JP3646207B2 - メカニカルシールの封液方法および封液装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の機械装置において使用されるメカニカルシールの封液方法および封液装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車、産業機械、家庭用電気製品、化学プラント等の広い産業分野で使用される各種の機械装置にはメカニカルシールが回転軸用軸封装置として使用されている。
図６は、従来の簡単な構造のメカニカルシールの一例を示すものであり、ケースに囲まれたシートリングａと従動リングｂとからなり、従動リングｂはスプリングｃの伸弾性によってシートリングａに圧接してある。
【０００３】
シートリングａは回転軸ｄに固定するとともに従動リングｂは機械装置側に取り付けてある。回転軸ｄを一方向に回転させるとシートリングａも回転軸ｄとともに回転し、シートリングａと従動リングｂとのシート面ｅは強く接触した状態で回転方向に摺動する。
【０００４】
外部（Ａ矢印方向）からメカニカルシール内に水や油（潤滑油）等の液体を供給すれば、シートリングａと従動リングｂとが接触するシート面ｅの温度をシール材（シートリングと従動リング）の適合範囲内で保持し、シール面ｅの潤滑を良くし磨耗を少なくする。尚、液体としては、機械装置で使用する液体と同じ成分の液体を供給することもある。
【０００５】
そして、メカニカルシール内に液体を供給することによりシート面ｅを通して機械装置内の気体または液体の漏れを防止する。また、メカニカルシールから液体が流出（Ｂ矢印方向）する際、不純物や異物等を流出させるのでメカニカルシール内部に堆積するのを防止することになる。
【０００６】
図７は、メカニカルシールに液体を循環させてメカニカルシール内を封じる従来の封液装置の一例を示すものである。
液体を貯蔵するタンクｆと、機械装置の回転軸ｄに設けたメカニカルシールｇとは液体の供給管ｈと還流管ｉとで連結してあり、供給管ｈは封液タンクｆの下面あるいは下部側面に接続してある。
【０００７】
液体タンクｆには、液体の補給バルブｊやエアー、窒素ガス等のガスを圧入するためのバルブｋ等が設けられ、また、供給管ｈには液体を圧送するためのポンプｍが設けられている。尚、図中符号ｎは温度計、ｏはベント、ｐは圧力計、ｑは流量計、ｒは熱交換機である。
【０００８】
図示しない液体供給装置からタンクｆ内にバルブｊを通して液体を充填し、また、図示しないガス供給装置からバルブｋを通してタンクｆ内にガスを圧入するとともにポンプｍを作動させて液体を供給管ｈからメカニカルシールｇ内に送り込む。メカニカルシールｇ内に入った液体は、ポンプｍの圧力によって外部に排出され、この排出された液体は、還流管ｉを経てタンクｆに循環する。
【０００９】
液体は、メカニカルシールｇから漏れ出た量を考慮し、必要に応じて供給するか、または、回転軸ｄが回転している間は連続して供給するが、回転軸ｄの摩擦熱でメカニカルシールｇ内を通る時、液体の温度が上昇するので、熱交換機ｒに冷却水を送って還流液を冷却し、タンクｆに戻すようにしてある。
【００１０】
液体は、例えば、図６においてメカニカルシールｇ内の下側のシール面ｅから少しずつ漏れ出たり、あるいは、循環する過程において少しずつ自然に消失されてタンクｆ内の量が減少し、その分、タンクｆの上部にはガス溜まりｆ１ができる。
【００１１】
タンクｆ内は点検ガラスｓを通して点検可能であるから、液量が少なくなれば液体を補給すればよく、また、液体はタンクｆの下部から取り出されるので、ガスがメカニカルシールｇ内に送られないようになっている。そして、液体は、ポンプｍで強制的に送られるので、タンクｆとメカニカルシールｇとが離れた位置にあっても供給可能となっている。
【００１２】
図８は、従来の封液装置の他の例を示すものであり、タンク内の液体は、ガスの圧入によって供給管ｎを通してメカニカルシールｇに送られる。メカニカルシールｇは、内部に羽根のような回転押し出し機構を有しており、回転軸ｄの回転によって羽根が回転するので、メカニカルシールｇ内に送られた液体は、回転押し出し機構から還流管ｉを通してタンクｆに循環される。
