JP5859889B2

JP5859889B2 - Mechanical seal for high temperature fluid

Info

Publication number: JP5859889B2
Application number: JP2012070985A
Authority: JP
Inventors: 正人和田; 英二奥町; 正信二宮
Original assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Current assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Priority date: 2012-03-27
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2016-02-16
Anticipated expiration: 2032-03-27
Also published as: JP2013204609A

Description

本発明は、熱水、熱油又は蒸気等の高温流体を扱う回転機器（プロセスポンプ、ブロワ、圧縮機、タービン又は攪拌機等）の軸封手段として使用される高温流体用メカニカルシールに関するものである。 The present invention relates to a mechanical seal for high-temperature fluid that is used as a shaft seal means for rotating equipment (process pump, blower, compressor, turbine, stirrer, etc.) that handles high-temperature fluid such as hot water, hot oil, or steam. .

メカニカルシールとして、シールケースに二次シール部材を介して軸線方向移動可能に嵌合保持された静止密封環とシールケースを洞貫する回転軸に固定された回転密封環との対向端面である密封端面の相対回転作用により高圧流体領域と低圧流体領域とを遮蔽シールするように構成されたものが周知であるが、かかるメカニカルシールにあっては、一般に、シールケースと静止密封環との間をシール（二次シール）する二次シール部材として１個のＯリングが使用されているのが普通である。すなわち、静止密封環を、これとシールケースとの対向周面部間に１個のＯリングを装填させた状態で、シールケースに二次シール状態で軸線方向移動可能に嵌合保持させている（例えば、特許文献１の図１及び特許文献２の図２を参照）。 As a mechanical seal, a seal that is the opposite end face of a stationary seal ring that is fitted and held in a seal case via a secondary seal member so as to be movable in the axial direction and a rotary seal ring that is fixed to a rotary shaft that penetrates the seal case It is well known that the high pressure fluid region and the low pressure fluid region are shield-sealed by the relative rotational action of the end faces. However, in general, such a mechanical seal has a gap between the seal case and the stationary seal ring. As a secondary seal member for sealing (secondary seal), one O-ring is usually used. That is, the stationary sealing ring is fitted and held in the secondary sealing state so as to be movable in the axial direction in a state where one O-ring is loaded between the opposed peripheral surface portions of the stationary sealing ring and the sealing case ( For example, see FIG. 1 of Patent Document 1 and FIG. 2 of Patent Document 2.)

特開２０１０−２７０８６５公報JP 2010-270865 A 特開２００２−０９８２３７公報JP 2002-098237 A

しかし、静止密封環を１個のＯリングを介してシールケースに嵌合保持させたメカニカルシールでは、これを熱水、熱油又は蒸気等の高温流体を扱う回転機器の軸封手段として使用した場合、つまり高圧流体領域及び／又は低圧流体領域が高温流体領域である条件下で使用した場合、次のような問題があった。 However, in a mechanical seal in which a stationary seal ring is fitted and held in a seal case via a single O-ring, this is used as a shaft seal means for a rotating device that handles hot fluid such as hot water, hot oil, or steam. In other words, when used under the condition that the high-pressure fluid region and / or the low-pressure fluid region is a high-temperature fluid region, there are the following problems.

すなわち、シールケースと静止密封環との対向周面部間に装填された１個のＯリングは、高圧流体領域及び低圧流体領域の流体と常時接触するゴム部材であるから、高圧流体領域又は低圧領域が高温流体領域である場合には、高温流体の接触による熱劣化を生じ、当該Ｏリングが耐熱性ゴムで構成されている場合にも、長期使用のうちには当該Ｏリングのシール性や弾性ないし柔軟性が低下することになる。このようにＯリングが劣化すると、静止密封環の相手密封環への追従性が低下して両密封端面の相対回転によるシール機能（メカニカルシール機能）が不良となったり、シールケースと静止密封環との嵌合部分におけるＯリングによるシール機能（二次シール機能）が不良となり、高圧流体領域の流体が低圧流体領域へと漏洩することになる。 That is, since one O-ring loaded between the opposed peripheral surface portions of the seal case and the stationary seal ring is a rubber member that is always in contact with the fluid in the high-pressure fluid region and the low-pressure fluid region, In the high-temperature fluid region, thermal degradation due to contact with the high-temperature fluid occurs, and even when the O-ring is made of a heat-resistant rubber, the sealability and elasticity of the O-ring will be maintained during long-term use. Or flexibility will be reduced. When the O-ring deteriorates in this way, the followability of the stationary sealing ring to the mating sealing ring decreases, and the sealing function (mechanical sealing function) due to the relative rotation of both sealing end faces becomes poor, or the sealing case and the stationary sealing ring As a result, the sealing function (secondary sealing function) by the O-ring at the fitting portion becomes poor, and the fluid in the high-pressure fluid region leaks to the low-pressure fluid region.

また、Ｏリングが熱劣化により機能不良状態となった場合には、メカニカルシールつまり回転機器を緊急停止する必要があるが、このようなＯリングの機能不良状態は外部から検知することが不可能であるから、往々にして回転機器の停止時期を誤り、大事故につながる危険があった。すなわち、熱劣化によるＯリング機能不良状態を放置すると、静止密封環の追従性が損なわれることにより、密封端面の相対回転作用によるメカニカルシール機能が損なわれて、密封端面から大量漏れを生じたり、或いはＯリングによる二次シール機能が損なわれることにより、シールケースと静止密封環との嵌合部分から大量漏れを生じるといった重大なトラブルを招くことになる。 Also, when the O-ring is in a malfunctioning state due to thermal deterioration, it is necessary to urgently stop the mechanical seal, that is, the rotating device, but such a malfunctioning state of the O-ring cannot be detected from the outside. For this reason, there was a danger that the stop timing of rotating equipment was often mistaken, leading to major accidents. That is, if the O-ring function failure state due to thermal deterioration is left, the followability of the stationary seal ring is impaired, the mechanical seal function due to the relative rotation action of the sealed end surface is impaired, and a large amount of leakage occurs from the sealed end surface, Or the secondary sealing function by an O-ring will be impaired, and it will cause a serious trouble that a large amount of leak will arise from the fitting part of a seal case and a stationary sealing ring.

本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、高圧流体領域及び／又は低圧流体領域が高温流体領域である場合において、静止密封環とシールケースとの嵌合部分における二次シール部材として使用されるＯリングの熱劣化を可及的に防止することができ、Ｏリングが熱劣化により機能不良状態となった場合にもこれを的確に検知して、当該Ｏリングの機能不良に起因するトラブルの発生を未然に回避できるように工夫された高温流体用メカニカルシールを提供するものである。 The present invention has been made in view of such points, and when the high-pressure fluid region and / or the low-pressure fluid region is a high-temperature fluid region, the secondary seal member in the fitting portion between the stationary seal ring and the seal case is provided. As a result, it is possible to prevent thermal degradation of the O-rings used as possible, and even when the O-ring becomes in a malfunctioning state due to thermal degradation, this is accurately detected, and the O-ring malfunctions. It is an object of the present invention to provide a mechanical seal for high-temperature fluid devised so as to avoid occurrence of troubles caused by it.

