特許 6305865 アウトサイド型メカニカルシール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6305865

(24)【登録日】2018年3月16日

(45)【発行日】2018年4月4日

(54)【発明の名称】アウトサイド型メカニカルシール

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/34 20060101AFI20180326BHJP

【ＦＩ】

   F16J15/34 H

   F16J15/34 F

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-158617(P2014-158617)

(22)【出願日】2014年8月4日

(65)【公開番号】特開2016-35294(P2016-35294A)

(43)【公開日】2016年3月17日

【審査請求日】2017年3月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000229737

【氏名又は名称】日本ピラー工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100084342

【弁理士】

【氏名又は名称】三木 久巳

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 貴倫

(72)【発明者】

【氏名】福本 崇人

【審査官】 山田 康孝

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−０７４７１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２００００５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０２−０８５０７１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００２−１７４３７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｊ １５／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転機器の軸封部ハウジングに取り付けられた筒状のシールケースと、シールケースを洞貫する当該回転機器の回転軸に固定された回転密封環と、回転密封環より軸封部ハウジング側に配してシールケースに軸線方向移動可能に保持された静止密封環と、シールケースと静止密封環との間に装填されて、静止密封環を回転密封環に押圧接触させるべく附勢するスプリング部材とを具備して、両密封環の対向端面である密封端面の相対回転摺接作用によりその相対回転摺接部分の内周側領域である機内領域とその外周側領域である機外領域とを遮蔽シールするように構成されたアウトサイド型メカニカルシールにおいて、
静止密封環の基端部分がシールケースの内周部にＯリングを介して軸線方向移動可能に嵌合保持されており、静止密封環の先端面を径方向に微小幅の密封端面に構成すると共に静止密封環の先端部分の内周面を密封端面の内周縁から基端部分の内周面へと漸次縮径する截頭円錐面に形成してあり、
回転密封環の先端面を、内径を静止密封環の基端部分の内周面より大径とする密封端面に構成すると共に、回転密封環の基端部分を回転軸に固定した固定環に嵌合固定して、回転密封環の先端部分と回転軸との対向周面間に固定環で閉塞され且つ静止密封環方向に開口する円筒状の空間部を形成し、
シールケースに、静止密封環の基端面に近接して機内領域に開口するフラッシング液通路を形成してあり、
シールケースと軸封部ハウジングとの衝合部分に内方に開口する環状隙間を形成して、この環状隙間の外周側部分にシールケースと軸封部ハウジングとの間をシールする環状のガスケットを装填すると共に、フラッシング液通路を当該環状隙間の内周側部分に静止密封環の基端面に近接して開口させてあることを特徴とするアウトサイド型メカニカルシール。

【請求項2】

回転密封環及び静止密封環がセラミックス製のものであることを特徴とする、請求項１に記載するアウトサイド型メカニカルシール

【請求項3】

静止密封環の密封端面の径方向幅が１ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載するアウトサイド型メカニカルシール。

【請求項4】

バランス径Ｄ０を静止密封環の密封端面の内外径Ｄ１，Ｄ２に対してＤ１≦Ｄ０≦Ｄ２となるように設定してあることを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載するアウトサイド型メカニカルシール。

【請求項5】

シールケースに、両密封環の相対回転摺接部分の近傍において機外領域に開口するクエンチング液通路を形成してあることを特徴とする、請求項１〜４の何れかに記載するアウトサイド型メカニカルシール。

