JP2003176873A - メカニカルシールの封液方法および封液装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 上下を逆転する機械装置のメカニカルシール
に封液用の液体を供給するものである。 【解決手段】 回転あるいは反転して上下を逆転する機
械装置に付設する回転軸のメカニカルシールにタンクか
ら液体を供給するに際し、円筒体あるいは球形体とした
タンク１の水平中心部および液体の送り出し方向を機械
装置の回転中心線と平行状態とし、ガスの圧入力によっ
て液体をメカニカルシール８に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種の機械装置に
おいて使用されるメカニカルシールの封液方法および封
液装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車、産業機械、家庭用電気製品、化
学プラント等の広い産業分野で使用される各種の機械装
置にはメカニカルシールが回転軸用軸封装置として使用
されている。図６は、従来の簡単な構造のメカニカルシ
ールの一例を示すものであり、ケースに囲まれたシート
リングａと従動リングｂとからなり、従動リングｂはス
プリングｃの伸弾性によってシートリングａに圧接して
ある。

【０００３】シートリングａは回転軸ｄに固定するとと
もに従動リングｂは機械装置側に取り付けてある。回転
軸ｄを一方向に回転させるとシートリングａも回転軸ｄ
とともに回転し、シートリングａと従動リングｂとのシ
ート面ｅは強く接触した状態で回転方向に摺動する。

【０００４】外部（Ａ矢印方向）からメカニカルシール
内に水や油（潤滑油）等の液体を供給すれば、シートリ
ングａと従動リングｂとが接触するシート面ｅの温度を
シール材（シートリングと従動リング）の適合範囲内で
保持し、シール面ｅの潤滑を良くし磨耗を少なくする。
尚、液体としては、機械装置で使用する液体と同じ成分
の液体を供給することもある。

【０００５】そして、メカニカルシール内に液体を供給
することによりシート面ｅを通して機械装置内の気体ま
たは液体の漏れを防止する。また、メカニカルシールか
ら液体が流出（Ｂ矢印方向）する際、不純物や異物等を
流出させるのでメカニカルシール内部に堆積するのを防
止することになる。

【０００６】図７は、メカニカルシールに液体を循環さ
せてメカニカルシール内を封じる従来の封液装置の一例
を示すものである。液体を貯蔵するタンクｆと、機械装
置の回転軸ｄに設けたメカニカルシールｇとは液体の供
給管ｈと還流管ｉとで連結してあり、供給管ｈは封液タ
ンクｆの下面あるいは下部側面に接続してある。

【０００７】液体タンクｆには、液体の補給バルブｊや
エアー、窒素ガス等のガスを圧入するためのバルブｋ等
が設けられ、また、供給管ｈには液体を圧送するための
ポンプｍが設けられている。尚、図中符号ｎは温度計、
ｏはベント、ｐは圧力計、ｑは流量計、ｒは熱交換機で
ある。

【０００８】図示しない液体供給装置からタンクｆ内に
バルブｊを通して液体を充填し、また、図示しないガス
供給装置からバルブｋを通してタンクｆ内にガスを圧入
するとともにポンプｍを作動させて液体を供給管ｈから
メカニカルシールｇ内に送り込む。メカニカルシールｇ
内に入った液体は、ポンプｍの圧力によって外部に排出
され、この排出された液体は、還流管ｉを経てタンクｆ
に循環する。

【０００９】液体は、メカニカルシールｇから漏れ出た
量を考慮し、必要に応じて供給するか、または、回転軸
ｄが回転している間は連続して供給するが、回転軸ｄの
摩擦熱でメカニカルシールｇ内を通る時、液体の温度が
上昇するので、熱交換機ｒに冷却水を送って還流液を冷
却し、タンクｆに戻すようにしてある。

【００１０】液体は、例えば、図６においてメカニカル
シールｇ内の下側のシール面ｅから少しずつ漏れ出た
り、あるいは、循環する過程において少しずつ自然に消
失されてタンクｆ内の量が減少し、その分、タンクｆの
上部にはガス溜まりｆ１ができる。