【００１３】
この場合の封液装置は、タンクｆとメカニカルシールｇとが近い位置である場合に多く使用されており、また、タンクｆはメカニカルシールｇよりも上方に位置している。この場合にも供給管ｎは、タンクｆの下面や下部側面に接続してある。尚、メカニカルシールｇ内で液体が高温となることを考慮してタンクｆ内の液体は冷却水によって冷却されるようになっている。
【００１４】
また、図９は、従来の封液装置の更に他の例を示すものであり、ガス圧によってタンクｆから供給された液体はメカニカルシールｇ内に送られる。そして、液体は、前記したようにメカニカルシールｇのシール面ｅより少しずつ漏れ出て排出される。この封液装置の場合には、回転軸ｄの回転によってメカニカルシールｇの温度が高くならない場合に使用され、また、タンクｆとメカニカルシールｇが近い位置の場合に使用されており、供給管ｈはタンクｆの下面か下部側面に接続してある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上記する種々の封液装置において、封液装置を設置した機械装置が定置あるいは固定状態であればタンクｆが揺れ動くことはない。従って、タンクｆ内において液体とガスとが混在することがないので、タンクｆの下方にある液体のみが供給管ｈを通してメカニカルシールｇに送られ、タンクｆ内に圧入したガスが送られることはない。
【００１６】
しかし、例えば、特願２０００−１６９８５６に示すスラリー状物質をろ過し、ケーキを乾燥するろ過・乾燥装置においては、乾燥に際してろ過槽を回転あるいは反転させて上下を逆転し、かつ、ろ過槽に設けた解砕羽根を回転させてケーキを破砕するようになっている。この解砕羽根の回転軸にメカニカルシールを設け、封液装置から液体を供給することがある。
【００１７】
また、例えば、特開平１０−３２８５４５に一例を示す粉体、液体等の混合装置においては、内容成分を異にする複数種類の粉体や液体等をミキサー内で攪拌羽根により混合し、この混合した物を混合装置全体を反転させて他の容器に移し替えることが行われる。この装置では、ミキサー内で攪拌羽根を回転させる駆動軸にメカニカルシールを設け、封液装置から液体を供給するようになっている。
【００１８】
封液装置を設置した機械装置が上記するろ過・乾燥装置や混合装置のような場合、装置全体を駆動軸を中心にして回転あるいは反転させて上下を逆転した時、封液装置も同時に上下を逆転することになる。前記したように、液体を供給する供給管ｈは、常態においてタンクｆの下面や下部側面に連結してあるが、液体を貯蔵するタンクｆが上下を逆転して供給管ｈがタンクｆの上方に位置した時、タンクｆ内の液体とガスとは比重の関係でガスが上方にあるので、供給管ｈを通してガスはメカニカルシールｇ内に送られることになる。その結果、メカニカルシールｇ内部、特に、シートリングａや従動リングｂのシート面ｅは摩擦によって加熱し、損傷する危険性を有している。
【００１９】
従って、機械装置が回転あるいは反転する場合には、封液装置は機械装置から離れた場所に設置する必要があるが、その場合には供給管ｈや還流管ｉ等は回転あるいは反転に対応する機構としなければならず、技術的な困難性を有するとともにコストおよびメンテナンスアップにつながるものであった。
【００２０】
本発明は、上記する従来の封液装置の種々の問題点に鑑み、ろ過・乾燥装置や混合装置のように上下を逆転する機械装置に封液装置を設置した場合でもメカニカルシールには常に液体のみを供給し、ガスをメカニカルシールに送り込むことのない封液方法および封液装置を提供することを目的とするものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記する目的を達成するために本発明封液方法は、回転あるいは反転して上下を逆転する機械装置の回転軸に設けたメカニカルシールにタンクから液体を供給するに際し、円筒体あるいは球形体としたタンク１内の液体は、ガスの圧入力によって機械装置の回転中心線と平行する方向へ送り出してメカニカルシール８に供給可能としたものである。
