JP5259463B2 - 高温用デッドエンドシール - Google Patents

Description

本発明は、石油精製、石油化学および製鉄化学等において２００℃を越えるような高温液、たとえば、石油精製プラントの減圧蒸留設備の熱油を扱う機器のシールに用いられる高温用デッドエンドシールに関する。
デッドエンドとはシール流体が循環しないシール室の意味であり、デッドエンドシールとは、ノーフラッシング、すなわち、スタフィングボックス内にシール流体の注入あるいは排出を行わない、またはエクスターナル流体を注入しない方式のメカニカルシールのことである。

従来、熱媒油、残渣油、ボトム液などの熱油用メカニカルシールには熱負荷を軽減するためにシングルシールの場合にはクーラーによって冷却した自液か温度の低い外部液をフラッシングしていた。しかし、この方式では、省エネの観点からすると、ポンプ内に冷却液が流入し、装置全体として熱効率が低下したり、クーラーの冷却水の消費や外部液の消費などエネルギの大きな損失が発生するという問題があった。
そこで、密封液が２００℃を越えるような高温液において、冷却液によるフラッシングを行わないメカニカルシールとして、図５に示すようなメカニカルシール、すなわち、高温用デッドエンドシールが提案されている（以下「従来技術１」という。）。
図５に示される従来技術１の高温用デッドエンドシールは、回転軸５０とハウジング５１との間に形成した軸封部５３に装着されて、回転軸５０とハウジング５１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５１側に取り付けられるカラー５４と、カラー５４に連結されるベローズ５５と、ベローズ５５に連結されるリテーナ５６と、リテーナ５６に嵌合されるシール リング５７と、回転軸５０側に取り付けられるメイティングリング５８と、カラー５４の内周側に所定の間隔をおいて設けられた筒状のバッフルスリーブ５９を備えている。

そして、ベローズ５５の端部に溶接されたリテーナ５６にカーボンなどの摺動材料
で作られたシールリング５７が密封的に焼嵌めまたは圧入されている。シールリング５７端面の摺動トルクは、リテーナ５６→ベローズ５５→カラー５４に伝わり、シールカバー６０にボルトで固定されたカラー５４が受けている。シールリング５７端面の潤滑状況の変化による円周方向の微振動（ヒステリックスリップ）はリテーナ５６→ベローズ５５に伝搬する。この円周方向の微振動を抑えるために、リテーナ５６内周とシールカバー６０にボルトで固定されたバッフルスリーブ５９がリテーナ５６内周部まで伸びており、バッフルスリーブ５９の外径とリテーナ最内径とを円周の部分的（多くは４等配）に微小隙間に絞り、振動した際には、この微小隙間以上に振れないように制振作用を持たせている。

また、ハウジング５１に設けられた冷却ジャケット６１により、スタフィングボックス６２内を冷却している。さらに、スチームクエンチをバッフルスリーブ５９でメカニカルシールの静止側内周とバッフルスリーブ５９外周とで形成された隙間を流路として、シール端面部に供給し、メカニカルシール部を冷却するとともに、シール端面からにじみ漏れした液を洗浄し、排出している。
しかしながら、従来技術１のメカニカルシールには、次のような問題があった。
フラッシングによる冷却がないので、メカニカルシール部はハウジング５１に設けられた冷却ジャケット６１とメカニカルシールの静止側内周とバッフルスリーブ５９外周に供給されるスチームクエンチとで冷却するが、冷却効果はハウジング５１に設けられた冷却ジャケット６１にほとんど依存している。ところが、冷却ジャケット６１の設計により、冷却効果にばらつきがあり、冷却効果が不十分であると、メカニカルシール部の温度が十分に下がらず、その結果、例えば、シール液に揮発性留分が含まれていたりする場合のように、摺動発熱により、シール端面間で容易に揮発性留分が沸騰し、シール端面間の潤滑が乏しくなるとともに、不安定になると、シール端面が高サイクルで円周方向に微振動し、摺動トルクも高サイクルで変動し、この微振動がリテーナ５６を経由してベローズ５５に伝搬し、ベローズ５５が高サイクルの振動（ねじり−戻り）をし、疲労破壊して高温流体が機外に流出することがあった。