【請求項6】

シールケース及びこれに取り付けられる部材からなる静止側密封要素と固定環及び回転密封環からなる回転側密封要素とを、固定環に着脱自在に取り付けたセット爪をシールケースに係合させることにより、メカニカルシールの使用形態と同一の形態に一時的に連結しておくように構成したカートリッジ型のメカニカルシールであることを特徴とする、請求項１〜５の何れかに記載するアウトサイド型メカニカルシール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被密封流体が凝固成分、固形成分等を含有するスラリ液である場合にも良好なシール機能を発揮しうるアウトサイド型メカニカルシールに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来のアウトサイド型メカニカルシールとして、特許文献１の図１に開示されるように、回転機器の軸封部ハウジングに取り付けられた筒状のシールケースと、シールケースを洞貫する当該回転機器の回転軸に固定された回転密封環と、回転密封環より軸封部ハウジング側に配してシールケースに軸線方向移動可能に保持された静止密封環と、シールケースと静止密封環との間に介装されて、静止密封環を回転密封環に押圧接触させるべく附勢するスプリング部材とを具備して、両密封環の対向端面である密封端面の相対回転摺接作用によりその相対回転摺接部分の内周側領域である機内領域（被密封流体領域）とその外周側領域である機外領域（大気領域）とを遮蔽シールするように構成されたもの（以下「従来シール」という）が公知である。

【0003】

ところで、密封端面の相対回転摺接作用によりシール機能を発揮するメカニカルシールにあっては、機内領域の流体（被密封流体）がスラリ液である場合、密封端面の相対回転摺接部分に凝固成分等のスラリ成分が凝固、析出して良好なメカニカルシール機能を発揮できなくなる虞れがあるため、被密封流体領域における当該相対回転摺接部分の近傍に清水等のフラッシング液を注入して当該相対回転摺接部分を洗浄、冷却するようにしておくことが好ましい。

【0004】

しかし、特許文献１の図４に示すようなインサイド型メカニカルシールでは、密封端面の相対回転摺接部分の外周側領域が被密封流体領域であることから、シールケースに当該相対回転摺接部分又はその近傍に向けて開口するフラッシング液通路を形成しておくことにより、フラッシング液通路から注入したフラッシング液により当該相対回転摺接部分を効果的に洗浄、冷却することができるが、従来シールのようなアウトサイド型メカニカルシールでは、密封端面の相対回転摺接部分の内周側領域が被密封流体領域となることから、その構造上、シールケースには当該相対回転摺接部分を効果的にフラッシングできるフラッシング液通路を形成しておくことができない。すなわち、シールケースに被密封流体領域に開口するフラッシング液通路を形成する場合、フラッシング液通路の開口位置は当該相対回転摺接部分に最も近い位置であっても静止密封環の基端面の近傍位置となる。つまり、アウトサイド型メカニカルシールでは、シールケースにどのような形態でフラッシング液通路を形成したとしても、フラッシング液を当該相対回転摺接部分の近傍に注入させることができず、当該相対回転摺接部分から隔たった静止密封環の基端面の近傍に注入させ得るに過ぎない。したがって、フラッシング液による当該相対回転摺接部分の洗浄、冷却が効果的に行われるためには、フラッシング液通路から注入されたフラッシング液が静止密封環と回転軸との対向周面間を通過して当該相対回転摺接部分へと流入されることが必要であるが、フラッシング液がこのように流動されることは極めて困難であることから、アウトサイド型メカニカルシールでは、フラッシングによっては当該相対回転部分の洗浄、冷却を効果的に行うことができない。

【0005】

このため、従来シールにあっては、特許文献１の図１（Ｂ）に示す如く、静止密封環３の密封端面３Ａの内周部に潤滑溝３Ｌを形成して、被密封流体を潤滑溝３Ｌに導くことによって密封端面３Ａ，１０Ａの相対回転摺接部分の潤滑、冷却及び洗浄を行うと共に、同文献１の図１（Ａ）に示す如く、静止密封環３の内周側に配して回転軸７０に撹拌羽根４Ｆを有する撹拌部４を設けて、静止密封環３の内周側領域において被密封流体を撹拌させることにより当該相対回転摺接部分の洗浄、冷却を行うようにして、被密封流体がスラリ液である場合にも、同文献１の図１（Ａ）に示す如く当該相対回転摺接部分の外周側にクエンチング液通路４０から清水等のクエンチング液を注入することとも相俟って、当該相対回転摺接部分へのスラリ成分の凝固、析出を防止すべく図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００６−７０９４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、従来シールでは、当該相対回転摺接部分の内周側に潤滑溝３Ｌ及び撹拌部４を設けておくことにより当該相対回転摺接部分の洗浄、冷却を被密封流体であるスラリ流体により行うため、当該相対回転摺接部分へのスラリ成分の凝固、析出をさほど防止することができず、良好なメカニカルシール機能を期待することができない。

