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JP7577607B2 - Mechanical seal - Google Patents

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JP7577607B2 JP2021078386A JP2021078386A JP7577607B2 JP 7577607 B2 JP7577607 B2 JP 7577607B2 JP 2021078386 A JP2021078386 A JP 2021078386A JP 2021078386 A JP2021078386 A JP 2021078386A JP 7577607 B2 JP7577607 B2 JP 7577607B2
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Description

本発明は、メカニカルシールに関する。 The present invention relates to a mechanical seal.

各種回転機器において、その機器ケーシングと回転軸との間で、内部の流体をシールする装置として、回転軸と一体回転する回転密封環と、機器ケーシング側に設けられていて前記回転密封環との間でシールするための静止密封環とを備えるメカニカルシールが知られている(例えば、特許文献1参照)。 In various rotating equipment, a mechanical seal is known as a device for sealing the internal fluid between the equipment casing and the rotating shaft, which includes a rotating seal ring that rotates integrally with the rotating shaft and a stationary seal ring that is provided on the equipment casing to seal between the rotating seal ring and the stationary seal ring (see, for example, Patent Document 1).

特開2019-138334号公報JP 2019-138334 A

回転機器では、例えば各部の組み立て精度が原因となって、機器ケーシングに対して回転軸が傾く場合がある。この場合、回転軸の傾きに合わせてメカニカルシールを回転機器に装着する必要がある。前記特許文献1に開示のメカニカルシールでは、静止ユニットが、内周に凹曲面を有する外側リングと、前記凹曲面に接触する凸曲面を外周に有する内側リングとを備えていて、固定状態となる外側リングに対して内側リングを傾けることが可能となる。そこで、メカニカルシールを回転機器に装着する際、回転軸の傾きに合わせて、内側リング及びその内側リングと一体である静止密封環を傾け、これにより、静止密封環と回転密封環との間のシール性能が確保される。 In rotating equipment, the rotating shaft may tilt relative to the equipment casing, for example, due to the assembly accuracy of each part. In this case, it is necessary to attach the mechanical seal to the rotating equipment in accordance with the tilt of the rotating shaft. In the mechanical seal disclosed in Patent Document 1, the stationary unit includes an outer ring having a concave curved surface on the inner circumference and an inner ring having a convex curved surface on the outer circumference that contacts the concave curved surface, making it possible to tilt the inner ring relative to the outer ring, which is in a fixed state. Therefore, when attaching the mechanical seal to the rotating equipment, the inner ring and the stationary seal ring that is integral with the inner ring are tilted in accordance with the tilt of the rotating shaft, thereby ensuring the sealing performance between the stationary seal ring and the rotating seal ring.

前記特許文献1に開示のメカニカルシールでは、組み立て当初の傾斜角度を維持したまま回転軸が回転する場合、シール性能は維持される。しかし、回転軸が、回転しながら、その傾斜角度を変化させる場合、その回転軸に静止ユニットは追従できず、シール性能を維持することが困難になる可能性がある。 In the mechanical seal disclosed in Patent Document 1, the sealing performance is maintained if the rotating shaft rotates while maintaining the inclination angle from the time of initial assembly. However, if the rotating shaft changes its inclination angle while rotating, the stationary unit cannot follow the rotating shaft, which can make it difficult to maintain the sealing performance.

そこで、本発明は、回転軸が、回転しながら、その傾斜角度を変化させる場合であってもシール性能を維持することが可能となるメカニカルシールを提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a mechanical seal that can maintain its sealing performance even when the inclination angle of the rotating shaft changes as it rotates.

(1)本発明のメカニカルシールは、回転密封環を有し回転軸と一体回転可能である回転ユニットと、前記回転密封環との間でシールするための静止密封環を有する静止ユニットと、前記静止ユニットを支持する支持ユニットと、を備え、前記支持ユニットは、当該支持ユニットの軸線上に中心点を有する仮想球面に沿った形状の凹曲面を内周に有する外側リングを有し、前記静止ユニットは、前記外側リングに対する回転が規制されていると共に前記凹曲面に面接触する凸曲面を外周に有する球面リングと、前記球面リングと一体であって前記静止密封環を保持する保持リングと、前記回転軸の傾きに前記球面リングを追従させるために前記球面リングと一体であって当該球面リングと前記回転軸または前記回転ユニットとの間に介在する軸受ブロックと、を有する。 (1) The mechanical seal of the present invention comprises a rotating unit having a rotating seal ring and capable of rotating integrally with a rotating shaft, a stationary unit having a stationary seal ring for sealing between the rotating seal ring and the rotating seal ring, and a support unit supporting the stationary unit, the support unit having an outer ring having a concave surface on its inner periphery that is shaped along a virtual spherical surface having a center point on the axis of the support unit, the stationary unit having a spherical ring whose rotation relative to the outer ring is restricted and which has a convex surface on its outer periphery that makes surface contact with the concave surface, a retaining ring that is integral with the spherical ring and holds the stationary seal ring, and a bearing block that is integral with the spherical ring and is interposed between the spherical ring and the rotating shaft or the rotating unit to cause the spherical ring to follow the inclination of the rotating shaft.

前記メカニカルシールによれば、回転軸が、回転しながら、その回転軸の軸線の傾斜角度が変化すると、軸受ブロックによって球面リングがその傾斜角度に追従し、球面リングの軸線の傾斜角度も変化する。球面リングの傾斜角度が変化しても、外側リングによって、その変化を前記凹曲面により許容して球面リングは支持される。球面リングの傾斜角度の変化に合わせて、その球面リングと一体である保持リングに保持される静止密封環も傾斜角度が変化する。その結果、回転軸が、回転しながら、その傾斜角度を変化させる場合であっても、回転密封環と静止密封環との相対的な姿勢変化が生じず、シール性能は維持される。 With the mechanical seal, when the inclination angle of the axis of the rotating shaft changes while the rotating shaft rotates, the spherical ring follows the inclination angle due to the bearing block, and the inclination angle of the axis of the spherical ring also changes. Even if the inclination angle of the spherical ring changes, the outer ring supports the spherical ring by allowing the change with the concave curved surface. In accordance with the change in the inclination angle of the spherical ring, the inclination angle of the stationary seal ring held by the retaining ring that is integral with the spherical ring also changes. As a result, even if the inclination angle of the rotating shaft changes while rotating, there is no change in the relative position of the rotating seal ring and the stationary seal ring, and the sealing performance is maintained.

(2)回転軸が振れ回る場合、回転軸は、傾斜角度を変化させると共に、径方向に変位(偏心)する。そこで、好ましくは、前記支持ユニットは、前記外側リングを径方向に変位可能として支持するガイド溝が設けられている支持ブロックを有する。
この構成によれば、回転軸が、傾斜角度を変化させると共に、径方向に変位する場合であっても、球面リングを支持する外側リングが径方向に変位することで、その回転軸に静止ユニットは追従する。その結果、回転密封環と静止密封環との相対的な姿勢変化が生じず、シール性能は維持される。
(2) When the rotating shaft whirls, the rotating shaft changes its inclination angle and is displaced (eccentric) in the radial direction. Therefore, preferably, the support unit has a support block provided with a guide groove that supports the outer ring so as to be displaceable in the radial direction.
With this configuration, even if the rotating shaft changes its inclination angle and displaces radially, the outer ring supporting the spherical ring displaces radially, allowing the stationary unit to follow the rotating shaft. As a result, there is no change in the relative position of the rotating seal ring and the stationary seal ring, and sealing performance is maintained.

(3)また、特にメカニカルシールよりも軸方向一方側または軸方向他方側の位置が基点となって傾斜角度が変化するように回転軸が傾く際、その回転軸及び回転ユニットと、静止ユニットとの間で軸方向の変位成分が生じる。そこで、好ましくは、前記軸受ブロックは、複数のローラを有していて、前記ローラと当該ローラが転がり接触する軌道面との間で軸方向の変位を許容する転がり軸受と、前記転がり軸受を保持すると共に前記球面リングと連結される軸受ケースと、を有する。
前記構成によれば、静止ユニットの軸受ブロックに対して、回転軸及び回転ユニットは回転自在であり、また、軸受ブロックと回転軸及び回転ユニットとの間で軸方向の変位が許容される。つまり、ローラと軌道面との間で軸方向について滑りが生じ、回転軸及び回転ユニットと、静止ユニットとの間で生じる軸方向の変位成分は、前記転がり軸受によって吸収される。その結果、メカニカルシールにおける回転軸の追従がスムーズとなる。
(3) In particular, when the rotating shaft is tilted such that the tilt angle changes with a position on one axial side or the other axial side of the mechanical seal as a base point, an axial displacement component occurs between the rotating shaft and the rotating unit and the stationary unit. Therefore, preferably, the bearing block has a rolling bearing having a plurality of rollers, which allows axial displacement between the rollers and the raceway surfaces with which the rollers roll and make contact, and a bearing case which holds the rolling bearing and is connected to the spherical ring.
According to the above configuration, the rotating shaft and the rotating unit are rotatable relative to the bearing block of the stationary unit, and axial displacement is permitted between the bearing block and the rotating shaft and the rotating unit. In other words, axial slip occurs between the rollers and the raceway surface, and the axial displacement component occurring between the rotating shaft and the rotating unit and the stationary unit is absorbed by the rolling bearing. As a result, the rotating shaft follows the mechanical seal smoothly.

(4)また、前記メカニカルシールは、前記外側リングに対する前記球面リングの回転を規制する回り止め機構として、前記外側リングは、前記球面リング側に突出するピンを有し、前記球面リングに、前記ピンの先部を収容する凹部が設けられている。
前記構成によれば、回転軸が回転ユニットと共に回転し、回転密封環から静止密封環が回転力を受けて、静止ユニットの球面リングが回転しようとしても、外側リングが有するピンの先部が、球面リングに設けられている凹部の内面に接触し、球面リングが回り止めされる。
(4) In addition, the mechanical seal has an anti-rotation mechanism that restricts rotation of the spherical ring relative to the outer ring, in which the outer ring has a pin that protrudes toward the spherical ring, and the spherical ring has a recess that accommodates the tip of the pin.
According to the above configuration, even if the rotating shaft rotates together with the rotating unit and the stationary seal ring receives a rotational force from the rotating seal ring, causing the spherical ring of the stationary unit to rotate, the tip of the pin of the outer ring comes into contact with the inner surface of the recess provided in the spherical ring, preventing the spherical ring from rotating.

