特許 6446295 分割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】6446295

(24)【登録日】2018年12月7日

(45)【発行日】2018年12月26日

(54)【発明の名称】分割型メカニカルシール

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/34 20060101AFI20181217BHJP

【ＦＩ】

   F16J15/34 F

   F16J15/34 E

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-45890(P2015-45890)

(22)【出願日】2015年3月9日

(65)【公開番号】特開2016-166631(P2016-166631A)

(43)【公開日】2016年9月15日

【審査請求日】2017年10月13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】110000280

【氏名又は名称】特許業務法人サンクレスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】坂倉 博之

(72)【発明者】

【氏名】西 崇伺

【審査官】 杉山 悟史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２９８１２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／１６１７０４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２０１４−５２９０５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１４１０７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１０３５３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３０２８５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２４２０２３（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】

被軸封機器のケーシングに固定されるシールケースに設けられた静止環と、前記静止環と軸方向に対向して配設され、前記被軸封機器の回転軸に設けられた回転環と、前記回転環と静止環との対面するシール面同士を接触させるべく当該回転環及び静止環のうちの一方を他方側に押す弾性手段と、を備え、前記静止環及び回転環の少なくとも一方が、周方向に２つに分割されてなる分割型メカニカルシールであって、
前記二つ割の静止環及び／又は回転環は、ＳｉＣの焼結体又は超硬合金で作製されており、
前記二つ割の静止環及び／又は回転環は、環状の保持部材に保持されており、
前記二つ割の静止環及び／又は回転環のシール面にダイヤモンド膜が形成されており、
前記二つ割の静止環及び／又は回転環の外周面及び内周面の少なくとも一方の面に、前記シール面のダイヤモンド膜と連続するダイヤモンド膜が形成されており、且つ、
前記二つ割の静止環及び／又は回転環の分割面にダイヤモンド膜が形成されている、分割型メカニカルシール。

【請求項2】

被軸封機器のケーシングに固定されるシールケースに設けられた静止環と、前記静止環と軸方向に対向して配設され、前記被軸封機器の回転軸に設けられた回転環と、前記回転環と静止環との対面するシール面同士を接触させるべく当該回転環及び静止環のうちの一方を他方側に押す弾性手段と、を備え、前記静止環及び回転環の少なくとも一方が、周方向に２つに分割されてなる分割型メカニカルシールであって、
前記二つ割の静止環及び／又は回転環は、ＳｉＣの焼結体又は超硬合金で作製されており、
前記二つ割の静止環及び／又は回転環は、環状の保持部材に保持されており、
前記二つ割の静止環及び／又は回転環のシール面にダイヤモンド膜が形成されており、
前記二つ割の静止環及び／又は回転環の外周面及び内周面の少なくとも一方の面に、前記シール面のダイヤモンド膜と連続しており、当該二つ割の静止環及び／又は回転環の一方のセグメントの熱を保持部材を介して他方のセグメントに伝えるダイヤモンド膜が形成されており、且つ、
前記二つ割の静止環及び／又は回転環における前記シール面と反対側の面である背面に、前記シール面のダイヤモンド膜と連続するダイヤモンド膜が形成されている、分割型メカニカルシール。

【請求項3】

前記二つ割の静止環及び／又は回転環の分割面にダイヤモンド膜が形成されている、請求項２に記載の分割型メカニカルシール。

【請求項4】

前記二つ割の静止環及び／又は回転環が、環状のＳｉＣの焼結体又は超硬合金の自然割により作製されている、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の分割型メカニカルシール。

【請求項5】

前記二つ割の静止環及び／又は回転環が、環状のＳｉＣの焼結体又は超硬合金の切削加工により作製されている、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の分割型メカニカルシール。

【請求項6】

前記ダイヤモンド膜の熱伝導率が１０００〜２０００Ｗ／ｍ・ｋである、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の分割型メカニカルシール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は分割型メカニカルシールに関する。さらに詳しくは、例えば河川用ポンプ等の被軸封機器における回転軸とケーシングとの間を、回転環のシール面と静止環のシール面とを接触させてシールするメカニカルシールであって、回転環及び静止環の少なくとも一方が二つ割にされている分割型メカニカルシールに関する。

