JP2006083992A - Mechanical seal cooler - Google Patents
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Description
本発明は、化学工業用機械やポンプ、その他の各種機械の回転軸部に設けられたメカニカルシール用のクーラーに関する。 The present invention relates to a cooler for a mechanical seal provided on a rotary shaft portion of a machine for chemical industry, a pump, or other various machines.
従来、化学工業用機械等の回転軸部に設けられたメカニカルシールに使用するフラッシング流体の液温が高い場合、クーラーを用いてこのフラッシング流体を冷却している。ここで用いられるクーラーは、密封されたシェル(密封筒体)の内部に冷却用チューブを設け、この冷却用チューブに高温のフラッシング流体を流すと共に、冷却チューブの外側にシェルの内部に導入された冷却水を満たすことにより、上記冷却チューブを介して高温のフラッシング流体と冷却水との間で熱交換を行い、フラッシング流体の液温を下げてメカニカルシールの冷却を行うものである。 Conventionally, when the liquid temperature of a flushing fluid used for a mechanical seal provided in a rotary shaft portion of a chemical industrial machine or the like is high, the flushing fluid is cooled using a cooler. The cooler used here is provided with a cooling tube inside a sealed shell (sealed cylinder), and a high-temperature flushing fluid is allowed to flow through the cooling tube and introduced into the shell outside the cooling tube. By filling the cooling water, heat exchange is performed between the high-temperature flushing fluid and the cooling water through the cooling tube, and the temperature of the flushing fluid is lowered to cool the mechanical seal.
ところが、現在、石油化学や精製工場をはじめ各工場で使用している冷却水は、クーリングタワーで工場内に配水される循環水を使用しているため、防錆剤やSi,Ca等の硬質物を含んでいる場合が多く、またクーラーの冷却チューブの入口と出口では温度差が大きいため、冷却チューブの外周面に多量の上記硬質物が付着し、堆積する。その結果、クーラーの熱効率が低下し、高温のフラッシング流体を十分に冷却させることができず、メカニカルシールのトラブルにつながる。そこで、図4に示すように冷却チューブ30の外周面やシェル31内面等に所定厚さのフッ素樹脂32をコーティングすることで、冷却水に含まれる硬質物が冷却チューブ30やシェル31に付着するのを防止したクーラー33が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
However, the cooling water currently used in petrochemical and refinery factories uses circulating water distributed in the factory by the cooling tower, so rust inhibitors and hard materials such as Si and Ca are used. In addition, since there is a large temperature difference between the inlet and outlet of the cooling tube of the cooler, a large amount of the hard material adheres to and accumulates on the outer peripheral surface of the cooling tube. As a result, the thermal efficiency of the cooler is reduced, and the high-temperature flushing fluid cannot be sufficiently cooled, resulting in a mechanical seal trouble. Therefore, as shown in FIG. 4, the hard material contained in the cooling water adheres to the
また、地理的要因で工業用水の確保が難しい状況下においては、海水が冷却水として用いられており、この場合ステンレス等からなる冷却チューブが応力腐食割れを起こすことがある。これを防止するために、冷却チューブの構成材としてチタンが用いられている。しかし、海水中で自然電位の低い卑な金属(アノード)からなるシェル等に対して、自然電位の高い貴な金属(カソード)からなる上記チタンを使用すると、チタン製の冷却チューブとシェル、その他の配管部材との間で発生する電位差によりシェル等に異種金属接触腐食(電食)が生じる。このような腐食を防止するため、図5(a)に示すように、シェル50の長手方向に延びる円筒形状の犠牲陽極棒51を配置し、この犠牲陽極棒51を長い取付ボルト52によってシェル50に固定することが考えられる。
しかしながら、図4に示す上記クーラー33では、コーティングされていない各部材の隙間や、メンテナンス時の当てキズによるフッ素樹脂32の損傷部分へ海水が浸入することで、シェル31の腐食が進行していくという問題がある。
また、犠牲陽極棒を使用している図5(a)の上記クーラーでは、図5(b)に示すように犠牲陽極棒51が痩せてきた場合、この犠牲陽極棒51と取付ボルト52との間に隙間Sができ、海水中の不純物等がこの隙間に介在することで、接触抵抗が増大し犠牲陽極棒51としての効果が十分発揮できなくなり、結果としてシェル50の腐食が発生する。
そこで、本発明はこのような従来技術の問題点に鑑み、シェル(密封筒体)の腐食を防止すると共に、犠牲陽極材の効果を長期間に亘って維持することができるメカニカルシール用クーラーを得ることを目的とする。
However, in the
5A using the sacrificial anode rod, when the
Therefore, in view of the problems of the prior art, the present invention provides a mechanical seal cooler that can prevent the corrosion of the shell (sealed cylinder) and maintain the effect of the sacrificial anode material over a long period of time. The purpose is to obtain.