(5)また、前記(2)に記載のメカニカルシールの場合、外側リングがガイド溝によって径方向に変位可能であり、外側リングについても、回り止めが必要となる場合がある。そこで、前記支持ブロックに対する前記外側リングの回転を規制する第二回り止め機構として、前記外側リングは、前記支持ブロック側に突出する第二のピンを有し、前記支持ブロックに、前記第二のピンの先部を収容する第二の凹部が設けられている。
前記構成によれば、回転軸が回転ユニットと共に回転し、回転密封環から静止密封環が回転力を受けて、静止ユニットの球面リングに連れられて外側リングが回転しようとしても、外側リングが有する第二のピンの先部が、支持ブロックに設けられている第二の凹部の内面に接触し、外側リングが回り止めされる。
(5) In the case of the mechanical seal described in (2) above, since the outer ring is radially displaceable by the guide groove, the outer ring may also require a rotation prevention mechanism. In this case, the outer ring has a second pin protruding toward the support block as a second rotation prevention mechanism for restricting the rotation of the outer ring relative to the support block, and the support block is provided with a second recess for accommodating the tip of the second pin.
According to the above configuration, even if the rotating shaft rotates together with the rotating unit and the stationary seal ring receives a rotational force from the rotating seal ring and the outer ring attempts to rotate along with the spherical ring of the stationary unit, the tip of the second pin held by the outer ring comes into contact with the inner surface of the second recess provided in the support block, preventing the outer ring from rotating.

(6)また、好ましくは、前記ガイド溝、及び、当該ガイド溝と滑り接触する前記外側リングの摺動面の一方または双方に、摩擦係数を低減するためのコーティングが設けられている。
前記構成によれば、支持ブロックのガイド溝に対する外側リングの径方向の変位が滑らかとなる。
(6) Also, preferably, one or both of the guide groove and the sliding surface of the outer ring that comes into sliding contact with the guide groove are provided with a coating for reducing a coefficient of friction.
According to this configuration, the outer ring can be smoothly displaced in the radial direction relative to the guide groove of the support block.

(7)また、好ましくは、前記外側リングの前記凹曲面、及び、前記球面リングの前記凸曲面の一方または双方に、摩擦抵抗を低減するためのコーティングが設けられている。
前記構成によれば、外側リングに対する球面リングの姿勢変化が滑らかとなる。
(7) Also, preferably, one or both of the concave curved surface of the outer ring and the convex curved surface of the spherical ring are provided with a coating for reducing frictional resistance.
According to this configuration, the position of the spherical ring relative to the outer ring changes smoothly.

(8)また、好ましくは、前記静止ユニットは、前記球面リングと前記保持リングとの間をシールする第一環状シール部材と、前記第一環状シール部材よりも摩擦抵抗が小さく前記球面リングと前記外側リングとの間をシールする第二環状シール部材と、を有する。
前記構成によれば、球面リングと保持リングとは摺動しないので、これらの間の摩擦抵抗を考慮する必要がなく、これらの間をシールするために、一般的なOリングなどの第一環状シール部材が用いられる。これに対して、球面リングと外側リングとは摺動するので、これらの間をシールするために、摩擦抵抗の小さいOリングなどの第二環状シール部材が用いられる。
(8) Also, preferably, the stationary unit has a first annular sealing member that seals between the spherical ring and the retaining ring, and a second annular sealing member that has smaller frictional resistance than the first annular sealing member and that seals between the spherical ring and the outer ring.
According to the above-mentioned configuration, since the spherical ring and the retaining ring do not slide, there is no need to consider the frictional resistance between them, and a first annular seal member such as a general O-ring is used to seal between them. On the other hand, since the spherical ring and the outer ring slide, a second annular seal member such as an O-ring with low frictional resistance is used to seal between them.

本発明によれば、回転軸が、回転しながら、その傾斜角度を変化させる場合であってもシール性能を維持することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to maintain sealing performance even when the inclination angle of the rotating shaft changes while rotating.

第一実施形態に係るメカニカルシールの断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a mechanical seal according to a first embodiment. メカニカルシールの機外側の一部を拡大して示す断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a portion of the outer side of the mechanical seal. 第二実施形態に係るメカニカルシールの断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a mechanical seal according to a second embodiment. 回転軸が振れ回りしている状態を示すメカニカルシールの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the mechanical seal showing a state in which a rotating shaft is whirling.

〔メカニカルシール全体について〕
図1は、第一実施形態に係るメカニカルシール10の断面図である。メカニカルシール10は、ポンプまたは撹拌機等の回転機器7に用いられる。回転機器7は、回転軸8と、その回転軸8を包囲する機器ケーシング9とを備える。メカニカルシール10は、回転軸8と機器ケーシング9との間において、回転機器7の内部の流体をシールする。回転軸8は、回転機器7が有する図外の軸受によって回転可能に支持されている。
[About mechanical seals in general]
1 is a cross-sectional view of a mechanical seal 10 according to a first embodiment. The mechanical seal 10 is used in a rotating device 7 such as a pump or an agitator. The rotating device 7 includes a rotating shaft 8 and a device casing 9 surrounding the rotating shaft 8. The mechanical seal 10 seals the fluid inside the rotating device 7 between the rotating shaft 8 and the device casing 9. The rotating shaft 8 is rotatably supported by a bearing (not shown) included in the rotating device 7.

本開示の発明における方向について定義する。回転軸8の軸線Lに沿った方向及びその軸線Lに平行な方向を「軸方向」と定義する。その軸方向に関して、回転機器7の外部側(図1の左側)が軸方向一方側であり、これを「機外側」と称する。これに対して、回転機器7の内部側(図1の右側)が軸方向他方側であり、これを「機内側」と称する。前記軸線Lに直交する方向を「径方向」と定義する。回転軸8の軸線Lを中心とする円に沿った方向を「周方向」と定義する。つまり、回転軸8の回転方向が周方向となる。 Directions in the present disclosure are defined below. The direction along the axis L of the rotating shaft 8 and the direction parallel to the axis L are defined as the "axial direction". With respect to the axial direction, the outside side of the rotating device 7 (left side in FIG. 1) is one axial side, which is referred to as the "outside side". In contrast, the inside side of the rotating device 7 (right side in FIG. 1) is the other axial side, which is referred to as the "inside side". The direction perpendicular to the axis L is defined as the "radial direction". The direction along a circle centered on the axis L of the rotating shaft 8 is defined as the "circumferential direction". In other words, the rotation direction of the rotating shaft 8 is the circumferential direction.

図1では、回転軸8の軸線Lが、機器ケーシング9の軸線と一致した状態を示している。後述するが、回転軸8は回転しながらその軸線Lの傾斜角度が変化する。本開示の発明が備える各構成についての方向は、特に説明しない限り、回転軸8の軸線Lが、機器ケーシング9の軸線と一致した状態として定義される。また、この一致した状態を基準状態と称する。 Figure 1 shows a state in which the axis L of the rotating shaft 8 coincides with the axis of the equipment casing 9. As will be described later, the inclination angle of the axis L of the rotating shaft 8 changes as the rotating shaft 8 rotates. Unless otherwise specified, the direction of each configuration of the invention of this disclosure is defined as a state in which the axis L of the rotating shaft 8 coincides with the axis of the equipment casing 9. This coincident state is also referred to as the reference state.

メカニカルシール10は、機内側の被密封流体(溶剤、水又は油等)が機外側へ漏洩するのを防ぐ。そのために、メカニカルシール10は、一つの回転密封環16と、二つの静止密封環17-1,17-2とを備える。回転密封環16と第一静止密封環17-1との間、及び、回転密封環16と第二静止密封環17-2との間それぞれが、流体の漏洩を防ぐシール部となる。第一実施形態に係るメカニカルシール10は、二つのシール部を有するダブルシール型である。 The mechanical seal 10 prevents the sealed fluid (solvent, water, oil, etc.) inside the machine from leaking to the outside. To that end, the mechanical seal 10 has one rotating seal ring 16 and two stationary seal rings 17-1, 17-2. The space between the rotating seal ring 16 and the first stationary seal ring 17-1, and the space between the rotating seal ring 16 and the second stationary seal ring 17-2 each form a seal section that prevents fluid leakage. The mechanical seal 10 according to the first embodiment is a double seal type having two seal sections.

回転密封環16の機外側の第一シール面16aと第一静止密封環17-1のシール面17aとが対向する(接触する)シール部の径方向内側及び軸方向一方側が、機外側の領域となる。回転密封環16の機内側の第二シール面16bと第二静止密封環17-2のシール面17bとが対向する(接触する)シール部の径方向内側及び軸方向他方側が、機内側の領域となる。回転密封環16と二つの静止密封環17-1,17-2それぞれとの間のシール部の径方向外側の空間が、例えばクエンチ用のオイルなどの流体が充填される第三の領域K3となる。 The radially inner side and one axial side of the seal portion where the first seal surface 16a on the outer side of the rotating seal ring 16 faces (contacts) with the seal surface 17a of the first stationary seal ring 17-1 constitutes the outer side region. The radially inner side and the other axial side of the seal portion where the second seal surface 16b on the inner side of the rotating seal ring 16 faces (contacts) with the seal surface 17b of the second stationary seal ring 17-2 constitutes the inner side region. The space on the radially outer side of the seal portion between the rotating seal ring 16 and each of the two stationary seal rings 17-1 and 17-2 constitutes the third region K3, which is filled with a fluid such as quench oil.

