特開 2024-67949 メカニカルシール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024067949

(43)【公開日】2024-05-17

(54)【発明の名称】メカニカルシール

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/34 20060101AFI20240510BHJP

【ＦＩ】

F16J15/34 Z

F16J15/34 K

F16J15/34 L

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022178386

(22)【出願日】2022-11-07

(71)【出願人】

【識別番号】503227553

【氏名又は名称】イーグルブルグマンジャパン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098729

【弁理士】

【氏名又は名称】重信 和男

(74)【代理人】

【識別番号】100204467

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 好文

(74)【代理人】

【識別番号】100148161

【弁理士】

【氏名又は名称】秋庭 英樹

(74)【代理人】

【識別番号】100195833

【弁理士】

【氏名又は名称】林 道広

(74)【代理人】

【識別番号】100206911

【弁理士】

【氏名又は名称】大久保 岳彦

(72)【発明者】

【氏名】高橋 恵太

【テーマコード（参考）】

3J041

【Ｆターム（参考）】

3J041AA02

3J041BA04

3J041BA08

3J041BA11

3J041BB05

3J041BD01

3J041DA16

(57)【要約】

【課題】静止密封環と回転密封環の摺動面同士の接触状態を保持したまま、容易に着脱可能なカートリッジ型のメカニカルシールを提供する。
【解決手段】ハウジング３に静止密封環１１を保持したシールケース１２が取り付けられ、回転軸２に回転密封環２１を保持したスリーブ２２が外挿され、スリーブ２２はセット部材２３により回転軸２に固定され、静止密封環１１が付勢部材１３から付勢力を受け、回転密封環２１と相対摺動してシールするカートリッジ型のメカニカルシール１において、セット部材２３は、スリーブ２２に固定される第１セット部材３０と、回転軸２に固定されるとともにスリーブ２２に間接的に取り付けられる第２セット部材４０とを有し、さらに第１セット部材３０は、シールケース１２とスリーブ２２とを仮止めするセットプレート５０を係止可能な係止部３３を備える。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハウジングに、静止密封環を保持したシールケースが取り付けられており、
前記ハウジングを貫通する回転軸に、回転密封環を保持したスリーブが外挿されており、
前記スリーブはセット部材により前記回転軸に固定されており、
前記静止密封環および前記回転密封環のうち一方の密封環が付勢部材から付勢力を受け、他方の密封環と相対摺動してシールするカートリッジ型のメカニカルシールにおいて、
前記セット部材は、前記スリーブに固定される第１セット部材と、前記回転軸に固定されるとともに前記スリーブに間接的または直接的に取り付けられる第２セット部材とを有し、
さらに前記第１セット部材は、前記シールケースと前記スリーブとを仮止めするセットプレートを係止可能な係止部を備えるメカニカルシール。

【請求項2】

前記第２セット部材は、前記スリーブと軸方位置が異なる場所にあり、前記回転軸にセットスクリュにて固定され、前記スリーブに固定されている前記第１セット部材に連結手段によって連結されている請求項１に記載のメカニカルシール。

【請求項3】

前記連結手段は、ボルトである請求項２に記載のメカニカルシール。

【請求項4】

前記連結手段は、前記第１セット部材と前記第２セット部材との凸部と環状の凹部とが軸方向に嵌合される凹凸嵌合からなる伝達部を有している請求項２に記載のメカニカルシール。

【請求項5】

前記連結手段は、前記第１セット部材と前記第２セット部材との周方向に係合する凹凸嵌合からなる廻り止め部を有している請求項２に記載のメカニカルシール。

【請求項6】

前記第１セット部材は、前記スリーブまたは前記スリーブに固定された部材に係止されるひっかけ部を有している請求項１に記載のメカニカルシール。

【請求項7】

前記第１セット部材には、雌ネジ孔が設けられており、
前記第１セット部材は、前記雌ネジ孔に螺合される第１セット部材側セットスクリュを用いて前記スリーブに固定されている請求項１に記載のメカニカルシール。

【請求項8】

前記第２セット部材は、前記スリーブと前記回転軸との間に挿入される軸方向延出部を有している請求項１に記載のメカニカルシール。

【請求項9】

前記第１セット部材には、第１セット部材側ピン孔が設けられており、
前記スリーブには、スリーブ側ピン孔が設けられており、
前記第１セット部材は、前記第１セット部材側ピン孔および前記スリーブ側ピン孔に挿入されるピンを用いて前記スリーブに固定されている請求項１に記載のメカニカルシール。

【請求項10】

前記係止部は、前記セットプレートを係止可能な溝である請求項１に記載のメカニカルシール。

【請求項11】

前記第１セット部材は、環状である請求項１に記載のメカニカルシール。

【請求項12】

前記第２セット部材は、環状である請求項１に記載のメカニカルシール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、メカニカルシール、例えば回転軸を軸封するメカニカルシールに関する。

【背景技術】

【0002】

メカニカルシールは、流体機器のハウジングと該ハウジングを貫通するように配置される回転軸との間に装着して使用されるものである。詳しくは、メカニカルシールは、ハウジングに取付けられる静止密封環の摺動面と、回転軸に取付けられ回転する回転密封環の摺動面とを周方向に摺接させて、被密封流体の漏れを防ぐ機能を有している。

【0003】

このようなメカニカルシールには、静止密封環を含む静止側要素と、回転密封環を含む回転側要素とを一体に仮止めすることで、流体機器への着脱を簡便としたカートリッジ型のメカニカルシールも知られている。

【0004】

例えば、特許文献１に示されるようなカートリッジ型のメカニカルシールは、流体機器におけるハウジングに固定されている静止側要素と、流体機器における回転軸に固定されている回転側要素と、静止側要素および回転側要素を仮止めするセットプレートから主に構成されている。

【0005】

静止側要素は、静止密封環と、シールケースと、付勢部材と、を有している。静止密封環は、シールケースに相対回転が規制された状態で保持されている。また、付勢部材は、静止密封環とシールケースの間に所定量圧縮された状態で配置されている。

