JP3864359B2 - メカニカルシール - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はメカニカルシールに関し、特に、軸封部の圧力が負圧（真空）でも適用可能なデッドエンド方式のシングル形のメカニカルシールに関するものである。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
回転軸とハウジングとの間に形成した軸封部に装着されて、回転軸とハウジングとの間をシールするメカニカルシールにあっては、ハウジング側にベローズ等を介して取り付けられるとともに、回転軸の軸線に垂直なシール端面を有する回転軸の軸線方向に変位可能なシールリングと、回転軸側に取り付けられるとともに、シールリングのシール端面に接触する回転軸の軸線に垂直なシール端面を有するメイティングリングとを具えている。
【０００３】
そして、回転軸の回転時に、シールリングのシール端面とメイティングリングのシール端面とが相互に摺動接触することによって、回転軸とハウジングとの間がシールされるものである。
【０００４】
そして、上記のような構成のメカニカルシールを、例えば石油精製プラントの減圧蒸留設備の熱油ポンプの負圧の軸封部にシングルシールとして用いる場合には、軸封部に適宜の液体を注入するとともに、メイティングリングの後方（機内側）に絞り部を設けて軸封部を昇圧させる必要がある。昇圧させないと、シールリングとメイティングリングとの摺動面にエアー等を噛み込んでしまい、摺動面が損傷したり、早期に摩耗したりする不具合が生じるからである。
【０００５】
このため、軸封部に液体を注入するフラッシングが必要となるので、フラッシング用の配管が必要となり、装置全体としてコスト高となる。また、熱油の場合には、ダイレクトフラッシングでは軸封部の熱負荷が高くなるため、クーラーで冷却した液体でフラッシングする必要があり、クーラー及びその付帯設備によって装置全体としてコスト高となる。また、冷却した液体が配管系内に入ることにより系内の熱効率が低下することになる。
【０００６】
この発明は前記のような従来のもののもつ問題点を解決したものであって、石油精製プラントの減圧蒸留設備の熱油ポンプの負圧の軸封部等にシングルシールとして用いた場合であっても、フラッシングが不要で、フラッシング配管が不要であるとともに、クーラーが不要で、軸封部の熱負荷を下げることができ、さらに、ポンプ及びプラントの効率を高めることができるメカニカルシールを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【問題点を解決するための手段】
上記の問題点を解決するためにこの発明は、ハウジングと回転軸との間に形成した負圧の軸封部に装着されて、ハウジングと回転軸との間をシールするメカニカルシールであって、前記ハウジング側にベローズを介して取り付けられるとともに、前記回転軸の軸線に垂直なシール端面を有し、かつ、回転軸の軸線方向に変位可能なシールリングと、前記回転軸側に取り付けられるとともに、前記シールリングのシール端面と接触する前記回転軸の軸線に垂直なシール端面を有するメイティングリングとを備え、
前記回転軸には筒状をなすスリーブが嵌合され、該スリーブの外周面には鍔部が設けられ、該鍔部の一方側にメイティングリングを取り付け、鍔部の他方側にポンピングリングを取り付けて、該ポンピングリングの一端部外周面側を軸封部側に位置させ、内周面側を機内側に位置させるとともに、該ポンピングリングに、内周面側から一端部外周面側に貫通するポンピング孔を複数箇所に設けて、該ポンピング孔を介して機内側と軸封部側とを相互に連通し、かつ、該ポンピング孔の後方のポンピングリングの外周面とハウジングの内周面との間で微小隙間の絞り部を形成し、前記ポンピング孔によって機内側の流体を軸封部側に押し込むとともに、絞り部によって軸封部内の流体が機内側に漏れ出るのを防止することにより軸封部を昇圧させて正圧にする構成としたものである。また、絞り部に軸封部の流体が機内側に漏れるのを防止するねじを設けた手段を採用したものである。
【０００８】
【作用】
