JP6219367B2 - メカニカルシール装置 - Google Patents

Description

本発明は、メカニカルシール装置に関する。

従来、メカニカルシール装置において、機内に密封される密封流体を機外に漏洩させることを阻止する静圧型のメカニカルシール装置が知られている。この静圧型メカニカルシール装置では、シール面に密封流体よりも高圧のパージガスを供給することにより、当該パージガスを機内側および機外側に漏洩させて、密封流体が機外に漏洩することを防止している。

しかしながら、従来の静圧型メカニカルシール装置では、機内側の圧力変動により、機内圧力とパージガス圧力のバランスが崩れて、摺動面間の隙間を適切に保持することが困難な場合があった。たとえば、機内圧力が所定の圧力よりも大きくなると、摺動面間の隙間が必要以上に開いてしまい、密封流体が機外側に漏洩するおそれがあった。また、機内圧力が所定の圧力よりも小さくなると、摺動面が接触してしまい、摺動面が損傷してしまうおそれがあった。

このような問題を解決するために、たとえば、特許文献１に示すメカニカルシール装置が提案されている。特許文献１のメカニカルシール装置では、機内領域と固定用密封環の背面領域とを連通する背圧導入路を形成している。しかしながら、特許文献１等の従来のメカニカルシール装置では、固定用密封環とシールケースとの間に複数のＯリングを配置する必要性があり、固定用密封環の軸方向追随速度を低下させる（追随性が低下する）問題があった。

また、特許文献１等の従来のメカニカルシール装置では、細長く形成された背圧導入路に詰まりが発生し、固定用密封環の背面に密封流体の圧力を作用させることができなくなってしまう問題があった。さらに、固定用密封環の背面領域に配置される作動用Ｏリング、スプリング等に密封流体の成分が固着してしまうことにより、固定用密封環の軸方向追随性を低下させてしまう問題があった。

ＷＯ９９−２７２８１号公報

本発明は、このような問題に鑑みてなされ、その目的は密封流体を好適にシールすることができる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、
装置本体と回転軸との間隙で装置内部の密封流体をシールするメカニカルシール装置であって、
前記装置本体に取り付けられるシールケースと、
前記回転軸に取り付けられる回転用密封環と、
前記回転用密封環に対して軸方向に対向して配置される固定用密封環と、
前記固定用密封環と前記シールケースとの間に軸方向伸縮可能に取り付けられるベローズと、を有し、
前記シールケースには、前記ベローズの内周面側の静圧流体室に、静圧流体を供給する静圧流体供給孔を形成してあり、
前記固定用密封環には、前記静圧流体室の静圧流体を、前記固定用密封環と前記回転用密封環との間のシール面に導く連通孔を形成してあり、
前記ベローズの外周面側に前記密封流体を配置してあることを特徴とする。

上記の構成のメカニカルシール装置によれば、ベローズの外周面に密封流体の圧力を作用させているので、固形成分を含む密封流体をシールする場合であっても、好適にシール性能を発揮することができる。

さらに、本発明のメカニカルシール装置では、ベローズの外周面に密封流体の圧力を作用させてベローズがシール機能を発揮するとともに押圧力を付与しているので、密封流体に接触するＯリングやバネ等の構成を省略することができる。さらに、本発明では、固定用密封環を軸方向にスムーズに移動させて、好適なシール性能を発揮することができる。しかも、ベローズは軸方向に伸縮可能であり且つ径方向にも変形可能なので、ベローズに取り付けられる固定用密封環は装置の振動等を吸収することができ、好適なシール性能を発揮することができる。

さらに、本発明のメカニカルシール装置では、ベローズの外周面側に密封流体を配置してあるので、ベローズの内周面側での設計自由度が大幅に改善されている。すなわち、腐食性の密封流体や固形成分を含む密封流体をシールする場合であっても、ベローズの内周面側では密封流体に接触しないので、ベローズの内周側に配置する部材の材質を自由に選択できる。

