JP5727169B2 - メカニカルシール冷却用クーラー - Google Patents

Description

本発明は、化学工業用機械、ポンプなどの各種機械の回転軸部に設けられるメカニカルシール冷却用クーラーに関する。

従来、化学工業用機械などの回転軸部に設けられるメカニカルシールに使用するフラッシング流体の液温が高い場合、クーラーを用いて、このフラッシング流体を冷却する。ここで用いられるクーラーは、密封筒体（シェル）の内部に伝熱管（冷却チューブ）を設け、この伝熱管に高温のフラッシング流体を流すとともに、伝熱管の外側に密封筒体の内部に導入された冷却水を満たすことにより、伝熱管を介して高温のフラッシング流体と冷却水との間で熱交換を行い、フラッシング流体の液温を下げてメカニカルシールの冷却を行うものである（特許文献１〜３）。

メカニカルシール冷却用クーラーは、化学工業用機械などの回転軸部に設けられるため、これら機械が発する振動の影響を受けやすい。特に、伝熱管は、熱交換を効率よく行う（熱交換面積を大きくする）ために、螺旋構造をとることが一般的である。螺旋状の伝熱管は、振動により異音が発生する場合がある。

近年、メカニカルシール冷却用クーラーの小型化の要請から、密封筒体内の空間を有効利用するため、伝熱管の螺旋が外側と内側との二重巻き構造となるように構成したメカニカルシール冷却用クーラー（特許文献１）が汎用されている。二重巻き構造を有するメカニカルシール冷却用クーラーでは、外側の螺旋状配管と内側の螺旋状配管との間に仕切り板が設けられることがあり、振動により伝熱管と仕切り板とが接触して、異音が発生する場合もある。

異音の発生は、クーラーの性能自体に影響を及ぼさないが、一般的に、プラントなどにおいて装置からの異音の発生は、装置のトラブルの発見につながることから、他の装置のトラブルの発見を遅らせるおそれがある。したがって、メカニカルシール冷却用クーラーは、異音の発生を抑える構造を有することが望ましい。

特開平８−１３５８００号公報 特開平１１−２３０６８５号公報 特開２００６−８３９９２号公報

本発明の目的は、冷却効率に優れ、ポンプなどの振動によって異音が発生しないメカニカルシール冷却用クーラーを提供することにある。

本発明のメカニカルシール冷却用クーラーは、冷却水の流入口と流出口とを有する密封筒体、高温の流体が流れる伝熱管および保持手段を備え、該伝熱管が該密封筒体の内部に設けられ、かつ該伝熱管の両端が該密封筒体の外部に設けられ、そして該伝熱管が該保持手段によって該密封筒体に固定されている。

１つの実施態様では、上記伝熱管は、２本以上設けられている。

本発明によれば、冷却効率に優れ、ポンプなどの振動によって異音が発生しないメカニカルシール冷却用クーラーを提供することができる。

さらに、本発明のメカニカルシール冷却用クーラーは、伝熱管を２本以上設けた場合、２系統以上のフラッシング流体を同時に冷却することができる。

２本の伝熱管を用いた本発明のメカニカルシール冷却用クーラーの一実施態様を示す縦断面図である。 （Ａ）は、本発明のメカニカルシール冷却用クーラーにおいて、保持手段によって密封筒体に固定された伝熱管を示す縦断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）をさらに拡大した図である。 １本の伝熱管を用いた本発明のメカニカルシール冷却用クーラーの一実施態様を示す縦断面図である。 １本の伝熱管を用いた本発明のメカニカルシール冷却用クーラーの他の実施態様を示す縦断面図である。

本発明のメカニカルシール冷却用クーラーを、図面を参照して説明する。

メカニカルシール冷却用クーラーとは、化学工業用機械、ポンプなどの各種機械の回転軸部に設けられるメカニカルシールを、フラッシング流体を用いて冷却するためのクーラーをいう。

図１は、本発明のメカニカルシール冷却用クーラー（以下、単に「冷却用クーラー」と記載する場合がある）の一実施態様を示す縦断面図である。図１の冷却用クーラーは、冷却水の流入口１１と流出口１２とを有する密封筒体１、高温の流体が流れる伝熱管２および保持手段３を備える。

密封筒体１の形状は、筒体である限り、特に限定されないが、一般的には、円筒体である。

密封筒体１の大きさは、目的に応じて適宜設定され得、例えば、内径１０ｃｍ〜１００ｃｍ、高さ５０ｃｍ〜２５０ｃｍの円筒体であり得る。

密封筒体１は、両端が蓋板１３で封じられている。密封筒体１の表面には、冷却水の流入口１１および流出口１２が設けられている。流入口１１および流出口１２は、好ましくは蓋板１３に設けられている。図１の冷却用クーラーでは、流入口１１および流出口１２は、それぞれ蓋板１３の中央部および端部に設けられているが、流入口１１および流出口１２の位置は特に限定されない。

密封筒体１および蓋板１３の材質は特に限定されないが、強度、腐食性などを考慮すると、ステンレス、チタンなどが好ましい。

冷却水としては、特に限定されず、水道水、工業用水、地下水、河川水、海水などが挙げられる。冷却水は、流入口１１から密封筒体１内に入り、密封筒体１内を循環した後、流出口１２から密封筒体１外へ出る。冷却水の密封筒体１内における滞留時間は、冷却効率に応じて適宜設定され得る。