この発明は前記のような手段を採用したことにより、ポンピングリングの複数のポンピング孔によって機内側の流体を軸封部側に押し込むことができるとともに、ポンピングリングとハウジングとの間の絞り部によって軸封部内の流体が機内側に漏れ出るのを防止することができることになる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示すこの発明の実施の形態について説明する。
図１には、この発明によるメカニカルシールの一実施の形態が示されていて、この実施の形態によるメカニカルシールは、回転軸１８とハウジング１９との間に形成した軸封部２０に装着されて、回転軸１８とハウジング１９との間をシールするメカニカルシールであって、ハウジング１９側に取り付けられるカラー１と、カラー１に連結されるベローズ３と、ベローズ３に連結されるアダプタ４と、アダプタ４に嵌合されるシールリング５と、回転軸１８側に取り付けられるメイティングリング１０と、メイティングリング１０の後方の回転軸１８の部分に取り付けられるポンピングリング１４とを具えている。
【００１０】
カラー１は、金属から形成される筒状をなすものであって、環状のガスケット２を介してハウジング１９側に取り付けられるようになっている。
【００１１】
ベローズ３は、打抜き加工等によって波形環状に形成した金属製のダイアフラム板を複数枚一列に並べて、隣接するダイアフラム板の外径部間及び内径部間をガス溶接等によって交互に連結して、全体を蛇腹筒状に形成したものであって、一端がカラー１側にガス溶接等によって一体に連結されるようになっている。
【００１２】
アダプタ４は、金属から形成される筒状をなすものであって、一端部内周面側にはシールリング５の外周側が嵌合されるようになっている。アダプタ４にはベローズ３の他端がガス溶接等によって一体に連結されるようになっている。
【００１３】
シールリング５は、カーボンから形成される筒状をなすものであって、外周側をアダプタ４の内周側に嵌合させることで、アダプタ４に一体に取り付けられるようになっている。シールリング５の軸線方向の一端面は回転軸１８の軸線に垂直なシール端面６に形成されている。
【００１４】
シールリング５、アダプタ４、ベローズ３及びカラー１の内周側には所定の間隔をおいて筒状のバッファスリーブ７が取り付けられ、このバッファスリーブ７によってクエンチング液が摺動面に確実に導かれるようになっている。
【００１５】
回転軸１８には筒状をなすスリーブ８が嵌合されている。スリーブ８の外周面には鍔部９が設けられ、鍔部９の右側の部分にはメイティングリング１０がリテーナ１２及びパッキン１３を介して取り付けられ、鍔部９の左側の部分にはポンピングリング１４が取り付けられるようになっている。
【００１６】
メイティングリング１０は、カーボンから形成される筒状をなすものであって、軸線方向の一端面はシールリング５のシール端面６と接触する回転軸１８の軸線に垂直なシール端面１１に形成されている。
【００１７】
ポンピングリング１４は、金属から形成される筒状をなすものであって、内周面側が機内２１側に位置し、一端部外周面側が軸封部２０側に位置するように、取り付けられている。ポンピングリング１４には、内周面側から一端部外周面側に貫通するポンピング孔１５が複数箇所に穿設され、このポンピング孔１５を介して機内２１側と軸封部２０側とが相互に連通するようになっている。
【００１８】
ポンピングリング１４の他端部外周面は他の部分よりも一段高い突出部１６に形成され、この突出部１６の外周面とハウジング１９の内周面との間で、微小隙間である絞り部１７が形成されるようになっている。
【００１９】
なお、２３はホルダー、２２はホルダー２３とスリーブ８との間をシールするクエンチシールである。
【００２０】
そして、上記のように構成したこの実施の形態によるメカニカルシールを例えば石油精製プラントの減圧蒸留設備の熱油ポンプの負圧の軸封部にシングルシールとして使用し、回転軸１８を回転させると、熱油が機内２１側から各ポンピング孔１５を介して軸封部２０側に押し込まれるとともに、ポンピングリング１４の突出部１６とハウジング１９内周面との間の絞り部１７によって軸封部２０側から機内２１側に熱油が漏れ出るのが防止されることになる。
