JP2010065755A - 立軸用メカニカルシール装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メカニカルシールのシール部である静止密封環と回転密封環との接触面に、確実な洗浄や滅菌を行うことができる立軸用メカニカルシール装置を提供する。
【解決手段】立軸１と一体回転する回転密封環４と、静止密封環５と、回転軸１を囲繞して上下移動可能にシールハウジング３に支持されるスライドリング６と、静止密封環５を上昇させて回転密封環４に押付けるコイルバネ７と、静止密封環５を回転密封環４から離すコイルバネ８と、離脱用コイルバネ８による付勢力に抗してスライドリング６を強制上昇させるエアシリンダ９と、シール用空間部３０に冷却液を満して循環させる液封機構と、シール部Ｓ１の冷却作用を促進させる筒状堰き止め部１１とを有する第１メカニカルシールＭＳ１、及びタンデム用第２メカニカルシールＭＳ２を備えて立軸用メカニカルシール装置を構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に医薬・食品業界用の攪拌機等の洗浄や滅菌処理が必要とされる機器の軸封部に用いられる立軸用メカニカルシール装置に関するものである。

メカニカルシール装置は回転機器のシールを担うものとして多用されており、回転機器の一例として、攪拌槽内の流体を攪拌する攪拌機がある。攪拌機は、攪拌槽と、その内部下部に配備される攪拌翼と、攪拌翼を回転させるための攪拌槽の底部を上下に貫く立軸（縦向き回転軸）と、を有して構成されているものが多い。そして、立軸回りの液密性を得るための手段としてメカニカルシール装置が用いられる。この種のメカニカルシール装置としては、例えば、特許文献１において開示されるものが知られている。

また、メカニカルシール装置は医薬や食品業界においても、即ち、薬品や食品の攪拌機でも用いられる。薬品や食品等の分野においては、衛生上の観点から、流体の攪拌処理に際して無菌状態の処理を必要とされる場合が多い。その場合、攪拌槽内の無菌状態を維持するために、メカニカルシール装置に関しても、洗浄や滅菌が必要とされる。

静止密封環と回転密封環とを互いに軸方向に押付けてのシール部を有するメカニカルシール装置においては、そのシール部の接触面も洗浄や滅菌させるには、静止密封環と回転密封環とを互いに軸方向に引き離して維持させることが必要になるが、現状のメカニカルシール装置ではそのようなことが行える構造とはなっていない。従って、従来におけるメカニカルシール装置の洗浄、滅菌は、そのメカニカルシール装置を分解して行うしかなく、非常に面倒で煩わしいものであった。

そこで、特許文献２において開示されるように、ＣＩＰ（定置洗浄）やＳＩＰ（定置滅菌）と呼ばれる手段、即ち、メカニカルシール装置を分解をせずに洗浄や滅菌を行うことを可能とする手段により、前述の「面倒で煩わしい」という課題を解決可能なことが提案されている。それは、メカニカルシール部を囲む部分に無菌媒体室を形成して、その無菌媒体室を蒸気で滅菌したり、その室内に無菌水を導いたりして無菌状態を保つという手段である。

しかしながら、特許文献２による技術を用いても、シール部の接触面は所定の面圧で圧接状態となっているため、接触面に蒸気を到達ことができず、従って完全な滅菌を行えない。これは、滅菌に代えて、或いは併用して洗浄を行う場合にあっても、同様の問題が生ずる。
特開平７−１０３３３８号公報 特公平６−０８９８７２号公報

本発明の目的は、メカニカルシールにおけるシール部、即ち静止密封環と回転密封環との接触面についても、確実な洗浄や滅菌を行うことができる立軸用メカニカルシール装置を提供する点にある。