【0008】

本発明は、このような点に鑑みて、両密封環の相対回転摺接部分の内周側にフラッシング液を流入させることができ、被密封流体がスラリ液である場合にも、当該相対回転摺接部分へのスラリ成分の凝固、析出を可及的に防止して良好なメカニカルシール機能を発揮することができるアウトサイド型メカニカルシールを提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、回転機器の軸封部ハウジングに取り付けられた筒状のシールケースと、シールケースを洞貫する当該回転機器の回転軸に固定された回転密封環と、回転密封環より軸封部ハウジング側に配してシールケースに軸線方向移動可能に保持された静止密封環と、シールケースと静止密封環との間に装填されて、静止密封環を回転密封環に押圧接触させるべく附勢するスプリング部材とを具備して、両密封環の対向端面である密封端面の相対回転摺接作用によりその相対回転摺接部分の内周側領域である機内領域とその外周側領域である機外領域とを遮蔽シールするように構成されたアウトサイド型メカニカルシールにおいて、上記の目的を達成すべく、特に、静止密封環の基端部分がシールケースの内周部にＯリングを介して軸線方向移動可能に嵌合保持されており、静止密封環の先端面を径方向に微小幅の密封端面に構成すると共に静止密封環の先端部分の内周面を密封端面の内周縁から基端部分の内周面へと漸次縮径する截頭円錐面に形成してあり、回転密封環の先端面を、内径を静止密封環の基端部分の内周面より大径とする密封端面に構成すると共に、回転密封環の基端部分を回転軸に固定した固定環に嵌合固定して、回転密封環の先端部分と回転軸との対向周面間に固定環で閉塞され且つ静止密封環方向に開口する円筒状の空間部を形成し、シールケースに、静止密封環の基端面に近接して機内領域に開口するフラッシング液通路を形成しておくことを提案するものである。

【0010】

かかるアウトサイド型メカニカルシールの好ましい実施の形態にあって、回転密封環及び静止密封環はセラミックス製のものであり、静止密封環の密封端面の径方向幅が１ｍｍ以下であり、バランス径Ｄ０が静止密封環の密封端面の内外径Ｄ１，Ｄ２に対してＤ１≦Ｄ０≦Ｄ２となるように設定されている。

【0011】

本発明のアウトサイド型メカニカルシールにあっては、シールケースと軸封部ハウジングとの衝合部分に内方に開口する環状隙間を形成して、この環状隙間の外周側部分にシールケースと軸封部ハウジングとの間をシールする環状のガスケットを装填すると共に、フラッシング液通路を当該環状隙間の内周側部分に静止密封環の基端面に近接して開口させておくことが好ましい。また、シールケースに、両密封環の相対回転摺接部分の近傍において機外領域に開口するクエンチング液通路を形成しておくことが好ましい。また、当該メカニカルシールを、シールケース及びこれに取り付けられる部材からなる静止側密封要素と固定環及び回転密封環からなる回転側密封要素とを、固定環に着脱自在に取り付けたセット爪をシールケースに係合させることにより、メカニカルシールの使用形態と同一の形態に一時的に連結しておくように構成したカートリッジ型のメカニカルシールとしておくことが好ましい。

【発明の効果】

【0012】

本発明のアウトサイド型メカニカルシールにあっては、回転密封環と回転軸との間に静止密封環方向に開口する空間を形成すると共に静止密封環の先端部分の内周面を截頭円錐面とすることによって、静止密封環の基端面に近接して開口するフラッシング液通路から注入したフラッシング液を、回転部材で囲繞された前記空間の減圧効果により径方向幅が当該空間より小さな静止密封環と回転軸との隙間から当該空間へと流入させた上、両密封環の相対回転摺接部分の内周側へと流動させることができるから、フランシング液による当該相対回転摺接部分の潤滑、冷却、洗浄を確実に行うことができる。したがって、静止密封環の密封端面の径方向幅を微小として回転密封環の密封端面との接触面積を小さくするように構成したこととも相俟って、被密封流体がスラリ流体である場合にも、密封端面間へのスラリ成分の凝固、析出を可及的に防止して、良好なメカニカルシール機能を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は本発明に係るアウトサイド型メカニカルシールの一例を示す断面図である。

