机械密封装置的制作方法

本发明涉及被用作化学、食品、一般产业等的旋转设备的轴封的机械密封装置。

背景技术：

以往的波纹管型机械密封装置具备：密封环，其被保持于被固定于波纹管的保持器；以及配合环，其与密封环对置地滑动接触，密封环经保持器、波纹管和适配器而被支承于密封盖，配合环被支承于旋转轴并与旋转轴一同旋转(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2010/116844号(0016段、图1)

技术实现要素：

发明要解决的课题

在专利文献1所述的机械密封装置中，构成固定侧的密封组件的保持器、波纹管、适配器和密封盖分别通过焊接等被彼此固定。并且，密封盖借助于螺栓、螺母等被固定于设备主体。因此，在进行密封环的滑动接触面的校正等维护时，解除将密封盖固定于设备主体的螺栓、螺母的紧固，将固定侧的密封组件与密封盖一同沿轴向卸下以进行维护。

但是，在维护时卸下的密封盖是沿旋转轴的径向和轴向覆盖密封环等密封要素的结构，因此在径向和轴向上大、并且具有相当的重量，存在这样的问题：经波纹管等被连接于密封盖的密封环等的维护的操作性差。特别是，越是用于大型设备的机械密封装置，该问题越是显著。

本发明正是鉴于这样的问题而完成的，其目的在于，提供改进了密封盖的结构、并且密封环等密封要素的维护的操作性优异的机械密封装置。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明的机械密封装置如下：

该机械密封装置具备：配合环，其与旋转轴一同旋转；以及密封环，其与所述配合环对置地滑动接触，该机械密封装置对所述旋转轴与被固定于设备主体的密封盖之间进行密封，该机械密封装置的特征在于，

所述密封盖是至少由内径侧密封盖和外径侧密封盖构成的分割结构体，所述内径侧密封盖以能够拆装的方式被连接于所述外径侧密封盖，并且所述密封环被连接成能够跟随所述内径侧密封盖的形态。

根据该特征，由于密封环被连接成能够跟随内径侧密封盖的形态，并且内径侧密封盖以能够拆装的方式被连接于外径侧密封盖，因此，通过将密封环与内径侧密封盖一同从外径侧密封盖卸下，从而能够对外形小、重量轻、操作性优异的连接体实施密封环等的维护。

所述机械密封装置的特征在于，所述密封盖至少是内径侧密封盖、外径侧密封盖和轴向密封盖的三分割结构体，所述内径侧密封盖、所述外径侧密封盖和所述轴向密封盖分别被连接成能够拆装，在所述轴向密封盖上设置有供给孔，用于从外部向所述密封环配置空间供给流体。

根据该特征，无需在内径侧密封盖、外径侧密封盖形成供给孔就能够将外径侧密封盖和内径侧密封盖形成得小型、轻量，能够提高维护时的密封盖的操作性能。

所述机械密封装置的特征在于，在所述内径侧密封盖上形成有凸缘部，该凸缘部在与所述外径侧密封盖的轴向内侧抵接的状态下借助于固定构件被固定于该外径侧密封盖。

根据该特征，主要经所述内径侧密封盖的凸缘部而由外径侧密封盖承受从机械密封装置的内侧作用于内径侧密封盖的压力，能够有效地防止内径侧密封盖从外径侧密封盖脱离。

所述机械密封装置的特征在于，所述固定构件是在比所述外径侧密封盖靠内径侧的位置处从轴向外侧被安装于所述内径侧密封盖的带头部的结合螺栓，所述结合螺栓的头部的一部分与所述外侧罩抵接。

根据该特征，无需使结合螺栓贯穿外径侧密封盖的孔等，固定构件的结构被简化。

所述机械密封装置的特征在于，所述固定构件使所述内径侧密封盖的所述凸缘部被所述外径侧密封盖和所述轴向密封盖沿轴向夹持而实现固定。

根据该特征，由于内径侧密封盖被外径侧密封盖和轴向密封盖沿轴向夹持，因此内径侧密封盖的固定强度提高。

附图说明

图1是实施例1的机械密封装置的剖视图。

图2是示出将外径侧和内径侧的密封盖从图1中的机械密封装置卸下的状态的剖视图。

图3是示出将内径侧密封盖从图2中的密封盖卸下的状态的剖视图。

图4是实施例2的机械密封装置的剖视图。

图5是实施例3的机械密封装置的剖视图。

图6是示出将外径侧和内径侧的密封盖从图5中的机械密封装置卸下的状态的剖视图。

图7是示出将内径侧密封盖从图5中的密封盖卸下的状态的剖视图。

具体实施方式

下面，根据实施例对用于实施本发明的机械密封装置的方式进行说明。

实施例1

参照图1至图3对实施例1的机械密封装置进行说明。下面，以图1的上下作为机械密封装置的上下、以机械密封装置的内部侧和大气侧作为内侧、外侧来进行说明。

机械密封装置4是所谓串联型，借助一次侧机械密封件20和二次侧机械密封件30对沿上下方向延伸的旋转轴1和包围旋转轴1的周围的密封盖5之间进行轴封。在旋转轴1的下端部固定有被容纳在设备主体2中的未图示的泵轮。密封盖5借助于螺栓9、螺母10被固定于设备主体2，并沿轴向和径向包围旋转轴1的周围。

