JP2019039415A - Seal system - Google Patents

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Abstract

To provide a seal system which properly cools a double mechanical seal and a pump mechanism and makes a handling fluid of a pump unlikely to leak to the atmosphere side during normal operation and power failure.SOLUTION: A seal system includes: a double mechanical seal having pump side seal mechanisms 10, 12 and atmosphere side seal mechanisms 11, 13; a pump mechanism 19 which is driven by a rotary shaft 1; a first medium circulation line 30 which is connected to a first chamber 22a and a second chamber 22b and circulates a cooling medium serving as a fluid barrier, which is different from a handling fluid of a centrifugal pump, between the first chamber 22a and the second chamber 22b; a heat exchanger 21 and a cutoff valve 28 attached to the first medium circulation line 30; a second medium circulation line 31 which bypasses the cutoff valve 28; and a medium compression pump 45 and an on-off valve 23 attached to the second medium circulation line 31.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、シールハウジング内に備えられたダブルメカニカルシールを含むシールシステムに関し、特にダブルメカニカルシールを構成するポンプ側シール機構と大気側シール機構との間に、回転軸により駆動されるポンプ機構を備えたシールシステムに関する。   The present invention relates to a seal system including a double mechanical seal provided in a seal housing, and in particular, a pump mechanism driven by a rotary shaft between a pump side seal mechanism and an atmosphere side seal mechanism constituting the double mechanical seal. The present invention relates to a seal system provided.

石油や天然ガスなどの化石燃料を精製する際には、二酸化炭素(CO)や、硫黄(S)などの不純物を取り除く必要がある。硫黄は精製過程において硫化水素(HS)として回収されることが多く、精製過程に用いられるポンプが扱う流体にも、この硫化水素が多く含まれる場合がある。硫化水素は極めて毒性が高く、万一大気中に漏れ出した場合には、人体に深刻な被害をおよぼすため、硫化水素を扱うポンプにおいては、硫化水素が決して外部へ漏れ出すことが無い様に、ポンプの設計に万全の配慮を払う必要がある。 When refining fossil fuels such as oil and natural gas, it is necessary to remove impurities such as carbon dioxide (CO 2 ) and sulfur (S). Sulfur is often recovered as hydrogen sulfide (H 2 S) in the purification process, and the fluid handled by the pump used in the purification process may contain a lot of this hydrogen sulfide. Hydrogen sulfide is extremely toxic, and if it leaks into the atmosphere, it will cause serious damage to the human body. Therefore, in a pump that handles hydrogen sulfide, hydrogen sulfide should never leak to the outside. It is necessary to pay full attention to the design of the pump.

図2に示されるシールシステムは、遠心ポンプの回転軸101のシールハウジング114内に、ポンプ側シール機構(スリップリング110および対向リング112)と、大気側シール機構(スリップリング111および対向リング113)とを有するダブルメカニカルシールを備えている。ポンプ側シール機構と大気側シール機構との間には、回転軸101により駆動されるポンプ機構119が設けられる。ポンプ機構119の両側には、第1チャンバ122aおよび第2チャンバ122bが形成されている。これら第1チャンバ122aおよび第2チャンバ122bは、シールハウジング114内に形成されており、大気側シール機構は、第1チャンバ122a内に配置され、大気側シール機構は第2チャンバ122b内に配置されている。   The seal system shown in FIG. 2 includes a pump side seal mechanism (slip ring 110 and counter ring 112) and an atmosphere side seal mechanism (slip ring 111 and counter ring 113) in the seal housing 114 of the rotary shaft 101 of the centrifugal pump. A double mechanical seal. A pump mechanism 119 driven by the rotating shaft 101 is provided between the pump side seal mechanism and the atmosphere side seal mechanism. On both sides of the pump mechanism 119, a first chamber 122a and a second chamber 122b are formed. The first chamber 122a and the second chamber 122b are formed in the seal housing 114, the atmosphere-side seal mechanism is disposed in the first chamber 122a, and the atmosphere-side seal mechanism is disposed in the second chamber 122b. ing.

ポンプ機構119は、流体バリア兼冷却媒体を、第1チャンバ122aから第2チャンバ122bへポンプ羽根車の吐出し圧力Phよりも高い圧力Pbになるように加圧して第2チャンバ122bに供給する。第2チャンバ122b内の加圧された流体バリア兼冷却媒体は、ポンプ羽根車103によって加圧された媒体が、ポンプ側シール機構のスリップリング110及び対向リング112を通って第2チャンバ122bへ漏洩することを防止できる。   The pump mechanism 119 pressurizes the fluid barrier / cooling medium from the first chamber 122a to the second chamber 122b so as to have a pressure Pb higher than the discharge pressure Ph of the pump impeller and supplies the fluid to the second chamber 122b. In the pressurized fluid barrier / cooling medium in the second chamber 122b, the medium pressurized by the pump impeller 103 leaks to the second chamber 122b through the slip ring 110 and the counter ring 112 of the pump side seal mechanism. Can be prevented.

図2に示すシールシステムは、シールハウジング114の外に配置された再循環システムrを備える。この再循環システムrは、第1チャンバ122aと第2チャンバ122bに接続されており、流体バリア兼冷却媒体を循環させるように構成されている。再循環システムrは、熱交換器121を備え、ポンプ機構119により加圧された流体バリア兼冷却媒体は、第2チャンバ122bを経由して熱交換器121に至り、そこで冷却されて第1チャンバ122aに戻って再びポンプ機構119に至るという循環経路を備える。   The seal system shown in FIG. 2 includes a recirculation system r disposed outside the seal housing 114. The recirculation system r is connected to the first chamber 122a and the second chamber 122b, and is configured to circulate the fluid barrier / cooling medium. The recirculation system r includes a heat exchanger 121, and the fluid barrier / cooling medium pressurized by the pump mechanism 119 reaches the heat exchanger 121 via the second chamber 122b, where it is cooled and cooled to the first chamber. A circulation path is provided to return to 122a and reach the pump mechanism 119 again.

流体バリア兼冷却媒体は、遠心ポンプの取り扱い流体自体であり、予めポンプ羽根車103により加圧されてシールシステムに注入されている。シールシステム内の流体バリア兼冷却媒体がリークにより減少した場合には、遠心ポンプの取り扱い流体がポンプ羽根車103により加圧されてシールシステム内に補充される。したがって、ポンプの取り扱い流体が毒性や可燃性流体を含む場合には、外気のすぐそばに高圧の危険な流体があり、外部に漏れる虞がある。   The fluid barrier / cooling medium is the handling fluid itself of the centrifugal pump, and is previously pressurized by the pump impeller 103 and injected into the seal system. When the fluid barrier / cooling medium in the seal system decreases due to leakage, the handling fluid of the centrifugal pump is pressurized by the pump impeller 103 and refilled in the seal system. Therefore, when the pump handling fluid contains a toxic or flammable fluid, there is a danger of high-pressure dangerous fluid in the immediate vicinity of the outside air and leakage to the outside.

ところで、図2において、ポンプ機構119は、流体バリア兼冷却媒体を加圧して第1チャンバ122aから第2チャンバ122bに送り出すという仕事をするので、ポンプ機構119の近傍に熱が多量に発生する。熱をそのまま放置すると、熱膨張による構成機器どうしの干渉やそれによる部材の変形、あるいはOリング134,135などのシール材の塑性変形が生じシール機能が損なわれるなどの虞がある。そこで、シールシステムには熱交換器121を設けて積極的に流体バリア兼冷却媒体を冷却している。   By the way, in FIG. 2, the pump mechanism 119 works to pressurize the fluid barrier / cooling medium and send it from the first chamber 122a to the second chamber 122b, so that a large amount of heat is generated in the vicinity of the pump mechanism 119. If the heat is left as it is, there is a risk of interference between constituent devices due to thermal expansion, deformation of members due thereto, or plastic deformation of the sealing material such as the O-rings 134 and 135, thereby impairing the sealing function. Therefore, the heat exchanger 121 is provided in the seal system to actively cool the fluid barrier / cooling medium.