本発明は、シールケースに二次シール部材を介して軸線方向移動可能に嵌合保持された静止密封環とシールケースを洞貫する回転軸に固定された回転密封環との対向端面である密封端面の相対回転作用により高圧流体領域と低圧流体領域とを遮蔽シールするように構成されたメカニカルシールであって、高圧流体領域及び／又は低圧流体領域が高温流体領域となる条件下で使用される高温流体用メカニカルシールにおいて、上記の目的を達成すべく、特に、前記二次シール部材を、シールケースと静止密封環との対向周面部間に並列状に装填された複数のＯリングで構成して、当該対向周面部間に高温流体領域の流体と接触する高温側Ｏリングとこれに隣り合うＯリングとでシールされた環状の冷却空間を形成し、シールケースに形成された給排液通路であって冷却空間に高温流体領域の流体圧力より高圧の冷却液を供給する給液通路及び冷却液を冷却空間から排出する排液通路を具備する冷却液供給装置を設けると共に、冷却空間内の冷却液又は冷却空間から排出される冷却液の圧力及び／又は温度を検出して、その検出圧力が設定圧力以下になること及び／又はその検出温度が設定温度以上になることにより高温側Ｏリングの熱劣化による機能不良状態を検知するように構成されたＯリング機能検知装置を設けておくことを提案するものである。
The present invention provides a seal which is an opposing end face between a stationary seal ring fitted and held in a seal case via a secondary seal member so as to be movable in the axial direction and a rotary seal ring fixed to a rotary shaft passing through the seal case. A mechanical seal configured to shield and seal a high-pressure fluid region and a low-pressure fluid region by a relative rotational action of an end surface, and is used under a condition in which the high-pressure fluid region and / or the low-pressure fluid region becomes a high-temperature fluid region In the high-temperature fluid mechanical seal, in order to achieve the above-mentioned object, in particular, the secondary seal member is composed of a plurality of O-rings loaded in parallel between the opposed peripheral surface portions of the seal case and the stationary seal ring. Te, to form a high temperature side O-ring and the O-ring and the cooling space of the sealed annular in adjacent thereto in contact with the fluid of high temperature fluid region between the facing peripheral surface, which is formed in the seal case Provided with a coolant supply apparatus comprising a discharge passage for discharging the cooling space supply fluid passage and coolant supplying high-pressure coolant from the fluid pressure of the high-temperature fluid region to the cooling space a discharge passage, the cooling The pressure and / or temperature of the cooling liquid in the space or the cooling liquid discharged from the cooling space is detected, and the detected pressure becomes lower than the set pressure and / or the detected temperature becomes higher than the set temperature. It is proposed to provide an O-ring function detection device configured to detect a malfunction state due to thermal deterioration of the side O-ring.

かかる高温流体用メカニカルシールにあっては、シールケースと静止密封環との対向周面部の少なくとも一方に高温側Ｏリングとこれに隣り合うＯリングとの間に位置する環状凹溝を形成することにより、冷却室を拡張するように構成しておくことが好ましい。また、冷却液供給装置においては、給液通路の下流端及び排液通路の上流端を、冷却空間の直径線上における上下対向位置に配して、冷却空間に開口させておくことが好ましい。また、冷却液供給装置を、シールケースに形成された給排液通路であって冷却液を冷却空間に供給する給液通路及び冷却液を冷却空間から排出する排液通路と、排液通路の下流端に接続された排液ラインとを具備するものに構成すると共に、Ｏリング機能検知装置を、排液ラインに配設された圧力検出器及び／又は温度検出器を具備して、圧力検出器による検出圧力が設定圧力以下になること及び／又は温度検出器による検出温度が設定温度以上になることにより高温側Ｏリングの熱劣化による機能不良状態を検知するように構成しておくことが好ましい。かかるＯリング機能検知装置にあっては、排液ラインに配設された圧力検出器及び／又は温度検出器と、圧力検出器による検出圧力が設定圧力以下になること及び／又は温度検出器による検出温度が設定温度以上になることにより視覚的及び／又は聴覚的な警報を発する警報器とを具備して、警報により高温側Ｏリングが熱劣化を生じていることが検知されるように構成しておくことが好ましい。
In such a high-temperature fluid mechanical seal, an annular concave groove located between the high-temperature side O-ring and the adjacent O-ring is formed on at least one of the opposed peripheral surface portions of the seal case and the stationary sealing ring. Therefore, it is preferable that the cooling chamber is expanded. Further, Oite the coolant supply equipment is the upstream end of the downstream end and discharge passage of the liquid supply passage, and arranged vertically opposite positions on a diameter line of the cooling space, it is kept in opened to the cooling space preferable. The cooling liquid supply device includes a supply / discharge liquid passage formed in the seal case, a supply passage for supplying the cooling liquid to the cooling space, a drain passage for discharging the cooling liquid from the cooling space, and a drain passage And a drainage line connected to the downstream end, and the O-ring function detection device includes a pressure detector and / or a temperature detector disposed in the drainage line to detect pressure. It may be configured to detect a malfunctioning state due to thermal deterioration of the high temperature side O-ring when the detected pressure by the detector becomes lower than the set pressure and / or when the detected temperature by the temperature detector becomes higher than the set temperature. preferable. In such an O-ring function detection device, a pressure detector and / or a temperature detector disposed in the drainage line, and a pressure detected by the pressure detector is lower than a set pressure and / or by a temperature detector. An alarm device that emits a visual and / or audible alarm when the detected temperature is equal to or higher than a set temperature, and is configured to detect that the high temperature side O-ring is thermally deteriorated by the alarm. It is preferable to keep it.

本発明の高温流体用メカニカルシールによれば、シールケースと静止密封環との対向周面部間に二次シール部材として複数のＯリングを並列状に装填させると共に高温側Ｏリングとこれに隣り合うＯリングとでシールされる冷却空間に冷却液を供給させるようにしたから、両流体領域の何れが高温流体領域である使用条件下においても、高温側Ｏリングの熱劣化が冷却液による直接的な冷却効果によって可及的に防止される。また、高温側Ｏリングが熱劣化して所定の機能（静止密封環の二次シール機能ないし追従機能）が不良となった場合にも、これを前記冷却空間内の冷却液又は冷却空間から排出される冷却液の圧力及び／又は温度を検出することによって的確に検知することができるから、高温側Ｏリングの熱劣化を看過、放置することにより前述したような大事故が発生する危険を未然に且つ確実に回避することができる。しかも、高温側Ｏリングが熱劣化による機能不良となった場合にも、二次シール機能が他のＯリングにより発揮、維持されることから、つまり上記した冷却液の圧力及び／温度による高温側Ｏリングの機能不良が検知された時点から或る程度の期間は高温側Ｏリング以外のＯリングによる静止密封環のシール機能及び追従機能が発揮される状態が維持されることになるから、メカニカルシールないし回転機器を安全に停止することができる。 According to the mechanical seal for high-temperature fluid of the present invention, a plurality of O-rings are loaded in parallel between the opposed peripheral surface portions of the seal case and the stationary seal ring, and adjacent to the high-temperature side O-ring. Since the cooling liquid is supplied to the cooling space sealed with the O-ring, the thermal deterioration of the high-temperature side O-ring is directly caused by the cooling liquid even under the use conditions in which both of the fluid areas are the high-temperature fluid areas. It is prevented as much as possible by the effective cooling effect. In addition, even when the high temperature side O-ring is thermally deteriorated and a predetermined function (secondary sealing function or follow-up function of the stationary seal ring) becomes defective, this is discharged from the cooling liquid or the cooling space in the cooling space. By detecting the pressure and / or temperature of the coolant to be accurately detected, there is a risk that the above-mentioned major accident will occur if the thermal deterioration of the high temperature side O-ring is overlooked and left unattended. This can be avoided reliably. In addition, even when the high temperature side O-ring becomes defective due to thermal deterioration, the secondary seal function is exhibited and maintained by other O rings, that is, the high temperature side due to the pressure and / or temperature of the cooling liquid described above. Since a state in which the sealing function and the tracking function of the stationary sealing ring by the O-ring other than the high-temperature side O-ring are maintained for a certain period from the time when the malfunction of the O-ring is detected, the mechanical state is maintained. Seals or rotating equipment can be safely stopped.

したがって、本発明の高温流体用メカニカルシールは、両流体領域の一方が高温流体領域であるためにＯリングで構成される二次シール部材が熱劣化による機能不良になり易い高温条件下においても、冒頭で述べたような問題を生じることなく、回転機器の軸封を長期に亘って良好且つ安全に行うことができるものであり、その実用的価値極めて大なるものである。 Therefore, the mechanical seal for high-temperature fluid of the present invention has a secondary seal member composed of an O-ring because one of the two fluid regions is a high-temperature fluid region. Without causing the problems described at the beginning, the shaft of the rotating device can be satisfactorily and safely performed over a long period of time, and its practical value is extremely large.