【背景技術】

【0002】

回転環のシール面と静止環のシール面とを接触させてシールするメカニカルシールが、各種産業用ポンプ、撹拌機、コンプレッサ、ブロワ等の種々の被軸封機器における回転軸とケーシングとの間をシールするために採用されている。

【0003】

メカニカルシールが適用される被軸封機器のうち、例えば河川用のポンプは大型のものが多く、これに伴いメカニカルシールを構成する回転環及び静止環も大型化する。かかる大型の回転環及び静止環を含むメカニカルシールを被軸封機器に組み付ける作業、及び、機器のメンテナンス時に当該メカニカルシールを分解したり組み立てたりする作業は、多大な労力とかなりの熟練度とを必要としていた。

【0004】

そこで、メカニカルシールの分解及び組立作業を容易に行うことができるように、大型の静止環及び／又は回転環を二つ割にした分割型のメカニカルシールが、従来、種々提案されている（例えば、特許文献１〜２参照）。かかる二つ割の静止環又は回転環は、内周面の所定箇所にノッチ（切込み）を入れた環状体からなる静止環又は回転環の内周面に径外方向の力を加えることで分割する「自然割」と呼ばれる方法、又は、環状の部材の切削加工により作製することができる。分割型のメカニカルシールでは、静止環又は回転環を構成する二つのピース又はセグメント（以下、これらを総称して「セグメント」という）の周方向の端面である分割面又は接合面（以下、これらを総称して「分割面」という）同士を互いに当接させた状態で当該二つのセグメントを環状のリテーナに組み付けている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００７−２９８１２３号公報

【特許文献2】特開２０１３−２４２０２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

前記二つのセグメントは、所定の公差内のものが製品として出荷され被軸封機器に組み付けられて使用されるが、両セグメントのサイズや平坦度を実質的に完全に一致させることは難しい。また、製造工程においてセグメント内に残る残留応力の影響により両セグメントに若干の変形が生じることもあり、組付け状態において当該両セグメントの分割面同士を一致させることも難しい。すなわち、分割面において軸方向及び／又は径方向に段差が生じることがある。さらに、両セグメントは、被軸封機器への組付けに際し、環状部材とリテーナとの間に挟持され、当該環状部材によって前記リテーナ側に押し付けられることでリテーナに固定されるが、このとき、両セグメントに加わる締付力が周方向で均一ではない。

【0007】

このため、両セグメントのシール面が、これと対向するシール面に押し付けられる力が不均一となり、その結果、両セグメントで発生する摩擦熱がセグメント間で相違する場合がある。両セグメントの発熱量が異なると、セグメント間で熱膨張差が生じ、両セグメントの分割面に隙間が生じる虞がある。両セグメントの分割面に隙間ができると、この隙間から流体が漏れる等シール性が低下してしまう。

【0008】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、二つ割の回転環及び／又は静止環における二つのセグメントを均熱にし、当該セグメント間に熱膨張差が生じるのを緩和することで両セグメントの分割面からの流体漏れを防止又は抑制することができる分割型メカニカルシールを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

（１）本発明の分割型メカニカルシールは、被軸封機器のケーシングに固定されるシールケースに設けられた静止環と、前記静止環と軸方向に対向して配設され、前記被軸封機器の回転軸に設けられた回転環と、前記回転環と静止環との対面するシール面同士を接触させるべく当該回転環及び静止環のうちの一方を他方側に押す弾性手段と、を備え、前記静止環及び回転環の少なくとも一方が、周方向に２つに分割されてなる分割型メカニカルシールであって、
前記二つ割の静止環及び／又は回転環は、ＳｉＣの焼結体又は超硬合金で作製されており、
前記二つ割の静止環及び／又は回転環は、環状の保持部材に保持されており、
前記二つ割の静止環及び／又は回転環のシール面にダイヤモンド膜が形成されており、且つ、
前記二つ割の静止環及び／又は回転環の外周面及び内周面の少なくとも一方の面に、前記シール面のダイヤモンド膜と連続するダイヤモンド膜が形成されている。