請求項１に係る発明は、立軸用メカニカルシール装置において、
上下方向の軸心Ｐを有する回転軸１と一体回転する回転密封環４と、
シールハウジング３に対して回転不能で、かつ、前記回転軸１の軸心Ｐ方向に移動可能に支持される状態で前記回転密封環４の下側に配置される静止密封環５と、
前記回転軸１を囲繞する筒状部材であって上下方向に所定範囲で往復移動可能に前記シールハウジング３に支持されるスライドリング６と、
前記静止密封環５を上昇付勢させて前記回転密封環４に押付けるべく前記スライドリング６と前記静止密封環５との上下間に介装されるシール用コイルバネ７と、
前記静止密封環５を前記回転密封環４から離すべく前記スライドリング６を下降付勢する離脱用コイルバネ８と、
前記シール用コイルバネ７によって前記静止密封環５が前記回転密封環４に押付けられるシール状態を得るべく前記離脱用コイルバネ８による付勢力に抗して前記スライドリング６を強制上昇させるエアシリンダ９と、
前記静止密封環５が前記回転密封環４に押付けられることによるシール部Ｓ１と前記回転軸１とで囲まれるシール用空間部３０に冷却液を供給して満しながら循環させる液封機構１０と、を有して成る第１メカニカルシールＭＳ１、
及び、前記第１メカニカルシールＭＳ１の下方に配置される第２メカニカルシールＭＳ２を備えるとともに、
前記スライドリング６の下部が、径外側に広がる大径フランジ部６ｆと、その大径フランジ部６ｆの外周端から下方に延びる円環状のピストン部６ｐとを有する形状に形成され、
前記シールハウジング３に、前記ピストン部６ｐの内外周に嵌合される内及び外摺動筒部２４，２５、並びに前記ピストン部６ｐの下方に位置する環状底壁部２６とで成る環状のシリンダ部４２が形成され、
前記シリンダ部４２と、前記ピストン部６ｐと、これらシリンダ部４２とピストン部６ｐとで囲まれるリング状のシリンダ室ｃｓにエア給排するために前記シールハウジング３に形成されるエア給排路２８と、によって前記エアシリンダ９が構成され、
前記堰き止め部１１を越えて流下してくる冷却液の戻り経路ｒが、前記シールハウジング３における前記大径フランジ部６ｆの下方に形成される空間３４を含む状態に構成されていることを特徴とするものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の立軸用メカニカルシール装置において、前記静止密封環５が前記回転密封環４に押付けられることによる所定のシール圧維持を可能としながら前記静止密封環５を下方付勢するための補助コイルバネ１３が装備されていることを特徴とするものである。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の立軸用メカニカルシール装置において、前記シール用コイルバネ７と前記静止密封環５との間に、前記スライドリング６の前記シールハウジング３に対する上下移動量ｄよりも少ない量ｅで上下移動可能に前記スライドリング６に支持される筒状のカラー１２が介装されるとともに、前記補助コイルバネ１３による下方付勢力が前記カラー１２に入力されるように構成されていることを特徴とするものである。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の立軸用メカニカルシール装置において、前記第１メカニカルシールＭＳ１に、前記スライドリング６における前記液封機構１０による冷却液の循環作用を前記シール部Ｓ１において促進すべく、前記スライドリング６から上方突出されて前記回転軸１とこれを囲繞する前記静止密封環５との間に遊嵌されるとともにその上端１１ａが前記シール部Ｓ１に達するように配設される筒状の堰き止め部１１が装備されていることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、詳しくは実施形態の項にて説明するが、スライドリングに作用するエアシリンダのエア圧を解除して離脱用コイルスプリングで下降移動させることにより、静止密封環を下降移動させて回転密封環との接触を断つシール開き状態にすることができる。シール開き状態にすることにより、シール部を形成する回転密封環と静止密封環との各接触面を露呈させて明確に洗浄や滅菌を行うことが可能となる。従って、これまで困難であったシール部及びその接触面（摺動面）の滅菌が可能となり、それによって機器（攪拌槽）のクリーン度における信頼性を高めることができる。その結果、メカニカルシールにおけるシール部、即ち静止密封環と回転密封環との接触面についても、確実な洗浄や滅菌を行うことができる立軸用メカニカルシール装置を提供することができる。