図１は本発明に係る高温流体用メカニカルシールの一例を示す縦断側面図である。FIG. 1 is a longitudinal side view showing an example of a mechanical seal for high-temperature fluid according to the present invention. 図２は図１のII−II線に沿う縦断正面図である。FIG. 2 is a longitudinal front view taken along line II-II in FIG. 図３は本発明に係る高温流体用メカニカルシールの変形例を示す縦断側面図である。FIG. 3 is a longitudinal side view showing a modified example of the mechanical seal for high-temperature fluid according to the present invention. 図４は本発明に係る高温流体用メカニカルシールの他の変形例を示す縦断側面図である。FIG. 4 is a longitudinal side view showing another modified example of the mechanical seal for high-temperature fluid according to the present invention. 図５は本発明に係る高温流体用メカニカルシールの更に他の変形例を示す縦断側面図である。FIG. 5 is a longitudinal side view showing still another modification of the high temperature fluid mechanical seal according to the present invention.

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて具体的に説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

図１は本発明に係る高温流体用メカニカルシールの一例を示す縦断側面図であり、図２は図１のII−II線に沿う縦断正面図であるが、図１に示す高温流体用メカニカルシール（以下「本発明第一シール」という）は、熱水、熱油、蒸気等の高温流体を扱う回転機器（プロセスポンプ、ブロワ、圧縮機、タービン、攪拌機等）の軸封手段として使用されるもので、当該回転機器の水平な回転軸１が同心状に洞貫する状態で当該回転軸のハウジング（機器ハウジング）２に取り付けられた金属製（ステンレス鋼等）の円筒状部材であるシールケース３と、回転軸１に固定された回転密封環４と、回転密封環４に直対向してシールケース３に軸線方向移動可能に嵌合保持された静止密封環５と、シールケース３と静止密封環５との間に介装されて、静止密封環５を回転密封環４へと押圧附勢するスプリング部材６とを具備して、両密封環４，５の対向端面である密封端面４ａ，５ａの相対回転摺接作用により、その相対回転摺接部分４ａ，５ａの内周側領域である高圧流体領域Ｈと外周側領域である低圧流体領域Ｌとを遮蔽シールするように構成された端面接触形メカニカルシールである。この例では、高圧流体領域Ｈは、機器ハウジング２内の機内領域であって、高圧の熱水、熱油、蒸気等の高温流体が充満する高温流体領域であり、低圧流体領域Ｌは機器ハウジング２外の機外領域であって大気領域である。 1 is a longitudinal side view showing an example of a mechanical seal for high-temperature fluid according to the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal front view taken along the line II-II in FIG. 1, but the mechanical seal for high-temperature fluid shown in FIG. (Hereinafter referred to as “the first seal of the present invention”) is used as a shaft sealing means for rotating equipment (process pumps, blowers, compressors, turbines, agitators, etc.) that handles high-temperature fluids such as hot water, hot oil, and steam. A seal case which is a cylindrical member made of metal (stainless steel or the like) attached to a housing (device housing) 2 of the rotating shaft in a state where the horizontal rotating shaft 1 of the rotating device penetrates concentrically. 3, a rotary seal ring 4 fixed to the rotary shaft 1, a stationary seal ring 5 that is directly opposed to the rotary seal ring 4 and held in the seal case 3 so as to be movable in the axial direction, and the seal case 3 is stationary. It is interposed between the sealing ring 5 and static A spring member 6 that presses and urges the sealing ring 5 to the rotary sealing ring 4, and the relative rotation sliding contact action of the sealing end faces 4 a and 5 a that are the opposite end faces of the sealing rings 4 and 5 This is an end face contact type mechanical seal configured to shield and seal the high pressure fluid region H that is the inner peripheral region of the rotary sliding contact portions 4a and 5a and the low pressure fluid region L that is the outer peripheral region. In this example, the high-pressure fluid region H is an in-machine region in the device housing 2 and is a high-temperature fluid region that is filled with high-temperature fluid such as high-pressure hot water, hot oil, and steam, and the low-pressure fluid region L is the device housing. 2 is an out-of-machine area and an atmospheric area.

回転密封環４は、図１に示す如く、先端面を軸線に直交する平滑な環状平面である密封端面４ａに構成したもので、回転軸１に挿通固定されたスリーブ７に嵌合固定されている。 As shown in FIG. 1, the rotary seal ring 4 is configured such that a tip end surface is a sealed end surface 4 a which is a smooth annular plane orthogonal to the axis, and is fitted and fixed to a sleeve 7 inserted and fixed to the rotary shaft 1. Yes.

静止密封環５は、図１に示す如く、先端面を軸線に直交する平滑な環状平面である密封端面５ａに構成した密封環本体５Ａと、先端部に密封環本体５Ａを固着した円筒状の保持体５Ｂとからなり、保持体５Ｂをシールケース３に二次シール部材８を介して内嵌させることにより、シールケース３にこれとの間を二次シール部材８によりシール（二次シール）された状態で且つドライブピン９により相対回転を阻止された状態で軸線方向移動可能に保持されている。なお、保持体５Ｂの外径つまり後述するＯリング８ａ，８ｂが接触する外周面部５ｂの径（バランス径）は、両密封端面４ａ，５ａの相対回転摺接部分の外径（シール面の外径）より小径となるように設定されている。また、回転密封環４及び密封環本体５Ａは周知の密封環構成材（カーボン、セラミックス、超硬合金等）で構成されており、保持体５Ｂはステンレス鋼等の金属材で構成されている。 As shown in FIG. 1, the stationary seal ring 5 includes a seal ring body 5A having a tip end surface formed on a seal end surface 5a which is a smooth annular plane orthogonal to the axis, and a cylindrical shape having a seal ring body 5A fixed to the tip portion. A holding body 5B is formed, and the holding body 5B is fitted into the seal case 3 via the secondary seal member 8, whereby the seal case 3 is sealed by the secondary seal member 8 (secondary seal). In this state, the shaft is held so as to be movable in the axial direction in a state where relative rotation is prevented by the drive pin 9. The outer diameter of the holding body 5B, that is, the diameter (balance diameter) of the outer peripheral surface portion 5b with which O-rings 8a and 8b, which will be described later, are in contact The diameter is set to be smaller than the diameter. The rotary seal ring 4 and the seal ring main body 5A are made of a well-known seal ring component (carbon, ceramics, cemented carbide, etc.), and the holding body 5B is made of a metal material such as stainless steel.

二次シール部材８は、図１に示す如く、シールケース３と静止密封環５との対向周面部間つまりシールケース３の内周面部３ａと保持体５Ｂの外周面部５ｂとの間に、軸線方向に所定間隔を隔てて並列状に装填された２個の耐熱性ゴム製（フッ素ゴム等）のＯリング８ａ，８ｂで構成されている。一方のＯリング８ａは高圧流体領域である高温流体領域Ｈの流体つまり高温流体と接触する高温側Ｏリングであり、他方のＯリング８ｂは低圧流体領域である大気領域の流体つまり大気と接触する低温側Ｏリングである。この例では、両Ｏリング８ａ，８ｂは材質及び形状を同一とするものであり、図１に示す如く、シールケース３の内周面部３ａに形成した環状凹溝であるＯリング溝１０ａ，１０ｂに係合保持されている。 As shown in FIG. 1, the secondary seal member 8 has an axial line between the opposed peripheral surface portions of the seal case 3 and the stationary seal ring 5, that is, between the inner peripheral surface portion 3a of the seal case 3 and the outer peripheral surface portion 5b of the holding body 5B. It consists of two O-rings 8a and 8b made of heat-resistant rubber (fluorine rubber or the like) that are loaded in parallel at a predetermined interval in the direction. One O-ring 8a is a high-temperature side O-ring that is in contact with a fluid in a high-temperature fluid region H that is a high-pressure fluid region, that is, a high-temperature fluid, and the other O-ring 8b is in contact with a fluid in an atmospheric region that is a low-pressure fluid region. It is a low temperature side O-ring. In this example, both O-rings 8a and 8b are made of the same material and shape. As shown in FIG. 1, O-ring grooves 10a and 10b, which are annular grooves formed in the inner peripheral surface portion 3a of the seal case 3, are used. Is engaged and held.