【0006】

回転側要素は、回転密封環と、スリーブと、スリーブカラーと、セットスクリュを有している。回転密封環は、スリーブに対して相対回転が規制された状態で装着されている。スリーブには、径方向に貫通するセットスクリュ挿通孔が形成されている。スリーブカラーには、径方向に貫通する雌ネジ孔が形成されている。

【0007】

セットスクリュは、スリーブにスリーブカラーが外挿された状態で、スリーブカラーにおける雌ネジ孔に螺合され、スリーブにおける貫通孔に挿通され、回転軸の外周に圧接されている。これにより、スリーブカラーとスリーブは回転軸に回転規制された状態で固定されている。

【0008】

セットプレートは、流体機器にメカニカルシールが取り付けられる前に、シールケースに係止された状態で、ボルトを用いてスリーブカラーに係止される。これにより、静止側要素と回転側要素は仮止めされる。この仮止めにより、静止側要素と回転側要素とは、軸方向距離が所定間隔に維持される。この際、付勢部材は所定量圧縮され、静止密封環に所定の付勢力が作用する。

【0009】

流体機器にメカニカルシールを取り付ける際には、このように仮止めされているメカニカルシールを回転軸に外挿し、シールケースをハウジングに固定し、スリーブカラーに螺入されているセットスクリュを増し締めして回転軸に圧接させた後、セットプレートを取り外す。これにより、付勢部材が所定量圧縮された状態のままメカニカルシールを流体機器に取り付けることができるため、取り付け作業が簡便である。

【0010】

また、流体機器からメカニカルシールを取り外す際には、セットプレートを用いてメカニカルシールを再び仮止し、セットスクリュを緩めた後、回転軸よりメカニカルシールを抜き出す。これにより、流体機器からメカニカルシール全体を一度に取り外すことができるため、取り外し作業が簡便である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【特許文献1】特開２００２－１５６０４６号公報（第５，６頁、第３図）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

このような特許文献１のメカニカルシールにおいては、スリーブカラーにセットプレートが仮止めされる。そのため、スリーブの設計自由度が高められている。

【0013】

ところで、特許文献１のようなメカニカルシールを回転軸に着脱するにあたって、上述したようにセットプレートの着脱とセットスクリュの締緩を行う必要がある。

【0014】

まず、セットプレートの着脱について説明する。同文献におけるセットプレートはスリーブカラーにボルトを用いて固定される。このボルトを回転させることで生じるトルクは、スリーブカラーに伝達され、さらにスリーブカラーに螺合されているセットスクリュを通じてセットスクリュ挿通孔において軸方向に当接しているスリーブへと伝達される。これにより、ボルトの回動に伴ってスリーブカラーがボルトの軸回りに微回動し、スリーブも同方向に微回動する虞がある。

【0015】

次いで、セットスクリュの締緩について説明する。同文献におけるスリーブは、セットプレートが装着された仮止め状態においても、セットプレートが取り外された使用状態においても、付勢部材の付勢により、セットスクリュ挿通孔に挿通されているセットスクリュに軸方向に当接されて位置が保持されている。言い換えれば、セットスクリュを締緩させる回転操作は、付勢部材の付勢力によってスリーブがセットスクリュに圧接されている状態のまま行われる。

【0016】

このことから、セットスクリュを回転させることで生じるトルクはスリーブへ直接伝達される。これにより、スリーブがスリーブカラーに対して相対的に微移動する虞がある。

【0017】

これらのように、セットプレートの着脱とセットスクリュの締緩において、スリーブは微回動や微移動し、スリーブを回転軸から抜き出しにくくなる場合がある。また、スリーブが微回動や微移動することで、静止密封環と回転密封環の摺動面同士が相対的に傾動し破損する虞もある。

【0018】

さらに、セットスクリュが圧接されていた回転軸には圧接箇所にバリが生じている場合がある。このようなバリは、セットプレートによって仮止めされたメカニカルシールを流体機器から取り外すにあたって、スリーブにおける内周面、スリーブと回転軸との間を密封するＯリング等を傷付ける虞があった。

【0019】

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、静止密封環と回転密封環の摺動面同士の接触状態を保持したまま、容易に着脱可能なカートリッジ型のメカニカルシールを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0020】

前記課題を解決するために、本発明のメカニカルシールは、
ハウジングに、静止密封環を保持したシールケースが取り付けられており、
前記ハウジングを貫通する回転軸に、回転密封環を保持したスリーブが外挿されており、
前記スリーブはセット部材により前記回転軸に固定されており、
前記静止密封環および前記回転密封環のうち一方の密封環が付勢部材から付勢力を受け、他方の密封環と相対摺動してシールするカートリッジ型のメカニカルシールにおいて、
前記セット部材は、前記スリーブに固定される第１セット部材と、前記回転軸に固定されるとともに前記スリーブに間接的または直接的に取り付けられる第２セット部材とを有し、
さらに前記第１セット部材は、前記シールケースと前記スリーブとを仮止めするセットプレートを係止可能な係止部を備えるメカニカルシール。
これによれば、セットプレートを用いてシールケースとスリーブとを仮止めするにあたり、第１セット部材に負荷が作用することを防止することができる。また、セットプレートによって仮止めされているメカニカルシールにおいて、付勢部材の付勢力は第１セット部材を通じてセットプレートに負荷される。そのため、メカニカルシールは、回転軸に固定するにあたって、その影響がスリーブに及びにくくなっている。これらにより、着脱時においてメカニカルシールはその姿勢を保持しやすくなっている。このことから、メカニカルシールは、静止密封環と回転密封環の摺動面同士の接触状態を保持したまま、容易に着脱することができる。

【0021】

前記第２セット部材は、前記スリーブと軸方位置が異なる場所にあり、前記回転軸にセットスクリュにて固定され、前記スリーブに固定されている前記第１セット部材に連結手段によって連結されていてもよい。
これによれば、流体機器からメカニカルシールを取り外す際に、セットプレートを用いてシールケースとスリーブとを仮止めし、連結手段による連結を解除し、セットスクリュを緩め、第２セット部材を移動させることで、仮止めしたままセットスクリュにより生じたバリを簡便に除去することができる。これにより、流体機器から取り外すにあたって、メカニカルシールは、スリーブにおける内周面、スリーブと回転軸との間を密封するＯリング等がバリによって傷付けられることを未然に防ぐことができる。