従来技術１と同じく、冷却液によるフラッシングを行わない、高温用デッドエンドシールとして、メイティングリングの後方の回転軸の部分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外周側を軸封部側に位置させ、内周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、内周側から外周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たメカニカルシールが知られている（以下「従来技術２」という。たとえば、特許文献１参照）。

従来技術２のメカニカルシールは、フラッシングを行わないで、軸封部を昇圧させるという手段をとることにより、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を防止し、摺動面が損傷したり、早期に摩耗したりすることを防止するものである。
この従来技術２においては、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を防止し、摺動面が損傷したり、早期に摩耗したりすることを防止できるものであるが、例えば、シール液に揮発性留分が含まれていたりする場合のように、摺動発熱により、シール端面間で容易に揮発性留分が沸騰し、シール端面間の潤滑が乏しくなるとともに、不安定になると、シール端面が高サイクルで円周方向に微振動し、摺動トルクも高サイクルで変動し、この微振動がリテーナを経由してベローズに伝搬し、ベローズが高サイクルの振動（ねじり−戻り）をし、疲労破壊して高温流体が機外に流出するという問題を解消できるものではなかった。

一方、ボイラー給水などの高温流体を取り扱うポンプ等に使用するメカニカルシールの冷却装置に関するものとして、内部に冷却水が循環する冷却室を備えたスタフィングボックスの内方と回転軸との間で相対的に回転してシール液をシールする回転環を有する回転体と固定環とからなるメカニカルシールにおいて、前記冷却室内にクーリングチューブを配設し、該クーリングチューブの両端部を前記スタフィングボックス内面に開口させ、その一方の端部開口もしくはこの開口に近接する前記回転体の外周部の少なくとも一方に環状溝部を設けるとともに、回転体の一部に前記環状溝に向かう多数の貫通孔を設け、前記回転軸の回転にもとづく前記貫通孔のポンプ作用によりシール液をクーリングチューブ内に循環させて冷却されたシール液にて前記密封端面近傍を冷却するようにした発明が知られている（以下「従来技術３」という。たとえば、特許文献２参照。）。

従来技術３のメカニカルシールは、回転体の外周部に環状溝部を設けるとともに、回転体の一部に環状溝に向かう多数の貫通孔を設け、回転軸の回転にもとづく貫通孔のポンプ作用によりシール液をクーリングチューブ内に循環させて冷却されたシール液にて前記密封端面近傍を冷却する方式であるため、ボイラー給水のようにシール液に不純物が含まれておらず、かつ、粘性が小さい場合には適用できるものであるが、シール液が熱媒油、残渣油、ボトム液などの熱油の場合には、シール液の循環がスムースに行われないため、これらの高温液を扱う機器に適用することができないという問題があった。

特開２０００−４６１９８号公報 特開平１１−８２７５４号公報

本発明は、石油精製、石油化学および製鉄化学等において２００℃を越えるような高温液、たとえば、石油精製プラントの減圧蒸留設備の熱油を扱う機器のシールに用いられる高温用デッドエンドシールにおいて、スタフィングボックス内に冷却ジャケットを設け、スタフィングボックス内の容積を縮小させるとともに、メカニカルシール部外周と冷却ジャケットの内周で絞りを形成することにより、ハウジングに冷却ジャケットがない場合や該ハウジングの冷却ジャケットの冷却効果が少ない場合であっても、フラッシングを行うことなくメカニカルシール部の冷却を効果的に行えるようにし、装置全体としての熱効率を向上させた高温用デッドエンドシールを提供することを目的としている。