好適には、前記ベローズの内周面側で前記シールケースと前記固定用密封環との間に配置され、前記固定用密封環を軸方向に移動可能に保持し、前記静圧流体室を大気側空間から密封するシール部材をメカニカルシール装置がさらに有する。

上記の構成のメカニカルシール装置では、ベローズの内周面側にシール部材を配置してあるので、シール部材には密封流体が接触しない。このため、シール部材の材質の選択肢が広がり、しかも、密封流体が接触することによるシール部材の劣化のおそれも解消されている。

また、好適には、前記固定用密封環には前記連通孔に連続する環状溝を形成してある。連通孔に連続する環状溝は、固定用密封環と回転用密封環との間のシール面全面に静圧流体を導くので、シール面全体に好適に静圧を作用させることができる。

好適には、前記環状溝の外径は、前記ベローズの圧力作用径と略等しくなるように形成してある。上記のように環状溝を形成することにより、環状溝の幅を調整するのみで、固定用密封環に作用する押圧力を調整することができる。

好適には、前記シール部材よりも大気側に配置され、前記固定用密封環を前記回転用密封環側に押圧する弾性部材をメカニカルシール装置がさらに有する。弾性部材をシール部材よりも大気側に配置することで、弾性部材は密封流体および静圧用流体に接触しない。その結果、弾性部材の材質の選択肢が広がり、しかも、密封流体および静圧流体が接触することによる弾性部材の劣化のおそれも解消されている。

また、好適には、前記環状溝の内径は、前記シール部材の前記固定用密封環に対する接触径と略等しくなるように形成してある。上記のように環状溝を形成することにより、環状溝の幅を調整するのみで、固定用密封環に作用する押圧力を調整することができる。

前記固定用密封環を前記回転用密封環側に押圧する弾性部材を前記静圧流体室の内部に配置してもよい。弾性部材を静圧流体室の内部に配置することで、静圧流体圧室内の静圧流体の圧力が、弾性部材が押圧している固定用密封環の背面にも作用する。そのため、静圧流体による固定用密封環の回転用密封環に対する押し付け力を大きくすることが可能になる。回転用密封環に対する固定用密封環の押し付け力を大きくしたい要請がある場合に、このような構成が特に有効である。

また、好適には、前記回転用密封環のシール面に動圧発生溝が形成してある。動圧発生溝は、回転用密封環が回転したときに動圧を発生するとともに、シール面の全体に静圧流体を導き、シール面全体に好適に静圧を作用させることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るメカニカルシール装置の断面図である。 図２は、図１に示す断面図の要部を説明する図である。 図３は、図１および図２に示す回転用密封環の正面図である。 図４は、図１および図２に示す固定用密封環の正面図である。 図５は、本発明の他の実施形態に係るメカニカルシール装置の半断面図である。

第１実施形態
本実施形態に係るメカニカルシール装置１は、一般産業用の攪拌機、ブロワやコンプレッサ等の装置に装着されるシール装置であり、特に、食品、医療品、化学物質の製造用途に使用される。

メカニカルシール装置１は、図１および図２に示すように、密封面に対して径方向外側に密封流体を配置するインサイド型に構成されており、回転軸１００とスタッフィングボックス８０との間隙で、機内Ｂ側の密封流体をシールする。なお、図１および図２においては、軸方向左側が機外Ａであり、軸方向右側が機内Ｂである。

スタッフィングボックス８０には軸孔８２が形成されており、不図示の軸受けにより回転可能に支持される回転軸１００が貫通している。軸孔８２の径方向内側には、回転用密封環６０を配置してある。回転用密封環６０は、スペーサ７５により軸方向に位置決めされた状態で、回転軸１００に取り付けられる。スペーサ７５は、回転軸１００の径方向段差部１０２と回転用密封環６０との間に配置され、回転用密封環６０の軸方向位置決めを行う。スペーサ７５は、ＳＵＳやエンジニアリングプラスチック等の強度に優れる材質で構成される。

回転用密封環６０の軸方向機内Ｂ側には、フリンジャー７０およびスリーブ７６が配置してある。スリーブ７６は、フリンジャー７０を介して、回転用密封環６０を軸方向に固定している。

