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JP4711573B2 - Mechanical seal device - Google Patents

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JP4711573B2
JP4711573B2 JP2001291873A JP2001291873A JP4711573B2 JP 4711573 B2 JP4711573 B2 JP 4711573B2 JP 2001291873 A JP2001291873 A JP 2001291873A JP 2001291873 A JP2001291873 A JP 2001291873A JP 4711573 B2 JP4711573 B2 JP 4711573B2
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秀和 高橋
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Eagle Industry Co Ltd
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、ポンプ、攪拌機、研磨機、ロータリージョイント等に用いられるメカニカルシール装置に関する。特に、スラリ−を含む流体をシールするのに適したメカニカルシール装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
本発明の先行技術に関し、実公平1−29325号公報の図3に記載の従来例1のメカニカルシールが存在する。図5はこの公報に開示されたメカニカルシール100の半断面図である。
【0003】
図5に於いて、メカニカルシール100は、ハウジング160内の被密封流体をシールするために、ハウジング160と回転軸130との間に配置されている。このメカニカルシール100は、分割された静止用密封環105の相対シール面106と分割された回転用密封環102のシール面103が接面してシールする。
【0004】
静止用密封環105の外周面は、図示省略のOリングを介してハウジング160に固着されている。同時に、静止用密封環105の分割面間は分割面を合わせてシールしている。
この静止用密封環105はカーボン材製である。そして、一端に突出した面に相対シール面106が形成されている。又、静止用密封環105の内周面はスリーブ131との間に間隙が形成されている。
【0005】
一方、静止用密封環105に対向する回転用密封環102には、対向面にシール面103が形成されており、このシール面103が相対シール面106と密接している。この回転用密封環102も2分割されている分割面が接合してシールされている。又、回転用密封環102のシール面103と反対側にはテーパ面104が形成されている。
この分割された回転用密封環102を外周側から保持するためにテーパ面103にスリーブ131が移動自在に嵌合したリテーナ110のテーパ嵌合面111が接合している。このテーパ嵌合面111は、リテーナ110の先端内周面に設けられている。
【0006】
リテーナ110はスプリング115により押圧されて回転用密封環102のテーパ面104を締め付けるように構成されている。又、スプリング115は回転軸130に嵌着したフランジ部により支持されている。尚、リテーナ110とスリーブ116の内周面は嵌合面との間をOリングによりシールしている。
【0007】
このように構成されたメカニカルシール100は、回転用密封環102および静止用密封環105が分割されているが、リテーナ110とスプリング115等は分割されていない。このためにメカニカルシール100を装着する場合には、回転軸130やスリーブ131を装置から取り出して装着しなければならない問題が存する。
【0008】
又、被密封流体がスラリを含む場合には、回転用密封環102のテーパ面104とリテーナ110のテーパ嵌合面111との間にすラリーが介在すると、このテーパ面の嵌合間に間隙が生じ、この間隙間から被密封流体が漏洩することになる。
更には、スプリング115やリテーナ110の内周面等にスラリーや高粘度の被密封流体が付着して回転用密封環102の作動を悪化させてシール面103のシール能力を悪化させることになる。
【0009】
次に、他の先行技術として特開平7−198043号公報の図2に示す従来例2のメカニカルシールが存在する。この公報には図6に示すメカニカルシールが開示されている。
【0010】
図6に於いて、回転軸130の外周には、2分割された回転用密封環122のシール面123と2分割された静止用密封環125の相対シール面126とが対向して接面状態に配置されている。
2分割の回転用密封環122はホルダ127により一体に保持されている。このホルダ127も2分割されており、分割面に直交する方向へ図示省略のボルトにより締結されている。更に、このホルダ127にはOリング用環状溝133が形成されており、この環状溝133にOリング134を配置して回転軸130との嵌合間をシールしている。このため、ホルダ127は大型に形成されている。
【0011】
そして、ホルダ127の一端内周側にはドライブピン128の一端が結合されており、回転用密封環122の溝132に係合させて両者を1体に回動する。更に、ホルダ127と回転用密封環122との嵌合間の断面角状の台形状空間部130にはOリング129が配置されて両者間をシールしている。
又、このホルダ127と回転用密封環122は、ハウジング160に取り付けられたグランド組立体160Aの空室162内に配置されている。そして、ホルダ127の外周面136は空室162の内周面との間が間隔に形成されて機器内部と連通して被密封流体が流入する。
【0012】
次に、静止用密封環125は回転軸130との間に間隙を設けた内周面を設けると共に、外周面がグラント組立体160Aの内周面と摺動自在に嵌合している。又、一端にシール面126が設けられている。更に、シール面126と反対面には周方向に沿って等配に設けられた板ばね135により弾発に押圧されている。更に又、静止用密封環125の外周面とグランド組立体160Aの内周面との間隙は断面軸方向へ平行な長手状空間部161に形成されている。そして、長手状空間部161には移動Oリング131が設けられている。この移動Oリング131は、被密封流体の圧力を受けると軸方向へ移動可能に配置されている。
【0013】
このように構成された従来例2のメカニカルシール150は、移動Oリング131が固定用密封環125とグランド組立体160Aとの間をシールする状態で被密封流体の圧力により移動するように構成されているから、被密封流体が高粘度又はスラリを含む場合には、Oリング131とその対向面との間に被密封流体の不純物が介在してOリング131を一端側に固着した状態にし、静止用密封環125が板ばね135の押圧力では移動しないようになる。その結果、相対シール面126の密封接触が不完全になり、シール面123と相対シール面126との間にスラリが介在して摩耗を促進させると共に、シール能力を悪化させる。
【0014】
又、静止用密封環125は、移動Oリング131で保持されているのみであるから、軸方向に長い静止用密封環125の分割面における密封接触が不完全になり、分割面から被密封流体が漏洩することになる。
更に、ホルダ127にドライブピン128を結合したり、静止用密封環125を板ばね135により押圧する構造のために、ホルダ127,回転用密封環122、静止用密封環125、板ばね135の取り付け構造、分割されたグランド組立体160Aの形状が複雑になり加工コストを上昇させることになる。更には、これらの部品の組立が複雑で、組み立て作業を困難にしている
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来例1で説明したように、回転用密封環102および静止用密封環105は分割されているが、リテーナ110とスプリング115等は分割されていないので、メカニカルシール100を装着する場合には、回転軸130やスリーブ131を装置から取り出して装着しなければならないので、回転用密封環102や静止用密封環105を分割しても、組立状の効果が発揮されない欠点の問題が存する。
【0016】
又、被密封流体がスラリを含む場合には、回転用密封環102のテーパ面104とリテーナ110のテーパ嵌合面111との間にすラリーが介在するので、このテーパ面の嵌合間に間隙が生じ、この間隙間から被密封流体が漏洩することになる問題が存する。
更には、スプリング115やリテーナ110の内周面等にスラリーや高粘度の被密封流体が付着して回転用密封環102のシール面に対する応答性の作動を悪化させてシール面103のシール能力が発揮できなくなる。
【0017】
又、上述の従来例2では、被密封流体が高粘度又はスラリを含む場合には、Oリング131とその対向面との間に被密封流体の不純物が介在してOリング131を一端側に固着した状態にし、静止用密封環125が板ばね135の押圧力では移動しないようになるので、相対シール面126の密封接触が不完全になり、シール面123と相対シール面126との間にスラリが介在して摩耗を促進させると共に、メカニカルシールのシール能力を悪化させることになる。
【0018】
又、静止用密封環125は、移動Oリング131で保持されているのみであるから、軸方向に長い分割面の密封接触が完全に密接することができずに、分割面から被密封流体が漏洩することになる。
更に、ホルダ127にドライブピン128を結合したり、静止用密封環125を板ばね135により押圧する構造のために、ホルダ127,回転用密封環122、静止用密封環125、板ばね135の取り付け構造、分割されたグランド組立体160Aの形状が複雑になり加工コストを上昇させることになる。更には、これらの部品の組立が複雑で、組立コストと共に、組み立て作業を困難にしている
