JP2018062948A - Mechanical seal and sealed structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転環と固定環とを備えるメカニカルシール及び密封構造に関する。 The present invention relates to a mechanical seal and a sealing structure including a rotating ring and a fixed ring.
メカニカルシールにおいては、固定環と回転環との摺動により発熱する。そのため、熱による劣化を抑制するために、冷却液を流して、メカニカルシールの昇温を抑制する技術が知られている。しかしながら、単に冷却液を流すだけでは、メカニカルシールの昇温を十分に抑制することができない場合がある。 In the mechanical seal, heat is generated by sliding between the stationary ring and the rotating ring. Therefore, in order to suppress deterioration due to heat, a technique is known in which a coolant is supplied to suppress the temperature rise of the mechanical seal. However, there are cases where the temperature rise of the mechanical seal cannot be sufficiently suppressed by simply flowing the coolant.
本発明の目的は、冷却効果の向上を図ったメカニカルシール及び密封構造を提供することにある。 The objective of this invention is providing the mechanical seal and sealing structure which aimed at the improvement of the cooling effect.
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。 The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
本発明のメカニカルシールは、
回転軸に対して固定される回転環と、
該回転軸が挿通される軸孔を有するハウジングに対して固定され、かつ前記回転環に対して摺動する固定環と、
を備えるメカニカルシールであって、
前記固定環には、一端側端面から他端側端面に連通するように構成され、冷却液が流れる流路となる通路が形成されていることを特徴とする。
The mechanical seal of the present invention is
A rotating ring fixed to the rotation axis;
A fixed ring that is fixed to a housing having a shaft hole through which the rotary shaft is inserted and that slides with respect to the rotary ring;
A mechanical seal comprising:
The stationary ring is configured to communicate with one end side end face to the other end side end face, and is formed with a passage serving as a flow path through which the coolant flows.
また、本発明の密封構造は、
回転軸と、
該回転軸が挿通される軸孔を有するハウジングと、
前記回転軸に対して固定される回転環と、前記ハウジングに対して固定され、かつ前記回転環に対して摺動する固定環と、を有するメカニカルシールと、
を備え、前記回転環及び固定環の外周面側の領域には冷却液が流れるように構成されている密封構造において、
前記固定環には、一端側端面から他端側端面に連通するように構成され、冷却液が流れる流路となる通路が形成されていることを特徴とする。
The sealing structure of the present invention is
A rotation axis;
A housing having a shaft hole through which the rotating shaft is inserted;
A mechanical seal having a rotating ring fixed to the rotating shaft, and a fixed ring fixed to the housing and sliding with respect to the rotating ring;
In a sealing structure configured to allow cooling liquid to flow in a region on the outer peripheral surface side of the rotating ring and the stationary ring,
The stationary ring is configured to communicate with one end side end face to the other end side end face, and is formed with a passage serving as a flow path through which the coolant flows.
これらの発明によれば、固定環には、一端側端面から他端側端面に連通するように構成された通路に冷却液が流れるため、固定環と冷却液との接触面積を広くすることができる。これにより、固定環の冷却効果を高くすることができる。 According to these inventions, since the coolant flows in the passage configured to communicate from the end surface on one end side to the end surface on the other end side in the stationary ring, the contact area between the stationary ring and the coolant can be increased. it can. Thereby, the cooling effect of a stationary ring can be made high.
前記通路は連通溝により構成され、かつ該連通溝の内壁面全体に冷却液が接するように構成されているとよい。 The passage may be constituted by a communication groove, and the coolant may be in contact with the entire inner wall surface of the communication groove.
また、前記通路は貫通孔により構成され、かつ該貫通孔の内壁面全体に冷却液が接する
ように構成されていることも好適である。
It is also preferable that the passage is constituted by a through hole and that the coolant is in contact with the entire inner wall surface of the through hole.
更に、前記回転環の外周面の中央には、環状溝が形成されているとよい。 Furthermore, an annular groove may be formed in the center of the outer peripheral surface of the rotating ring.
これにより、環状溝に冷却液が流れるため、回転環と冷却液との接触面積を広くすることができる。これにより、回転環の冷却効果を高くすることができる。 Thereby, since a cooling fluid flows into an annular groove, the contact area of a rotating ring and a cooling fluid can be enlarged. Thereby, the cooling effect of a rotating ring can be made high.
なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。 In addition, said each structure can be employ | adopted combining as much as possible.
以上説明したように、本発明によれば、冷却効果の向上を図ることができる。 As described above, according to the present invention, the cooling effect can be improved.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified. .