【００２２】
また、本発明封液装置は、回転あるいは反転して上下を逆転する機械装置の回転軸に設けたメカニカルシールに液体を供給する封液装置において、液体を貯蔵するタンク１の水平中心線およびメカニカルシール８への液体の送り出し方向は、機械装置の回転中心線と平行状態とするとともにタンク１には液体の供給およびガスの圧入を可能としたものである。
【００２３】
液体を貯蔵するタンク１は、円筒体あるいは球形体である。また、タンク１とメカニカルシール８とは一本の供給管６で接続するか、あるいは、供給管６と還流管１８とにより接続したものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明に係る封液方法および封液装置の第一の実施形態を示すものである。同図において符号１は、水や油（潤滑油）あるいは機械装置で使用する液体と同質の液体等の各種の液体を貯蔵可能なタンクであって、一端を開口した円筒体となっており、開口面２には内部点検用のガラス３が内枠４と外枠５間にパッキングを介して防水可能に密に嵌め込んである。
【００２５】
この実施形態において特徴とすることは、タンク１内の液体は、タンク１の水平中心部からガスの圧入力で水平方向に押し出してメカニカルシールに供給するようにしたことである。このため、タンク１の水平中心部から延長して一本の液体供給管６が水平状態で密に連結してある。
【００２６】
タンク１と、機械装置の回転軸７に設けたメカニカルシール８とを連結する供給管６は、金属、プラスチック、ゴム等で形成されているが、必ずしも直線状である必要はなく、撓み性や伸縮性を有していても良い。尚、図中符号９は液体供給用バルブ、１０はガス圧入用バルブであり、また、従来と同様にしてタンク１には温度計を、供給管６には圧力計等の封液装置としての必要な設備が付設してある。
【００２７】
封液装置は上記の構成であり、例えば、図２に示す回転あるいは反転して上下を逆転する従来のろ過・乾燥装置のような機械装置に設置した場合について説明する。
表面を乾燥用ジャケットで覆ったろ過槽１１は、基台１２上に回転可能に軸支した駆動軸１３により両側から支持されており、駆動軸１３を中心にして回転あるいは反転可能となっている。ろ過槽１１にはケーキを破砕するための解砕装置１４が設置してあり、ろ過槽１１内に設けた解砕羽根１５はモータ１６によって回転させられる。
【００２８】
解砕羽根１５の回転軸に設けたメカニカルシール（図示せず）に液体を供給するために、ろ過槽１１には図１に示す封液装置が設置される。適宜手段によりろ過槽１１に設置した液体タンク１の水平中心部およびタンク１に連結した供給管６の突出方向は、機械装置の回転中心線、即ち、駆動軸１３の長さ方向軸心と平行な状態としてある。そして、供給管６の先端は解砕羽根１５の回転軸に設置したメカニカルシールに接続してある。
【００２９】
スリラーをろ過して形成されたケーキを乾燥する際、ろ過槽１１を回転あるいは反転させつつ解砕装置１４を駆動して解砕羽根１５により内部のケーキを破砕する。この時、封液装置もろ過槽１１とともに駆動軸１３を中心にして回動するので、タンク１は上下を逆転することになる。
【００３０】
しかし、タンク１の水平中心部は駆動軸１３を中心にして回動するので、タンク１内のガスは液体との比重の関係で常にタンク１内の上部に位置しており、また、液体の供給方向はタンク１の水平中心部上に位置しているので、供給管６の液体入口はガスに接触することがなく、供給管６からは液体のみが送り出されることになる。尚、液体は、従来のメカニカルシールの場合と同じく、シール面から少しずつ漏れ出て排出される。
【００３１】
タンク１内にエアーや窒素ガス等のガスを圧入すれば、その圧力でタンク１内の液体は供給管６を通して解砕装置１４のメカニカルシールに供給されることになる。ガラス３を通してタンク１内の監視、点検が可能であり、液体が少なくなれば液体を補充するので、ガスがメカニカルシールに送られることを防止することが可能である。
