特許 6581179 メカニカルシール装置、ダブルシール装置およびダブルメカニカルシール装置

(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】6581179

(24)【登録日】2019年9月6日

(45)【発行日】2019年9月25日

(54)【発明の名称】メカニカルシール装置、ダブルシール装置およびダブルメカニカルシール装置

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/34 20060101AFI20190912BHJP

   F16J 15/10 20060101ALI20190912BHJP

【ＦＩ】

   F16J15/34 L

   F16J15/10 B

【請求項の数】6

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-503425(P2017-503425)

(86)(22)【出願日】2016年2月22日

(86)【国際出願番号】JP2016055062

(87)【国際公開番号】WO2016140092

(87)【国際公開日】20160909

【審査請求日】2018年8月21日

(31)【優先権主張番号】特願2015-44015(P2015-44015)

(32)【優先日】2015年3月5日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000101879

【氏名又は名称】イーグル工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001494

【氏名又は名称】前田・鈴木国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】丸山 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】吉柳 健二

(72)【発明者】

【氏名】池田 康浩

(72)【発明者】

【氏名】谷 公裕

【審査官】 谷口 耕之助

(56)【参考文献】

【文献】 実開平０２−０６６７６８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０３−０５３６７５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭６０−１２９５６０（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｊ １５／３４

Ｆ１６Ｊ １５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハウジングの内部で回転可能な回転軸の外周に当該回転軸と共に回転するように取り付けられる弾性シール部材と、
前記弾性シール部材の軸端に取り付けられ、前記弾性シール部材と共に回転する回転密封環と、
前記回転密封環と摺動する静止摺動面を持つ静止密封環と、
前記静止密封環と前記ハウジングとの間に保持されるカップガスケットと、
前記カップガスケットが前記ハウジングに対して軸方向に移動することを防止するワッシャと、を有するメカニカルシール装置であって、
前記カップガスケットは、
前記静止密封環の外周面と前記ハウジングの一部の内周面との間で圧縮されて保持されることが可能なガスケット本体と、
前記ガスケット本体と一体に成形されて径方向の内側に突出する内方凸部とを有し、
前記内方凸部は、前記静止密封環の前記静止摺動面と軸方向反対側に位置する背面と、前記ハウジングと、の間で軸方向に圧縮されて保持されることが可能であり、
前記ガスケット本体と前記ワッシャとの間には、円板状ケースが介在してあるメカニカルシール装置。

【請求項2】

前記静止密封環の外周面には、外方凸部が形成してある請求項１に記載のメカニカルシール装置。

【請求項3】

ハウジングの内部で回転可能な回転軸の外周に当該回転軸と共に回転するように取り付けられる弾性シール部材と、
前記弾性シール部材の軸端に取り付けられ、前記弾性シール部材と共に回転する回転密封環と、
前記回転密封環と摺動する静止摺動面を持つ静止密封環と、
前記静止密封環と前記ハウジングとの間に保持されるカップガスケットと、
前記カップガスケットが前記ハウジングに対して軸方向に移動することを防止するワッシャと、を有するメカニカルシール装置であって、
前記カップガスケットは、
前記静止密封環の外周面と前記ハウジングの一部の内周面との間で圧縮されて保持されることが可能なガスケット本体と、
前記ガスケット本体と一体に成形されて径方向の内側に突出する内方凸部とを有し、
前記内方凸部は、前記静止密封環の前記静止摺動面と軸方向反対側に位置する背面と、前記ハウジングと、の間で軸方向に圧縮されて保持されることが可能であり、
前記静止密封環の外周面には、外方凸部が形成してあるメカニカルシール装置。

【請求項4】

前記静止密封環と前記カップガスケットとは、接合されておらず、単に圧接している請求項１〜３のいずれかに記載のメカニカルシール装置。

【請求項5】

前記ガスケット本体および前記ワッシャの少なくとも一方には、相対回転を抑制する嵌合部が形成してある請求項１〜４のいずれかに記載のメカニカルシール装置。

【請求項6】

前記ワッシャの半径方向の内方端部は、前記静止密封環の軸方向移動を規制している請求項１〜５のいずれかに記載のメカニカルシール装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、たとえばポンプや発電機などに用いられるメカニカルシール装置、ダブルシール装置およびダブルメカニカルシール装置に関する。

