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WO2015190350A1 - メカニカルシール - Google Patents

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Publication number
WO2015190350A1
WO2015190350A1 PCT/JP2015/065886 JP2015065886W WO2015190350A1 WO 2015190350 A1 WO2015190350 A1 WO 2015190350A1 JP 2015065886 W JP2015065886 W JP 2015065886W WO 2015190350 A1 WO2015190350 A1 WO 2015190350A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
bellows
retainer
mechanical seal
radial direction
ring
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/065886
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
井口　徹哉
Original Assignee
イーグル工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by イーグル工業株式会社 filed Critical イーグル工業株式会社
Priority to US15/316,894 priority Critical patent/US9631727B1/en
Priority to JP2016527753A priority patent/JP6392868B2/ja
Priority to EP15806195.2A priority patent/EP3156700B1/en
Publication of WO2015190350A1 publication Critical patent/WO2015190350A1/ja

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3436—Pressing means
    • F16J15/3448—Pressing means the pressing force resulting from fluid pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3464—Mounting of the seal
    • F16J15/3476—Means for minimising vibrations of the slip-ring
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    • F16J15/36—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member connected by a diaphragm or bellow to the other member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16J15/363—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member connected by a diaphragm or bellow to the other member the diaphragm or bellow being made of metal
    • F16J15/366—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member connected by a diaphragm or bellow to the other member the diaphragm or bellow being made of metal and comprising vibration-damping means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/46—Sealings with packing ring expanded or pressed into place by fluid pressure, e.g. inflatable packings

Definitions

  • the present invention relates to a mechanical seal.
  • the stationary mechanical seal is provided with a pressing mechanism that presses the stationary ring toward the rotating ring.
  • a pressing mechanism that presses the stationary ring toward the rotating ring.
  • an annular sealed space is formed by providing bellows on each of the radially outer side and the inner side, and the bellows is expanded and contracted by controlling the fluid pressure in the sealed space.
  • a technique is known (see Patent Document 1).
  • double bellows are provided on the outer side and the inner side in the radial direction. In this case, since the minimum inner diameter on the inner peripheral side of the outer bellows must be larger than the maximum outer diameter on the outer peripheral side of the inner bellows, the mechanical seal becomes larger in the radial direction.
  • An object of the present invention is to reduce the radial size of a mechanical seal including a pressing mechanism configured to expand and contract these bellows in response to fluid pressure in an annular sealed space formed by two bellows. It is to provide a mechanical seal that can be made possible.
  • the present invention employs the following means in order to solve the above problems.
  • the mechanical seal of the present invention is A rotating ring fixed to the rotation axis; A fixed ring that is fixed to a housing having a shaft hole through which the rotary shaft is inserted and that slides with respect to the rotary ring; A pressing mechanism for pressing the stationary ring toward the rotating ring; A mechanical seal comprising: The pressing mechanism is A first bellows provided outside in the radial direction; A second bellows provided inside in the radial direction; With An annular sealed space is formed by the first bellows and the second bellows, and the members provided on both ends of the first bellows and the second bellows, and the first bellows and the second bellows are formed according to the fluid pressure in the sealed space.
  • the first bellows and the second bellows are disposed at positions separated from each other in the central axis direction, and when viewed in the central axis direction, a part of the inner side in the radial direction of the first bellows and the diameter of the second bellows. It arrange
  • the “rotating ring fixed to the rotating shaft” includes a case where the rotating ring is fixed to the rotating shaft via a plurality of members.
  • the fixed ring that is fixed to the housing having the shaft hole through which the rotating shaft is inserted and that slides with respect to the rotating ring”
  • the fixed ring is connected to the housing via a plurality of members. The case where it is fixed is also included.
  • the minimum inner diameter on the inner peripheral side of the first bellows is smaller than the maximum outer diameter on the outer peripheral side of the second bellows. Accordingly, it is possible to reduce the size in the radial direction as compared with a mechanical seal provided with a pressing mechanism in which bellows are doubled on the outer side and the inner side in the radial direction.
  • a damping member for suppressing vibration of the pressing mechanism is provided inside the first bellows in the radial direction.
  • the damping member By providing the damping member in this way, the vibration of the pressing mechanism can be suppressed and the influence of disturbance can be made difficult. Moreover, since the damping member should just be provided in the dead space formed inside the radial direction of a 1st bellows, size reduction of radial direction is not prevented.