【0022】

前記連結手段は、ボルトであってもよい。
これによれば、第１セット部材と第２セット部材の着脱が容易であるばかりでなく、第２セット部材から第１セット部材へのトルク伝達を高めることができる。

【0023】

前記連結手段は、前記第１セット部材と前記第２セット部材との凸部と環状の凹部とが軸方向に嵌合される凹凸嵌合からなる伝達部を有していてもよい。
これによれば、第１セット部材と第２セット部材との位置決めが容易となるばかりでなく、第２セット部材から第１セット部材へのトルク伝達を高めることができる。

【0024】

前記連結手段は、前記第１セット部材と前記第２セット部材との周方向に係合する凹凸嵌合からなる廻り止め部を有していてもよい。
これによれば、第１セット部材と第２セット部材との位置決めが容易となるばかりでなく、第２セット部材から第１セット部材へのトルク伝達をより高めることができる。

【0025】

前記第１セット部材は、前記スリーブまたは前記スリーブに固定された部材に係止されるひっかけ部を有していてもよい。
これによれば、スリーブに対する第１セット部材の位置決めが容易となる。従って、第１セット部材に対するセットプレートの位置決めも容易となり、適切な位置にて静止側要素と回転側要素とを仮止めすることができる。また、スリーブに対して第１セット部材が滑りにくくなる。

【0026】

前記第１セット部材には、雌ネジ孔が設けられており、
前記第１セット部材は、前記雌ネジ孔に螺合される第１セット部材側セットスクリュを用いて前記スリーブに固定されていてもよい。
これによれば、簡便に第１セット部材をスリーブに固定することができる。

【0027】

前記第２セット部材は、前記スリーブと前記回転軸との間に挿入される軸方向延出部を有していてもよい。
これによれば、スリーブに対する第２セット部材の位置決めが容易となる。また、スリーブに対して第２セット部材を位置決めした状態でスリーブに対して第２セット部材が滑りにくく、第２セット部材を第１セット部材に連結しやすい。

【0028】

前記第１セット部材には、第１セット部材側ピン孔が設けられており、
前記スリーブには、スリーブ側ピン孔が設けられており、
前記第１セット部材は、前記第１セット部材側ピン孔および前記スリーブ側ピン孔に挿入されるピンを用いて前記スリーブに固定されていてもよい。
これによれば、簡素な構成でスリーブに対して第１セット部材を廻り止めできるばかりでなく、着脱可能に配置することができる。

【0029】

前記係止部は、前記セットプレートを係止可能な溝であっていてもよい。
これによれば、簡素な構成で、静止側要素と回転側要素とを仮止めすることができる。

【0030】

前記第１セット部材は、環状であってもよい。
これによれば、スリーブに対する固定が容易である。

【0031】

前記第２セット部材は、環状であってもよい。
これによれば、回転軸に対する固定が容易である。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】本発明に係る実施例１のメカニカルシールを示す断面図である。

【図2】（ａ）は実施例１のメカニカルシールにおける第１セットリングを軸方向一方側から見た図であり、（ｂ）は同第２セットリングを軸方向他方側から見た図である。

【図3】実施例１のメカニカルシールについて仮止め状態かつ流体機器に取り付けられる前の状態を示す断面図である。

【図4】実施例１のメカニカルシールについて仮止め状態かつ流体機器に取り付けられた後の状態を示す断面図である。

【図5】実施例１のメカニカルシールを仮止め状態かつ流体機器に取り付けられた後の状態としたまま、第２セット部材を取り外した状態を示す断面図である。

【図6】実施例１のメカニカルシールを仮止め状態としたまま、流体機器より取外した状態を示す断面図である。

【図7】（ａ）は実施例１のメカニカルシールにおける第１セットリングの別形態を軸方向一方側から見た図であり、（ｂ）は同第２セットリングの別形態を軸方向他方側から見た図である。

【図8】本発明に係る実施例２のメカニカルシールについて仮止め状態を示す断面図である。

【図9】本発明に係る実施例３のメカニカルシールについて仮止め状態を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

本発明に係るメカニカルシールを実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

【実施例0034】

実施例１に係るメカニカルシールにつき、図１から図７を参照して説明する。以下、図１の紙面左側を左側、紙面右側を右側として説明する。

【0035】

図１に示されるように、本実施例のメカニカルシール１は、流体機器における回転軸２とハウジング３との間をシールするためのものである。

【0036】

メカニカルシール１は、静止側要素１０と、回転側要素２０と、から主に構成されている。

【0037】

静止側要素１０は、静止密封環１１と、シールケース１２と、付勢部材１３を有している。

【0038】

静止密封環１１は、シールケース１２に対して非回転状態かつ軸方向移動可能な状態で設けられている。

【0039】

シールケース１２は略円筒状に形成されており、ハウジング３に固定されているボルト４にナット５が締結されてハウジング３に取り付けられている。また、シールケース１２とハウジング３との間はＯリングによって密封されている。

【0040】

付勢部材１３は、静止密封環１１とシールケース１２の間に所定量圧縮された状態で配置されている。これにより、静止密封環１１と回転密封環２１は、それぞれの摺動面１１ａ，２１ａ同士の適度な密接状態が保たれている。

【0041】

回転側要素２０は、回転密封環２１と、スリーブ２２と、セットリング２３を有している。

【0042】

回転密封環２１は、回転軸２と共に回転可能かつ軸方向移動可能な状態で設けられている。

【0043】

スリーブ２２は外径側段付き円筒状に形成されている。スリーブ２２における軸方向中央左側には、その内周面より外径側に向かって凹設され、内径側に開放されている環状の凹部が形成されている。この凹部内にはＯリング２４が配置されている。これにより、回転軸２とスリーブ２２との間は密封されている。なお、Ｏリング２４は、スリーブ２２と回転軸２との間を密封可能であれば、その位置は適宜変更されてもよい。

【0044】

セットリング２３は、第１セット部材としての第１セットリング３０と、第２セット部材としての第２セットリング４０と、連結手段としての４つのボルト２５から主に構成されている。