メカニカルシール10は、回転軸8と一体回転可能であり全体として環状または筒状である回転ユニット11と、回転ユニット11の径方向外側に設けられ全体として環状または筒状である静止ユニット12と、静止ユニット12を支持する全体として環状または筒状である支持ユニット13とを備える。 The mechanical seal 10 comprises a rotating unit 11 that is rotatable integrally with the rotating shaft 8 and is generally annular or cylindrical, a stationary unit 12 that is generally annular or cylindrical and is provided radially outside the rotating unit 11, and a support unit 13 that is generally annular or cylindrical and supports the stationary unit 12.

〔回転ユニット11について〕
回転ユニット11は、環状である回転密封環16、スリーブ31、及び、ストッパリング32を有する。回転密封環16は、機外側に環状の第一シール面16aを有し、機内側に環状の第二シール面16bを有する。スリーブ31は、筒状の部材であり、回転軸8に外嵌して設けられていて、セットスクリュ36により固定される。回転密封環16は、スリーブ31の一部に外嵌して取り付けられている。
[Regarding the rotating unit 11]
The rotating unit 11 has an annular rotating seal ring 16, a sleeve 31, and a stopper ring 32. The rotating seal ring 16 has an annular first seal surface 16a on the outer side and an annular second seal surface 16b on the inner side. The sleeve 31 is a cylindrical member that is fitted onto the rotating shaft 8 and fixed by a set screw 36. The rotating seal ring 16 is attached by fitting onto a part of the sleeve 31.

ストッパリング32は、筒状の部材であり、スリーブ31の機内側に固定される。ストッパリング32の内周に雌ねじが形成されていて、スリーブ31の外周に雄ねじが形成されていて、これらが螺合することでストッパリング32はスリーブ31に固定される。ストッパリング32は、スリーブ31の一部との間で回転密封環16を軸方向について挟み、回転密封環16が機内側に脱落するのを防ぐ。スリーブ31の前記一部と回転密封環16との間には、樹脂製のクッションシート51が介在する。スリーブ31は、回転密封環16側に突出するピン33を有する。回転密封環16の内周に孔が設けられている。ピン33がその孔に嵌ることで、回転密封環16は、スリーブ31及びストッパリング32と共に回転軸8と一体回転する。スリーブ31と回転軸8との間はOリング34によってシールされている。スリーブ31と回転密封環16との間はOリング35によってシールされている。 The stopper ring 32 is a cylindrical member and is fixed to the inside of the sleeve 31. A female thread is formed on the inner circumference of the stopper ring 32, and a male thread is formed on the outer circumference of the sleeve 31. The stopper ring 32 is fixed to the sleeve 31 by screwing them together. The stopper ring 32 sandwiches the rotary seal ring 16 between itself and a part of the sleeve 31 in the axial direction, preventing the rotary seal ring 16 from falling off to the inside of the machine. A resin cushion sheet 51 is interposed between the part of the sleeve 31 and the rotary seal ring 16. The sleeve 31 has a pin 33 that protrudes toward the rotary seal ring 16. A hole is formed on the inner circumference of the rotary seal ring 16. The pin 33 fits into the hole, so that the rotary seal ring 16 rotates integrally with the rotary shaft 8 together with the sleeve 31 and the stopper ring 32. The sleeve 31 and the rotary shaft 8 are sealed by an O-ring 34. The sleeve 31 and the rotary seal ring 16 are sealed by an O-ring 35.

〔静止ユニット12について〕
静止ユニット12は、回転密封環16との間でシールするための第一静止密封環17-1及び第二静止密封環17-2を有する。第一静止密封環17-1は、機内側に環状の第一シール面17aを有する。第二静止密封環17-2は、機外側に環状の第二シール面17bを有する。静止ユニット12は、二つの静止密封環17-1,17-2の他に、球面リング18と、球面リング18と一体であって第一静止密封環17-1を保持する環状である第一保持リング19-1と、球面リング18と一体であって第二静止密封環17-2を保持する環状の第二保持リング19-2と、球面リング18と一体である軸受ブロック21とを有する。
[Regarding the stationary unit 12]
The stationary unit 12 has a first stationary seal ring 17-1 and a second stationary seal ring 17-2 for sealing with the rotating seal ring 16. The first stationary seal ring 17-1 has an annular first seal surface 17a on the inside of the machine. The second stationary seal ring 17-2 has an annular second seal surface 17b on the outside of the machine. In addition to the two stationary seal rings 17-1 and 17-2, the stationary unit 12 has a spherical ring 18, an annular first retaining ring 19-1 that is integral with the spherical ring 18 and holds the first stationary seal ring 17-1, an annular second retaining ring 19-2 that is integral with the spherical ring 18 and holds the second stationary seal ring 17-2, and a bearing block 21 that is integral with the spherical ring 18.

図1に示す形態では、球面リング18は二分割構造を有する。つまり、球面リング18は、機外側の第一球面リング18-1と、機内側の第二球面リング18-2とを有する。第一球面リング18-1と第二球面リング18-2とは、ボルト22によって連結されていて、一体となる。第二球面リング18-2に、前記第三の領域K3の一部を形成するための径方向に貫通する流路23が設けられている。 In the embodiment shown in FIG. 1, the spherical ring 18 has a two-part structure. That is, the spherical ring 18 has a first spherical ring 18-1 on the outside of the aircraft and a second spherical ring 18-2 on the inside of the aircraft. The first spherical ring 18-1 and the second spherical ring 18-2 are connected to each other by bolts 22 and become one body. The second spherical ring 18-2 is provided with a flow passage 23 that penetrates in the radial direction to form a part of the third region K3.

球面リング18は、その外周に、球面リング18(静止ユニット12)の軸線上に中心点を有する仮想球面に沿った形状の凸曲面24を有する。前記基準状態で、球面リング18の軸線は、回転軸8の軸線Lと一致する。凸曲面24は、後述する外側リング60の凹曲面61に面接触する。凸曲面24の一部に、径方向外側に開口する孔により構成されている凹部25が設けられている。 The spherical ring 18 has a convex surface 24 on its outer periphery, the shape of which follows an imaginary spherical surface having a center point on the axis of the spherical ring 18 (stationary unit 12). In the reference state, the axis of the spherical ring 18 coincides with the axis L of the rotating shaft 8. The convex surface 24 is in surface contact with a concave surface 61 of the outer ring 60, which will be described later. A recess 25 is provided on part of the convex surface 24, the recess being constituted by a hole that opens radially outward.

後に説明する第一回り止め機構71(図2参照)が有するピン73の先部73cが、凹部25に収容された状態にある。本実施形態では、凹部25に、転がり軸受29が取り付けられている。ピン73は、凹部25の転がり軸受29の内周側に収容された状態にある。この構成により、外側リング60に対する、球面リング18の回転が規制される。 The tip 73c of the pin 73 of the first anti-rotation mechanism 71 (see FIG. 2), which will be described later, is housed in the recess 25. In this embodiment, a rolling bearing 29 is attached to the recess 25. The pin 73 is housed on the inner periphery of the rolling bearing 29 in the recess 25. This configuration restricts the rotation of the spherical ring 18 relative to the outer ring 60.

図1において、第一保持リング19-1は、第一球面リング18-1の内周側に設けられている。第一保持リング19-1の内周に凹溝が形成されていて、その凹溝に第一静止密封環17-1が密着嵌合して取り付けられている。第一球面リング18-1に周方向に沿って複数の連結ボルト26が取り付けられている。第一保持リング19-1に、連結ボルト26を貫通させる孔が設けられている。この構成により、第一保持リング19-1は、第一球面リング18-1との関係で、相対回転不能であるが軸方向に変位可能となって、取り付けられる。第一保持リング19-1と第一球面リング18-1との間はOリング38-1によってシールされている。 In FIG. 1, the first retaining ring 19-1 is provided on the inner periphery of the first spherical ring 18-1. A groove is formed on the inner periphery of the first retaining ring 19-1, into which the first stationary seal ring 17-1 is tightly fitted and attached. A plurality of connecting bolts 26 are attached to the first spherical ring 18-1 along the circumferential direction. The first retaining ring 19-1 has holes through which the connecting bolts 26 pass. With this configuration, the first retaining ring 19-1 is attached in such a way that it cannot rotate relative to the first spherical ring 18-1 but can be displaced in the axial direction. The gap between the first retaining ring 19-1 and the first spherical ring 18-1 is sealed by an O-ring 38-1.

第二保持リング19-2は、第二球面リング18-2の内周側に設けられている。第二保持リング19-2の内周に凹溝が形成されていて、その凹溝に第二静止密封環17-2が密着嵌合して取り付けられている。第二球面リング18-2に周方向に沿って複数の有底孔27が設けられている。有底孔27に弾性部材(圧縮コイルばね28)が設けられている。圧縮コイルばね28の機外側の端部は、第二保持リング19-2に接触している。圧縮コイルばね28の弾性復元力によって、第二静止密封環17-2は回転密封環16に押し付けられ、回転密封環16は第一静止密封環17-1に押し付けられる。回転軸8が回転ユニット11と共に回転すると、回転密封環16は、静止密封環17-1,17-2それぞれに対して滑り接触する。第二保持リング19-2と第二球面リング18-2との間はOリング38-2によってシールされている。 The second retaining ring 19-2 is provided on the inner periphery of the second spherical ring 18-2. A groove is formed on the inner periphery of the second retaining ring 19-2, and the second stationary seal ring 17-2 is fitted tightly into the groove. A plurality of bottomed holes 27 are provided along the circumferential direction of the second spherical ring 18-2. An elastic member (compression coil spring 28) is provided in the bottomed hole 27. The outer end of the compression coil spring 28 is in contact with the second retaining ring 19-2. The elastic restoring force of the compression coil spring 28 presses the second stationary seal ring 17-2 against the rotating seal ring 16, and the rotating seal ring 16 is pressed against the first stationary seal ring 17-1. When the rotating shaft 8 rotates together with the rotating unit 11, the rotating seal ring 16 slides against the stationary seal rings 17-1 and 17-2. The gap between the second retaining ring 19-2 and the second spherical ring 18-2 is sealed by an O-ring 38-2.