【0010】

本発明の分割型メカニカルシールでは、静止環及び回転環の少なくとも一方が、周方向に２つに分割されており、この二つ割の静止環及び／又は回転環のシール面とともに、当該二つ割の静止環及び／又は回転環の外周面及び内周面の少なくとも一方の面に、前記シール面のダイヤモンド膜と連続するダイヤモンド膜が形成されている。ダイヤモンド膜は１０００〜２０００Ｗ／ｍ・ｋという大きな熱伝導率を有している。このため、二つ割の静止環及び／又は回転環の一方のセグメントの摺動面であるシール面で発生した摩擦熱を速やかに当該セグメントの外周面及び／又は内周面に形成されたダイヤモンド膜を経由して当該セグメントを保持する保持部材に伝え、この保持部材を介して他方のセグメントに伝えることができる。このため、一方のセグメントのシール面での発熱量が他方のセグメントのシール面での発熱量より大きい場合でも、当該一方のセグメントの熱を他方のセグメントに伝えることで両セグメントの温度の均一化ないし均熱化を図ることができる。これにより、両セグメントの分割面に熱膨張差が生じて当該分割面に隙間ができ、この隙間を介して流体が漏れるのを防止又は抑制することができる。その結果、良好なシール性を維持することができる。

【0011】

（２）前記（１）の分割型メカニカルシールにおいて、前記二つ割の静止環及び／又は回転環における前記シール面と反対側の面である背面に、前記シール面のダイヤモンド膜と連続するダイヤモンド膜が形成されていることが好ましい。この場合、背面に形成されたダイヤモンド膜を介しても一方のシール面で発生した摩擦熱を保持部材に伝えることができ、両セグメントの温度の均一化をさらに図ることができる。

【0012】

（３）前記（１）又は（２）の分割型メカニカルシールにおいて、前記二つ割の静止環及び／又は回転環の分割面にダイヤモンド膜が形成されていることが好ましい。この場合、分割面に形成されたダイヤモンド膜を介しても一方のシール面で発生した摩擦熱を保持部材に伝えることができ、両セグメントの温度の均一化をさらに図ることができる。

【0013】

（４）前記（１）又は（２）の分割型メカニカルシールにおいて、前記二つ割の静止環及び／又は回転環を、環状のＳｉＣの焼結体又は超硬合金の自然割により作製することができる。

【0014】

（５）前記（１）〜（３）の分割型メカニカルシールにおいて、前記二つ割の静止環及び／又は回転環を、環状のＳｉＣの焼結体又は超硬合金の切削加工により作製することができる。

【0015】

（６）前記（１）〜（５）の分割型メカニカルシールにおいて、前記ダイヤモンド膜の熱伝導率を１０００〜２０００Ｗ／ｍ・ｋとすることができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明の分割型メカニカルシールによれば、二つ割の回転環及び／又は静止環における二つのセグメントを均熱にし、当該セグメント間に熱膨張差が生じるのを緩和することで両セグメントの分割面からの流体漏れを防止又は抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の分割型メカニカルシールの一実施形態の縦断面説明図である。

【図2】図１に示される分割型メカニカルシールの要部拡大説明図である。

【図3】図１に示される分割型メカニカルシールにおける静止環を構成する二つのセグメントの斜視説明図である。

【図4】図１に示される分割型メカニカルシールの変形例の要部拡大説明図である。

【図5】図１に示される分割型メカニカルシールの他の変形例の要部拡大説明図である。

【図6】図１に示される分割型メカニカルシールのさらに他の変形例の要部拡大説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の分割型メカニカルシールの実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る分割型メカニカルシールＭの縦断面説明図であり、図２は、図１に示される分割型メカニカルシールＭの要部拡大説明図であり、図３は、図１に示される分割型メカニカルシールＭにおける静止環を構成する二つのセグメントの斜視説明図である。なお、図１及び後出する図２〜６においては、分かりやすくするために、ダイヤモンド膜の膜厚を誇張して描いている。