【0045】

図１，図２（ａ）に示されるように、第１セットリング３０は環状に形成されている。第１セットリング３０は、４等配されている径方向雌ネジ孔３１と、４等配されている軸方向雌ネジ穴３２と、環状溝３３と、環状の切欠き部３４と、ひっかけ部３５を有している。

【0046】

径方向雌ネジ孔３１は、外径側に形成されているザグリと共に第１セットリング３０を径方向に貫通している。軸方向雌ネジ穴３２は、第１セットリング３０における右端面より軸方向左側に向かって凹設されており、軸方向右側に開放されている（図１参照）。

【0047】

４つの径方向雌ネジ孔３１と４つの軸方向雌ネジ穴３２は周方向において互い違いに配置されている（図２参照）。これにより、第１セットリング３０における軸方向寸法は、径方向雌ネジ孔と軸方向雌ネジ穴をそれぞれ周方向において同じ位置に配置する構成よりも短くなっている。そのため、第１セットリング３０は十分な構造強度を備えつつ小型となっている。

【0048】

環状溝３３は、第１セットリング３０における外周面の軸方向中央より内径側に向かって凹設されており、外径側に開放されている。また、環状溝３３は周方向に延びる環状の溝である。環状溝３３は、後述するように、セットプレート５０が係止される係止部である。

【0049】

環状溝３３の一部は軸方向雌ネジ穴３２に連通するザグリを横切っている。これにより、第１セットリング３０における軸方向寸法は、径方向雌ネジ孔とセットプレートに対する係止部を軸方向に並べて配置する構成よりも短くなっている。

【0050】

凹部としての切欠き部３４は、第１セットリング３０における軸方向右端外径側に形成されている。切欠き部３４は、第１セットリング３０における外周面より内径側に向かって凹設され、かつ同右端面より軸方向左側に向かって凹設されており、外径側かつ軸方向右側に開放されている。また、切欠き部３４は周方向に延びる環状である。

【0051】

ひっかけ部３５は、第１セットリング３０における軸方向右端内径側に形成されている。ひっかけ部３５は、第１セットリング３０における内周面より内径側に向かって庇状に突出している。また、ひっかけ部３５の内径は、スリーブ２２の外径よりも小径かつ回転軸２の外径よりも大径となっている。

【0052】

第１セットリング３０は、径方向雌ネジ孔３１に螺入されているセットスクリュ２６がスリーブ２２に圧接されて、スリーブ２２に固定されている。

【0053】

図１，図２（ｂ）に示されるように、第２セットリング４０は環状に形成されている。第２セットリング４０は、４等配されている径方向雌ネジ孔４１と、４等配されている軸方向貫通孔４２と、４等配されているザグリ４３と、環状の凸部４４を有している。

【0054】

径方向雌ネジ孔４１は、外径側に形成されているザグリと共に第２セットリング４０を径方向に貫通している。軸方向貫通孔４２は、軸方向右側に形成されているザグリ４３と共に、第２セットリング４０を軸方向に貫通している。４つの径方向雌ネジ孔４１と４つの軸方向貫通孔４２は周方向において互い違いに配置されている。

【0055】

凸部４４は、第２セットリング４０における軸方向左端外径側に形成されている。凸部４４は、第１セットリング３０における切欠き部３４と嵌合可能に形成されており、第２セットリング４０における左端面より軸方向左側に向かって庇状に突出している。また、凸部４４は周方向に延びる環状である。

【0056】

第２セットリング４０は、軸方向貫通孔４２に挿通されたボルト２５が、第１セットリング３０における軸方向雌ネジ穴３２に締結されることで、第１セットリング３０に連結されている。

【0057】

また、第２セットリング４０は、径方向雌ネジ孔４１に螺入されているセットスクリュ２７が回転軸２に圧接されて、回転軸２に固定されている。

【0058】

次に、メカニカルシール１の仮止めについて説明する。図３に示されるように、本実施例のメカニカルシール１は、４つのセットプレート５０を用いて静止側要素１０および回転側要素２０を仮止めすることができる。なお、図３では、メカニカルシール１は流体機器に取り付けられる前の状態にある。

【0059】

まず、セットプレート５０について説明する。セットプレート５０は、断面視ｄ字状のプレート状に形成されている。セットプレート５０は、基部５１と、凸部５２を有している。

【0060】

凸部５２は、基部５１における右端内径側に形成されており、基部５１における内径側端面から内径側に向かって庇状に突出している。また、凸部５２は、第１セットリング３０における環状溝３３に挿入可能に形成されている。

【0061】

次に、静止側要素１０および回転側要素２０を仮止めして、流体機器に取り付けるまでの手順について説明する。なお、図３において、セットスクリュ２６，２７は、対応する径方向雌ネジ孔３１，４１に螺入されるものとして図示されているが、流体機器に取り付けるまで螺入されていなくてもよい。

【0062】

図３を参照して、まず、４つのボルト２５を用いて第１セットリング３０と第２セットリング４０を連結し、セットリング２３を組み立てる。

【0063】

詳しくは、最初に第２セットリング４０における凸部４４と、第１セットリング３０における切欠き部３４とを凹凸嵌合させる。これにより、第２セットリング４０は、第１セットリング３０に対する径方向の位置合わせがなされる。

【0064】

また、凸部４４と切欠き部３４とを凹凸嵌合させた状態のまま、第１セットリング３０を第２セットリング４０に対して相対的に周方向へ回動させる。これにより、第１セットリング３０における軸方向雌ネジ穴３２と、第２セットリング４０における軸方向貫通孔４２との位置合わせを容易に行うことができる。

【0065】

また、凸部４４における左端面および内周面は、切欠き部３４を構成する右端面および外周面に面当接する。そのため、第１セットリング３０に対して第２セットリング４０は周方向に滑りにくくなる。

【0066】

加えて、ひっかけ部３５における右端面は第１セットリング３０における右端面に面一となっている。これにより、第１セットリング３０は第２セットリング４０に広い範囲で面当接する。そのため、第１セットリング３０に対して第２セットリング４０は周方向に滑りにくくなる。

