体の圧力で静止密封環の外周面から外側に抜けるおそれが少なくなり、シール性が向上する。
また、本発明のメカニカルシール装置では、前述したように、静止密封環の背面に作用する被密封流体の圧力に基づく力が従来に比較して小さくなり、静止密封環の背面とハウジングの段差面との距離を広げようとする力が小さくなる。そのため、静止密封環の背面とハウジングの段差面との間に、スラリー中の異物などが噛み込むおそれが少なくなる。その結果、静止密封環の静止摺動面が歪むことがなくなり、シール性が向上する。さらに、異物による静止密封環のダメージが少なくなり、静止密封環の耐久性が向上する。
また、本発明のメカニカルシール装置では、そのサイズが大型化したとしても、カップガスケットが、被密封流体の圧力で静止密封環の外周面から外側に抜けるおそれが少なくなることから、静止密封環とカップガスケットとは、接合されておらず、単に圧接しているのみでよい。そのため、カップガスケットを静止密封環に焼き付け処理する必要がなくなり、静止密封環のクラックなどを有効に防止することができる。
好ましくは、前記ガスケット本体および前記ワッシャの少なくとも一方には、相対回転を抑制する嵌合部が形成してある。ガスケット本体の相対回転を抑制することで、静止密封環が回転密封環と共に回転してしまうことを抑制することができる。
前記ガスケット本体と前記ワッシャとの間には、円板状ケースが介在してあってもよい。円板状ケースとカップガスケットとは、焼き付け処理により一体化してあっても良い。円板状ケースは、金属などで構成され、セラミックなどとは異なり、クラックが生じ難い。なお、円板状ケースとワッシャとの間には、それらの回り止めとなる嵌合部を形成しても良い。
前記ワッシャの半径方向の内方端部は、前記静止密封環の軸方向移動をも規制するように構成してあっても良い。たとえばワッシャの半径方向の内方端部が静止密封環に係止し、静止密封環が回転密封環に向けて軸方向移動することを制限するようにしても良い。このように構成することで、静止密封環の背面とハウジングの段差面との間の距離を略一定に保つことが可能になり、カップガスケットの内方凸部に作用する圧縮力も略一定になり、シール性が向上する。
前記静止密封環の外周面には、外方凸部が形成してあっても良い。このように構成することで、カップガスケットは、静止密封環の外周面から、さらに抜けにくくなる。
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
第１実施形態
図１に示すように、本発明の一実施形態に係るダブルメカニカルシール装置２は、第１メカニカルシール装置２ａと、第２メカニカルシール装置２ｂとから成る。このダブルメカニカルシール装置２は、第１ハウジング４ａおよび第２ハウジング４ｂの内部で回転可能な回転軸６の外周面と、各ハウジング４ａおよび４ｂの内周面との間の隙間をシールする。
図１に示すように、本発明の一実施形態に係るダブルメカニカルシール装置２は、第１メカニカルシール装置２ａと、第２メカニカルシール装置２ｂとから成る。このダブルメカニカルシール装置２は、第１ハウジング４ａおよび第２ハウジング４ｂの内部で回転可能な回転軸６の外周面と、各ハウジング４ａおよび４ｂの内周面との間の隙間をシールする。
第１ハウジング４ａは、たとえばポンプのハウジングであり、その内部のポンプ室８ａ内には、たとえば被密封流体としての水が密封してある。また、第２ハウジング４ｂは、たとえばモータまたは発電機のハウジングであり、その内部の駆動室８ｂ内には、たとえば空気が密封されている。第１ハウジング４ａと第２ハウジング４ｂとの間で回転軸６の周囲には、オイル室１０が設けられており、オイル室１０の内部には、油が充填してある。
第１メカニカルシール装置２ａと第２メカニカルシール装置２ｂとは、基本的には同様な構成を有する。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。
