JP3236331U - 液体用メカニカルシール装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】周辺縁設計を有する液体用メカニカルシール装置を提供する。【解決手段】機器ハウジング101を貫通する回転シャフト100を密封するために使用される、液体用メカニカルシール装置であって、回転シャフトの周りに取り付けられた動的リングシート1、動的シールリング2、静的シールリング4、および静的リングシート5と、円環状の周辺縁102、302とを含む。動的シールリング、静的シールリング、および静的リングシートにおいて、スプリング6によって、動的シールリングの端面が静的シールリングの端面に密着されて、軸方向に垂直なシールインターフェース9を形成し、シールインターフェースは、液体用メカニカルシール装置の軸方向の断面において、液体媒体と接触する密着点を含む。円環状の周辺縁において、周辺縁は、動的シールリングおよび静的シールリングの周囲を囲んで、液体媒体の攪拌に使用され、周辺縁には、密着点に向かって傾斜する傾斜面102A、302Aが形成されている。【選択図】図1
Description
本考案は、メカニカルシール技術に関し、より具体的には、本考案は、周辺縁設計を有する液体用メカニカルシール装置に関する。
一般に、回転機器は、回転シャフトと機器ハウジングとを含み、液体用メカニカルシール装置は、機器ハウジングを貫通する回転シャフトを密封して、機器ハウジング内の液体が機器ハウジング外の空気から隔離されるようにする。液体用メカニカルシール装置は、回転シャフトの周りに取り付けられた動的シールリングと静的シールリングとを含み、スプリングによって、動的シールリングの端面が静的シールリングの端面に密着して、軸方向に垂直なシールインターフェースを形成する。
冶金、電力、石油化学、採炭、製紙等の分野の製造工程において、液体用メカニカルシール装置を有する回転機器(例えば、ポンプ)によって、例えば硬い粒子または線維の不純物を含むスラリー液体を輸送する必要がある。しかしながら、スラリー液体中の不純物は、メカニカルシール装置の動的シールリングとリアポンプカバーとの間のギャップの間に蓄積しやすく、静的シールリングと静的シールリングとのOリングの間にスケーリングし、衝突してシールインターフェースに入る可能性があるため、動的シールリングおよび/または静的シールリングが詰まりにより軸方向の補償能力を失ってしまう。それに、スラリー液体中の硬い粒子がシールインターフェースに入る場合、動的シールリングの端面および静的シールリングの端面の摩耗も引き起こす。
既存の設計において、上記の問題に対する解決策は、次のとおりである。シールインターフェースが液体と接触する側面で動的シールリングと静的シールリングとを面一になるように設定して、液体中の不純物がシールインターフェースに蓄積し、および衝突してシールインターフェースに入ることを防ぎ、シールインターフェースが空気と接触する側面で不純物の問題がないので面一になる必要がないため、摩擦を減らすために、動的シールリングおよび静的シールリングのうちの一方のリングを短くカットする。これは、流体力学および熱力学に適合する合理的な設計である。既存の設計では、シールインターフェースが液体と接触する側で動的シールリングと静的シールリングとを一方のリングが他方のリングよりも高く設定することも提案されたが、液体中の不純物がシールインターフェースに対する影響が通常無視される。
要約すると、例えば、スラリー液体ポンプ等の回転機器に液体用メカニカルシール装置を提供するプロセスでは、次のような問題がある。スラリー液体中の動的シールリングと静的シールリングとが、ひどく摩耗されて、損傷してポンプの漏れを引き起こしやすく、液体用メカニカルシール装置の耐用年数が短すぎるため、ポンプが停止した時に頻繁に交換する必要があり、経済的損失をもたらし、液体用メカニカルシール装置の洗浄には大量の洗浄水が必要であり、資源の浪費とコストの上昇を引き起こす。
さらに、中国専利CN209856382Uでは、シールインターフェースが液体と接触する側において、動的シールリングまたは静的シールリングのいずれかに周辺縁を設置し、前記周辺縁は、動的シールリングまたは静的シールリングのうちの他方に向かって傾斜する傾斜面を含み、前記周辺縁が流動中の液体の乱流を促進する条件下で、液体中の不純物も遠心力によって傾斜面に沿ってシールインターフェースから離れることが提案された。このような設計は、シール装置の使用周期を改善するが、動的シールリングおよび/または静的シールリングの加工プロセスが複雑になり、フレキシビリティが比較的に悪い。