(実施例)
図1〜図5を参照して、本発明の実施例に係るメカニカルシール及び密封構造について説明する。図1は本発明の実施例に係るメカニカルシールを備える密封構造の模式的断面図である。なお、図1中のメカニカルシールは、回転軸の中心軸線を含む面で切断した断面を示している。ただし、図1においては、説明の便宜上、特徴的な部分を示すため、切断位置の位相(周方向の位置)は適宜異なっている。また、図1においては、切断面のみを示し、奥行き線は適宜省略している。図2は本発明の実施例に係る固定環の側面図の一部である。図3は本発明の実施例に係る固定環の模式的断面図であり、図2中のAA断面図である。図4は本発明の変形例に係る固定環の側面図の一部である。図5は本発明の変形例に係る固定環の模式的断面図であり、図4中のBB断面図である。
(Example)
With reference to FIGS. 1-5, the mechanical seal and sealing structure based on the Example of this invention are demonstrated. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a sealing structure including a mechanical seal according to an embodiment of the present invention. In addition, the mechanical seal in FIG. 1 has shown the cross section cut | disconnected by the surface containing the center axis line of a rotating shaft. However, in FIG. 1, for convenience of explanation, in order to show characteristic parts, the phase of the cutting position (position in the circumferential direction) is appropriately different. Moreover, in FIG. 1, only a cut surface is shown and the depth line is omitted as appropriate. FIG. 2 is a partial side view of a stationary ring according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a stationary ring according to an embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along AA in FIG. FIG. 4 is a part of a side view of a stationary ring according to a modification of the present invention. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a stationary ring according to a modification of the present invention, and is a BB cross-sectional view in FIG.
<密封構造>
特に、図1を参照して、本実施例に係るメカニカルシール100を備える密封構造について説明する。本実施例に係るメカニカルシール100は、回転機械のハウジング200と、ハウジング200の軸孔201に挿通される回転軸300との間の環状隙間を封止して、回転機械内の領域である機内領域A(図1中右側)内の流体を密封する。メカニカルシール100は、ハウジング200外の領域である機外領域B側(図1中左側)から、ハウジング200に対してボルトによって固定されたフランジ110と、スタフィングボックス120とを備えている。メカニカルシール100は、機外領域B側から、スタフィングボックス120に対してボルトによって固定されたシールカバー130を更に備えている。フランジ110、スタフィングボックス120及びシールカバー130は、何れもステンレス鋼などの金属から成る環状の部材である。シールカバー130の径方向内側には、回転軸300の外周面に固定された金属製のスリーブ310を介して回転軸300を軸支する軸受け140が固定されている。また、スリーブ310は、2つのセットスクリュ
ーを備えるスリーブカラー320によって、回転軸300に対して固定されている。そして、スタフィングボックス120とスリーブ310との間の環状隙間は、ゴム製のオイルシール401によってシールされている。また、シールカバー130とスリーブ310との間の環状隙間は、ゴム製のオイルシール402によってシールされており、回転軸300とスリーブ310との間の環状隙間はOリングによってシールされている。
<Sealing structure>
In particular, with reference to FIG. 1, a sealing structure including a
メカニカルシール100は、フランジ110を介してハウジング200に対して固定された第1固定環150と、スリーブ310を介して回転軸300に対して固定された回転環160とを備えている。また、メカニカルシール100は、スタフィングボックス120及びフランジ110を介してハウジング200に対して固定された第2固定環170も備えている。第1固定環150、回転環160、第2固定環170(以下、これらを摺動環ともいう。)は、硬質な摺動材から構成される。例えば、第1固定環150と第2固定環170は、自己潤滑性も備えるカーボンから構成され、回転環160はシリコンカーバイドから構成されると好適である。
The
第1固定環150は、フランジ110に設けられたスプリング111によって、回転環160に向かって軸方向に付勢されている。また、第1固定環150のフランジ110に対する回り止めは、第1固定環150に形成された切り欠き151に係合する回り止めピン112によってなされている。切り欠き151は、第1固定環150の外周面から径方向内側に切り欠かれた形状をしている。そして、第1固定環150とフランジ110との間の環状隙間(詳細には、第1固定環150の機内領域A側の部分の外周面と、フランジ110の内周面との間の環状隙間)は、Oリングによってシールされている。このように、第1固定環150は、フランジ110に対して、ある程度の移動が許容された状態で固定されている。