第１メカニカルシール装置２ａは、第１弾性シール部材としての第１ベローズ１２ａと、第１ベローズ１２ａに取り付けられる第１回転密封環３０ａと、第１回転密封環３０ａに対して摺動する第１静止密封環４０ａと、第１静止密封環４０ａと第１ハウジング４ａ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。
同様に、第２メカニカルシール装置２ｂは、第２弾性シール部材としての第２ベローズ１２ｂと、第２ベローズ１２ｂに取り付けられる第２回転密封環３０ｂと、第１回転密封環３０ｂに対して摺動する第２静止密封環４０ｂと、第２静止密封環４０ｂと第２ハウジング４ｂ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。
第１ベローズ１２ａと第２ベローズ１２ｂとは、回転軸６の軸芯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６の外周面に取り付けられる。第１ベローズ１２ａと第２ベローズ１２ｂとは、向きが異なる以外は、同様な構成を有する。以下、第１ベローズ１２ａを含む第１メカニカルシール装置２ａについて説明し、第２ベローズ１２ｂを含む第２メカニカルシール装置２ｂの説明は、一部省略する。
第１ベローズ１２ａは、回転軸６の外周面に密着して取り付けられる円筒部１４ａと、第１ハウジング４ａに近い円筒部１４ａの一端に一体に成形されるベロー部１６ａと、を有する。円筒部１４ａを回転軸６の外周面に密着させるために、円筒部１４ａの外周面には締付リング１８ａが配置してあり、円筒部１４ａを回転軸６の外周面に締め付けている。
ベロー部１６ａは、回転軸６の軸芯Ｃの方向に沿って弾性変形可能であり、ベロー部１６ａの外周部には、第１回転密封環３０ａの背面が凹凸嵌合してある。図３に示すように、ベロー部１６ａのリング状外周部と、第１回転密封環３０ａの外周部とは、第１取付金具２０ａのカシメ部２２ａにより一体化してある。なお、本実施形態においては、摺動面３２ａ，４２ａ，３２ｂ，４２ｂに向かう側を前面（前方）と称し、それと反対側を向く面を背面（後方）とする。
カシメ部２２ａの内周面には、周方向に沿って一箇所または二箇所以上の位置で、回り止め用内方凸部２４ａが形成してあり、この内方凸部２４ａが、第１回転密封環３０ａの外周面に形成してある嵌合用切り欠き３４ａに係合し、回り止めが成される。
第１取付金具２０ａのカシメ部２２ａには、ベロー背面部２６ａが一体に成形してある。ベロー背面部２６ａは、ベロー部１６ａの背面（第１回転密封環３０ａとの接合面の反対側面）に接触してベロー部１６ａを保持する。また、ベロー背面部２６ａには、リング嵌合部２８ａが一体に成形してある。リング嵌合部２８ａは、締付リング１８ａに嵌合する。そのため、第１取付金具２０ａと第１ベローズ１２ａと第１回転密封環３０ａとは、一緒になって回転軸６と共に、その軸芯Ｃ回りに回転可能になっている。
第１ベローズ１２ａ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１８ａおよび第１取付金具２０ａは、たとえば金属などで構成してある。第１回転密封環３０ａ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。
本実施形態では、第１回転密封環３０ａの第１回転摺動面３２ａと、第２回転密封環３０ｂの第２回転摺動面３２ｂとは、その摺動面積が異なり、第１回転摺動面３２ａの摺動面積が、第２回動摺動面３２ｂの摺動面積よりも大きく成っているが、これに限定されない。摺動面積を大きくすることで、ポンプ圧力と大気圧などのように、圧力差が大きい場合でもシール特性が向上する。
第１回転密封環３０ａの第１回転摺動面３２ａに摺動する第１静止摺動面４２ａを持つ第１静止密封環４０ａは、第１カップガスケット５０ａにより保持してある。第１静止密封環４０ａと第２静止密封環４０ｂとは、その断面形状は異なり、第１カップガスケット５０ａと第２カップガスケット５０ｂとの断面形状も異なる。