シールケース３と静止密封環５との対向周面部３ａ，５ｂ間には、図１に示す如く、両Ｏリング８ａ，８ｂでシールされた冷却空間１１が形成されている。この例では、図１及び図２に示す如く、シールケース３の内周面部３ａに両Ｏリング８ａ，８ｂ間（より正確には両Ｏリング溝１０ａ，１０ｂ間）に位置する環状凹溝１１ａを形成して、冷却空間１１の容積が拡張されるように工夫してある。環状凹溝１１ａの溝深さ（径方向幅）は、後述する高温側Ｏリング８ａの冷却効果を高めるために、シールケース３の強度等に支障を来さない範囲において可及的に大きく設定しておくことが好ましく、少なくともＯリング溝１０ａ，１０ｂの溝深さより大きく設定しておくことが好ましい。 As shown in FIG. 1, a cooling space 11 sealed by both O-rings 8a and 8b is formed between the opposed peripheral surface portions 3a and 5b of the seal case 3 and the stationary seal ring 5. In this example, as shown in FIGS. 1 and 2, an annular groove 11a located between the O-rings 8a and 8b (more precisely, between the O-ring grooves 10a and 10b) on the inner peripheral surface portion 3a of the seal case 3. Is formed so that the volume of the cooling space 11 is expanded. The groove depth (radial width) of the annular concave groove 11a is set as large as possible within a range that does not hinder the strength and the like of the seal case 3 in order to enhance the cooling effect of the high temperature side O-ring 8a described later. It is preferable to set at least larger than the groove depths of the O-ring grooves 10a and 10b.

而して、本発明第一シールにあっては、上記構成に加え、高温側Ｏリング８ａの熱劣化を可及的に防止するための冷却液供給装置１２及び高温側Ｏリング８ａの熱劣化による機能不良状態を検知するためのＯリング機能検知装置１３を設けてある。 Thus, in the first seal of the present invention, in addition to the above-described configuration, the coolant supply device 12 and the heat deterioration of the high temperature side O-ring 8a for preventing the heat deterioration of the high temperature side O ring 8a as much as possible. An O-ring function detection device 13 for detecting a malfunction state due to the above is provided.

冷却液供給装置１２は、図１に示す如く、シールケース３に形成した給排液通路１４，１５と、両通路１４，１５と冷却液循環器１６とを接続する給排液ライン１７，１８とを具備してなる。 As shown in FIG. 1, the cooling liquid supply device 12 includes supply and discharge liquid passages 14 and 15 formed in the seal case 3, and supply and discharge liquid lines 17 and 18 that connect both the passages 14 and 15 and the cooling liquid circulator 16. It comprises.

給液通路１４は、下流端１４ａを冷却空間１１に開口させると共に上流端を給液ライン１７を介して冷却液循環器１６に接続させたものである。排液通路１５は、上流端１５ａを冷却空間１１に開口させると共に下流端を排液ライン１８を介して冷却液循環器１６に接続させたものである。この例では、給液通路１４の下流端１４ａ及び排液通路１５の上流端１５ａを、図２に示す如く、冷却空間１１の直径線上における上下対向位置に配して、冷却空間１１に開口させている。すなわち、給液通路１４の下流端１４ａが冷却室１１の最上位部分（環状凹溝１１ａの最上位部分）に開口されており、排液通路１５の上流端１５ａが冷却室１１の最下位部分（環状凹溝１１ａの最下位部分）に開口されている。 The liquid supply passage 14 has a downstream end 14 a opened to the cooling space 11 and an upstream end connected to the coolant circulator 16 via a liquid supply line 17. The drainage passage 15 has an upstream end 15 a opened to the cooling space 11 and a downstream end connected to the coolant circulator 16 via the drainage line 18. In this example, the downstream end 14a of the liquid supply passage 14 and the upstream end 15a of the drainage passage 15 are arranged at positions vertically opposite to each other on the diameter line of the cooling space 11, as shown in FIG. ing. That is, the downstream end 14 a of the liquid supply passage 14 is opened to the uppermost portion of the cooling chamber 11 (the uppermost portion of the annular groove 11 a), and the upstream end 15 a of the drainage passage 15 is the lowermost portion of the cooling chamber 11. It is opened in (the lowest part of the annular groove 11a).

冷却液循環器１６は循環ポンプ及びクーラを具備するものであり、所定圧力Ｐ且つ所定温度Ｔの冷却液１９を給液ライン１７から給液通路１４を経て冷却空間１１に供給し、冷却空間１１から排液通路１５に排出された冷却液１９（以下「冷却済液１９ａ」という）を上記温度Ｔに冷却した上で給液ライン１７へと循環させるものである。冷却液１９としては、両流体領域Ｈ，Ｌの流体に混入しても支障を生じない性状の清水等が使用される。また、冷却空間１１に供給させる冷却液１９の圧力Ｐ（上記循環ポンプによる吐出圧力）は高温流体領域である高圧流体領域Ｈの流体圧力より高圧となるように設定されており、当該冷却液１９の温度Ｔ（上記クーラによる冷却温度）は高温流体より低温で高温側Ｏリング８ａを冷却しうるに充分な温度（例えば常温又はこれより低温）に設定されている。なお、循環ポンプ及びクーラとしては周知のものが使用される。 The cooling liquid circulator 16 includes a circulation pump and a cooler, and supplies the cooling liquid 19 having a predetermined pressure P and a predetermined temperature T from the liquid supply line 17 to the cooling space 11 via the liquid supply passage 14. The cooling liquid 19 (hereinafter referred to as “cooled liquid 19 a”) discharged from the liquid to the drainage passage 15 is cooled to the temperature T and then circulated to the liquid supply line 17. As the cooling liquid 19, fresh water or the like having a property that does not cause trouble even if mixed into the fluids in both fluid regions H and L is used. The pressure P of the cooling liquid 19 supplied to the cooling space 11 (discharge pressure by the circulation pump) is set so as to be higher than the fluid pressure in the high-pressure fluid region H that is a high-temperature fluid region. Is set to a temperature sufficient to cool the high temperature side O-ring 8a at a temperature lower than that of the high temperature fluid (for example, normal temperature or lower). In addition, a well-known thing is used as a circulation pump and a cooler.

冷却液供給装置１２によれば、冷却液１９が冷却空間１１に循環供給されることから、常時、高温側Ｏリング８ａが冷却液１９と接触して直接的な熱交換が行われることになる。したがって、高温側Ｏリング８ａの熱劣化が可及的に防止され、所定のＯリング機能（静止密封環５の二次シール機能及び追従機能）が損なわれることによるトラブルの発生はこれが可及的に回避される。また、冷却空間１１の容積を上記した環状凹溝１１ａにより拡張させておくと、この拡張部分１１ａがシールケース３の冷却ジャケットとして機能し、つまり高温側Ｏリング８ａと接触しているシールケース部分をも効果的に冷却することから、高温側Ｏリング８ａが更に冷却されて、熱劣化の発生をより効果的に防止することができる。また、給液通路１４の下流端１４ａと排液通路１５の上流端１５ａとを、冷却空間１１の直径線上における上下対向位置に配して冷却空間１１に開口させているから、給液通路１４から冷却空間１１に流入された冷却液１９が冷却空間１１内をその全周に亘って均等に通過して排液通路１５へと流出することになり、これによって冷却液１９による高温側Ｏリング８ａがその全周に亘って均等に冷却され、高温側Ｏリング８ａの冷却による熱劣化防止効果がより良好に発揮される。 According to the coolant supply device 12, since the coolant 19 is circulated and supplied to the cooling space 11, the high temperature side O-ring 8a is always in contact with the coolant 19 and direct heat exchange is performed. . Therefore, thermal degradation of the high temperature side O-ring 8a is prevented as much as possible, and this is possible as much as possible when trouble occurs due to the loss of the predetermined O-ring function (secondary sealing function and follow-up function of the stationary seal ring 5). To be avoided. Further, if the volume of the cooling space 11 is expanded by the annular groove 11a, the expanded portion 11a functions as a cooling jacket for the seal case 3, that is, the seal case portion in contact with the high temperature side O-ring 8a. Is effectively cooled, the high temperature side O-ring 8a is further cooled, and the occurrence of thermal degradation can be more effectively prevented. Further, since the downstream end 14a of the liquid supply passage 14 and the upstream end 15a of the drainage passage 15 are arranged at positions facing each other in the vertical direction on the diameter line of the cooling space 11, the liquid supply passage 14 is opened. The cooling liquid 19 that has flowed into the cooling space 11 through the cooling space 11 passes uniformly through the entire circumference of the cooling space 11 and flows out into the drainage passage 15. 8a is uniformly cooled over the entire circumference, and the effect of preventing thermal deterioration due to cooling of the high temperature side O-ring 8a is more satisfactorily exhibited.