【背景技術】

【0002】

たとえばポンプに用いられるメカニカルシール装置としては、下記の特許文献１に示す装置が知られている。このメカニカルシール装置では、ポンプのハウジングの内周側にカップガスケットを介して静止密封環が設けられている。静止密封環の静止摺動面には、回転密封環の回転摺動面が摺動するようになっている。

【0003】

従来のメカニカルシール装置では、静止密封環の外周面にカップガスケットが焼き付け処理（加硫処理）により接合されている。焼き付け処理によりゴム製のカップガスケットと、金属やセラミックなどで構成してある静止密封環とが一体化され、ハンドリング性が向上する。

【0004】

しかしながら、従来では、静止密封環がカップガスケットの加硫時の金型との接触・加硫圧力等の影響で、静止密封環にクラックが生じることがある。特に、セラミック製静止密封環の割れは発見が難しく、検査に工数が掛かる。この傾向は、メカニカルシール装置の大型化と共に顕著になってきている。

【0005】

そこで、静止密封環とカップガスケットとを焼き付け処理などによる接合を行わないことも考えられる。しかしながら、従来の構造において、静止密封環とカップガスケットとを焼き付け処理などによる接合を行わないと、被密封流体の圧力により、カップガスケットが静止密封環の外周面から外側にはみ出してしまうおそれがあった。

【0006】

また、従来のメカニカルシール装置では、静止密封環の背面（静止摺動面と軸方向反対側の面）が、ハウジングの段差面に直接に接触する構造であったため、それらの間に被密封流体の圧力が作用して、被密封流体中のスラリーなどが入り込み、異物が溜まり易い。

【0007】

静止密封環の背面とハウジングの段差面との間に異物が入り込むと、被密封流体の圧力が低下したときに、異物が、静止密封環の背面とハウジングの段差面との間で噛み込まれて静止密封環の静止摺動面が歪み、回転摺動面との間に隙間が生じ、そこから流体が漏れるおそれがある。また、静止密封環の背面とハウジングの段差面との間に異物が噛み込まれると、静止密封環の耐久性を悪化させてしまう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１０−１９０８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、カップガスケットが静止密封環の外周面から外側にはみ出してしまうおそれが少なく、しかも、静止密封環の背面とハウジングの段差面との間に異物が噛み込まれにくいメカニカルシール装置、ダブルシール装置およびダブルメカニカルシール装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するために、本発明に係るメカニカルシール装置は、
ハウジングの内部で回転可能な回転軸の外周に当該回転軸と共に回転するように取り付けられる弾性シール部材と、
前記弾性シール部材の軸端に取り付けられ、前記弾性シール部材と共に回転する回転密封環と、
前記回転密封環と摺動する静止摺動面を持つ静止密封環と、
前記静止密封環と前記ハウジングとの間に保持されるカップガスケットと、
前記カップガスケットが前記ハウジングに対して軸方向に移動することを防止するワッシャと、を有するメカニカルシール装置であって、
前記カップガスケットは、
前記静止密封環の外周面と前記ハウジングの一部の内周面との間で圧縮されて保持されることが可能なガスケット本体と、
前記ガスケット本体と一体に成形されて径方向の内側に突出する内方凸部とを有し、
前記内方凸部は、前記静止密封環の前記静止摺動面と軸方向反対側に位置する背面と、前記ハウジングと、の間で軸方向に圧縮されて保持されることが可能になっていることを特徴とする。

【0011】

本発明に係るメカニカルシール装置では、カップガスケットのガスケット本体には、内方凸部が形成してある。内方凸部は、静止密封環の背面とハウジングの段差面との間に保持され、静止密封環の背面の少なくとも一部を覆うことになる。そのため、静止密封環の背面に作用する被密封流体の圧力に基づく力が従来に比較して小さくなり、静止密封環の背面とハウジングの段差面との距離を広げようとする力が小さくなる。また、ワッシャにより、カップガスケットがハウジングに対して軸方向に移動することを防止している。

【0012】

これらの複合作用として、本発明のメカニカルシール装置では、そのサイズが大きくなったとしても、カップガスケットが、被密封流体の圧力で静止密封環の外周面から外側に抜けるおそれが少なくなり、シール性が向上する。