しかしながら、流体バリア兼冷却媒体がシールシステムを循環するドライビングフォースは、ポンプ機構119によって発生されるので、遠心ポンプが停電などで停止した場合にはポンプ機構119も同時に停止してしまう。その結果、停止直前までの運転で発生した熱が散逸されず、ポンプ機構119の周辺機器の温度が許容できない温度まで上昇してしまう虞がある。   However, since the driving force in which the fluid barrier / cooling medium circulates through the seal system is generated by the pump mechanism 119, when the centrifugal pump stops due to a power failure or the like, the pump mechanism 119 also stops simultaneously. As a result, the heat generated in the operation until just before the stop is not dissipated, and there is a possibility that the temperature of peripheral devices of the pump mechanism 119 rises to an unacceptable temperature.

図2に示すキャリアスリーブ108,108’は、それらの間に備えられたばね109により互いに離間するように押され、キャリアスリーブ108,108’の端部はスリップリング110,111を対向リング112,113にそれぞれ押し付けている。遠心ポンプ運転時には、キャリアスリーブ108は第2チャンバ122b内の圧力Pbにより大気側に押される。一方、キャリアスリーブ108’には、第1チャンバ122a内の圧力Paが加わる。したがって、キャリアスリーブ108,108’の組合せには全体としてPb−Paの差圧がポンプ側から大気側に掛かることになる。このため、大気側のスリップリング111と対向リング113のシール面の圧力は運転停止時に比べて高くなってシール効果が増すが、ポンプ側のスリップリング110と対向リング112のシール面の圧力は運転停止時より低くなってシール効果が減少する。   The carrier sleeves 108 and 108 ′ shown in FIG. 2 are pushed away from each other by a spring 109 provided between them, and the ends of the carrier sleeves 108 and 108 ′ cause the slip rings 110 and 111 to face the opposing rings 112 and 113. Is pressed against each. During operation of the centrifugal pump, the carrier sleeve 108 is pushed to the atmosphere side by the pressure Pb in the second chamber 122b. On the other hand, the pressure Pa in the first chamber 122a is applied to the carrier sleeve 108 '. Therefore, as a whole, the combination of the carrier sleeves 108 and 108 ′ causes a Pb−Pa differential pressure to be applied from the pump side to the atmosphere side. For this reason, the pressure on the seal surfaces of the slip ring 111 and the counter ring 113 on the atmosphere side is higher than that at the time of operation stop and the sealing effect is increased, but the pressure on the seal surfaces of the slip ring 110 on the pump side and the counter ring 112 is on the operation side. It becomes lower than when it stops, and the sealing effect decreases.

逆に、第1チャンバ122a内の圧力が第2チャンバ122b内の圧力より高くなると、キャリアスリーブ108,108’の組合せには、全体としてPa−Pbの差圧が大気側からポンプ側に掛かる。このため、大気側のスリップリング111と対向リング113のシール面の圧力は運転停止時に比べて低くなってシール効果が減少し、流体バリア兼冷却媒体がリークしやすくなってしまう。   Conversely, when the pressure in the first chamber 122a becomes higher than the pressure in the second chamber 122b, the combined pressure of Pa-Pb is applied from the atmosphere side to the pump side in the combination of the carrier sleeves 108 and 108 '. For this reason, the pressure on the sealing surfaces of the slip ring 111 and the counter ring 113 on the atmosphere side becomes lower than when the operation is stopped, the sealing effect is reduced, and the fluid barrier / cooling medium is likely to leak.

英国特許第1441653号明細書British Patent No. 1441653 国際公開第WO2008/090994号パンフレットInternational Publication No. WO2008 / 090994 Pamphlet

以上説明したように、図2に示された技術は、ポンプ羽根車103が、遠心ポンプの取扱う流体自体を加圧してシールシステムに供給し、シールシステムの漏れ防止流体(流体バリア兼冷却媒体)として用いている。大気側シール機構にかかる流体バリア兼冷却媒体の圧力は、運転停止時において遠心ポンプの吐出圧相当の圧力である。すなわち、ポンプの取り扱い流体が毒性や可燃性流体を含む場合には、外気のすぐそばに高圧の危険な流体があり、外部に漏れる虞がある。   As described above, in the technique shown in FIG. 2, the pump impeller 103 pressurizes the fluid itself handled by the centrifugal pump and supplies it to the seal system, and the leak prevention fluid (fluid barrier / cooling medium) of the seal system. It is used as. The pressure of the fluid barrier / cooling medium applied to the atmosphere side sealing mechanism is equivalent to the discharge pressure of the centrifugal pump when the operation is stopped. That is, when the pump handling fluid contains a toxic or flammable fluid, there is a danger of high-pressure dangerous fluid in the immediate vicinity of the outside air and leakage to the outside.

さらに、停電などでポンプ機構119の運転が停止した場合には、機器が高温となることを避けなければいけないが、図2のシールシステムはその対策が不十分である。すなわち、ポンプの取り扱い流体が毒性や可燃性流体を含む場合を考慮すると、図2に示された技術をそのまま使うことはできず、メカニカルシールの摺動面から有害なポンプ取扱流体が外部へ漏れ出すことがないように配慮する必要がある。   Furthermore, when the operation of the pump mechanism 119 is stopped due to a power failure or the like, the temperature of the device must be avoided, but the seal system of FIG. 2 has insufficient measures. That is, considering the case where the pump handling fluid contains toxic or flammable fluid, the technique shown in FIG. 2 cannot be used as it is, and harmful pump handling fluid leaks to the outside from the sliding surface of the mechanical seal. It is necessary to consider so that it does not come out.

そこで、本発明は、ポンプの取り扱い流体が毒性や可燃性流体を含む場合においても、通常運転時及び停電時に、ダブルメカニカルシールおよびポンプ機構を適切に冷却し、ポンプの取り扱い流体が大気側に漏れる虞の無いシールシステムを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention properly cools the double mechanical seal and the pump mechanism during normal operation and power failure even when the pump handling fluid contains toxic or flammable fluid, and the pump handling fluid leaks to the atmosphere side. It is an object to provide a seal system without fear.

本発明の一態様は、遠心ポンプの回転軸をシールするためのシールシステムであって、ポンプ側シール機構および大気側シール機構を有するダブルメカニカルシールと、前記ポンプ側シール機構と前記大気側シール機構との間に配置され、前記回転軸により駆動されるポンプ機構と、少なくとも前記大気側シール機構と前記ポンプ機構とにより区画される第1チャンバと、少なくとも前記ポンプ側シール機構と前記ポンプ機構とにより区画される第2チャンバと、前記第1チャンバと前記第2チャンバとに接続され、前記遠心ポンプの取り扱い流体とは異なる流体バリア兼冷却媒体を前記第1チャンバと前記第2チャンバとの間で循環させる第1媒体循環ラインと、前記第1媒体循環ラインに取り付けられた熱交換器および遮断弁と、両端が前記第1媒体循環ラインに接続され、前記遮断弁をバイパスする前記第2媒体循環ラインと、前記第2媒体循環ラインに取り付けられた媒体加圧ポンプおよび開閉弁とを備えたことを特徴とする。   One aspect of the present invention is a seal system for sealing a rotary shaft of a centrifugal pump, a double mechanical seal having a pump-side seal mechanism and an atmosphere-side seal mechanism, the pump-side seal mechanism, and the atmosphere-side seal mechanism A pump mechanism driven by the rotating shaft, a first chamber defined by at least the atmosphere-side seal mechanism and the pump mechanism, and at least the pump-side seal mechanism and the pump mechanism. A second barrier chamber, a fluid barrier / cooling medium connected to the first chamber and the second chamber and different from a handling fluid of the centrifugal pump between the first chamber and the second chamber. A first medium circulation line to be circulated, a heat exchanger and a shutoff valve attached to the first medium circulation line, The second medium circulation line connected to the first medium circulation line and bypassing the shutoff valve, and a medium pressurizing pump and an opening / closing valve attached to the second medium circulation line are provided. .