Ｏリング機能検知装置１３は、図１に示す如く、排液ライン１８に配設された圧力検出器２０及び温度検出器２１とＯリング機能検知器２２とを具備してなる。 As shown in FIG. 1, the O-ring function detector 13 includes a pressure detector 20, a temperature detector 21, and an O-ring function detector 22 disposed in the drainage line 18.

圧力検知器２０は冷却空間１１から排液ライン１８に排出された冷却液たる冷却済液１９ａの圧力Ｐａを検出するものであり、温度検出器２１は当該冷却済液１９ａの温度Ｔａを検出するものである。Ｏリング機能検知器２２は、圧力検知器２０により検出された冷却済液１９ａの圧力（検出圧力）Ｐａ及び温度検出器２１による当該冷却済液１９ａの温度（検出温度）Ｔａを常時モニタリングして、検出圧力Ｐａが設定圧力Ｐｏ以下になること及び／又は検出温度Ｔａが設定温度Ｔｏ以上になることにより高温側Ｏリング８ａが熱劣化による機能不良状態にあることを視覚的及び／又は聴覚的に検知するものである。この例では、Ｏリング機能検知器２２が、検出圧力Ｐａ及び検出温度Ｔａを常時表示（モニタリング）すると共にＰａ≦Ｐｏ及び／又はＴａ≧Ｔｏとなった場合に視覚的な警報を発する画像機器とＰａ≦Ｐｏ及び／又はＴａ≧Ｔｏとなった場合に聴覚的な警報（警音）を発する警音機器とを具備するものに構成されている。なお、各検出器２０，２１、画像機器及び警音機器としては周知のものが使用される。 The pressure detector 20 detects the pressure Pa of the cooled liquid 19a that is the cooling liquid discharged from the cooling space 11 to the drainage line 18, and the temperature detector 21 detects the temperature Ta of the cooled liquid 19a. Is. The O-ring function detector 22 constantly monitors the pressure (detected pressure) Pa of the cooled liquid 19a detected by the pressure detector 20 and the temperature (detected temperature) Ta of the cooled liquid 19a by the temperature detector 21. Visually and / or audibly that the high-temperature side O-ring 8a is in a malfunctioning state due to thermal deterioration when the detected pressure Pa becomes lower than the set pressure Po and / or when the detected temperature Ta becomes higher than the set temperature To. It is something to detect. In this example, the O-ring function detector 22 always displays (monitors) the detected pressure Pa and the detected temperature Ta, and also issues an visual device when Pa ≦ Po and / or Ta ≧ To. And an alarm device that issues an audible alarm (alarm) when Pa ≦ Po and / or Ta ≧ To. In addition, a well-known thing is used as each detector 20,21, an imaging device, and a warning sound apparatus.

ところで、高温側Ｏリング８ａが熱劣化しておらず所定のＯリング機能（特に、静止密封環５の二次シール機能）が発揮されている状態では、冷却済液１９ａの圧力Ｐａは冷却空間１１に供給される冷却液１９の圧力（以下「供給液圧」という）Ｐと同一ないし略同一に維持されるが、高温側Ｏリング８ａの弾性ないし柔軟性が熱劣化により低下すると、これによるシール機能が低下して冷却液１９が冷却空間１１から高温流体領域Ｈに漏れ出して、冷却済液１９ａの圧力Ｐａは供給液圧Ｐより顕著に低下することになる。したがって、冷却済液１９ａの圧力Ｐａが供給液圧Ｐより一定圧ΔＰ以上低下していることを検出することにより、高温側Ｏリング８ａが熱劣化していることを間接的に検知することができる。すなわち、設定圧力ＰｏをＰｏ＝Ｐ−ΔＰとして、圧力検出器２０により冷却済液１９ａの圧力（検出圧力）Ｐａが設定圧力Ｐｏ以下（Ｐａ≦Ｐｏ）であることが検出されることにより、高温側Ｏリング８ａが熱劣化していることを検知することができる。 By the way, in a state where the high temperature side O-ring 8a is not thermally deteriorated and a predetermined O-ring function (particularly, the secondary sealing function of the stationary seal ring 5) is exerted, the pressure Pa of the cooled liquid 19a is the cooling space. 11 is maintained at the same or substantially the same pressure (hereinafter referred to as “supply hydraulic pressure”) P supplied to the cooling liquid 19, but when the elasticity or flexibility of the high temperature side O-ring 8 a is reduced due to thermal deterioration, The sealing function is lowered and the cooling liquid 19 leaks from the cooling space 11 to the high temperature fluid region H, so that the pressure Pa of the cooled liquid 19a is significantly lower than the supply liquid pressure P. Therefore, by detecting that the pressure Pa of the cooled liquid 19a is lower than the supply liquid pressure P by a certain pressure ΔP or more, it is possible to indirectly detect that the high temperature side O-ring 8a is thermally deteriorated. it can. That is, assuming that the set pressure Po is Po = P−ΔP, the pressure detector 20 detects that the pressure (detected pressure) Pa of the cooled liquid 19a is equal to or lower than the set pressure Po (Pa ≦ Po). It can be detected that the side O-ring 8a is thermally deteriorated.

また、高温側Ｏリング８ａの熱劣化により上記した漏洩（冷却液１９の冷却空間１１から高温流体領域Ｈへの漏洩）が生じると、冷却空間１１内の圧力が低下して、高温流体領域Ｈの流体（高温流体）が冷却空間１１に侵入し、その結果、冷却空間１１内における冷却液１９の温度ないし冷却済液１９ａの温度が、給液通路１４から冷却空間１１に供給される冷却液１９の温度（以下「供給温度」という）Ｔより大幅に上昇することになる。したがって、冷却済液１９ａの温度Ｔａが供給温度Ｔより一定温度ΔＴ以上上昇していることを検出することにより、高温側Ｏリング８ａが熱劣化していることを間接的に検知することができる。すなわち、設定温度ＴｏをＴｏ＝Ｔ＋ΔＴとして、温度検出器２１により冷却済液１９ａの温度（検出温度）Ｔａが設定温度Ｔｏ以上（Ｔａ≧Ｔｏ）であることが検出されることにより、高温側Ｏリング８ａが熱劣化していることを検知することができる。なお、高温側Ｏリング８ａが熱劣化しておらず適正なＯリング機能を発揮している状態においても、冷却空間１１内における冷却液１９の温度ないし冷却済液１９ａの温度は被冷却部材（高温側Ｏリング８ａ及びシールケース３）との熱交換により供給温度Ｔより上昇するが、その温度上昇量ΔＴａは熱劣化状態における上記温度上昇量ΔＴに比して極めて小さい（ΔＴａ≪ΔＴ）から、両者は明瞭に区別され、適正なＯリング機能が発揮されている場合における検出温度Ｔａが設定温度Ｔｏ以上となるような錯誤は生じない。 Further, when the above-described leakage (leakage of the cooling liquid 19 from the cooling space 11 to the high-temperature fluid region H) occurs due to thermal degradation of the high-temperature side O-ring 8a, the pressure in the cooling space 11 decreases, and the high-temperature fluid region H As a result, the temperature of the cooling liquid 19 or the temperature of the cooled liquid 19a in the cooling space 11 is supplied to the cooling space 11 from the liquid supply passage 14. The temperature will rise significantly from 19 (hereinafter referred to as “supply temperature”) T. Therefore, by detecting that the temperature Ta of the cooled liquid 19a is higher than the supply temperature T by a certain temperature ΔT or more, it is possible to indirectly detect that the high temperature side O-ring 8a is thermally deteriorated. . That is, when the set temperature To is To = T + ΔT and the temperature detector 21 detects that the temperature (detected temperature) Ta of the cooled liquid 19a is equal to or higher than the set temperature To (Ta ≧ To), the high temperature side O It can be detected that the ring 8a is thermally deteriorated. Even in a state where the high temperature side O-ring 8a is not thermally deteriorated and exhibits an appropriate O-ring function, the temperature of the cooling liquid 19 or the temperature of the cooled liquid 19a in the cooling space 11 is the member to be cooled ( Although the temperature rises from the supply temperature T by heat exchange with the high temperature side O-ring 8a and the seal case 3), the temperature rise amount ΔTa is extremely small compared to the temperature rise amount ΔT in the thermally deteriorated state (ΔTa << ΔT). The two are clearly distinguished from each other, and there is no mistake that the detected temperature Ta is higher than the set temperature To when the proper O-ring function is exhibited.