上記目的を達成するため本発明の高温用デッドエンドシールは、第１に、ハウジングと回転軸との間に形成した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、シールリングと、該シールリングに対向摺接するメイティングリングとを具備し、前記シールリングおよびメイティングリングの一方がハウジングに装着されたシールカバーに支持され、他方が回転軸とともに回転するメカニカルシールにおいて、メカニカルシール部の外周に位置するハウジング内面に沿うように中空円筒状の冷却ジャケットを配設してなることを特徴としている。
第１の特徴により、ハウジングに冷却ジャケットが無い場合や冷却ジャケットの冷却効果が少ない場合であっても、フラッシングを行うことなくメカニカルシール部の冷却を効果的に行えるので、デッドエンドシールを適用できる条件の範囲が拡張でき、クーラーを設置する必要がなく、クーラーで冷却した液をフラッシングしないので、ポンプ等の機器内に冷却液が流入せず、装置全体としての熱効率を向上させることができる。
また、スタフィングボックス内の容積を縮小できるので、スタフィングボックス内の熱容量が小さくなり、容易に冷却ができるようになり、メカニカルシール部近傍の温度を下げることができる。
これらの結果、メカニカルシール部は十分に冷却され、シール端面間の潤滑が良好に保持されるので、シール端面が良好な状態に保持されるばかりか、ベローズの疲労破損を防止できる。

また、本発明の高温用デッドエンドシールは、第２に、第１の特徴において、メカニカルシール部の外周と中空円筒状の冷却ジャケット内周との間に絞り部が形成されていることを特徴としている。
第２の特徴により、機内側から軸封部への高温液の流入を極小に抑えることができるので、メカニカルシール部への流体による伝熱を小さく抑えることができる。

また、本発明の高温用デッドエンドシールは、第３に、第１または第２の特徴において
、中空円筒状の冷却ジャケットを、内周側部材および外周側部材の２つの部材を接合し、これらの部材の軸方向の両端を溶接して形成することを特徴としている。
第３の特徴により、スタフィングボックス内にメカニカルシール外周の全周にわたって中空円筒状の冷却ジャケットを容易に形成することができる。

また、本発明の高温用デッドエンドシールは、第４に、第１ないし第３のいずれかの特徴において、中空円筒状の冷却ジャケットの一端をシールカバーに接続するとともに冷却媒体の出入口をシールカバーに設けることを特徴としている。
第４の特徴により、中空円筒状の冷却ジャケットを既存のシールカバーを利用して配設することができ、構造を簡単化できる。さらに、冷却媒体の出入口を既存のシールカバーを利用して設けることができるとともに、出入口の位置を円周方向の任意の位置に設定することができる。

また、本発明の高温用デッドエンドシールは、第５に、第１ないし第４のいずれかの特徴において、中空円筒状の冷却ジャケットの下方に冷却媒体の入口を、上方に冷却媒体の出口を配設することを特徴としている。
第５の特徴により、冷却媒体として水を用いる場合、水が下方から上方に向けて移動する際に水中に含まれるエアーおよびカルキを抜くことができる。

また、本発明の高温用デッドエンドシールは、第６に、第１ないし第５のいずれかの特徴において、中空円筒状の冷却ジャケット内に形成された冷却媒体の収容室に、冷却媒体の入口と出口との短絡を防止するフローガイドを設けることを特徴としている。
第６の特徴により、冷却媒体が入口から出口にショートパスして流れることが防止されるため、冷却効果を向上させることができる。

本発明は、以下のような優れた効果を奏する。
（１）メカニカルシール部の外周に位置するハウジング内面に沿うように中空円筒状の冷却ジャケットを配設することにより、ハウジングに冷却ジャケットが無い場合や冷却ジャケットの冷却効果が少ない場合であっても、フラッシングを行うことなくメカニカルシール部の冷却を効果的に行えるので、デッドエンドシールを適用できる条件の範囲が拡張でき、クーラーを設置する必要がなく、クーラーで冷却した液をフラッシングしないので、ポンプ等の機器内に冷却液が流入せず、装置全体としての熱効率を向上させることができる。
また、スタフィングボックス内の容積を縮小できるので、スタフィングボックス内の熱容量が小さくなり、容易に冷却ができるようになり、メカニカルシール部近傍の温度を下げることができる。
これらの結果、メカニカルシール部は十分に冷却され、シール端面間の潤滑が良好に保持されるので、シール端面が良好な状態に保持されるばかりか、ベローズの疲労破損を防止できる。

（２）メカニカルシール部の外周と中空円筒状の冷却ジャケット内周との間に絞り部が形成されていることにより、機内側から軸封部への高温液の流入を極小に抑えることができるので、メカニカルシール部への流体による伝熱を小さく抑えることができる。