【図2】図２は図１の要部を拡大して示す詳細図である。

【図3】図３は本発明に係るアウトサイド型メカニカルシールの変形例を示す図２相当の断面図である。

【図4】図４は本発明に係るアウトサイド型メカニカルシールの他の変形例を示す図２相当の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施の形態を図１及び図２に基づいて具体的に説明する。図１は本発明に係るアウトサイド型メカニカルシールの一例を示す断面図であり、図２は図１の要部を拡大して示す詳細図である。

【0015】

図１に示すアウトサイド型メカニカルシールＭは、スラリ成分（凝固成分、固形成分等）を含有する液体（スラリ液）を扱う横型回転機器に装備されたもので、当該回転機器の軸封部ハウジング１に取り付けられたシールケース２と、シールケース２に保持された静止密封環３と、シールケース２を水平に洞貫する当該回転機器の回転軸４に固定された固定環５と、固定環５に固定された回転密封環６と、シールケース２と静止密封環３との間に装填されて静止密封環３を回転密封環６へと押圧接触させるべく附勢するスプリング部材７と、シールケース２に形成されたフラッシング液通路８及びクエンチング液通路９とを具備して、両密封環３，６の対向端面たる密封端面３ａ，６ａの相対回転摺接作用によりその相対回転摺接部分Ｓの内周側領域である機内領域（被密封流体領域）Ａとその外周側領域である機外領域（大気領域）Ｂとを遮蔽シールするように構成されている。なお、以下の説明において、前後とは図１における左右を意味するものとする。

【0016】

シールケース２は、図１に示す如く、軸封部ハウジング１の機外領域側端面（前端面）１ａに衝合する円筒状の本体部２１と、本体部２１の軸封部ハウジング側端部（後端部）の近傍に位置して本体部２１の内周部に突設された円環状のスプリングリテーナ部２２とからなる金属製（例えばＳＵＳ３１６製）の一体円筒構造物であり、水平軸である回転軸４が同心状に洞貫する状態で軸封部ハウジング１に取り付けられている。軸封部ハウジング１とシールケース２との衝合部分には、内方に開口する環状隙間２３が形成されている。すなわち、環状隙間２３は、図１に示す如く、軸封部ハウジング１とスプリングリテーナ部２２との対向端面１ａ，２２ａ間に形成されており、この環状隙間２３の内周部分には軸封部ハウジング１とシールケース２との間をシールする環状ガスケット２４が挟圧状に装填されている。

【0017】

静止密封環３は、図１に示す如く、基端部分３１をシールケース２の内周部にＯリング３２を介して軸線方向移動可能に嵌合保持されたセラミックス製（例えば炭化珪素製）の円環状体である。すなわち、静止密封環３は、図２に示す如く、その基端部分３１とシールケース２のスプリングリテーナ部２２との対向周面２２ｂ，３１ａ間にＯリング３２を機外領域方向（前方）への飛び出しを静止密封環３の基端部分３１に形成した環状段部３１ｂで阻止し且つ機内領域方向（後方）への飛び出しをシールケース２のスプリングリテーナ部２２に形成した環状段部２２ｃで阻止した状態で挟圧状に装填させることにより、シールケース２にシール（二次シール）された状態で軸線方向移動可能に内嵌保持されている。

【0018】

静止密封環３の先端面は、図２に示す如く、軸線に直交し且つ径方向に微小幅Ｗの円環状平面をなす密封端面（以下「静止側密封端面」という）３ａに構成してあり、静止密封環３の先端部分３３の内周面３３ａは、図２に示す如く、静止側密封端面３ａの内周縁から基端部分３１の内周面３１ｃへと漸次縮径する截頭円錐面に形成してある。静止側密封端面３ａの径方向幅Ｗは１ｍｍ以下（最適には１ｍｍ）に設定しておくことが好ましく、先端部分３３の内周面３３ａの静止側密封端面３ａに対する傾斜角θは３０°〜７５°（最適には４５°）に設定しておくことが好ましい。