【0019】

本実施形態に係る分割型メカニカルシールＭは、各種産業用ポンプ、特に河川用ポンプ等の大型の被軸封機器に好適に用いることができ、当該被軸封機器のケーシング１と、このケーシング１に挿入される回転軸２との間に配設されている。分割型メカニカルシールＭは、前記ケーシング１に固定されるシールケース３に設けられた静止環４と、前記静止環４と軸方向に対向して配置され、前記回転軸２に設けられた回転環５と、前記静止環４と回転環５との対面するシール面４ａ、５ａ同士を接触させるために当該静止環４及び回転環５のうちの一方である静止環４を他方の回転環５側に押す弾性手段であるスプリング６とを備えている。

【0020】

分割型メカニカルシールＭは、回転環５をシールケース３外の非密封流体領域Ａに配置して、静止環４及び回転環５の対向する端面であるシール面４ａ，５ａの相対回転摺接作用により当該相対回転摺接部分の内周側領域である被密封流体領域Ｂと、その外周側領域である非密封流体領域Ａとを遮断するように構成された、いわゆるアウトサイド型のメカニカルシールである。

【0021】

シールケース３は、回転軸２よりも大径の内筒部３ａを有する断面Ｌ字状の金属製の環状体からなり、ボルト７によりケーシング１に固定されている。

【0022】

静止環４は、シール面４ａを有する先端部４ｂと、保持部材を構成する緊縛リング８により緊縛される本体部４ｃとからなる環状体である。本実施形態における静止環４は、図３に示されるように、周方向に２つに分割された円弧状セグメント９，１０からなっている。静止環４は、ＳｉＣの焼結体で作製されており、この焼結体は、例えばＳｉＣの常温焼結又は反応焼結により得ることができる。また、静止環４は超硬合金（ＷＣ）で作製してもよい。また、２つの円弧状セグメント９、１０は、環状のＳｉＣの焼結体又は超硬合金の自然割により作製してもよいし、同じく環状のＳｉＣの焼結体又は超硬合金の切削加工により作製してもよい。

【0023】

静止環４の背面４ｄは、シールケース３に保持された、保持部材を構成する第１リテーナ１１に、前記緊縛リング８によって押圧されている。より詳細には、静止環４の外周面４ｅは当該静止環４のシール面４ａから離れるにしたがい径大となるテーパ面とされており、一方、緊縛リング８の内周面８ａは、静止環４のテーパ面と対応する形状のテーパ面とされている。そして、緊縛リング８を機内側（図１において右側）に締め付けることにより、当該緊縛リング８の内周面８ａが静止環４の外周面４ｅと当接し、当該静止環４を第１リテーナ１１側に押圧する。

【0024】

第１リテーナ１１は、筒状の保持部１１ａと、当該保持部１１ａの先端部に一体形成された環状のフランジ部１１ｂとからなる金属製の円筒体である。第１リテーナ１１は、保持部１１ａをシールケース３の内筒部３ａにＯリング１２を介して嵌合させることにより、当該シールケース３の軸線方向に移動可能に保持されている。第１リテーナ１１は、フランジ部１１ｂに形成された係合孔（図示せず）に、前記シールケース３のフランジ部３ｂに突設したピン（図示せず）を係合させることにより、所定範囲での軸線方向の移動を許容された状態でシールケース３に対する相対回転を阻止している。

【0025】

第１リテーナ１１のフランジ部１１ｂにおける静止環側の面には、Ｏリング１３が配設されており、当該フランジ部１１ｂの静止環側の面と、静止環４の背面４ｄとの間を二次シールしている。また、フランジ部１１ｂの静止環側の面にはドライブピン１４が突設されており、このドライブピン１４を静止環４の背面４ｄに形成された係合凹部１５に係合させることにより、静止環４の第１リテーナ１１に対する相対回転が阻止されている。

【0026】

回転環５は断面矩形状の環状体からなっており、前記静止環４のシール面４ａと対向する面がシール面５ａとされている。回転環５は、断面矩形の環状凹所１６を有する第２リテーナ１７に保持されている。本実施形態における回転環５は、例えばＳｉＣ焼結体、超硬合金（ＷＣ）若しくは前記二者の表面にダイヤモンド膜が形成されたもの、カーボン又はＣ−ＳｉＣ（多孔質炭素材の空孔にＳｉＣを充填した複合材料）等の材料で作製することができる。更にシール面を酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）により構成したステンレス製シールリングを使用することもできる。