【0067】

そして、第２セットリング４０における軸方向貫通孔４２に挿通させたボルト２５を、第１セットリング３０における軸方向雌ネジ穴３２と締結させてセットリング２３とする。このように、第２セットリング４０を第１セットリング３０に取り付けることができるため、取り付けの操作が容易である。

【0068】

このとき、上述したように第１セットリング３０に対して第２セットリング４０は周方向に滑りにくくなっているため、各ボルト２５の螺入操作が容易である。

【0069】

また、ボルト２５における頭部は、その全体が第２セットリング４０におけるザグリ４３内に配置される。そのため、ボルト２５が第２セットリング４０よりも軸方向右側に突出しておらず回転時の抵抗が小さい。

【0070】

次いで、回転密封環２１が取り付けられたスリーブ２２に静止側要素１０を外挿し、スリーブ２２における右端部にセットリング２３を外嵌する。このとき、第１セットリング３０におけるひっかけ部３５をスリーブ２２における右端面に当接させることで、スリーブ２２に対するセットリング２３の軸方向に位置決めを容易になすことができる。

【0071】

また、ひっかけ部３５における左端面をスリーブ２２における右端面に当接させることにより面当接する範囲が増す。そのため、スリーブ２２に対して第１セットリング３０は周方向に滑りにくくなる。これにより、セットスクリュ２６とスリーブ２２における凹部２２ａとの位置合わせが容易である。

【0072】

また、環状である第１セットリング３０は、スリーブ２２に外挿することで互いの軸心位置をほぼ一致させることができる。これにより、各セットスクリュ２６をスリーブ２２の内径方向に進出させて、凹部２２ａの底面に圧接させることができる。

【0073】

例えば、互いに別体である複数の切片状の第１セット部材を個別にスリーブ２２に装着するような構成では、第２セットリング４０に対する径方向および軸方向位置を合わせ、かつセットスクリュ２６がスリーブ２２に対して内径方向に進出するように、径方向雌ネジ孔３１の角度を調整する必要がある。そのため、本実施例の第１セットリング３０はスリーブ２２への固定が容易である。

【0074】

さらに、スリーブ２２における凹部２２ａ内に挿入されているセットスクリュ２６は、第１セットリング３０がスリーブ２２に対して相対的に周方向に移動しようとしても、その移動を規制することができる。

【0075】

また、上述したように、凹凸嵌合されている切欠き部３４と凸部４４ばかりでなく、ひっかけ部３５も面当接していることから、スリーブ２２に対して第１セットリング３０がより滑りにくくなっている。そのため、各セットスクリュ２６の螺入操作が容易である。

【0076】

次いで、セットリング２３を把持する等して回転側要素２０を静止側要素１０に対して軸方向右側に移動させる。これにより、回転密封環２１と共に静止密封環１１を軸方向右側へと移動させて付勢部材１３が圧縮される。

【0077】

その後、セットプレート５０における凸部５２を第１セットリング３０における環状溝３３に係合させて、セットプレート５０における基部５１の左端面をシールケース１２における右端面に当接させる。この状態で、基部５１における貫通孔（図示略）にボルト５３を挿通させシールケース１２における雌ネジ穴（図示略）に締結することで、セットプレート５０をシールケース１２に固定する。

【0078】

このとき、無端状である環状溝３３は、周方向におけるスリーブ２２と第１セットリング３０との位置に拘らず、シールケース１２に形成されている雌ネジ穴にセットプレート５０における基部５１の貫通孔（図示略）の位置を合わせて、凸部５２を環状溝３３に係合させることができる。そのため、第１セットリング３０およびシールケース１２に対するセットプレート５０の位置合わせが容易である。

【0079】

また、セットプレート５０における凸部５２を環状溝３３に挿入した状態のままセットプレート５０を周方向に移動させることで、セットプレート５０は同移動を環状溝３３に案内させることができる。そのため、シールケース１２における雌ネジ穴にセットプレート５０における貫通孔の位置を合わせることが容易となる。

【0080】

さらに、上述したように、スリーブ２２に対する第１セットリング３０の軸方向に位置決めがなされているため、第１セットリング３０に対するセットプレート５０の位置決めも容易となる。

【0081】

他のセットプレート５０についても同様に取り付ける。これにより、回転密封環２１が静止密封環１１に対して離間方向、すなわち軸方向左側に移動しようとしても、また回転側要素２０が静止側要素１０に対して径方向に移動しようとしても、各セットプレート５０によって規制される。これらのように、適切な位置にて静止側要素１０と回転側要素２０とを仮止めすることができる。

【0082】

また、セットプレート５０はその凸部５２を環状溝３３に係合する構成である。そのため、特許文献１におけるメカニカルシールのように、セットプレートをスリーブカラーにボルト固定することにより生じるトルクが、スリーブカラーを通じてスリーブに作用することが防止されている。すなわち、本実施例では、セットプレート５０を第１セットリング３０に取り付けるにあたって、スリーブ２２が第１セットリング３０に対して相対的に微傾動するような力が加わることが防止されている。このことから、メカニカルシール１を仮固定するにあたって、メカニカルシール１は姿勢を保持しやすくなっている。

【0083】

また、セットプレート５０における軸方向寸法は、予め付勢部材１３を所定量圧縮した状態で仮止めされるように設計がなされている。これにより、所定量圧縮された付勢部材１３から静止密封環１１、回転密封環２１を通じてスリーブ２２に作用する付勢力を、セットプレート５０は、スリーブ２２に固定されている第１セットリング３０を通じて負担することができる。

【0084】

また、メカニカルシール１は、セットプレート５０を用いてシールケース１２とセットリング２３が連結されることから、スリーブに要求される板厚が、セットプレートが係止される溝等の係止部を確保できないほど薄い場合等であっても、静止側要素と回転側要素とを仮止めすることができる。そのため、スリーブの設計自由度が高い。

【0085】

なお、メカニカルシール１を組み立てる手順については適宜変更されてもよい。例えば、第１セットリング３０をスリーブ２２に固定した後で、第１セットリング３０に第２セットリング４０を固定するようにしてもよい。