本発明の好ましい態様は、前記ダブルメカニカルシールを収容するシールハウジングをさらに備え、前記第1媒体循環ラインと前記第2媒体循環ラインは前記シールハウジングの外に配置されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記遠心ポンプの停電を検出する停電検出器と、前記停電検出器から出力される停電検出信号を受けて前記遮断弁を閉じ、前記開閉弁を開き、前記媒体加圧ポンプを始動させるシステムコントローラをさらに備えたことを特徴とする。
A preferred embodiment of the present invention further includes a seal housing that accommodates the double mechanical seal, wherein the first medium circulation line and the second medium circulation line are disposed outside the seal housing.
In a preferred aspect of the present invention, a power failure detector for detecting a power failure of the centrifugal pump, a power failure detection signal output from the power failure detector, the shutoff valve is closed, the open / close valve is opened, and the medium pressurization is performed. A system controller for starting the pump is further provided.

本発明の好ましい態様は、前記第2媒体循環ラインの一端が前記第1媒体循環ラインに接続される第1接続点は、前記遮断弁と前記熱交換器との間に位置しており、前記第2媒体循環ラインの他端が前記第1媒体循環ラインに接続される第2接続点は、前記遮断弁と前記第2チャンバとの間に位置していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記媒体加圧ポンプに電力を供給するための電源をさらに備え、前記媒体加圧ポンプは、原動機として電動モータを備えていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記流体バリア兼冷却媒体がオイルであり、前記加圧媒体ポンプがオイルポンプであることを特徴とする。
In a preferred aspect of the present invention, a first connection point where one end of the second medium circulation line is connected to the first medium circulation line is located between the shut-off valve and the heat exchanger, The second connection point where the other end of the second medium circulation line is connected to the first medium circulation line is located between the shut-off valve and the second chamber.
The preferable aspect of this invention is further equipped with the power supply for supplying electric power to the said medium pressurization pump, The said medium pressurization pump is provided with the electric motor as a motor.
In a preferred aspect of the present invention, the fluid barrier / cooling medium is oil, and the pressurized medium pump is an oil pump.

本発明によれば、ポンプの取り扱い流体が毒性や可燃性流体を含む場合で、遠心ポンプとポンプ機構の通常運転時及び停止時両方においても、ダブルメカニカルシールおよびポンプ機構を適切に冷却し、大気側に漏れ虞の無いシールシステムを提供することができる。   According to the present invention, when the pump handling fluid contains toxic or flammable fluid, the double mechanical seal and the pump mechanism are appropriately cooled both during normal operation and when the centrifugal pump and the pump mechanism are stopped. It is possible to provide a seal system that is free from leakage on the side.

ダブルメカニカルシールを備えたシールシステムの一実施形態を示す図である。It is a figure which shows one Embodiment of the sealing system provided with the double mechanical seal. ダブルメカニカルシールを備えた従来のシールシステムを示す図である。It is a figure which shows the conventional sealing system provided with the double mechanical seal.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、ダブルメカニカルシールを備えたシールシステムの一実施形態を示す図である。ダブルメカニカルシールは、高圧側hと低圧側nとを仕切る隔壁2と、回転軸1との間の隙間を封止する機能を有する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a seal system including a double mechanical seal. The double mechanical seal has a function of sealing a gap between the rotary shaft 1 and the partition wall 2 that partitions the high pressure side h and the low pressure side n.

図1では、高圧側hにおいて、遠心ポンプのポンプ羽根車3が回転軸1に固定され、軸スリーブ4がダブルメカニカルシールの軸方向長さにわたって延びている。軸スリーブ4は回転軸1の外周面に固定されている。軸スリーブ4と回転軸1の間にはOリング24が設けられ、遠心ポンプの取り扱い流体が軸スリーブ4と回転軸1の間の隙間から漏れないようにシールしている。遠心ポンプの取り扱い流体は、毒性のある流体や可燃性の流体が含まれる。   In FIG. 1, on the high-pressure side h, the pump impeller 3 of the centrifugal pump is fixed to the rotary shaft 1, and the shaft sleeve 4 extends over the axial length of the double mechanical seal. The shaft sleeve 4 is fixed to the outer peripheral surface of the rotating shaft 1. An O-ring 24 is provided between the shaft sleeve 4 and the rotating shaft 1, and seals so that the fluid handled by the centrifugal pump does not leak from the gap between the shaft sleeve 4 and the rotating shaft 1. Centrifugal pump handling fluids include toxic and flammable fluids.

ポンプ羽根車3とシールハウジング14は隔壁2で仕切られている。回転軸1、およびポンプ羽根車3の一部は、隔壁2に形成された通孔2aを貫通して延びている。隔壁2は、通孔2aに連通するラジアル孔2bを内部に有している。遠心ポンプの運転中、ラジアル孔2bは、ポンプ羽根車3によって加圧された取り扱い流体で満たされる。ラジアル孔2bには圧力検出器53が接続されており、ポンプ羽根車3の吐き出し圧力Phは圧力検出器53によって測定される。   The pump impeller 3 and the seal housing 14 are partitioned by the partition wall 2. A part of the rotary shaft 1 and the pump impeller 3 extends through a through hole 2 a formed in the partition wall 2. The partition wall 2 has a radial hole 2b communicating with the through hole 2a. During operation of the centrifugal pump, the radial hole 2 b is filled with a handling fluid pressurized by the pump impeller 3. A pressure detector 53 is connected to the radial hole 2 b, and the discharge pressure Ph of the pump impeller 3 is measured by the pressure detector 53.

軸スリーブ4のほぼ中央には、軸スリーブ4の外周面に接する内周面を有する円筒状のリング5が設けられている。リング5には中空円筒体6が固定されている。リング5の軸方向の長さは、軸スリーブ4および中空円筒体6の軸方向の長さよりも短い。中空円筒体6は、その外周部の両側に軸方向延出部を有しており、中空円筒体6の内周部は、その軸方向長さがリング5の軸方向長さと同じであり、リング5の外周部と対面している。軸スリーブ4、リング5、および中空円筒体6は同軸状に配列されている。中空円筒体6の外周面には、ねじ溝7が形成されている。   A cylindrical ring 5 having an inner peripheral surface in contact with the outer peripheral surface of the shaft sleeve 4 is provided substantially at the center of the shaft sleeve 4. A hollow cylindrical body 6 is fixed to the ring 5. The axial length of the ring 5 is shorter than the axial lengths of the axial sleeve 4 and the hollow cylindrical body 6. The hollow cylindrical body 6 has axially extending portions on both sides of the outer peripheral portion thereof, and the axial length of the inner peripheral portion of the hollow cylindrical body 6 is the same as the axial length of the ring 5, It faces the outer periphery of the ring 5. The shaft sleeve 4, the ring 5, and the hollow cylindrical body 6 are arranged coaxially. A thread groove 7 is formed on the outer peripheral surface of the hollow cylindrical body 6.