そして、第１メカニカルシールの下方に第２メカニカルシールを設けるタンデム構造のシール装置とされているので、攪拌槽の回転軸周りからの漏れ防止が完全なまでに行え、薬品や食品等のより衛生条件の厳しい流体にも十分対応できる利点がある。また、スライドリングをエア圧で上昇させるためのピストン部が大径化され、必要となる受圧面積が無理なく確保できて良好なエアシリンダ作動が実現される。

さらに、詳しくは実施形態の項にて説明するが、大径フランジ部下方の空間に存在する冷却液の圧により、大径フランジ部を上方に押すシリンダ室のような機能を発揮するようになり、従って、ピストン部に作用するエア圧が無くてもスライドリングをシール作用位置に維持可能になる、という利点も得られる。つまり、液封機構によって第１メカニカルシールを機能させることが兼ねられるものとなり、エアシリンダによるスライドリングの上昇付勢はシール装置としての作動開始時に一瞬的に行えば良く、省エネ化や合理化を図ることができる。

請求項２の発明によれば、補助コイルバネが常に静止密封環を下降付勢しているので、シール開き状態に切換えられた際の静止密封環の下降移動を助長することができ、静止密封環５の下降移動によるシール開き状態をより確実に得ることができる。また、補助コイルバネにより、メカニカルシール装置の搬送時に静止密封環をふら付かないように押えて安定させる機能も発揮可能である。

請求項３の発明によれば、スライドリングの下降移動に伴うシール部の開き量ｗは、スライドリングのシールハウジングに対する上下移動量ｄからカラーのスライドリングに対する上下移動量ｅを減じた値、即ち、ｗ＝ｄ−ｅ（図２参照）になる。これにより、スライドリングを十分なストローク（移動量ｄ）でアップダウンさせて明確に位置切換が行えるようにしながら、シール部の開き量（開き量Ｗ）は洗浄や滅菌に適した僅かな寸法に設定することができるという利点がある。

請求項４の発明によれば、上端がシール部に達する筒状の堰き止め部を有する液封機構によって、冷却液がシール用空間部を勢い良く循環するようになり、機構としての最頂部に位置されるシール部（第１メカニカルシールのシール部）にも冷却液が十分行き渡るようになる。従って、装置としての上端部に位置して通常は冷却が難しいシール部を、筒状の堰き止め部を設ける程度の簡単でコストアップも殆どない状態としながら十分に冷却でき、より合理的、経済的な立軸用メカニカルシール装置を提供することができる。

以下に、本発明による立軸用メカニカルシール装置の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１はシール作用状態の立軸用メカニカルシール装置の構造を示す断面図、図２はシール開き状態の断面図、図３は図１の第１メカニカルシールの拡大断面図、図４は別実施例による立軸用メカニカルシール装置を示す断面図である。

〔実施例１〕
実施例１による立軸用メカニカルシール装置Ａを図１，図２に示す。このメカニカルシール装置Ａは、上下向きの軸心Ｐを有する回転軸（立軸）１の上下に第１メカニカルシールＭＳ１と第２メカニカルシールＭＳ２を並べて成るタンデム構造のものに構成されている。一例として、メカニカルシール装置Ａは攪拌機（符記省略）に用いられるものであって、回転軸１は、攪拌槽２の下端部に連結されるシールハウジング３を上下に貫いて配置され、その上端部には攪拌翼（図示省略）が装備される。