伝熱管２は密封筒体１の内部に設けられるが、伝熱管２の両端は密封筒体１の外部に設けられる。

伝熱管２は、密封筒体１の内周径よりも小さい径で、通常、密封筒体１の上部から下部に向かって周回するように（螺旋状に）設けられている。

２本の伝熱管２（ａ系統の伝熱管２１およびｂ系統の伝熱管２２）が１つの密封筒体１内に設けられる図１のメカニカルシール冷却用クーラーでは、ａおよびｂ系統の伝熱管２１、２２が対になって密封筒体１の上部から下部に向かって、密封筒体１の壁面に沿って（外側）、螺旋構造を形成している。ａ系統の伝熱管２１は、密封筒体１の下部で折り返され、下部から上部に向かって、外側の螺旋構造の内側で、さらに螺旋構造を形成している（二重巻き構造）。一方、ｂ系統の伝熱管２２は、密封筒体１の下部で折り返され、螺旋構造を形成せずに、下部から上部に向かっている（一重巻き構造）。

本発明の冷却用クーラーは、図３および４に示すように、１本の伝熱管２のみを用いてもよい。１本の伝熱管２は、一重巻き構造を有していてもよく（図３）、二重巻き構造を有していてもよい（図４）。

伝熱管２の材質は特に限定されないが、冷却効率などを考慮すると、ステンレス、銅、チタンなどが好ましい。伝熱管２の外径は、冷却用クーラーの大きさに応じて適宜設定され得、例えば、１．０５ｃｍ〜３．４０ｃｍであり得る。

二重巻き構造の場合、冷却効率を上げるために、内側の配管と外側の配管との間に仕切り板４が設けられることがある。仕切り板４の材質は特に限定されず、ステンレス、鋼などが挙げられる。

伝熱管２には、密封筒体１の外部に設けられる両端を通じて高温の流体が流れる。密封筒体１の内部では、伝熱管２内の高温の流体が、伝熱管２の管壁を介して、密封筒体１内の冷却水との間の熱交換により冷却される。

高温の流体としては、フラッシング流体が挙げられる。フラッシング流体としては、特に限定されず、ボイラー給水、水道水、工業用水、地下水、河川水、海水などが挙げられる。高温の流体の伝熱管２における流速は、冷却効率に応じて適宜設定され得る。

伝熱管２は、保持手段３によって密封筒体１に固定されている。固定方法は特に限定されない。例えば、保持手段３は保持板３１およびゆるみ止め板３２からなり、仕切り板４、保持板３１、伝熱管２およびゆるみ止め板３２を、この順序で配置し、ゆるみ止め板３２から仕切り板４に向かってネジ３３（ボルト）で締め付けることにより、仕切り板４と保持板３１との隙間を広げて伝熱管２を張力で固定する方法が挙げられる。この方法を用いる場合、ネジ３３のゆるみを防止するために、ネジ３３の頭は、ゆるみ止め板３２に溶接して固定してもよい。なお、伝熱管２とゆるみ止め板３２とは接触していても離れていてもよい。

伝熱管２は、数個の保持手段３（例えば、数組の保持板３１およびゆるみ止め板３２）を用いて周面に沿って数ヶ所、好ましくは３〜４個の保持手段３（例えば、３〜４組の保持板３１およびゆるみ止め板３２）を用いて、周面に沿って３〜４ヶ所固定される。

伝熱管２を２本以上用いる場合、密封筒体１内の伝熱管の集積度が高くなり、仕切り板４に接触しやすくなるので、保持手段３の効果がより発揮され得る。

保持板３１は、図２に示すように、伝熱管２の形状に応じた溝３１１が形成されていることが好ましい。保持板３１がこのような溝３１１を有することによって、伝熱管２が保持板３１に嵌め込まれ、振動が抑制される。溝３１１の形状は、図２に示すような１つの溝３１１で二重巻き分の伝熱管２を保持する形状に限定されない。例えば、図３に示すような１つの溝３１１で一重巻き分の伝熱管２を保持する形状でもよい。

保持板３１およびゆるみ止め板３２の大きさは、密封筒体１の大きさに応じて適宜設定され得る。

保持板３１およびゆるみ止め板３２の材質は特に限定されず、ステンレス、チタンなどが挙げられる。保持板３１およびゆるみ止め板３２の材質は、同じであってもよく、異なっていてもよい。

本発明によれば、冷却効率に優れ、ポンプなどの振動によって異音が発生しないメカニカルシール冷却用クーラーを提供することができる。さらに、本発明のメカニカルシール冷却用クーラーは、伝熱管を２本以上設けた場合、２系統以上のフラッシング流体を同時に冷却することができる。したがって、化学工業用機械、ポンプなどのメカニカルシール冷却用クーラーとして有用である。

１ 密封筒体
１１ 冷却水の流入口
１２ 冷却水の流出口
１３ 蓋板
２ 伝熱管
２１ ａ系統の伝熱管
２２ ｂ系統の伝熱管
３ 保持手段
３１ 保持板
３１１ 溝
３２ ゆるみ止め板
３３ ネジ
４ 仕切り板

Claims (2)

1. 冷却水の流入口と流出口とを有する密封筒体、高温の流体が流れる伝熱管および保持手段を備えるメカニカルシール冷却用クーラーであって、
   該伝熱管が該密封筒体の内部に設けられ、かつ該伝熱管の両端が該密封筒体の外部に設けられ、そして
   該伝熱管は螺旋構造を形成しており、
   該密封筒体の内部に仕切り板が設けられ、
   該伝熱管が該保持手段によって該仕切り板に固定されており、
   該保持手段による固定が、該伝熱管と該仕切り板との間に該伝熱管の形状に応じた溝が形成された保持板を介して行われる、
   メカニカルシール冷却用クーラー。
2. 前記伝熱管が２本以上設けられている、請求項１に記載のメカニカルシール冷却用クーラー。

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