既存の液体用メカニカルシール装置の欠点を解決するために、本考案は、液体媒体中の不純物をシールインターフェースから効果的に遠ざけることができ、良好な加工経済性を有する液体用メカニカルシール装置を提供することにより、不純物がシールインターフェースで蓄積、および衝突してシールインターフェースに入る可能性を低減する。
本考案の一態様によれば、機器ハウジングを貫通する回転シャフトを密封するために使用されて、機器ハウジング内の液体媒体の漏れを防ぐ、液体用メカニカルシール装置を提供し、前記液体用メカニカルシール装置は、回転シャフトの周りに取り付けられた動的リングシート、動的シールリング、静的シールリング、および静的リングシートと、円環状の周辺縁とを含み、動的リングシートは、回転シャフトに締結されかつ動的シールリングを支持し、静的リングシートは、機器ハウジングに締結されかつ静的シールリングを支持し、スプリングによって、動的シールリングの端面を静的シールリングの端面に密着させて、軸方向に垂直なシールインターフェースを形成し、シールインターフェースは、液体用メカニカルシール装置の軸方向の断面において、液体媒体と接触する密着点を含み、前記周辺縁は、動的シールリングおよび静的シールリングの周囲を囲んで、液体媒体の攪拌に使用され、前記周辺縁の少なくとも一部には、密着点に向かって傾斜する傾斜面が形成され、傾斜面は、液体用メカニカルシール装置の軸方向の断面において、密着点に近い始点と密着点に遠い終点とを含み、始点は、密着点と一定の距離を空け、かつ終点は、軸方向において密着点を超えない。
また、前記周辺縁は、静的シールリングおよび動的シールリングのうちの一方と一体成形されて、静的シールリングおよび動的シールリングのうちの一方の断面が、静的シールリングおよび動的シールリングのうちの他方の断面より高く、静的シールリングおよび動的シールリングのうちの一方の一部が、静的シールリングおよび動的シールリングのうちの他方に密着してもいい。
また、前記周辺縁は、動的リングシートと一体成形され、前記周辺縁は、動的リングシートから延伸して動的シールリングの外周面に着座され、または、前記周辺縁は、動的リングシートから延伸しかつ動的シールリングと一定の距離を空けていてもいい。
また、前記周辺縁は、静的リングシートと一体成形され、前記周辺縁の密着点と反対側は、、機器ハウジングの内壁面に当接するように構成されてもいい。
また、液体用メカニカルシール装置は、円筒状または円環状のアタッチメントをさらに含み、前記周辺縁は、アタッチメントと一体成形され、アタッチメントは、動的リングシートの、動的シールリングを支持する側と軸方向反対側に取り外し可能に取り付けられ、動的リングシートの外周面の母線は、軸方向と平行または夾角をなしてもいい。
また、動的シールリングの外周面または内周面は、Oリングによって動的リングシートに接続され、静的シールリングの外周面または内周面は、別のOリングによって静的リングシートに接続されてもいい。
また、傾斜面は、平面、円弧面、波形面のうちの少なくとも一つを含んでもいい。
また、前記周辺縁の軸方向の断面は、テーパー形状、多角形形状、および円弧形状のうちの少なくとも一つを含むように構成されてもいい。
また、前記周辺縁は、シールインターフェースの外側のみに設置されてもよいし、または、前記周辺縁は、シールインターフェースの内側のみに配置されてもいい。
また、動的シールリングおよび静的シールリングは、それぞれ一体構造または分割構造であってもいい。
また、静的リングシートに接続されるグランドカバー、および回転シャフト上に設置されるシャフトスリーブをさらに含み、シャフトスリーブは、動的リングシートと一体に延伸し、または別個の部品として動的リングシートに接続されて、動的リングシート、動的シールリング、静的シールリング、静的リングシート、およびスプリングとともに組み立てられて、カートリッジ式メカニカルシールを形成してもいい。
本考案によって達成される有益な効果は、次のとおりである。
(1)周辺縁設計は、流動中の液体媒体を攪拌し、乱流を形成して、液体媒体が温度、流速および圧力の面で変化を発生し、液体媒体に混合された不純物、特に硬い粒子も液体媒体の無秩序な動きによって堆積できないことにより、不純物がシールインターフェースでの蓄積、および衝突してシールインターフェースに入ることを防ぐ。
(2)周辺縁設計は、バリアとポンプ効果の役割を果たし、液体媒体中の不純物がシールインターフェース、即ち、メカニカルシールの動作領域に入るのを防ぐだけでなく、シールリングとしての静的シールリングおよび動的シールリングの熱放散に有益であり、熱変形を低減できる。
(3)動的シールリングおよび/または静的シールリングは、内周面および/または外周面上でOリングによって動的リングシートおよび/または静的リングシートに対応的に接続されて、熱放散面積をさらに拡大することができる。