  • a first retainer and a second retainer for fixing the first bellows are provided on one end side and the other end side of the first bellows
  • a third retainer and a fourth retainer for fixing the second bellows are respectively provided at one end and the other end of the second bellows.
  • the third retainer is configured to extend to the inner side in the radial direction of the first bellows
  • a cylindrical member fixed to the fourth retainer is provided on the inner side in the radial direction of the third retainer
  • An annular gap may be provided between the third retainer and the cylindrical member, and the vibration damping member may be disposed in the annular gap.
  • the damping member may be a coil spring disposed so that a spring force is applied in a direction in which the first bellows and the second bellows are contracted.
  • control for expanding and contracting the first bellows and the second bellows can be performed by the cooperation of the fluid pressure in the sealed space and the coil spring.
  • the damping member is an elastic ring that is slidably in close contact with the inner peripheral surface of the third retainer and the outer peripheral surface of the cylindrical member.
  • the function of sealing the annular gap between the inner peripheral surface of the third retainer and the outer peripheral surface of the cylindrical member can be exhibited by the elastic ring.
  • the size in the radial direction can be reduced.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a mechanical seal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a mechanical seal according to an embodiment of the present invention.
  • the mechanical seal 100 serves to seal an annular gap between the rotation shaft 200 and a shaft hole provided in the housing 300 (a shaft hole through which the rotation shaft 200 is inserted).
  • the mechanical seal 100 is fixed to the rotating shaft 200 via the sleeve 110, the rotating ring 120 fixed to the rotating shaft 200 via the sleeve 110, and the housing 300 via a plurality of members.
  • the fixed ring 130 is provided.
  • the annular protrusion 131 at the tip of the stationary ring 130 slides in a state of surface contact with the rotating ring 120, thereby exhibiting a sealing function by the mechanical seal 100.
  • the left side is the machine inside (A)
  • the right side is the machine outside (B)
  • the mechanical seal 100 allows the fluid to be sealed on the machine inside (A) to be outside the machine ( B) is prevented from leaking.
  • the mechanical seal 100 is provided with a pressing mechanism that presses the stationary ring 130 toward the rotating ring 120.
  • the pressing mechanism includes a first bellows 141 provided on the outer side in the radial direction and a second bellows 151 provided on the inner side in the radial direction.
  • a first retainer 142 is provided on one end side (machine inner side (A)) of the first bellows 141, and a second retainer 143 is provided on the other end side (machine outer side (B)) of the first bellows 141.
  • the first bellows 141 is fixed by the first retainer 142 and the second retainer 143. Further, the fixed ring 130 is fixed to the first retainer 142.
  • the second retainer 143 is fixed to the housing 300.
  • a third retainer 152 is provided on one end side (machine inner side (A)) of the second bellows 151, and a fourth retainer 153 is provided on the other end side (machine outer side (B)) of the second bellows 151.
  • the second bellows 151 is fixed by the third retainer 152 and the fourth retainer 153.
  • the third retainer 152 includes a cylindrical portion 152a and an annular protrusion 152b extending radially inward on the other end side of the cylindrical portion 152a.
  • the cylindrical portion 152 a of the third retainer 152 provided on one end side of the second bellows 151 is configured to extend to the inside in the radial direction of the first bellows 141.
  • One end side of the cylindrical portion 152 a is fixed to the inner peripheral surface of the first retainer 142.
  • the fourth retainer 153 is fixed to the housing 300.
  • the first bellows 141, the first retainer 142 and the second retainer 143 provided on both sides of the first bellows 141, the second bellows 151, and the third retainer 152 and the fourth retainer 153 provided on both sides of the first bellows 141 are annularly sealed.
  • a space S1 is formed.
  • the first bellows 141 and the second bellows 151 expand and contract in the direction of the central axis of the rotary shaft 200 in accordance with the fluid pressure of a fluid such as gas sent from the passage 310 provided in the housing 300 to the sealed space S1. It is configured.
  • the central axis direction of the rotating shaft 200 is hereinafter simply referred to as “central axis direction”.
  • the first bellows 141 and the second bellows 151 can be expanded and contracted by controlling the fluid pressure in the sealed space S1 by the pressing mechanism configured as described above. Further, since the function of the damper is exhibited by the sealed space S1, vibration of the pressing mechanism can be suppressed.