【0027】

第２リテーナ１７の内周面１７ａにはＯリング１８、１９が配設されており、それぞれ当該第２リテーナ１７の内周面１７ａと、回転環５の内周面５ｂ及び背面５ｃとの間をシールしている。第２リテーナ１７の内周面１７ａにはピン２０が突設されており、このピン２０は、回転環５の背面５ｃに形成された係合凹部２１と係合している。これにより、回転環５の第２リテーナ１７に対する相対回転が阻止されている。

【0028】

なお、図１において、符号２２は周方向に２分割された二つ割のストッパーリングであり、締結ボルト２３によりリング状に締結されて回転軸２に嵌合されている。ストッパーリング２２は、当該ストッパーリング２２に螺合させたセットスクリュー２４を回転軸２へと締め付けることにより当該回転軸２に固定されている。ストッパーリング２２の回転環５側の端面２２ａにはピン２５が突設されており、このピン２５を第２リテーナ１７の背面１７ｂに形成された係合凹部２６に係合させることにより、第２リテーナ１７のストッパーリング２２に対する相対回転を阻止するように構成されている。また、ストッパーリング２２の回転環５側の端面２２ａに当接して回転環５をフロートさせるためのスペーサ３０が配設されている。このスペーサ３０は回転軸２の外周に嵌合されている。
なお、本実施形態では、回転環５の外方にシール面から漏えいした流体が遠心力により飛散することを防止するための円筒状のカバー３１が配設されている。このカバー３１は二つ割構造であり、ボルト３２によって緊縛リング８に固定されている。

【0029】

第１リテーナ１１のフランジ部１１ｂには周方向に沿って複数の貫通孔２７が形成されており、この貫通孔２７内に円板状のスプリング受け２８が配設されている。スプリング６の機外側の端部は前記スプリング受け２８に固定されており、スプリング６の機内側の端部はシールケース３のフランジ部３ｂに当接している。スプリング６による静止環４の回転環５への押圧力は、緊縛リング８に螺合されて前記貫通孔２７に突出する調整ボルト２９を回転させることで調整することができる。

【0030】

本実施形態では、緊縛リング８、第１リテーナ１１が静止環４を保持する保持部材を構成しており、第２リテーナ１７が回転環５を保持する保持部材を構成している。このうち、緊縛リング８及び第１リテーナ１１は、後述するように一方のセグメントのシール面で発生した摩擦熱を他方のセグメントに伝熱する役割も果たしており、そのために、例えばＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６等の熱伝導率の高い金属で作製されている。

【0031】

本実施形態では、静止環４のシール面４ａ、外周面４ｅ、及び、当該静止環４における前記シール面４ａと反対側の面である背面４ｄにダイヤモンド膜ｄ１，ｄ２，ｄ３がそれぞれ形成されている。ダイヤモンド膜ｄ１，ｄ２，ｄ３は、互いに連続するように形成されている。ダイヤモンド膜は１０００〜２０００Ｗ／ｍ・ｋという大きな熱伝導率を有している。このため、静止環４の一方のセグメントの摺動面であるシール面４ａで発生した摩擦熱を速やかに当該セグメントの外周面４ｅに形成されたダイヤモンド膜ｄ２を経由して緊縛リング８に伝えるとともに、静止環４の背面４ｄに形成されたダイヤモンド膜ｄ３を介して第１リテーナ１１に伝えることができる。そして、緊縛リング８及び第１リテーナ１１を介して他方のセグメントに伝えることができる。このため、一方のセグメントのシール面での発熱量が他方のセグメントのシール面での発熱量より大きい場合でも、当該一方のセグメントの熱を他方のセグメントに伝えることで両セグメントの温度の均一化ないし均熱化を図ることができる。これにより、両セグメントの分割面に熱膨張差が生じて当該分割面に隙間ができ、この隙間を介して流体が漏れるのを防止又は抑制することができる。その結果、良好なシール性を維持することができる。