(4)液体用メカニカルシール装置のシール効果を有意に向上させかつ耐用年数を伸ばすことができる。
以下の添付の図面を参照して本考案の例示的な実施形態を詳細に説明することによって、本考案の他の特徴および利点が明らかになるであろう。
明細書の一部を構成する図面は、本考案の実施形態を説明し、明細書とともに本考案の原理を説明するために使用される。
添付の図面を参照して、本考案の様々な例示的な実施形態を詳細に説明する。特に明記しない限り、これらの実施形態に記載される部品および段階の相対的な配置、数式および数値は、本考案の範囲を限定しないことに留意されたい。
当業者に知られている技術および機器については詳細に説明しない場合があるが、適当な状況下で、前記技術および機器は、明細書の一部と見なす必要がある。
本明細書に示され、議論されるすべての例において、任意の具体的な値は、制限としてではなく、単なる例示として解釈されるべきである。従って、例示的な実施形態の他の例は、異なる値を有することができる。
同様の参照番号および文字は、以下の図面で同様の項目を示し、従って、一つの項目が一つの図で定義されると、次の図でさらに説明する必要がないことに留意されたい。
以下の明細書において、本考案で提供される液体用メカニカルシール装置は、シール装置とも呼ばれる。例示的なシール装置は、例えば、ポンプなどの回転機器に適用される。回転機器は、機器ハウジング101と機器ハウジング101内に少なくとも部分的に組み込まれる機器ハウジング101を貫通する回転シャフト100とを含み、これを考慮して、「軸方向」とは、回転シャフト100の軸線Lに沿った方向を指す。「断面」とは、回転シャフト100の軸線Lを含む垂直面を指し、「端面」とは、回転シャフト100の軸線Lに垂直する平面を指し、「前」とは、軸方向に沿って機器ハウジング101内にさらに延びる方向、即ち、各図の左側に向かう方向を指し、「後」とは、軸方向に沿って機器ハウジング101から離れる方向、即ち、各図の右側に向かう方向を指し、「内」とは、直径方向に沿って回転シャフト100の軸線Lに近い方向を指し、「外」とは、直径方向に沿って回転シャフト100の軸線Lから離れる方向を指す。
総体的に言えば、図1~図9に示される各例示的なシール装置のそれぞれは、一緒に組み立てられた複数の部品を含み、前記複数の部品が互いに協力して、機器ハウジング101に対して回転シャフト100を密封することにより、機器ハウジング101内の液体媒体の漏れを防ぐ。これらの例示的なシール装置は、カートリッジ式または分離式であり得る。
前記複数の部品は、回転シャフト100に固定されて回転シャフト100とともに回転する動的リング、および機器ハウジング101に対して固定されて回転シャフト100とともに回転しない静リングを含み得る。
動的リングは、動的リングシート1と動的リングシート1によって支持される動的シールリング2を含み、動的シールリング2は、いくつかの位置決めピン3を介して動的リングシート1に対して円周方向に位置決められて、相対的な回転を防ぐ。
静リングは、静的リングシート5と静的リングシート5によって支持される静的シールリング4とを含み、静的リングシート5は、静的シールリング4を前方に押すいくつかのスプリング6を備え、静的シールリング4は、いくつかの位置決めピン8を介して静的リングシート5に対して円周方向に位置決められて、相対的な回転を防ぐ。スプリング6は、静的シールリング4を前方に向かって動的シールリング2に押しつけて、動的シールリング2と静的シールリング4との間で一定の軸方向圧力が維持され、動的シールリング2は、静的シールリング4に対して回転することができる。本考案において、スプリング6は、好ましくは、小さな円筒形スプリングであるか、またはスプリング6がベローズで置き換えられることができる。
静的リングシート5は、いくつかのボルト7によって機器ハウジング101の後壁面に締結されて、回転シャフト100によって貫通される機器ハウジング101の穴を覆うことができる。従って、本考案において、静的リングシート5は、既存の技術で周知のグランドカバーとしても使用されるとも言える。追加または代替的に、シール装置は、静的リングシート5に接続されるグランドカバーを含み得、グランドカバーは、いくつかのボルト7を介して機器ハウジング101の後壁面に締結されて、回転シャフト100によって貫通される機器ハウジング101の穴を覆うことができる。
動的シールリング2および静的シールリング4の一方または両方は、一体構造または分割構造を有することができ、即ち、一対の、半円形リング形状の半分を含み得、この一対の半分は、互いに相対的に回転シャフト100の周りで組み立てられて完全なシールリングを形成する。二つの半分の間の接合インターフェース、即ち、分割面は、凸凹マッチング構造等の互いにマッチングされる構造を設置して、二つの半分の間の接続状態を維持する。軸方向から見ると、両方の半分の間の分割線は、軸方向に垂直する。