【0013】

また、本発明のメカニカルシール装置では、前述したように、静止密封環の背面に作用する被密封流体の圧力に基づく力が従来に比較して小さくなり、静止密封環の背面とハウジングの段差面との距離を広げようとする力が小さくなる。そのため、静止密封環の背面とハウジングの段差面との間に、スラリー中の異物などが噛み込むおそれが少なくなる。その結果、静止密封環の静止摺動面が歪むことがなくなり、シール性が向上する。さらに、異物による静止密封環のダメージが少なくなり、静止密封環の耐久性が向上する。

【0014】

また、本発明のメカニカルシール装置では、そのサイズが大型化したとしても、カップガスケットが、被密封流体の圧力で静止密封環の外周面から外側に抜けるおそれが少なくなることから、静止密封環とカップガスケットとは、接合されておらず、単に圧接しているのみでよい。そのため、カップガスケットを静止密封環に焼き付け処理する必要がなくなり、静止密封環のクラックなどを有効に防止することができる。

【0015】

好ましくは、前記ガスケット本体および前記ワッシャの少なくとも一方には、相対回転を抑制する嵌合部が形成してある。ガスケット本体の相対回転を抑制することで、静止密封環が回転密封環と共に回転してしまうことを抑制することができる。

【0016】

前記ガスケット本体と前記ワッシャとの間には、円板状ケースが介在してあってもよい。円板状ケースとカップガスケットとは、焼き付け処理により一体化してあっても良い。円板状ケースは、金属などで構成され、セラミックなどとは異なり、クラックが生じ難い。なお、円板状ケースとワッシャとの間には、それらの回り止めとなる嵌合部を形成しても良い。

【0017】

前記ワッシャの半径方向の内方端部は、前記静止密封環の軸方向移動をも規制するように構成してあっても良い。たとえばワッシャの半径方向の内方端部が静止密封環に係止し、静止密封環が回転密封環に向けて軸方向移動することを制限するようにしても良い。このように構成することで、静止密封環の背面とハウジングの段差面との間の距離を略一定に保つことが可能になり、カップガスケットの内方凸部に作用する圧縮力も略一定になり、シール性が向上する。

【0018】

前記静止密封環の外周面には、外方凸部が形成してあっても良い。このように構成することで、カップガスケットは、静止密封環の外周面から、さらに抜けにくくなる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は本発明の一実施形態に係るダブルメカニカルシール装置の概略断面図である。

【図2】図２は図１に示す第１静止密封環と第１カップガスケットとの組合せを示す半断面斜視図である。

【図3】図３は図１に示す第１静止密封環と第１回転密封環との摺動面付近の拡大断面図である。

【図4】図４は本発明の他の実施形態に係るダブルメカニカルシール装置の概略断面図である。

【図5】図５は図４に示す第１静止密封環と第１カップガスケットとケースとの組合せを示す半断面分解斜視図である。

【図6】図６は本発明のさらに他の実施形態に係るダブルメカニカルシール装置の概略断面図である。

【図7】図７は本発明のさらに他の実施形態に係るダブルメカニカルシール装置の概略断面図である。

【図8】図８は図７に示す第１静止密封環と第１カップガスケットとの組合せを示す半断面斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。

【0021】

第１実施形態
図１に示すように、本発明の一実施形態に係るダブルメカニカルシール装置２は、第１メカニカルシール装置２ａと、第２メカニカルシール装置２ｂとから成る。このダブルメカニカルシール装置２は、第１ハウジング４ａおよび第２ハウジング４ｂの内部で回転可能な回転軸６の外周面と、各ハウジング４ａおよび４ｂの内周面との間の隙間をシールする。

【0022】

第１ハウジング４ａは、たとえばポンプのハウジングであり、その内部のポンプ室８ａ内には、たとえば被密封流体としての水が密封してある。また、第２ハウジング４ｂは、たとえばモータまたは発電機のハウジングであり、その内部の駆動室８ｂ内には、たとえば空気が密封されている。第１ハウジング４ａと第２ハウジング４ｂとの間で回転軸６の周囲には、オイル室１０が設けられており、オイル室１０の内部には、油が充填してある。