【0019】

シールケース２のスプリングリテーナ部２２におけるＯリング３２の接触面２２ｂの径つまりバランス径Ｄ０は、図２に示す如く、静止側密封端面３ａの内外径Ｄ１，Ｄ２に対してＤ１≦Ｄ０≦Ｄ２（最適にはＤ０＝（Ｄ１＋Ｄ２）／２）となるように設定されている。すなわち、メカニカルシールＭは、バランス比κが１以下となるように設定されていて、静止密封環３に機内領域Ａの流体（被密封流体たるスラリ液）の圧力（背圧）による軸線方向推力が可及的に作用しないバランス型メカニカルシールに構成されている。

【0020】

静止密封環３は、図２に示す如く、その外周面に一体形成した環状鍔部３４に形成した係合凹部３４ａにシールケース２のスプリングリテーナ部２２の大気領域側端面（前端面）から突出するドライブピン２２ｄを係合させることにより、シールケース２に対する相対回転が阻止されている。なお、シールケース２の軸線方向長さは静止密封環３の全長よりやや長く設定されており、静止密封環３は、図１に示す如く、その基端面３１ｄがシールケース２のスプリングリテーナ部２２の基端面２２ａより若干機外領域側（前側）に位置する状態（基端面３１ｄがスプリングリテーナ２２の環状段部２２ｃの軸線方向中間部分に対応する位置に位置する状態）で、シールケース２内に収納されている。

【0021】

固定環５は、図１に示す如く、大径の固定部５１とその機内領域側端部（後端部）から突出する小径の密封環保持部５２とからなる金属製（例えばＳＵＳ３１６製）の円環状体であり、密封環保持部５２の内周部に係合させたＯリング５３を介して回転軸４に挿通されると共に固定部５１に螺合させたセットスクリュー５４を回転軸４に締め付けることにより、シールケース２の機外領域側（前側）に配して回転軸４に着脱自在に固定されている。

【0022】

回転密封環６は、図１に示す如く、静止側密封端面３ａに対向する先端面を軸線に直交する円環状平面である密封端面（以下「回転側密封端面」という）６ａに構成したセラミックス製（例えば炭化珪素製）の円環状体であり、基端部分（前端部分）６１を固定環５の密封環保持部５２にＯリング６２を介在した状態で嵌合保持すると共に外周部に形成した係合凹部６３に固定環５の固定部５１に突設したドライブピン５５を係合させることにより、静止密封環３の機外領域側（前側）に配して回転軸４に固定されている。すなわち、回転密封環６は、その先端部分６４を固定環５の密封環保持部５２から静止密封環方向（後方）に突出させた状態で回転軸４に固定されており、回転密封環６の先端部分６４と回転軸４との対向周面間には、図１及び図２に示す如く、固定環５の密封環保持部５２で閉塞され且つ静止密封環方向（後方）に開口する円筒状の空間１０が形成されている。

【0023】

回転側密封端面６ａは、図２に示す如く、その外径を静止側密封端面３ａの外径Ｄ２より大きく且つその内径Ｄ３を静止側密封端面３ａの内径Ｄ１より小さく設定されており、当該密封端面６ａの内径Ｄ３つまり回転密封環６の先端部分６４の内径（空間１０の外径）は静止密封環３の基端部分３１の内径つまり截頭円錐面である先端部分３３の内周面３３ａの基端径（最大径）Ｄ４より大きく設定されている。すなわち、回転密封環６の先端部分６４と回転軸４との間に形成される前記空間１０の径方向幅は、図２に示す如く、静止密封環３の基端部分３１と回転軸４との対向周面間に形成される円筒状の隙間通路１１の径方向幅より大きく設定されている。