【0019】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、メカニカルシールの密封環の共通化を可能にして部品点数を少なくし、部品コストを低減することにある。
更に、密封環を固定するドライブピンや密封環を押圧するスプリングのない構成にし、被密封流体の不純物がこれらの部品に付着して密封環のシール面に於ける相対シール面に対する密接応答性の悪化を防止することにある。
【0020】
スラリを含む被密封流体や高粘度の被密封流体に対し、Oリングに不純物が付着してシール能力に問題を惹起することなく、効果的にシールできるようにすることにある。
又、分割された回転用密封環の分割面および分割された静止用密封環の分割面の接合に於けるシールを確実にすることにある。
【0021】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した技術的課題を解決するために成されたものであって、その技術的手段は以下のように構成されている。
【0022】
請求項1に係わる本発明のメカニカルシール装置は、内周面を有するハウジングと前記ハウジングの内周面内に配置された回転軸との間の被密封流体の流出をシールするメカニカルシール装置であって、前記回転軸を内嵌する内周面を有すると共に一端にシール面を有し且つ周方向が分割可能にされた分割面を有する回転用密封環と、前記回転用密封環の外周に有する前記シール面側へ発散する形の第1外テーパ面と、前記第1外テーパ面に対向する第1内テーパ面を有すると共に周方向が分割可能にされた分割面を有し且つ互いの前記分割面を締め付けできる締付外周面を有する環状に組み立てられる第1ホルダと、前記第1ホルダの締付外周面と嵌合して前記第1ホルダの分割面を密接させる嵌合面を有すると共に前記回転軸に嵌着する内周面を有し且つ周方向が分割可能にされた分割面を有する第1締付リングと、前記回転用密封環とほぼ同形状を成して前記シール面と密接する相対シール面を有すると共に前記回転軸を嵌設する内周面を有し且つ周方向が分割可能にされた分割面を有する静止用密封環と、前記静止用密封環の外周に有する前記相対シール面側へ発散する形の第2外テーパ面と、前記第2外テーパ面に対向する第2内テーパ面を有すると共に周方向が分割可能にされた分割面を有し且つ互いの前記分割面を接合させる締付外周面を有する環状に組み立てられる第2ホルダとを具備し、前記第1内テーパ面と前記第1外テーパ面との間に圧着されたゴム状弾性材製の第1Oリングを有すると共に、前記第2内テーパ面と前記第2外テーパ面との間に圧着されたゴム状弾性材製の第2Oリングを有するものである。
【0023】
この請求項1に係わる本発明のメカニカルシール装置では、第1内テーパ面と前記第1外テーパ面との間に圧着されたゴム状弾性材製のOリングを有すると共に、前記第2内テーパ面と前記第2外テーパ面との間に圧着されたゴム状弾性材製のOリングを有するので、このOリングにより回転用密封環のシール面と静止用密封環の相対シール面とを互いに圧接させるように作用する。このために、密封環を押圧するスプリングを必要としない。
又、Oリングは両テーパ面により強く圧着された構成であるから、ドライブピンも必要としない。更には、回転用密封環と静止用密封環とはほぼ同一形状であるから、部品が共通化でき、量産効果が期待できる。従って、メカニカルシール装置の部品点数を低減することが可能になる。
更に、このOリングの圧着状態は、被密封流体のスラリや高粘度の不純物がOリングの接合面に侵入するのが防止できるので、スラリを含む被密封流体又は高粘度の被密封流体をシールするのに適したメカニカルシール装置を得ることができる。
【0024】
請求項2に係わる本発明のメカニカルシール装置は、前記第1内テーパ面と第1外テーパ面との間が前記シール面側に向かって縮小されていると共に、前記第2内テーパ面と第2外テーパ面との間が前記シール面側に向かって縮小されているものである。
【0025】
この請求項2に係わる本発明のメカニカルシール装置では、回転用密封環の第1外テーパ面とホルダの第1内テーパ面との間隔寸法がシール面側へ向かって狭く構成されているから、シール面をOリングの弾性力により相対シール面へ圧接させることが可能になる。
更に、静止用密封環と第2ホルダのテーパ面間も同様に構成されているから同様な作用効果を奏して相対シール面をシール面へ密接させることが可能になる。このため、密封環の構造を簡単にできると共に、両者とも同一形状を可能にして、量産化によるコストを低減できる。
【0026】
請求項3に係わる本発明のメカニカルシール装置は、前記回転用密封環の分割面と、前記静止用密封環の分割面と、前記第1ホルダの分割面と、前記第2ホルダの分割面は、それらの環状体を接合可能に破断した断面に形成されているものである。
【0027】
この請求項3に係わる本発明のメカニカルシール装置では、各分割面は、一体に形成したリング形状を軸方向に一直線に破断して分割面に接合可能な凹凸が形成されているから、この破断した分割面を接合すると、ずれることなく一体に接合することができる。このため、接合面が強固になる。
【0028】
請求項4に係わる本発明のメカニカルシール装置は、前記回転用密封環の分割面と、前記静止用密封環の分割面と、前記第1ホルダの分割面と、前記第2ホルダの分割面とにゴム状弾性材のシール層を有するものである。
【0029】
この請求項4に係わる本発明のメカニカルシール装置では、各分割面にゴム状弾性材をコーテングしてシール層が設けられているから、各分割面を圧接すればシール面は密封に接合するから、被密封流体が分割面から漏洩するのを防止することが可能になる。
【0030】
請求項5に係わる本発明のメカニカルシール装置は、第1ホルダと第2ホルダとがほぼ同一形状に形成されているものである。
【0031】
この請求項5に係わる本発明のメカニカルシール装置では、第一ホルダの第1内テーパ面と第2ホルダの第2内テーパ面とが、それぞれ回転用密封環の第1外テーパ面と静止用密封環の第2外テーパ面とに対応する形状であるために、第1ホルダと第2ホルダとを同一形状に形成することが可能になる。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るメカニカルシール装置の好ましい実施の形態を、図1から図4を参照しながら説明する。図1は、本発明に係る第1実施の形態のメカニカルシール装置1の半断面図である。又、図2は、図1の回転用密封環2の平面図である。図3は、図1の第1ホルダの平面図である。図4は、締め付けリングの平面図である。
【0033】
図1に於いて、1はメカニカルシール装置である。このメカニカルシール装置1は、スラリーを含む被密封流体又は高粘度の被密封流体用のポンプなどに取り付けられるメカニカルシール装置である。
このポンプのハウジング60の内周面には、回転可能且つ軸方向の相対移動が阻止された状態に配置されて外周面56のある回転軸50とが嵌装ている。
このハウジング60の内周面と回転軸50の外周面56との間の嵌合間にこのメカニカルシール装置1が配置されている。
【0034】
メカニカルシール装置1は、シール面3を対称に同一形状の回転用密封環2と静止用密封環10とが対向するように配置されている。
この回転用密封環2は、図2に示すように回転軸50に間隙を設けて嵌合する第1内周面5が形成されている。又、回転用密封環2の一端にはシール面3を設けていると共に、外周面にはシール面3側へ向かって発散する形の第1外テーパ面4が設けられている。
更に、この回転用密封環2は炭化珪素の材料によりリング状に焼結して形成される。そして、回転用密封環2の円周上を2等分に破断して破断面を分割面2Aに形成している。この分割面2Aは、ほぼ軸方向へ直線上を成しているが、破断面は凹凸に形成されている。このため、この凹凸した分割面2Aを接合すれば破断面は元の状態に接合するから、分割面2Aは力を受けてもずれることなく、完全なリング状に保持される。
そして、分割面2Aにはゴムをコーテングしたシール層30が設けられている。このシール層30は、ニトリルゴム、シリコンゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、樹脂材などの材料を被密封流体の適性に応じて用いられ、コーテングや接着などにより分割面2Aに一体に形成される。尚、分割面2Aは、破断だけでなく、機械加工により切断して分割することもできる。
【0035】
この回転用密封環2を内周面で囲むようにして環状を成す第1ホルダ6が配置されている。この第1ホルダ6は図3に示すように形成されている。第1ホルダ6には、回転用密封環2の第1外テーパ面4と所定の間隙Kを設けて対向する第1内テーパ面7が設けられている。この第1内テーパ面7は、第1外テーパ面4に対してシール面3側に向かって間隙Kを縮小するように形成されている。この間隙Kは、設計に応じて、両テーパ面を平行にしたり、シール面3側の間隙Kを広くしたり種々に選択される。
又、第1ホルダ6の第1内テーパ面7と軸方向の反対側には、締付外周面8が設けられており、締め付け外周面8を締め付けることにより、後述する分割面6Aを接合してリング状に形成される。従って、第1内テーパ面7側の外方の外周面8Aを締め付けても、締付外周面8と同様に、2つの分割された第1ホルダ6をリング状に結合することができる。
【0036】
回転用密封環2と第1ホルダ6との第1内・外テーパ面4、7間の間隙Kには第1Oリング36が配置されている。この第1Oリング36は、断面円形で環状に形成されている。第1Oリング36は、一端が分割された分割面に形成されており、回転軸50の側方から分割面を開いて装着できるように構成されている。この分割面は互いに係止する凹凸部に形成されている。又、分割面は中心を通る径方向面に対して傾斜した面に切断されており、装着後に分割面を接着して一体の第一Oリング36に形成している。