リング5および中空円筒体6は、径方向に貫通するねじ穴を有しており、リング5および中空円筒体6は、ねじ穴に挿入されたねじ32によって固定されている。ねじ32の先端は軸スリーブ4の凹部33に係合している。中空円筒体6は、リング5に対して回転および軸方向に変位しないようにねじ32によって固定される。   The ring 5 and the hollow cylindrical body 6 have a threaded hole penetrating in the radial direction, and the ring 5 and the hollow cylindrical body 6 are fixed by a screw 32 inserted into the threaded hole. The tip of the screw 32 is engaged with the recess 33 of the shaft sleeve 4. The hollow cylinder 6 is fixed by screws 32 so as not to rotate and displace axially with respect to the ring 5.

軸スリーブ4とリング5と中空円筒体6とで形成された環状凹部内には、2つのキャリアスリーブ8,8’が嵌合されている。これらキャリアスリーブ8,8’は、リング5の両側に配置されている。キャリアスリーブ8,8’の外面と中空円筒体6の内面との間にはOリング34が配置され、キャリアスリーブ8,8’の内面と軸スリーブ4の外面との間にはOリング35が配置されている。キャリアスリーブ8,8’は、回転軸1の軸方向に変位可能であるが、ねじ32と接触する軸方向突起36によって回転しないように固定されている。   Two carrier sleeves 8 and 8 ′ are fitted in an annular recess formed by the shaft sleeve 4, the ring 5 and the hollow cylindrical body 6. These carrier sleeves 8, 8 ′ are arranged on both sides of the ring 5. An O-ring 34 is disposed between the outer surface of the carrier sleeve 8, 8 ′ and the inner surface of the hollow cylindrical body 6, and an O-ring 35 is disposed between the inner surface of the carrier sleeve 8, 8 ′ and the outer surface of the shaft sleeve 4. Has been placed. The carrier sleeves 8, 8 ′ can be displaced in the axial direction of the rotary shaft 1, but are fixed so as not to rotate by an axial projection 36 that contacts the screw 32.

キャリアスリーブ8,8’の間にはばね9が配置されている。ばね9はキャリアスリーブ8,8’を互いに押し離すように作用している。キャリアスリーブ8,8’のリング5から離れた面には、スリップリング10,11がそれぞれ取り付けられている。ばね9により、スリップリング10,11はそれぞれ対向リング12,13に押し付けられる。対向リング12,13は、シールハウジング14のポンプ側カバー14aおよび大気側カバー14bにそれぞれ固定されている。参照符号14はシールハウジングを全体的に示す。スリップリング10と対向リング12との組み合わせは、ダブルメカニカルシールのポンプ側シール機構を構成し、スリップリング11と対向リング13との組み合わせは、ダブルメカニカルシールの大気側シール機構を構成する。   A spring 9 is arranged between the carrier sleeves 8, 8 '. The spring 9 acts to push the carrier sleeves 8, 8 'apart. Slip rings 10 and 11 are attached to the surfaces of the carrier sleeves 8 and 8 'apart from the ring 5, respectively. By the spring 9, the slip rings 10 and 11 are pressed against the opposing rings 12 and 13, respectively. The facing rings 12 and 13 are fixed to the pump side cover 14a and the atmosphere side cover 14b of the seal housing 14, respectively. Reference numeral 14 generally indicates the seal housing. The combination of the slip ring 10 and the counter ring 12 constitutes a pump side seal mechanism of a double mechanical seal, and the combination of the slip ring 11 and the counter ring 13 forms an atmosphere side seal mechanism of a double mechanical seal.

ダブルメカニカルシールを構成するスリップリング10,11および対向リング12,13は、シールハウジング14内に収容されている。より具体的には、シールハウジング14は、その中央に、ダブルメカニカルシールを包囲する中空円筒部38を有している。この中空円筒部38の内面には、ねじ溝15が形成されている。このねじ溝15は、ねじ溝7と微小な半径方向の隙間を介して対向しており、互いのリード方向は、反対方向である。ねじ溝7は、回転軸1と共に回転する雄ねじであり、ねじ溝15は、静止した雌ねじである。ねじ溝15はねじ溝7を囲んでいる。ねじ溝7およびねじ溝15は、回転軸1によって駆動されるポンプ機構19を構成する。ポンプ機構19は、ダブルメカニカルシールのポンプ側シール機構(リップリング10および対向リング12)と、大気側シール機構(スリップリング11および対向リング13)との間に位置している。   Slip rings 10 and 11 and opposing rings 12 and 13 constituting a double mechanical seal are accommodated in a seal housing 14. More specifically, the seal housing 14 has a hollow cylindrical portion 38 surrounding the double mechanical seal at the center thereof. A thread groove 15 is formed on the inner surface of the hollow cylindrical portion 38. The screw groove 15 is opposed to the screw groove 7 through a minute radial gap, and the lead directions of the screw grooves 15 are opposite to each other. The screw groove 7 is a male screw that rotates together with the rotary shaft 1, and the screw groove 15 is a stationary female screw. The screw groove 15 surrounds the screw groove 7. The screw groove 7 and the screw groove 15 constitute a pump mechanism 19 driven by the rotary shaft 1. The pump mechanism 19 is located between the pump-side seal mechanism (lip ring 10 and counter ring 12) of a double mechanical seal and the atmosphere-side seal mechanism (slip ring 11 and counter ring 13).

ポンプ機構19の両側には環状の第1チャンバ22aおよび環状の第2チャンバ22bがある。第1チャンバ22aは低圧側nに向かう部屋であり、ポンプ機構19、キャリアスリーブ8’、スリップリング11、対向リング13、大気側カバー14b、および中空円筒部38によって区画された部屋である。中空円筒部38は、後述する第1媒体循環ライン30に接続された入口16を有しており、第1チャンバ22aは入口16に接続されている。   On both sides of the pump mechanism 19, there are an annular first chamber 22a and an annular second chamber 22b. The first chamber 22 a is a room facing the low pressure side n, and is a room defined by the pump mechanism 19, the carrier sleeve 8 ′, the slip ring 11, the counter ring 13, the atmosphere side cover 14 b, and the hollow cylindrical portion 38. The hollow cylindrical portion 38 has an inlet 16 connected to a first medium circulation line 30 described later, and the first chamber 22 a is connected to the inlet 16.

第2チャンバ22bは高圧側hに向かう部屋であり、ポンプ機構19、キャリアスリーブ8、スリップリング10、対向リング12、ポンプ側カバー14a、および中空円筒部38によって区画された部屋である。中空円筒部38は、第1媒体循環ライン30に接続された出口17を有しており、第2チャンバ22bは出口17に接続されている。出口17は、第1媒体循環ライン30を介して入口16に連通している。   The second chamber 22 b is a room facing the high pressure side h, and is a room defined by the pump mechanism 19, the carrier sleeve 8, the slip ring 10, the counter ring 12, the pump side cover 14 a, and the hollow cylindrical portion 38. The hollow cylindrical portion 38 has an outlet 17 connected to the first medium circulation line 30, and the second chamber 22 b is connected to the outlet 17. The outlet 17 communicates with the inlet 16 via the first medium circulation line 30.