したがって、Ｏリング機能検知装置１３によれば、検出圧力Ｐａ及び／又は検出温度Ｔａをモニタリングすることにより、高温側Ｏリング８ａによる機能（シール機能及び追従機能）が適正に発揮されているかどうかを検知することができ、検出圧力Ｐａが設定圧力Ｐｏ以下となること及び／又は検出温度Ｔａが設定温度Ｔｏ以上となることにより高温側Ｏリング８ａが熱劣化により機能不良状態となっていることを的確に検知することができる。かかる機能不良状態の検知は、作業者が上記画像機器により検出圧力Ｐａ及び検出温度Ｔａをモニタリングすることにより行うことができるが、上記した如く、Ｏリング機能検知器２２をＰａ≦Ｐｏ及び／又はＴａ≧Ｔｏとなった場合に視覚的な警報を発する画像機器及び／又は聴覚的な警報を発する警音機器を具備するものに構成しておくことにより、作業者が熟練者である場合は勿論、未熟練者である場合にも高温側Ｏリング８ａの機能不良を看過することなく的確に検知することができる。 Therefore, according to the O-ring function detection device 13, by monitoring the detected pressure Pa and / or the detected temperature Ta, whether or not the function (seal function and follow-up function) by the high-temperature side O-ring 8a is properly exhibited. It is possible to detect that the high temperature side O-ring 8a is in a malfunctioning state due to thermal degradation when the detected pressure Pa is equal to or lower than the set pressure Po and / or when the detected temperature Ta is equal to or higher than the set temperature To. It can be accurately detected. Such a malfunction state can be detected by the operator monitoring the detected pressure Pa and the detected temperature Ta with the imaging device. As described above, the O-ring function detector 22 is set to Pa ≦ Po and / or. Of course, when the operator is a skilled person, it is configured to include an image device that emits a visual alarm and / or an alarm device that emits an audible alarm when Ta ≧ To. Even if it is an unskilled person, it can be accurately detected without overlooking the malfunction of the high temperature side O-ring 8a.

このように高温側Ｏリング８ａの機能不良を検知できることから、Ｏリング機能不良が発生した時点でメカニカルシールないし回転機器を緊急停止することができ、冒頭で述べた如きＯリング機能不良状態を看過、放置することによる重大なトラブルの発生を未然に回避することができる。 Since the malfunction of the high-temperature side O-ring 8a can be detected in this way, the mechanical seal or the rotating device can be urgently stopped when the O-ring malfunction occurs, and the malfunction of the O-ring malfunction as described at the beginning is overlooked. The occurrence of serious troubles due to neglect can be avoided.

ところで、高温側Ｏリング８ａの機能不良を検知した時点（Ｏリング機能不良が発生した時点）で直ちにメカニカルシールないし回転機器を停止したとしても、その停止操作時点からメカニカルシールないし回転機器が完全に停止する完全停止時点まで或る程度の時間を要することから、この間（停止操作時点から完全停止時点に至る間）において、高温側Ｏリング８ａの熱劣化ないしＯリング機能不良状態が進行して、重大なトラブルを招く虞れがある。 By the way, even if the mechanical seal or rotating device is stopped immediately when the malfunction of the high temperature side O-ring 8a is detected (when the O-ring malfunction occurs), the mechanical seal or rotating device is completely Since a certain amount of time is required until the complete stop point to stop, during this period (from the stop operation point to the complete stop point), the high temperature side O-ring 8a is in a state of thermal deterioration or O-ring malfunction, Serious trouble may occur.

しかし、本発明第一シールでは、二次シール部材８を並列する２個のＯリング８ａ，８ｂで構成してあるから、高温側Ｏリング８ａが機能不良状態となった場合にも、低温側Ｏリング８ｂにより静止密封環５のシール機能及び追従機能が維持されている。したがって、上記した停止操作時点から完全停止時点に至る間において、高温側Ｏリング８ａの機能不良状態が進行しても、これが低温側Ｏリング８ｂにより充分に補われることになり、上記したトラブルが発生する虞れはない。 However, in the first seal of the present invention, since the secondary seal member 8 is composed of two O-rings 8a and 8b arranged in parallel, even when the high-temperature side O-ring 8a is in a malfunctioning state, the low-temperature side The sealing function and the tracking function of the stationary sealing ring 5 are maintained by the O-ring 8b. Therefore, even if the malfunction state of the high temperature side O-ring 8a progresses during the period from the stop operation point to the complete stop point, this is sufficiently compensated by the low temperature side O ring 8b, and the above-described troubles are caused. There is no risk of it occurring.

このように、本発明第一シールにあっては、高温側Ｏリング８ａの熱劣化を冷却液１９による冷却作用によって可及的に防止して、その寿命を大幅に向上させることができ、長期に亘って良好なメカニカルシール機能を発揮させることができる。しかも、高温側Ｏリング８ａが熱劣化して機能不良状態となった場合にも、これを冷却済液１９ａの圧力及び温度を検出することにより的確に検知することができ、重大なトラブルの発生を未然に回避することができる。これらの点から、本発明第一シールによれば、高温流体を扱う回転機器の軸封を長期に亘って良好且つ安全に行うことができる。 As described above, in the first seal of the present invention, the thermal deterioration of the high temperature side O-ring 8a can be prevented as much as possible by the cooling action by the cooling liquid 19, and its life can be greatly improved. A good mechanical seal function can be exhibited over the entire range. Moreover, even when the high-temperature side O-ring 8a is thermally deteriorated and becomes in a malfunctioning state, this can be accurately detected by detecting the pressure and temperature of the cooled liquid 19a, and a serious trouble occurs. Can be avoided in advance. From these points, according to the first seal of the present invention, shaft sealing of a rotating device that handles a high-temperature fluid can be performed satisfactorily and safely over a long period of time.

なお、本発明の構成は上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲において適宜に改良、変更することができる。 The configuration of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately improved and changed without departing from the basic principle of the present invention.

例えば、本発明第一シールでは、排液ライン１６に圧力検出器２０及び温度検出器２１を配設して、冷却済液１９ａの圧力Ｐａ及び温度Ｔａを検出することにより高温側Ｏリング８ａの機能不良を検知するようにしたが、Ｏリング機能不良を検知する上で、検出圧力Ｐａが設定圧力Ｐｏ以上となることと検出温度Ｔａが設定圧力Ｔｏ以上となることとは上記した如く密接に関連するものであるから、排液ライン１６には圧力検出器２０及び温度検出器２１の何れか一方のみを配設して、検出圧力Ｐａ又は検出温度ＴａによりＯリング機能不良を検知するようにすることもできる。また、高温側Ｏリング８ａの機能不良による冷却液１９の圧力変化及び温度変化は、上記した如く、冷却空間１１から排出される冷却液（冷却済液）１９ａと冷却空間１１内の冷却液１９とで大差なく略同一であるから、圧力検出器２０及び／又は温度検出器２１は冷却空間１１内における冷却液１９の圧力及び／又は温度を検出するものであってもよい。 For example, in the first seal of the present invention, the pressure detector 20 and the temperature detector 21 are disposed in the drainage line 16, and the pressure Pa and the temperature Ta of the cooled liquid 19a are detected to thereby detect the high temperature side O-ring 8a. Although a malfunction is detected, in detecting an O-ring malfunction, the detected pressure Pa is higher than the set pressure Po and the detected temperature Ta is higher than the set pressure To as described above. Since it is related, only one of the pressure detector 20 and the temperature detector 21 is arranged in the drain line 16 so that the O-ring function failure is detected by the detected pressure Pa or the detected temperature Ta. You can also Further, the pressure change and temperature change of the cooling liquid 19 due to the malfunction of the high temperature side O-ring 8a are caused by the cooling liquid (cooled liquid) 19a discharged from the cooling space 11 and the cooling liquid 19 in the cooling space 11 as described above. Therefore, the pressure detector 20 and / or the temperature detector 21 may detect the pressure and / or temperature of the cooling liquid 19 in the cooling space 11.