この第1Oリング36は、第1外テーパ面4と第1内テーパ面7との間で図1に示すように圧接状態に取り付けられている。そして、第1Oリング36の弾性力により回転用密封環2をシール面3側に押圧している。又、回転用密封環2は空回りしないように第1Oリング36の摩擦力により第1ホルダ6に保持している。このため、ドライブピン等を設けて、回転用密封環2を第1ホルダ6に固定しなくともよいので、回転用密封環2を小型に形成できる。
更に、第2Oリング37も同様な形状に形成されている。
この第1Oリング36および第2Oリング37の材質は、ニトリルゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、スチロールゴム、エチレンプロピレンゴム、ウレタンゴム等の弾性ゴムが必要に応じて用いられる。
【0037】
更に、第1ホルダ6の内周には、回転軸50と間隙を設けただい1嵌合内周面9が設けられている。そして、第1ホルダ6が外周側から締め付けられても第1嵌合内周面9が回転軸50と接触しないように間隙が形成される。
この第1ホルダ6にも回転用密封環2の分割面2Aと同様に、2等分に破断した分割面6Aが形成されている。そして、分割面6Aにはゴムをコーテングしたシール層30が設けられている。このシール層30は、ニトリルゴム、シリコンゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、樹脂材などの被密封流体の適性に応じたゴムをコーテングや接着などにより形成される。尚、被密封流体によってはシール層を設けることなく分割面6Aを直接密接させることもできる。更に、分割面は機械加工により切断する場合もある。
【0038】
第1ホルダ6の締付外周面8に嵌合して第1ホルダ6をリング状に締め付ける締付リング15は、リングが2等分に分割にされて分割面15Aに形成されている。この締付リング15の平面図は図4に示すように形成されている。図4に示すように、締め付けリング15は回転軸50に嵌着する嵌着内周面16が形成されている。 更に、嵌着内周面16の一端側にはテーパ面が設けられており、このテーパ面と第1ホルダ6との間にOリング40が設けられて嵌着内周面16と第1嵌合内周面9との間をシールしている。この嵌着内周面16は、分割面15Aを結合状態に締め付けるボルト17により回転軸50に締め付けて締付リング15を回転軸50に固定することもできる。更に、2カ所に設けられたねじ部18に止めねじ19を螺合してねじ込み回転軸50に固定してもよい。
又、締付リング15の一端部に設けられた嵌合面20は、第1締付外周面8と嵌合する。そして、ボルト17をねじ部21に螺合して分割された締付リング15をリング状になるように一体に結合する。又、ねじ部21が設けられていない一方の分割された締付リング15にはボルト用孔22が設けられていると共に、ボルト頭部が着座する座ぐり29も設けられている。そして、締付けリング15の分割面にはゴムをコーテングしてある。しかし、分割面にゴムをコーテングしていなくとも機能上問題にはならないので、分割面をそのまま接合することもできる。
【0039】
回転用密封環2と対向に配置された静止用密封環10は、シール面3と密接する相対シール面11が設けられている。そして、静止用密封環10も図2に示すような形状に形成されており、その形状は回転用密封環2とほぼ同一を成している。このために、回転用密封環2として製作した回転用密封環2を静止用密封環10として兼用できる。又、静止用密封環10の第2内周面25は回転軸50に対して回転用密封環2と同様に間隙を設けて嵌合している。又、外周面には、第2外テーパ面24が第1外テーパ面4と同形状に形成されている。
【0040】
静止用密封環2を保持する第2ホルダ26は、図3に示すように第1ホルダ6とほぼ同一形状に形成されている。つまり、回転軸50と間隙を形成した第2嵌合内周面29が形成されていると共に、内周には第2内テーパ面27が形成されている。又、第1ホルダ6の外周面8Aと同じ第2ホルダ26の外周面にはOリング溝が形成されており、このOリング溝に装着したOリング38を介してハウジング60の内周面に嵌着されている。この嵌着により分割された第2ホルダ26は、リング状に保持されている。
【0041】
更に、第2ホルダ26を締め付け保持するために、第2ホルダ26の第2締付外周面28に嵌着した保持リング31が設けられている。この保持リング31は、2等分に分割されており、外周両側から図4に示すと同様に、この分割面を貫通する2本のボルト32を介して締め付けられ、リング状に形成すると共に第2嵌合面35が第2締付外周面28と嵌着して分割された第2ホルダ26を一体のリング状に保持する。この保持リング31にはドライブピン33が設けられており、ハウジング60に設けられた穴に係止して回動しないように構成されている。
この保持リング31は、外周面8Aの補助締め付け用として設けることもできる。又、第2ホルダ26がハウジング60の内周面にOリング38の圧接により強く嵌着して回動しないように保持されていれば、保持リング31は設けなくともよい。このためには外周面に複数のOリング38を並列に設けて両者を強固に嵌着することもできる。
【0042】
このように構成された、メカニカルシール装置1は、回転用密封環2と静止用密封環10とがほぼ同一形状に形成されており、又、第1ホルダ6と第2ホルダ26とがほぼ同一に形成されている。このために全体を小型に形成することが可能になる。
又、第1Oリング36により回転用密封環2をシール面3側へ弾発に押圧すると共に、第2Oリング37により静止用密封環10を相対シール面11側へ弾発に押圧する構成のために、この弾発に押圧するスプリングの取り付けも必要がなく、更には、各Oリング36,37によりそれぞれ回転用密封環2と静止用密封環10とを回動不能に強く保持しているために、ドライブピン等を設けて係止する必要もない。このために、構造が極めて簡素化されて組立が容易になると共に、分解も簡単になる。更に、高粘度の被密封流体をシールする場合でも、不純物が付着した場合には、簡単に分解掃除することが可能になる。
更に、密封環2、10、ホルダ6、26、締付リング15、Oリング36、37等は分割されているから回転軸50をハウジング60から分解することなく、回転軸50の径方向からメカニカルシール装置1を装着することが可能になる。このため、メカニカルシール装置1の装着および分解並びに再装着等が極めて容易になる。
【0043】
【発明の効果】
本発明に係わるメカニカルシール装置によれば、以下のような優れた効果を奏する。
【0044】
請求項1の発明に係るメカニカルシール装置によれば、第1内テーパ面と第1外テーパ面との間に圧着されたゴム状弾性材製のOリングを有すると共に、第2内テーパ面と前記第2外テーパ面との間に圧着されたゴム状弾性材製のOリングを有するので、このOリングにより回転用密封環のシール面と静止用密封環の相対シール面とを互いに圧接させるように作用する。このために、密封環を押圧するスプリング等を必要としない。
又、Oリングは両テーパ面により強く圧着された構成であるから、ドライブピンも必要としない。更には、回転用密封環と静止用密封環とはほぼ同一形状であるから、部品が共通化でき、量産効果が期待できる。従って、メカニカルシール装置の部品点数を低減することが可能になる効果を奏する。
更に、このOリングの圧着状態は、被密封流体のスラリや高粘度の不純物がOリングの接合面に侵入するのが防止できるので、スラリを含む被密封流体又は高粘度の被密封流体をシールする効果を奏する。
【0045】
請求項2の発明に係るメカニカルシール装置によれば、回転用密封環の第1外テーパ面とホルダの第1内テーパ面との間隔寸法がシール面側へ向かって狭く構成されているから、シール面をOリングの弾性力により相対シール面へ圧接させる効果を奏する。
更に、静止用密封環と第2ホルダのテーパ面間も同様に構成されているから同様な作用効果を奏して相対シール面をシール面へ密接させる効果を奏する。このため、シール面と相対シール面が対向するように均一に密接するから、従来のように一方側からのに押圧されるものに比較して優れたシール効果が発揮される。更に、密封環の構造を簡単にできると共に、両者とも同一形状を可能にして、量産化によるコストを低減できる効果を奏する。
【0046】
請求項3の発明に係るメカニカルシール装置によれば、各分割面は、一体に形成したリング形状を軸方向に一直線に破断して分割面に接合可能な凹凸が形成されているから、この破断した分割面を接合すると、ずれることなく一体に接合することができる。このため、接合面が強固になると共に、シール面に段部を惹起することなく、均一にシール面が形成される効果を奏する。
【0047】
請求項4の発明に係るメカニカルシール装置によれば、各分割面にゴム状弾性材をコーテングしてシール層が設けられているから、各分割面を圧接すればシール面は密封に接合するから、被密封流体が分割面から漏洩するのを防止する効果を奏する。
【0048】
請求項5の発明に係るメカニカルシール装置によれば、第一ホルダの第1内テーパ面と第2ホルダの第2内テーパ面とが、互いに回転用密封環の第1外テーパ面と静止用密封環の第2外テーパ面とに対応する形状であるために、第1ホルダと第2ホルダとを同一形状に形成することができるので、一方のホルダを大量に生産してもどちらにでも用いられるから、量産効果が期待できて全体のコストが低減できる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1実施の形態のメカニカルシール装置の半断面図である。
【図2】図1の回転用密封環2および静止用密封環10の平面図である。
【図3】図1の第1ホルダおよび第2ホルダの平面図である。