シールシステムは、第1チャンバ22aおよび第2チャンバ22bに接続された上記媒体循環ライン30と、第1媒体循環ライン30に接続された第2媒体循環ライン31と、絞り弁と逆止弁が組み合わされた絞り兼逆止弁18と、第2媒体循環ライン31が使用される際には閉止する遮断弁28と、流体バリア兼冷却媒体を冷却する熱交換器21と、普段は流体バリア兼冷却媒体が加圧されて備蓄され、非常の際などには開閉弁27を開にすることにより第1媒体循環ライン30内の流体バリア兼冷却媒体を加圧するアキュムレータ40とを備えている。第2媒体循環ライン31の両端は第1媒体循環ライン30に接続されており、第2媒体循環ライン31は遮断弁28をバイパスして延びている。   The sealing system is a combination of the medium circulation line 30 connected to the first chamber 22a and the second chamber 22b, the second medium circulation line 31 connected to the first medium circulation line 30, a throttle valve and a check valve. The throttle / check valve 18, the shut-off valve 28 that closes when the second medium circulation line 31 is used, the heat exchanger 21 that cools the fluid barrier / cooling medium, and usually the fluid barrier / cooling The medium is pressurized and stored, and in the event of an emergency, an accumulator 40 that pressurizes the fluid barrier / cooling medium in the first medium circulation line 30 by opening the on-off valve 27 is provided. Both ends of the second medium circulation line 31 are connected to the first medium circulation line 30, and the second medium circulation line 31 extends by bypassing the shutoff valve 28.

アキュムレータ40の内部には図示しないダイヤフラム(隔壁)が配置され、窒素ガスなどの気体が封入されている。アキュムレータ40内に蓄積された流体バリア兼冷却媒体は、上記気体の圧力により加圧される。したがって、アキュムレータ40は、流体バリア兼冷却媒体を加圧して蓄える機能を有している。   A diaphragm (partition) (not shown) is disposed inside the accumulator 40, and a gas such as nitrogen gas is sealed therein. The fluid barrier / cooling medium accumulated in the accumulator 40 is pressurized by the pressure of the gas. Accordingly, the accumulator 40 has a function of pressurizing and storing the fluid barrier / cooling medium.

第1媒体循環ライン30の一端は入口16に接続され、第1媒体循環ライン30の他端は出口17に接続されている。絞り兼逆止弁18、熱交換器21、遮断弁28は、第1媒体循環ライン30に取付けられている。熱交換器21は、遮断弁28と第1チャンバ22aとの間に位置しており、絞り兼逆止弁18は、遮断弁28と第2チャンバ22bとの間に位置している。アキュムレータ40は、第1媒体循環ライン30から延びる分岐ライン41に接続されており、開閉弁27は分岐ライン41に取付けられている。アキュムレータ40は、分岐ライン41を介して第1媒体循環ライン30に接続されている。分岐ライン41およびアキュムレータ40は、熱交換器21と第1チャンバ22aとの間に位置している。   One end of the first medium circulation line 30 is connected to the inlet 16, and the other end of the first medium circulation line 30 is connected to the outlet 17. The throttle / check valve 18, the heat exchanger 21, and the shutoff valve 28 are attached to the first medium circulation line 30. The heat exchanger 21 is located between the shut-off valve 28 and the first chamber 22a, and the throttle / check valve 18 is located between the shut-off valve 28 and the second chamber 22b. The accumulator 40 is connected to a branch line 41 extending from the first medium circulation line 30, and the on-off valve 27 is attached to the branch line 41. The accumulator 40 is connected to the first medium circulation line 30 via the branch line 41. The branch line 41 and the accumulator 40 are located between the heat exchanger 21 and the first chamber 22a.

第2媒体循環ライン31の一端は第1接続点20aにおいて第1媒体循環ライン30に接続され、第2媒体循環ライン31の他端は第2接続点20bにおいて第1媒体循環ライン30に接続されている。第1接続点20aは、熱交換器21と遮断弁28との間に位置し、第2接続点20bは、第2チャンバ22bと遮断弁28との間に位置している。本実施形態では、第2接続点20bは、出口17と絞り兼逆止弁18との間に位置している。   One end of the second medium circulation line 31 is connected to the first medium circulation line 30 at the first connection point 20a, and the other end of the second medium circulation line 31 is connected to the first medium circulation line 30 at the second connection point 20b. ing. The first connection point 20a is located between the heat exchanger 21 and the shutoff valve 28, and the second connection point 20b is located between the second chamber 22b and the shutoff valve 28. In the present embodiment, the second connection point 20 b is located between the outlet 17 and the throttle / check valve 18.

さらに、シールシステムは、流体バリア兼冷却媒体を貯留する媒体リザーバ44と、媒体リザーバ44から供給される流体バリア兼冷却媒体を加圧する媒体加圧ポンプ45と、第1接続点20aと媒体加圧ポンプ45との間に配置された開閉弁23と、媒体加圧ポンプ45と第2接続点20bとの間に配置された逆止弁26と、媒体加圧ポンプ45と逆止弁26との間に配置された圧力調整弁47および圧力検出器48を備えている。圧力検出器48は圧力調整弁47の下流に位置している。媒体リザーバ44、媒体加圧ポンプ45、開閉弁23、圧力調整弁47、圧力検出器48、および逆止弁26は、第2媒体循環ライン31に取り付けられている。第1媒体循環ライン30と第2媒体循環ライン31はシールハウジング14の外に配置されている。第1媒体循環ライン30と第2媒体循環ライン31は、流体バリア兼冷却媒体で満たされている。   Further, the sealing system includes a medium reservoir 44 that stores a fluid barrier / cooling medium, a medium pressurization pump 45 that pressurizes the fluid barrier / cooling medium supplied from the medium reservoir 44, and a first connection point 20a and a medium pressurization. The on-off valve 23 disposed between the pump 45, the check valve 26 disposed between the medium pressurizing pump 45 and the second connection point 20b, and the medium pressurizing pump 45 and the check valve 26. A pressure regulating valve 47 and a pressure detector 48 are provided between them. The pressure detector 48 is located downstream of the pressure adjustment valve 47. The medium reservoir 44, the medium pressurization pump 45, the on-off valve 23, the pressure adjustment valve 47, the pressure detector 48, and the check valve 26 are attached to the second medium circulation line 31. The first medium circulation line 30 and the second medium circulation line 31 are disposed outside the seal housing 14. The first medium circulation line 30 and the second medium circulation line 31 are filled with a fluid barrier / cooling medium.

シールシステムは、停電を検出するための停電検出器61と、上述した遮断弁28、開閉弁23、開閉弁27、および媒体加圧ポンプ45の動作を制御するシステムコントローラ62をさらに備えている。停電検出器61が停電を検出すると、停電検出器61は停電検出信号を発し、この停電検出信号をシステムコントローラ62に送る。システムコントローラ62は、この停電検出信号を受けて、遮断弁28を閉じ、開閉弁23を開き、媒体加圧ポンプ45を始動させるように構成されている。遮断弁28、開閉弁23、開閉弁27としては、電磁弁、電動弁、空気圧駆動弁、油圧駆動弁などを使用することができる。   The seal system further includes a power failure detector 61 for detecting a power failure, and a system controller 62 that controls operations of the shut-off valve 28, the on-off valve 23, the on-off valve 27, and the medium pressurizing pump 45 described above. When the power failure detector 61 detects a power failure, the power failure detector 61 issues a power failure detection signal and sends this power failure detection signal to the system controller 62. The system controller 62 is configured to receive the power failure detection signal, close the shut-off valve 28, open the on-off valve 23, and start the medium pressurizing pump 45. As the shut-off valve 28, the on-off valve 23, and the on-off valve 27, an electromagnetic valve, an electric valve, a pneumatic drive valve, a hydraulic drive valve, or the like can be used.