第１静止密封環４０ａは、第１回転密封環３０ａの第１回転摺動面３２ａと略同じ面積の第１静止摺動面４２ａを有する。第１静止密封環４０ａの内径は、回転軸６の外径よりも大きく、第１静止密封環４０ａと回転軸６との間には、隙間が生じている。この関係は、第１回転密封環３０ａと回転軸６との間でも同じである。
第１静止密封環４０ａは、たとえば第１回転密封環３０ａ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。
第１静止密封環４０ａの第１静止摺動面４２ａに第１回転密封環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静止密封環４０ｂの第２静止摺動面４２ｂに第２回転密封環３０ｂの第２回転摺動面３２ｂを密着させるために、第１ベローズ１２ａと第２ベローズ１２ｂとの間には、コイル状のスプリング７０が配置される。
スプリング７０の軸方向の一端は、図３に示すように、第１取付金具２０ａのベロー背面部２６ａに当接し、他の一端は、第２取付金具２０ｂのベロー背面部（符号省略）に当接する。スプリング７０のバネ力は、それぞれのベローズ１２ａ，１２ｂのベロー部１６ａを介して回転密封環３０ａ，３０ｂに伝わり、それぞれを、静止密封環４０ａ，４０ｂに向けて押圧する。
第１静止密封環４０ａと第１ハウジング４ａとの間には、第１カップガスケット５０ａが配置される。第１カップガスケット５０ａは、第１静止密封環４０ａの外周面と、第１ハウジング４ａの外面近くに形成してある段差状内周面５ａとの間で圧縮されて保持されることが可能な第１ガスケット本体５２ａを有する。第１ガスケット本体５２ａの軸方向の一端には、径方向の内側に突出する第１内方凸部５４ａが一体に成形されている。
第１内方凸部５４ａは、第１静止密封環４０ａの第１静止摺動面４２ａと軸方向に反対側に位置する背面と、第１ハウジング４ａの段差状内周面５ａに連続して形成された段差面７ａとの間で圧縮されて保持されることが可能になっている。
内方凸部５４ａの内周面５７の内径ｄ１は、第１ベローズ１２ａにおける第１回転密封環３０ａとの内径側接合位置１５ａの内径ｄ２と略同一であることが好ましい。第１ベローズ１２ａにおける第１回転密封環３０ａとの内径側接合位置１５ａには、ポンプ室８ａの内部に密封された流体の圧力が作用する。このために、その圧力が、内方凸部５４ａの内周面５７よりも内径側に位置する静止密封環４０ａの背面に作用する流体圧とバランスして、摺動面３２ａ，４２ａの密着力が向上する。なお、内径ｄ１，ｄ２は、密封されている流体の圧力の大きさにより変化することもある。
本実施形態では、ガスケット本体５２ａの半径方向厚みが、静止密封環４０ａの半径方向厚みと同程度である。また、内方凸部５４ａの軸方向厚みに比較して、ガスケット本体５２ａの半径方向厚みが、二倍以上に大きい。このように構成することで、ポンプ室８ａ内のポンプ圧力とオイル室１０内の大気圧との差などのように、圧力差が大きい場合でもシール特性が向上する。
図２に示すように、カップガスケット５０ａの外周面には、断面円弧状の外周凸部５５が形成してあっても良い。この外周凸部５５は、図３に示すハウジング４ａの段差状内周面５ａに弾性変形して密着し、その部分の密封性を向上させる。
図２に示すように、静止密封環４０ａの軸芯Ｃに沿う前方端面４１の内周部には、軸方向凸部４６が一体に形成してあり、その軸端に静止摺動面４２ａが形成してある。また、カップガスケット５０ａの軸芯Ｃに沿う前方端面５１の外周部には、軸方向凸部５６が一体に形成してある。
カップガスケット５０ａの内周面に静止密封環４０ａが密着する。静止密封環４０ａの外周面は、カップガスケット５０ａのガスケット本体５２ａに密着し、静止密封環４０ａの背面の外周部は、カップガスケット５０ａの内方凸部５４ａに密着する。
カップガスケット５０ａの材質は、特に限定されないが、弾力性に優れたゴム材料、あるいは合成樹脂などで構成される。カップガスケット５０ａは、静止密封環４０ａとは、焼き付け処理などによる一体化はされておらず、分離可能である。