  • the stationary ring 130 is separated from the rotating ring 120 as shown in FIG. 1 in a state where no fluid is sent to the sealed space S1. Then, when the fluid is sent to the sealed space S1 and the fluid pressure in the sealed space S1 increases, the stationary ring 130 comes into close contact with the rotating ring 120 as shown in FIG.
  • a cylindrical member 160 fixed to the fourth retainer 153 is provided inside the third retainer 152 in the radial direction.
  • the cylindrical member 160 includes a cylindrical portion 161 and an annular protrusion 162 that extends radially outward on one end side of the cylindrical portion 161. Further, the other end portion of the cylindrical portion 161 is fixed to the fourth retainer 153.
  • the outer peripheral surface of the annular protrusion 162 provided on the cylindrical member 160 is configured to slidably contact the inner peripheral surface of the cylindrical portion 152a of the third retainer 152. Further, the inner peripheral surface of the annular protrusion 152 b in the third retainer 152 is configured to slidably contact the outer peripheral surface of the cylindrical portion 161 in the cylindrical member 160. With the configuration as described above, an annular gap S ⁇ b> 2 having a rectangular cross section is formed between the third retainer 152 and the cylindrical member 160.
  • the pressing mechanism mainly includes the first bellows 141, the first retainer 142, the second retainer 143, the second bellows 151, the third retainer 152, and the fourth retainer 153.
  • a coil spring 170 as a vibration damping member is provided in the annular gap S2.
  • the coil spring 170 is arranged so that one end side is in close contact with the annular protrusion 162 and the other end side is in close contact with the annular protrusion 152b so that a spring force is applied in a direction in which the first and second bellows 141 and 151 are contracted. Has been.
  • first bellows and second bellows The arrangement configuration of the first bellows 141 and the second bellows 151 will be described in more detail.
  • the first bellows 141 and the second bellows 151 are arranged at positions separated from each other in the central axis direction.
  • the inner part of the first bellows 141 in the radial direction and the outer part of the second bellows 151 in the radial direction overlap each other. That is, the minimum inner diameter on the inner peripheral side of the first bellows 141 is configured to be smaller than the maximum outer diameter on the outer peripheral side of the second bellows 151.
  • the minimum inner diameter on the inner peripheral side of the first bellows 141 is configured to be larger than the minimum inner diameter on the inner peripheral side of the second bellows 151.
  • the first bellows 141 and the second bellows 151 are disposed at positions separated from each other in the central axis direction and are viewed in the central axis direction.
  • the inner part of the first bellows 141 in the radial direction and the outer part of the second bellows 151 in the radial direction overlap each other. That is, the minimum inner diameter on the inner peripheral side of the first bellows 141 is smaller than the maximum outer diameter on the outer peripheral side of the second bellows 151. Accordingly, it is possible to reduce the size in the radial direction as compared with a mechanical seal provided with a pressing mechanism in which bellows are doubled on the outer side and the inner side in the radial direction.
  • a coil spring 170 as a damping member that suppresses vibration of the pressing mechanism is provided in the annular gap S2 provided inside the first bellows 141 in the radial direction. Yes. Thereby, the vibration of the pressing mechanism is further suppressed, and it can be made difficult to be affected by disturbance.
  • the minimum inner diameter on the inner peripheral side of the first bellows 141 is configured to be larger than the minimum inner diameter on the inner peripheral side of the second bellows 151.
  • the 1st bellows 141 and the 2nd bellows 151 are arrange
  • a coil spring 170 is employed as the damping member so that a spring force is applied in a direction in which the first bellows 141 and the second bellows 151 are contracted.
  • the control for expanding and contracting the first bellows 141 and the second bellows 151 can be performed by the cooperation of the fluid pressure in the sealed space S1 and the coil spring 170.
  • the stationary ring 130 can be more reliably separated from the rotating ring 120 by the coil spring 170.
  • the damping member is not a coil spring, but the inner peripheral surface of the third retainer 152 (cylindrical portion 152a) and the cylindrical member 160 (cylindrical portion 161). It is also possible to employ an elastic ring 171 that is slidably in close contact with the outer peripheral surface. When this configuration is adopted, the elastic ring 171 can exert a function of sealing an annular gap between the inner peripheral surface of the third retainer 152 and the outer peripheral surface of the cylindrical member 160.