【0086】

図４を参照して、仮止めされているメカニカルシール１を流体機器に取り付けるにあたっては、まず同メカニカルシール１を回転軸２に外挿する。次いで、シールケース１２をボルト４およびナット５にてハウジング３と締結し、第２セットリング４０における径方向雌ネジ孔４１に螺入されている各セットスクリュ２７を回転軸２に圧接させる。その後、ボルト５３を緩めセットプレート５０をシールケース１２から取り外す。

【0087】

このようにして、メカニカルシール１は、付勢部材１３が所定量圧縮された状態かつ、静止密封環１１と回転密封環２１とが相対回転可能な状態で流体機器に取り付けられる（図１参照）。

【0088】

また、各セットスクリュ２７を回転軸２に圧接させるにあたって、上述したように各セットプレート５０は第１セットリング３０を通じて付勢部材１３の付勢力を負担している。このことから、仮止めされているメカニカルシール１において、付勢部材１３の付勢力は、各セットスクリュ２７に及びにくくなっている。そのため、仮止めされているメカニカルシール１ではセットスクリュ２７を容易に回転させることができる。

【0089】

また、セットスクリュ２７を回転させることにより生じるトルクが第２セットリング４０、第１セットリング３０などを通じてスリーブ２２に及びにくくなっている。このことから、スリーブ２２は回転軸２に対して微移動することが防止されている。このように、仮止めされているメカニカルシール１は、回転軸２に固定されるにあたって、その姿勢を保持しやすくなっている。

【0090】

また、セットプレート５０をシールケース１２から取り外すにあたって、ボルト５３を緩めたのち、セットプレート５０における凸部５２を環状溝３３より抜き出すだけでよい。そのため、特許文献１におけるメカニカルシールのようにスリーブカラーからボルトを抜き出すことにより生じるトルクが、スリーブカラーを通じてスリーブに作用することが防止されている。このことから、本実施例のメカニカルシール１は、仮固定されるにあたってその姿勢を保持しやすくなっている。

【0091】

また、メカニカルシール１を流体機器に取り付けた状態において、付勢部材１３の付勢力は、第１セットリング３０、第２セットリング４０などを通じて各セットスクリュ２７が負担している。これは、各セットスクリュ２７と径方向雌ネジ孔４１とのごくわずかな隙間分、スリーブ２２が移動することによる。

【0092】

メカニカルシール１は、回転軸２が回転するにあたって、セットリング２３、スリーブ２２を通じて回転密封環２１にトルクが伝達される。

【0093】

これについて詳しくは、回転軸２の回転により生じるトルクは、各セットスクリュ２７を通じて第２セットリング４０に伝達される。また、同トルクは、各ボルト２５を通じて第１セットリング３０に伝達される。

【0094】

また、上述したように、第２セットリング４０における凸部４４は、第１セットリング３０における切欠き部３４と広い範囲で面当接されているため、第２セットリング４０が受けるトルクは、各ボルト２５ばかりでなく、凹凸嵌合されている凸部４４および切欠き部３４からも第１セットリング３０に伝達される。このように、トルク伝達の効率は高められている。このように、セットリング２３は、切欠き部３４と凸部４４との凹凸嵌合からなる伝達部２３ａを有している。

【0095】

また、環状である第２セットリング４０は、回転軸２に外挿することにより、互いの軸心位置を一致させやすくなっている。これにより、各セットスクリュ２７を回転軸２の内径方向に進出させて圧接させることができる。

【0096】

例えば、互いに別体である複数の切片状の第２セット部材を個別に回転軸２に装着するような構成では、第１セットリング３０に対する径方向および軸方向位置を合わせ、かつセットスクリュ２７が回転軸２に対して内径方向に進出するように、径方向雌ネジ孔４１の角度を調整する必要がある。そのため、本実施例の第２セットリング４０は回転軸２への固定が容易である。

【0097】

また、セットリング２３は第１セットリング３０と第２セットリング４０に分割されていることに加え、これらが軸方向に挿通されている各ボルト２５によって連結されている。このことから、第１セットリング３０の機能と、第２セットリング４０の機能を有する一体のセットリングを適用する構成と比較して、メカニカルシール１は回転軸２から受ける径方向の振動を軽減することができる。

【0098】

次に、流体機器からメカニカルシール１を取り外す手順について説明する。

【0099】

まず、図１に示されるメカニカルシール１に対して、上述したように各セットプレート５０にて静止側要素１０と回転側要素２０を仮止めし（図４参照）、第２セットリング４０における径方向雌ネジ孔４１に螺合されている各セットスクリュ２７を緩める。

【0100】

このとき、上述したように、各セットプレート５０は、第１セットリング３０を通じて付勢部材１３の付勢力を負担する。また、各セットスクリュ２７に作用する付勢部材１３の付勢力は軽減される。このことから、仮止めされているメカニカルシール１は、取り外し時においてその姿勢を保持しやすくなっている。

【0101】

次いで、各ボルト２５による第１セットリング３０と第２セットリング４０との連結を解除する。これにより、第２セットリング４０を第１セットリング３０から取り外すことができるため、取り外しの操作が容易である。

【0102】

このとき、上述したように、各セットプレート５０が付勢部材１３の付勢力を負担しているため、各ボルト２５を緩めて取り外すことが容易である。また、第２セットリング４０を取り外しても、メカニカルシール１は仮止めされている状態を保つことができる。なお、各ボルト２５、各セットスクリュ２７の順で螺出操作がなされてもよく、適宜変更されてもよい。

【0103】

続けて、図５に示されるように、第２セットリング４０を回転軸２から取り外す。これにより、第１セットリング３０とシールケース１２がセットプレート５０により連結された仮止め状態のまま、各セットスクリュ２７が圧接されていた回転軸２における圧接箇所を露出させることができる。そのため、吹き出し内にて網掛けして示す研磨領域Ｐのように、各セットスクリュ２７の圧接により生じていたバリＢ等を研磨する等して簡便に除去することができる。なお、図５では、バリＢを誇張して図示している。

【0104】

その後、ボルト４からナット５を取り外し、第２セットリング４０以外のメカニカルシール１を回転軸２より取り外す（図６参照）。バリＢ等が除去されていることから、バリＢ等によりスリーブ２２、Ｏリング２４等が損傷することを防止して、メカニカルシール１を流体機器より取り外すことができる。