【図4】図1の締付リングの平面図である。
【図5】従来例のメカニカルシールの半断面図である。
【図6】他の従来例のメカニカルシールの半断面図である。
【符号の説明】
1 メカニカルシール装置
2 回転用密封環
2A 分割面
3 シール面
4 第1外テーパ面
5 第1内周面
6 第1ホルダ
7 第1内テーパ面
8 第1締付外周面
8A 外周面
9 第1嵌合内周面
10 静止用密封環
11 相対シール面
15 締付リング
15A 分割面
16 嵌着内周面
17 ボルト
18 ねじ部
19 止めねじ
20 嵌合面
21 ねじ部
22 ボルト用孔
24 第2外テーパ面
25 第2内周面
26 第2ホルダ
27 第2内テーパ面
28 第2締付外周面
29 第2嵌合内周面
30 シール層
31 保持リング
32 ボルト
33 ドライブピン
35 第2嵌合面
36 第1Oリング
37 第2Oリング
38 Oリング
39 Oリング溝
40 Oリング
50 回転軸
60 ハウジング
K 間隙
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a mechanical seal device used for, for example, a pump, a stirrer, a polishing machine, a rotary joint and the like. In particular, the present invention relates to a mechanical seal device suitable for sealing a fluid containing a slurry.
[0002]
[Prior art]
Regarding the prior art of the present invention, there is a mechanical seal of Conventional Example 1 shown in FIG. 3 of Japanese Utility Model Publication No. 1-29325. FIG. 5 is a half sectional view of the mechanical seal 100 disclosed in this publication.
[0003]
In FIG. 5, the mechanical seal 100 is disposed between the housing 160 and the rotating shaft 130 in order to seal the sealed fluid in the housing 160. The mechanical seal 100 seals the relative seal surface 106 of the divided stationary seal ring 105 and the divided seal surface 103 of the rotary seal ring 102 in contact with each other.
[0004]
The outer peripheral surface of the stationary seal ring 105 is fixed to the housing 160 via an O-ring (not shown). At the same time, the divided surfaces of the stationary seal ring 105 are sealed together.
The stationary seal ring 105 is made of a carbon material. A relative seal surface 106 is formed on the surface protruding at one end. A gap is formed between the inner peripheral surface of the stationary sealing ring 105 and the sleeve 131.
[0005]
On the other hand, a sealing surface 103 is formed on the opposing surface of the rotating sealing ring 102 facing the stationary sealing ring 105, and the sealing surface 103 is in close contact with the relative sealing surface 106. The rotary sealing ring 102 is also sealed by joining the divided surfaces divided into two. Further, a taper surface 104 is formed on the opposite side of the sealing surface 103 of the rotary seal ring 102.
In order to hold the divided sealing ring for rotation 102 from the outer peripheral side, a taper fitting surface 111 of a retainer 110 to which a sleeve 131 is movably fitted is joined to the taper surface 103. The taper fitting surface 111 is provided on the inner peripheral surface of the tip of the retainer 110.
[0006]
The retainer 110 is configured to be pressed by a spring 115 to tighten the tapered surface 104 of the rotary seal ring 102. Further, the spring 115 is supported by a flange portion fitted to the rotating shaft 130. The retainer 110 and the inner peripheral surface of the sleeve 116 are sealed with an O-ring between the fitting surfaces.
[0007]
In the mechanical seal 100 configured as described above, the rotating seal ring 102 and the stationary seal ring 105 are divided, but the retainer 110 and the spring 115 are not divided. Therefore, when the mechanical seal 100 is mounted, there is a problem that the rotating shaft 130 and the sleeve 131 must be taken out from the apparatus and mounted.
[0008]
When the fluid to be sealed contains slurry, if a rally is interposed between the taper surface 104 of the rotary seal ring 102 and the taper fitting surface 111 of the retainer 110, there will be a gap between the mating taper surfaces. During this time, the sealed fluid leaks from the gap.
Furthermore, slurry or high-viscous fluid to be sealed adheres to the inner peripheral surface of the spring 115 or the retainer 110 and the operation of the rotary seal ring 102 is deteriorated, and the sealing performance of the seal surface 103 is deteriorated.
[0009]
Next, as another prior art, there is a mechanical seal of Conventional Example 2 shown in FIG. 2 of JP-A-7-198043. This publication discloses a mechanical seal shown in FIG.
[0010]
In FIG. 6, the outer peripheral surface of the rotary shaft 130 is in contact with the seal surface 123 of the rotary seal ring 122 divided into two and the relative seal surface 126 of the stationary seal ring 125 divided into two in contact with each other. Is arranged.