動的シールリング2と静的シールリング4との両方が分割式である場合、両方の分割面は、円周方向で互いにオフセットされる必要がある。
本考案は、動的シールリング2および静的シールリング4の容易な交換を考慮して、好ましくは、両方とも分割構造を使用する。しかし、動的シールリング2および静的シールリング4のうちの一方(特に摩耗しやすい一方)のみが分割構造を使用しても、本考案の範囲内である。
動的シールリング2および静的シールリング4の材質は、プラスチック、セラミック(例えば、炭化ケイ素)、グラファイト、金属合金(例えば、炭化タングステン)のいずれかであり得る。動的リングシート1および静的リングシート5の材質は、例えば、316ステンレス鋼および304ステンレス鋼等の金属合金であり得る。
以下の明細書において、本考案で提供される円環状の周辺縁設計に関連する複数の実施形態を紹介し、具体的な適用場面に応じて、前記複数の実施形態は、結合又は個別に使用されることができることに注意されたい。
図1を参照しかつ詳細を図2で見ることができる実施形態において、周辺縁102は、静的シールリング4と一体成形されかつシールインターフェース9に隣接されるように設置される。具体的には、静的リングシート5には、複数の軸方向穴及び複数の軸方向穴と連通する環状溝14が設置され、前記いくつかのスプリング6は複数の軸方向穴に延びることができ、且つ、静的シールリング4の後端部分は、環状溝14に受け入れられて、前記スプリング6によって前方に押し出されて、静的シールリング4の前端部分によって形成される端面が動的シールリング2の端面に密着して、軸方向に垂直なシールインターフェース9を構成し、シールインターフェース9は、装置の断面において、液体媒体と接触する密着点C1を含む。さらに、静的シールリング4の後端部分は、内周面において、Oリング11によって静的リングシート5に接続される。
周辺縁102は、静的シールリング4の前端部分から始まり、軸方向に沿ってシールインターフェース9に近づくにつれて直径方向でシールインターフェース9から離れるように延びて、動的シールリング2および静的シールリング4の周囲を取り囲む。静的シールリング4と一体に形成される周辺縁102の断面は、動的シールリング2の断面および動的リングシート1の断面より高く、静的シールリング4および動的シールリング2のうちの一方の一部は、静的シールリング4および動的シールリング2のうちの他方と密着する。
図1および図2において、周辺縁102の断面は、テーパー形状として示されるが、周辺縁102の断面は、テーパー形状、多角形形状(例えば、三角形、長方形、および五角形等)、および円弧形状のうちの少なくとも一つを含むように構成され得るが、これらに限定されず、周辺縁102が動的シールリング2および動的リングシート1に対して液体媒体に突出している限り、シールインターフェース9の近くで流動中の液体媒体を攪拌し、乱流を形成して、液体に媒体温度、流速および圧力の面で変化が発生され、液体媒体中の不純物、特に硬い粒子も、液体媒体の無秩序な動きで堆積されない。
周辺縁102の少なくとも一部は、密着点C1に向かって傾斜している傾斜面102Aが形成され、攪拌された液体媒体中に存在する不純物は、遠心力によって傾斜面102Aに沿って排出されて、シールインターフェース9から離れる。遠心力は、回転シャフト100の回転によって発生される。
例えば、図2において、傾斜面102Aは、装置の断面において、密着点C1に近い始点A1と密着点C1から離れる終点B1とを含み、始点A1は、密着点C1と一定の距離を空け、かつ終点B1は、軸方向において密着点C1を超えない。終点B1は、液体媒体に突出する断面の最高点である。始点A1と終点B1との間の線は、密着点Cに向かって傾斜される。始点A1と密着点C1との間の線は、波線として構成される。
傾斜面102Aは、平面、円弧面、波形面のうちの少なくとも一つを含むように構成され得るが、これらに限定されない。
追加または代替的に、傾斜面102Aには、複数の突起が密に分布して、傾斜面102Aに接触する不純物と傾斜面102Aとの間の摩擦力を増加させて、不純物が摩擦力によって傾斜面102Aに付着しやすくて、傾斜面102Aに沿って迅速に排出される。
動的シールリング2の端面および静的シールリング4の端面の両方が、比較的に高い粗さの要件を満たす必要があるため、「鏡面」のような滑らかさに達することにより、動的シールリング2が静的シールリング4に対して回転する時の摩擦力を低減する。従って、加工プロセスにおいて、動的シールリング2の端面および静的シールリング4の端面を別々に研削する必要があり、図1において、静的シールリング4と一体成形された周辺縁102は、軸方向においてシールインターフェース9を超えないため、静的シールリング4の端面を研削するために使用される工具は、静的シールリング4と一体成形された周辺縁102の影響を全く受けない。