シールハウジング３は、攪拌槽２にボルト連結される取付フランジ３Ａと、これの上側にボルト連結され上端フランジ３Ｂと、取付フランジ３Ａの下側にボルト連結される中間フランジ３Ｃ、中間フランジ３Ｃの下側にボルト連結される下端フランジ３Ｄと、中間フランジ３Ｃの径内側で、かつ、下端フランジ３Ｄの上側に配置されるインナーフランジ３Ｅとを有して構成されている。第１メカニカルシールＭＳ１は、取付、上端、中間、及びインナーの各フランジ３Ａ〜３Ｃ，３Ｅと回転軸１とに亘って構成され、第２メカニカルシールＭＳ２は下端フランジ３Ｄと回転軸１とに亘って構成されている。

第１メカニカルシールＭＳ１は、図１，２に示すように、第１回転密封環４と、第１静止密封環５と、スライドリング６と、シール用コイルバネ７と、離脱用コイルバネ８と、エアシリンダ９と、液封機構１０と、堰き止め部１１と、カラー１２と、補助コイルバネ１３と、を有して構成されており、攪拌槽（攪拌缶）２の内部に対して直接シールする。Ｓｉｃ等の材料で成る第１回転密封環４は、回転軸１に一体回転状態で外嵌される第１スリーブ１４の先端フランジ部１４ａと、回転軸１に外嵌されて先端フランジ部１４ａにボルト連結される上端フランジ１５とで挟まれて回転軸と一体回転する円環状のものに形成されている。

Ｓｉｃ等の材料で成る第１静止密封環５は、上端フランジ３Ｂに上下スライド移動可能に内嵌されており、その下端には作用環１６が嵌合一体化されている。チタン等の材料で成る作用環１６は、その下側に位置される円筒状のカラー１２に相対上下移動可能で、かつ、カラー１２に植設されるピン１７によって相対回転不能に嵌合されている。つまり、第１静止密封環５は、シールハウジング３に対して回転不能で、かつ、回転軸１の軸心Ｐ方向に移動可能に支持される状態で第１回転密封環４の下側に配置されている。また、作用環１６にはスナップリング１８を介して円板１９が外嵌載置されている。

スライドリング６は、中間フランジ３Ｃに上下移動可能に内嵌される下部リング６Ａと、この下部リング６Ａの上端ボス部６ａに外嵌一体化される上部リング６Ｂとで成り、上部リング６Ｂにはシール用コイルバネ７を落し込み配置するための設置穴６ｂが形成されている。シール用コイルバネ７は、静止密封環５を上昇付勢させて回転密封環４に押付けるべくスライドリング６と静止密封環５との上下間に、より具体的には上部リング６Ｂとカラー１２との上下間に介装されている。

上部リング６Ｂには、カラー１２に螺着される逆さ向きの連動ボルト２０を相対上下移動可能に埋設装備する段付孔２１が形成されている。段付孔２１はボルト本体２０ａをスライド移動可能とする小孔部２１ａと、ボルト頭２０ｂを遊嵌する大孔部２１ｂとから構成されている。この構成により、連動ボルト２０は、即ち静止密封環５はスライドリング６に対して間隔ｅだけ上下方向（軸心Ｐ方向）に移動可能に構成されている。また、シール用コイルバネ７と連動ボルト２０とは軸心Ｐ回りの複数箇所に配置されており、設置穴６ｂや段付孔２１も対応する複数箇所に形成されている。

スライドリング６の下部である下部リング６Ａは、上端ボス部６ａの下端に続いて径外側に広が大径フランジ部６ｆ、及び大径フランジ部６ｆの外周端から続いて下方に延びる円環状のピストン部６ｐとを有する形状に形成され、中間フランジ３Ｃに対しては上下のＯリング２２，２３を用いてシールされている。そしてシールハウジング３に、ピストン部６ｐの内外周に嵌合される内及び外摺動筒壁部２４，２５、並びにピストン部６ｐの下方に位置する環状底壁部２６とで成る円環状のシリンダ部４２が形成されている。そして、シリンダ部４２と、ピストン部６ｐと、これらシリンダ部４２とピストン部６ｐとで囲まれるリング状のシリンダ室ｃｓにエア給排するべくシールハウジング３に形成されるエア給排路２８とにより、エアシリンダ９が構成されている。