The two-divided rotary seal ring 122 is integrally held by a holder 127. The holder 127 is also divided into two parts, and is fastened by bolts (not shown) in a direction orthogonal to the dividing surface. Further, an O-ring annular groove 133 is formed in the holder 127, and an O-ring 134 is arranged in the annular groove 133 to seal the fitting between the rotary shaft 130 and the holder 127. For this reason, the holder 127 is formed in a large size.
[0011]
Then, one end of the drive pin 128 is coupled to the inner peripheral side of one end of the holder 127 and is engaged with the groove 132 of the sealing ring 122 for rotation to rotate the two together. Further, an O-ring 129 is disposed in a trapezoidal space 130 having a square cross section between the fitting of the holder 127 and the rotation sealing ring 122 to seal between them.
Further, the holder 127 and the rotation sealing ring 122 are disposed in an empty chamber 162 of a gland assembly 160A attached to the housing 160. And the outer peripheral surface 136 of the holder 127 is formed between the inner peripheral surface of the vacant chamber 162 at an interval, communicates with the inside of the device, and the sealed fluid flows in.
[0012]
Next, the stationary seal ring 125 is provided with an inner peripheral surface with a gap between the rotary shaft 130 and the outer peripheral surface is slidably fitted to the inner peripheral surface of the grant assembly 160A. A seal surface 126 is provided at one end. Furthermore, the surface opposite to the seal surface 126 is pressed elastically by leaf springs 135 provided at equal intervals along the circumferential direction. Furthermore, the gap between the outer peripheral surface of the stationary seal ring 125 and the inner peripheral surface of the ground assembly 160A is formed in a longitudinal space 161 parallel to the cross-sectional axis direction. A moving O-ring 131 is provided in the longitudinal space 161. The moving O-ring 131 is arranged so as to be movable in the axial direction when receiving the pressure of the sealed fluid.
[0013]
The mechanical seal 150 of the conventional example 2 configured as described above is configured to move by the pressure of the sealed fluid in a state where the moving O-ring 131 seals between the fixing seal ring 125 and the gland assembly 160A. Therefore, when the fluid to be sealed contains high viscosity or slurry, the O-ring 131 is fixed to one end side with impurities of the fluid to be sealed interposed between the O-ring 131 and the opposing surface, The stationary sealing ring 125 is not moved by the pressing force of the leaf spring 135. As a result, the sealing contact of the relative seal surface 126 becomes incomplete, and a slurry is interposed between the seal surface 123 and the relative seal surface 126 to promote wear and deteriorate the sealing ability.
[0014]
Further, since the stationary sealing ring 125 is only held by the moving O-ring 131, the sealing contact on the dividing surface of the stationary sealing ring 125 that is long in the axial direction becomes incomplete, and the sealed fluid is separated from the dividing surface. Will leak.
Furthermore, for the structure in which the drive pin 128 is coupled to the holder 127 or the stationary seal ring 125 is pressed by the leaf spring 135, the holder 127, the rotation seal ring 122, the stationary seal ring 125, and the leaf spring 135 are attached. The structure and the shape of the divided gland assembly 160A become complicated, which increases the processing cost. Furthermore, the assembly of these parts is complicated, making assembly work difficult.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
As described in the above-described conventional example 1, the rotary seal ring 102 and the stationary seal ring 105 are divided, but the retainer 110 and the spring 115 are not divided, so that the mechanical seal 100 is attached. Since the rotating shaft 130 and the sleeve 131 must be taken out from the apparatus and attached, there is a problem that the assembly effect is not exhibited even if the rotating sealing ring 102 and the stationary sealing ring 105 are divided.
[0016]
Further, when the fluid to be sealed contains slurry, there is a rally between the taper surface 104 of the rotary seal ring 102 and the taper fitting surface 111 of the retainer 110. During this time, the sealed fluid leaks from the gap.
Furthermore, slurry or a highly viscous fluid to be sealed adheres to the inner peripheral surface of the spring 115 or the retainer 110 and the responsive operation to the sealing surface of the rotation sealing ring 102 is deteriorated, and the sealing capability of the sealing surface 103 is improved. Cannot be demonstrated.
[0017]
Further, in the above-described conventional example 2, when the fluid to be sealed contains high viscosity or slurry, impurities of the fluid to be sealed are interposed between the O-ring 131 and its opposite surface so that the O-ring 131 is moved to one end side. Since the stationary sealing ring 125 does not move by the pressing force of the leaf spring 135, the sealing contact of the relative seal surface 126 becomes incomplete, and the seal surface 123 and the relative seal surface 126 are not connected. While the slurry is interposed, the wear is promoted and the sealing ability of the mechanical seal is deteriorated.
[0018]
Further, since the stationary sealing ring 125 is only held by the moving O-ring 131, the sealing contact of the dividing surface which is long in the axial direction cannot be brought into perfect contact, and the sealed fluid flows from the dividing surface. It will leak.
Furthermore, for the structure in which the drive pin 128 is coupled to the holder 127 or the stationary seal ring 125 is pressed by the leaf spring 135, the holder 127, the rotation seal ring 122, the stationary seal ring 125, and the leaf spring 135 are attached. The structure and the shape of the divided gland assembly 160A become complicated, which increases the processing cost. Furthermore, the assembly of these parts is complicated, making assembly work difficult as well as the assembly cost.
[0019]
The present invention has been made in view of the above problems, and its technical problem is to enable the common use of a seal ring of a mechanical seal to reduce the number of parts and reduce the cost of parts. It is in.
In addition, there is no drive pin for fixing the sealing ring and no spring for pressing the sealing ring, and impurities of the fluid to be sealed adhere to these parts, and the close response of the sealing ring to the relative seal surface is achieved. It is to prevent deterioration.
[0020]
An object of the present invention is to effectively seal a sealed fluid including slurry and a highly viscous sealed fluid without causing impurities to adhere to the O-ring and causing a problem in the sealing performance.
Another object of the present invention is to secure a seal at the joining of the divided surface of the divided rotary sealing ring and the divided surface of the divided stationary sealing ring.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made to solve the above-described technical problems, and the technical means is configured as follows.
[0022]
A mechanical seal device according to a first aspect of the present invention is a mechanical seal device that seals outflow of a sealed fluid between a housing having an inner peripheral surface and a rotating shaft disposed in the inner peripheral surface of the housing. A rotating seal ring having an inner peripheral surface into which the rotary shaft is fitted, a seal surface at one end and a split surface in which the circumferential direction is separable, and an outer periphery of the rotary seal ring A first outer taper surface that diverges toward the seal surface; a first inner taper surface that faces the first outer taper surface; and a split surface that is separable in the circumferential direction. A first holder assembled in an annular shape having a tightening outer peripheral surface capable of tightening the split surface; and a fitting surface that fits the tightening outer peripheral surface of the first holder and closely contacts the split surface of the first holder. Fits on the rotating shaft A first clamping ring having a peripheral surface and a split surface in which the circumferential direction is separable; and a relative seal surface that is substantially in the same shape as the rotary seal ring and is in close contact with the seal surface A stationary seal ring having an inner peripheral surface into which the rotating shaft is fitted and having a split surface that can be divided in the circumferential direction, and a shape that diverges toward the relative seal surface side of the outer periphery of the stationary seal ring A tightening outer periphery having a second outer taper surface and a second inner taper surface facing the second outer taper surface and having a split surface whose circumferential direction is separable and joining the split surfaces to each other A second holder assembled in an annular shape having a surface, and having a first O-ring made of a rubber-like elastic material that is pressure-bonded between the first inner tapered surface and the first outer tapered surface, 2 Crimped between the inner tapered surface and the second outer tapered surface And it has a first 2O ring made of beam-like elastic material.