上記目的を達成するため、本発明は次の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明は、冷却水の流入口と流出口とを有する密封筒体と、この密封筒体の内部に設けられかつ高温流体を流動させる冷却チューブと、前記密封筒体及び前記冷却チューブの電食を防止する犠牲陽極材と、この犠牲陽極材を前記密封筒体の内部に配置するための芯材とを備え、前記冷却チューブが、前記密封筒体に対して貴な電位を有する金属からなり、前記芯材が、前記密封筒体に対して同じ若しくは卑であり、かつ前記犠牲陽極材に対して貴である電位を有する金属からなり、前記犠牲陽極材が、前記冷却水が浸入しない程度に前記芯材に密着して固定されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention takes the following technical means.
That is, the present invention provides a sealed cylinder having an inlet and an outlet of cooling water, a cooling tube provided inside the sealed cylinder and allowing a high-temperature fluid to flow, and the sealing cylinder and the cooling tube. A metal having a sacrificial anode material for preventing electrolytic corrosion and a core material for disposing the sacrificial anode material inside the sealed cylindrical body, wherein the cooling tube has a noble potential with respect to the sealed cylindrical body The core material is made of a metal having the same or base with respect to the sealed cylinder and a noble potential with respect to the sacrificial anode material, and the sacrificial anode material is infiltrated with the cooling water. It is characterized by being fixed in close contact with the core material to such an extent that it does not occur.
上記本発明のメカニカルシール用クーラーによれば、密封筒体が冷却チューブに対して卑な電位を有し、芯材が当該密封筒体に対して同じ若しくは卑であり、かつ犠牲陽極材に対して貴な電位を有しているので、冷却チューブ、密封筒体及び芯材の異種金属接触腐食(電食)が犠牲陽極材によって防止される。また、犠牲陽極材が、芯材との間に冷却水が浸入しない程度に当該芯材に密着して嵌合されているので、犠牲陽極材と芯材との間(境界部)に冷却水が入り込めず当該境界部における異種金属接触腐食は起こらない。したがって、異種金属接触腐食は、犠牲陽極材の上記境界部以外のみから発生する。このことから、犠牲陽極材と芯材との間の隙間形成による接触抵抗の上昇を招くことがなく、犠牲陽極材の効果を長期間(犠牲陽極材の寿命期間)に亘って維持することができる。これにより、シェルや冷却チューブの腐食を長期間に亘って防止することができ、さらに、芯材が腐食しないので、犠牲陽極材の脱落等も防止することができる。 According to the above-described mechanical seal cooler of the present invention, the sealed cylinder has a base potential with respect to the cooling tube, the core is the same or base with respect to the sealed cylinder, and the sacrificial anode material Therefore, the sacrificial anode material prevents the different metal contact corrosion (electric corrosion) of the cooling tube, the sealing cylinder, and the core material. Further, since the sacrificial anode material is closely fitted to the core material so that the cooling water does not enter between the core material, the cooling water is provided between the sacrificial anode material and the core material (boundary portion). Does not enter, and no foreign metal contact corrosion occurs at the boundary. Therefore, dissimilar metal contact corrosion occurs only from the boundary portion of the sacrificial anode material. From this, it is possible to maintain the effect of the sacrificial anode material over a long period (the lifetime of the sacrificial anode material) without causing an increase in contact resistance due to the formation of a gap between the sacrificial anode material and the core material. it can. Thereby, corrosion of a shell and a cooling tube can be prevented over a long period of time, and further, since the core material does not corrode, it is possible to prevent the sacrificial anode material from dropping off.
また、上記本発明において、前記犠牲陽極材は、柱形状を呈すると共に密封筒体の長手方向に沿って配置されていることが好ましい。このように、犠牲陽極材が密封筒体の長手方向に沿って配置されることで、密封筒体に対する犠牲陽極材の効果が高まり、密封筒体の異種金属接触腐食を効果的に防止することができる。 Moreover, in the said invention, it is preferable that the said sacrificial anode material is arrange | positioned along the longitudinal direction of a sealing cylinder while exhibiting column shape. As described above, the sacrificial anode material is arranged along the longitudinal direction of the sealed cylindrical body, so that the effect of the sacrificial anode material on the sealed cylindrical body is enhanced, and the dissimilar metal contact corrosion of the sealed cylindrical body is effectively prevented. Can do.