密封盖5由轴向密封盖6、外径侧密封盖7和内径侧密封盖8形成，所述轴向密封盖6隔着垫圈6a而借助于螺栓9、螺母10被固定于设备主体2上，外径侧密封盖7和内径侧密封盖8与轴向密封盖6的端部连接并进行径向的密封。该密封盖6、7、8由不锈钢、铝合金等金属形成。

如图2所示，外径侧密封盖7的内径侧的下侧具有呈环状切去而成的缺口部，在上侧形成有向内径侧突出的环状的突出部7a。内径侧密封盖8的外径侧的上侧具有呈环状切去而成的缺口部，在下侧形成有向外径侧突出的环状的突出部8a(凸缘部)。在使外径侧密封盖7的突出部7a对准内径侧密封盖的缺口部的位置的状态下，外径侧密封盖7和内径侧密封盖8的外侧面大致处于同一平面。使结合螺栓11(固定构件)的外螺纹部11a螺合于内径侧密封盖8的内螺纹部8b，从而突出部7a被结合螺栓11的头部11b和突出部8a夹持而被固定。

在外径侧密封盖7和内径侧密封盖8借助于结合螺栓11结合为一体的状态下，通过隔着垫圈6b将未图示的螺栓紧固，从而外径侧密封盖7和内径侧密封盖8被固定于轴向密封盖6。内径侧密封盖8被外径侧密封盖7的突出部7a和轴向密封盖6的上端夹持。

固定螺钉13与嵌合于套筒12的环状套筒13a的内螺纹部螺合，固定螺钉13的前端与旋转轴1的外周面抵接而使套筒12被固定成不旋转。利用拼合环13c限制环状套筒13a向轴向外侧的移动。利用套筒圈14将垫片14a按压到套筒12的端面上并将与旋转轴1之间进行密封。一次侧机械密封件20由以下部件构成：配合环21，其经保持器被紧密嵌合并固定于套筒12的下端外周，并与旋转轴1一同旋转；与配合环21滑动接触的固定侧的密封环23；对密封环23进行保持的保持器24；被焊接固定于保持器24并沿轴向施加作用力的波纹管25；以及适配器6，其一端被焊接固定于波纹管25，另一端借助于螺栓27被固定于轴向密封盖6的向内径侧突出的环状突部的下表面。另外，密封环23、保持器24、波纹管25和适配器26构成固定侧的密封组件22。

二次侧机械密封件30由以下部件构成：配合环31，其被紧密嵌合并固定于套筒12的中央外周，并与旋转轴1一同旋转；与配合环31滑动接触的固定侧的密封环33；对密封环33进行保持的保持器34；被焊接固定于保持器34并沿轴向施加作用力的波纹管35；以及适配器36，其一端被焊接固定于波纹管35，另一端侧外周通过焊接被固定于内径侧密封盖8的内周。另外，密封环33、保持器34、波纹管35和适配器36构成固定侧的密封组件32。即，固定侧的密封组件32被连接成能够跟随内径侧密封盖8的形态。

一次侧机械密封件20以存在于其下侧的未图示的泵室的液体或气体3作为密封对象，该液体或气体3的一部分被送到一次侧机械密封件20的外周空间c，从那里通过轴向密封盖6的冲刷排出孔6c(供给孔)而向泵室侧回流以进行冲刷。由此，一次侧机械密封件20的密封滑动面被润滑、冷却。

此外，在一次侧机械密封件20与二次侧机械密封件30之间的中间室b中，以充满到其上端的状态封入有外用液37。在轴向密封盖6的下方设置有未图示的流入孔，该流入孔与容纳一次侧机械密封件20的中间室b连通，并使外用液37从外部流入，在轴向密封盖6的上方设置有流出孔6d(供给孔)，该流出孔6d与容纳二次侧机械密封件30的中间室b连通，并使外用液37流出到外部，利用外用液37使中间室保持成希望的压力。此外，利用设置于套筒12的叶轮使外用液37循环。