さらに詳細に説明すると、図1において、動的リングシート1は、第1の外径を有する前部セクションと第2の外径を有する後部セクションとを含み、第1の外径は、第2の外径より大きいことも観察できる。例示的なシール装置は、第3の外径を有するシャフトスリーブ32をさらに含み、第2の外径は、第3の外径より大きい。シャフトスリーブ32は、動的リングシート1と一体に後部に延びるか、または別個の部品として動的リングシート1に接続される。動的リングシート1、動的シールリング2、静的シールリング4、静的リングシート5、およびスプリング6を一緒に組み立て、カートリッジ式メカニカルシールを形成する。
動的リングシート1の前部セクションの内周面は、Oリング12によって回転シャフト100に接続される。
動的リングシート1の前部セクションと後部セクションとの外径の違い、および後部セクションとシャフトスリーブ32との外径の違いのため、動的リングシート1は、動的シールリング2を着座させる階段面を形成し、動的シールリング2は、対応的に前記面と補完するように形成され、即ち、動的シールリング2は、第1の内径の前部セクションと第2の内径の後部セクションを含み、第1の内径は、第2の内径より大きい。動的シールリング2の前部セクションの内周面は、別のOリング13によって動的リングシート1の後部セクションに接続される。Oリング12、13の存在は、動的シールリング2の熱放散に有利である。
カートリッジ式のメカニカルシールにおいて、動的リングは、静リングに対して事前に組み立てられ、シャフトスリーブ32は、静的リングシート5を貫通してずっと伸びて機器ハウジング101の外側に到達し、静的リングシート5の内周面に対して軸方向のギャップが形成されて、動的リングが回転シャフト100とともに回転することを妨げない。
次に、ロッキングリング15は、シャフトスリーブ32の周りに取り付けられ、ロッキングリング15は、いくつかの位置決めブロック16(通常は三つ)によって動的リングが軸方向および直径方向で静リングに対して位置決められ、軸方向に沿って各位置決めブロック16を貫通するボルト17は、位置決めブロック16を静的リングシート5の後端面に締結する。次に、回転シャフト100は、組み立てられた後の動的リングおよび静リングに挿入され、一つまたは複数の締結ネジ(図示せず)は、直径方向に沿ってロッキングリング15にねじ込みかつシャフトスリーブ32を貫通することにより、組み立てられた後の動的リングおよび静リングを回転シャフト100に固定することができる。次に、回転シャフト100を操作し始める前に、いくつかの位置決めブロック16を、静的リングシート5の後端面から取り外すことができる。
また、動的シールリング2の、シールインターフェース9に近い一部は、シールインターフェース9から離れるように傾斜する傾斜面取り103を形成し、つまり、傾斜面取り103は、上向きおよび前方向きに傾斜し、傾斜程度は、始点A1と終点B1との間を結ぶ線の傾斜程度とほぼ等しくて、不純物がシールインターフェース9を容易に離れることができる均一な斜めの空間を形成する。このようにして、動的シールリング2の外周面および静的シールリング4の外周面も、大体面一になるように設置される。動的シールリング2が静的シールリング4に対して回転する時の摩擦力を低減するために、シールインターフェースが空気と接触する側面で静的シールリング4の端面を短くして、シールインターフェース9の面積を減らす。
静的リングシート5は、洗浄穴19をさらに設置することができ、静的シールリング4の外周面が環状溝14の外周面に対して間隔があるため、洗浄穴19の一端では、流体が前記間隔を介して機器ハウジングの内部へと流れることができる。必要に応じて、洗浄穴19の他端によって不純物のない洗浄水を注いで、シール装置を洗浄することができる。回転機器が作動している場合、洗浄水の圧力は、ハウジング内の液体媒体の圧力より高い。
図3を参照しかつ詳細を図4で見ることができる実施形態において、前記図1および図2の実施形態との違いは、周辺縁202が動的シールリング2と一体成形されることのみである。前記周辺縁202は、軸方向に沿ってシールインターフェース9に近づくにつれて、直径方向において、シールインターフェース9から離れるように延びて、動的シールリング2と一体に形成された周辺縁202の断面は、静的シールリング4の断面より高く、静的シールリング4および動的シールリング2のうちの一方の一部は、静的シールリング4および動的シールリング2のうちの他方と密着する。