（３）中空円筒状の冷却ジャケットを、内周側部材および外周側部材の２つの部材を接合し、これらの部材の軸方向の両端を溶接して形成することにより、スタフィングボックス内にメカニカルシール外周の全周にわたって中空円筒状の冷却ジャケットを容易に形成することができる。
（４）中空円筒状の冷却ジャケットの一端をシールカバーに接続するとともに冷却媒体の出入口をシールカバーに設けることにより、寸法等に応じて、中空円筒状の冷却ジャケットを既存のシールカバーを利用して配設することが可能である。さらに、冷却媒体の出入口の位置を円周方向の任意の位置に設定することができる。

（５）中空円筒状の冷却ジャケットの下方に冷却媒体の入口を、上方に冷却媒体の出口を配設することにより、冷却媒体として水を用いる場合、水が下方から上方に向けて移動する際に水中に含まれるエアーおよびカルキを抜くことができる。
（６）中空円筒状の冷却ジャケット内に形成された冷却媒体の収容室に、冷却媒体の入口と出口との短絡を防止するフローガイドを設けることにより、冷却媒体が入口から出口にショートパスして流れることが防止されるため、冷却効果を向上させることができる。

本発明の実施の形態１に係る高温用デッドエンドシールの全体を説明する正面断面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施の形態２に係る高温用デッドエンドシールの全体を説明する正面断面図である。 図３のＢ−Ｂ断面図である。 従来の高温用デッドエンドシールの全体を説明する正面断面図である。

本発明に係る高温用デッドエンドシールを実施するための形態を図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加えうるものである。

〔実施の形態１〕
図１は、本発明の実施の形態１に係る高温用デッドエンドシールの全体を説明する正面断面図である。
図１において、参照符号１は、石油精製、石油化学および製鉄化学等において２００℃を越えるような高温液、たとえば、石油精製プラントの減圧蒸留設備の熱油を扱う機器、例えば、ポンプ等における軸封部のハウジング、参照符号２はハウジング１にボルト３等の固定手段により装着されるシールカバーである。また、図中左側が機内側、図中右側が大気側（機外側）である。

この実施の形態によるメカニカルシールは、回転軸４とハウジング１との間に形成した軸封部５に装着されて、回転軸４とハウジング１との間をシールするメカニカルシールであって、シールカバー２側に装着されたカラー６と、該カラー６に連結されるベローズ７と、該ベローズ７に連結されるリテーナ８と、該リテーナ８の端面とラップジョイントをもって密封的に接触するシールリング９と、回転軸４側に取り付けられるメイティングリング１０とを備えている。
なお、本発明において、シールリング９のリテーナ８による保持構造を、上記したラップジョイントによらず、シールリング９の外周側をリテーナ８の内周側に嵌合させた公知の固定環構造であってもよいことはもちろんである。

ハウジング１には冷却ジャケット１２が設けられている。
なお、本例ではハウジング１に既存の冷却ジャケット１２が設けられている場合を示しているが、新たに設ける必要はない。
また、スタフィングボックス１３の奥（機内側）にはスロートブッシュ１４が取り付けられており、機内側から軸封部５に流入するシール液に対し絞りを形成している。

カラー６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１５を介してシールカバー２側に取り付けられている。
ベローズ７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６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。

リテーナ８は、金属から形成され筒状をなすものであって、ベローズ７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。リテーナ８の材料はベローズ７の材料と同一か、あるいは熱膨張係数がほぼ近似した異種材料からなっている。
リテーナ８、ベローズ７およびカラー６を溶接により一体物として製作後、これらの全表面に特殊窒化クロムや窒化チタンなどの１０μｍ以下の厚みの耐食・耐摩耗性のイオンプレーティングを均一に施工する。これにより、リテーナ８、ベローズ７およびカラー６の全表面が均一な耐食性をもつので、耐食性の低い材料で構成されていても、イオンプレーティングの耐食性が全体の耐食性となり、材料選定の制限が大幅に少なくなる。