【0105】

また、メカニカルシール１を流体機器より取り外した後、第２セットリング４０を第１セットリング３０に連結することで、再度回転軸２に取り付けることが可能となる。

【0106】

以上説明したように、本実施例のメカニカルシール１は各セットプレート５０を用いてシールケース１２とスリーブ２２とを仮止めするにあたり、第１セットリング３０に負荷が作用することを防止することができる。

【0107】

また、各セットプレート５０によって仮止めされているメカニカルシール１において、付勢部材１３の付勢力は第１セットリング３０を通じて各セットプレート５０に負荷される。そのため、メカニカルシール１は、回転軸２に固定するにあたって、その影響がスリーブ２２に及びにくくなっている。

【0108】

これらにより、着脱時においてメカニカルシール１はその姿勢を保持しやすくなっている。このことから、メカニカルシール１は、静止密封環１１と回転密封環２１の摺動面１１ａ，２１ａ同士の接触状態を保持したまま、容易に着脱することができる。

【0109】

なお、第１セットリング３０をスリーブ２２に固定する固定手段については、セットスクリュ２６に限定されるものではなく、後述するピンとスプリットリングであってもよく、ピン単体であってもよく、その構成は適宜変更されてもよい。

【0110】

また、セットスクリュ２６は、４等配されているとして説明したが、これに限らず、セットスクリュ２６の数や配置は適宜変更されてもよい。これはセットスクリュ２７、ボルト２５についても同様である。

【0111】

また、セットスクリュ２６は、スリーブ２２における凹部２２ａ内に挿入されるとして説明したが、これに限られず、スリーブ２２に凹部２２ａが形成されておらず、周方向に連続する平坦面状の外周面のいずこかに圧接される構成であってもよい。このような構成であれば、第１セットリング３０と凹部２２ａとの周方向における位置合わせを省略することができる。

【0112】

また、伝達部２３ａは、共に環状である切欠き部３４および凸部４４から構成されているとして説明したが、これに限られず、切欠き部３４が環状であれば、凸部は周方向に破断している形状であってもよく、切欠き部３４内に配置可能な１以上のピン、ボルト等であってもよく、適宜変更されてもよい。

【0113】

また、本実施例では、セットリング２３は連結手段としての伝達部２３ａを有している構成として説明したが、これに限られず、図７に示されるように、第１セットリング３０Ａと第２セットリング４０Ａとの廻り止めをなす連結手段としての廻り止め部２３ｂが構成されていてもよい。

【0114】

より詳しくは、廻り止め部２３ｂは、第１セットリング３０Ａにおける切欠き部３４Ａに、第２セットリング４０Ａにおける凸部４４Ａが周方向に係合した状態に凹凸嵌合されて構成されている。切欠き部３４Ａは、周方向両端が閉塞されている有端形状である。凸部４４Ａは、切欠き部３４Ａと嵌合可能に形成されている。これら、切欠き部３４Ａおよび凸部４４Ａは８等配されている。

【0115】

これにより、セットリングを組み立てるにあたって、第２セットリング４０Ａにおける各凸部４４Ａと、対応する第１セットリング３０Ａにおける切欠き部３４Ａとを凹凸嵌合させる。これにより、第２セットリング４０Ａは、第１セットリング３０Ａに対する周方向および径方向の位置合わせがなされる。また、第１セットリング３０Ａにおける軸方向雌ネジ穴３２と、第２セットリング４０Ａにおける軸方向貫通孔４２との位置合わせがなされる。また、ボルト２５締結後において、第１セットリング３０Ａと第２セットリング４０Ａとの相対回転を規制できるようになっている。

【0116】

また、メカニカルシールが流体機器に取り付けられた状態において、第２セットリング４０Ａにおける凸部４４Ａは、第１セットリング３０Ａにおける切欠き部３４Ａの周方向端部によって周方向への移動が規制される。そのため、第２セットリング４０Ａが受けるトルクは、各ボルト２５ばかりでなく、廻り止め部２３ｂからも第１セットリング３０Ａに伝達される。このように、廻り止め部２３ｂはトルク伝達の効率をより高めることができる。

【0117】

なお、廻り止め部は、第１セットリングにおいて８等配されている切欠き部と、第２セットリングにおいて８等配されている凸部から構成されている構成として説明したが、これに限られず、その数や配置は適宜変更されてもよい。

【0118】

また、廻り止め部は、周方向への移動が規制可能であればよいため、周方向両端が閉塞している切欠き部に限られず、周方向両端が閉塞している溝状、凹状等であってもよく、矩形状や半月状に切欠かれていてもよく、多角形状、楕円状等に形成された環状の切欠き部と環状の凸部が係合される構成であってもよく、廻り止め可能であればその構成は適宜変更されていてもよい。

【0119】

また、伝達部および廻り止め部は、第１セットリングに形成されている切欠き部と、第２セットリングに形成されている凸部から構成されている構成として説明したが、これに限られず、第１セットリングに形成されている凸部と、第２セットリングに形成されている切欠き部から構成されていてもよく、凹凸嵌合可能であれば適宜変更されてもよい。

【0120】

また、セットリングは、伝達部および廻り止め部の一方のみ有する構成として説明したが、これに限られず、例えば径方向に異なる位置に伝達部および廻り止め部がそれぞれ形成されていてもよい。

【実施例0121】

次に、実施例２に係るメカニカルシールにつき、図８を参照して説明する。なお、前記実施例１と同一構成で重複する構成の説明を省略する。

【0122】

本実施例２のメカニカルシール１０１は、回転側要素１２０におけるスリーブ１２２の軸方向右側の端部１２２ａが拡径されて軸方向に沿って延びている。また、端部１２２ａには、径方向に貫通するピン孔１２２ｂが形成されている。

【0123】

第１セットリング１３０におけるピン孔１３１には、スリーブ１２２におけるピン孔１２２ｂに径方向内径側より外径側に向かって挿通されているピン２８が設けられている。ピン２８における頭部はピン孔１２２ｂ内に配置されている。