【0023】

第１メカニカルシール装置２ａと第２メカニカルシール装置２ｂとは、基本的には同様な構成を有する。以下の説明では、特に言及しない限りは、同様な構成を有する。

【0024】

第１メカニカルシール装置２ａは、第１弾性シール部材としての第１ベローズ１２ａと、第１ベローズ１２ａに取り付けられる第１回転密封環３０ａと、第１回転密封環３０ａに対して摺動する第１静止密封環４０ａと、第１静止密封環４０ａと第１ハウジング４ａとの間に取り付けられる第１カップガスケット５０ａとを有する。

【0025】

同様に、第２メカニカルシール装置２ｂは、第２弾性シール部材としての第２ベローズ１２ｂと、第２ベローズ１２ｂに取り付けられる第２回転密封環３０ｂと、第１回転密封環３０ｂに対して摺動する第２静止密封環４０ｂと、第２静止密封環４０ｂと第２ハウジング４ｂとの間に取り付けられる第２カップガスケット５０ｂとを有する。

【0026】

第１ベローズ１２ａと第２ベローズ１２ｂとは、回転軸６の軸芯Ｃに沿って所定間隔で相互に反対方向を向くように回転軸６の外周面に取り付けられる。第１ベローズ１２ａと第２ベローズ１２ｂとは、向きが異なる以外は、同様な構成を有する。以下、第１ベローズ１２ａを含む第１メカニカルシール装置２ａについて説明し、第２ベローズ１２ｂを含む第２メカニカルシール装置２ｂの説明は、一部省略する。

【0027】

第１ベローズ１２ａは、回転軸６の外周面に密着して取り付けられる円筒部１４ａと、第１ハウジング４ａに近い円筒部１４ａの一端に一体に成形されるベロー部１６ａと、を有する。円筒部１４ａを回転軸６の外周面に密着させるために、円筒部１４ａの外周面には締付リング１８ａが配置してあり、円筒部１４ａを回転軸６の外周面に締め付けている。

【0028】

ベロー部１６ａは、回転軸６の軸芯Ｃの方向に沿って弾性変形可能であり、ベロー部１６ａの外周部には、第１回転密封環３０ａの背面が凹凸嵌合してある。図３に示すように、ベロー部１６ａのリング状外周部と、第１回転密封環３０ａの外周部とは、第１取付金具２０ａのカシメ部２２ａにより一体化してある。なお、本実施形態においては、摺動面３２ａ，４２ａ，３２ｂ，４２ｂに向かう側を前面（前方）と称し、それと反対側を向く面を背面（後方）とする。

【0029】

カシメ部２２ａの内周面には、周方向に沿って一箇所または二箇所以上の位置で、回り止め用内方凸部２４ａが形成してあり、この内方凸部２４ａが、第１回転密封環３０ａの外周面に形成してある嵌合用切り欠き３４ａに係合し、回り止めが成される。

【0030】

第１取付金具２０ａのカシメ部２２ａには、ベロー背面部２６ａが一体に成形してある。ベロー背面部２６ａは、ベロー部１６ａの背面（第１回転密封環３０ａとの接合面の反対側面）に接触してベロー部１６ａを保持する。また、ベロー背面部２６ａには、リング嵌合部２８ａが一体に成形してある。リング嵌合部２８ａは、締付リング１８ａに嵌合する。そのため、第１取付金具２０ａと第１ベローズ１２ａと第１回転密封環３０ａとは、一緒になって回転軸６と共に、その軸芯Ｃ回りに回転可能になっている。

【0031】

第１ベローズ１２ａは、たとえばゴムや合成樹脂、あるいはバネ材などの弾性変形が可能な材料で構成してある。締付リング１８ａおよび第１取付金具２０ａは、たとえば金属などで構成してある。第１回転密封環３０ａは、たとえばカーボン、ＳｉＣ、セラミック、あるいは超硬合金などの金属などで構成される。

【0032】

本実施形態では、第１回転密封環３０ａの第１回転摺動面３２ａと、第２回転密封環３０ｂの第２回転摺動面３２ｂとは、その摺動面積が異なり、第１回転摺動面３２ａの摺動面積が、第２回動摺動面３２ｂの摺動面積よりも大きく成っているが、これに限定されない。摺動面積を大きくすることで、ポンプ圧力と大気圧などのように、圧力差が大きい場合でもシール特性が向上する。