[0023]
The mechanical seal device according to the first aspect of the present invention includes an O-ring made of a rubber-like elastic material that is pressure-bonded between a first inner tapered surface and the first outer tapered surface, and the second inner tapered surface. And an O-ring made of a rubber-like elastic material that is pressure-bonded between the surface and the second outer tapered surface, so that the seal surface of the rotary seal ring and the relative seal surface of the stationary seal ring are mutually connected by this O-ring. Acts as a pressure contact. For this reason, the spring which presses a sealing ring is not required.
Further, since the O-ring is strongly pressed by both tapered surfaces, no drive pin is required. Furthermore, since the rotary seal ring and the stationary seal ring have substantially the same shape, the parts can be made common and a mass production effect can be expected. Therefore, the number of parts of the mechanical seal device can be reduced.
Further, the pressure-bonded state of the O-ring can prevent the sealed fluid slurry and high-viscosity impurities from entering the joint surface of the O-ring, so that the sealed fluid containing the slurry or the highly-viscous sealed fluid is sealed. It is possible to obtain a mechanical seal device suitable for the operation.
[0024]
The mechanical seal device according to a second aspect of the present invention is configured such that a space between the first inner tapered surface and the first outer tapered surface is reduced toward the seal surface side, and the second inner tapered surface and the first outer tapered surface are The space between the two outer tapered surfaces is reduced toward the sealing surface side.
[0025]
In the mechanical seal device according to the second aspect of the present invention, the distance between the first outer tapered surface of the rotary seal ring and the first inner tapered surface of the holder is narrower toward the seal surface side. The seal surface can be pressed against the relative seal surface by the elastic force of the O-ring.
Further, since the space between the stationary sealing ring and the tapered surface of the second holder is also configured in the same manner, it is possible to bring the relative sealing surface into close contact with the sealing surface with the same effect. For this reason, while being able to simplify the structure of a sealing ring, both can make the same shape and the cost by mass production can be reduced.
[0026]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the mechanical seal device according to the present invention, wherein the split surface of the rotary seal ring, the split surface of the stationary seal ring, the split surface of the first holder, and the split surface of the second holder are: These annular bodies are formed in a cross-section that is broken so that they can be joined.
[0027]
In the mechanical seal device according to the third aspect of the present invention, each split surface is formed with irregularities that can be joined to the split surface by breaking the integrally formed ring shape in a straight line in the axial direction. When the divided surfaces are joined, they can be joined together without shifting. For this reason, a joint surface becomes firm.
[0028]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the mechanical seal device according to the present invention, wherein the split surface of the sealing ring for rotation, the split surface of the stationary seal ring, the split surface of the first holder, and the split surface of the second holder And a rubber-like elastic material sealing layer.
[0029]
In the mechanical seal device of the present invention according to claim 4, since a sealing layer is provided by coating a rubber-like elastic material on each divided surface, the sealing surface is hermetically bonded if each divided surface is pressed. It becomes possible to prevent the sealed fluid from leaking from the dividing surface.
[0030]
In the mechanical seal device of the present invention according to claim 5, the first holder and the second holder are formed in substantially the same shape.
[0031]
In the mechanical seal device according to the fifth aspect of the present invention, the first inner tapered surface of the first holder and the second inner tapered surface of the second holder are respectively connected to the first outer tapered surface of the rotation sealing ring and the stationary tape. Since the shape corresponds to the second outer tapered surface of the seal ring, the first holder and the second holder can be formed in the same shape.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of a mechanical seal device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. 1 is a half sectional view of a mechanical seal device 1 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view of the rotary seal ring 2 of FIG. FIG. 3 is a plan view of the first holder of FIG. FIG. 4 is a plan view of the tightening ring.
[0033]
In FIG. 1, 1 is a mechanical seal device. The mechanical seal device 1 is a mechanical seal device attached to a sealed fluid containing slurry or a pump for a highly viscous sealed fluid.
On the inner peripheral surface of the pump housing 60, there is fitted a rotary shaft 50 having an outer peripheral surface 56, which is disposed in a state where rotation and relative movement in the axial direction are prevented.
The mechanical seal device 1 is disposed between the inner peripheral surface of the housing 60 and the outer peripheral surface 56 of the rotary shaft 50.
[0034]
The mechanical seal device 1 is arranged so that the sealing ring 3 for rotation and the stationary sealing ring 10 having the same shape face each other with the sealing surface 3 symmetrical.
As shown in FIG. 2, the rotation sealing ring 2 is formed with a first inner peripheral surface 5 that fits with a rotation shaft 50 with a gap. A seal surface 3 is provided at one end of the rotary seal ring 2 and a first outer taper surface 4 is formed on the outer peripheral surface so as to diverge toward the seal surface 3 side.
Further, the rotating seal ring 2 is formed by sintering into a ring shape using a silicon carbide material. Then, the circumference of the rotary sealing ring 2 is broken into two equal parts to form a fracture surface on the divided surface 2A. The dividing surface 2A is substantially linear in the axial direction, but the fracture surface is formed with irregularities. For this reason, if this uneven divided surface 2A is joined, the fracture surface is joined to the original state, so that the divided surface 2A is held in a perfect ring shape without being displaced even if it receives a force.
The dividing surface 2A is provided with a seal layer 30 coated with rubber. The seal layer 30 is made of a material such as nitrile rubber, silicon rubber, acrylic rubber, fluoro rubber, or resin material according to the suitability of the fluid to be sealed, and is integrally formed on the divided surface 2A by coating or adhesion. The dividing surface 2A can be cut and divided not only by breakage but also by machining.
[0035]
An annular first holder 6 is disposed so as to surround the rotation sealing ring 2 with an inner peripheral surface. The first holder 6 is formed as shown in FIG. The first holder 6 is provided with a first inner tapered surface 7 that is opposed to the first outer tapered surface 4 of the rotation sealing ring 2 with a predetermined gap K therebetween. The first inner tapered surface 7 is formed so as to reduce the gap K toward the seal surface 3 with respect to the first outer tapered surface 4. This gap K is variously selected according to the design, such that both the tapered surfaces are made parallel or the gap K on the seal surface 3 side is widened.
Further, a tightening outer peripheral surface 8 is provided on the opposite side of the first inner tapered surface 7 of the first holder 6 in the axial direction, and by tightening the tightening outer peripheral surface 8, a split surface 6A described later is joined. To form a ring. Therefore, even if the outer peripheral surface 8A on the outer side on the first inner tapered surface 7 side is tightened, the two divided first holders 6 can be coupled in a ring shape, similarly to the tightening outer peripheral surface 8.
[0036]
A first O-ring 36 is disposed in the gap K between the first inner and outer tapered surfaces 4, 7 between the rotation sealing ring 2 and the first holder 6. The first O-ring 36 has a circular cross section and is formed in an annular shape. The first O-ring 36 is formed on a divided surface with one end divided, and is configured so that the divided surface can be opened from the side of the rotating shaft 50. This dividing surface is formed in the uneven | corrugated | grooved part which mutually latches. The dividing surface is cut into a surface inclined with respect to the radial surface passing through the center, and the dividing surface is bonded to form a first integrated O-ring 36 after mounting.
The first O-ring 36 is attached in a pressure contact state between the first outer tapered surface 4 and the first inner tapered surface 7 as shown in FIG. The rotating seal ring 2 is pressed toward the seal surface 3 by the elastic force of the first O-ring 36. Further, the rotary seal ring 2 is held by the first holder 6 by the frictional force of the first O-ring 36 so as not to idle. For this reason, since it is not necessary to provide a drive pin etc. and to fix the rotation sealing ring 2 to the 1st holder 6, the rotation sealing ring 2 can be formed small.