下面，对密封环33等的维护进行说明。

(步骤1)作为预备，将泵室内的液体或气体3排出，并将中间室b内的外用液37从未图示的排泄口排出。将未图示的固定板在与环状套筒13a的凹部13b卡合的状态下借助于未图示的固定板用螺栓安装于外径侧密封盖7，将固定螺钉13、螺母10卸下，并将机械密封装置4从设备主体2卸下。

另外，通过安装固定板，从而使外径侧密封盖7借助于环状套筒13a、拼合环13c被固定于套筒12，能够将一次侧机械密封件20和二次侧机械密封件30组装成与图1所示的使用形态相同形态的筒结构。

(步骤2)将固定板用螺栓松开而将固定板卸下，并且将拼合环13c、套筒圈14卸下。

(步骤3)将螺母10和未图示的螺栓卸下，把持外径侧密封盖7并将外径侧密封盖7、内径侧密封盖8和固定侧密封组件32向轴向上方(大气a)侧拉出。图2示出了被拉出的状态。

(步骤4)将结合螺栓11松开，将外径侧密封盖7从内径侧密封盖8卸下。图3中示出了卸下的状态。

(步骤5)进行固定侧密封组件32的维护、例如密封环33的修理。

(步骤6)反过来进行上述的步骤1～5，回到原状态。

如上所述，由于内径侧密封盖8可拆装地被连接于外径侧密封盖7，因此，可以将外径侧密封盖7从连接有密封环31的内径侧密封盖8卸下。由此，密封环33经波纹管35而被连接于内径侧密封盖8的固定侧密封组件32外形小且重量轻，密封环33等的维护的操作性优异。并且，在需要更换固定侧密封组件32的情况下，可以将外径侧密封盖7从图2所示的组件卸下，因此不需要更换外径侧密封盖7，仅更换固定侧密封组件32和内径侧密封盖8即可，因此经济性优异。

此外，由于在外径侧密封盖7和内径侧密封盖8未设置外用液等流体的供给孔，因此无需沿轴向增长外径侧密封盖7和内径侧密封盖8，可实现小型、轻量，因此，将外径侧密封盖与内径侧密封盖一同从轴向密封盖卸下时的操作性优异。

此外，由于外径侧密封盖7和内径侧密封盖8通过所谓彼此搭接(相じゃくり継ぎ)的方式连接配置，并且外径侧密封盖7的环状的突出部7a被内径侧密封盖的环状的突出部8a和紧固于内径侧密封盖8的外部侧的结合螺栓11的头部11b夹持而被固定，因此，能够使结合螺栓11不贯穿外径侧密封盖7的突出部7a就紧固于内径侧密封盖8，能够将内径侧密封盖8的轴向长度构成得较短并实现轻量化。此外，由外用流体37作用于内径侧密封盖8的内部压力主要由内径侧密封盖8的突出部7a承受，因此结合螺栓11的紧固力较小即可。并且，由于内径侧密封盖8除了借助于结合螺栓11的连接部件以外还被外径侧密封盖7和轴向密封盖6沿轴向夹持，因此可以采用紧固力小的部件作为连接部件11。

并且，由于可缩短(可减薄)内径侧密封盖8和外径侧密封盖7的轴向长度，因此可使轴向密封盖6延伸到更靠上方侧的位置(形成得沿轴向较长)，设置于轴向密封盖6的流出孔6d的配置的自由度高。在纵型泵的情况下，能够使流出孔6d配置在更靠上方的位置，因此能够抑制气体滞留在中间室b的上方。

实施例2

关于实施例2的机械密封件，参照与实施例1的图2对应的图即图4进行说明。外径侧密封盖和内径侧密封盖的形状及其连接结构与实施例1不同，下面，对与实施例1不同的事项进行说明。

如图4所示，外径侧密封盖7’的内径侧的上侧具有呈环状切去而成的缺口部，在下侧形成有向内径侧突出的环状的突出部7a’。内径侧密封盖8’的外径侧的下侧具有呈环状切去而成的缺口部，在上侧形成有向内径侧突出的环状的突出部8a’(凸缘部)。在使外径侧密封盖7’的突出部7a’对准内径侧密封盖的缺口部的位置的状态下，外径侧密封盖7’和内径侧密封盖8’的外侧面大致处于同一平面。使垫圈7c’(代替实施例1中的垫圈6b)介于外径侧密封盖7’的突出部7a’与内径侧密封盖的缺口部之间，使结合螺栓11’(固定构件)的外螺纹部11a’螺合于外径侧密封盖7’的内螺纹7b’，从而突出部8a’被结合螺栓11’的头部11b’和突出部7a’夹持而被固定。