図4において、傾斜面202Aの始点A2は、密着点C2と一定の距離を空け、かつ終点B2は、軸方向において密着点C2を超えない。終点B2は、液体媒体に突出する断面の最高点である。始点A2と終点B2との間の線は、密着点C2に向かって傾斜している。始点A2と密着点C2との間の線は、円弧として構成される。従って、加工プロセスにおいて、動的シールリング2の端面を研磨するために使用される工具は、動的シールリング2に一体成形された周辺縁202の影響を全く受けない。
周辺縁202が動的シールリング2と一体成形される場合、静的シールリング4のシールインターフェース9に近い一部は、シールインターフェース9から離れるように傾斜する傾斜面取り203を形成し、つまり、傾斜面取り203は、上向きおよび後方向きに傾斜し、傾斜程度は、傾斜面202Aの傾斜程度とほぼ等しく、不純物がシールインターフェース9を容易に離れることができる均一な斜めの空間を形成する。
動的シールリング2または静的シールリング4と一体成形されることに加えて、周辺縁は、静的リングシート5と別個に、または結合可能に一体成形されることができる。具体的には、図1において、周辺縁302は、静的リングシート5の前端面から始まり、軸方向に沿ってシールインターフェース9に近づくにつれて、直径方向において、シールインターフェース9から離れるように延びる。シールインターフェース9に近い側では、周辺縁302の少なくとも一部に、シールインターフェース9に対して傾斜した傾斜面302Aが形成される。同時に、周辺縁302は、シールインターフェース9と反対の側で、機器ハウジング101の、後壁面に垂直な内壁面に当接している。静的リングシート5の周辺縁302は、流動中の液体媒体中の不純物を攪拌するのに有利なだけでなく、静的リングシート5を取り付ける時に機器ハウジング101に対して静的リングシート5を正しく位置決められるのにも有利である。当然、静的リングシート5の周辺縁302も、軸方向においてシールインターフェース9を超えない。
図5を参照する実施形態において、周辺縁402は、動的リングシート1と一体成形に形成されかつシールインターフェース9に隣接するように設置される。図1~図4の実施形態との違いは、動的リングシート1および動的シールリング2の断面形状が変更され、周辺縁402と一体成形された動的リングシート1の前部セクションの第1の外径および後部セクションの第2の外径は、前部から後部に向かって大きくなり、円錐形を形成し、動的リングシート1の後部セクションには、動的シールリング2の前部セクションを受け入れる環状溝21が設置されることである。対応的に、動的シールリング2の後部セクションは、動的シールリング2の前部セクションよりも外径が大きくなり、動的リングシートと補完する。動的シールリング2の前部セクションの外周面は、Oリング13’によって動的リングシート1に接続される。
周辺縁402は、動的リングシート1の外周面から、軸方向に沿ってシールインターフェース9に近づくにつれて、直径方向において、シールインターフェース9から離れるように延び、周辺縁402の少なくとも一部は、軸方向に沿って動的シールリング2の後部セクションに着座され、シールインターフェース9に向かって傾斜する傾斜面402Aを形成する。傾斜面402Aの始点A3は、密着点C3と一定の距離を空け、かつ終点B3は、軸方向において密着点C3を超えない。終点B3は、液体媒体に突出する断面の最高点である。周辺縁402の、シールインターフェース9から離れた側は、動的リングシート1の外周面全体に沿って後方に向かって上向きに傾斜する面を形成する。動的リングシート1の周辺縁402は、軸方向においてシールインターフェース9を超えないため、シール装置の構造は、特に軸方向におけるコンパクト性を維持する。
図6を参照する実施形態において、図5の実施形態との違いは、動的リングシート1の、動的シールリング2を支持する側と軸方向反対側に、取り外し可能に円筒形または円環状のアタッチメント22が取り付けられ、例えば、いくつかの締結ネジ23が軸方向に沿ってアタッチメント22にねじ込まれかつ動的リングシート1の前部セクションを貫通することにより、アタッチメント22を動的リングシート1の前部セクションに締結することである。選択可能に、動的リングシート1の前部セクションには、追加の段差が設置されて、アタッチメント22を動的リングシート1の前部セクションに着座させることができる。アタッチメント22は、周辺縁502の設置に専用されかつ交換が容易であり、元の動的リングシート1の構造を大幅に変更せずに動的リングシート1に追加することができる。図6において、周辺縁502は、動的シールリング2と一定の距離を空けており、明らかに、傾斜面502Aの始点A4は、密着点C4と一定の距離を空け、かつ終点B4は、軸方向において密着点C4を超えない。終点B4は、液体媒体に突出する断面の最高点である。この場合、動的リングシート1の外周面の母線は、軸方向に平行するか、または夾角をなす。