Further, the second O-ring 37 is also formed in the same shape.
As the material of the first O-ring 36 and the second O-ring 37, elastic rubber such as nitrile rubber, silicon rubber, fluorine rubber, acrylic rubber, styrene rubber, ethylene propylene rubber, and urethane rubber is used as necessary.
[0037]
Furthermore, a first fitting inner peripheral surface 9 is provided on the inner periphery of the first holder 6 with a gap from the rotation shaft 50. And even if the 1st holder 6 is clamp | tightened from an outer peripheral side, a clearance gap is formed so that the 1st fitting inner peripheral surface 9 may not contact the rotating shaft 50. FIG.
Similarly to the divided surface 2A of the rotary seal ring 2, the first holder 6 is also formed with a divided surface 6A that is broken into two equal parts. The dividing surface 6A is provided with a seal layer 30 coated with rubber. The seal layer 30 is formed by coating or bonding rubber corresponding to the suitability of the fluid to be sealed, such as nitrile rubber, silicon rubber, acrylic rubber, fluorine rubber, or resin material. Depending on the fluid to be sealed, the dividing surface 6A can be brought into close contact directly without providing a seal layer. Furthermore, the split surface may be cut by machining.
[0038]
A fastening ring 15 that is fitted to the fastening outer peripheral surface 8 of the first holder 6 and fastens the first holder 6 in a ring shape is formed on a divided surface 15A by dividing the ring into two equal parts. A plan view of the clamping ring 15 is formed as shown in FIG. As shown in FIG. 4, the fastening ring 15 has a fitting inner peripheral surface 16 that is fitted to the rotating shaft 50. Further, a taper surface is provided on one end side of the fitting inner peripheral surface 16, and an O-ring 40 is provided between the taper surface and the first holder 6 so that the fitting inner peripheral surface 16 and the first fitting are provided. The space between the joint inner peripheral surface 9 is sealed. The fitting inner peripheral surface 16 can be fastened to the rotary shaft 50 by a bolt 17 that fastens the divided surface 15A in a coupled state, thereby fixing the fastening ring 15 to the rotary shaft 50. Further, a set screw 19 may be screwed into the screw portions 18 provided at two places and fixed to the screwed rotary shaft 50.
Further, the fitting surface 20 provided at one end of the fastening ring 15 is fitted with the first fastening outer peripheral surface 8. Then, the fastening ring 15 divided by screwing the bolt 17 into the threaded portion 21 is integrally joined so as to form a ring shape. In addition, a bolt hole 22 is provided in one of the divided fastening rings 15 where the screw portion 21 is not provided, and a counterbore 29 on which the bolt head is seated is also provided. A rubber is coated on the divided surface of the tightening ring 15. However, even if rubber is not coated on the divided surfaces, there is no functional problem, and the divided surfaces can be joined as they are.
[0039]
The stationary seal ring 10 disposed opposite to the rotation seal ring 2 is provided with a relative seal surface 11 in close contact with the seal surface 3. The stationary sealing ring 10 is also formed in a shape as shown in FIG. 2, and the shape is substantially the same as that of the rotating sealing ring 2. Therefore, the rotating seal ring 2 manufactured as the rotating seal ring 2 can be used as the stationary seal ring 10. Further, the second inner peripheral surface 25 of the stationary seal ring 10 is fitted to the rotary shaft 50 with a gap in the same manner as the rotation seal ring 2. A second outer tapered surface 24 is formed on the outer peripheral surface in the same shape as the first outer tapered surface 4.
[0040]
The second holder 26 that holds the stationary seal ring 2 is formed in substantially the same shape as the first holder 6 as shown in FIG. That is, a second fitting inner peripheral surface 29 that forms a gap with the rotary shaft 50 is formed, and a second inner tapered surface 27 is formed on the inner periphery. Further, an O-ring groove is formed on the outer peripheral surface of the second holder 26 which is the same as the outer peripheral surface 8A of the first holder 6, and the O-ring 38 attached to the O-ring groove is provided on the inner peripheral surface of the housing 60. It is inserted. The second holder 26 divided by this fitting is held in a ring shape.
[0041]
Furthermore, in order to clamp and hold the second holder 26, a holding ring 31 fitted to the second tightening outer peripheral surface 28 of the second holder 26 is provided. This holding ring 31 is divided into two equal parts, and is clamped from the outer peripheral sides via two bolts 32 penetrating the divided surface as shown in FIG. The second fitting surface 35 is fitted with the second fastening outer peripheral surface 28 and the divided second holder 26 is held in an integral ring shape. The holding ring 31 is provided with a drive pin 33 and is configured to be locked in a hole provided in the housing 60 so as not to rotate.
The holding ring 31 can also be provided for auxiliary tightening of the outer peripheral surface 8A. If the second holder 26 is firmly fitted to the inner peripheral surface of the housing 60 by the O-ring 38 and held so as not to rotate, the holding ring 31 may not be provided. For this purpose, a plurality of O-rings 38 can be provided in parallel on the outer peripheral surface, and both can be firmly fitted.
[0042]
In the mechanical seal device 1 configured as described above, the rotary seal ring 2 and the stationary seal ring 10 are formed in substantially the same shape, and the first holder 6 and the second holder 26 are substantially the same. Is formed. For this reason, it becomes possible to form the whole small.
Further, the first O-ring 36 elastically presses the rotary seal ring 2 toward the seal surface 3 side, and the second O-ring 37 elastically presses the stationary seal ring 10 toward the relative seal surface 11 side. In addition, it is not necessary to attach a spring that presses against this bullet, and furthermore, the O-rings 36 and 37 hold the rotating seal ring 2 and the stationary seal ring 10 so as not to rotate. In addition, there is no need to provide a drive pin or the like for locking. For this reason, the structure is greatly simplified to facilitate assembly and disassembly. Furthermore, even when sealing a highly viscous sealed fluid, if impurities adhere, it can be easily disassembled and cleaned.
Further, since the sealing rings 2 and 10, the holders 6 and 26, the tightening ring 15, the O-rings 36 and 37, and the like are divided, the mechanical rotation can be performed from the radial direction of the rotating shaft 50 without disassembling the rotating shaft 50. It becomes possible to mount the sealing device 1. For this reason, mounting, disassembling, remounting and the like of the mechanical seal device 1 become extremely easy.
[0043]
【The invention's effect】
The mechanical seal device according to the present invention has the following excellent effects.
[0044]
According to the mechanical seal device of the first aspect of the present invention, it has an O-ring made of a rubber-like elastic material that is crimped between the first inner tapered surface and the first outer tapered surface, and the second inner tapered surface. Since it has an O-ring made of rubber-like elastic material that is pressure-bonded between the second outer taper surface, the O-ring brings the sealing surface of the rotary sealing ring into contact with the relative sealing surface of the stationary sealing ring. Acts as follows. For this reason, the spring etc. which press a sealing ring are not required.
Further, since the O-ring is strongly pressed by both tapered surfaces, no drive pin is required. Furthermore, since the rotary seal ring and the stationary seal ring have substantially the same shape, the parts can be made common and a mass production effect can be expected. Therefore, there is an effect that the number of parts of the mechanical seal device can be reduced.
Further, the pressure-bonded state of the O-ring can prevent the sealed fluid slurry and high-viscosity impurities from entering the joint surface of the O-ring, so that the sealed fluid containing the slurry or the highly-viscous sealed fluid is sealed. The effect to do.
[0045]
According to the mechanical seal device of the second aspect of the present invention, the distance between the first outer tapered surface of the rotary sealing ring and the first inner tapered surface of the holder is narrower toward the seal surface side. There is an effect that the seal surface is pressed against the relative seal surface by the elastic force of the O-ring.