内摺動筒壁部２４と環状底壁部２６とを有して成るインナーフランジ３Ｅには、ピストン部６ｐに対するＯリング２７が装備されており、中間フランジ３Ｃに入れ込み配置される首部Ｏリング２２、ピストン部６ｐに入れ込み配置される大径Ｏリング２３、及び内摺動筒壁部２４に入れ込み配置される内側Ｏリング２７のそれぞれは、摺動抵抗の軽減を可能とするＰＴＦＥ（フッ素樹脂）等で成るスリッパーリング２２ａ，２３ａ，２７ａを介して摺動部分と接する構造とされている。また、中間フランジ３Ｃには、大径フランジ部６ｆの上面に作用する離脱用コイルバネ８が入れ込み配置されており、静止密封環５を回転密封環４から離すべくスライドリング６を下降付勢する機能が発揮される。

エアシリンダ９は、シール用コイルバネ７によって静止密封環５が回転密封環４に押付けられるシール状態を得るべく離脱用コイルバネ８による付勢力に抗してスライドリング６を強制上昇させるものである。即ち、エア給排路２８からのエア供給により、シリンダ室ｃｓが膨張すべくピストン部６ｐが持ち上がり、従って、大径フランジ部６ｆが中間フランジ３Ｃの当接面２９に当接する位置迄スライドリング６を上昇移動させ、かつ、それによって静止密封環５が回転密封環５に押圧付勢されて当接しての第１シール部Ｓ１が形成されるシール状態（図１，３に示す状態）を維持可能になる。

図１，３に示すように、上端フランジ３Ｂには、円板１９を下向きに押すように作用する複数の補助コイルバネ１３が入れ込み配置されている。これは、カラー１２と共に静止密封環５を下降付勢しており、静止密封環５が回転密封環４に押付けられることによる所定のシール圧維持を可能としながら静止密封環５を下方付勢するための手段である。つまり、シール用コイルバネ７と静止密封環５との間に、スライドリング６のシールハウジング３に対する上下移動量ｄよりも少ない量ｅで上下移動可能にスライドリング６に支持される筒状のカラー１２が介装されるとともに、補助コイルバネ１３による下方付勢力が円板１９を介してカラー１２に入力されるように構成されている。補助コイルバネ１３の機能は、後述するシール開き状態時において自重下降する静止密封環５の下降移動をより確実化させるためのものであり、必ず必要なものというわけではない。

液封機構１０は、静止密封環５が回転密封環４に押付けられることによる第１シール部Ｓ１と回転軸１とで囲まれるシール用空間部３０に冷却液を供給して満しながら循環させるものであり、第メカニカルシールＭＳ２の第２シール部Ｓ２も冷却する。即ち、取付フランジ３Ａの入口路３１から供給される冷却液が、第１メカニカルシールＭＳ１の第１シール部Ｓ１を冷却し、次いで、第２メカニカルシールＭＳ２の第２シール部Ｓ２を冷却した後、下端フランジ３Ｄに形成されている出口路３２を通って機外に排出される。

冷却液の流路を詳述すると、入口路３１から入ってくる冷却液は、上部リング６Ｂの周辺部分を通ってカラー１２の内側に入り、上部リング６Ｂの上部に一体形成されているリング筒部（「筒状の堰き止め部」の一例）１１と静止密封環５との間の環状部分を競り上がるように移動してシール用空間部３０に達し、シール部Ｓがその内側から冷却液によって冷却される。尚も、上昇移動する冷却液がリング筒部１１の頂上に達すると、今度はリング筒部１１と第１スリーブ１４との間の環状部分を通って下降し、インナーフランジ３Ｅの内側部分を通って下側のシール用空間部３３に達して第２シール部Ｓ２をその外側から冷却する。そして、尚も下降する冷却液は出口路３２に達っする、という具合である。