【0024】

スプリング部材７は、図１に示す如く、静止密封環３の環状鍔部３４とシールケース２のスプリングリテーナ部２２との間に周方向に等間隔を隔てて装填された複数のコイルスプリング（１個のみ図示）で構成されており、静止密封環３を回転密封環６へと押圧接触させるべく附勢する。

【0025】

フラッシング液通路８は、図１に示す如く、シールケース２の本体部２１の上部に形成された上流側部分８１と、これに連通してシールケース２のスプリングリテーナ部２２に形成された下流側部分８２とからなり、下流側部分８２を静止密封環３の基端面３１ｄに近接して機内領域Ａに開口８２ａさせてある。すなわち、下流側部分８２は、図２に示す如く、前記環状隙間２３の内周側部分（ガスケット２４の内周側部分）に静止密封環３の基端面３１ｄに近接して開口８２ａされていて、フラッシング液８ａを静止密封環３の基端面３１ｄの周辺に向けて注入するようになっている。フラッシング液８ａとしては、被密封流体（スラリ液）に混入して支障のない清水等が使用される。

【0026】

クエンチング液通路９は、図１に示す如く、シールケース２の本体部２１を貫通して、密封端面３ａ，６ａの相対回転摺接部分Ｓの近傍において機外領域Ｂに開口されており、フラッシング液８ａと同質のクエンチング液９ａを当該相対回転摺接部分Ｓの外周側近傍に向けて注入するようになっている。なお、シールケース２の本体部２１には、周方向においてクエンチング液通路９と異なる位置に配してクエンチング液通路９と同一形状又は略同一形状をなすドレン路９１が形成されていて、クエンチング液通路９から注入されたクエンチング液９ａを回収するようになっている。

【0027】

ところで、当該メカニカルシールＭは、図１に示す如く、カートリッジ型メカニカルシールに構成されており、軸封部ハウジング１に取り付けられるシールケース２及びこれに組み込まれた部材（静止密封環３及びスプリング部材７）からなる静止側密封要素と回転軸４に取り付けられる固定環５及びこれに固定された回転密封環６からなる回転側密封要素とを、固定環５に着脱自在に取り付けたセット爪１２をシールケース２に係合連結させることにより、当該メカニカルシールの使用形態と同一の形態に一時的に連結しておくように構成されている。

【0028】

すなわち、セット爪１２は、固定環５の固定部５１にボルト１３により取り付けられており、先端部に所定間隔を隔てて第１及び第２係合突起１２ａ，１２ｂを一体形成してなる。一方、シールケース２の本体部２１の機外領域側端部（前端部）には、外周部に環状凹部１４ａを形成した本体部２１と同心をなす円筒状の連結部１４が一体形成されている。而して、セット爪１２を、図１に示す如く、第１係合突起１２ａを固定環５の固定部５１と連結部１４との間に係合させると共に第２係合突起１２ｂを連結部１４の環状凹部１４ａに係合させた状態で、固定環５の固定部５１の外周部にボルト１３により固定することにより、前記静止側密封要素と回転側密封要素とを当該メカニカルシールＭの使用形態と同一形態に一体連結しておくことができる。したがって、当該メカニカルシールＭにあっては、使用形態と同一形態のまま一体として軸封部ハウジング１及び回転軸４への取り付け、取り外しを行うことができ、当該メカニカルシールＭの回転機器への装着及び回転機器からの取り外し並びに保守点検を効率良く簡便に行うことができる。

【0029】

以上のように構成されたアウトサイド型メカニカルシールＭにあっては、回転側密封端面６ａの内周側に静止密封環方向に開口する空間１０が形成されており、この空間１０が回転部材である回転軸４、固定環５の密封環保持部５２及び回転密封環６の先端部分６４で囲繞形成されたものであることから、この空間１０の圧力は回転軸４と静止部材である静止密封環３との間に形成された隙間通路１１の圧力より低く、減圧されることになる。