〔軸受ブロック21について〕
図2は、図1に示すメカニカルシール10の機外側の一部を拡大して示す断面図である。軸受ブロック21は、転がり軸受43と、転がり軸受43を保持する筒状の軸受ケース41とを有する。軸受ケース41は、ボルト39によって球面リング18の機外側に連結されている。軸受ケース41の内周側であって転がり軸受43の軸方向両側に、異物の侵入を防ぐシール42が取り付けられている。軸受ケース41と第一球面リング18-1との間はOリング37によってシールされている。
[Regarding bearing block 21]
Fig. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the outer side of the mechanical seal 10 shown in Fig. 1. The bearing block 21 has a rolling bearing 43 and a cylindrical bearing case 41 that holds the rolling bearing 43. The bearing case 41 is connected to the outer side of the spherical ring 18 by a bolt 39. Seals 42 that prevent foreign matter from entering are attached to the inner peripheral side of the bearing case 41 and both axial sides of the rolling bearing 43. An O-ring 37 seals the gap between the bearing case 41 and the first spherical ring 18-1.

転がり軸受43は、外輪44と、周方向に並ぶ複数のローラ45とを有し、本実施形態の転がり軸受43はニードル軸受である。外輪44は、軸受ケース41に嵌合して固定されている。外輪44は、その内周側にローラ45が転がり接触する外軌道面46と、その外軌道面46の軸方向両側に径方向内方に突出する一対の鍔部47,47とを有する。一対の鍔部47,47によって、ローラ45は軸方向について位置が規制される(つまり、軸方向の変位が制限される)。回転軸8に対するメカニカルシール10の組み立て完了状態で、ローラ45には径方向の荷重(与圧)が付与されている。 The rolling bearing 43 has an outer ring 44 and a number of rollers 45 arranged in the circumferential direction, and the rolling bearing 43 in this embodiment is a needle bearing. The outer ring 44 is fitted and fixed in the bearing case 41. The outer ring 44 has an outer raceway 46 on its inner periphery with which the rollers 45 roll and make contact, and a pair of flanges 47, 47 that protrude radially inward on both axial sides of the outer raceway 46. The pair of flanges 47, 47 restrict the position of the rollers 45 in the axial direction (i.e., limit the axial displacement). When the mechanical seal 10 is assembled to the rotating shaft 8, a radial load (pressure) is applied to the rollers 45.

図2に示す形態では、転がり軸受43は、内輪を有しておらず、スリーブ31の外周面の一部が、ローラ45が転がり接触する内軌道面48となる。内輪として機能するスリーブ31の一部は、ローラ45の軸方向両側に鍔部を有しておらず、内軌道面48と、その内軌道面48が軸方向両側それぞれに延長された円筒面49とを有する。この構成により、ローラ45と内軌道面48との間で軸方向について滑りが生じる構成が得られる。つまり、ローラ45と、内軌道面48との間で軸方向の変位が許容される。 In the embodiment shown in FIG. 2, the rolling bearing 43 does not have an inner ring, and a part of the outer peripheral surface of the sleeve 31 becomes the inner raceway 48 with which the roller 45 rolls. The part of the sleeve 31 that functions as the inner ring does not have a flange on either side of the roller 45 in the axial direction, and has the inner raceway 48 and cylindrical surfaces 49 that extend from the inner raceway 48 on either side in the axial direction. This configuration results in a configuration in which axial slip occurs between the roller 45 and the inner raceway 48. In other words, axial displacement is permitted between the roller 45 and the inner raceway 48.

このように、軸受ブロック21は、球面リング18(第一球面リング18-1)と、回転ユニット11(スリーブ31)との間に介在する。このため、回転軸8及び回転ユニット11の傾斜角度が変化すると、軸受ブロック21もその変化に追従するようにして傾斜角度が変化し、軸受ブロック21は、球面リング18をその傾斜角度で傾斜させる。つまり、軸受ブロック21は、球面リング18とボルト39によって連結されていて一体であり、回転軸8の傾きに球面リング18を追従させる。 In this way, the bearing block 21 is interposed between the spherical ring 18 (first spherical ring 18-1) and the rotating unit 11 (sleeve 31). Therefore, when the inclination angle of the rotating shaft 8 and rotating unit 11 changes, the inclination angle of the bearing block 21 also changes to follow that change, and the bearing block 21 tilts the spherical ring 18 at that inclination angle. In other words, the bearing block 21 is connected to the spherical ring 18 by the bolts 39 and is integrated, and causes the spherical ring 18 to follow the inclination of the rotating shaft 8.

なお、図示しないが、転がり軸受43のローラ45は、回転軸8の外周面の一部を転がり接触してもよい。この場合、軸受ブロック21は、球面リング18(第一球面リング18-1)と、回転軸8との間に介在する。
また、図示しないが、転がり軸受43は、ローラ45が転がり接触する内輪を有していてもよい。この場合、その内輪は、回転ユニット11に含まれる。
これらの場合においても、軸受ブロック21は、回転軸8の傾きに球面リング18を追従させる。また、ローラ45と、内軌道面との間で軸方向の変位が許容される。
Although not shown, the rollers 45 of the rolling bearing 43 may be in rolling contact with a part of the outer circumferential surface of the rotating shaft 8. In this case, the bearing block 21 is interposed between the spherical ring 18 (first spherical ring 18-1) and the rotating shaft 8.
Although not shown, the rolling bearing 43 may have an inner ring with which the roller 45 rolls. In this case, the inner ring is included in the rotating unit 11.
Even in these cases, the bearing block 21 allows the spherical ring 18 to follow the inclination of the rotating shaft 8. Also, axial displacement is permitted between the rollers 45 and the inner raceway surface.

〔支持ユニット13について〕
図1において、支持ユニット13は、静止ユニット12を支持する。そのために、支持ユニット13は、外側リング60と、外側リング60を支持する支持ブロック62とを有する。外側リング60は、その内周側に、球面リング18の凸曲面24に面接触する凹曲面61を有する。凹曲面61は、支持ユニット13の軸線上に中心点を有する仮想球面に沿った形状である。前記基準状態で、支持ユニット13の軸線は、回転軸8の軸線Lと一致する。
[Regarding the support unit 13]
1, the support unit 13 supports the stationary unit 12. To that end, the support unit 13 has an outer ring 60 and a support block 62 that supports the outer ring 60. The outer ring 60 has a concave surface 61 on its inner periphery that comes into surface contact with the convex surface 24 of the spherical ring 18. The concave surface 61 has a shape that follows an imaginary spherical surface having a center point on the axis of the support unit 13. In the reference state, the axis of the support unit 13 coincides with the axis L of the rotation shaft 8.

図1に示す形態では、外側リング60は、第一球面リング18-1の凸曲面24に面接触する機外側の第一外側リング60-1と、第二球面リング18-2の凸曲面24に面接触する機内側の第二外側リング60-2とを有する。第一外側リング60-1と第二外側リング60-2とは連結されておらず、後述する支持ブロック62のガイド溝65-1、65-2において、それぞれが独立して保持されている。第一外側リング60-1と第二外側リング60-2との間に、前記第三の領域K3の一部が形成されている。 In the embodiment shown in FIG. 1, the outer ring 60 has a first outer ring 60-1 on the outboard side that is in surface contact with the convex curved surface 24 of the first spherical ring 18-1, and a second outer ring 60-2 on the inboard side that is in surface contact with the convex curved surface 24 of the second spherical ring 18-2. The first outer ring 60-1 and the second outer ring 60-2 are not connected, and are held independently by guide grooves 65-1 and 65-2 of the support block 62, which will be described later. A part of the third region K3 is formed between the first outer ring 60-1 and the second outer ring 60-2.

後に説明するが、回転軸8が傾斜角度を変えると、凸曲面24は、凹曲面61に対して滑り接触する。そこで、凹曲面61に、摩擦係数を低減するためのコーティング81が設けられている。なお、凸曲面24にコーティング81が設けられていてもよい。つまり、凹曲面61及び凸曲面24の一方または双方に、コーティング81が設けられていればよい。 As will be explained later, when the rotation shaft 8 changes its inclination angle, the convex surface 24 comes into sliding contact with the concave surface 61. Therefore, the concave surface 61 is provided with a coating 81 to reduce the coefficient of friction. The convex surface 24 may also be provided with the coating 81. In other words, it is sufficient that the coating 81 is provided on one or both of the concave surface 61 and the convex surface 24.

支持ブロック62は、機内側から機外側に向かって複数の環状ブロック62aを有し、複数の環状ブロック62aはボルト63によって一体となるように連結されている。支持ブロック62は、取り付けボルト59によって機器ケーシング9に固定されている。支持ブロック62の軸方向の中央に、前記第三の領域K3の一部を構成する貫通孔64が設けられている。貫通孔64に、図示しないが、クエンチ用のオイルなどの流体が流れる配管が接続される。 The support block 62 has multiple annular blocks 62a extending from the inside to the outside of the machine, and the multiple annular blocks 62a are connected together by bolts 63. The support block 62 is fixed to the equipment casing 9 by mounting bolts 59. A through hole 64 that constitutes part of the third region K3 is provided in the axial center of the support block 62. Although not shown, a pipe through which a fluid such as quench oil flows is connected to the through hole 64.