The first fixed
回転環160は、スリーブ310に対してボルトによって固定されたカラー330によって、軸方向の位置決めがなされている。また、回転環160のスリーブ310に対する回り止めは、回転環160に形成された切り欠き161に係合するノックピン311によってなされている。切り欠き161は、回転環160の内周面から径方向外側に切り欠かれた形状をしている。そして、回転環160の内周面と、スリーブ310の外周面との間の環状隙間は、Oリングによってシールされている。
The
第2固定環170は、スタフィングボックス120に設けられたスプリング121によって、回転環160に向かって軸方向に付勢されている。また、第2固定環170のスタフィングボックス120に対する回り止めは、第2固定環170に形成された切り欠き171に係合する回り止めピン122によってなされている。切り欠き171は、第2固定環170の外周面から径方向内側に切り欠かれた形状をしている。そして、第2固定環170とスタフィングボックス120との間の環状隙間(詳細には、第2固定環170の機外領域B側の部分の外周面と、スタフィングボックス120の内周面との間の環状隙間)は、Oリングによってシールされている。このように、第2固定環170は、スタフィングボックス120に対して、ある程度の移動が許容された状態で固定されている。
The second
以上のように構成されるメカニカルシール100においては、回転軸300と共に回転環160が回転すると、回転環160における機内領域A側の端面162と第1固定環150の機外領域B側の端面152とが摺動する。また、回転環160が回転すると、回転環160における機外領域B側の端面163と第2固定環170の機内領域A側の端面172とが摺動する。このようにして互いに摺動する端面152,162によって、機内領域A(第1固定環150の径方向内側の領域)と回転環160の径方向外側の領域である中間室S1との間がシールされる。また、互いに摺動する端面163,172によって、中間室S1と第2固定環170の径方向内側の領域である領域S2との間がシールされる
。
In the
なお、第1固定環150の機外領域B側の端面152は、第1固定環150の本体部分から機外領域B側に向けて突出した環状凸部の先端に相当する。これにより、経時的に摺動摩耗が進んでも、端面152は研磨された状態が維持されて、シール性が維持されるため、寿命を延ばすことができる。同様に、第2固定環170の機内領域A側の端面172は、第2固定環170の本体部分から機内領域A側に向けて突出した環状凸部の先端に相当する。これにより、経時的に摺動摩耗が進んでも、端面172は研磨された状態が維持されて、シール性が維持されるため、寿命を延ばすことができる。
Note that the
フランジ110には、その外部から中間室S1にクエンチング液(冷却液)を供給するための供給路113が形成されている。供給路113は、フランジ110の外部と中間室S1とを連通しており、これを通じて、メカニカルシール100の外部に設置された不図示のクエンチング液供給装置から中間室S1にクエンチング液が供給される。一方、スタフィングボックス120には、中間室S1内のクエンチング液を外部に排出するための排出路123が形成されている。排出路123は、中間室S1とスタフィングボックス120の外部とを連通しており、これを通じて、メカニカルシール100の外部に設置された不図示のクエンチング液排出装置によって中間室S1内のクエンチング液が排出される。このように、回転環160,第1固定環150及び第2固定環170の外周面側の領域(中間室S1)には冷却液が流れるように構成されている。
The
ここで、スタフィングボックス120の内周側には、中間室S1内に突出するリテイニングリング124が設置されている。リテイニングリング124によって、中間室S1内のクエンチング液の流れが適度に拡散されるため、クエンチング液による摺動環の冷却及び潤滑が促進される。また、スタフィングボックス120には、その外部から冷却水を供給するための供給路125が形成されている。供給路125は、上記の排出路123に連通している。供給路125を流れる冷却水は、スタフィングボックス120を冷却した後に排出路123から外部へ排出される。
Here, on the inner peripheral side of the
<回転環及び固定環>
図1〜図5を参照して、本実施例に係る回転環160,第1固定環150及び第2固定環170について、より詳細に説明する。
<Rotating ring and fixed ring>
With reference to FIGS. 1-5, the
第1固定環150には、一端側端面から他端側端面に連通するように構成され、クエンチング液(冷却液)が流れる流路となる通路が形成されている。本実施例においては、この通路は、連通溝153により構成されている。また、この連通溝153は、周方向に間隔を空けて複数設けられている。また、連通溝153は、ピン112が係合するように構成された切り欠き151とは異なり、連通溝153の内部は開放されている。つまり、連通溝153においては、その内壁面全体にクエンチング液が接するように構成されている。なお、クエンチング液(冷却液)が流れる流路となる通路については、連通溝153に限らず、図4及び図5に示す変形例のように、貫通孔153aにより構成してもよい。この場合でも、貫通孔153aは、周方向に間隔を空けて複数設けられ、貫通孔153aの内壁面全体にクエンチング液が接するように構成される。
The first
第2固定環170においても、同様に、一端側端面から他端側端面に連通するように構成され、クエンチング液(冷却液)が流れる流路となる通路が形成されている。本実施例においては、この通路は、連通溝173により構成されている。また、この連通溝173は、周方向に間隔を空けて複数設けられている。また、連通溝173は、ピン122が係合するように構成された切り欠き171とは異なり、連通溝173の内部は開放されている。つまり、連通溝173においては、その内壁面全体にクエンチング液が接するように
構成されている。なお、クエンチング液(冷却液)が流れる流路となる通路については、連通溝173に限らず、上記第1固定環150の場合と同様に貫通孔(不図示)により構成してもよい。この場合でも、貫通孔は、周方向に間隔を空けて複数設けられ、貫通孔の内壁面全体にクエンチング液が接するように構成される。
Similarly, the second
そして、回転環160の外周面の中央には、環状溝164が形成されている。この環状溝164においては、その内壁面全体にクエンチング液が接するように構成されている。