【００１１】タンクｆ内は点検ガラスｓを通して点検可
能であるから、液量が少なくなれば液体を補給すればよ
く、また、液体はタンクｆの下部から取り出されるの
で、ガスがメカニカルシールｇ内に送られないようにな
っている。そして、液体は、ポンプｍで強制的に送られ
るので、タンクｆとメカニカルシールｇとが離れた位置
にあっても供給可能となっている。

【００１２】図８は、従来の封液装置の他の例を示すも
のであり、タンク内の液体は、ガスの圧入によって供給
管ｎを通してメカニカルシールｇに送られる。メカニカ
ルシールｇは、内部に羽根のような回転押し出し機構を
有しており、回転軸ｄの回転によって羽根が回転するの
で、メカニカルシールｇ内に送られた液体は、回転押し
出し機構から還流管ｉを通してタンクｆに循環される。

【００１３】この場合の封液装置は、タンクｆとメカニ
カルシールｇとが近い位置である場合に多く使用されて
おり、また、タンクｆはメカニカルシールｇよりも上方
に位置している。この場合にも供給管ｎは、タンクｆの
下面や下部側面に接続してある。尚、メカニカルシール
ｇ内で液体が高温となることを考慮してタンクｆ内の液
体は冷却水によって冷却されるようになっている。

【００１４】また、図９は、従来の封液装置の更に他の
例を示すものであり、ガス圧によってタンクｆから供給
された液体はメカニカルシールｇ内に送られる。そし
て、液体は、前記したようにメカニカルシールｇのシー
ル面ｅより少しずつ漏れ出て排出される。この封液装置
の場合には、回転軸ｄの回転によってメカニカルシール
ｇの温度が高くならない場合に使用され、また、タンク
ｆとメカニカルシールｇが近い位置の場合に使用されて
おり、供給管ｈはタンクｆの下面か下部側面に接続して
ある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上記する種々の封液装
置において、封液装置を設置した機械装置が定置あるい
は固定状態であればタンクｆが揺れ動くことはない。従
って、タンクｆ内において液体とガスとが混在すること
がないので、タンクｆの下方にある液体のみが供給管ｈ
を通してメカニカルシールｇに送られ、タンクｆ内に圧
入したガスが送られることはない。

【００１６】しかし、例えば、特願２０００−１６９８
５６に示すスラリー状物質をろ過し、ケーキを乾燥する
ろ過・乾燥装置においては、乾燥に際してろ過槽を回転
あるいは反転させて上下を逆転し、かつ、ろ過槽に設け
た解砕羽根を回転させてケーキを破砕するようになって
いる。この解砕羽根の回転軸にメカニカルシールを設
け、封液装置から液体を供給することがある。

【００１７】また、例えば、特開平１０−３２８５４５
に一例を示す粉体、液体等の混合装置においては、内容
成分を異にする複数種類の粉体や液体等をミキサー内で
攪拌羽根により混合し、この混合した物を混合装置全体
を反転させて他の容器に移し替えることが行われる。こ
の装置では、ミキサー内で攪拌羽根を回転させる駆動軸
にメカニカルシールを設け、封液装置から液体を供給す
るようになっている。

【００１８】封液装置を設置した機械装置が上記するろ
過・乾燥装置や混合装置のような場合、装置全体を駆動
軸を中心にして回転あるいは反転させて上下を逆転した
時、封液装置も同時に上下を逆転することになる。前記
したように、液体を供給する供給管ｈは、常態において
タンクｆの下面や下部側面に連結してあるが、液体を貯
蔵するタンクｆが上下を逆転して供給管ｈがタンクｆの
上方に位置した時、タンクｆ内の液体とガスとは比重の
関係でガスが上方にあるので、供給管ｈを通してガスは
メカニカルシールｇ内に送られることになる。その結
果、メカニカルシールｇ内部、特に、シートリングａや
従動リングｂのシート面ｅは摩擦によって加熱し、損傷
する危険性を有している。

【００１９】従って、機械装置が回転あるいは反転する
場合には、封液装置は機械装置から離れた場所に設置す
る必要があるが、その場合には供給管ｈや還流管ｉ等は
回転あるいは反転に対応する機構としなければならず、
技術的な困難性を有するとともにコストおよびメンテナ
ンスアップにつながるものであった。