支持ブロック62の機外側に第一ガイド溝65-1が設けられていて、支持ブロック62の機内側に第二ガイド溝65-2が設けられている。第一ガイド溝65-1及び第二ガイド溝65-2それぞれは、径方向内側に開口する凹周溝により構成されている。第一ガイド溝65-1に、第一外側リング60-1が径方向に変位可能となって支持されている。第二ガイド溝65-2に、第二外側リング60-2が径方向に変位可能となって支持されている。 A first guide groove 65-1 is provided on the outer side of the support block 62, and a second guide groove 65-2 is provided on the inner side of the support block 62. The first guide groove 65-1 and the second guide groove 65-2 are each formed as a concave circumferential groove that opens radially inward. The first guide groove 65-1 supports the first outer ring 60-1 so as to be displaceable in the radial direction. The second guide groove 65-2 supports the second outer ring 60-2 so as to be displaceable in the radial direction.

第一外側リング60-1は、第一ガイド溝65-1に対して滑り接触する。第二外側リング60-2は、第二ガイド溝65-2に対して滑り接触する。そこで、第一ガイド溝65-1に対する第一外側リング60-1の摺動面に、摩擦係数を低減するためのコーティング80が設けられている。また、第二ガイド溝65-2に対する第二外側リング60-2の摺動面に、摩擦係数を低減するためのコーティング80が設けられている。前記のとおり、第三の領域K3では、圧力が機内側及び機外側よりも高くなる。そこで、図1に示すように、第三の領域K3から離れている側の摺動面にのみ、コーティング80が設けられている。 The first outer ring 60-1 is in sliding contact with the first guide groove 65-1. The second outer ring 60-2 is in sliding contact with the second guide groove 65-2. Therefore, a coating 80 is provided on the sliding surface of the first outer ring 60-1 against the first guide groove 65-1 to reduce the coefficient of friction. Also, a coating 80 is provided on the sliding surface of the second outer ring 60-2 against the second guide groove 65-2 to reduce the coefficient of friction. As described above, the pressure is higher in the third region K3 than on the inside and outside of the machine. Therefore, as shown in FIG. 1, the coating 80 is provided only on the sliding surface away from the third region K3.

なお、第一ガイド溝65-1及び第二ガイド溝65-2側にコーティング80が設けられていてもよい。つまり、ガイド溝65-1,65-2、及び、ガイド溝65-1,65-2と滑り接触する外側リング60-1,60-2の摺動面の一方または双方に、コーティング80が設けられていればよい。 The coating 80 may be provided on the first guide groove 65-1 and the second guide groove 65-2 side. In other words, the coating 80 may be provided on one or both of the guide grooves 65-1, 65-2 and the sliding surfaces of the outer rings 60-1, 60-2 that come into sliding contact with the guide grooves 65-1, 65-2.

第一外側リング60-1と第一ガイド溝65-1との間はOリング66-1によってシールされている。第一外側リング60-1と第一球面リング18-1との間はOリング67-1によってシールされている。第二外側リング60-2と第二ガイド溝65-2との間はOリング66-2によってシールされている。第二外側リング60-2と第二球面リング18-2との間はOリング67-2によってシールされている。 The gap between the first outer ring 60-1 and the first guide groove 65-1 is sealed by an O-ring 66-1. The gap between the first outer ring 60-1 and the first spherical ring 18-1 is sealed by an O-ring 67-1. The gap between the second outer ring 60-2 and the second guide groove 65-2 is sealed by an O-ring 66-2. The gap between the second outer ring 60-2 and the second spherical ring 18-2 is sealed by an O-ring 67-2.

〔静止ユニット12の回り止め機構について〕
回転軸8が回転ユニット11と共に回転すると、回転密封環16は、静止密封環17-1,17-2それぞれに対して滑り接触(摺動)する。このため、静止密封環17-1,17-2を有する静止ユニット12に回転力が作用する。そこで、メカニカルシール10は、静止ユニット12の回転を規制する回り止め機構を備える。
[Regarding the anti-rotation mechanism of the stationary unit 12]
When the rotating shaft 8 rotates together with the rotating unit 11, the rotating seal ring 16 comes into sliding contact (sliding) with each of the stationary seal rings 17-1, 17-2. As a result, a rotational force acts on the stationary unit 12 having the stationary seal rings 17-1, 17-2. Therefore, the mechanical seal 10 is provided with a rotation prevention mechanism that restricts the rotation of the stationary unit 12.

具体的には、図2において、外側リング60(第一外側リング60-1)に対して、球面リング18(第一球面リング18-1)が回転することを規制する第一回り止め機構71を備える。メカニカルシール10は、更に、支持ブロック62に対する外側リング60(第一外側リング60-1)の回転を規制する第二回り止め機構72を備える。 Specifically, in FIG. 2, the mechanical seal 10 includes a first anti-rotation mechanism 71 that restricts the rotation of the spherical ring 18 (first spherical ring 18-1) relative to the outer ring 60 (first outer ring 60-1). The mechanical seal 10 further includes a second anti-rotation mechanism 72 that restricts the rotation of the outer ring 60 (first outer ring 60-1) relative to the support block 62.

第一回り止め機構71として、外側リング60は、球面リング18側に突出するピン(第一のピン)73を有する。ピン73は、外周に雄ねじを有する本体部73aと、本体部73aから突出する軸部73bとを有する。本体部73aの雄ねじが、外側リング60に形成されているねじ穴に取り付けられる。軸部73bは、球形状の先部73cを有する。 As the first anti-rotation mechanism 71, the outer ring 60 has a pin (first pin) 73 that protrudes toward the spherical ring 18. The pin 73 has a body portion 73a with a male thread on the outer periphery and a shaft portion 73b that protrudes from the body portion 73a. The male thread of the body portion 73a is attached to a threaded hole formed in the outer ring 60. The shaft portion 73b has a spherical tip portion 73c.

前記のとおり、球面リング18に凹部25が設けられている。凹部25は、球形状の先部73cの直径よりも拡大した内径を有する孔により構成されている。凹部25はピン73の先部73cを収容した状態となる。本実施形態では、凹部25に転がり軸受29が取り付けられている。転がり軸受29は、球形状の先部73cの直径よりも拡大した内径を有していて、転がり軸受29は、ピン73の先部73cを収容した状態となる。ピン73の先部73cが、転がり軸受29の内周面に接触可能である。なお、転がり軸受29は省略されていてもよく、この場合、ピン73の先部73cは、凹部25の内周面に接触可能である。ピン73が凹部25に取り付けられている転がり軸受29または凹部25に接触することで、外側リング60に対する球面リング18の回転が規制される。 As described above, the spherical ring 18 is provided with a recess 25. The recess 25 is formed of a hole having an inner diameter larger than the diameter of the spherical tip 73c. The recess 25 is in a state in which the tip 73c of the pin 73 is accommodated. In this embodiment, a rolling bearing 29 is attached to the recess 25. The rolling bearing 29 has an inner diameter larger than the diameter of the spherical tip 73c, and the rolling bearing 29 is in a state in which the tip 73c of the pin 73 is accommodated. The tip 73c of the pin 73 can contact the inner circumferential surface of the rolling bearing 29. The rolling bearing 29 may be omitted, in which case the tip 73c of the pin 73 can contact the inner circumferential surface of the recess 25. The pin 73 contacts the rolling bearing 29 attached to the recess 25 or the recess 25, thereby restricting the rotation of the spherical ring 18 relative to the outer ring 60.

第二回り止め機構72として、外側リング60は、支持ブロック62側に突出する第二のピン74を有する。ピン74は、外周に雄ねじを有する本体部74aと、本体部74aから突出する軸部74bとを有する。本体部74aの雄ねじが、外側リング60に形成されているねじ穴に取り付けられる。軸部74bの先部74cに転がり軸受75が取り付けられている。 As the second anti-rotation mechanism 72, the outer ring 60 has a second pin 74 that protrudes toward the support block 62. The pin 74 has a body portion 74a with a male thread on its outer periphery and a shaft portion 74b that protrudes from the body portion 74a. The male thread of the body portion 74a is attached to a threaded hole formed in the outer ring 60. A rolling bearing 75 is attached to the tip portion 74c of the shaft portion 74b.

前記のとおり、支持ブロック62は、複数の環状ブロック62aを有していて、そのうち、機外側の環状ブロック62aは、第一ガイド溝65-1を機外側から閉じる蓋部材として機能する。その機外側の環状ブロック62aに、第二の凹部76が設けられている。凹部76は、ピン74の先部74cの外径よりも、更には、転がり軸受75の外径よりも拡大した内径を有する孔により構成されている。凹部76はピン74の先部74c、更には、転がり軸受75を収容した状態となる。ピン74の先部74cに取り付けられている転がり軸受75が、凹部76の内周面に接触可能である。なお、転がり軸受75は省略されていてもよく、この場合、ピン74の先部74cが、凹部76の内周面に接触可能である。ピン74またはピン74に取り付けられている転がり軸受75が、凹部25に接触することで、支持ブロック62に対する外側リング60の回転が規制される。 As described above, the support block 62 has a plurality of annular blocks 62a, of which the annular block 62a on the outer side of the machine functions as a cover member that closes the first guide groove 65-1 from the outer side of the machine. The second recess 76 is provided in the annular block 62a on the outer side of the machine. The recess 76 is formed of a hole having an inner diameter larger than the outer diameter of the tip 74c of the pin 74 and the outer diameter of the rolling bearing 75. The recess 76 is in a state in which the tip 74c of the pin 74 and the rolling bearing 75 are accommodated. The rolling bearing 75 attached to the tip 74c of the pin 74 can contact the inner circumferential surface of the recess 76. The rolling bearing 75 may be omitted, in which case the tip 74c of the pin 74 can contact the inner circumferential surface of the recess 76. The pin 74 or the rolling bearing 75 attached to the pin 74 contacts the recess 25, thereby restricting the rotation of the outer ring 60 relative to the support block 62.

なお、第一回り止め機構71において、ピン73の先部に、第二回り止め機構72のように転がり軸受が設けられていてもよく、また、第二回り止め機構72において、第二の凹部76に、第一回り止め機構71のように転がり軸受が設けられていてもよい。 In addition, in the first anti-rotation mechanism 71, a rolling bearing may be provided at the tip of the pin 73, as in the second anti-rotation mechanism 72, and in the second anti-rotation mechanism 72, a rolling bearing may be provided in the second recess 76, as in the first anti-rotation mechanism 71.