図7および図8を参照する二つの実施形態において、周辺縁602、702は、依然として動的リングシート1と一体成形され、違いは、ロッキングリング15は、動的リングシート1を回転シャフト100に固定するために使用せず、いくつかの締結ネジを使用して直径方向に沿って動的リングシート1の前部セクションに直接ねじ込むことにより、動的リングシート1を回転シャフト100に固定している。つまり、例示したシール装置は、分離式である。しかし、これは、周辺縁の設計に影響しない。図7に示されるように、周辺縁602は、動的リングシート1から延伸して、動的シールリング2の外周面に着座されることができ、傾斜面502Aの始点A5は、密着点C5と一定の距離を空け、かつ終点B5は、軸方向において密着点C5を超えない。図8に示されるように、周辺縁702は、動的リングシート1から延伸しかつ動的シールリング2と一定の距離が空き、明らかに、傾斜面702Aの始点A6は、密着点C6と一定の距離が空き、かつ終点B6は、軸方向に沿って密着点C6を超えない。従って、周辺縁の適用場面は、非常にフレキシブルである。
動的シールリング2および/または動的リングシート1と一体成形された周辺縁は、バリアとしても機能して、流動中の液体媒体とともにシールインターフェース9に流れる不純物を少なくとも部分的に遮断する。
図1~図4の実施形態において、静的シールリング4の後端部分の内周面は、Oリング11によって静的リングシート5に接続され、静的リングシート5の前端面と機器ハウジング101の後壁面との間には、Oリング20が設置される。比較すると、図5~図8の実施形態において、静的シールリング4の後端部分の外周面は、Oリング11’によって静的リングシート5に接続され、静的リングシート5と機器ハウジング101の後壁面との間には、ガスケット20’が設置される。これらのすべては、シール装置の様々な配置方式の例示的な例にすぎず、周辺縁の機能に影響しない。
図1~図8の実施形態において、静的シールリング4、動的シールリング2、および動的リングシート1の前部セクションの外周面によって機器ハウジング101内の液体媒体に用いられる空間を画定する。図9を参照する実施形態において、動的リングは、機器ハウジング101外に配置されるものに変化し、従って、液体媒体に用いられる空間は動的シールリング2、静的シールリング4、および静的リングシート5の内周面によって画定される。この場合、周辺縁802は、動的シールリング2および静的シールリング4のうちの一方と一体成形される。
図1~図8の実施形態において、周辺縁102、202、302、402、502、602、702は、シールインターフェース9の外側のみに設置され、つまり、直径方向に沿って回転シャフト100から離れる。図9の実施形態において、周辺縁802は、シールインターフェース9の内側のみに設置され、つまり、直径方向に沿って回転シャフト100に近い。周辺縁802の少なくとも一部には、密着点C7に向かって傾斜している傾斜面802Aが形成され、傾斜面802Aは、装置の断面において、密着点C7に近い始点A7と密着点C7から離れた終点B7とを含み、始点A7は、密着点C7と一定の距離を空け、かつ終点B7は、軸方向において密着点C7を超えない。終点B7は、液体媒体に突出する断面の最高点である。
本考案のいくつかの特定の実施形態は、例を通じて詳細に説明したが、当業者は、上記の例が説明のためだけであり、本考案の範囲を限定するためではないことを理解されたい。当業者は、本考案の範囲および思想から逸脱することなく、上記の実施形態を修正することができることを理解されたい。本考案の範囲は、添付の請求の範囲によって限定される。
Claims (11)
- 機器ハウジング(101)を貫通する回転シャフト(100)を密封するために使用されて、機器ハウジング(101)内の液体媒体の漏れを防ぐ、液体用メカニカルシール装置であって、
前記液体用メカニカルシール装置は、
回転シャフト(100)の周りに取り付けられた動的リングシート(1)、動的シールリング(2)、静的シールリング(4)、および静的リングシート(5)と、
円環状の周辺縁(102、202、302、402、502、602、702、802)とを含み、
動的リングシート(1)は、回転シャフト(100)に締結されかつ動的シールリング(2)を支持し、静的リングシート(5)は、機器ハウジング(101)に締結されかつ静的シールリング(4)を支持し、スプリング(6)によって、動的シールリング(2)の端面を静的シールリング(4)の端面に密着させて、軸方向に垂直なシールインターフェース(9)を形成し、シールインターフェース(9)は、前記液体用メカニカルシール装置の軸方向の断面において、液体媒体と接触する密着点(C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7)を含み、