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Abstract

　２つのベローズにより形成される環状の密閉空間内の流体圧力に応じて、これらのベローズが伸縮するように構成される押圧機構を備えるメカニカルシールにおいて、径方向の小型化を可能とするメカニカルシールを提供する。　第１ベローズ１４１及び第２ベローズ１５１と、これらの両端側にそれぞれ設けられる部材とによって環状の密閉空間Ｓ１が形成されており、密閉空間Ｓ１内の流体圧力に応じて、第１ベローズ１４１及び第２ベローズ１５１が回転軸２００の中心軸線方向に伸縮するように構成されたメカニカルシール１００において、第１ベローズ１４１と第２ベローズ１５１は、中心軸線方向に離れた位置に配置されると共に、中心軸線方向に見た場合に、第１ベローズ１４１の径方向の内側の一部と第２ベローズ１５１の径方向の外側の一部が重なるように配置されていることを特徴とする。

Description

メカニカルシール
　本発明は、メカニカルシールに関する。
　静止形メカニカルシールにおいては、固定環を回転環に向かって押圧する押圧機構が設けられている。この押圧機構として、径方向の外側と内側にそれぞれベローズが設けられることにより、環状の密閉空間が形成され、密閉空間内の流体圧力が制御されることでベローズが伸縮されるように構成された技術が知られている（特許文献１参照）。この従来例に係る押圧機構を備えるメカニカルシールにおいては、径方向の外側と内側にベローズが２重に設けられる。この場合、外側のベローズにおける内周側の最小内径を、内側のベローズにおける外周側の最大外径よりも大きくしなければならないため、メカニカルシールが径方向に大型化してしまう。
実開昭６１－９９７６４号公報
　本発明の目的は、２つのベローズにより形成される環状の密閉空間内の流体圧力に応じて、これらのベローズが伸縮するように構成される押圧機構を備えるメカニカルシールにおいて、径方向の小型化を可能とするメカニカルシールを提供することにある。
　本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
　すなわち、本発明のメカニカルシールは、
　回転軸に対して固定される回転環と、
　該回転軸が挿通される軸孔を有するハウジングに対して固定され、かつ前記回転環に対して摺動する固定環と、
　該固定環を前記回転環に向けて押圧する押圧機構と、
を備えるメカニカルシールであって、
　前記押圧機構は、
　径方向の外側に設けられる第１ベローズと、
　径方向の内側に設けられる第２ベローズと、
を備え、
　これら第１ベローズ及び第２ベローズと、第１ベローズと第２ベローズの両端側にそれぞれ設けられる部材とによって環状の密閉空間が形成されており、該密閉空間内の流体圧力に応じて、第１ベローズ及び第２ベローズが前記回転軸の中心軸線方向に伸縮するように構成されたメカニカルシールにおいて、
　第１ベローズと第２ベローズは、前記中心軸線方向に離れた位置に配置されると共に、前記中心軸線方向に見た場合に、第１ベローズの径方向の内側の一部と第２ベローズの径方向の外側の一部が重なるように配置されていることを特徴とする。
　なお、「回転軸に対して固定される回転環」については、回転環が複数の部材を介して回転軸に固定される場合も含まれる。また、「該回転軸が挿通される軸孔を有するハウジングに対して固定され、かつ前記回転環に対して摺動する固定環」についても、固定環がハウジングに対して複数の部材を介して固定される場合も含まれる。
　本発明によれば、第１ベローズにおける内周側の最小内径は、第２ベローズにおける外周側の最大外径よりも小さい。従って、径方向の外側と内側にベローズが２重に設けられる押圧機構を備えるメカニカルシールに比べて、径方向の小型化を図ることが可能となる。
　第１ベローズの径方向の内側に、前記押圧機構の振動を抑制する制振部材が設けられているとよい。
　このように制振部材を設けることで、押圧機構の振動が抑制され、外乱による影響を受け難くすることができる。また、制振部材は第１ベローズの径方向の内側にできるデッドスペースに設ければよいので、径方向の小型化を妨げることはない。
　第１ベローズの一端側と他端側には、それぞれ第１ベローズを固定する第１リテーナと第２リテーナが設けられており、
　第２ベローズの一端側と他端側には、それぞれ第２ベローズを固定する第３リテーナと第４リテーナが設けられており、