上記のように密封筒体の長手方向に沿って配置した犠牲陽極材の長さ寸法が、密封筒体の長さ寸法の1/4以上であることが好ましい。例えば、密封筒体を構成する両端のプレート材のうち、冷却チューブが溶接される一方側のプレート材を冷却チューブと同じ金属で構成し、他方側のプレート材に犠牲陽極材を取り付けた場合、犠牲陽極材の先端から一方側のプレートまでの距離が遠いと当該プレートの異種金属接触腐食が起こるおそれがある。そのため、犠牲陽極材の長さ寸法を密封筒体の長さ寸法の1/4以上とし、犠牲陽極材の先端から上記プレートまでの距離を近くすることで、当該プレートの異種金属接触腐食を確実に防止することができる。 As described above, it is preferable that the length dimension of the sacrificial anode material arranged along the longitudinal direction of the sealed cylinder is ¼ or more of the length dimension of the sealed cylinder. For example, among the plate materials at both ends constituting the sealed cylinder, the plate material on one side to which the cooling tube is welded is made of the same metal as the cooling tube, and the sacrificial anode material is attached to the plate material on the other side, If the distance from the tip of the sacrificial anode material to the one side plate is long, there is a possibility that the different metal contact corrosion of the plate occurs. For this reason, the length of the sacrificial anode material is set to 1/4 or more of the length of the sealed cylinder, and the distance from the tip of the sacrificial anode material to the above plate is reduced, so that different metal contact corrosion of the plate is ensured. Can be prevented.
また、犠牲陽極材と芯材とを密着させるために、犠牲陽極材を芯材に一体成形することが好ましい。例えば射出成形等により一体成形すれば、犠牲陽極材と芯材とを簡易かつ確実に密着させることができるからである。 In order to make the sacrificial anode material and the core material come into close contact with each other, it is preferable that the sacrificial anode material is integrally formed with the core material. This is because, for example, by integrally molding by injection molding or the like, the sacrificial anode material and the core material can be easily and reliably adhered.
上記本発明において、密封筒体に当該密封筒体の外部に貫通しない取付部が設けられ、芯材が当該取付部を介して密封筒体に取り付けられていることが好ましい。この場合、芯材が、密封筒体の外部に貫通していない取付部を介して取り付けられているので、冷却水が取付部から漏れるのを防ぐことができる。 In the present invention, it is preferable that the sealing cylinder is provided with an attachment portion that does not penetrate outside the sealing cylinder, and the core member is attached to the sealing cylinder via the attachment portion. In this case, since the core member is attached via the attachment portion that does not penetrate to the outside of the sealed cylindrical body, it is possible to prevent the cooling water from leaking from the attachment portion.