〔第一実施形態のメカニカルシール10について〕
図1に示す第一実施形態に係るメカニカルシール10は、一つの回転密封環16と二つの静止密封環17-1,17-2とを有するダブルシール型である。静止密封環が二つであることにあわせて、球面リング18は、機外側の第一球面リング18-1と、機内側の第二球面リング18-2とを有していて、外側リング60は、機外側の第一外側リング60-1と、機内側の第二外側リング60-2とを有する。
[Regarding the mechanical seal 10 of the first embodiment]
1 is a double seal type having one rotating seal ring 16 and two stationary seal rings 17-1, 17-2. In accordance with the two stationary seal rings, the spherical ring 18 has a first spherical ring 18-1 on the outside and a second spherical ring 18-2 on the inside, and the outer ring 60 has a first outer ring 60-1 on the outside and a second outer ring 60-2 on the inside.

〔第二実施形態のメカニカルシール10について〕 [Regarding the mechanical seal 10 of the second embodiment]

図3は、第二実施形態に係るメカニカルシール10の断面図である。図3に示すメカニカルシール10は、一つの回転密封環16と一つの静止密封環17-1とを有するシングルシール型である。静止密封環17-1が一つであることにあわせて、メカニカルシール10は、機外側に、一つの第一球面リング18-1と、一つの外側リング60-1とを有する。図1に示す第一実施形態と比較して、図3に示す第二実施形態では、機内側の第二球面リング18-2、機内側の第二外側リング60-2、及び、第三の領域K3が省略されていて、その他については、ほぼ同じである。第一実施形態と同じ構成については、図3に示す第二実施形態においても、同じ符号を付している。なお、第二実施形態では、静止密封環17-1と回転密封環16との間に軸方向の付勢力を付与する圧縮コイルばねは、図示しないが、保持リング19-1に設けられている。 Figure 3 is a cross-sectional view of the mechanical seal 10 according to the second embodiment. The mechanical seal 10 shown in Figure 3 is a single seal type having one rotating seal ring 16 and one stationary seal ring 17-1. In accordance with the single stationary seal ring 17-1, the mechanical seal 10 has one first spherical ring 18-1 and one outer ring 60-1 on the outside of the machine. Compared to the first embodiment shown in Figure 1, the second embodiment shown in Figure 3 omits the second spherical ring 18-2 on the inside of the machine, the second outer ring 60-2 on the inside of the machine, and the third region K3, and is otherwise almost the same. The same reference numerals are used in the second embodiment shown in Figure 3 for the same configuration as in the first embodiment. In the second embodiment, a compression coil spring that applies an axial biasing force between the stationary seal ring 17-1 and the rotating seal ring 16 is provided in the retaining ring 19-1, although not shown.

〔各実施形態のメカニカルシール10について〕
以上のように、第一実施形態及び第二実施形態それぞれのメカニカルシール10は、回転密封環16を有し回転軸8と一体回転可能である回転ユニット11と、回転密封環16との間でシールするための静止密封環17-1(17-2)を有する静止ユニット12と、静止ユニット12を支持する支持ユニット13とを備える。支持ユニット13は、外側リング60を有していて、外側リング60は、支持ユニット13の軸線上に中心点を有する仮想球面に沿った形状の凹曲面61を内周に有する。
[Regarding the mechanical seal 10 of each embodiment]
As described above, the mechanical seal 10 of each of the first and second embodiments includes the rotating unit 11 having the rotating seal ring 16 and capable of rotating integrally with the rotating shaft 8, the stationary unit 12 having the stationary seal ring 17-1 (17-2) for sealing with the rotating seal ring 16, and the support unit 13 supporting the stationary unit 12. The support unit 13 has an outer ring 60, and the outer ring 60 has on its inner circumference a concave curved surface 61 shaped along a virtual spherical surface having a center point on the axis of the support unit 13.

静止ユニット12は、外側リング60に対する回転が規制されている球面リング18と、球面リング18と一体である保持リング19-1(19-2)と、球面リング18と一体である軸受ブロック21とを有する。球面リング18は、凹曲面61に面接触する凸曲面24を外周に有する。保持リング19-1(19-2)は、静止密封環17-1(17-2)を保持する。軸受ブロック21は、球面リング18と回転ユニット11(または回転軸8)との間に介在していて、回転軸8の傾きに球面リング18を追従させる。 The stationary unit 12 has a spherical ring 18 whose rotation relative to the outer ring 60 is restricted, a retaining ring 19-1 (19-2) that is integral with the spherical ring 18, and a bearing block 21 that is integral with the spherical ring 18. The spherical ring 18 has a convex surface 24 on its outer periphery that is in surface contact with the concave surface 61. The retaining ring 19-1 (19-2) holds the stationary seal ring 17-1 (17-2). The bearing block 21 is interposed between the spherical ring 18 and the rotating unit 11 (or the rotating shaft 8) and causes the spherical ring 18 to follow the inclination of the rotating shaft 8.

図1及び図3は、回転軸8の軸線Lが、機器ケーシング9の軸線と一致した基準状態を示す。図4は、回転軸8が振れ回りしている状態を示し、基準状態から、回転軸8の軸線Lが傾斜し、更に、その軸線Lが径方向に変位する(偏心する)。図4では、基準状態からの軸線Lの傾斜角度が「θ」で示され、基準状態からの軸線Lの偏心量が「E」で示されている。回転軸8の軸線Lが傾斜角度θとなると、回転ユニット11に含まれる回転密封環16の軸線の傾斜角度も「θ」となる。 Figures 1 and 3 show a reference state in which the axis L of the rotating shaft 8 coincides with the axis of the equipment casing 9. Figure 4 shows a state in which the rotating shaft 8 is whirling, in which the axis L of the rotating shaft 8 is tilted from the reference state, and furthermore, the axis L is displaced (eccentric) in the radial direction. In Figure 4, the tilt angle of the axis L from the reference state is indicated by "θ", and the amount of eccentricity of the axis L from the reference state is indicated by "E". When the axis L of the rotating shaft 8 reaches the tilt angle θ, the tilt angle of the axis of the rotating seal ring 16 included in the rotating unit 11 also becomes "θ".

前記各実施形態のメカニカルシール10によれば、回転軸8が、回転しながら、その回転軸8の軸線Lの傾斜角度θが変化すると、軸受ブロック21によって球面リング18がその傾斜角度θに追従し、球面リング18の軸線の傾斜角度も変化する。球面リング18の傾斜角度が変化しても、外側リング60によって、その変化を凹曲面61により許容して球面リング18は支持される。つまり、球面リング18の傾斜角度が「θ」となる。
球面リング18の傾斜角度の変化に合わせて、その球面リング18と一体である保持リング19-1(19-2)に保持される静止密封環17-1(17-2)も傾斜角度が変化する。つまり、静止密封環17-1(17-2)の傾斜角度が「θ」となる。
その結果、回転軸8が、回転しながら、その傾斜角度θを変化させる場合であっても、回転密封環16と静止密封環17-1(17-2)との相対的な姿勢変化が生じず、シール性能は維持される。
According to the mechanical seal 10 of each of the above-described embodiments, when the inclination angle θ of the axis L of the rotating shaft 8 changes while the rotating shaft 8 rotates, the spherical ring 18 follows the inclination angle θ by the bearing block 21, and the inclination angle of the axis of the spherical ring 18 also changes. Even if the inclination angle of the spherical ring 18 changes, the outer ring 60 supports the spherical ring 18 by allowing the change via the concave curved surface 61. In other words, the inclination angle of the spherical ring 18 becomes "θ".
In accordance with the change in the inclination angle of the spherical ring 18, the inclination angle of the stationary seal ring 17-1 (17-2) held by the retaining ring 19-1 (19-2) which is integral with the spherical ring 18 also changes. In other words, the inclination angle of the stationary seal ring 17-1 (17-2) becomes "θ".
As a result, even if the inclination angle θ of the rotating shaft 8 changes while rotating, there is no change in the relative position between the rotating seal ring 16 and the stationary seal ring 17-1 (17-2), and sealing performance is maintained.

前記のとおり、回転軸8が振れ回る場合、回転軸8は、傾斜角度θを変化させると共に、図4に示すように、径方向に変位(偏心)する。
前記各実施形態のメカニカルシール10では、支持ユニット13が有する支持ブロック62に、外側リング60を径方向に変位可能として支持するガイド溝65-1(65-2)が設けられている。このため、回転軸8が、傾斜角度θを変化させると共に、径方向に変位する場合であっても、球面リング18を支持する外側リング60が径方向に変位することで、その回転軸8に静止ユニット12は追従する。その結果、回転密封環16と静止密封環17-1(17-2)との相対的な姿勢変化が生じず、シール性能は維持される。
As described above, when the rotating shaft 8 whirls, the rotating shaft 8 changes the inclination angle θ and is displaced (eccentric) in the radial direction as shown in FIG.
In the mechanical seal 10 of each of the above embodiments, the support block 62 of the support unit 13 is provided with a guide groove 65-1 (65-2) that supports the outer ring 60 so that it can be displaced in the radial direction. Therefore, even if the rotating shaft 8 changes the inclination angle θ and displaces in the radial direction, the outer ring 60 that supports the spherical ring 18 displaces in the radial direction, and the stationary unit 12 follows the rotating shaft 8. As a result, there is no change in the relative position between the rotating seal ring 16 and the stationary seal ring 17-1 (17-2), and the sealing performance is maintained.