　第３リテーナは、第１ベローズの径方向の内側にまで伸びるように構成されており、かつ第３リテーナの径方向の内側には第４リテーナに固定された円筒状部材が設けられると共に、
　第３リテーナと前記円筒状部材との間に環状隙間が設けられ、該環状隙間内に前記制振部材が配置されているとよい。
　ここで、前記制振部材は、第１ベローズ及び第２ベローズを縮ませる方向にばね力が付与されるように配置されるコイルばねであるとよい。
　これにより、第１ベローズと第２ベローズを伸び縮みさせるための制御を、密閉空間内の流体圧力とコイルばねとの協働により行うことができる。
　前記制振部材は、第３リテーナの内周面と前記円筒状部材の外周面に対してそれぞれ摺動可能に密着する弾性体製リングであることも好適である。
　この場合、弾性体製リングによって、第３リテーナの内周面と円筒状部材の外周面との間の環状隙間を封止する機能を発揮させることができる。
　なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。
　以上説明したように、本発明によれば、２つのベローズにより形成される環状の密閉空間内の流体圧力に応じて、これらのベローズが伸縮するように構成される押圧機構を備えるメカニカルシールにおいて、径方向の小型化を図ることができる。
図１は本発明の実施例に係るメカニカルシールの模式的断面図である。 図２は本発明の実施例に係るメカニカルシールの模式的断面図である。
　以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
　（実施例）
　＜メカニカルシール＞
　図１及び図２を参照して、本発明の実施例に係るメカニカルシールの構成について説明する。本実施例に係るメカニカルシール１００は、回転軸２００とハウジング３００に設けられている軸孔（回転軸２００が挿通される軸孔）との間の環状隙間を密封する役割を担っている。そして、メカニカルシール１００は、回転軸２００に固定されるスリーブ１１０と、回転軸２００に対してスリーブ１１０を介して固定される回転環１２０と、ハウジング３００に対して複数の部材を介して固定される固定環１３０とを備えている。なお、回転軸２００が回転している際に、固定環１３０の先端の環状突起１３１が回転環１２０に対して面接触した状態で摺動することにより、メカニカルシール１００による密封機能が発揮される。また、本実施例においては、図１，２中、左側が機内側（Ａ）、右側が機外側（Ｂ）であり、メカニカルシール１００によって、機内側（Ａ）の密封対象流体が機外側（Ｂ）に漏れることを防止している。
　そして、メカニカルシール１００には、固定環１３０を回転環１２０に向けて押圧する押圧機構が設けられている。この押圧機構は、径方向の外側に設けられる第１ベローズ１４１と、径方向の内側に設けられる第２ベローズ１５１とを備えている。第１ベローズ１４１の一端側（機内側（Ａ））には第１リテーナ１４２が設けられ、第１ベローズ１４１の他端側（機外側（Ｂ））には第２リテーナ１４３が設けられている。これらの第１リテーナ１４２と第２リテーナ１４３によって第１ベローズ１４１は固定されている。また、第１リテーナ１４２に固定環１３０が固定されている。第２リテーナ１４３はハウジング３００に固定されている。
　第２ベローズ１５１の一端側（機内側（Ａ））には第３リテーナ１５２が設けられ、第２ベローズ１５１の他端側（機外側（Ｂ））には第４リテーナ１５３が設けられている。これらの第３リテーナ１５２と第４リテーナ１５３によって第２ベローズ１５１は固定されている。また、第３リテーナ１５２は、円筒部１５２ａと円筒部１５２ａの他端側において径方向内側に向かって伸びる環状突起１５２ｂとを備えている。図示のように、第２ベローズ１５１の一端側に設けられた第３リテーナ１５２における円筒部１５２ａは、第１ベローズ１４１の径方向の内側にまで伸びるように構成されている。そして、円筒部１５２ａの一端側が第１リテーナ１４２の内周面に固定されている。また、第４リテーナ１５３はハウジング３００に固定されている。