本発明第一シールでは、Ｏリング機能検知装置１３を、高温側Ｏリング８ａの熱劣化を検知した場合に視覚的及び聴覚的に警報を発するように構成したが、何れか一方の警報を発するように構成してもよく、或いはこれらの警報を発することなく検出圧力Ｐａ及び／又は検出温度Ｔａをモニタリングすることで熱劣化を検知するように構成してもよい。さらに、Ｏリング機能検知装置１３は、高温側Ｏリング８ａに熱劣化による機能不良が生じた場合に、検出圧力Ｐａ及び／又は検出温度Ｔａに基づいてメカニカルシールないし回転機器を自動的に緊急停止する制御器を具備するものに構成することも可能である。 In the first seal of the present invention, the O-ring function detection device 13 is configured to visually and audibly issue an alarm when thermal degradation of the high-temperature side O-ring 8a is detected. You may comprise, or you may comprise so that thermal degradation may be detected by monitoring the detection pressure Pa and / or the detection temperature Ta, without issuing these alarms. Furthermore, the O-ring function detection device 13 automatically stops the mechanical seal or the rotating device based on the detected pressure Pa and / or the detected temperature Ta when a malfunction occurs due to thermal deterioration in the high-temperature side O-ring 8a. It is also possible to configure to have a controller that performs this.

また、本発明第一シールでは、シールケース３の内周面部３ａに環状凹溝１１ａを形成することよって冷却空間１１を拡張し、この拡張部分１１ａを冷却ジャケットとして機能させることにより、高温側Ｏリング８ａをシールケース３側からも冷却するようにしたが、かかる拡張部分１１ａはシールケース３と静止密封環５との対向周面部３ａ，５ｂの一方又は両方に形成しておくことが可能であり、シールシールケース３の形状や高温流体領域の温度条件等によっては必ずしも設けておく必要がないものである。例えば、図３に示す高温流体用メカニカルシール（以下「本発明第二シール」という）では、上記した拡張部分１１ａは設けず、高温側Ｏリング８ａが主として冷却液１９に接触することによって冷却される構成としている。また、本発明第二シールでは、図３に示す如く、高温側Ｏリング８ａを本発明第一シールのようなＯリング溝１０ａに係合保持させず、シールケース３の内周面部３ａに形成した係止段部３ｂと静止密封環５の保持体５Ｂの外周面部５ｂに形成した係止段部５ｃとの間に保持させるようにして、冷却空間１１に供給された冷却液１９の圧力（高圧流体領域Ｈより高圧）によって静止密封環５にこれを回転密封環４へと押圧させる方向への推力が作用するように構成してあり、このように構成しておくことにより高圧流体領域Ｈが負圧となる逆圧条件下においても良好なメカニカルシール機能が発揮される。なお、本発明第二シールの構成は、上記した点を除いて本発明第一シールと同一であるから、本発明第一シールの構成部材と同一の構成部材については図３に同一の符号を付することによって、その詳細は省略する。 In the first seal of the present invention, the cooling space 11 is expanded by forming the annular groove 11a in the inner peripheral surface portion 3a of the seal case 3, and the expanded portion 11a functions as a cooling jacket. Although the ring 8a is also cooled from the seal case 3 side, the extended portion 11a can be formed on one or both of the opposed peripheral surface portions 3a and 5b of the seal case 3 and the stationary seal ring 5. Yes, it does not necessarily have to be provided depending on the shape of the seal seal case 3 and the temperature conditions of the high-temperature fluid region. For example, in the mechanical seal for high-temperature fluid shown in FIG. 3 (hereinafter referred to as “second seal of the present invention”), the extended portion 11 a is not provided, and the high-temperature side O-ring 8 a is cooled mainly by contacting the coolant 19. The configuration is as follows. Further, in the second seal of the present invention, as shown in FIG. 3, the high temperature side O-ring 8a is not engaged with the O-ring groove 10a as in the first seal of the present invention but formed on the inner peripheral surface portion 3a of the seal case 3. The pressure of the coolant 19 supplied to the cooling space 11 is maintained between the locking step portion 3b and the locking step portion 5c formed on the outer peripheral surface portion 5b of the holding body 5B of the stationary seal ring 5 (see FIG. The high-pressure fluid region H is configured so that a thrust is applied to the stationary seal ring 5 in a direction in which the stationary seal ring 5 is pressed against the rotary seal ring 4. A good mechanical seal function is exhibited even under a reverse pressure condition in which is a negative pressure. Since the configuration of the second seal of the present invention is the same as that of the first seal of the present invention except for the points described above, the same reference numerals are used in FIG. 3 for the same components as those of the first seal of the present invention. The details are omitted by attaching.

また、本発明第一シール及び本発明第二シールは、高圧流体領域Ｈが高温流体領域である条件下で使用されるものであるが、低圧流体領域Ｌが高温流体領域である条件下においても好適に使用することができる。この場合、冷却空間１１に供給させる冷却液１９の圧力（供給圧力）Ｐは低圧流体領域Ｌの流体圧力より高圧とされるが、高圧流体領域Ｈの流体圧力より低圧であっても高圧であっても何れでもよい。しかし、供給圧力Ｐを高圧流体領域Ｈの圧力より高圧としておくと、冷却液１９による上記推力が逆圧条件下においても正圧条件下においても作用することになり、スプリング部材６の附勢力を軽減できるメリットがある。 The first seal of the present invention and the second seal of the present invention are used under the condition that the high-pressure fluid region H is a high-temperature fluid region, but even under the condition where the low-pressure fluid region L is a high-temperature fluid region. It can be preferably used. In this case, the pressure (supply pressure) P of the coolant 19 supplied to the cooling space 11 is higher than the fluid pressure in the low-pressure fluid region L. However, even if it is lower than the fluid pressure in the high-pressure fluid region H, the pressure is high. Or any. However, if the supply pressure P is set to be higher than the pressure in the high-pressure fluid region H, the thrust by the coolant 19 acts under both the reverse pressure condition and the positive pressure condition, and the urging force of the spring member 6 is reduced. There is a merit that can be reduced.

また、本発明第一シール及び本発明第二シールでは、二次シール部材８を２個のＯリング８ａ，８ｂで構成したが、図４又は図５に示す如く、二次シール部材８を３個以上のＯリング８ａ，８ｂ，８ｃで構成することもできる。 Further, in the first seal of the present invention and the second seal of the present invention, the secondary seal member 8 is composed of two O-rings 8a and 8b. However, as shown in FIG. It can also be composed of more than one O-ring 8a, 8b, 8c.

例えば、図４に示す高温流体用メカニカルシール（以下「本発明第三シール」という）及び図５に示す高温流体用メカニカルシール（以下「本発明第四シール」という）では、二次シール部材８が軸線方向に並列する３個の第一、第二及び第三Ｏリング８ａ，８ｂ，８ｃで構成されている。各Ｏリング８ａ，８ｂ，８ｃは、図４又は図５に示す如く、シールケース８の内周面部３ａに形成したＯリング溝１０ａ，１０ｂ，１０ｃに係合保持されている。 For example, in the high temperature fluid mechanical seal shown in FIG. 4 (hereinafter referred to as “the third seal of the present invention”) and the high temperature fluid mechanical seal shown in FIG. 5 (hereinafter referred to as “the fourth seal of the present invention”), the secondary seal member 8 is used. Is composed of three first, second and third O-rings 8a, 8b and 8c arranged in parallel in the axial direction. Each O-ring 8a, 8b, 8c is engaged and held in O-ring grooves 10a, 10b, 10c formed in the inner peripheral surface portion 3a of the seal case 8, as shown in FIG. 4 or FIG.