【0033】

第１回転密封環３０ａの第１回転摺動面３２ａに摺動する第１静止摺動面４２ａを持つ第１静止密封環４０ａは、第１カップガスケット５０ａにより保持してある。第１静止密封環４０ａと第２静止密封環４０ｂとは、その断面形状は異なり、第１カップガスケット５０ａと第２カップガスケット５０ｂとの断面形状も異なる。

【0034】

第１静止密封環４０ａは、第１回転密封環３０ａの第１回転摺動面３２ａと略同じ面積の第１静止摺動面４２ａを有する。第１静止密封環４０ａの内径は、回転軸６の外径よりも大きく、第１静止密封環４０ａと回転軸６との間には、隙間が生じている。この関係は、第１回転密封環３０ａと回転軸６との間でも同じである。

【0035】

第１静止密封環４０ａは、たとえば第１回転密封環３０ａと同様な材質で構成されるが、必ずしも同一の材質で構成される必要はなく、異なる材質で構成されても良い。

【0036】

第１静止密封環４０ａの第１静止摺動面４２ａに第１回転密封環３０ａの第１回転摺動面３２ａを密着させるために、また同時に、第２静止密封環４０ｂの第２静止摺動面４２ｂに第２回転密封環３０ｂの第２回転摺動面３２ｂを密着させるために、第１ベローズ１２ａと第２ベローズ１２ｂとの間には、コイル状のスプリング７０が配置される。

【0037】

スプリング７０の軸方向の一端は、図３に示すように、第１取付金具２０ａのベロー背面部２６ａに当接し、他の一端は、第２取付金具２０ｂのベロー背面部（符号省略）に当接する。スプリング７０のバネ力は、それぞれのベローズ１２ａ，１２ｂのベロー部１６ａを介して回転密封環３０ａ，３０ｂに伝わり、それぞれを、静止密封環４０ａ，４０ｂに向けて押圧する。

【0038】

第１静止密封環４０ａと第１ハウジング４ａとの間には、第１カップガスケット５０ａが配置される。第１カップガスケット５０ａは、第１静止密封環４０ａの外周面と、第１ハウジング４ａの外面近くに形成してある段差状内周面５ａとの間で圧縮されて保持されることが可能な第１ガスケット本体５２ａを有する。第１ガスケット本体５２ａの軸方向の一端には、径方向の内側に突出する第１内方凸部５４ａが一体に成形されている。

【0039】

第１内方凸部５４ａは、第１静止密封環４０ａの第１静止摺動面４２ａと軸方向に反対側に位置する背面と、第１ハウジング４ａの段差状内周面５ａに連続して形成された段差面７ａとの間で圧縮されて保持されることが可能になっている。

【0040】

内方凸部５４ａの内周面５７の内径ｄ１は、第１ベローズ１２ａにおける第１回転密封環３０ａとの内径側接合位置１５ａの内径ｄ２と略同一であることが好ましい。第１ベローズ１２ａにおける第１回転密封環３０ａとの内径側接合位置１５ａには、ポンプ室８ａの内部に密封された流体の圧力が作用する。このために、その圧力が、内方凸部５４ａの内周面５７よりも内径側に位置する静止密封環４０ａの背面に作用する流体圧とバランスして、摺動面３２ａ，４２ａの密着力が向上する。なお、内径ｄ１，ｄ２は、密封されている流体の圧力の大きさにより変化することもある。

【0041】

本実施形態では、ガスケット本体５２ａの半径方向厚みが、静止密封環４０ａの半径方向厚みと同程度である。また、内方凸部５４ａの軸方向厚みに比較して、ガスケット本体５２ａの半径方向厚みが、二倍以上に大きい。このように構成することで、ポンプ室８ａ内のポンプ圧力とオイル室１０内の大気圧との差などのように、圧力差が大きい場合でもシール特性が向上する。

【0042】

図２に示すように、カップガスケット５０ａの外周面には、断面円弧状の外周凸部５５が形成してあっても良い。この外周凸部５５は、図３に示すハウジング４ａの段差状内周面５ａに弾性変形して密着し、その部分の密封性を向上させる。

【0043】

図２に示すように、静止密封環４０ａの軸芯Ｃに沿う前方端面４１の内周部には、軸方向凸部４６が一体に形成してあり、その軸端に静止摺動面４２ａが形成してある。また、カップガスケット５０ａの軸芯Ｃに沿う前方端面５１の外周部には、軸方向凸部５６が一体に形成してある。