フリンジャー７０は、スリーブ７６と回転用密封環６０との間に配置され、スタッフィングボックス８０の軸孔８２と回転用密封環６０の外周面との間に、機内Ｂ側から密封流体の固形成分が侵入することを防止している。すなわち、フリンジャー７０の外周側には、軸方向機外Ａ側に延びる円筒部７１を形成してあり、当該円筒部７１は、スタッフィングボックス８０から軸方向機内Ｂ側に突出する突出部８６を覆っている。さらに、フリンジャー７０は、回転軸１００とともに回転することにより、遠心力によって密封流体およびそれに含まれる固形成分を径方向外側に誘導している。したがって、スタッフィングボックス８０の軸孔８２と回転用密封環６０の外周面との間への密封流体の固形成分の侵入が防止されている。

フリンジャー７０の回転用密封環６０側内周面はテーパ状に形成してあり、そこにＯリング１２８を配置してある。Ｏリング１２８は、回転用密封環６０と回転軸１００との間から密封流体が漏洩することを防止する。

回転用密封環６０は、機外Ａ側に固定用密封環５０のシール面５５に対向するシール面６２を有する。図３に示すように、シール面６２には、動圧発生溝６４を形成してある。動圧発生溝６４は、正回転Ｒ１用の第１溝６４Ａと逆回転Ｒ２用の第２溝６４Ｂとを有する。第１溝６４Ａと第２溝６４Ｂとは径方向に対称に配置されており、第１溝６４Ａと第２溝６４Ｂとが一対になって周方向に等間隔に多数個形成してある。動圧発生溝６４は、回転用密封環６０が回転軸１００とともに回転することにより動圧を発生する。

図１に示すように、回転用密封環６０の軸方向機外Ａ側には、シールハウジング１０、アダプタ２０、シールケース３０、ベローズ４０、固定用密封環５０等を配置してある。シールハウジング１０は、スタッフィングボックス８０に取り付けられている。すなわち、シールハウジング１０の取付け用溝（不図示）を、スタッフィングボックス８０の外面８４に設けられる埋め込みボルト（不図示）に通過させて、ナット（不図示）で締め付けることより、シールハウジング１０がスタッフィングボックス８０に取り付けられる。シールハウジング１０とスタッフィングボックス８０との間には、Ｏリング１２０を配置してあり、シールハウジング１０とスタッフィングボックス８０との間から密封流体が漏洩するのを防止している。

シールハウジング１０の内周面１２には、軸方向機内Ｂ側の端面１４側に、取り付け溝１６を形成してあり、当該取り付け溝１６にアダプタ２０およびシールケース３０を取り付けてある。アダプタ２０およびシールケース３０が、取り付け溝１６に収容されているので、メカニカルシール装置１を軸方向および径方向に小型化することができる。

シールハウジング１０に取り付けられるアダプタ２０は、軸方向機内Ｂ側に延びる突出部２２を有し、突出部２２よりも径方向外側でシールケース３０に組み付けられる。アダプタ２０とシールケース３０とは、締結部材１３０で固定されている。突出部２２の先端とシールケース３０の内周面段差部との間は、Ｏリング１２２（シール部材）を収容する収容部を構成している。なお、アダプタ２０とシールケース３０とは一体的に形成されてもよい。アダプタ２０は、シールケース３０と別体であっても、本実施形態においては、シールケース３０の一部として取り扱われる。

シールケース３０の軸方向機内Ｂ側の段外径端部３２には、ベローズ４０の一端が取り付けられており、ベローズ４０の他端は固定用密封環５０の外径端部５１に取り付けられている。ベローズ４０は、スタッフィングボックス８０の軸孔８２の内側に配置されており、ベローズ４０の外周面側には密封流体が配置されている。ベローズ４０は、軸方向に伸縮可能であり且つ径方向にも変形可能である。このため、ベローズ４０に取り付けられる固定用密封環５０は、装置の振動等を吸収することができるので、メカニカルシール装置１は、好適なシール性能を発揮することができる。また、シール要素として、ベローズ４０を用いているため、Ｏリング等を使用する場合と比較して、メカニカルシール装置１を軸方向および径方向に小型化することができる。