【００３２】
図３は、本発明に係る封液方法および封液装置の第二の実施形態を示すものであり、前記の実施形態と同じ部分は同じ符号を使用している。
この実施形態においては、タンク１を球形体としたことに特徴を有している。
そして、球形体の一部を円形に開口して窓１７を形成し、この窓１７には点検用ガラス３を内枠４と外枠５間に防水処理を施して密に嵌め込んでおく。
【００３３】
供給管６は、タンク１の縦中心軸と交わる横水平中心軸、即ち、球形タンク１の水平中心部から延長した方向に水平状態で密に連結してあり、タンク１の水平中心部および供給管６の延長方向は、設置すべき機械装置（例えば、前記したろ過槽１１）の駆動軸１３の軸心と平行としておく。
【００３４】
球形状タンク１を中心にした封液装置を、例えば、前記したろ過槽１に設置し、ろ過槽１を回転あるいは反転させた時、タンク１は上下を逆転しても液体は回動方向とは直行する水平方向に送り出される。タンク１は、球形体としてあるので、ガスは常にタンク１の上部にあって液体と混在することがなく、メカニカルシールには液体のみが供給されることになる。
【００３５】
図４は、本発明封液方法および封液装置の第三の実施形態を示すものであり、前記の実施形態と同じ部分は同じ符号を使用している。
この実施形態においては、液体貯蔵タンク１の水平中心線と平行に二本の管を密に突設し、一方の管は液体の供給管６とし、他方の管は液体の還流管１８としたものであり、供給管６および還流管１８はメカニカルシール８に接続したことに特徴を有している。
【００３６】
そして、上記構成の封液装置は、前記の各実施形態の場合と同じく、タンク１の水平中心部および供給管６からの液体供給方向は、機械装置の駆動軸１３の軸心と平行な状態として設置する。従って、機械装置の回転あるいは反転によってタンク１が上下を逆転しても比重の関係でタンク１内のガスは液体よりも上部にあり、液体のみがメカニカルシール８に送られる。
【００３７】
供給管６と還流管１８に対するタンク１内のガス圧は均等であるが、メカニカルシール８内には前記したように回転羽根による液体の押し出し機構を有しているので、メカニカルシール８内に供給された液体は押し出し機構によって還流管１８を通してタンク１に還流することができる。このように液体は、タンク１とメカニカルシール８間とを還流しているので、タンク１内の液体が少なくなった時に必要量の液体を補充すればよい。また、液体は還流するので、メカニカルシール８で高温となった液体は冷却水で冷却すればよい。
【００３８】
図５は、第三実施形態におけるタンク１を変形させた第四の実施形態を示すものである。この実施形態では第二実施形態の場合と同じくタンク１を球形体とし、タンク１の水平中心部と平行に供給管６と還流管１８とを連結したことに特徴を有している。
【００３９】
前記の各実施形態の場合と同じく、球形状であるタンク１の水平中心部および供給管６の突出方向を回転あるいは反転する機械装置の駆動軸１３の軸心と平行にしておくことにより、タンク１が上下を逆転してもガスは常に上部に位置しているので、液体のみがメカニカルシール８に送られることになる。
【００４０】
上記の各実施形態におけるタンク１の水平中心部は、タンク１の水平中心線と、この中心線を円形に囲む範囲を含んでいる。そして、この円形範囲は、供給管６の液体入口がガスとは接触しない範囲内である。従って、第三および第四実施形態のように供給管６がタンク１の水平中心線よりも離れた位置にあってもガスを吸引することはない。
【００４１】
【発明の効果】
以上、説明した本発明によれば、封液装置の液体貯蔵タンク１と、駆動軸のような回転中心線によって回転あるいは反転して上下を逆転するろ過・乾燥装置や混合装置等のような機械装置のメカニカルシール８とを連結して封液用の液体を供給するに際し、円筒体あるいは球形体としたタンク１の液体は、タンク１の水平中心部から水平方向にガス圧で押し出すようにして供給するとともにタンク１の水平中心部および液体の押し出し方向は、機械装置の回転中心線と平行としてある。