図２に示すように、カップガスケット５０ａの軸方向凸部５６の周方向少なくとも一部には、切り欠き状の係合用凹部５８が形成してある。図示する例では、係合用凹部５８は、軸方向凸部５６の周方向に沿って一箇所のみに形成してあるが、１８０度対称位置に二箇所に形成しても良いし、略等間隔または不等間隔で２箇所以上に形成しても良い。
図３に示すように、係合用凹部５８には、円板状のワッシャ６０の内方端に形成してある係合用凸部６２が係合し、カップガスケット５０ａの回り止めが成されている。ワッシャ６０は、ボルト６４などにより、ハウジング４ａのオイル室側端面に着脱自在に固定してある。ワッシャ６０の内方端部は、カップガスケット５０ａの軸方向凸部５６の端面に密着してあり、カップガスケット５０ａがオイル室１０側にはみ出すことを抑制している。
本実施形態に係るダブルメカニカルシール装置２では、第１カップガスケット５０ａのガスケット本体５２ａには、内方凸部５４ａが形成してある。内方凸部５４ａは、静止密封環４０ａの背面とハウジング４ａの段差面７ａとの間に保持され、静止密封環４０ａの背面の少なくとも一部を覆うことになる。そのため、静止密封環４０ａの背面に作用する被密封流体の圧力に基づく力が従来に比較して小さくなり、静止密封環４０ａの背面とハウジング４ａの段差面７ａとの距離を広げようとする力が小さくなる。また、ワッシャ６０により、カップガスケット５０ａがハウジング４ａに対して軸方向に移動することを防止している。
これらの複合作用として、本実施形態のダブルメカニカルシール装置２では、軸径のサイズが大きくなったとしても、カップガスケット５０ａが、被密封流体の圧力で静止密封環４０ａの外周面からオイル室１０に向けて抜けるおそれが少なくなり、シール性が向上する。
また、このダブルメカニカルシール装置２では、静止密封環４０ａの背面と段差面７ａとの間に弾性部材であるカップガスケット５０ａが存在し、隙間を埋めている。そのため、静止密封環４０ａの背面とハウジング４ａの段差面との間に、スラリー中の異物などが噛み込むおそれが少なくなる。その結果、静止密封環４０ａの静止摺動面４２ａが歪むことがなくなり、シール性が向上する。さらに、異物による静止密封環４０ａのダメージが少なくなり、静止密封環４０ａの耐久性が向上する。
また、このダブルメカニカルシール装置２では、軸径のサイズが大型化したとしても、カップガスケット５０ａが、被密封流体の圧力で静止密封環４０ａの外周面からオイル室１０に向けて外側に抜けるおそれが少なくなることから、静止密封環４０ａとカップガスケット５０ａとは、接合されておらず、単に圧接しているのみでよい。そのため、カップガスケット５０ａを静止密封環４０ａに焼き付け処理する必要がなくなり、静止密封環４０ａのクラックなどを有効に防止することができる。
また本実施形態では、カップガスケット５０ａおよびワッシャ６０には、相対回転を抑制する嵌合用凹部５８と嵌合用凸部６２とがそれぞれ形成してある。このため、カップガスケット５０ａの相対回転を抑制することが可能になり、静止密封環４０ａが回転密封環３０ａと共に回転してしまうことを抑制することができる。
第２実施形態
図４に示すように、本発明の第２実施形態に係るダブルメカニカルシール装置２Ａでは、第１メカニカルシール装置２ａ１の第１カップガスケット５０ａ１とワッシャ６０との間の構成が異なるのみであり、その他の構成は、第１実施形態と同様であり、共通する部材には共通する符号が付してある。また、以下に示す以外は、第１実施形態と同様な作用効果を奏する。以下の説明では、第１実施形態と異なる部分のみに関して説明を行い、共通する部分の説明は省略する。
図４に示すように、本発明の第２実施形態に係るダブルメカニカルシール装置２Ａでは、第１メカニカルシール装置２ａ１の第１カップガスケット５０ａ１とワッシャ６０との間の構成が異なるのみであり、その他の構成は、第１実施形態と同様であり、共通する部材には共通する符号が付してある。また、以下に示す以外は、第１実施形態と同様な作用効果を奏する。以下の説明では、第１実施形態と異なる部分のみに関して説明を行い、共通する部分の説明は省略する。