固定用密封環５０の内周側には、ベローズ４０の内周側で軸方向機外Ａ側に延びる円筒部５２を形成してある。円筒部５２の外周面とシールケース３０の内周段差部との間にはＯリング１２２を配置してあり、Ｏリング１２２とシールケース３０とベローズ４０と固定用密封環５０との間に静圧流体室Ｃが形成される。Ｏリング１２２は、機外Ａに対応する大気側空間から静圧流体室Ｃを密封するようになっている。

静圧流体室Ｃには、静圧流体供給孔３４から静圧流体としてのパージガス（たとえば、窒素ガス）が供給される。静圧流体供給孔３４から供給される静圧流体は、メカニカルシール装置１の使用用途に応じて適宜選択されることができる。たとえば、静圧流体は、水等の液体であってもよい。

Ｏリング１２２は、固定用密封環５０の円筒部５２の外周面とシールケース３０との間をシールするとともに、固定用密封環５０を軸方向に移動可能に保持している。固定用密封環５０が軸方向に移動する際に、１個のＯリング１２２の摺動抵抗が作用するのみの構成なので、固定用密封環５０を軸方向にスムーズに移動させることができる。

また、Ｏリング１２２は、ベローズ４０の内周面側に配置してあるので、密封流体から隔離されている。このため、シールする密封流体に拘わらずにＯリング１２２の材質を選択することができる。しかも、Ｏリング１２２に密封流体が接触することによる劣化のおそれも解消されている。その結果、本発明では、固定用密封環５０を軸方向にスムーズに移動させて、好適なシール性能を発揮することができる。

円筒部５２のＯリング１２２よりも大気側には、案内溝５３およびバネ座５４が形成されている。案内溝５３には、アダプタ２０に埋め込まれた固定ピン２４を挿入してあり、固定ピン２４と案内溝５３とは、軸方向に相対移動可能な状態、周方向には係止された状態になっている。これにより固定用密封環５０は、シールカバー３０に対して、軸方向には移動自在であり、周方向（回転軸１００の回転方向）には回転不能に設置されている。

バネ座５４は周方向に複数個設けられており、アダプタ２０の対向面との間に複数のコイルスプリング１４０を保持する。コイルスプリング１４０は、固定用密封環５０を回転用密封環６０側に押圧する押圧力を付与する。

本実施形態では、固定ピン２４およびコイルスプリング１４０をＯリング１２２よりも大気側に配置してある。Ｏリング１２２よりも大気側では、固定ピン２４およびコイルスプリング１４０が、密封流体および静圧用流体に接触しないので、これらの部材の材質の選択肢が広がる。しかも、固定ピン２４およびコイルスプリング１４０が、密封流体および静圧流体に接触しないので、これらの部材が劣化するおそれも解消されている。その結果、固定用密封環５０を軸方向にスムーズに移動させて、好適にシール性能を発揮することができる。なお、上記のＯリング１２２とコイルスプリング１４０との構成は、ベローズに置き換えることも可能である。

シールケース３０には、静圧流体供給孔３４を形成してある。静圧流体供給孔３４は、シールケース３０の外周端面から、ベローズ４０の内周側の静圧流体室Ｃまで連通している。シールケース３０の外周端面には、静圧流体供給孔３４の両側にＯリング１２４，１２６を配置してあり、シールケース３０とシールカバー１０との間を密封している。シールカバー１０の外方には、不図示のパージガス供給装置を接続してあり、パージガス供給装置から供給されるパージガスは、シールカバー１０のガス流路１８、シールケース３０の静圧流体供給孔３４を通じて静圧流体室Ｃに供給される。