【0044】

カップガスケット５０ａの内周面に静止密封環４０ａが密着する。静止密封環４０ａの外周面は、カップガスケット５０ａのガスケット本体５２ａに密着し、静止密封環４０ａの背面の外周部は、カップガスケット５０ａの内方凸部５４ａに密着する。

【0045】

カップガスケット５０ａの材質は、特に限定されないが、弾力性に優れたゴム材料、あるいは合成樹脂などで構成される。カップガスケット５０ａは、静止密封環４０ａとは、焼き付け処理などによる一体化はされておらず、分離可能である。

【0046】

図２に示すように、カップガスケット５０ａの軸方向凸部５６の周方向少なくとも一部には、切り欠き状の係合用凹部５８が形成してある。図示する例では、係合用凹部５８は、軸方向凸部５６の周方向に沿って一箇所のみに形成してあるが、１８０度対称位置に二箇所に形成しても良いし、略等間隔または不等間隔で２箇所以上に形成しても良い。

【0047】

図３に示すように、係合用凹部５８には、円板状のワッシャ６０の内方端に形成してある係合用凸部６２が係合し、カップガスケット５０ａの回り止めが成されている。ワッシャ６０は、ボルト６４などにより、ハウジング４ａのオイル室側端面に着脱自在に固定してある。ワッシャ６０の内方端部は、カップガスケット５０ａの軸方向凸部５６の端面に密着してあり、カップガスケット５０ａがオイル室１０側にはみ出すことを抑制している。

【0048】

本実施形態に係るダブルメカニカルシール装置２では、第１カップガスケット５０ａのガスケット本体５２ａには、内方凸部５４ａが形成してある。内方凸部５４ａは、静止密封環４０ａの背面とハウジング４ａの段差面７ａとの間に保持され、静止密封環４０ａの背面の少なくとも一部を覆うことになる。そのため、静止密封環４０ａの背面に作用する被密封流体の圧力に基づく力が従来に比較して小さくなり、静止密封環４０ａの背面とハウジング４ａの段差面７ａとの距離を広げようとする力が小さくなる。また、ワッシャ６０により、カップガスケット５０ａがハウジング４ａに対して軸方向に移動することを防止している。

【0049】

これらの複合作用として、本実施形態のダブルメカニカルシール装置２では、軸径のサイズが大きくなったとしても、カップガスケット５０ａが、被密封流体の圧力で静止密封環４０ａの外周面からオイル室１０に向けて抜けるおそれが少なくなり、シール性が向上する。

【0050】

また、このダブルメカニカルシール装置２では、静止密封環４０ａの背面と段差面７ａとの間に弾性部材であるカップガスケット５０ａが存在し、隙間を埋めている。そのため、静止密封環４０ａの背面とハウジング４ａの段差面との間に、スラリー中の異物などが噛み込むおそれが少なくなる。その結果、静止密封環４０ａの静止摺動面４２ａが歪むことがなくなり、シール性が向上する。さらに、異物による静止密封環４０ａのダメージが少なくなり、静止密封環４０ａの耐久性が向上する。

【0051】

また、このダブルメカニカルシール装置２では、軸径のサイズが大型化したとしても、カップガスケット５０ａが、被密封流体の圧力で静止密封環４０ａの外周面からオイル室１０に向けて外側に抜けるおそれが少なくなることから、静止密封環４０ａとカップガスケット５０ａとは、接合されておらず、単に圧接しているのみでよい。そのため、カップガスケット５０ａを静止密封環４０ａに焼き付け処理する必要がなくなり、静止密封環４０ａのクラックなどを有効に防止することができる。

【0052】

また本実施形態では、カップガスケット５０ａおよびワッシャ６０には、相対回転を抑制する嵌合用凹部５８と嵌合用凸部６２とがそれぞれ形成してある。このため、カップガスケット５０ａの相対回転を抑制することが可能になり、静止密封環４０ａが回転密封環３０ａと共に回転してしまうことを抑制することができる。

【0053】

第２実施形態
図４に示すように、本発明の第２実施形態に係るダブルメカニカルシール装置２Ａでは、第１メカニカルシール装置２ａ１の第１カップガスケット５０ａ１とワッシャ６０との間の構成が異なるのみであり、その他の構成は、第１実施形態と同様であり、共通する部材には共通する符号が付してある。また、以下に示す以外は、第１実施形態と同様な作用効果を奏する。以下の説明では、第１実施形態と異なる部分のみに関して説明を行い、共通する部分の説明は省略する。