上記の通り、本発明によれば、犠牲陽極材と芯材との間の接触抵抗の上昇を抑えたので、シェルの腐食が防止され、かつ犠牲陽極材の効果を長期間に亘って維持することができる。 As described above, according to the present invention, since the increase in contact resistance between the sacrificial anode material and the core material is suppressed, the corrosion of the shell is prevented and the effect of the sacrificial anode material is maintained over a long period of time. be able to.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係るメカニカルシール用クーラー1を示している。このメカニカルシール用クーラー(以下、クーラーという)は、化学工業用機械等の回転軸部に設けられたメカニカルシールのフラッシング流体の液温を冷却するために用いられているもので、冷却水の流入口11と流出口12とを有する密封筒体(シェル)2と、高温の流体を流動させる冷却チューブ3と、シェル2の内部に設けられた陽極部材4とによって主構成されている。また、当該陽極部材4は、犠牲陽極棒5(犠牲陽極材)と芯材6とからなっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a
上記シェルの一端部(図1右側)が、ボルト及びナット7によって固定された円形側板8によって封じられており、他端部(図1左側)が、ボルト及びナット9によって固定されたフランジ10によって封じられている。上記円形側板8の中央部には流入口11が設けられており、この流入口11からシェルの中へ冷却水(海水)が流入する。また、シェルの外周の他端部近傍には流出口12が設けられており、上記流入口11から入った冷却水がシェル2の内部を循環してこの流出口12から出るようになっている。
One end (right side in FIG. 1) of the shell is sealed by a
また、高温の流体を流動させる上記冷却チューブ3は、シェル2の内周径よりも若干小さい径で、かつシェル2の長手方向を軸方向として周回するように設けられている。この冷却チューブ3の両端部は、フランジ10に設けられた流体入口部13と流体出口部14とにそれぞれ溶接して連結されている。断面L字形状の2つセットプレート15が、シェルの下部に所要間隔をあけて取り付けられており、このセットプレート15でクーラー1が所定場所に設置される。
The
陽極部材4は、他部材(シェル等)の異種金属接触腐食(電食)を防止する犠牲陽極棒5と、この犠牲陽極棒5をシェル2の内部に配置する芯材6とから構成されている。このうち、犠牲陽極棒5は、芯材6に密着して嵌合(固定)されており、当該芯材6が、フランジ10側に向かって犠牲陽極棒5を串刺す状態で円形側板8に立設されている。すなわち、犠牲陽極棒5及び芯材6は、シェル2の長手方向に沿うようにして配置されており、このことからシェル2に対する犠牲陽極棒5の効果が高まり、シェル2の異種金属接触腐食を効果的に防止することができる。
The
犠牲陽極棒5は、内周部に芯材6が貫通した所要径の円筒形状を呈し、かつ、シェル2の長手方向寸法Lの約半分の長さで形成されている。なお、犠牲陽極棒5は、その長さ寸法Sがシェルの長さ寸法Lの1/4以上であるように構成することが好ましく、このようにすることで、フランジ10の異種金属接触腐食を確実に防止することができる。その理由は、犠牲陽極棒5の先端部5aからフランジ10までの距離f1を短くすることで、当該犠牲陽極棒5が、シェル2に腐食防止効果を及ぼしている状態下においても、フランジ10に対する電食防止効果を低下させないようにするためである。仮に、犠牲陽極棒5の先端部5aからフランジ10までの距離f1が長ければ、シェル2の異種金属接触腐食が防止される反面、フランジ10の異種金属接触腐食が発生するおそれがある。
The
芯材6は、犠牲陽極棒5の内周径と同じ径を有する円柱形状を呈しており、犠牲陽極棒5の内周部に嵌合しかつ先端部6aを少し突出させる状態で配置されている。また、この芯材6は、その外周部で冷却水が浸入しない程度に犠牲陽極棒5と隙間無く密着している(図2(a)参照)。したがって、シェル2の内部に満たされた冷却水が、犠牲陽極棒5と芯材6との境界部16に介在することがないことから、当該境界部16における犠牲陽極棒5の溶解が起こらないようになっている。なお、犠牲陽極棒5と芯材6とを隙間の無いように互いに密着させるためには、例えば芯材6の周りに犠牲陽極材を射出成形によって一体成形すればよい。射出成形により一体化すれば、犠牲陽極棒5と芯材6とを簡易かつ確実に密着させることができるからである。また、犠牲陽極棒5の内周部と芯材6の外周部との間に締めしろを設けて、これらを締まりばめによって密着させてもよい。締りばめとするには、犠牲陽極棒5に芯材6をプレス等により圧入するか、焼きばめ等とすればよい。
The
また、芯材6の基端部6bにはネジ部17が形成されており、このネジ部17と円形測板8の内面に形成されたネジ穴18(取付部)とが互いに螺合することにより、芯材6が円形側板8に取り付けられている。上記ネジ穴18は、円形側板8の径方向中心部から径外側へ少しずれたところに設けられており、陽極部材4が、シェル2の軸心からずれるように配置されている。これにより、犠牲陽極棒5が、冷却チューブ3に近くなり当該冷却チューブ3の電食防止効果を高めることができる。また、このネジ穴18は、円形側板8の外面には貫通していない。したがって、シェル2の内部の流体が螺合部分19に侵入しても、シェル2の外部へ漏れ出すことがなく、ネジ穴18(取付部)における流体の漏れを確実に防止することができる。さらに、図1の拡大図に示すように、芯材6のネジ部17に緩み止め用のナット20が螺合しており、このナット20が円形側板8側に締め付けられる力によって、芯材6が緩むのが防止されている。これにより、芯材6をシェル2に簡単に取り付けることができ、かつ、シェル2に対する芯材6の緩みが防止され、クーラー1の長期間の使用における信頼性を確保することができる。
Further, a