【００４２】
従って、タンク１とメカニカルシール８とを一本の供給管６で連結すれば、タンク１が機械装置の回転中心線にそって回動した時、タンク１内の液体とガスは比重によってガスが常に上部に位置しているので、メカニカルシール８には液体のみが供給されることになる。このことによって、封液装置は機械装置に一体的に設置することができるので、封液装置のみを離れた場所に設ける必要はなくなり、メカニカルシール８には安定して液体を供給することができる。
【００４３】
タンク１とメカニカルシール８とを供給管６と還流管１８の二本で接続した場合には、液体は供給管６を通してメカニカルシール８に送られ、メカニカルシール８内の液体は回転押し出し機構によって還流管１８を通してタンク１に返されるので、液体を無駄に消費することがなく有効に活用することができる。還流管１８は、供給管６とともにタンク１の水平中心線と平行にしてあるので、還流した液体によってタンク１内の液体とガスとが混ざり合うようなことはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明封液装置の第一の実施形態を示す一部を断面とした正面図である。
【図２】本発明封液装置を機械装置に設置した状態の一例を示す正面図である。
【図３】本発明封液装置の第二の実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明封液装置の第三の実施形態を示す一部を断面とした正面図である。
【図５】本発明封液装置の第四の実施形態を示す断面図である。
【図６】従来のメカニカルシールの一例を示す断面図である。
【図７】従来の封液装置の一例を示すフローチャート図である。
【図８】従来の封液装置の他の例を示すフローチャート図である。
【図９】従来の封液装置の更に他の例を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
１ 液体貯蔵タンク
２ 開口部
３ 点検用ガラス
４ 内枠
５ 外枠
６ 液体供給管
７ 機械装置の回転軸
８ メカニカルシール
９ 液体供給バルブ
１０ ガス圧入用バルブ
１１ ろ過槽
１２ 基台
１３ 回転用駆動軸
１４ 解砕装置
１５ 解砕羽根
１６ モータ
１７ 窓

Claims (6)

1. 回転あるいは反転して上下を逆転する機械装置で使用するメカニカルシールに、前記機械装置に設置してあり前記機械装置とともに回転あるいは反転するタンクから液体を供給するに際し、供給管６の液体入口はガスとは接触しない範囲内とするとともに円筒体あるいは球形体としたタンク１内の液体は、ガスの圧入力によって機械装置の回転中心線と平行する方向へ送り出してメカニカルシール８に供給可能としたことを特徴とするメカニカルシールの液封方法。
2. 回転あるいは反転して上下を逆転する機械装置で使用するメカニカルシールに液体を供給する液封装置であって液体を貯蔵するタンクが前記機械装置に設置してあり前記機械装置とともに回転あるいは反転するものにおいて、供給管６の液体入口はガスとは接触しない範囲内とし、液体を貯蔵するタンク１の水平中心部およびメカニカルシール８への液体の送り出し方向は、機械装置の回転中心線と平行状態とするとともにタンク１には液体の供給およびガスの圧入を可能としたことを特徴とするメカニカルシールの液封装置。
3. 液体を貯蔵するタンク１は、円筒体であることを特徴とする請求項２に記載するメカニカルシールの封液装置。
4. 液体を貯蔵するタンク１は、球形体であることを特徴とする請求項２に記載するメカニカルシールの封液装置。
5. タンク１とメカニカルシール８とは一本の供給管６で接続したことを特徴とする請求項２に記載するメカニカルシールの封液装置。
6. タンク１とメカニカルシール８とは、供給管６と還流管１８とにより接続したことを特徴とする請求項２に記載するメカニカルシールの封液装置。

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