An
<本実施例に係るメカニカルシール及び密封構造の優れた点>
本実施例に係るメカニカルシール100及び密封構造によれば、第1固定環150には、一端側端面から他端側端面に連通するように構成された通路(連通溝153または貫通孔153a)にクエンチング液が流れる。そのため、第1固定環150とクエンチング液との接触面積を広くすることができる。これにより、第1固定環150の冷却効果を高くすることができる。
<Excellent points of mechanical seal and sealing structure according to this embodiment>
According to the
また、第2固定環170においても、一端側端面から他端側端面に連通するように構成された通路(連通溝173または貫通孔)にクエンチング液が流れる。そのため、第2固定環170とクエンチング液との接触面積も広くすることができる。これにより、第1固定環170の冷却効果も高くすることができる。
Also in the second
更に、回転環160においても、環状溝164にクエンチング液が流れるため、回転環160とクエンチング液との接触面積を広くすることができる。これにより、回転環160の冷却効果も高くすることができる。
Furthermore, also in the
以上のように、メカニカルシール100の冷却効果を高めることができ、メカニカルシール100の昇温を十分に抑制することができる。従って、熱によるメカニカルシール100の劣化を抑制することができる。
As described above, the cooling effect of the
(その他)
上記実施例においては、回転環160の両面(端面162,163)がそれぞれ摺動面となり、回転環160の両側にそれぞれ固定環(第1固定環150及び第2固定環)が設けられるダブル形のメカニカルシールの場合を例にして説明した。しかしながら、本発明が適用可能なメカニカルシールは、これに限定されるものではない。本発明は、回転環と固定環とを一つずつ備えるシングル形のメカニカルシールなど、回転環と固定環とをそれぞれ一つ以上備える各種メカニカルシールに適用することができる。
(Other)
In the above-described embodiment, both surfaces (end surfaces 162, 163) of the
100 メカニカルシール
110 フランジ
111 スプリング
112 ピン
113 供給路
120 スタフィングボックス
121 スプリング
122 ピン
123 排出路
124 リテイニングリング
125 供給路
130 シールカバー
150 第1固定環
151 切り欠き
152 端面
153 連通溝
153a 貫通孔
160 回転環
161 切り欠き
162,163 端面
164 環状溝
170 第2固定環
172 端面
173 連通溝
200 ハウジング
201 軸孔
300 回転軸
310 スリーブ
311 ノックピン
320 スリーブカラー
330 カラー
401 オイルシール
402 オイルシール
A 機内領域
B 機外領域
S1 中間室
DESCRIPTION OF
Claims (8)
該回転軸が挿通される軸孔を有するハウジングに対して固定され、かつ前記回転環に対して摺動する固定環と、
を備えるメカニカルシールであって、
前記固定環には、一端側端面から他端側端面に連通するように構成され、冷却液が流れる流路となる通路が形成されていることを特徴とするメカニカルシール。 A rotating ring fixed to the rotation axis;
A fixed ring that is fixed to a housing having a shaft hole through which the rotary shaft is inserted and that slides with respect to the rotary ring;
A mechanical seal comprising:
A mechanical seal, wherein the stationary ring is configured to communicate with an end surface on one end side to an end surface on the other end side, and a passage serving as a flow path through which a coolant flows is formed.
該回転軸が挿通される軸孔を有するハウジングと、
前記回転軸に対して固定される回転環と、前記ハウジングに対して固定され、かつ前記回転環に対して摺動する固定環と、を有するメカニカルシールと、
を備え、前記回転環及び固定環の外周面側の領域には冷却液が流れるように構成されている密封構造において、
前記固定環には、一端側端面から他端側端面に連通するように構成され、冷却液が流れる流路となる通路が形成されていることを特徴とする密封構造。 A rotation axis;
A housing having a shaft hole through which the rotating shaft is inserted;
A mechanical seal having a rotating ring fixed to the rotating shaft, and a fixed ring fixed to the housing and sliding with respect to the rotating ring;
In a sealing structure configured to allow cooling liquid to flow in a region on the outer peripheral surface side of the rotating ring and the stationary ring,
A sealing structure characterized in that the stationary ring is configured to communicate from one end side end surface to the other end side end surface, and a passage serving as a flow path through which a coolant flows is formed.
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