上記各部材の構成材に関して、上記フランジ10及び冷却チューブ3は、シェル2に対して貴な電位(自然電位)を有する金属材料(カソード)であるチタンからなり、上記シェル2及び円形側板8は、いずれも冷却チューブ3に対して卑な電位を有する金属(アノード)であるステンレスからなっている。また、陽極部材4のうち芯材6は、シェル2と同じステンレスを用いており、犠牲陽極棒5にはこれよりも卑な電位を有するアルミニウムを採用している。なお、芯材6は、シェル2に対して同じ若しくは卑であり、かつ犠牲陽極棒5に対して貴である金属であればよい。冷却チューブ3にチタンを採用した理由は、ステンレス等を用いた場合に発生する応力腐食割れを、より電位の高いチタンを使用することで防止するためである。また、フランジ10にチタンを用いた理由は、当該フランジ10と冷却チューブ3とを溶接によって確実に連結するためである。シェル2、円形側板8にステンレスを用いたのはコスト面からであり、陽極部材4のうち芯材6にステンレスを用いたのは、シェル2と同様に腐食を避けて、犠牲陽極棒5をシェル2に対して長期にわたって支持するためである。なお、上記各部材の構成材は、本実施形態のものに限定するものではない。
Regarding the constituent materials of each member, the
上記本実施形態のクーラー1は、各種機械の回転軸部に設けられたメカニカルシールのフラッシング流体の温度が高くなる場合に、フラッシングラインに設置されるものである。冷却水(例えば、海水)は円形側板8の流入口11からシェル2の内部へ流入し、流出口12から流出する一方、高温のフラッシング流体は、フランジ10の流体入口部13から冷却チューブ3に流入し、シェル2の内部を周回しながら上記冷却水と間で熱交換を行う。この熱交換によってフラッシング流体は冷却され、流体出口部14から排出され、メカニカルシール(図示省略)側へ送られる。
The
上記本実施形態のクーラー1によれば、シェル2(密封筒体)が、冷却チューブ3に対して卑な電位を有する金属からなり、芯材6がシェル2に対して同じ電位をもっているので、犠牲陽極棒5によって冷却チューブ3、シェル2及び芯材6の異種金属接触腐食を防止することができる。また、犠牲陽極棒5が芯材6に密着して嵌合されているので、犠牲陽極棒5と芯材6との境界部16(接合部)に流体が入り込めず、当該境界部16における異種金属接触腐食は起こらない。したがって、異種金属接触腐食は、前記接合部16以外のみ、すなわち図2(b)の矢印で示すように犠牲陽極棒5の外周面5bや端面5cのみから発生する。このことから、境界部16において犠牲陽極棒5の溶解による隙間ができることがなく、例えば海水中の不純物が介在することもない。不純物が介在することがないので、犠牲陽極棒5と芯材6と間の接触抵抗の上昇を招くことがなく、犠牲陽極棒5の効果が低下せず、当該効果を長期間(犠牲陽極棒5の寿命期間)に亘って維持することができる。これにより、芯材6の腐食が防止され、クーラー1の長期使用による犠牲陽極棒5の脱落等を防止することができ、シェル2や冷却チューブ3の腐食を長期間に亘って防止することができる。
According to the
なお、上記実施形態は例示であり、限定的なものではない。例えば、図3に示すように犠牲陽極棒5の数を変更するため、犠牲陽極棒5及び芯材6からなる陽極部材4を、円形側板8の径方向中央部を中心として周方向で等間隔に3カ所設けるようにしてもよい。また、犠牲陽極棒5の形状を変えてその表面積を増やし、電食防止効果を高めてもよい。さらに、上記実施形態では犠牲陽極材を円筒形状としたが、例えば断面方形状や、その他各種の形状としてもよい。
In addition, the said embodiment is an illustration and is not limited. For example, as shown in FIG. 3, in order to change the number of
1 メカニカルシール用クーラー
2 シェル(密封筒体)
3 冷却チューブ
4 陽極部材
5 犠牲陽極棒
6 芯材
16 境界部
18 ネジ穴
20 ナット(緩み止め用)
1 Cooler for
3 Cooling
Claims (5)
前記冷却チューブが、前記密封筒体に対して貴な電位を有する金属からなり、前記芯材が、前記密封筒体に対して同じ若しくは卑であり、かつ前記犠牲陽極材に対して貴である電位を有する金属からなり、
前記犠牲陽極材が、前記冷却水が浸入しない程度に前記芯材に密着して固定されていることを特徴とするメカニカルシール用クーラー。 A sealed cylinder having an inlet and an outlet for cooling water, a cooling tube provided inside the sealed cylinder and allowing a high-temperature fluid to flow, and sacrifice for preventing electrolytic corrosion of the sealed cylinder and the cooling tube An anode material, and a core material for disposing the sacrificial anode material inside the sealed cylinder,
The cooling tube is made of a metal having a noble potential with respect to the sealed cylinder, and the core material is the same or base with respect to the sealed cylinder and is noble with respect to the sacrificial anode material. Made of a metal with potential,
The mechanical seal cooler, wherein the sacrificial anode material is fixed in close contact with the core material to such an extent that the cooling water does not enter.
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