【００２１】
したがって、軸封部２０内を昇圧させることができ、軸封部２０内を正圧にすることができるので、シールリング５とメイティングリング１０との摺動面にエアー等が噛み込むことがなくなり、摺動面が損傷したり、早期に摩耗したりすることがなくなる。
【００２２】
また、クーラーが不要であるとともに、フラッシングの配管も不要であるので、省コスト化を図ることができる。さらに、ポンプ、プラントの効率を高めることができる。さらに、軸封部２０の熱負荷を下げることもできることになる。
【００２３】
そして、上記のように構成したメカニカルシールで試験を行った結果、軸封部２０は、−０．６（Ｋｇｆ／ｃｍ² ）であったものが約１．０（Ｋｇｆ／ｃｍ² ）昇圧して０．４（Ｋｇｆ／ｃｍ² ）となった。
【００２４】
なお、前記の説明においては、ポンピングリング１４の突出部１６の外周面をフラットな面としたが、突出部１６の外周面をねじ（図示せず）に形成してもよいものであり、ねじとすることによって、軸封部２０の流体が機内２１側に漏れるのを更に効果的に防止することができるものである。
【００２５】
【発明の効果】
この発明は前記のように構成したことにより、フラッシングを行わない状態で、負圧の軸封部を昇圧させて正圧にすることができることになる。したがって、シールリングとメイティングリングとの摺動面にエアー等が噛み込むことがなくなり、摺動面が損傷したり、早期に摩耗したりすることがなくなる。また、クーラーが不要であるとともに、フラッシングの配管も不要であるので、省コスト化を図ることができることになる。さらに、ポンプ、プラントの効率を高めることもできることになる。さらに、軸封部の熱負荷を下げることもできることになる。そして、絞り部にねじを設けたことにより、軸封部からの漏れを更に効果的に防止することができ、更に効果的に軸封部内を昇圧させることができることになる等の優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるメカニカルシールの一実施の形態を示した概略断面図である。
【符号の説明】
１……カラー
２……ガスケット
３……ベローズ
４……アダプタ
５……シールリング
６、１１……シール端面
７……バッファスリーブ
８……スリーブ
９……鍔部
１０……メイティングリング
１２……リテーナ
１３……パッキン
１４……ポンピングリング
１５……ポンピング孔
１６……突出部
１７……絞り部
１８……回転軸
１９……ハウジング
２０……軸封部
２１……機内
２２……クエンチシール
２３……ホルダー

Claims (2)

1. ハウジングと回転軸との間に形成した負圧の軸封部に装着されて、ハウジングと回転軸との間をシールするメカニカルシールであって、前記ハウジング側にベローズを介して取り付けられるとともに、前記回転軸の軸線に垂直なシール端面を有し、かつ、回転軸の軸線方向に変位可能なシールリングと、前記回転軸側に取り付けられるとともに、前記シールリングのシール端面と接触する前記回転軸の軸線に垂直なシール端面を有するメイティングリングとを備え、
   前記回転軸には筒状をなすスリーブが嵌合され、該スリーブの外周面には鍔部が設けられ、該鍔部の一方側にメイティングリングを取り付け、鍔部の他方側にポンピングリングを取り付けて、該ポンピングリングの一端部外周面側を軸封部側に位置させ、内周面側を機内側に位置させるとともに、該ポンピングリングに、内周面側から一端部外周面側に貫通するポンピング孔を複数箇所に設けて、該ポンピング孔を介して機内側と軸封部側とを相互に連通し、かつ、該ポンピング孔の後方のポンピングリングの外周面とハウジングの内周面との間で微小隙間の絞り部を形成し、前記ポンピング孔によって機内側の流体を軸封部側に押し込むとともに、絞り部によって軸封部内の流体が機内側に漏れ出るのを防止することにより軸封部を昇圧させて正圧にする構成としたことを特徴とするメカニカルシール。
2. 前記絞り部に軸封部の流体が機内側に漏れるのを防止するねじを設けた請求項１記載のメカニカルシール。

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