【0054】

図４および図５に示すように、カップガスケット５０ａ１は、図２に示すカップガスケット５０ａとは異なり、ガスケット本体５２ａ１の前方端面５１には、軸方向凸部５６が形成されていない。その代わりに、その前方端面５１には、円板状ケース８０の外周側端面が、接着または焼き付け処理により一体化される。
尚、この接着または焼き付け処理は必須ではなく、用途により適宜適用される。

【0055】

円板状ケース８０の内周側端部８２は、静止密封環４０ａの前方端面４１に接触するようになっている。円板状ケース８０は、金属などで構成され、セラミックなどとは異なり、クラックが生じ難い。円板状ケース８０の外径は、前方端面５１の外径と略同一またはそれよりも小さくて良く、ケース８０の内径は、軸方向凸部４６が形成される位置よりも外径側に位置する前方端面４１の内径と略同一またはそれよりも大きくて良い。

【0056】

ケース８０の周方向少なくとも一部には、切り欠き状の係合用凹部５８ａ１が形成してある。図示する例では、係合用凹部５８ａ１は、ケース８０の周方向に沿って一箇所のみに形成してあるが、１８０度対称位置に二箇所に形成しても良いし、略等間隔または不等間隔で２箇所以上に形成しても良い。

【0057】

図４に示すように、係合用凹部５８ａ１には、円板状のワッシャ６０の内方端に形成してある係合用凸部６２が係合し、カップガスケット５０ａ１の回り止めが成されている。

【0058】

本実施形態では、ケース８０の内周側端部８２が静止密封環４０ａの前方端面４１に係止し、静止密封環４０ａが回転密封環３０ａに向けて軸方向移動することを制限するようにしてある。このように構成することで、静止密封環４０ａの背面とハウジング４ａの段差面７ａとの間の距離を略一定に保つことが可能になり、カップガスケット５０ａ１の内方凸部５４ａに作用する圧縮力も略一定になり、シール性が向上する。

【0059】

なお、本実施形態では、ケース８０の内周側端部８２が静止密封環４０ａに係合しないように構成しても良い。その場合には、静止密封環４０ａとケース８０とカップガスケット５０ａ１との組立が容易になる。
尚、ここでワッシャ６０とケース８０とが別体で形成されているが、両者を一体のものとして形成しても良い。

【0060】

第３実施形態
図６に示すように、本発明の第３実施形態に係るダブルメカニカルシール装置２Ｂでは、第１メカニカルシール装置２ａ２の第１カップガスケット５０ａ２とワッシャ６０ａ２との間の構成が異なると共に、第１静止密封環４０ａ２の軸方向長さが長くなったことが異なるのみであり、その他の構成は、第１実施形態と同様であり、共通する部材には共通する符号が付してある。また、以下に示す以外は、第１実施形態と同様な作用効果を奏する。以下の説明では、第１実施形態と異なる部分のみに関して説明を行い、共通する部分の説明は省略する。

【0061】

図６に示すように、カップガスケット５０ａ２は、図２に示すカップガスケット５０ａとは異なり、ガスケット本体５２ａ２の前方端面５１には、軸方向凸部５６が形成されていない。カップガスケット５０ａ２の前方端面５１は、静止密封環４０ａ２の前方端面４１と面一になっている。そのように構成するために、ガスケット本体５２ａ２の軸方向長さを第１実施形態のガスケット本体５２ａの長さよりも長くし、静止密封環４０ａ２の軸方向長さを、第１実施形態の静止密封環４０ａよりも長く構成してある。

【0062】

また、本実施形態のワッシャ６０ａ２は、その内方端部６６の内径が第１実施形態のワッシャ６０の内径よりも小さくなっており、その内方端部６６が、静止密封環４０ａ２の前方端面４１に当接している。ワッシャ６０ａ２の背面は、ガスケット本体５２ａ２の前方端面５１にも当接している。

【0063】

このように構成することで、静止密封環４０ａ２が回転密封環３０ａに向けて軸方向移動することを制限することができる。そのため、静止密封環４０ａの背面とハウジング４ａの段差面７ａとの間の距離を略一定に保つことが可能になり、カップガスケット５０ａ２の内方凸部５４ａに作用する圧縮力も略一定になり、シール性が向上する。