シールシステムは、ポンプ羽根車3の吐き出し圧力Phを測定する圧力検出器53と、第2チャンバ22b内の圧力Pbを測定する圧力検出器51を備えている。圧力検出器53,51は、システムコントローラ62に接続されている。   The seal system includes a pressure detector 53 that measures the discharge pressure Ph of the pump impeller 3 and a pressure detector 51 that measures the pressure Pb in the second chamber 22b. The pressure detectors 53 and 51 are connected to the system controller 62.

シールハウジング14内に備えられたダブルメカニカルシールを備えたシールシステムは、流体バリア兼冷却媒体を使用する。この流体バリア兼冷却媒体は、遠心ポンプの取り扱い流体とは無関係な性状の媒体で、毒性や危険性のない媒体である。一実施形態では、流体バリア兼冷却媒体はオイルであり、媒体加圧ポンプ45はオイルポンプである。本実施形態では、媒体加圧ポンプ45は、その原動機として電動モータを備えている。   A seal system with a double mechanical seal provided within the seal housing 14 uses a fluid barrier and cooling medium. This fluid barrier / cooling medium is a medium having no relation to the fluid handled by the centrifugal pump and has no toxicity or danger. In one embodiment, the fluid barrier and cooling medium is oil and the medium pressurization pump 45 is an oil pump. In the present embodiment, the medium pressurizing pump 45 includes an electric motor as its prime mover.

上述の構成を備えたシールシステムの動作は以下に述べるようなものである。第1媒体循環ライン30内は、遠心ポンプのポンプ羽根車3の吐き出し圧力Phと同じか、それより高い圧力を有する流体バリア兼冷却媒体で満たされている。通常運転中は、開閉弁23は閉止状態、遮断弁28は開状態である。通常運転で回転軸1が回転すると、ポンプ機構19は、第1チャンバ22a内の流体バリア兼冷却媒体を吸い込んで加圧し、第2チャンバ22bに吐出する。このポンプ機構19の運転により加圧された流体バリア兼冷却媒体は第1媒体循環ライン30を通って第1チャンバ22aに戻る。   The operation of the sealing system having the above-described configuration is as described below. The inside of the first medium circulation line 30 is filled with a fluid barrier / cooling medium having a pressure equal to or higher than the discharge pressure Ph of the pump impeller 3 of the centrifugal pump. During normal operation, the on-off valve 23 is closed and the shut-off valve 28 is open. When the rotating shaft 1 rotates in the normal operation, the pump mechanism 19 sucks and pressurizes the fluid barrier / cooling medium in the first chamber 22a and discharges it to the second chamber 22b. The fluid barrier / cooling medium pressurized by the operation of the pump mechanism 19 returns to the first chamber 22 a through the first medium circulation line 30.

第1媒体循環ライン30に取り付けられた絞り兼逆止弁18により、第2チャンバ22b内の圧力Pbは、ポンプ羽根車3の吐き出し圧力Phよりも高い圧力になる。流体バリア兼冷却媒体が絞り兼逆止弁18から入口16まで第1媒体循環ライン30を流れる間に、圧力損失により流体バリア兼冷却媒体の圧力が低下し、第1チャンバ22a内の流体バリア兼冷却媒体の圧力は、Pbよりも低いPaになる。第2チャンバ22b内の圧力Pbは、ポンプ羽根車3の吐き出し圧力Phよりも高いので、ポンプ側シール機構を構成するスリップリング10と対向リング12のシール面から第2チャンバ22b内に遠心ポンプの取り扱い流体が侵入することはない。   The pressure Pb in the second chamber 22 b is higher than the discharge pressure Ph of the pump impeller 3 by the throttle / check valve 18 attached to the first medium circulation line 30. While the fluid barrier / cooling medium flows through the first medium circulation line 30 from the throttle / check valve 18 to the inlet 16, the pressure of the fluid barrier / cooling medium is reduced due to pressure loss, and the fluid barrier / cooling medium in the first chamber 22a is also reduced. The pressure of the cooling medium is Pa lower than Pb. Since the pressure Pb in the second chamber 22b is higher than the discharge pressure Ph of the pump impeller 3, the centrifugal pump enters the second chamber 22b from the seal surfaces of the slip ring 10 and the counter ring 12 constituting the pump-side seal mechanism. The handling fluid does not enter.

キャリアスリーブ8は第2チャンバ22b内の圧力Pbによりポンプ側から大気側に押される。キャリアスリーブ8’には、第1チャンバ22a内の圧力Paが加わるので、キャリアスリーブ8,8’の組合せには全体としてPb−Paの差圧がポンプ側から大気側に掛る。このため、大気側シール機構を構成するスリップリング11と対向リング13のシール面に加わる圧力は、ポンプ機構19の停止時に比べて高くなってシール効果を増し、ポンプ取り扱い流体が大気側へリークすることが確実に防止される。   The carrier sleeve 8 is pushed from the pump side to the atmosphere side by the pressure Pb in the second chamber 22b. Since the pressure Pa in the first chamber 22a is applied to the carrier sleeve 8 ', the combination of the carrier sleeves 8 and 8' applies a differential pressure of Pb-Pa as a whole from the pump side to the atmosphere side. For this reason, the pressure applied to the seal surfaces of the slip ring 11 and the counter ring 13 constituting the atmosphere-side sealing mechanism becomes higher than when the pump mechanism 19 is stopped, and the sealing effect is increased, and the pump handling fluid leaks to the atmosphere side. Is reliably prevented.

流体バリア兼冷却媒体が第1媒体循環ライン30を流れるとき、流体バリア兼冷却媒体は第1媒体循環ライン30に設けられた熱交換器21により冷却される。冷却された流体バリア兼冷却媒体は第1媒体循環ライン30および入口16を通って第1チャンバ22aに戻る。このようにして、遠心ポンプの運転中は、流体バリア兼冷却媒体は、熱交換器21により冷却されながら、第1媒体循環ライン30を通って第1チャンバ22aと第2チャンバ22bとの間を循環する。冷却された流体バリア兼冷却媒体は、ポンプ機構19を冷却するので、ポンプ機構19およびその周辺の機器(例えば、Oリング34,35)が高温となることはない。   When the fluid barrier / cooling medium flows through the first medium circulation line 30, the fluid barrier / cooling medium is cooled by the heat exchanger 21 provided in the first medium circulation line 30. The cooled fluid barrier / cooling medium returns to the first chamber 22 a through the first medium circulation line 30 and the inlet 16. In this way, during operation of the centrifugal pump, the fluid barrier / cooling medium passes between the first chamber 22a and the second chamber 22b through the first medium circulation line 30 while being cooled by the heat exchanger 21. Circulate. Since the cooled fluid barrier / cooling medium cools the pump mechanism 19, the pump mechanism 19 and peripheral devices (for example, the O-rings 34 and 35) do not become high temperature.

ところで、停電時には、遠心ポンプのポンプ羽根車3が止まるとともにポンプ機構19も停止する。そこで、停電検出器61が停電を検出すると、停電検出器61はシステムコントローラ62に停電検出信号を送る。システムコントローラ62は、第1媒体循環ライン30に取り付けられた遮断弁28を閉止し、開閉弁23を開けるとともに、媒体加圧ポンプ45を始動する。媒体加圧ポンプ45は、停電時に運転する必要があるので、遠心ポンプを運転する電源とは別の電源58に接続されている。電源58は電力を媒体加圧ポンプ45に供給し、媒体加圧ポンプ45を動作させる。電源58は、バッテリー、ディーゼルエンジン駆動発電機などから構成することができる。   By the way, at the time of a power failure, the pump impeller 3 of the centrifugal pump stops and the pump mechanism 19 also stops. Therefore, when the power failure detector 61 detects a power failure, the power failure detector 61 sends a power failure detection signal to the system controller 62. The system controller 62 closes the shutoff valve 28 attached to the first medium circulation line 30, opens the on-off valve 23, and starts the medium pressurizing pump 45. Since the medium pressurizing pump 45 needs to be operated at the time of a power failure, it is connected to a power source 58 different from the power source for operating the centrifugal pump. The power source 58 supplies power to the medium pressurizing pump 45 to operate the medium pressurizing pump 45. The power source 58 can be composed of a battery, a diesel engine drive generator, or the like.