　そして、第１ベローズ１４１と、その両側に設けられる第１リテーナ１４２及び第２リテーナ１４３と、第２ベローズ１５１と、その両側に設けられる第３リテーナ１５２及び第４リテーナ１５３とにより、環状の密閉空間Ｓ１が形成される。ハウジング３００に設けられた通路３１０から、この密閉空間Ｓ１に送られるガスなどの流体の流体圧力に応じて、第１ベローズ１４１及び第２ベローズ１５１が回転軸２００の中心軸線方向に伸縮するように構成されている。なお、回転軸２００の中心軸線方向については、以下、単に「中心軸線方向」と称する。このように構成された押圧機構により、密閉空間Ｓ１内の流体圧力を制御することで、第１ベローズ１４１及び第２ベローズ１５１を伸縮させることができる。また、密閉空間Ｓ１によって、ダンパの機能が発揮されるため、押圧機構の振動を抑制することもできる。
　ここで、本実施例においては、密閉空間Ｓ１に流体が送られていない状態においては、図１に示すように、固定環１３０は回転環１２０から離れている。そして、密閉空間Ｓ１に流体が送られて、密閉空間Ｓ１内の流体圧力が高くなると、図２に示すように、固定環１３０は回転環１２０に密着した状態となる。
　また、第３リテーナ１５２の径方向の内側には第４リテーナ１５３に固定された円筒状部材１６０が設けられている。この円筒状部材１６０は、円筒部１６１と、円筒部１６１の一端側において径方向外側に向かって伸びる環状突起１６２とを備えている。また、円筒部１６１の他端部が第４リテーナ１５３に固定されている。
　そして、この円筒状部材１６０に設けられた環状突起１６２の外周面が、第３リテーナ１５２における円筒部１５２ａの内周面に対して摺動自在に接触するように構成されている。また、第３リテーナ１５２における環状突起１５２ｂの内周面が、円筒状部材１６０における円筒部１６１の外周面に対して摺動自在に接触するように構成されている。以上のような構成により、第３リテーナ１５２と円筒状部材１６０との間には、断面が矩形の環状隙間Ｓ２が形成される。また、第１ベローズ１４１と第２ベローズ１５１が伸縮する際には、環状突起１６２の外周面と円筒部１５２ａの内周面との間、及び環状突起１５２ｂの内周面と円筒部１６１の外周面との間がそれぞれ摺動するように、第３リテーナ１５２は往復移動する。このように、押圧機構は、円筒状部材１６０によって、径方向に対して安定的に位置決めがなされる。なお、押圧機構は、上記の通り、主として、第１ベローズ１４１，第１リテーナ１４２，第２リテーナ１４３，第２ベローズ１５１，第３リテーナ１５２及び第４リテーナ１５３により構成される。
　また、上記の環状隙間Ｓ２には、制振部材としてのコイルばね１７０が設けられている。このコイルばね１７０は、一端側が環状突起１６２に密着し、他端側が環状突起１５２ｂに密着することで、第１ベローズ１４１及び第２ベローズ１５１を縮ませる方向にばね力が付与されるように配置されている。
　＜第１ベローズ及び第２ベローズの配置構成＞
　第１ベローズ１４１及び第２ベローズ１５１の配置構成について、より詳細に説明する。第１ベローズ１４１と第２ベローズ１５１は、中心軸線方向に離れた位置に配置されている。そして、中心軸線方向に見た場合に、第１ベローズ１４１の径方向の内側の一部と第２ベローズ１５１の径方向の外側の一部が重なるように配置されている。つまり、第１ベローズ１４１における内周側の最小内径は、第２ベローズ１５１における外周側の最大外径よりも小さく構成されている。なお、第１ベローズ１４１における内周側の最小内径が、第２ベローズ１５１における内周側の最小内径よりも大きく構成されていることは言うまでもない。
　＜本実施例に係るメカニカルシールの優れた点＞
　以上のように構成される本実施例に係るメカニカルシール１００によれば、第１ベローズ１４１と第２ベローズ１５１は、中心軸線方向に離れた位置に配置されると共に、中心軸線方向に見た場合に、第１ベローズ１４１の径方向の内側の一部と第２ベローズ１５１の径方向の外側の一部が重なるように配置されている。つまり、第１ベローズ１４１における内周側の最小内径は、第２ベローズ１５１における外周側の最大外径よりも小さい。従って、径方向の外側と内側にベローズが２重に設けられる押圧機構を備えるメカニカルシールに比べて、径方向の小型化を図ることが可能となる。
　また、本実施例に係るメカニカルシール１００においては、第１ベローズ１４１の径方向の内側に設けられた環状隙間Ｓ２に、押圧機構の振動を抑制する制振部材としてのコイルばね１７０が設けられている。これにより、押圧機構の振動がより一層抑制され、外乱による影響を受け難くすることができる。