リング筒部１１は、スライドリング６における液封機構１０による冷却液の循環作用が第１シール部Ｓ１において促進されるべく、スライドリング６から上方突出されて回転軸１（第１スリーブ１４）とこれを囲繞する静止密封環５との間に遊嵌されるとともに、その上端１１ａが第１シール部Ｓ１に達するように配設されている。実施例１においては、堰き止め部の上端１１ａは、シール作用状態における第１シール部Ｓ１よりも若干高い位置に、より詳しくは接触面４ａ，５ａより少し高い位置に設定されている。供給路３１から供給される冷却液がシールハウジング３の内部を満たしながら流れるので、リング筒部１１が無くても、シール用空間部３０に冷却液は存在するが、その部分は流れの溜まり場となって澱んだ状態になることが容易に予測される。故に、上方突出するリング筒部１１を設ける本発明のものでは、冷却液がシール用空間部３０を勢い良く循環するようになり、機構としての最頂部に位置される第１シール部Ｓ１をも効率良く冷却及び潤滑することができる。

スライドリング６を上昇移動させるにはエアシリンダ９を用いるが、入口路３１から供給される冷却液がシールハウジング３内を満たすことにより、その液圧（冷却液の封入圧）によってエアシリンダ９を用いることなくスライドリング６をシール作用位置に維持可能に構成されている。つまり、リング筒部１１を越えて流下してくる冷却液の戻り経路ｒが、シールハウジング３における大径フランジ部６ｆの下方に形成される空間、即ち下方空間部分３４を含む状態に構成されているから、インナーフランジ３Ｅの内側に形成されているその下方空間部分３４が、これに存在する冷却液の圧によって大径フランジ部６ｆを上方に押すシリンダ室のような機能を発揮するようになる。従って、ピストン部６ｐに作用するエア圧が無くてもスライドリング６を、これが上昇した位置であるシール作用位置に維持可能になる。

第２メカニカルシールＭＳ２は、回転軸１及び第１スリーブ１４に亘って外嵌される第２スリーブ３５の上端懐部３５ａに支持される第２回転密封環３６と、その下方に配置される第２静止密封環３７と、第２静止密封環３７を受けて固定的に支持する可動筒台３８と、付勢コイルバネ３９とから構成されている。可動筒台３８の下部は下端フランジ３Ｄ下端の内向きフランジ部３ｄに上下スライド可能に内嵌されており、内向きフランジ部３ｄに植設される複数のボルト４０により、可動筒台３８は、軸心Ｐ回りに回動不能で、かつ、軸心Ｐ方向には所定範囲内で往復移動可能にシールハウジング３に支持されている。

また、可動筒台３８に入れ込み配置されて内向きフランジ部３ｄに載置される複数の付勢コイルバネ３９の付勢力によて第２静止密封環３７が上昇方向に押圧付勢されており、それによって第２静止密封環３７と第２回転密封環３６とが圧接されて第２シール部Ｓ２を形成している。尚、４１は第２スリーブ３５に植設されるピンであり、第２回転密封環３６と第２スリーブ３５との相対回転を不能としている。

次に、第１メカニカルシールＭＳ１の作用について説明する。エア給排路２８からエア供給されているとき、又は入口路３１か冷却液が供給されてシールハウジング３の内部に冷却液の圧が立っているときは、図２，３に示すように、スライドリング６がシール作用位置に上昇しており、第１メカニカルシールＭＳ１は、第１静止密封環５が第１回転密封環４に圧接されてのシール作用状態になっているとともに、第２メカニカルシールＭＳ２も第２シール部Ｓ２が機能するシール作用状態になっている。このタンデム構造のメカニカルシール装置（用途的には封液加圧式ダブルシール）Ａにより、攪拌槽２を回転軸１回りで良好にシールすることができる。