如上所述，由于外径侧密封盖7’和内径侧密封盖8’通过所谓彼此搭接的方式连接配置，并且内径侧密封盖8’的环状的突出部8a’被外径侧密封盖7’的环状的突出部7a’和紧固于外径侧密封盖7’的外部侧的结合螺栓11’的头部11b’夹持而被固定，因此，能够使结合螺栓11’不贯穿内径侧密封盖8’的突出部8a’就紧固于外径侧密封盖7’，能够将外径侧密封盖7’的轴向长度构成得较短并实现轻量化，并且能够不卸下外径侧密封盖7’就将内径侧密封盖8’卸下，因此维护性优异。

实施例3

关于实施例3的机械密封装置，参照图5至图7进行说明。下面，以图5的上下作为机械密封装置的上下、以机械密封装置的内部侧和大气侧作为内侧、外侧来进行说明。

机械密封装置104是所谓背对背双重型，借助一次侧机械密封件120和二次侧机械密封件130对沿上下方向延伸的旋转轴101和包围旋转轴101的周围的密封盖105之间进行轴封。在旋转轴101的下端部固定有被容纳在设备主体102中的泵轮。密封盖105借助于螺栓109、螺母110被固定于设备主体102，并沿轴向和径向包围旋转轴101的周围。

密封盖105由轴向密封盖106、外径侧密封盖107和内径侧密封盖108形成，所述轴向密封盖106隔着垫圈106a而借助于螺栓109、螺母110被固定于设备主体102上，外径侧密封盖107和内径侧密封盖108与轴向密封盖106的端部连接并进行径向的密封。该密封盖106、107、108由不锈钢、铝合金等金属形成。

如图6所示，外径侧密封盖107的内径侧的上侧(大气a侧的端面侧)具有呈环状切去而成的缺口部，在缺口部的下侧形成有向内径侧突出的环状的突出部107a。内径侧密封盖108的外径侧的下侧具有呈环状切去而成的缺口部，在比缺口部靠上侧的位置形成有向外径侧突出的环状的突出部108a(凸缘部)，在环状的突出部108a形成有容纳结合螺栓111(固定构件)的头部111b的锪孔108d。在突出部107a、108a的两侧面之间配置有环状的垫圈108e的状态下，使外径侧密封盖107的突出部107a对准内径侧密封盖的缺口部的位置，使结合螺栓111从上侧穿过设置于突出部108a的贯通孔108b、垫圈108e的贯通孔，并使结合螺栓111的外螺纹部111a螺合于突出部107a的内螺纹部107c，从而内径侧密封盖108被固定于外径侧密封盖107。

通过紧固未图示的螺栓而将外径侧密封盖107固定于轴向密封盖106。借助垫圈107d对外径侧密封盖107与轴向密封盖106之间进行密封。

固定螺钉113与嵌合于套筒112的环状套筒113a的内螺纹部螺合，固定螺钉113的前端与旋转轴101的外周面抵接而使套筒112被固定成不旋转。利用拼合环113c限制环状套筒113a向轴向外侧的移动。此外，利用套筒圈114将垫片114a按压到套筒112的端面上并将与旋转轴101之间进行密封。一次侧机械密封件120由如下部件构成：配合环121，其被紧密嵌合并固定于套筒112的环状突出部112a的下端，并与旋转轴101一同旋转；与配合环121滑动接触的固定侧的密封环123；对密封环123进行保持的保持器124；被焊接固定于保持器124并沿轴向施加作用力的波纹管125；以及适配器126，其一端被焊接固定于波纹管125，另一端借助于螺栓127被固定于轴向密封盖106的内周。另外，密封环123、保持器124、波纹管125和适配器126构成固定侧的密封组件122。

二次侧机械密封件130由如下部件构成：配合环131，其被紧密嵌合并固定于套筒112的环状突出部112a的上端并与旋转轴101一同旋转；与配合环131滑动接触的固定侧的密封环133；对密封环133进行保持的保持器134；被焊接固定于保持器134并沿轴向施加作用力的波纹管135；以及适配器136，其一端被焊接固定于波纹管135，并且外周通过焊接被固定于内径侧密封盖108的内周。另外，密封环133、保持器134、波纹管135和适配器136构成固定侧的密封组件132。即，固定侧的密封组件132被连接成能够跟随内径侧密封盖108的形态。