シールリング９は、炭化珪素、カーボン、その他のセラミックス等から形成される筒状をなすものであって、メイティングリング１０との摺動面において回転軸４の軸線に垂直なシール面１６を形成している。
シールリング９は両端面にラッピング仕上げされたシール端面を持っており、シールリング９とリテーナ８とは分離した構造となっており、リテーナ８のシールリング９側端面もラッピング仕上げされたシール端面を持ち、両者の密封は、ラッピング面を合わせて密封するラップジョイント構造を採用している。シールリング９とリテーナ８とは分離した構造となっているため、高温雰囲気でもメイティングリング１０と摺動するシールリング９のシール端面の平面度は、熱膨張差による影響を受けないので、密封性が保たれる。また、リテーナ８自体の圧力変形や熱変形にも影響されることがない。さらに、焼嵌めや圧入、その後の熱処理などの特殊工程の必要がなく、それに伴いジグ類も不要となるので、コスト低減および工数低減が図れる。また、シールリング９の交換が容易となる。

リテーナ８のシール端面とシールリング９のシール端面とはベローズ７のばね荷重および流体圧による押し付け力で互いに密封的に接触するが、リテーナ８のシール端面は、シールリング９が回転しないので回転による摺動はしない、ほぼ静止の密封面である。シールリング９の反メイティングリング側のシール端面の面幅はメイティングリング１０と摺動するシール端面の面幅とほぼ同じかそれよりもやや狭くしてある。

シールリング９、リテーナ８、ベローズ７及びカラー６の内周側には所定の間隔をおいて筒状のバッフルスリーブ１７が取り付けられ、このバッフルスリーブ１７によってシールカバー２に設けられたクエンチング液供給孔３５から供給されるクエンチング液がシール面１６に確実に導かれるようになっている。バッフルスリーブ１７は、ＳＵＳ６３０などの硬い材料で製作されるか、硬質クロムメッキ、特殊窒化クロム、あるいは窒化チタンなどの１０μｍ以下の厚みの耐食・耐摩耗性のイオンプレーティングが施されている。
大気側に位置するシールカバー２の内周部と回転軸４外周部との間には、クエンチシール２１が設けられて、クエンチング液供給孔３５からバッフルスリーブ１７側に供給されるクエンチング液をシールしている。２２は、クエンチシール２１のホルダーであって、シールカバー２にボルト２３によって固定されている。

回転軸４のメイティングリング１０の位置する部分に段部１８が形成され、該段部１８にメイティングリング１０を支持するリテーナ１１がガスケット１９を介して密封的に装着されている。メイティングリング１０はパッキン２０を介してリテーナ１１に取り付けられている。メイティングリング１０は、炭化珪素、カーボン、その他のセラミックス等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９のシール端面と接触する回転軸４の軸線に垂直なシール面１６を形成する。リテーナ１１の全表面には硬質クロムメッキ、特殊窒化クロム、あるいは窒化チタンなどの１０μｍ以下の厚みの耐食・耐摩耗性のイオンプレーティングが施されている。

シールリング９の反メイティングリング側の内周側に段部２４を形成するとともに、リテーナ８のシールリング側の内周側にも段部２５を形成し、これら両段部２４、２５に、シールリング９の材料と同一材料か熱膨張係数がシールリング９の材料と同じかそれよりも小さい材料、例えば、ＳｉＣで作られたケース２６を径方向に微小隙間をもって嵌入させ、リテーナ８とシールリング９との芯出しをするようになっている。ケース２６が密封液中に無いので、固着するような性状の液や固形分の多い液の場合でも、ケース２６とシールリング９との隙間およびケース２６とリテーナ８との隙間において密封液が固着することが無く、かつ、ケース２６がクエンチング液側に配置され、クエンチング液で隙間が常時洗浄されているので、ラップジョイント部が常時スムーズにスリップすることができる。さらに、熱膨張によるシールリング９とケース２６との隙間減少が防止でき、シールリング９が拘束されることがない。

図２は、図１のＡ−Ａ断面図であって、図２に示すように、シールリング９の内周側には１個または複数個の切り欠き２７が設けられている。一方、シールカバー２に固定されたバッフルスリーブ１７の先端が、図１に示すように、シールリング９のシール端面側の近くまで伸びて、その先端に、図２に示すように、シールリング９の切り欠き２７と微小隙間を持って係合する雄型の歯部２８が形成されている。シールリング９の切り欠き２７とバッフルスリーブ１７の歯部２８とは軸方向に可動可能に互いに噛み合うクラッチ構造を形成している。