前記周辺縁は、動的シールリング(2)および静的シールリング(4)の周囲を囲んで、液体媒体の攪拌に使用され、前記周辺縁の少なくとも一部には、密着点に向かって傾斜する傾斜面(102A、202A、302A、402A、502A、602A、702A、802A)が形成され、傾斜面は、前記液体用メカニカルシール装置の軸方向の断面において、密着点に近い始点(A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7)と密着点に遠い終点(B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7)とを含み、始点は、密着点と一定の距離を空け、かつ終点は、軸方向において密着点を超えないことを特徴とする、
液体用メカニカルシール装置。 - 前記周辺縁(102、202)は、静的シールリング(4)および動的シールリング(2)のうちの一方と一体成形されて、静的シールリング(4)および動的シールリング(2)のうちの一方の断面が、静的シールリング(4)および動的シールリング(2)のうちの他方の断面より高く、静的シールリング(4)および動的シールリング(2)のうちの一方の一部が、静的シールリング(4)および動的シールリング(2)のうちの他方に密着することを特徴とする
請求項1に記載の液体用メカニカルシール装置。 - 前記周辺縁(402、602、702)は、動的リングシート(1)と一体成形され、前記周辺縁(402、602)は、動的リングシート(1)から延伸して動的シールリング(2)の外周面に着座され、または、前記周辺縁(702)は、動的リングシート(1)から延伸しかつ動的シールリング(2)と一定の距離を空けていることを特徴とする
請求項1に記載の液体用メカニカルシール装置。 - 前記周辺縁(302)は、静的リングシート(5)と一体成形され、前記周辺縁(302)の、密着点と反対の側は、機器ハウジング(101)の内壁面に当接するように構成されることを特徴とする
請求項1または2に記載の液体用メカニカルシール装置。 - 円筒状または円環状のアタッチメント(22)をさらに含み、前記周辺縁(502)は、アタッチメント(22)と一体成形され、アタッチメント(22)は、動的リングシート(1)の、動的シールリング(2)を支持する側と軸方向反対側に取り外し可能に取り付けられ、動的リングシート(1)の外周面の母線は、軸方向と平行または夾角をなすことを特徴とする
請求項1または3に記載の液体用メカニカルシール装置。 - 動的シールリング(2)の外周面または内周面は、Oリング(13、13’)によって動的リングシート(1)に接続され、静的シールリング(4)の外周面または内周面は、別のOリング(11、11’)によって静的リングシート(5)に接続されることを特徴とする
請求項1~5のいずれか1項に記載の液体用メカニカルシール装置。 - 傾斜面は、平面、円弧面、波形面のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする
請求項1~6のいずれか1項に記載の液体用メカニカルシール装置。 - 前記周辺縁の軸方向の断面は、テーパー形状、多角形形状、および円弧形状のうちの少なくとも一つを含むように構成されることを特徴とする
請求項1~7のいずれか1項に記載の液体用メカニカルシール装置。 - 前記周辺縁(102、202、302、402、502、602、702)は、シールインターフェース(9)の外側のみに設置され、または、前記周辺縁(802)は、シールインターフェース(9)の内側のみに配置されることを特徴とする
請求項1~8のいずれか1項に記載の液体用メカニカルシール装置。 - 動的シールリング(2)および静的シールリング(4)は、それぞれ一体構造または分割構造であることを特徴とする
請求項1~9のいずれか1項に記載の液体用メカニカルシール装置。 - 静的リングシート(5)に接続されるグランドカバー、および回転シャフト(100)上に設置されるシャフトスリーブ(32)をさらに含み、シャフトスリーブ(32)は、動的リングシート(1)と一体に延伸するか、または別個の部品として動的リングシート(1)に接続されて、動的リングシート(1)、動的シールリング(2)、静的シールリング(4)、静的リングシート(5)、およびスプリング(6)とともに組み立てられて、カートリッジ式メカニカルシールを形成することを特徴とする
請求項1~10のいずれか1項に記載の液体用メカニカルシール装置。
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