此外，在一次侧机械密封件120与二次侧机械密封件130之间的中间室b中，以充满到其上端的状态封入有外用液137。在轴向密封盖106的下方设置有流入孔106b(供给孔)，该流入孔与容纳一次侧机械密封件120的中间室b连通，并使外用液137从外部流入，在外径侧密封盖107的上下方向的大致中央设置有流出孔107b，该流出孔107b与容纳二次侧机械密封件130的中间室b连通，并使外用液137流出到外部，利用外用液137使中间室b保持在所希望的压力。此外，利用设置于套筒112的叶轮112b使外用液137循环。

下面，对密封环133等的维护进行说明。

(步骤1)作为预备，将泵室内的液体或气体103排出，并将中间室b内的外用液137从未图示的排泄口排出。将未图示的固定板在与环状套筒113a的凹部113b卡合的状态下借助于未图示的固定板用螺栓安装于外径侧密封盖107，将固定螺钉113、螺母110卸下，并将机械密封装置104从设备主体102卸下。

另外，通过安装固定板，从而使外径侧密封盖107借助于环状套筒113a、拼合环113c被固定于套筒112，能够将一次侧机械密封件120和二次侧机械密封件130组装成与图1所示的使用形态相同形态的筒结构。

(步骤2)将固定板用螺栓松开而将固定板卸下，并且将拼合环113c、套筒圈114卸下。

(步骤3)将结合螺栓111松开，将外径侧密封盖107从内径侧密封盖108卸下。图7中示出了卸下的状态。

(步骤4)进行固定侧密封组件132的维护、例如密封环133的修理。

(步骤5)反过来进行上述的步骤1～4，回到原状态。

如上所述，由于内径侧密封盖108可拆装地被连接于外径侧密封盖107，因此，可以将外径侧密封盖107从连接有密封环131的内径侧密封盖108卸下。密封环133经波纹管135而被连接于内径侧密封盖108的固定侧密封组件132外形小且重量轻，密封环133等的维护的操作性优异。并且，在需要更换固定侧密封组件132的情况下，可以将外径侧密封盖107从图6所示的组件卸下，因此不需要更换外径侧密封盖107，仅更换固定侧密封组件132和内径侧密封盖108即可，因此经济性优异。

此外，在内径侧密封盖108未设置外用液等流体的供给孔，流出孔107b设置在延伸到上端的外径侧密封盖107，因此流出孔107b的配置的自由度高。在纵型泵的情况下，能够使流出孔107b配置在更靠上方的位置，因此能够抑制气体滞留在中间室b的上方。

并且，由于内径侧密封盖108的环状的突出部108a设置在比外径侧密封盖107的环状的突出部107a靠上侧(大气a侧)的位置，因此，也可以不将上述步骤3中的螺母110松开，即、在外径侧密封盖107被固定于轴向密封盖106的状态下通过将结合螺栓111松开而将内径侧密封盖108和固定侧密封组件132取出。图7示出了被卸下的状态。

以上根据附图对本发明的实施例进行了说明，但具体的结构不限于这些实施例，即使有不脱离本发明主旨的范围的变更及追加也包括在本发明中。

例如，作为固定侧密封组件，对具有密封环、保持器、波纹管和适配器的结构进行了说明，但至少具有密封环即可。即，密封环被连接于内径侧密封盖即可。

此外，优选的是，外径侧密封盖7、7’、107是刚性和耐蚀性优异的不锈钢，但内径侧密封盖8、8’、108也可以刚性比较低，因此由耐蚀性优异的材料构成即可，例如，也可以是对树脂成形品或不锈钢以外的金属实施了耐蚀性涂层的结构。

此外，作为机械密封装置的形式，对串联形和双重形的结构进行了说明，但也可以是其它形式。

标号说明

1：旋转轴

2：设备主体

4：机械密封装置

5：密封盖

6：轴向密封盖

6c：冲洗排出孔(供给孔)

6d：流出孔(供给孔)

7、7’：外径侧密封盖

7a、7a’：环状的突出部

8、8’：内径侧密封盖

8a、8a’：环状的突出部(凸缘部)

11、11’：结合螺栓(固定构件)

11b、11b’：头部

20：一次侧机械密封件

21：配合环

22：固定侧密封组件

23：密封环

25：波纹管

30：二次侧机械密封件

31：配合环

32：固定侧密封组件

33：密封环

35：波纹管

101：旋转轴

102：设备主体

104：机械密封装置

105：密封盖

106：轴向密封盖

106b：流入孔(供给孔)

107：外径侧密封盖

107a：环状的突出部

108：内径侧密封盖

108a：环状的突出部(凸缘部)

111：结合螺栓(固定构件)

111b：头部

120：一次侧机械密封件

121：配合环

122：固定侧密封组件

123：密封环

125：波纹管

130：二次侧机械密封件

131：配合环

132：固定侧密封组件

133：密封环

135：波纹管