図４および図５に示すように、カップガスケット５０ａ１は、図２に示すカップガスケット５０ａとは異なり、ガスケット本体５２ａ１の前方端面５１には、軸方向凸部５６が形成されていない。その代わりに、その前方端面５１には、円板状ケース８０の外周側端面が、接着または焼き付け処理により一体化される。
尚、この接着または焼き付け処理は必須ではなく、用途により適宜適用される。
尚、この接着または焼き付け処理は必須ではなく、用途により適宜適用される。
円板状ケース８０の内周側端部８２は、静止密封環４０ａの前方端面４１に接触するようになっている。円板状ケース８０は、金属などで構成され、セラミックなどとは異なり、クラックが生じ難い。円板状ケース８０の外径は、前方端面５１の外径と略同一またはそれよりも小さくて良く、ケース８０の内径は、軸方向凸部４６が形成される位置よりも外径側に位置する前方端面４１の内径と略同一またはそれよりも大きくて良い。
ケース８０の周方向少なくとも一部には、切り欠き状の係合用凹部５８ａ１が形成してある。図示する例では、係合用凹部５８ａ１は、ケース８０の周方向に沿って一箇所のみに形成してあるが、１８０度対称位置に二箇所に形成しても良いし、略等間隔または不等間隔で２箇所以上に形成しても良い。
図４に示すように、係合用凹部５８ａ１には、円板状のワッシャ６０の内方端に形成してある係合用凸部６２が係合し、カップガスケット５０ａ１の回り止めが成されている。
本実施形態では、ケース８０の内周側端部８２が静止密封環４０ａの前方端面４１に係止し、静止密封環４０ａが回転密封環３０ａに向けて軸方向移動することを制限するようにしてある。このように構成することで、静止密封環４０ａの背面とハウジング４ａの段差面７ａとの間の距離を略一定に保つことが可能になり、カップガスケット５０ａ１の内方凸部５４ａに作用する圧縮力も略一定になり、シール性が向上する。
なお、本実施形態では、ケース８０の内周側端部８２が静止密封環４０ａに係合しないように構成しても良い。その場合には、静止密封環４０ａとケース８０とカップガスケット５０ａ１との組立が容易になる。
尚、ここでワッシャ６０とケース８０とが別体で形成されているが、両者を一体のものとして形成しても良い。
尚、ここでワッシャ６０とケース８０とが別体で形成されているが、両者を一体のものとして形成しても良い。
第３実施形態
図６に示すように、本発明の第３実施形態に係るダブルメカニカルシール装置２Ｂでは、第１メカニカルシール装置２ａ２の第１カップガスケット５０ａ２とワッシャ６０ａ２との間の構成が異なると共に、第１静止密封環４０ａ２の軸方向長さが長くなったことが異なるのみであり、その他の構成は、第１実施形態と同様であり、共通する部材には共通する符号が付してある。また、以下に示す以外は、第１実施形態と同様な作用効果を奏する。以下の説明では、第１実施形態と異なる部分のみに関して説明を行い、共通する部分の説明は省略する。
図６に示すように、本発明の第３実施形態に係るダブルメカニカルシール装置２Ｂでは、第１メカニカルシール装置２ａ２の第１カップガスケット５０ａ２とワッシャ６０ａ２との間の構成が異なると共に、第１静止密封環４０ａ２の軸方向長さが長くなったことが異なるのみであり、その他の構成は、第１実施形態と同様であり、共通する部材には共通する符号が付してある。また、以下に示す以外は、第１実施形態と同様な作用効果を奏する。以下の説明では、第１実施形態と異なる部分のみに関して説明を行い、共通する部分の説明は省略する。
図６に示すように、カップガスケット５０ａ２は、図２に示すカップガスケット５０ａとは異なり、ガスケット本体５２ａ２の前方端面５１には、軸方向凸部５６が形成されていない。カップガスケット５０ａ２の前方端面５１は、静止密封環４０ａ２の前方端面４１と面一になっている。そのように構成するために、ガスケット本体５２ａ２の軸方向長さを第１実施形態のガスケット本体５２ａの長さよりも長くし、静止密封環４０ａ２の軸方向長さを、第１実施形態の静止密封環４０ａよりも長く構成してある。