固定用密封環５０には、静圧流体室Ｃ側から軸方向機内Ｂ側に貫通する連通孔５６を形成してあり、静圧流体室Ｃに導かれたパージガスは、固定用密封環５０の連通孔５６を通ってシール面５５側に導かれる。図４に示すように、固定用密封環５０のシール面５５には連通孔５６に連続する環状溝５７が形成されており、静圧流体室Ｃに導かれたパージガスは、固定用密封環５０の連通孔５６を通り、シール面５５側の環状溝５７に導かれる。なお、連通孔５６は、環状溝５７の周方向に沿って複数個形成してある。連通孔５６に連続する環状溝５７は、固定用密封環５０と回転用密封環６０との間の相対摺動面全面に静圧流体を導くので、相対摺動面に好適に静圧を作用させることができる。さらに、固定用密封環５０のシール面５５に対向する回転用密封環６０のシール面６２には動圧発生溝６４が形成されており、この動圧発生溝６４により、相対摺動面の全体に静圧が発生する。

パージガスは密封流体よりも高い圧力で供給されており、環状溝５７に導かれたパージガスは、シール面５５とシール面６２との間の相対摺動面を非接触にするように静圧を発生させる。なお、この相対摺動面に導かれたパージガスは、機内Ｂ側および／または機外Ａ側に漏洩させてもよい。機内Ｂ側に漏洩されるパージガスは、フリンジャー７０の外周側から排出されるので、機内Ｂ側からスタッフィングボックス８０の軸孔８２側には、密封流体が入り込まないような構成になっている。このため、シール面５５とシール面６２との間の相対摺動面およびベローズ４０の外周面に、密封流体の固形成分が固着するおそれが解消されており、好適にシール性能を発揮することができる。

なお、本実施形態では、固定用密封環５０および回転用密封環６０は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、カーボン、超硬合金等の材質で構成される。また、Ｏリング１２０〜１２８の材質は、フッ素ゴム、ニトリルゴム、ＥＰＤＭ、パーフロロエラストマなどが用いられる。

図２に示すように、本実施形態のメカニカルシール装置１では、固定用密封環５０の環状溝５７の内径ｄｏｂを、Ｏリング１２２の円筒部５２に対する接触径ｄｏ（バランス径）の近傍に形成してある。さらに、固定用密封環５０の環状溝５７の外径ｄｂｂを、ベローズ４０の圧力作用径ｄｂ（ベローズの外周径と内周径との平均径）の近傍に形成してある。環状溝５７の内径ｄｏｂおよび外径ｄｂｂをこのように構成することにより、以下に説明するように、固定用密封環５０に作用する押圧力を自在に調整することができる。

たとえば、環状溝５７の内径ｄｏｂと外径ｄｂｂとが、以下の関係を満たすように形成されているとする。

（環状溝５７の内径）ｄｏｂ＝ｄｏ（Ｏリング１２２の円筒部５２に対する接触径）

（環状溝５７の外径）ｄｂｂ＝ｄｂ（ベローズ４０の圧力作用径）

この場合には、ガスパージ圧力Ｐ２＞密封流体圧力Ｐ１の関係を保っていれば、回転用密封環６０の回転により発生する動圧Ｆｄと、ベローズ４０の外周側から作用する密封流体圧力Ｐ１により発生する押し付け力Ｆｐ１と、スプリングの弾性付勢力Ｆｓと、ベローズの弾性付勢力Ｆｂとの関係を下記の数式１に示すように考慮するだけでよく、メカニカルシール装置１の設計を単純化できる。

Ｆｔｃ＝Ｆｐ１＋Ｆｓ＋Ｆｂ＜Ｆｄ・・・（数式１）

たとえば、固定用密封環５０の回転用密封環６０への押圧力を大きくしたい場合には、Ｆｔｃ＜Ｆｄの関係を保ちながら、「ｄｏｂ＝ｄｏ、ｄｂｂ＝ｄｂ」の場合よりも、環状溝５７の内外径の幅（スパン）を小さくするのみでよい。

また、固定用密封環５０の回転用密封環６０への押圧力を小さくしたい場合には、Ｆｔｃ＜Ｆｄの関係を保ちながら、「ｄｏｂ＝ｄｏ、ｄｂｂ＝ｄｂ」の場合よりも、環状溝５７の内外径の幅を大きくするのみでよい。