このシール作用状態においては、シールハウジング３の高さ位置としては上下中間の位置にある入口路３１から冷却液を注入する構造としながらも、リング筒部１１の存在によって機構最頂部に位置する第１シール部Ｓ１を十分冷却することができるとともに、その冷却液の液圧を用いてスライドリング６を上昇したシール作用位置に維持できるように液封機構１０が構成されている。

そして、エア供給の停止、或いは冷却液の供給停止を行うと、図２に示すように、離脱用コイルバネ８の付勢力によってスライドリング６が、大径フランジ部６ｆがインナーフランジ３Ｅの上面に当接して定まる開放位置に下降移動並びに維持され、それに伴って第１静止密封環５が下がって各接触面４ａ，５ａどうしの間に上下間隔ｗの間隙が生じて第１シール部Ｓ１が機能しなくなるシール開き状態に切換えられる。このときの第１シール部Ｓ１の開き量ｗは、スライドリング６のシールハウジング３に対する上下移動量ｄからカラー１２のスライドリング６に対する上下移動量ｅを減じた値、即ち、ｗ＝ｄ−ｅになる。これにより、スライドリング６を十分なストローク（移動量ｄ）でアップダウンさせて明確に位置切換が行えるようにしながら、第１シール部Ｓ１の開き量（開き量ｅ）は洗浄に適した僅かな寸法に設定することができている。また、補助コイルバネ１３の下降付勢力により、カラー１２に載置されていて連結はされていず、自重によって連れ下降するであろう第１静止密封環５を確実に押し下げる機能が発揮される。

シール開き状態にすることにより、第１シール部Ｓ１の各接触面４ａ，５ａを露呈させて明確に洗浄することができ、例えば、ＳＩＰに基づく滅菌条件である、「１２１°Ｃ以上のスチーム（蒸気）を２０分間通すことによって、メカニカルシール部分の滅菌を行うこと」も無理なく可能となる。従って、これまで困難であったシール部及びその接触面（摺動面）の滅菌が可能となり、それによって機器（攪拌槽）のクリーン度における信頼性を高めることができる。また、スライドリング６に径の大なる大径フランジ部６ｆを形成することにより、下方空間部分３４に冷却液が満たされることによる液圧によってスライドリング６を離脱用コイルバネ８の付勢力に抗して持上げることが可能であり、液封機構１０の作動によってシール作用状態を維持できる利点もある。

立軸用メカニカルシール装置Ａの洗浄例としては、回転軸１が回転停止された攪拌機の運転停止後に、シールハウジング３内に冷却液を張ったまま、或いは冷却液を抜いてエア供給口２８からエア加圧したまま、攪拌槽２内のＣＩＰ（定置洗浄）モード（ＣＩＰ工程）に移行する。その後、冷却液又は／及びエア供給を止め、第１シール部Ｓ１を開いてのシール開き状態にしてＳＩＰ（定置滅菌）モード（ＳＩＰ工程）に移行する。攪拌槽２内に上述した蒸気（純粋蒸気）が供給され、その蒸気が各接触面４ａ，５ａを通過して滅菌するとともにシールハウジング３内、即ち冷却液の通り道を通った後、出口路３２（又は入口路３１）から排出される。

尚、補助コイルバネ１３は、上述したように、確実に第１静止密封環５をカラー１２に追従下降移動させるためのものであるが、メカニカルシール装置の搬送時に第１静止密封環５を押えて安定させる機能も有している。

〔別実施例〕
図４に示すように、３箇所のスリッパーリング２２ａ，２３ａ，２７ａを省略した構造の第１メカニカルシールＭＳ１を有する立軸用メカニカルシール装置Ａとしても良い。

実施例１による立軸用メカニカルシール装置の構造を示す断面図 図１において第１メカニカルシールのシール部が開いた状態を示す断面図 図１における第１メカニカルシール部分の拡大断面図 別実施例による立軸用メカニカルシール装置を示す断面図