【0030】

したがって、フラッシング液通路８がガスケット２４を装填する環状隙間２３の内周側部分（ガスケット２４の内周側）に向けて開口８２ａされていて、注入されたフラッシング液８ａが当該内周側部分を構成する軸封部ハウジング１の端面１ａに衝突して隙間通路１１へと導かれることとも相俟って、フラッシング液通路８から静止密封環３の基端面３１ｄに近接する位置に注入されたフラッシング液８ａは、隙間通路１１から前記空間１０へと流入されることになる。このとき、静止密封環３の基端部分３１の内周面３１ｃの径Ｄ４が静止側密封端面３ａの内径Ｄ１及び回転側密封端面６ａの内径Ｄ３より小さく、隙間通路１１の径方向幅が空間１０及び静止側密封端面３ａの内周側空間１５の径方向幅より小さいことから、隙間通路１１は両空間１０，１５に連通するオリフィスとして機能し、隙間通路１１から空間１０へのフラッシング液８ａの流入がより効果的に行われる。

【0031】

而して、回転側密封端面６ａにおける回転速度（周速）は、したがって回転側密封端面６ａ上の遠心力は静止側密封端面３ａに近づくにつれて大きくなることなることから、空間１０に流入したフラッシング液８ａは、図２に矢印Ｐで示す如く、回転密封環６の先端部分６４の内周面から回転側密封端面６ａ上を外径方向へと流動せしめられる。そして、回転側密封端面６ａ上を流動して静止側密封端面３ａに到達したフラッシング液８ａは、図２に矢印Ｑで示す如く、反転してテーパ面（截頭円錐面）である静止密封環３の内周面３３ａに沿って流動せしめられる。このような反転流Ｑの発生はテーパ面３３ａの角度θを３５°〜７５°に設定しておくことによってより効果的に行われ、θ＝４５°に設定しておくことにより最も効果的に行われる。

【0032】

したがって、静止側密封端面３ａと回転側密封端面６ａとの接触部分（相対回転摺接部分）Ｓにはフラッシング液８ａが導かれて、当該相対回転摺接部分Ｓのフラッシング液８ａによる潤滑、洗浄、冷却が効果的に行われる。その結果、被密封流体がスラリ液である場合にも、相対回転摺接部分Ｓへのスラリ成分の凝固、析出が可及的に防止され、メカニカルシール機能が良好に発揮される。相対回転摺接部分Ｓへのスラリ成分の凝固、析出の防止及び相対回転摺接部分Ｓの冷却は、相対回転摺接部分Ｓの外周側にクエンチング液９ａを注入させることによって更に効果的に行われる。

【0033】

また、静止側密封端面３ａの径方向幅Ｗを微小としていることから、両密封環３，６がセラミックス製のものであることとも相俟って、密封端面３ａ，６ａ間へのスラリ成分の凝固、析出が可及的に防止される。このような静止側密封端面３ａを微小幅とすることによる凝固、析出の防止は、その径方向幅Ｗを小さくするに従ってより効果的に行われる。一方、静止側密封端面３ａの径方向幅Ｗを過度に小さくすると、更には静止密封環３の先端部分３３の傾斜角度θを必要以上に大きくすると、セラミックス製である静止側密封端面３ａが欠損する虞れがある。したがって、静止側密封端面３ａの径方向幅Ｗ及び静止密封環３の先端部分３３のテーパ角θは、静止側密封端面３ａの欠損を防止しつつスラリ成分の凝固、析出を効果的に防止できることを条件として設定される。具体的には、静止側密封端面３ａの径方向幅Ｗは１ｍｍ以下の範囲で適宜に設定しておくことが好ましく、Ｗ＝１ｍｍとしておくのが最適である。また、静止密封環３の先端部分３３のテーパ角θは、上記反転流Ｑの発生も考慮して、３５°〜７５°としておくことが好ましく、４５°としておくのが最適である。