図4に示す例では、メカニカルシール10よりも機外側の位置が基点となって傾斜角度θが変化するように回転軸8が傾く。この場合、回転軸8及び回転ユニット11と、静止ユニット12との間で軸方向の変位成分が生じる。そこで、前記各実施形態では、静止ユニット12を回転ユニット11に追従させるための軸受ブロック21は、転がり軸受43と、転がり軸受43を保持すると共に球面リング18と連結される軸受ケース41とを有する。転がり軸受43は、複数のローラ45を有していて、ローラ45と、ローラ45が転がり接触する軌道面(内軌道面48)との間で軸方向の変位を許容する構成を有する。 In the example shown in FIG. 4, the rotating shaft 8 is tilted so that the inclination angle θ changes with a position on the outside of the mechanical seal 10 as the base point. In this case, an axial displacement component occurs between the rotating shaft 8 and the rotating unit 11 and the stationary unit 12. Therefore, in each of the above embodiments, the bearing block 21 for making the stationary unit 12 follow the rotating unit 11 has a rolling bearing 43 and a bearing case 41 that holds the rolling bearing 43 and is connected to the spherical ring 18. The rolling bearing 43 has a plurality of rollers 45 and is configured to allow axial displacement between the rollers 45 and the raceway surface (inner raceway surface 48) with which the rollers 45 roll and make contact.

そのための構成として、図2を例として説明すると、前記のとおり、転がり軸受43の外輪44は、ローラ45の軸方向両側に鍔部47を有する。これに対して、内輪となるスリーブ31は、ローラ45の軸方向両側に鍔部を有していない。これにより、ローラ45と内軌道面48との間で軸方向について滑りが生じる構成が得られ、ローラ45と内軌道面48との間で軸方向の変位が許容される。 As an example of the configuration for this purpose, referring to FIG. 2, as described above, the outer ring 44 of the rolling bearing 43 has flanges 47 on both axial sides of the roller 45. In contrast, the sleeve 31, which serves as the inner ring, does not have flanges on both axial sides of the roller 45. This results in a configuration in which axial slip occurs between the roller 45 and the inner raceway surface 48, allowing axial displacement between the roller 45 and the inner raceway surface 48.

このため、回転軸8及び回転ユニット11と、静止ユニット12との間で生じる軸方向の変位成分は、転がり軸受43によって吸収される。その結果、メカニカルシール10における回転軸8の追従がスムーズとなる。なお、ローラ45は、内軌道面48との間で軸方向の滑りを許容する場合について説明したが、外輪44側において軸方向の滑りを許容するように構成してもよい。 Therefore, the axial displacement component occurring between the rotating shaft 8 and the rotating unit 11 and the stationary unit 12 is absorbed by the rolling bearing 43. As a result, the rotating shaft 8 follows the mechanical seal 10 smoothly. Note that although the rollers 45 have been described as allowing axial slippage between themselves and the inner raceway surface 48, they may also be configured to allow axial slippage on the outer ring 44 side.

前記各実施形態のメカニカルシール10は、前記のとおり、外側リング60に対する球面リング18の回転を規制する第一回り止め機構71を備える。回転軸8が回転ユニット11と共に回転し、回転密封環16から静止密封環17-1(17-2)が回転力を受けて、球面リング18が回転しようとしても、外側リング60が有するピン73の先部73cが、球面リング18に設けられている凹部25(凹部25に取り付けられている転がり軸受29)の内面に接触し、球面リング18が回り止めされる。
凹部25(転がり軸受29の内周側の空間)は、ピン73の先部73cよりも拡大しているので、外側リング60に対する球面リング18の傾斜角度の変化が妨げられない。
As described above, the mechanical seal 10 in each of the above-described embodiments includes a first anti-rotation mechanism 71 that restricts the rotation of the spherical ring 18 relative to the outer ring 60. Even if the rotating shaft 8 rotates together with the rotating unit 11 and the stationary seal ring 17-1 (17-2) receives a rotational force from the rotating seal ring 16, causing the spherical ring 18 to rotate, the tip 73c of the pin 73 of the outer ring 60 comes into contact with the inner surface of the recess 25 (the rolling bearing 29 attached to the recess 25) provided in the spherical ring 18, and the spherical ring 18 is prevented from rotating.
Since the recess 25 (the space on the inner periphery side of the rolling bearing 29) is larger than the tip 73c of the pin 73, the change in the inclination angle of the spherical ring 18 relative to the outer ring 60 is not hindered.

更に、前記各実施形態のメカニカルシール10は、前記のとおり、支持ブロック62に対する外側リング60の回転を規制する第二回り止め機構72を備える。回転軸8が回転ユニット11と共に回転し、回転密封環16から静止密封環17-1(17-2)が回転力を受けて、静止ユニット12の球面リング18に連れられて外側リング60が回転しようとしても、外側リング60が有する第二のピン74の先部(転がり軸受75)が、支持ブロック62に設けられている第二の凹部76の内面に接触し、外側リング60が回り止めされる。
第二の凹部76は、第二のピン74の先部(転がり軸受75)よりも拡大しているので、支持ブロック62に対する外側リング60の径方向の変位が妨げられない。
Furthermore, as described above, the mechanical seal 10 of each of the above-described embodiments includes the second anti-rotation mechanism 72 that restricts the rotation of the outer ring 60 relative to the support block 62. Even if the rotating shaft 8 rotates together with the rotating unit 11, the stationary seal ring 17-1 (17-2) receives a rotational force from the rotating seal ring 16, and the outer ring 60 attempts to rotate along with the spherical ring 18 of the stationary unit 12, the tip (rolling bearing 75) of the second pin 74 of the outer ring 60 comes into contact with the inner surface of the second recess 76 provided in the support block 62, and the outer ring 60 is prevented from rotating.
Since the second recess 76 is larger than the tip (rolling bearing 75 ) of the second pin 74 , radial displacement of the outer ring 60 relative to the support block 62 is not hindered.

第一回り止め機構71及び第二回り止め機構72において、転がり軸受29,75が設けられている。第一のピン73は凹部25の内面のうち任意の位置で接触し、また、第二のピン74は第二の凹部76の任意の位置で接触する。転がり軸受29,75によれば、ピン73,74がどの位置で相手部材に接触しても、ピン73,74と相手部材との間で滑らかに相対位置が変更され、相互が適切な姿勢となり、回転が規制される。 The first anti-rotation mechanism 71 and the second anti-rotation mechanism 72 are provided with rolling bearings 29, 75. The first pin 73 contacts the inner surface of the recess 25 at any position, and the second pin 74 contacts the second recess 76 at any position. The rolling bearings 29, 75 smoothly change the relative positions between the pins 73, 74 and the mating member, regardless of the position at which the pins 73, 74 contact the mating member, and the pins are placed in appropriate positions relative to each other, restricting rotation.

また、前記のとおり、外側リング60の凹曲面61に、摩擦抵抗を低減するためのコーティング81が設けられている。このため、外側リング60に対する球面リング18の姿勢変化が滑らかとなる。
また、前記のとおり、ガイド溝65-1(65-2)と滑り接触する外側リング60の摺動面に、摩擦係数を低減するためのコーティング80が設けられている。このため、ガイド溝65-1(65-2)に対する外側リング60の径方向の変位が滑らかとなる。
As described above, the coating 81 for reducing frictional resistance is provided on the concave curved surface 61 of the outer ring 60. This allows the spherical ring 18 to smoothly change its position relative to the outer ring 60.
As described above, the coating 80 for reducing the coefficient of friction is provided on the sliding surface of the outer ring 60 that comes into sliding contact with the guide groove 65-1 (65-2), which allows smooth radial displacement of the outer ring 60 relative to the guide groove 65-1 (65-2).

更に、前記各実施形態では、メカニカルシール10は、前記のとおり、複数のOリングを有するが、複数種類(二種類)のOリングが用いられている。複数種類のOリングのうち、一方は、汎用性の高いゴムからなる第一環状シール部材(Oリング)であり、他方は、その第一環状シール部材(Oリング)よりも摩擦抵抗が小さい第二環状シール部材(Oリング)である。なお、第二環状シール部材の方が一般的に高価である。 Furthermore, in each of the above embodiments, the mechanical seal 10 has multiple O-rings as described above, but multiple types (two types) of O-rings are used. Of the multiple types of O-rings, one is a first annular seal member (O-ring) made of highly versatile rubber, and the other is a second annular seal member (O-ring) that has lower friction resistance than the first annular seal member (O-ring). Note that the second annular seal member is generally more expensive.

具体的に説明すると、球面リング18と外側リング60との間をシールするOリング67-1(67-2)は、前記第二環状シール部材に該当する。また、外側リング60とガイド溝65-1(65-2)との間をシールするOリング66-1(66-2,66-2)は、前記第二環状シール部材に該当する。つまり、回転軸8が傾斜角度θを変更したり、径方向に変位したりする場合に摺動する面に用いられるOリングは、前記第二環状シール部材に該当する。
これに対して、回転軸8が傾斜角度θを変更したり、径方向に変位しても、摺動しない面に用いられるOリングは、前記第一環状シール部材に該当する。例えば、球面リング18と保持リング19-1(19-2)との間をシールするOリング38-1(38-2)は、前記第一環状シール部材に該当する。
Specifically, the O-ring 67-1 (67-2) that seals between the spherical ring 18 and the outer ring 60 corresponds to the second annular seal member. Also, the O-ring 66-1 (66-2, 66-2) that seals between the outer ring 60 and the guide groove 65-1 (65-2) corresponds to the second annular seal member. In other words, the O-ring used on the surface that slides when the rotating shaft 8 changes the inclination angle θ or is displaced in the radial direction corresponds to the second annular seal member.
On the other hand, an O-ring used on a surface that does not slide even when the rotating shaft 8 changes the inclination angle θ or is displaced in the radial direction corresponds to the first annular seal member. For example, the O-ring 38-1 (38-2) that seals between the spherical ring 18 and the retaining ring 19-1 (19-2) corresponds to the first annular seal member.