上記のように構成するメカニカルシール装置１では、ベローズ４０がシール機能を発揮するとともに固定用密封環５０への押圧力を付与している。このため、本実施形態におけるメカニカルシール装置１では、Ｏリングやバネ等の構成を大幅に省略することができる。しかも、固定用密封環５０が軸方向に移動する際の摺動抵抗が大幅に低減されているので、固定用密封環５０を軸方向にスムーズに移動させて、好適にシール性能を発揮することができる。さらに、メカニカルシール装置１は、構造がシンプルであり、軸方向および径方向に小型化されている。

また、ベローズ４０の内周側に配置されるＯリング１２２およびコイルスプリング１４０等の部材は、密封流体に接触することがないので、腐食性の流体や固形成分を含む流体をシールする場合であっても、これらの部材が劣化することなく、好適にシール機能を発揮することができる。さらに、ベローズ４０の外周側には、密封流体の固形成分が侵入しないように構成されているので、ベローズ４０には密封流体の固形成分が固着しない。したがって、ベローズ４０は、固定用密封環５０に好適に押圧力を付与することができるので、メカニカルシール装置１は好適にシール性能を発揮することができる。

第２実施形態
図５に示すように、本実施形態に係るメカニカルシール装置１ａは、図１〜図４に示す第１実施形態のメカニカルシール装置１の変形例であり、以下に示す以外は、第１実施形態と同様な構成を有し、同様な作用効果を奏する。第１実施形態と共通する構成については、図面において、類似の符号を用い、重複する部分の説明は省略する。

この実施形態では、静圧流体室Ｃの内部に、弾性部材としてのコイルスプリング１４０ａが円周方向に断続的に複数配置される構造になっている。このような構造を実現するために、この実施形態では、アダプタ２０の半径方向内方端部に、回転用密封環６０の方向に延びる円筒状突出部２６を一体的に形成してある。円筒状突出部２６の先端部外周には、静止用密封環５０の円筒部５２ａが軸方向移動自在に装着してある。

円筒部５２ａの内周面には、Ｏリング溝が形成してあり、そのＯリング溝にＯリング１２２ａ（シール部材）が装着してあり、静止用密封環５０の円筒部５２ａの内周面とアダプタ２０の円筒状突出部２６の外周面との間で弾性変形し、機外Ａに対応する大気側空間から静圧流体室Ｃを密封するようになっている。

円筒部５２ａの背面側後端５８（回転用密封環６０と反対側の端部）には、円周方向に断続的に複数配置してあるコイルスプリング１４０ａの先端が当接してある。各コイルスプリング１４０ａの後端は、円筒状突出部２６の半径方向外側で周方向に沿って断続的に形成してある円柱状穴のバネ座２６の内部にそれぞれ収容してある。各コイルスプリング１４０ａは、静止用密封環５０を回転用密封環６０に向けて押し付けるようにバネ力が発生する。なお、円周方向に断続的に配置してあるバネ座２６の相互間には、静止用密封環５０がアダプタ２０に対して相対的に回転することを防止する回り止め用ピンが配置してあっても良い。

また、アダプタ２０とシールケース３０との間の密封性を確保するために、アダプタ２０の外周側突出部２２ａの外周には、Ｏリング溝が形成してあり、そこにＯリング１２２ｂが装着してある。Ｏリング１２２ｂは、Ｏリング１２２ａと共に、静圧流体室Ｃの内部を大気側空間から密封するためのシール部材であるが、アダプタ２０がシールケース３０と一体に成形される場合には不要となる。

本実施形態では、回転用密封環６０のシール面に形成してある動圧発生溝６４ａの形状やパターンは、第１実施形態の動圧発生溝６４の形状やパターンと異なっていても同じであっても良い。また、本実施形態においても、図４に示すような環状溝５７を静止用密封環５０のシール面５５に形成することが好ましいが、必ずしも形成しなくても良い。