上記のように、シールリング９とリテーナ８とは分離した構造となっていること、シールリング９とリテーナ８との密封はラップジョイント構造となっていること、および、シールリング９とバッフルスリーブ１７とは軸方向に可動可能に互いに噛み合うクラッチ構造となっていることから、シールリング９のシール端面の摺動トルクはバッフルスリーブ１７が受けることになり、ベローズ７に摺動トルクが伝わらないため、シール面の潤滑不安定によりシールリング９のシール端面にスティックスリップが発生しても、ラップジョイント部で自在に滑ることにより、ベローズ７がスティックスリップの影響を受けることがない。

バッフルスリーブ１７の外周面とリテーナ８の内周面との隙間を円周方向の特定部分、例えば、４等配となる部分に隙間を狭くした絞り部を形成し、ベローズ７に振動が起きた場合でも、ベローズ７の振れ止めを行うようにしている。このため、ベローズの疲労を先延ばしにでき、耐久性を確保できる。本例では、バッフルスリーブ１７のリテーナ８と対峙する外周面側を部分的に厚くして隙間を狭くした絞り部を形成しているが、これに限らず、リテーナ８の内周側を部分的に小径にしてもよい。
また、リテーナ８の内周部には、１個または複数個の切り欠き２９を設け、クエンチング液供給孔３５から供給され、バッフルスリーブ１７によってシール面１６に誘導されてきたクエンチング液の通路を形成している。このため、クエンチング液は、バッフルスリーブ１７によりシール面１６に誘導され、シール面１６からの微小な漏れ液を洗浄排出するが、その際、リテーナ８およびシールリング９内周の切り欠きがクエンチング液の通路を形成することになり、クエンチング液を停滞することなく流すことができる。

軸封部５に装着されたメカニカルシール部の外周に位置するハウジング１の内面に沿って中空円筒状の冷却ジャケット３０が配設されている。中空円筒状の冷却ジャケット３０は、２つの部材、すなわち、管状の内周側部材３０−１および管状の外周側部材３０−２から作られており、これらの部材の一端（右端）はシールカバー２に接続され、他端（左端）はスタフィングボックス１３の機内側のスロートブッシュ１４の近傍まで伸びている。ハウジング１の内面に沿って中空円筒状の冷却ジャケット３０が配設されることから、冷却ジャケット３０の内周とメイティングリング１０を支持するリテーナ１１の外周との間には絞り部４１が形成されることになる。

内周側部材３０−１および外周側部材３０−２は、通常、両方を熱伝導率の大きい金属材料で形成する。
また、本例では、内周側部材３０−１はシールカバー２と一体に形成され、断面が略Ｌ字型をしている。外周側部材３０−２は、内周側部材３０−１と同じく断面が略Ｌ字型であって内周側部材３０−１の蓋の役割をしており、ハウジング１の内周面に沿うように配設されており、内周側部材３０−１との間に冷却媒体であるスチーム（温度約１２０℃程度）あるいは水が流れることのできる中空円筒状の冷却室３１を有するように形成されている。

内周側部材３０−１と外周側部材３０−２とは、両端の溶接部３２、３３で溶接され、右端においてシールカバー２と一体になっている。外周側部材３０−２の右側の立ち上がり壁３４とハウジング１の右側面との間には環状のガスケット３６が配設されて両部材間をシールしている。また、内周側部材３０−１と外周側部材３０−２との左端側には、パーフロロエラストマ、フッ素ゴム等の材料からなるＯリング３７が装着されている、このＯリング３７は、溶接部３２の溶接が万一不良の時に、スチームや水がシール液である熱油に漏れ込んで、急激に沸騰して危険なため、それを防止するものである。

このように、軸封部５に装着されたメカニカルシール部の外周に位置するハウジング１の内面に沿って中空円筒状の冷却ジャケット３０が配設されているため、スタフィングボックス内の容積を縮小することができるので、スタフィングボックス内の熱容量が小さくなり、冷却ジャケット３０で容易に冷却ができるようになり、メカニカルシール部近傍の温度を下げることができる。また、メカニカルシール部の外周と中空円筒状の冷却ジャケット３０内周との間に絞り部が形成されることから、機内側からの高温液の流入を極小に抑えられるので、メカニカルシール部への伝熱が抑えられる。