【0124】

また、第１セットリング１３０におけるひっかけ部１３５は、その軸方向右側に形成された切欠き部１３６により構成されている。

【0125】

切欠き部１３６は、第１セットリング１３０における内周面より外径側に向かって凹設され、かつ同右端面より軸方向左側に向かって凹設されており、内径側かつ軸方向右側に開放されている。また、切欠き部１３６は周方向に延びる環状であり、スリーブ１２２における端部１２２ａに外嵌固定されているスプリットリング２９と嵌合可能に形成されている。

【0126】

これらピン２８により、第１セットリング１３０は、スリーブ１２２に対する軸方向および周方向への相対移動が規制されている。加えて、ひっかけ部１３５における右端面がスプリットリング２９に面当接することにより、第１セットリング１３０は、スリーブ１２２に対する軸方向への相対移動が規制されている。また、スリーブ１２２に対して第１セットリング１３０が滑り難くなる。

【0127】

第２セットリング１４０は、軸方向延出部としての円筒部１４５と、フランジ部１４６と、円筒状の環状凸部１４７を有する、断面視Ｔ字状に形成されている。

【0128】

円筒部１４５は、スリーブ１２２における端部１２２ａに内嵌可能に形成されている。フランジ部１４６は、円筒部１４５における右端外周面に略直交して外径側に延びている。環状凸部１４７は、フランジ部１４６における内径端右端面より軸方向右側に突出している。また、フランジ部１４６には軸方向貫通孔１４２が形成され、環状凸部１４７には径方向雌ネジ孔１４１が形成されている。

【0129】

セットプレート１５０は、径方向長寸の大プレート片１５４と、径方向短寸の小プレート片１５５を有している。大プレート片１５４は、円板状に形成されている。小プレート片１５５は、大プレート片１５４より小径の円板状に形成されている。また、小プレート片１５５は大プレート片１５４における外径側かつシールケース１１２側に重ねて設けられている。

【0130】

ここで、大プレート片１５４と小プレート片１５５が軸方向に重なっている部分が本実施例における基部１５１である。また、大プレート片１５４において小プレート片１５５よりも内径側に突出している部分が本実施例における凸部１５２である。

【0131】

次に、静止側要素１１０および回転側要素１２０を仮止めして、流体機器に取り付けるまでの手順について説明する。

【0132】

まず、回転密封環１２１が取り付けられたスリーブ１２２に、静止密封環１１１と、シールケース１１２と、付勢部材１１３を有する静止側要素１１０を外挿し、スリーブ１２２における端部１２２ａにピン２８とスプリットリング２９を用いて第１セットリング１３０を固定する。

【0133】

このとき、第１セットリング１３０におけるひっかけ部１３５を、スリーブ１２２に固定されているスプリットリング２９に当接させることで、スリーブ１２２に対する第１セットリング１３０の軸方向に位置決めを容易になすことができる。そのため、スリーブ１２２におけるピン孔１２２ｂと第１セットリング１３０におけるピン孔１３１との位置合わせが容易である。

【0134】

次いで、第１セットリング１３０における環状溝３３にセットプレート１５０における凸部１５２を係合させ、ボルト５３を用いて第１セットリング１３０をシールケース１１２に固定する。

【0135】

このとき、上述したように、スリーブ１２２に対する第１セットリング１３０の軸方向に位置決めがなされているため、第１セットリング１３０に対するセットプレート１５０の位置決めも容易となる。これにより、適切な位置にて静止側要素１１０と回転側要素１２０とを仮止めすることができる。

【0136】

仮止めされているメカニカルシール１０１を回転軸１０２に外挿し、ボルト４にナット５を締結してシールケース１１２をハウジング１０３に固定する。

【0137】

続けて、第２セットリング１４０における円筒部１４５をスリーブ１２２における端部１２２ａと回転軸１０２との間に挿入する。このとき、円筒部１４５は、端部１２２ａと回転軸１０２により径方向への移動が規制されて軸方向への移動が案内される。そのため、第２セットリング１４０はスリーブ１２２に対する径方向および周方向の位置決めが容易である。

【0138】

具体的には第１セットリング１３０における軸方向雌ネジ穴１３２と、第２セットリング１４０における軸方向貫通孔１４２との位置を合せる。

【0139】

そして、ボルト１２５にて第１セットリング１３０に第２セットリング１４０を締結する。なお、本実施例では、ボルト１２５と第２セットリング１４０との間にスペーサが介在されている。

【0140】

このとき、円筒部１４５は、端部１２２ａや回転軸１０２と広い範囲で面当接しており、スリーブ１２２に対して第２セットリング１４０が滑りにくくなっていることから、ボルト１２５の螺入操作が容易である。そのため、第２セットリング１４０を第１セットリング１３０に連結しやすくなっている。

【0141】

また、第１セットリング１３０に第２セットリング１４０が軸方向に近接することに応じて、スリーブ１２２と円筒部１４５との間に配置されているＯリング１２４は狭圧されてスリーブ１２２と回転軸１０２とに圧着される。すなわち、第２セットリング１４０は押輪としての機能を兼ねている。

【0142】

また、第２セットリング１４０は、フランジ部１４６がスリーブ１２２および第１セットリング１３０に当接することで軸方向への移動が規制され、位置決めがなされる。

【0143】

その後、セットスクリュ２７を螺入操作して回転軸１０２に圧接させて、セットプレート１５０を取り外す。このようにして、メカニカルシール１０１は流体機器に取り付けられる。

【0144】

また、本実施例のメカニカルシール１０１についても、流体機器を取り外すにあたり、セットプレート１５０を用いて静止側要素１１０と回転側要素１２０を仮止めした後、セットリング１２３における第２セットリング１４０を取り外すことで、バリＢ（図５参照）等を研磨することができる。

【0145】

なお、第１セットリング１３０をスリーブ１２２に固定する固定手段については、ピン２８とスプリットリング２９に限定されるものではなく、セットスクリュであってもよく、その構成は適宜変更されてもよい。

【0146】

また、第１セットリング１３０におけるひっかけ部１３５が係止されるのは、スリーブ１２２に固定されているスプリットリング２９であるとして説明したが、これに限られず、ピンであってもよく、セットスクリュであってもよく、ひっかけ部１３５を係止できる構造であれば適宜変更されてもよい。