【００２０】本発明は、上記する従来の封液装置の種々
の問題点に鑑み、ろ過・乾燥装置や混合装置のように上
下を逆転する機械装置に封液装置を設置した場合でもメ
カニカルシールには常に液体のみを供給し、ガスをメカ
ニカルシールに送り込むことのない封液方法および封液
装置を提供することを目的とするものである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記する目的を達成する
ために本発明封液方法は、回転あるいは反転して上下を
逆転する機械装置の回転軸に設けたメカニカルシールに
タンクから液体を供給するに際し、円筒体あるいは球形
体としたタンク１内の液体は、ガスの圧入力によって機
械装置の回転中心線と平行する方向へ送り出してメカニ
カルシール８に供給可能としたものである。

【００２２】また、本発明封液装置は、回転あるいは反
転して上下を逆転する機械装置の回転軸に設けたメカニ
カルシールに液体を供給する封液装置において、液体を
貯蔵するタンク１の水平中心線およびメカニカルシール
８への液体の送り出し方向は、機械装置の回転中心線と
平行状態とするとともにタンク１には液体の供給および
ガスの圧入を可能としたものである。

【００２３】液体を貯蔵するタンク１は、円筒体あるい
は球形体である。また、タンク１とメカニカルシール８
とは一本の供給管６で接続するか、あるいは、供給管６
と還流管１８とにより接続したものである。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図面に従って、本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１は本発明に係る封液方
法および封液装置の第一の実施形態を示すものである。
同図において符号１は、水や油（潤滑油）あるいは機械
装置で使用する液体と同質の液体等の各種の液体を貯蔵
可能なタンクであって、一端を開口した円筒体となって
おり、開口面２には内部点検用のガラス３が内枠４と外
枠５間にパッキングを介して防水可能に密に嵌め込んで
ある。

【００２５】この実施形態において特徴とすることは、
タンク１内の液体は、タンク１の水平中心部からガスの
圧入力で水平方向に押し出してメカニカルシールに供給
するようにしたことである。このため、タンク１の水平
中心部から延長して一本の液体供給管６が水平状態で密
に連結してある。

【００２６】タンク１と、機械装置の回転軸７に設けた
メカニカルシール８とを連結する供給管６は、金属、プ
ラスチック、ゴム等で形成されているが、必ずしも直線
状である必要はなく、撓み性や伸縮性を有していても良
い。尚、図中符号９は液体供給用バルブ、１０はガス圧
入用バルブであり、また、従来と同様にしてタンク１に
は温度計を、供給管６には圧力計等の封液装置としての
必要な設備が付設してある。

【００２７】封液装置は上記の構成であり、例えば、図
２に示す回転あるいは反転して上下を逆転する従来のろ
過・乾燥装置のような機械装置に設置した場合について
説明する。表面を乾燥用ジャケットで覆ったろ過槽１１
は、基台１２上に回転可能に軸支した駆動軸１３により
両側から支持されており、駆動軸１３を中心にして回転
あるいは反転可能となっている。ろ過槽１１にはケーキ
を破砕するための解砕装置１４が設置してあり、ろ過槽
１１内に設けた解砕羽根１５はモータ１６によって回転
させられる。

【００２８】解砕羽根１５の回転軸に設けたメカニカル
シール（図示せず）に液体を供給するために、ろ過槽１
１には図１に示す封液装置が設置される。適宜手段によ
りろ過槽１１に設置した液体タンク１の水平中心部およ
びタンク１に連結した供給管６の突出方向は、機械装置
の回転中心線、即ち、駆動軸１３の長さ方向軸心と平行
な状態としてある。そして、供給管６の先端は解砕羽根
１５の回転軸に設置したメカニカルシールに接続してあ
る。

【００２９】スリラーをろ過して形成されたケーキを乾
燥する際、ろ過槽１１を回転あるいは反転させつつ解砕
装置１４を駆動して解砕羽根１５により内部のケーキを
破砕する。この時、封液装置もろ過槽１１とともに駆動
軸１３を中心にして回動するので、タンク１は上下を逆
転することになる。

【００３０】しかし、タンク１の水平中心部は駆動軸１
３を中心にして回動するので、タンク１内のガスは液体
との比重の関係で常にタンク１内の上部に位置してお
り、また、液体の供給方向はタンク１の水平中心部上に
位置しているので、供給管６の液体入口はガスに接触す
ることがなく、供給管６からは液体のみが送り出される
ことになる。尚、液体は、従来のメカニカルシールの場
合と同じく、シール面から少しずつ漏れ出て排出され
る。