また、本実施形態のワッシャ６０ａ２は、その内方端部６６の内径が第１実施形態のワッシャ６０の内径よりも小さくなっており、その内方端部６６が、静止密封環４０ａ２の前方端面４１に当接している。ワッシャ６０ａ２の背面は、ガスケット本体５２ａ２の前方端面５１にも当接している。
このように構成することで、静止密封環４０ａ２が回転密封環３０ａに向けて軸方向移動することを制限することができる。そのため、静止密封環４０ａの背面とハウジング４ａの段差面７ａとの間の距離を略一定に保つことが可能になり、カップガスケット５０ａ２の内方凸部５４ａに作用する圧縮力も略一定になり、シール性が向上する。
また、ワッシャ６０ａ２の背面は、ガスケット本体５２ａ２の前方端面５１の全面を覆うので、カップガスケット５０ａ２がオイル室１０の方向に向け出すことを、より有効に防止することができる。
なお、本実施形態では、ワッシャ６０ａ２の内方端部６６が静止密封環４０ａ２の前方端面４１に回り止め係合するようになっていても良い。また、本実施形態では、ワッシャ６０ａ２の内方端部６６が静止密封環４０ａ２に係合しないように構成しても良い。その場合には、静止密封環４０ａとカップガスケット５０ａ２との組立が容易になる。
第４実施形態
図７に示すように、本発明の第４実施形態に係るダブルメカニカルシール装置２Ｃでは、第１メカニカルシール装置２ａ３の第１カップガスケット５０ａ３と第１静止密封環４０ａ３との間の構成が異なるのみであり、その他の構成は、第１実施形態と同様であり、共通する部材には共通する符号が付してある。また、以下に示す以外は、第１実施形態と同様な作用効果を奏する。以下の説明では、第１実施形態と異なる部分のみに関して説明を行い、共通する部分の説明は省略する。
図７に示すように、本発明の第４実施形態に係るダブルメカニカルシール装置２Ｃでは、第１メカニカルシール装置２ａ３の第１カップガスケット５０ａ３と第１静止密封環４０ａ３との間の構成が異なるのみであり、その他の構成は、第１実施形態と同様であり、共通する部材には共通する符号が付してある。また、以下に示す以外は、第１実施形態と同様な作用効果を奏する。以下の説明では、第１実施形態と異なる部分のみに関して説明を行い、共通する部分の説明は省略する。
図７および図８に示すように、カップガスケット５０ａ３は、図２に示すカップガスケット５０ａとは異なり、ガスケット本体５２ａ３と内方凸部５４ａとの交差部に対応する内周側角部に径方向の外側に凹んだ嵌合凹部５３が形成してある。また、静止密封環４０ａ３の背面側外周面には、嵌合凹部５３に嵌合する外方凸部４３が形成してある。このように構成することで、カップガスケット５０ａ３は、静止密封環４０ａ３の外周面から、さらに抜けにくくなる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
たとえば、上述した実施形態では、第１メカニカルシール装置２ａと第２メカニカルシール装置２ｂとから成るダブルメカニカルシール装置２に本発明を適用した実施形態であるが、本発明は、第１メカニカルシール装置のみから成るメカニカルシール装置にも適用することができる。また本発明では、第２メカニカルシール装置２ｂは、メカニカルシール装置以外のシール装置に置き換えても良い。
また、本発明のメカニカルシール装置の構造は、軸径サイズが２０～５０ｍｍのメカニカルシール装置に適用することが好適であるが、特に限定されず、さらに大型または小型のメカニカルシール装置にも適用することができる。
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ… ダブルメカニカルシール装置
２ａ，２ａ１，２ａ２，２ａ３… 第１メカニカルシール装置
２ｂ… 第２メカニカルシール装置
４ａ… 第１ハウジング
４ｂ… 第２ハウジング
５ａ… 段差状の内周面
６… 回転軸
７ａ… 段差面
８ａ… ポンプ室
８ｂ… 駆動室