中空円筒状の冷却ジャケット３０の冷却媒体の出入口３８はシールカバー２に設けられている。冷却媒体として水を用いる場合は、中空円筒状の冷却ジャケット３０の下方に入口を、上方に出口を配設し、水を下方から上方に向けて供給するようにすることにより、水中に含まれるエアーおよびカルキを抜くことができる。なお、冷却媒体としてスチームを用いる場合は、スチームにはカルキが含まれていないため、出入口をどちらに設けてもよい。

〔実施の形態２〕
図３は、本発明の実施の形態２に係る高温用デッドエンドシールの全体を説明する正面断面図である。
本実施の形態２に係る高温用デッドエンドシールは、基本構造は実施の形態１と同じであり、図３において、図１と同じ符号は図１の場合と同じ部材を指している。以下、実施の形態１と相違する部分について主に説明する。

図３において、中空円筒状の冷却ジャケット３０内に形成された冷却室３１には、冷却媒体の入口と出口との短絡を防止するフローガイド３９を設けている。
図４は、図３のＢ−Ｂ断面図を示したものであり、フローガイド３９は、２枚の遮蔽板を一定間隔をもって配置するようにして構成され、冷却媒体の収容室３１の右端に設けられた冷却媒体の入口３８−１から冷却媒体をガイドするように左端側に向けて延びており、左端側の冷媒通路４０を残して冷却媒体を左右に分流するように形成されている。このように、フローガイド３９を設けることにより、冷却媒体が入口から出口にショートパスして流れることが防止されるため、冷却効果を向上させることができる。

１ ハウジング
２ シールカバー
３ ボルト
４ 回転軸
５ 軸封部
６ カラー
７ ベローズ
８ リテーナ
９ シールリング
１０ メイティングリング
１１ リテーナ
１２ 冷却ジャケット
１３ スタフィングボックス
１４ スロートブッシュ
１５ ガスケット
１６ シール面
１７ バッフルスリーブ
１８ 段部
１９ ガスケット
２０ パッキン
２１ クエンチシール
２２ ホルダー
２３ ボルト
２４ 段部
２５ 段部
２６ ケース
２７ 切り欠き
２８ 雄型の歯部
２９ 切り欠き
３０ 冷却ジャケット
３０−１内周側部材
３０−２外周側部材
３１ 冷却室
３２ 溶接部
３３ 溶接部
３４ 立ち上がり壁
３５ クエンチング液供給孔
３６ ガスケット
３７ Ｏリング
３８ 冷却媒体の出入口
３９ フローガイド
４０ 冷媒通路
４１ 絞り部

Claims (5)

1. ハウジングと回転軸との間に形成した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、シールリングと、該シールリングに対向摺接するメイティングリングとを具備し、前記シールリングおよびメイティングリングの一方がハウジングに装着されたシールカバーに支持され、他方が回転軸とともに回転するメカニカルシールにおいて、メカニカルシール部の外周に位置するハウジング内面に沿うように中空円筒状の冷却ジャケットを配設し、メカニカルシール部の外周と中空円筒状の冷却ジャケット内周との間に絞り部が形成されることを特徴とする高温用デッドエンドシール。
2. 中空円筒状の冷却ジャケットを、内周側部材および外周側部材の２つの部材を接合し、これらの部材の軸方向の両端を溶接して形成することを特徴とする請求項１記載の高温用デッドエンドシール。
3. 中空円筒状の冷却ジャケットの一端をシールカバーに接続するとともに冷却媒体の出入口をシールカバーに設けることを特徴とする請求項１または２記載の高温用デッドエンドシール。
4. 中空円筒状の冷却ジャケットの下方に冷却媒体の入口を、上方に冷却媒体の出口を配設することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の高温用デッドエンドシール。
5. 中空円筒状の冷却ジャケット内に形成された冷却媒体の収容室に、冷却媒体の入口と出口との短絡を防止するフローガイドを設けることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の高温用デッドエンドシール。

Images