このように、二種類のOリングが用いられることで、次の作用効果を奏することが可能とである。
回転軸8が傾斜角度θを変更したり、径方向に変位したりしても、例えば、球面リング18と保持リング19-1(19-2)とは摺動しないので、これらの間の摩擦抵抗を考慮する必要がなく、これらの間をシールするために、一般的なOリングなどの第一環状シール部材が用いられる。これに対して、球面リング18と外側リング60とは摺動するので、また、外側リング60とガイド溝65-1(65-2)とは摺動するので、これらの間をシールするために、摩擦抵抗の小さいOリングなどの第二環状シール部材が用いられる。これにより、例えば、外側リング60に対する球面リング18の姿勢変化が滑らかとなり、回転軸8の傾きに静止ユニット12は追従しやすくなる。
In this way, by using two types of O-rings, the following effects can be achieved.
Even if the rotating shaft 8 changes the inclination angle θ or is displaced in the radial direction, for example, the spherical ring 18 and the retaining ring 19-1 (19-2) do not slide, so there is no need to consider the frictional resistance between them, and a first annular seal member such as a general O-ring is used to seal between them. In contrast, the spherical ring 18 and the outer ring 60 slide, and the outer ring 60 slides between the guide groove 65-1 (65-2), so a second annular seal member such as an O-ring with low frictional resistance is used to seal between them. This makes it possible, for example, for the spherical ring 18 to smoothly change its position relative to the outer ring 60, making it easier for the stationary unit 12 to follow the inclination of the rotating shaft 8.

以上より、前記各実施形態に係るメカニカルシール10によれば、回転する回転軸8が姿勢を変化させても、回転密封環16と静止密封環17-1(17-2)シール性能を維持することが可能となる。 As described above, the mechanical seal 10 according to each of the above embodiments makes it possible to maintain the sealing performance of the rotating seal ring 16 and the stationary seal ring 17-1 (17-2) even if the rotating shaft 8 changes its position.

〔その他〕
前記実施形態において、回転ユニット11は、回転密封環16を有していれば、図示する形態以外であってもよく、また、静止ユニット12は、静止密封環17を有していれば、図示する形態以外であってもよい。
〔others〕
In the above embodiment, the rotating unit 11 may have a form other than that shown in the figures as long as it has a rotating seal ring 16, and the stationary unit 12 may have a form other than that shown in the figures as long as it has a stationary seal ring 17.

前記実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は、前記実施形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲に記載された構成と均等の範囲内でのすべての変更を含む。 The above-described embodiment is illustrative in all respects and is not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the claims, not by the above-described embodiment, and includes all modifications within the scope of equivalence to the configurations described in the claims.

8 回転軸
10 メカニカルシール
11 回転ユニット
12 静止ユニット
13 支持ユニット
16 回転密封環
17-1,17-2 静止密封環
18 球面リング
18-1 第一球面リング
18-2 第二球面リング
19-1 第一保持リング
19-2 第二保持リング
21 軸受ブロック
24 凸曲面
25 凹部
37 Oリング(第一環状シール部材)
38-1 Oリング(第一環状シール部材)
38-2 Oリング(第一環状シール部材)
41 軸受ケース
43 転がり軸受
45 ローラ
48 内軌道面(軌道面)
60 外側リング
60-1 第一外側リング
60-2 第二外側リング
61 凹曲面
62 支持ブロック
65-1 第一ガイド溝
65-2 第二ガイド溝
66-1 Oリング(第二環状シール部材)
66-2 Oリング(第二環状シール部材)
67-1 Oリング(第二環状シール部材)
67-2 Oリング(第二環状シール部材)
71 回り止め機構
72 第二回り止め機構
73 ピン
73c 先部
74 第二のピン
74c 先部
76 第二の凹部
80 コーティング
81 コーティング
L 軸線
Reference Signs List 8 Rotating shaft 10 Mechanical seal 11 Rotating unit 12 Stationary unit 13 Support unit 16 Rotating seal ring 17-1, 17-2 Stationary seal ring 18 Spherical ring 18-1 First spherical ring 18-2 Second spherical ring 19-1 First retaining ring 19-2 Second retaining ring 21 Bearing block 24 Convex surface 25 Convex portion 37 O-ring (first annular seal member)
38-1 O-ring (first annular seal member)
38-2 O-ring (first annular seal member)
41 Bearing case 43 Rolling bearing 45 Roller 48 Inner raceway surface (raceway surface)
60 Outer ring 60-1 First outer ring 60-2 Second outer ring 61 Concave surface 62 Support block 65-1 First guide groove 65-2 Second guide groove 66-1 O-ring (second annular seal member)
66-2 O-ring (second annular seal member)
67-1 O-ring (second annular seal member)
67-2 O-ring (second annular seal member)
71 Anti-rotation mechanism 72 Second anti-rotation mechanism 73 Pin 73c Tip 74 Second pin 74c Tip 76 Second recess 80 Coating 81 Coating L Axis

Claims (6)

回転密封環を有し回転軸と一体回転可能である回転ユニットと、
前記回転密封環との間でシールするための静止密封環を有する静止ユニットと、
前記静止ユニットを支持する支持ユニットと、
を備え、
前記支持ユニットは、当該支持ユニットの軸線上に中心点を有する仮想球面に沿った形状の凹曲面を内周に有する外側リングを有し、
前記静止ユニットは、
前記外側リングに対する回転が規制されていると共に前記凹曲面に面接触する凸曲面を外周に有する球面リングと、
前記球面リングと一体であって前記静止密封環を保持する保持リングと、
前記回転軸の傾きに前記球面リングを追従させるために前記球面リングと一体であって当該球面リングと前記回転軸または前記回転ユニットとの間に介在する軸受ブロックと、
を有し、
前記支持ユニットは、前記外側リングを径方向に変位可能として支持するガイド溝が設けられている支持ブロックを有し、
前記軸受ブロックは、
複数のローラを有していて、前記ローラと当該ローラが転がり接触する軌道面との間で軸方向の変位を許容する転がり軸受と、
前記転がり軸受を保持すると共に前記球面リングと連結される軸受ケースと、を有する、
メカニカルシール。
a rotating unit having a rotating seal ring and capable of rotating integrally with a rotating shaft;
a stationary unit having a stationary seal ring for sealing against the rotary seal ring;
A support unit for supporting the stationary unit;
Equipped with
The support unit has an outer ring having an inner periphery with a concave curved surface shaped along a virtual spherical surface having a center point on an axis line of the support unit,
The stationary unit comprises:
a spherical ring whose rotation with respect to the outer ring is restricted and which has a convex curved surface on its outer periphery that is in surface contact with the concave curved surface;
a retaining ring integral with the spherical ring and retaining the stationary seal ring;
a bearing block that is integral with the spherical ring and is interposed between the spherical ring and the rotation shaft or the rotation unit so that the spherical ring follows the inclination of the rotation shaft;
having
the support unit includes a support block having a guide groove for supporting the outer ring so as to be displaceable in a radial direction,
The bearing block is
a rolling bearing having a plurality of rollers and allowing axial displacement between the rollers and a raceway surface with which the rollers roll and contact;
A bearing case that holds the rolling bearing and is connected to the spherical ring.
Mechanical seal.
前記外側リングに対する前記球面リングの回転を規制する回り止め機構として、前記外側リングは、前記球面リング側に突出するピンを有し、
前記球面リングに、前記ピンの先部を収容する凹部が設けられている、請求項1に記載のメカニカルシール。
The outer ring has a pin protruding toward the spherical ring as a rotation prevention mechanism for restricting rotation of the spherical ring relative to the outer ring,
2. The mechanical seal according to claim 1 , wherein said spherical ring is provided with a recess for receiving a tip of said pin.
前記支持ブロックに対する前記外側リングの回転を規制する第二回り止め機構として、前記外側リングは、前記支持ブロック側に突出する第二のピンを有し、
前記支持ブロックに、前記第二のピンの先部を収容する第二の凹部が設けられている、請求項に記載のメカニカルシール。
the outer ring has a second pin protruding toward the support block as a second anti-rotation mechanism for restricting rotation of the outer ring relative to the support block,
The mechanical seal of claim 1 , wherein the support block is provided with a second recess for receiving a tip of the second pin.
前記ガイド溝、及び、当該ガイド溝と滑り接触する前記外側リングの摺動面の一方または双方に、摩擦係数を低減するためのコーティングが設けられている、請求項または請求項に記載のメカニカルシール。 4. The mechanical seal according to claim 1 , wherein a coating for reducing a coefficient of friction is provided on one or both of the guide groove and the sliding surface of the outer ring that comes into sliding contact with the guide groove. 前記外側リングの前記凹曲面、及び、前記球面リングの前記凸曲面の一方または双方に、摩擦抵抗を低減するためのコーティングが設けられている、請求項1から請求項のいずれか一項に記載のメカニカルシール。 5. The mechanical seal according to claim 1 , wherein a coating is provided on one or both of the concave curved surface of the outer ring and the convex curved surface of the spherical ring to reduce frictional resistance. 前記静止ユニットは、
前記球面リングと前記保持リングとの間をシールする第一環状シール部材と、
前記第一環状シール部材よりも摩擦抵抗が小さく前記球面リングと前記外側リングとの間をシールする第二環状シール部材と、
を有する、請求項1から請求項のいずれか一項に記載のメカニカルシール。
The stationary unit comprises:
a first annular seal member that seals between the spherical ring and the retaining ring;
a second annular seal member that has a smaller friction resistance than the first annular seal member and seals between the spherical ring and the outer ring;
The mechanical seal according to any one of claims 1 to 5 , having the following structure:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20160312898A1 (en) 2015-04-21 2016-10-27 Inpro/Seal Llc Shaft Seal Assembly
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120099984A1 (en) 2009-03-16 2012-04-26 Ricardo Abarca Melo Mechanical Seal
US20160312898A1 (en) 2015-04-21 2016-10-27 Inpro/Seal Llc Shaft Seal Assembly
JP2019138334A (en) 2018-02-07 2019-08-22 日本ピラー工業株式会社 mechanical seal

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