【0034】

さらに、上記メカニカルシールＭは、バランス径Ｄ０を静止側密封端面３ａの内外径Ｄ１，Ｄ２に対してＤ１≦Ｄ０≦Ｄ２としてバランス比κが１以下となるバランス型メカニカルシールに構成してあるから、静止側密封端面３ａの回転側密封端面６ａへの接触圧が被密封流体の圧力（背圧）によって加重されることがない。したがって、機内領域Ａの圧力が高い場合にも、密封端面３ａ，６ａの接触圧が過大とならず、密封端面３ａ，６ａの接触による発熱や静止側密封端面３ａの欠損も可及的に防止される。そして、密封端面３ａ，６ａの接触による発熱が可及的に防止されることから、フラッシング液８ａ及びクエンチング液９ａによる密封端面３ａ，６ａの冷却がより効果的に行われ、密封端面３ａ，６ａの発熱によるスラリ成分の凝固もより効果的に防止される。

【0035】

したがって、上記した構成のアウトサイド型メカニカルシールＭによれば、被密封流体がスラリ液である場合にも、良好なメカニカルシール機能を発揮させることができる。

【0036】

なお、本発明に係るアウトサイド型メカニカルシールの構成は上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲において適宜に改良、変更することができる。

【0037】

例えば、静止密封環３の基端部分３１のシールケース２へのＯリング３２を介しての保持形態は、図３又は図４に示す如く構成しておくことができる。すなわち、図３に示すものでは、静止密封環３の基端部分３１を、その外周部に形成した環状のＯリング溝３１ｅに係合させたＯリング３２を介して、シールケース２のスプリングリテーナ部２２の内周面２２ｂに軸線方向移動可能に嵌合保持させてある。また、図４に示すものでは、静止密封環３の基端部分３１を、シールケース２の内周部に形成した環状のＯリング溝２２ｅに係合させたＯリング３２を介して、シールケース２のスプリングリテーナ部２２の内周部に軸線方向移動可能に嵌合保持させてある。バランス径Ｄ０は、図３に示すものでは、Ｏリング３２の外周面が接触するスプリングリテーナ部２２の内周面２２ｂの径であり、図４に示すものでは、Ｏリング３２の内周面が接触する静止密封環３の基端部分３１の外周面３１ａの径であり、何れもＤ１≦Ｄ０≦Ｄ２（最適にはＤ０＝（Ｄ１＋Ｄ２）／２）となるように設定されている。なお、図３及び図４に示すものは、上記した点を除いて図１及び図２に示すアウトサイド型メカニカルシールＭと同一構造であるから、これと同一部分については図３及び図４に図１及び図２に示す符号と同一符号を付すことによってその詳細は省略する。

【符号の説明】

【0038】

１ 軸封部ハウジング
１ａ 軸封部ハウジングの端面
２ シールケース
３ 静止密封環
３ａ 静止側密封端面
４ 回転軸
５ 固定環
６ 回転密封環
６ａ 回転側密封端面
７ スプリング部材
８ フラッシング液通路
８ａ フラッシング液
９ クエンチング液通路
９ａ クエンチング液
１０ 空間
１１ 隙間通路
１２ セット爪
１２ａ 第１係合突起
１２ｂ 第２係合突起
１３ ボルト
１４ 連結部
１４ａ 環状凹部
１５ 内周側空間
２１ 本体部
２２ スプリングリテーナ部
２２ａ 端面
２２ｂ 内周面
２２ｃ 環状段部
２２ｄ ドライブピン
２２ｅ Ｏリング溝
２３ 環状隙間
２４ 環状ガスケット
３１ 静止密封環の基端部分
３１ａ 基端部分の外周面
３１ｂ 環状段部
３１ｃ 基端部分の内周面
３１ｄ 静止密封環の基端面
３１ｅ Ｏリング溝
３２ Ｏリング
３３ 静止密封環の先端部分
３３ａ 先端部分の内周面
３４ 環状鍔部
３４ａ 係合凹部
５１ 固定部
５２ 密封環保持部
５３ Ｏリング
５４ セットスクリュー
５５ ドライブピン
６１ 基端部分
６２ Ｏリング
６３ 係合凹部
６４ 先端部分
８１ 上流側部分
８２ 下流側部分
８２ａ 開口
９１ ドレン路
Ａ 機内領域
Ｂ 機外領域
Ｍ アウトサイド型メカニカルシール
Ｓ 相対回転摺接部分

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】