【００３１】タンク１内にエアーや窒素ガス等のガスを
圧入すれば、その圧力でタンク１内の液体は供給管６を
通して解砕装置１４のメカニカルシールに供給されるこ
とになる。ガラス３を通してタンク１内の監視、点検が
可能であり、液体が少なくなれば液体を補充するので、
ガスがメカニカルシールに送られることを防止すること
が可能である。

【００３２】図３は、本発明に係る封液方法および封液
装置の第二の実施形態を示すものであり、前記の実施形
態と同じ部分は同じ符号を使用している。この実施形態
においては、タンク１を球形体としたことに特徴を有し
ている。そして、球形体の一部を円形に開口して窓１７
を形成し、この窓１７には点検用ガラス３を内枠４と外
枠５間に防水処理を施して密に嵌め込んでおく。

【００３３】供給管６は、タンク１の縦中心軸と交わる
横水平中心軸、即ち、球形タンク１の水平中心部から延
長した方向に水平状態で密に連結してあり、タンク１の
水平中心部および供給管６の延長方向は、設置すべき機
械装置（例えば、前記したろ過槽１１）の駆動軸１３の
軸心と平行としておく。

【００３４】球形状タンク１を中心にした封液装置を、
例えば、前記したろ過槽１に設置し、ろ過槽１を回転あ
るいは反転させた時、タンク１は上下を逆転しても液体
は回動方向とは直行する水平方向に送り出される。タン
ク１は、球形体としてあるので、ガスは常にタンク１の
上部にあって液体と混在することがなく、メカニカルシ
ールには液体のみが供給されることになる。

【００３５】図４は、本発明封液方法および封液装置の
第三の実施形態を示すものであり、前記の実施形態と同
じ部分は同じ符号を使用している。この実施形態におい
ては、液体貯蔵タンク１の水平中心線と平行に二本の管
を密に突設し、一方の管は液体の供給管６とし、他方の
管は液体の還流管１８としたものであり、供給管６およ
び還流管１８はメカニカルシール８に接続したことに特
徴を有している。

【００３６】そして、上記構成の封液装置は、前記の各
実施形態の場合と同じく、タンク１の水平中心部および
供給管６からの液体供給方向は、機械装置の駆動軸１３
の軸心と平行な状態として設置する。従って、機械装置
の回転あるいは反転によってタンク１が上下を逆転して
も比重の関係でタンク１内のガスは液体よりも上部にあ
り、液体のみがメカニカルシール８に送られる。

【００３７】供給管６と還流管１８に対するタンク１内
のガス圧は均等であるが、メカニカルシール８内には前
記したように回転羽根による液体の押し出し機構を有し
ているので、メカニカルシール８内に供給された液体は
押し出し機構によって還流管１８を通してタンク１に還
流することができる。このように液体は、タンク１とメ
カニカルシール８間とを還流しているので、タンク１内
の液体が少なくなった時に必要量の液体を補充すればよ
い。また、液体は還流するので、メカニカルシール８で
高温となった液体は冷却水で冷却すればよい。

【００３８】図５は、第三実施形態におけるタンク１を
変形させた第四の実施形態を示すものである。この実施
形態では第二実施形態の場合と同じくタンク１を球形体
とし、タンク１の水平中心部と平行に供給管６と還流管
１８とを連結したことに特徴を有している。

【００３９】前記の各実施形態の場合と同じく、球形状
であるタンク１の水平中心部および供給管６の突出方向
を回転あるいは反転する機械装置の駆動軸１３の軸心と
平行にしておくことにより、タンク１が上下を逆転して
もガスは常に上部に位置しているので、液体のみがメカ
ニカルシール８に送られることになる。

【００４０】上記の各実施形態におけるタンク１の水平
中心部は、タンク１の水平中心線と、この中心線を円形
に囲む範囲を含んでいる。そして、この円形範囲は、供
給管６の液体入口がガスとは接触しない範囲内である。
従って、第三および第四実施形態のように供給管６がタ
ンク１の水平中心線よりも離れた位置にあってもガスを
吸引することはない。