【0032】

ダイヤモンド膜は、例えばマイクロ波ＣＶＤ法、熱フィラメントＣＶＤ法等の一般的な製造技術を用いて作製することができる。また、ダイヤモンド膜の厚さは、本発明において特に限定されるものではないが、通常、３〜２０μｍ、好ましくは３〜１０μｍである。静止環４のシール面４ａで発生した摩擦熱が当該静止環４の母材であるＳｉＣ焼結体に移動する前に外周面４ｂのダイヤモンド膜ｄ２に移動させるという観点からは、３μｍ以上の厚さであることが望ましい。また、ダイヤモンド膜が厚くなる程膜の表面粗度も大きくなり、精密な機械部品であるメカニカルシールのシール面として使用するのが困難になるのに加えてダイヤモンド膜の残留応力を極力小さくするという観点からは、１０μｍ以下であることが望ましい。

【0033】

ダイヤモンド膜ｄ１とダイヤモンド膜ｄ２、ｄ３とは同じ厚さであってもよいが、互いに異なる厚さであってもよい。静止環４のシール面４ａで発生した摩擦熱を速やかに外周面４ｅのダイヤモンド膜ｄ２に移動させるという観点からは、外周面４ｅのダイヤモンド膜ｄ２の膜厚がシール面４ａのダイヤモンド膜ｄ１の膜厚以上であることが望ましいが、必ずしもそれに限定されるものではない。

【0034】

図４は、図１〜３に示される分割型メカニカルシールＭの変形例の要部拡大説明図である。この変形例は、静止環４の外周面４ｅに代えて当該静止環４の内周面４ｆにダイヤモンド膜ｄ４が形成されている点が前記分割型メカニカルシールＭと異なっている。したがって、分割型メカニカルシールＭと共通する構成要素には同一の参照符号を付し、簡単のため、それらについての説明は省略する。

【0035】

この変形例では、静止環４のシール面４ａ、内周面４ｆ及び背面４ｄにダイヤモンド膜ｄ１，ｄ４、ｄ３がそれぞれ形成されている。ダイヤモンド膜ｄ１，ｄ４、ｄ３は、互いに連続するように形成されている。このため、静止環４の一方のセグメントの摺動面であるシール面４ａで発生した摩擦熱を速やかに当該セグメントの内周面４ｆに形成されたダイヤモンド膜ｄ４を経由して当該静止環４の背面４ｄに形成されたダイヤモンド膜ｄ３に伝えることができ、さらにダイヤモンド膜ｄ３を介して第１リテーナ１１に伝えることができる。そして、第１リテーナ１１を介して他方のセグメントに伝えることができる。このため、一方のセグメントのシール面での発熱量が他方のセグメントのシール面での発熱量より大きい場合でも、当該一方のセグメントの熱を他方のセグメントに伝えることで両セグメントの温度の均一化ないし均熱化を図ることができる。これにより、両セグメントの分割面に熱膨張差が生じて当該分割面に隙間ができ、この隙間を介して流体が漏れるのを防止又は抑制することができる。その結果、良好なシール性を維持することができる。

【0036】

図５は、図１〜３に示される分割型メカニカルシールＭの他の変形例の要部拡大説明図である。この変形例は、静止環４の外周面４ｅ及び背面４ｄに代えて当該静止環４の外周面４ｅにダイヤモンド膜ｄ２が形成されている点が前記分割型メカニカルシールＭと異なっている。したがって、分割型メカニカルシールＭと共通する構成要素には同一の参照符号を付し、簡単のため、それらについての説明は省略する。

【0037】

この変形例では、静止環４のシール面４ａ及び外周面４ｅにダイヤモンド膜ｄ１，ｄ２がそれぞれ形成されている。静止環４の一方のセグメントの摺動面であるシール面４ａで発生した摩擦熱を速やかに当該セグメントの外周面４ｅに形成されたダイヤモンド膜ｄ２を経由して緊縛リング８に伝えることができる。そして、緊縛リング８を介して他方のセグメントに伝えることができる。このため、一方のセグメントのシール面での発熱量が他方のセグメントのシール面での発熱量より大きい場合でも、当該一方のセグメントの熱を他方のセグメントに伝えることで両セグメントの温度の均一化ないし均熱化を図ることができる。これにより、両セグメントの分割面に熱膨張差が生じて当該分割面に隙間ができ、この隙間を介して流体が漏れるのを防止又は抑制することができる。その結果、良好なシール性を維持することができる。