符号の説明

１ 回転軸
３ シールハウジング
４ 回転密封環
５ 静止密封環
６ スライドリング
６ｆ 大径フランジ部
６ｐ ピストン部
７ シール用コイルバネ
８ 離脱用コイルバネ
９ エアシリンダ
１０ 液封機構
１１ 堰き止め部
１１ａ 堰き止め部の上端
１２ カラー
１３ 補助コイルバネ
２４ 内摺動筒部
２５ 外摺動筒部
２６ 環状底壁部
２８ エア給排路
３０ シール用空間部
３４ 大径フランジ部の下方に形成される空間（下方空間部分）
４２ シリンダ部
ＭＳ１ 第１メカニカルシール
ＭＳ２ 第２メカニカルシール
Ｐ 上下方向の軸心
Ｓ１ シール部
ｃｓ シリンダ室
ｄ スライドリングの上下移動量
ｅ カラーの上下移動量
ｒ 冷却液の戻り経路

Claims (4)

1. 上下方向の軸心を有する回転軸と一体回転する回転密封環と、
   シールハウジングに対して回転不能で、かつ、前記回転軸の軸心方向に移動可能に支持される状態で前記回転密封環の下側に配置される静止密封環と、
   前記回転軸を囲繞する筒状部材であって上下方向に所定範囲で往復移動可能に前記シールハウジングに支持されるスライドリングと、
   前記静止密封環を上昇付勢させて前記回転密封環に押付けるべく前記スライドリングと前記静止密封環との上下間に介装されるシール用コイルバネと、
   前記静止密封環を前記回転密封環から離すべく前記スライドリングを下降付勢する離脱用コイルバネと、
   前記シール用コイルバネによって前記静止密封環が前記回転密封環に押付けられるシール状態を得るべく前記離脱用コイルバネによる付勢力に抗して前記スライドリングを強制上昇させるエアシリンダと、
   前記静止密封環が前記回転密封環に押付けられることによるシール部と前記回転軸とで囲まれるシール用空間部に冷却液を供給して満しながら循環させる液封機構と、を有して成る第１メカニカルシール、
   及び、前記第１メカニカルシールの下方に配置される第２メカニカルシールを備えるとともに、
   前記スライドリングの下部が、径外側に広がる大径フランジ部と、その大径フランジ部の外周端から下方に延びる円環状のピストン部とを有する形状に形成され、
   前記シールハウジングに、前記ピストン部の内外周に嵌合される内及び外摺動筒壁部、並びに前記ピストン部の下方に位置する環状底壁部とで成る円環状のシリンダ部が形成され、
   前記シリンダ部と、前記ピストン部と、これらシリンダ部とピストン部とで囲まれるリング状のシリンダ室にエア給排するために前記シールハウジングに形成されるエア給排路と、によって前記エアシリンダが構成され、
   前記堰き止め部を越えて流下してくる冷却液の戻り経路が、前記シールハウジングにおける前記大径フランジ部の下方に形成される空間を含む状態に構成されている立軸用メカニカルシール装置。
2. 前記静止密封環が前記回転密封環に押付けられることによる所定のシール圧維持を可能としながら前記静止密封環を下方付勢するための補助コイルバネが装備されている請求項１に記載の立軸用メカニカルシール装置。
3. 前記シール用コイルバネと前記静止密封環との間に、前記スライドリングの前記シールハウジングに対する上下移動量よりも少ない量で上下移動可能に前記スライドリングに支持される筒状のカラーが介装されるとともに、前記補助コイルバネによる下方付勢力が前記カラーに入力されるように構成されている請求項２に記載の立軸用メカニカルシール装置。
4. 前記第１メカニカルシールに、前記スライドリングにおける前記液封機構による冷却液の循環作用を前記シール部において促進されるべく、前記スライドリングから上方突出されて前記回転軸とこれを囲繞する前記静止密封環との間に遊嵌されるとともにその上端が前記シール部に達するように配設される筒状の堰き止め部が装備されている請求項１〜３の何れか一項に記載の立軸用メカニカルシール装置。

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