Further, since the space between the stationary seal ring and the tapered surface of the second holder is also configured in the same manner, the same effect is obtained and the relative seal surface is brought into close contact with the seal surface. For this reason, since it seals uniformly so that a sealing surface and a relative sealing surface may oppose, the sealing effect outstanding compared with what is pressed from one side like the past is exhibited. Furthermore, the structure of the sealing ring can be simplified, and both can be formed in the same shape, and the cost of mass production can be reduced.
[0046]
According to the mechanical seal device of the third aspect of the present invention, each split surface is formed with irregularities that can be joined to the split surface by breaking the integrally formed ring shape in a straight line in the axial direction. When the divided surfaces are joined, they can be joined together without shifting. For this reason, the joint surface is strengthened, and the effect that the seal surface is uniformly formed without causing a step portion on the seal surface is exhibited.
[0047]
According to the mechanical seal device of the fourth aspect of the present invention, since the sealing layer is provided by coating a rubber-like elastic material on each divided surface, the seal surface is hermetically bonded if the divided surfaces are pressed. There is an effect of preventing the sealed fluid from leaking from the dividing surface.
[0048]
According to the mechanical seal device of the fifth aspect of the present invention, the first inner tapered surface of the first holder and the second inner tapered surface of the second holder are mutually stationary with the first outer tapered surface of the rotation sealing ring. Since the shape corresponds to the second outer taper surface of the sealing ring, the first holder and the second holder can be formed in the same shape. Since it is used, mass production effects can be expected, and the overall cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a half sectional view of a mechanical seal device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the rotary seal ring 2 and the stationary seal ring 10 of FIG.
FIG. 3 is a plan view of the first holder and the second holder of FIG. 1;
4 is a plan view of the clamping ring of FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a half cross-sectional view of a conventional mechanical seal.
FIG. 6 is a half cross-sectional view of another conventional mechanical seal.
[Explanation of symbols]
1 Mechanical seal device
2 Sealing ring for rotation
2A Dividing surface
3 Seal surface
4 First outer taper surface
5 1st inner surface
6 First holder
7 First inner taper surface
8 1st tightening outer peripheral surface
8A outer peripheral surface
9 First mating inner peripheral surface
10 Stationary seal ring
11 Relative sealing surface
15 Tightening ring
15A Dividing surface
16 Inner peripheral surface
17 volts
18 Screw part
19 Set screw
20 mating surface
21 Screw part
22 Bolt hole
24 Second outer taper surface
25 Second inner peripheral surface
26 Second holder
27 Second inner taper surface
28 Second tightening outer peripheral surface
29 Second mating inner peripheral surface
30 Sealing layer
31 retaining ring
32 volts
33 Drive pin
35 Second mating surface
36 1st O-ring
37 2nd O-ring
38 O-ring
39 O-ring groove
40 O-ring
50 axis of rotation
60 housing
K gap

Claims (4)

内周面を有するハウジングと前記ハウジングの内周面内に配置された回転軸との間の被密封流体の流出をシールするメカニカルシール装置であって、
前記回転軸を内嵌する内周面を有すると共に一端にシール面を有し且つ周方向が分割可能にされた分割面を有する回転用密封環と、
前記回転用密封環の外周に有して前記シール面側へ発散する形の第1外テーパ面と、
前記第1外テーパ面に対向する第1内テーパ面を有すると共に周方向が分割可能にされた分割面を有し且つ互いの前記分割面を締め付けできる締付外周面を有して環状に組み立てられる第1ホルダと、
前記第1ホルダの締付外周面と嵌合して前記第1ホルダの分割面を密接させる嵌合面を有すると共に前記回転軸に嵌着する内周面を有し且つ周方向が分割可能にされた分割面を有する第1締付リングと、
前記回転用密封環とほぼ同形状を成して前記シール面と密接する相対シール面を有すると共に前記回転軸を嵌設する内周面を有し且つ周方向が分割可能にされた分割面を有する静止用密封環と、
前記静止用密封環の外周に有する前記相対シール面側へ発散する形の第2外テーパ面と、
前記第2外テーパ面に対向する第2内テーパ面を有すると共に周方向が分割可能にされた分割面を有し且つ互いの前記分割面を締め付けできる締付外周面を有する環状に組み立てられる第2ホルダとを具備し、
前記第1ホルダと前記第2ホルダとがほぼ同一形状に形成され、
前記第1内テーパ面と第1外テーパ面との間に圧着されたゴム状弾性材製の第1Oリングを有すると共に、前記第2内テーパ面と第2外テーパ面との間に圧着されたゴム状弾性材製の第2Oリングを有することを特徴とするメカニカルシール装置。
A mechanical seal device for sealing outflow of a fluid to be sealed between a housing having an inner peripheral surface and a rotating shaft disposed in the inner peripheral surface of the housing,
A rotating seal ring having an inner peripheral surface into which the rotating shaft is fitted and having a sealing surface at one end and a dividing surface in which the circumferential direction is separable;
A first outer tapered surface shaped to diverge toward the seal surface side on the outer periphery of the rotating seal ring;
An annular assembly having a first inner taper surface facing the first outer taper surface, a split surface whose circumferential direction is separable, and a fastening outer peripheral surface capable of tightening the split surfaces. A first holder,
It has a fitting surface that fits the fastening outer peripheral surface of the first holder so as to closely contact the divided surface of the first holder, and has an inner peripheral surface that fits on the rotating shaft, and the circumferential direction can be divided. A first clamping ring having a split surface formed;
A split surface having a relative seal surface that is substantially the same shape as the rotary seal ring and in close contact with the seal surface, an inner peripheral surface into which the rotary shaft is fitted, and a circumferential direction that is separable. A stationary sealing ring having,
A second outer taper surface that diverges toward the relative seal surface on the outer periphery of the stationary seal ring;
A second assembly having a second outer taper surface facing the second outer taper surface, a split surface whose circumferential direction is separable, and a fastening outer peripheral surface capable of tightening the split surfaces. 2 holders,
The first holder and the second holder are formed in substantially the same shape,
The first O-ring made of a rubber-like elastic material that is pressure-bonded between the first inner tapered surface and the first outer tapered surface, and is pressure-bonded between the second inner tapered surface and the second outer tapered surface. A mechanical seal device having a second O-ring made of rubber-like elastic material.
前記第1内テーパ面と第1外テーパ面との間が前記シール面側に向かって縮小されていると共に、前記第2内テーパ面と第2外テーパ面との間が前記シール面側に向かって縮小されている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 space between the first inner taper surface and the first outer taper surface is reduced toward the seal surface side, and the space between the second inner taper surface and the second outer taper surface is on the seal surface side. The mechanical seal device according to claim 1, wherein the mechanical seal device is reduced toward the front. 前記回転用密封環の分割面と、前記静止用密封環の分割面と、前記第1ホルダの分割面と、前記第2ホルダの分割面は互いの分割面が接合可能な破断面に形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のメカニカルシール装置。  The dividing surface of the sealing ring for rotation, the dividing surface of the stationary sealing ring, the dividing surface of the first holder, and the dividing surface of the second holder are formed in a torn surface where the dividing surfaces can be joined. The mechanical seal device according to claim 1, wherein the mechanical seal device is provided. 前記回転用密封環の分割面と、前記静止用密封環の分割面と、前記第1ホルダの分割面と、前記第2ホルダの分割面とにゴム状弾性材のシール層を有することを特徴とする請求項1又は請求項2又は請求項3に記載のメカニカルシール装置。  A rubber elastic elastic seal layer is provided on the dividing surface of the rotating sealing ring, the dividing surface of the stationary sealing ring, the dividing surface of the first holder, and the dividing surface of the second holder. The mechanical seal device according to claim 1, claim 2, or claim 3.
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