JP3781463B2 - メカニカルシール - Google Patents
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- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
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- F16J15/3408—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal at least one ring having an uneven slipping surface
- F16J15/3412—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal at least one ring having an uneven slipping surface with cavities
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はポンプのメカニカルシールに関し、さらに詳しく言えば、メカニカルシールの摺動面で発生する磨耗塵などがポンプ内の流体に混入することを極端に嫌うような場合、あるいは摺動面が発熱し易くメカニカルシールの面荒れや焼付きをおこしてしまうような場合に適したメカニカルシールに関する。
【0002】
【従来の技術】
超クリーンな液体(例えば純水)を扱うポンプ等において、メカニカルシール摺動面の磨耗による発塵が液体に混入することがあり、メカニカルシール自体が汚染源となることがしばしばある。
半導体,LCDなどで洗浄に用いられる純水の給送だけではなく、超クリーン液体バイオ科学、医薬などの液、食品製造分野などにおいても同様な問題が見られる。しかしながらこれに対応できる有効な対策は提案されていない。
また、気体の封止に対しては、摺動面の片側に送液溝をもった気体用メカニカルシールがあるが、停止中にもこの送液溝は外部の低圧側と連通しているためガスが漏れてしまう欠陥がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、メカニカルシールの宿命である摺動部から不可避的に発生する磨耗粉塵の発生を認め、これを有効に排出することができる構成を備えるメカニカルシールを提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明によるメカニカルシールは、
固定環と回転環により摺動接触面が形成されるメカニカルシールにおいて、
固定環と回転環のどちらか一方の摺動面に設けられた高圧側にのみ開孔する送液溝と、
前記いずれか一方の摺動面に相対する摺動面に設けられ、低圧側にのみ開孔する排出溝とを設け、
相対回転中に前記送液溝と排出溝とが一部で連通して高圧側と低圧側を連絡する経路を形成するように構成されている。
前記高圧側と低圧側を連絡する経路は、固定環に設けられた排液溝と回転環に設けられた送液溝とすることができる。
【0005】
【発明の実施の形態】
以下、図面等を参照して本発明をさらに詳しく説明する。図1は本発明による磨耗粉塵と強制冷却の排出構造を備えるメカニカルシールの実施例が適用されるポンプの一部の断面図である。シャフト3は図示を省略した軸受けに回転可能に支持され、ポンプの羽根(図示せず)を支持して一体に回転可能である。
固定環1はケーシング5に設けられ、前記シャフト3に固定された回転環2に摺動接触させられている。
回転環2には密封用のベロウ6が設けられ、回転環2とシャフト3間に形成される円環状の空間は大気側、すなわち低圧側になっており、回転環2の外周が高圧流体10に接触する側となっている。回転環2はばね4により押されており、これにより固定環1との接触圧力が付与されている。
【0006】
各摺動部の材料は、ポンプ等の使用目的、高圧流体の種類などにより適宜選択されるものであるが、カーボン,セラミックス,超硬合金その他の各種合金等が組み合わせて使用される。
【0007】
図2は前記メカニカルシールで高圧側と低圧側を連絡する経路を形成した状態を示す部分拡大図である。図3は本発明によるメカニカルシールの実施例の摺動部と溝の関係を示した説明図である。
図2に示す溝は図3の最も上の段の溝形状を採用したものである。
図2および図3の最も上の段に示されているように固定環1には摺動面の内周面に抜ける一対の溝12,12が設けられており、回転環2には摺動面の外周側に抜ける一対の溝11,11が設けられている。図2に示されているように回転中のある時点に溝11,12の各閉鎖端側が対向対面する。その結果、その時点に高圧流体側の空間10→回転環2の溝11→固定環1の溝12→低圧側空間、の経路が形成される。
【0008】
図3の中段の溝形状は、固定環1には摺動面の内周面に抜けるV字形の溝14,回転環2には摺動面の外周側に抜けるV字形の溝13が構成されている。図2を参照して説明したように回転中に各V字形の溝13,14の底の部分が対面する。その結果、その時点に高圧流体側の空間10→回転環2の溝13→固定環1の溝14→低圧側空間、の経路が形成される。
【0009】
図3の下段の溝形状は固定環1には摺動面の内周面(低圧側)に抜けるやや傾いた一対の溝16,16、回転環2には摺動面の外周側(高圧側)に抜けるやや傾いた溝15,15が構成されている。
図2を参照して説明したように、回転中に各溝15,16の閉鎖端(底)が対面連通する。その結果、その時点に高圧流体側の空間10→回転環2の溝15→固定環1の溝16→低圧側空間、の経路が形成される。
【0010】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によるメカニカルシールを用いたポンプでは、動作中瞬時に高圧流体を大気側に流す経路が形成される。このとき各溝に磨耗粉塵が僅かに存在しても、圧力差によりポンプの外側に押し出され、ポンプ内部に混入することはない。メカニカルシールは、本来摺動面で封液する装置であり、わざわざ封液を漏らそうとする本発明による発想は画期的なものである。しかしポンプ停止時に液が漏れることは好ましくないので送液溝と排出溝は微小角度にし、停止時に一致する確率を極めて低くすることができる。
以上詳しく説明した実施例について、本発明の範囲内で種々の変形を施すことができる。溝部の数、配置等について多数の変形が可能であり、固定環と回転環の溝の数は原則的には同数で同一角度であれば停止時の漏れの確率を小さくすることができる。しかし停止時の漏れの確率を考慮しなければ、回転環と固定環の溝数は必ずしも同一である必要はない。固定環と回転環の溝の開孔方向を入れ換える場合もあり得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるメカニカルシールの実施例が適用されるポンプの一部の断面図である。
【図2】前記メカニカルシールで高圧側と低圧側を連絡する経路を形成した状態を示す部分拡大図である。
【図3】本発明によるメカニカルシールの実施例の摺動部と溝の関係を示した説明図である。
【符号の説明】
1 固定環
2 回転環
3 シャフト
4 ばね
5 ケーシング
6 ベロウ
10 高圧流体
11,13,15 回転環溝
12,14,16 固定環溝
Claims (1)
- 固定環と回転環により摺動接触面が形成されるメカニカルシールにおいて、
固定環と回転環のどちらか一方の摺動面に設けられた高圧側にのみ開孔する送液溝と、
前記いずれか一方の摺動面に相対する摺動面に設けられ、低圧側にのみ開孔する排出溝とを設け、
相対回転中に前記送液溝と排出溝とが一部で連通して高圧側と低圧側を連絡する経路を形成するように構成したことを特徴とするメカニカルシール。
Priority Applications (3)
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JP31735595A JP3781463B2 (ja) | 1995-11-10 | 1995-11-10 | メカニカルシール |
US08/825,998 US6485021B1 (en) | 1995-11-10 | 1997-04-04 | Mechanical seal unit with temporarily connecting inlet and outlet grooves |
EP97105813A EP0870956B1 (en) | 1995-11-10 | 1997-04-08 | Mechanical seal unit |
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