【0038】

図６は、図１〜３に示される分割型メカニカルシールＭの変形例の要部拡大説明図である。この変形例は、静止環４の外周面４ｅ及び背面４ｄだけでなく当該静止環４の内周面４ｆ及び分割面４ｇ（図３参照）にもダイヤモンド膜が形成されている点が前記分割型メカニカルシールＭと異なっている。したがって、分割型メカニカルシールＭと共通する構成要素には同一の参照符号を付し、簡単のため、それらについての説明は省略する。なお、分割面４ｇにもダイヤモンド膜が形成されていることから、本変形例に係るメカニカルシールの静止環４は、自然割により作製されたものではなく、環状のＳｉＣの焼結体又は超硬合金の切削加工により作製されたものであり、切削加工後のセグメントにダイヤモンド膜が形成されている。

【0039】

この変形例では、静止環４のシール面４ａ、外周面４ｅ，内周面４ｆ及び背面４ｄにダイヤモンド膜ｄ１、ｄ２、ｄ４、ｄ３がそれぞれ形成されるとともに、当該静止環４の分割面４ｇにもダイヤモンド膜が形成されている。各ダイヤモンド膜は、互いに連続するように形成されている。このため、静止環４の一方のセグメントの摺動面であるシール面４ａで発生した摩擦熱を速やかに当該セグメントの外周面４ｅ及び内周面４ｆに形成されたダイヤモンド膜ｄ２、ｄ４並びに分割面４ｇに形成されたダイヤモンド膜を経由して当該静止環４の背面４ｄに形成されたダイヤモンド膜ｄ３に伝えることができ、さらにダイヤモンド膜ｄ３を介して第１リテーナ１１に伝えることができる。また、外周面４ｅに形成されたダイヤモンドｄ２を介して緊縛リング８に伝えることができる。そして、緊縛リング８及び第１リテーナ１１を介して他方のセグメントに伝えることができる。このため、一方のセグメントのシール面での発熱量が他方のセグメントのシール面での発熱量より大きい場合でも、当該一方のセグメントの熱を他方のセグメントに伝えることで両セグメントの温度の均一化ないし均熱化を図ることができる。これにより、両セグメントの分割面に熱膨張差が生じて当該分割面に隙間ができ、この隙間を介して流体が漏れるのを防止又は抑制することができる。その結果、良好なシール性を維持することができる。

【0040】

なお、本発明のメカニカルシールは前述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、前述した実施形態では、静止環及び回転環のうち静止環だけが二つ割であったが、メカニカルシールにおける回転環だけを二つ割とすることもできるし、また、静止環及び回転環の両方を二つ割とすることもできる。

【符号の説明】

【0041】

１ ：ケーシング
２ ：回転軸
３ ：シールケース
３ａ：内筒部
３ｂ：フランジ部
４ ：静止環
４ａ：シール面
４ｂ：先端部
４ｃ：本体部
４ｄ：背面
４ｅ：外周面
４ｆ：内周面
４ｇ：分割面
５ ：回転環
５ａ：シール面
５ｂ：内周面
５ｃ：背面
６ ：スプリング
７ ： ボルト
８ ：緊縛リング
８ａ：テーパ面
９ ：セグメント
１０ ：セグメント
１１ ：第１リテーナ
１１ａ：保持部
１１ｂ：フランジ部
１２ ：Ｏリング
１３ ：Ｏリング
１４ ：ドライブピン
１５ ：係合凹部
１６ ：環状凹所
１７ ：第２リテーナ
１７ａ：内周面
１７ｂ：背面
１８ ：Ｏリング
１９ ：Ｏリング
２０ ：ピン
２１ ：係合凹部
２２ ：ストッパーリング
２２ａ：端面
２３ ：締結ボルト
２４ ：セットスクリュー
２５ ：ピン
２６ ：係合凹部
２７ ：貫通孔
２８ ：スプリング受け
２９ ：調整ボルト
３０ ：スペーサ
３１ ：カバー
３２ ：ボルト
Ｍ ：メカニカルシール
ｄ１：ダイヤモンド膜
ｄ２：ダイヤモンド膜
ｄ３：ダイヤモンド膜
ｄ４：ダイヤモンド膜
ｄ５：ダイヤモンド膜

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】