【0064】

また、ワッシャ６０ａ２の背面は、ガスケット本体５２ａ２の前方端面５１の全面を覆うので、カップガスケット５０ａ２がオイル室１０の方向に向け出すことを、より有効に防止することができる。

【0065】

なお、本実施形態では、ワッシャ６０ａ２の内方端部６６が静止密封環４０ａ２の前方端面４１に回り止め係合するようになっていても良い。また、本実施形態では、ワッシャ６０ａ２の内方端部６６が静止密封環４０ａ２に係合しないように構成しても良い。その場合には、静止密封環４０ａとカップガスケット５０ａ２との組立が容易になる。

【0066】

第４実施形態
図７に示すように、本発明の第４実施形態に係るダブルメカニカルシール装置２Ｃでは、第１メカニカルシール装置２ａ３の第１カップガスケット５０ａ３と第１静止密封環４０ａ３との間の構成が異なるのみであり、その他の構成は、第１実施形態と同様であり、共通する部材には共通する符号が付してある。また、以下に示す以外は、第１実施形態と同様な作用効果を奏する。以下の説明では、第１実施形態と異なる部分のみに関して説明を行い、共通する部分の説明は省略する。

【0067】

図７および図８に示すように、カップガスケット５０ａ３は、図２に示すカップガスケット５０ａとは異なり、ガスケット本体５２ａ３と内方凸部５４ａとの交差部に対応する内周側角部に径方向の外側に凹んだ嵌合凹部５３が形成してある。また、静止密封環４０ａ３の背面側外周面には、嵌合凹部５３に嵌合する外方凸部４３が形成してある。このように構成することで、カップガスケット５０ａ３は、静止密封環４０ａ３の外周面から、さらに抜けにくくなる。

【0068】

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

【0069】

たとえば、上述した実施形態では、第１メカニカルシール装置２ａと第２メカニカルシール装置２ｂとから成るダブルメカニカルシール装置２に本発明を適用した実施形態であるが、本発明は、第１メカニカルシール装置のみから成るメカニカルシール装置にも適用することができる。また本発明では、第２メカニカルシール装置２ｂは、メカニカルシール装置以外のシール装置に置き換えても良い。

【0070】

また、本発明のメカニカルシール装置の構造は、軸径サイズが２０〜５０ｍｍのメカニカルシール装置に適用することが好適であるが、特に限定されず、さらに大型または小型のメカニカルシール装置にも適用することができる。

【符号の説明】

【0071】

２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ… ダブルメカニカルシール装置
２ａ，２ａ１，２ａ２，２ａ３… 第１メカニカルシール装置
２ｂ… 第２メカニカルシール装置
４ａ… 第１ハウジング
４ｂ… 第２ハウジング
５ａ… 段差状の内周面
６… 回転軸
７ａ… 段差面
８ａ… ポンプ室
８ｂ… 駆動室
１０… オイル室
１２ａ… 第１ベローズ
１２ｂ… 第２ベローズ
１４ａ… 円筒部
１６ａ… ベロー部
１８ａ… 締め付けリング
２０ａ… 第１取付金具
２０ｂ… 第２取付金具
２２ａ… カシメ部
２４ａ… 回り止め用内方凸部
２６ａ… ベロー背面部
２８ａ… リング嵌合部
３０ａ… 第１回転密封環
３０ｂ… 第２回転密封環
３２ａ… 第１回転摺動面
３２ｂ… 第２回転摺動面
４０ａ，４０ａ２，４０ａ３… 第１静止密封環
４０ｂ… 第２静止密封環
４２ａ… 第１静止摺動面
４２ｂ… 第２静止摺動面
５０ａ，５０ａ１，５０ａ２，５０ａ３… 第１カップガスケット
５０ｂ… 第２カップガスケット
５２ａ，５２ａ１，５２ａ２，５２ａ３… 第１ガスケット本体
５４ａ… 第１内方凸部
５５… 外周凸部
５６… 軸方向凸部
５７… 内周面
５８… 係合用凹部
６０，６０ａ２… ワッシャ
６２… 係合用凸部
７０… スプリング
８０… 円板状ケース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】