本実施形態では、弾性部材としてのコイルスプリング１４０ａが静圧流体室Ｃの内部に配置してある。このため、静圧流体圧室Ｃ内の静圧流体の圧力が、固定用密封環５０の背面側後端５８にも作用する。そのため、静圧流体による固定用密封環５０の回転用密封環６０に対する押し付け力を大きくすることが可能になる。回転用密封環６０に対する固定用密封環５０の押し付け力を大きくしたい要請がある場合に、このような本実施形態の構成が特に有効である。

なお、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって本発明を何ら限定するものではない。実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含み、また任意好適な種々の改変が可能である。

本発明は、たとえば、一般産業用ポンプ等に利用することができる。その他、回転軸を有する任意の装置において、その回転軸の軸封装置として利用することができる。

１０・・・シールハウジング
２０・・・アダプタ
３０・・・シールケース
４０・・・ベローズ
５０・・・固定用密封環
５６・・・連通孔
６０・・・回転用密封環
６４，６４ａ・・・動圧発生溝
８０・・・スタッフィングボックス
１００・・・回転軸
１２２，１２２ａ，１２２ｂ・・・Ｏリング
Ａ・・・機外
Ｂ・・・機内
Ｃ・・・静圧流体室
ｄｏｂ・・・環状溝の内径
ｄｏ・・・Ｏリングの接触径
ｄｂｂ・・・環状溝の外径
ｄｂ・・・ベローズの圧力作用径

Claims (6)

1. 装置本体と回転軸との間隙で装置内部の密封流体をシールするメカニカルシール装置であって、
   前記装置本体に取り付けられるシールケースと、
   前記回転軸に取り付けられる回転用密封環と、
   前記回転用密封環に対して軸方向に対向して配置される固定用密封環と、
   前記固定用密封環と前記シールケースとの間に軸方向伸縮可能に取り付けられるベローズと、を有し、
   前記シールケースには、前記ベローズの内周面側の静圧流体室に、静圧流体を供給する静圧流体供給孔を形成してあり、
   前記固定用密封環には、前記静圧流体室の静圧流体を、前記固定用密封環と前記回転用密封環との間のシール面に導く連通孔を形成してあり、
   前記ベローズの外周面側に前記密封流体を配置してあり、
   前記固定用密封環に前記連通孔に連続する環状溝を形成してあり、
   前記環状溝の外径は、前記ベローズの圧力作用径と略等しくなるように形成してあることを特徴とするメカニカルシール装置。
2. 装置本体と回転軸との間隙で装置内部の密封流体をシールするメカニカルシール装置であって、
   前記装置本体に取り付けられるシールケースと、
   前記回転軸に取り付けられる回転用密封環と、
   前記回転用密封環に対して軸方向に対向して配置される固定用密封環と、
   前記固定用密封環と前記シールケースとの間に軸方向伸縮可能に取り付けられるベローズと、を有し、
   前記シールケースには、前記ベローズの内周面側の静圧流体室に、静圧流体を供給する静圧流体供給孔を形成してあり、
   前記固定用密封環には、前記静圧流体室の静圧流体を、前記固定用密封環と前記回転用密封環との間のシール面に導く連通孔を形成してあり、
   前記ベローズの外周面側に前記密封流体を配置してあり、
   前記固定用密封環に前記連通孔に連続する環状溝を形成してあり、
   前記環状溝の内径は、前記シール部材の前記固定用密封環に対する接触径と略等しくなるように形成してあることを特徴とするメカニカルシール装置。
3. 前記ベローズの内周面側で前記シールケースと前記固定用密封環との間に配置され、前記固定用密封環を軸方向に移動可能に保持し、前記静圧流体室を大気側空間から密封するシール部材をさらに有する請求項１または２に記載のメカニカルシール装置。
4. 前記シール部材よりも大気側に配置され、前記固定用密封環を前記回転用密封環側に押圧する弾性部材をさらに有す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装置。
5. 前記静圧流体室の内部に配置され、前記固定用密封環を前記回転用密封環側に押圧する弾性部材をさらに有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のメカニカルシール装置。
6. 前記回転用密封環のシール面に動圧発生溝が形成してあることを特徴とする請求項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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