１０… オイル室
１２ａ… 第１ベローズ
１２ｂ… 第２ベローズ
１４ａ… 円筒部
１６ａ… ベロー部
１８ａ… 締め付けリング
２０ａ… 第１取付金具
２０ｂ… 第２取付金具
２２ａ… カシメ部
２４ａ… 回り止め用内方凸部
２６ａ… ベロー背面部
２８ａ… リング嵌合部
３０ａ… 第１回転密封環
３０ｂ… 第２回転密封環
３２ａ… 第１回転摺動面
３２ｂ… 第２回転摺動面
４０ａ，４０ａ２，４０ａ３… 第１静止密封環
４０ｂ… 第２静止密封環
４２ａ… 第１静止摺動面
４２ｂ… 第２静止摺動面
５０ａ，５０ａ１，５０ａ２，５０ａ３… 第１カップガスケット
５０ｂ… 第２カップガスケット
５２ａ，５２ａ１，５２ａ２，５２ａ３… 第１ガスケット本体
５４ａ… 第１内方凸部
５５… 外周凸部
５６… 軸方向凸部
５７… 内周面
５８… 係合用凹部
６０，６０ａ２… ワッシャ
６２… 係合用凸部
７０… スプリング
８０… 円板状ケース
２ａ，２ａ１，２ａ２，２ａ３… 第１メカニカルシール装置
２ｂ… 第２メカニカルシール装置
４ａ… 第１ハウジング
４ｂ… 第２ハウジング
５ａ… 段差状の内周面
６… 回転軸
７ａ… 段差面
８ａ… ポンプ室
８ｂ… 駆動室
１０… オイル室
１２ａ… 第１ベローズ
１２ｂ… 第２ベローズ
１４ａ… 円筒部
１６ａ… ベロー部
１８ａ… 締め付けリング
２０ａ… 第１取付金具
２０ｂ… 第２取付金具
２２ａ… カシメ部
２４ａ… 回り止め用内方凸部
２６ａ… ベロー背面部
２８ａ… リング嵌合部
３０ａ… 第１回転密封環
３０ｂ… 第２回転密封環
３２ａ… 第１回転摺動面
３２ｂ… 第２回転摺動面
４０ａ，４０ａ２，４０ａ３… 第１静止密封環
４０ｂ… 第２静止密封環
４２ａ… 第１静止摺動面
４２ｂ… 第２静止摺動面
５０ａ，５０ａ１，５０ａ２，５０ａ３… 第１カップガスケット
５０ｂ… 第２カップガスケット
５２ａ，５２ａ１，５２ａ２，５２ａ３… 第１ガスケット本体
５４ａ… 第１内方凸部
５５… 外周凸部
５６… 軸方向凸部
５７… 内周面
５８… 係合用凹部
６０，６０ａ２… ワッシャ
６２… 係合用凸部
７０… スプリング
８０… 円板状ケース
Claims (6)
- ハウジングの内部で回転可能な回転軸の外周に当該回転軸と共に回転するように取り付けられる弾性シール部材と、
前記弾性シール部材の軸端に取り付けられ、前記弾性シール部材と共に回転する回転密封環と、
前記回転密封環と摺動する静止摺動面を持つ静止密封環と、
前記静止密封環と前記ハウジングとの間に保持されるカップガスケットと、
前記カップガスケットが前記ハウジングに対して軸方向に移動することを防止するワッシャと、を有するメカニカルシール装置であって、
前記カップガスケットは、
前記静止密封環の外周面と前記ハウジングの一部の内周面との間で圧縮されて保持されることが可能なガスケット本体と、
前記ガスケット本体と一体に成形されて径方向の内側に突出する内方凸部とを有し、
前記内方凸部は、前記静止密封環の前記静止摺動面と軸方向反対側に位置する背面と、前記ハウジングと、の間で軸方向に圧縮されて保持されることが可能なメカニカルシール装置。 - 前記静止密封環と前記カップガスケットとは、接合されておらず、単に圧接している請求項１に記載のメカニカルシール装置。
- 前記ガスケット本体および前記ワッシャの少なくとも一方には、相対回転を抑制する嵌合部が形成してある請求項１または２に記載のメカニカルシール装置。
- 前記ガスケット本体と前記ワッシャとの間には、円板状ケースが介在してある請求項１～３のいずれかに記載のメカニカルシール装置。
- 前記ワッシャの半径方向の内方端部は、前記静止密封環の軸方向移動を規制している請求項１～４のいずれかに記載のメカニカルシール装置。
- 前記静止密封環の外周面には、外方凸部が形成してある請求項１～５のいずれかに記載のメカニカルシール装置。
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