媒体加圧ポンプ45は、媒体リザーバ44から供給される流体バリア兼冷却媒体を加圧する。加圧された流体バリア兼冷却媒体は、圧力調整弁47および逆止弁26を通過し、第2接続点20bで第1媒体循環ライン30に流入する。流体バリア兼冷却媒体は、さらに出口17を通って第2チャンバ22b内に流入する。媒体加圧ポンプ45は、ポンプ羽根車3の吐き出し圧力Phよりも高い圧力にまで流体バリア兼冷却媒体を加圧できるように構成されている。遮断弁28はすでに閉止されているので、流体バリア兼冷却媒体は絞り兼逆止弁18の方には流れない。   The medium pressurizing pump 45 pressurizes the fluid barrier / cooling medium supplied from the medium reservoir 44. The pressurized fluid barrier / cooling medium passes through the pressure regulating valve 47 and the check valve 26 and flows into the first medium circulation line 30 at the second connection point 20b. The fluid barrier / cooling medium further flows into the second chamber 22b through the outlet 17. The medium pressurizing pump 45 is configured to pressurize the fluid barrier / cooling medium to a pressure higher than the discharge pressure Ph of the pump impeller 3. Since the shut-off valve 28 is already closed, the fluid barrier / cooling medium does not flow toward the throttle / check valve 18.

媒体加圧ポンプ45から送り込まれた第2チャンバ22b内の流体バリア兼冷却媒体は、ポンプ機構19のねじ溝7とねじ溝15との間の隙間を通って第1チャンバ22aに至る。ここで、第2チャンバ22b内の圧力Pbと第1チャンバ22a内の圧力Paとの差は、媒体加圧ポンプ45の吐出流量と、停止しているポンプ機構19を通る流体に掛かる抵抗で決まる。圧力検出器51により測定される逆止弁26の出口側圧力が、圧力検出器53により測定される圧力Phよりも高くなるように、媒体加圧ポンプ45の吐き出し圧力が圧力調整弁47により調整される。媒体加圧ポンプ45の吐き出し圧力は圧力検出器48によって測定され、圧力調整弁47は圧力検出器48から送られる圧力測定値に基づいて動作する。   The fluid barrier / cooling medium in the second chamber 22b sent from the medium pressurizing pump 45 passes through the gap between the screw groove 7 and the screw groove 15 of the pump mechanism 19 and reaches the first chamber 22a. Here, the difference between the pressure Pb in the second chamber 22 b and the pressure Pa in the first chamber 22 a is determined by the discharge flow rate of the medium pressurizing pump 45 and the resistance applied to the fluid passing through the stopped pump mechanism 19. . The discharge pressure of the medium pressurizing pump 45 is adjusted by the pressure adjusting valve 47 so that the outlet side pressure of the check valve 26 measured by the pressure detector 51 is higher than the pressure Ph measured by the pressure detector 53. Is done. The discharge pressure of the medium pressurizing pump 45 is measured by the pressure detector 48, and the pressure adjustment valve 47 operates based on the pressure measurement value sent from the pressure detector 48.

流体バリア兼冷却媒体は、さらに、第1チャンバ22aから入口16を通って第1媒体循環ライン30に入る。流体バリア兼冷却媒体は第1媒体循環ライン30を流れ、熱交換器21で冷やされ、第1接続点20aで第2媒体循環ライン31に入り、開閉弁23を経て媒体リザーバ44に戻る。媒体リザーバ44内の冷却された流体バリア兼冷却媒体は、媒体加圧ポンプ45によって再び第2チャンバ22bに送られる。   The fluid barrier and cooling medium further enters the first medium circulation line 30 from the first chamber 22a through the inlet 16. The fluid barrier / cooling medium flows through the first medium circulation line 30, is cooled by the heat exchanger 21, enters the second medium circulation line 31 at the first connection point 20 a, and returns to the medium reservoir 44 through the opening / closing valve 23. The cooled fluid barrier / cooling medium in the medium reservoir 44 is sent again to the second chamber 22 b by the medium pressurizing pump 45.

第2チャンバ22b内の冷却された流体バリア兼冷却媒体は、ポンプ機構19を経由して第1チャンバ22aに流れ、再び熱交換器21で冷やされる。流体バリア兼冷却媒体は、シールハウジング14内に備えられたダブルメカニカルシール(スリップリング10,11および対向リング12,13)にも接触するので、ダブルメカニカルシールの全体の熱を奪うことが可能となる。また、流体バリア兼冷却媒体は、ダブルメカニカルシールおよびその周辺を速やかに冷却ができるので、熱膨張に起因する構成部材同士の干渉を防止し、さらにOリング34,35などの弾性シールの塑性変形を防止して、それらのシール機能を維持することができる。結果として、遠心ポンプの安全性が増す。   The cooled fluid barrier / cooling medium in the second chamber 22 b flows to the first chamber 22 a via the pump mechanism 19 and is cooled again by the heat exchanger 21. Since the fluid barrier / cooling medium also contacts the double mechanical seals (slip rings 10 and 11 and opposing rings 12 and 13) provided in the seal housing 14, the entire heat of the double mechanical seal can be taken away. Become. In addition, the fluid barrier / cooling medium can quickly cool the double mechanical seal and its periphery, thereby preventing interference between components due to thermal expansion, and plastic deformation of elastic seals such as O-rings 34 and 35. And the sealing function can be maintained. As a result, the safety of the centrifugal pump is increased.

媒体加圧ポンプ45は、熱交換器21で冷却された流体バリア兼冷却媒体を、ポンプ羽根車3の吐き出し圧力Phよりも高い圧力で第2チャンバ22bに送り込むことで、遠心ポンプの取り扱い流体が、第2チャンバ22bに侵入することを回避できる。更に、媒体加圧ポンプ45で加圧された流体バリア兼冷却媒体が第2チャンバ22bからポンプ機構19を通って第1チャンバ22aに流れるので、第1チャンバ22aの圧力が第2チャンバ22bの圧力よりも低い状態になる。結果として、キャリアスリーブ8,8’の組合せには全体としてPb−Paの差圧がポンプ側から大気側に掛ることになるので、大気側のスリップリング11と対向リング13のシール面は運転停止時であっても運転時と同じようなシール効果を維持した状態が継続する。第2チャンバ22b内の圧力Pbと第1チャンバ22a内の圧力Paとの差は、媒体加圧ポンプ45の吐出流量と、停止しているポンプ機構19を通る流体に掛かる抵抗で決まるので、差圧Pb−Paが適正となるように媒体加圧ポンプ45の流量が選定される。   The medium pressurizing pump 45 sends the fluid barrier / cooling medium cooled by the heat exchanger 21 to the second chamber 22b at a pressure higher than the discharge pressure Ph of the pump impeller 3, so that the fluid handled by the centrifugal pump can be reduced. Intrusion into the second chamber 22b can be avoided. Furthermore, since the fluid barrier / cooling medium pressurized by the medium pressurizing pump 45 flows from the second chamber 22b through the pump mechanism 19 to the first chamber 22a, the pressure of the first chamber 22a is the pressure of the second chamber 22b. Will be lower. As a result, since the differential pressure of Pb-Pa is applied to the combination of the carrier sleeves 8 and 8 'as a whole from the pump side to the atmosphere side, the operation of the sealing surfaces of the slip ring 11 and the counter ring 13 on the atmosphere side is stopped. Even if it is time, the state which maintained the sealing effect similar to the time of operation continues. The difference between the pressure Pb in the second chamber 22b and the pressure Pa in the first chamber 22a is determined by the discharge flow rate of the medium pressurizing pump 45 and the resistance applied to the fluid passing through the stopped pump mechanism 19, so that the difference The flow rate of the medium pressurizing pump 45 is selected so that the pressure Pb-Pa is appropriate.