　ここで、上記の通り、第１ベローズ１４１における内周側の最小内径は、第２ベローズ１５１における内周側の最小内径よりも大きく構成されている。また、第１ベローズ１４１と第２ベローズ１５１は、中心軸線方向に離れた位置に配置されている。これらのことから、第１ベローズ１４１の径方向の内側にはデッドスペースが形成される。上記の環状隙間Ｓ２は、このデッドスペースに設けられることになる。従って、制振部材であるコイルばね１７０を設けても、径方向の小型化を妨げることはない。
　また、本実施例においては、制振部材として、第１ベローズ１４１及び第２ベローズ１５１を縮ませる方向にばね力が付与されるように配置されるコイルばね１７０を採用している。これにより、第１ベローズ１４１と第２ベローズ１５１を伸び縮みさせるための制御を、密閉空間Ｓ１内の流体圧力とコイルばね１７０との協働により行うことができる。特に、密閉空間Ｓ１内の流体圧力を低下させた際に、コイルばね１７０によって、固定環１３０を回転環１２０からより確実に離すことができる。
　なお、図１中の丸で囲んだ部分に示すように、制振部材として、コイルばねではなく、第３リテーナ１５２（円筒部１５２ａ）の内周面と円筒状部材１６０（円筒部１６１）の外周面に対してそれぞれ摺動可能に密着する弾性体製リング１７１を採用することもできる。この構成を採用した場合には、弾性体製リング１７１によって、第３リテーナ１５２の内周面と円筒状部材１６０の外周面との間の環状隙間を封止する機能を発揮させることができる。
　１００　メカニカルシール
　１１０　スリーブ
　１２０　回転環
　１３０　固定環
　１３１　環状突起
　１４１　第１ベローズ
　１４２　第１リテーナ
　１４３　第２リテーナ
　１５１　第２ベローズ
　１５２　第３リテーナ
　１５２ａ　円筒部
　１５２ｂ　環状突起
　１５３　第４リテーナ
　１６０　円筒状部材
　１６１　円筒部
　１６２　環状突起
　１７０　コイルばね
　１７１　弾性体製リング
　２００　回転軸
　３００　ハウジング
　３１０　通路
　Ｓ１　密閉空間
　Ｓ２　環状隙間

Claims (5)

  1. 　回転軸に対して固定される回転環と、
    　該回転軸が挿通される軸孔を有するハウジングに対して固定され、かつ前記回転環に対して摺動する固定環と、
    　該固定環を前記回転環に向けて押圧する押圧機構と、
    を備えるメカニカルシールであって、
    　前記押圧機構は、
    　径方向の外側に設けられる第１ベローズと、
    　径方向の内側に設けられる第２ベローズと、
    を備え、
    　これら第１ベローズ及び第２ベローズと、第１ベローズと第２ベローズの両端側にそれぞれ設けられる部材とによって環状の密閉空間が形成されており、該密閉空間内の流体圧力に応じて、第１ベローズ及び第２ベローズが前記回転軸の中心軸線方向に伸縮するように構成されたメカニカルシールにおいて、
    　第１ベローズと第２ベローズは、前記中心軸線方向に離れた位置に配置されると共に、前記中心軸線方向に見た場合に、第１ベローズの径方向の内側の一部と第２ベローズの径方向の外側の一部が重なるように配置されていることを特徴とするメカニカルシール。
  2. 　第１ベローズの径方向の内側に、前記押圧機構の振動を抑制する制振部材が設けら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。
  3. 　第１ベローズの一端側と他端側には、それぞれ第１ベローズを固定する第１リテーナと第２リテーナが設けられており、
    　第２ベローズの一端側と他端側には、それぞれ第２ベローズを固定する第３リテーナと第４リテーナが設けられており、
    　第３リテーナは、第１ベローズの径方向の内側にまで伸びるように構成されており、かつ第３リテーナの径方向の内側には第４リテーナに固定された円筒状部材が設けられると共に、
    　第３リテーナと前記円筒状部材との間に環状隙間が設けられ、該環状隙間内に前記制振部材が配置されていることを特徴とする請求項２に記載のメカニカルシール。
  4. 　前記制振部材は、第１ベローズ及び第２ベローズを縮ませる方向にばね力が付与されるように配置されるコイルばねであることを特徴とする請求項３に記載のメカニカルシール。
  5. 　前記制振部材は、第３リテーナの内周面と前記円筒状部材の外周面に対してそれぞれ摺動可能に密着する弾性体製リングであることを特徴とする請求項３に記載のメカニカルシール。
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