【００４１】

【発明の効果】以上、説明した本発明によれば、封液装
置の液体貯蔵タンク１と、駆動軸のような回転中心線に
よって回転あるいは反転して上下を逆転するろ過・乾燥
装置や混合装置等のような機械装置のメカニカルシール
８とを連結して封液用の液体を供給するに際し、円筒体
あるいは球形体としたタンク１の液体は、タンク１の水
平中心部から水平方向にガス圧で押し出すようにして供
給するとともにタンク１の水平中心部および液体の押し
出し方向は、機械装置の回転中心線と平行としてある。

【００４２】従って、タンク１とメカニカルシール８と
を一本の供給管６で連結すれば、タンク１が機械装置の
回転中心線にそって回動した時、タンク１内の液体とガ
スは比重によってガスが常に上部に位置しているので、
メカニカルシール８には液体のみが供給されることにな
る。このことによって、封液装置は機械装置に一体的に
設置することができるので、封液装置のみを離れた場所
に設ける必要はなくなり、メカニカルシール８には安定
して液体を供給することができる。

【００４３】タンク１とメカニカルシール８とを供給管
６と還流管１８の二本で接続した場合には、液体は供給
管６を通してメカニカルシール８に送られ、メカニカル
シール８内の液体は回転押し出し機構によって還流管１
８を通してタンク１に返されるので、液体を無駄に消費
することがなく有効に活用することができる。還流管１
８は、供給管６とともにタンク１の水平中心線と平行に
してあるので、還流した液体によってタンク１内の液体
とガスとが混ざり合うようなことはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明封液装置の第一の実施形態を示す一部を
断面とした正面図である。

【図２】本発明封液装置を機械装置に設置した状態の一
例を示す正面図である。

【図３】本発明封液装置の第二の実施形態を示す断面図
である。

【図４】本発明封液装置の第三の実施形態を示す一部を
断面とした正面図である。

【図５】本発明封液装置の第四の実施形態を示す断面図
である。

【図６】従来のメカニカルシールの一例を示す断面図で
ある。

【図７】従来の封液装置の一例を示すフローチャート図
である。

【図８】従来の封液装置の他の例を示すフローチャート
図である。

【図９】従来の封液装置の更に他の例を示すフローチャ
ート図である。

【符号の説明】

１ 液体貯蔵タンク ２ 開口部 ３ 点検用ガラス ４ 内枠 ５ 外枠 ６ 液体供給管 ７ 機械装置の回転軸 ８ メカニカルシール ９ 液体供給バルブ １０ ガス圧入用バルブ １１ ろ過槽 １２ 基台 １３ 回転用駆動軸 １４ 解砕装置 １５ 解砕羽根 １６ モータ １７ 窓

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転あるいは反転して上下を逆転する機
   械装置で使用するメカニカルシールにタンクから液体を
   供給するに際し、円筒体あるいは球形体としたタンク１
   内の液体は、ガスの圧入力によって機械装置の回転中心
   線と平行する方向へ送り出してメカニカルシール８に供
   給可能としたことを特徴とするメカニカルシールの封液
   方法。
2. 【請求項２】 回転あるいは反転して上下を逆転する機
   械装置で使用するメカニカルシールに液体を供給する封
   液装置において、液体を貯蔵するタンク１の水平中心部
   およびメカニカルシール８への液体の送り出し方向は、
   機械装置の回転中心線と平行状態とするとともにタンク
   １には液体の供給およびガスの圧入を可能としたことを
   特徴とするメカニカルシールの封液装置。
3. 【請求項３】 液体を貯蔵するタンク１は、円筒体であ
   ることを特徴とする請求項２に記載するメカニカルシー
   ルの封液装置。
4. 【請求項４】 液体を貯蔵するタンク１は、球形体であ
   ることを特徴とする請求項２に記載するメカニカルシー
   ルの封液装置。
5. 【請求項５】 タンク１とメカニカルシール８とは一本
   の供給管６で接続したことを特徴とする請求項２に記載
   するメカニカルシールの封液装置。
6. 【請求項６】 タンク１とメカニカルシール８とは、供
   給管６と還流管１８とにより接続したことを特徴とする
   請求項２に記載するメカニカルシールの封液装置。