以上のように、本発明によりポンプの取り扱い流体が毒性や可燃性流体を含む場合で、遠心ポンプとポンプ機構19の通常運転時及び停止時両方においても、ダブルメカニカルシールおよびポンプ機構19を適切に冷却し、大気側に漏れ虞の無いシールシステムを提供することができる。本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されるものを含むことは言うまでもない。   As described above, according to the present invention, when the pump handling fluid contains a toxic or flammable fluid, the double mechanical seal and the pump mechanism 19 can be appropriately used both during normal operation and when the centrifugal pump and the pump mechanism 19 are stopped. It is possible to provide a sealing system that is cooled and has no risk of leakage to the atmosphere side. It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various embodiments implemented within the scope of the technical idea of the present invention.

1 回転軸
2 隔壁
3 ポンプ羽根車
4 軸スリーブ
5 リング
6 中空円筒体
7 ねじ溝
8,8’ キャリアスリーブ
9 ばね
10,11 スリップリング
12,13 対向リング
14 シールハウジング
14a ポンプ側カバー
14b 大気側カバー
15 ねじ溝
16 入口
17 出口
18 絞り兼逆止弁
19 ポンプ機構
20a 第1接続点
20b 第2接続点
21 熱交換器
22a 第1チャンバ
22b 第2チャンバ
23 開閉弁
24 Oリング
26 逆止弁
27 開閉弁
28 遮断弁
30 第1媒体循環ライン
31 第2媒体循環ライン
32 ねじ
33 凹部
34,35 Oリング
36 軸方向突起
38 中空円筒部
40 アキュムレータ
44 媒体リザーバ
45 媒体加圧ポンプ
47 圧力調整弁
48 圧力検出器
51 圧力検出器
53 圧力検出器
58 電源
61 停電検出器
62 システムコントローラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating shaft 2 Bulkhead 3 Pump impeller 4 Shaft sleeve 5 Ring 6 Hollow cylindrical body 7 Screw groove 8, 8 'Carrier sleeve 9 Spring 10, 11 Slip ring 12, 13 Opposing ring 14 Seal housing 14a Pump side cover 14b Atmospheric side cover 15 Screw groove 16 Inlet 17 Outlet 18 Throttle and check valve 19 Pump mechanism 20a First connection point 20b Second connection point 21 Heat exchanger 22a First chamber 22b Second chamber 23 Open / close valve 24 O-ring 26 Check valve 27 Open / close Valve 28 Shut-off valve 30 First medium circulation line 31 Second medium circulation line 32 Screw 33 Recess 34, 35 O-ring 36 Axial protrusion 38 Hollow cylindrical portion 40 Accumulator 44 Medium reservoir 45 Medium pressure pump 47 Pressure adjustment valve 48 Pressure detection 51 Pressure detector 53 Pressure detector 58 Power supply 61 Power failure detector 62 Sys System controller

Claims (6)

遠心ポンプの回転軸をシールするためのシールシステムであって、
ポンプ側シール機構および大気側シール機構を有するダブルメカニカルシールと、
前記ポンプ側シール機構と前記大気側シール機構との間に配置され、前記回転軸により駆動されるポンプ機構と、
少なくとも前記大気側シール機構と前記ポンプ機構とにより区画される第1チャンバと、
少なくとも前記ポンプ側シール機構と前記ポンプ機構とにより区画される第2チャンバと、
前記第1チャンバと前記第2チャンバとに接続され、前記遠心ポンプの取り扱い流体とは異なる流体バリア兼冷却媒体を前記第1チャンバと前記第2チャンバとの間で循環させる第1媒体循環ラインと、
前記第1媒体循環ラインに取り付けられた熱交換器および遮断弁と、
両端が前記第1媒体循環ラインに接続され、前記遮断弁をバイパスする前記第2媒体循環ラインと、
前記第2媒体循環ラインに取り付けられた媒体加圧ポンプおよび開閉弁とを備えたことを特徴とするシールシステム。
A sealing system for sealing a rotary shaft of a centrifugal pump,
A double mechanical seal having a pump-side seal mechanism and an atmosphere-side seal mechanism;
A pump mechanism disposed between the pump-side seal mechanism and the atmosphere-side seal mechanism and driven by the rotating shaft;
A first chamber defined by at least the atmosphere-side sealing mechanism and the pump mechanism;
A second chamber defined by at least the pump-side seal mechanism and the pump mechanism;
A first medium circulation line that is connected to the first chamber and the second chamber and circulates between the first chamber and the second chamber with a fluid barrier / cooling medium that is different from a handling fluid of the centrifugal pump; ,
A heat exchanger and a shut-off valve attached to the first medium circulation line;
The second medium circulation line having both ends connected to the first medium circulation line and bypassing the shutoff valve;
A seal system comprising a medium pressurizing pump and an on-off valve attached to the second medium circulation line.
前記ダブルメカニカルシールを収容するシールハウジングをさらに備え、
前記第1媒体循環ラインと前記第2媒体循環ラインは前記シールハウジングの外に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のシールシステム。
A seal housing that houses the double mechanical seal;
The seal system according to claim 1, wherein the first medium circulation line and the second medium circulation line are disposed outside the seal housing.
前記遠心ポンプの停電を検出する停電検出器と、
前記停電検出器から出力される停電検出信号を受けて前記遮断弁を閉じ、前記開閉弁を開き、前記媒体加圧ポンプを始動させるシステムコントローラをさらに備えたことを特徴とする請求項1または2に記載のシールシステム。
A power failure detector for detecting a power failure of the centrifugal pump;
The system controller according to claim 1, further comprising a system controller that receives a power failure detection signal output from the power failure detector, closes the shut-off valve, opens the on-off valve, and starts the medium pressurizing pump. The sealing system described in.
前記第2媒体循環ラインの一端が前記第1媒体循環ラインに接続される第1接続点は、前記遮断弁と前記熱交換器との間に位置しており、
前記第2媒体循環ラインの他端が前記第1媒体循環ラインに接続される第2接続点は、前記遮断弁と前記第2チャンバとの間に位置していることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のシールシステム。
A first connection point at which one end of the second medium circulation line is connected to the first medium circulation line is located between the shut-off valve and the heat exchanger;
The second connection point where the other end of the second medium circulation line is connected to the first medium circulation line is located between the shut-off valve and the second chamber. The sealing system as described in any one of thru | or 3.
前記媒体加圧ポンプに電力を供給するための電源をさらに備え、
前記媒体加圧ポンプは、原動機として電動モータを備えていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のシールシステム。
A power source for supplying power to the medium pressurizing pump;
The seal system according to claim 1, wherein the medium pressurizing pump includes an electric motor as a prime mover.
前記流体バリア兼冷却媒体がオイルであり、前記加圧媒体ポンプがオイルポンプであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載のシールシステム。   The seal system according to any one of claims 1 to 5, wherein the fluid barrier / cooling medium is oil, and the pressurized medium pump is an oil pump.
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