而して、本発明第三シールは、高圧流体領域Ｈが高温流体領域である条件下で使用されるもので、図４に示す如く、高温側Ｏリングである第一Ｏリング８ａとこれに隣り合う第二Ｏリング８ｂとでシールされた冷却空間１１に高圧流体領域Ｈの流体圧力より高圧の冷却液１９を供給するように構成されている。また、本発明第四シールは、低圧流体領域Ｌが高温流体領域である条件下で使用されるもので、図５に示す如く、高温側Ｏリングである第一Ｏリング８ａとこれに隣り合う第二Ｏリング８ｂとでシールされた冷却空間１１に低圧流体領域Ｌの流体圧力より高圧（或いは高圧流体領域Ｈの流体圧力より高圧）の冷却液１９を供給するように構成されている。本発明第三シール及び本発明第四シールにあって、高温側Ｏリング８ａの冷却及び熱劣化検知は本発明第一メカニカルシール（及び本発明第二シール）と同一であるが、高温側Ｏリング８ａが熱劣化した場合、静止密封環５の二次シール機能及び追従機能が第二Ｏリング８ｂ及び第三Ｏリング８ｃによって維持されることから、二次シール部材８を２個のＯリングで構成する場合に比して、高温側Ｏリング８ａの熱劣化時における安全性をより高めることができる。なお、本発明第三シール及び本発明第四シールの構成は、上記した点を除いて本発明第一シールと同一であるから、本発明第一シールの構成部材と同一の構成部材については図４及び図５に同一の符号を付することによって、その詳細は省略する。 Thus, the third seal of the present invention is used under the condition that the high pressure fluid region H is a high temperature fluid region. As shown in FIG. 4, the first O ring 8a which is a high temperature side O ring and A coolant 19 having a pressure higher than the fluid pressure in the high-pressure fluid region H is supplied to the cooling space 11 sealed with the adjacent second O-ring 8b. The fourth seal of the present invention is used under the condition that the low-pressure fluid region L is a high-temperature fluid region, and is adjacent to the first O-ring 8a that is a high-temperature side O-ring as shown in FIG. A cooling liquid 19 having a pressure higher than the fluid pressure in the low-pressure fluid region L (or higher than the fluid pressure in the high-pressure fluid region H) is supplied to the cooling space 11 sealed with the second O-ring 8b. In the third seal of the present invention and the fourth seal of the present invention, the cooling and thermal deterioration detection of the high temperature side O-ring 8a is the same as the first mechanical seal of the present invention (and the second seal of the present invention). When the ring 8a is thermally deteriorated, the secondary seal function and the follow-up function of the stationary seal ring 5 are maintained by the second O-ring 8b and the third O-ring 8c. Compared with the case where it comprises, the safety | security at the time of the thermal deterioration of the high temperature side O-ring 8a can be improved more. The configuration of the third seal of the present invention and the fourth seal of the present invention is the same as that of the first seal of the present invention except for the points described above. The same reference numerals are given to 4 and FIG.

また、本発明第三シール及び本発明第四シールにあって、両領域Ｈ，Ｌが高温流体領域となる場合には、第二Ｏリング８ｂと第三Ｏリング８ｃとの間にも冷却液１９を供給させる冷却空間１１を形成するように構成することも可能である。 Further, in the third seal of the present invention and the fourth seal of the present invention, when both regions H and L are high-temperature fluid regions, the coolant is also provided between the second O-ring 8b and the third O-ring 8c. It is also possible to form a cooling space 11 to which 19 is supplied.

また、本発明のメカニカルシールは、上記した本発明第一シール、本発明第二シール、本発明第三シール及び本発明第四シールのようなシングルシールとして使用される他、複数のメカニカルシールを並列配置してなるタンデムシールやトリプルシール等における一次シールや二次シール等としても好適に使用することができる。かかる場合における使用条件（各流体領域Ｈ，Ｌの流体の性状等）は必要に応じて任意に設定できるものであり、例えば、各流体領域Ｈ，Ｌの流体が気液何れの流体であっても、流体領域Ｈ，Ｌの何れが高温流体領域となってもよい。 The mechanical seal of the present invention is used as a single seal such as the first seal of the present invention, the second seal of the present invention, the third seal of the present invention, and the fourth seal of the present invention. It can also be suitably used as a primary seal or secondary seal in a tandem seal, triple seal or the like arranged in parallel. In such a case, the use conditions (such as the properties of the fluids in the fluid regions H and L) can be arbitrarily set as required. For example, the fluids in the fluid regions H and L can be either gas or liquid. Alternatively, either of the fluid regions H and L may be a high temperature fluid region.

１回転軸
２機器ハウジング
３シールケース
３ａシールケースの内周面部
３ｂ係止段部
４回転密封環
４ａ回転密封環の密封端面
５静止密封環
５Ａ密封環本体
５Ｂ保持体
５ａ静止密封環の密封端面
５ｂ静止密封環の外周面部
５ｃ係止段部
６スプリング部材
７スリーブ
８二次シール部材
８ａＯリング（高温側Ｏリング）
８ｂＯリング
８ｃＯリング
９ドライブピン
１０ａＯリング溝
１０ｂＯリング溝
１０ｃＯリング溝
１１冷却空間
１１ａ環状凹溝
１２冷却液供給装置
１３Ｏリング機能検知装置
１４給液通路
１４ａ給液通路の下流端
１５排液通路
１５ａ排液通路の上流端
１６冷却液循環器
１７給液ライン
１８排液ライン
１９冷却液
１９ａ冷却済液（冷却空間から排出された冷却液）
２０圧力検出器
２１温度検出器
２２Ｏリング機能検知器
Ｈ高圧流体領域
Ｌ低圧流体領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating shaft 2 Equipment housing 3 Seal case 3a Inner peripheral surface part 3b Sealing step part 4 Rotating sealing ring 4a Sealing end face of rotating sealing ring 5 Stationary sealing ring 5A Sealing ring main body 5B Holding body 5a Sealing end surface of stationary sealing ring 5b Outer peripheral surface portion of stationary seal ring 5c Locking step portion 6 Spring member 7 Sleeve 8 Secondary seal member 8a O ring (high temperature side O ring)
8b O-ring 8c O-ring 9 Drive pin 10a O-ring groove 10b O-ring groove 10c O-ring groove 11 Cooling space 11a Annular groove 12 Coolant supply device 13 O-ring function detector 14 Liquid supply passage 14a Downstream end of liquid supply passage 15 drainage passage 15a upstream end of drainage passage 16 cooling liquid circulator 17 supply line 18 drainage line 19 cooling liquid 19a cooled liquid (cooling liquid discharged from cooling space)
20 Pressure detector 21 Temperature detector 22 O-ring function detector H High-pressure fluid region L Low-pressure fluid region

Claims

Relative rotation of the sealing end face, which is the opposite end face of the stationary sealing ring fitted and held in the seal case via the secondary seal member so as to be movable in the axial direction, and the rotary sealing ring fixed to the rotary shaft passing through the seal case A mechanical seal configured to shield and seal a high-pressure fluid region and a low-pressure fluid region by action, wherein the mechanical seal is used under a condition in which the high-pressure fluid region and / or the low-pressure fluid region becomes a high-temperature fluid region. In the seal,
The secondary seal member is composed of a plurality of O-rings loaded in parallel between the opposed peripheral surface portions of the seal case and the stationary sealing ring, and is in contact with the fluid in the high-temperature fluid region between the opposed peripheral surface portions. An annular cooling space sealed by the side O-ring and the adjacent O-ring is formed,
Cooling liquid comprising a supply and discharge liquid passage formed in the seal case and supplying a cooling liquid having a pressure higher than the fluid pressure in the high temperature fluid region to the cooling space, and a drainage path for discharging the cooling liquid from the cooling space. While providing a supply device,
By detecting the pressure and / or temperature of the cooling liquid in the cooling space or the cooling liquid discharged from the cooling space, and the detected pressure becomes lower than the set pressure and / or the detected temperature becomes higher than the set temperature. A mechanical seal for high-temperature fluid, characterized in that an O-ring function detection device configured to detect a malfunction state due to thermal deterioration of a high-temperature side O-ring is provided.

The cooling chamber is configured to be expanded by forming an annular groove located between the high temperature side O-ring and the adjacent O-ring on at least one of the opposing peripheral surface portions of the seal case and the stationary seal ring. The mechanical seal for high-temperature fluid according to claim 1, wherein

The coolant supply device, which the the a supply and discharge fluid passage formed in the seal case coolant liquid supply passage and the coolant supplied to the cooling space comprises a discharge passage for discharging the cooling space, feeding The downstream end of the liquid passage and the upstream end of the drainage passage are arranged at positions vertically opposite to each other on the diameter line of the cooling space so as to be opened in the cooling space. Mechanical seal for high temperature fluid.

A cooling liquid supply device is a supply / discharge liquid passage formed in the seal case, a supply passage for supplying the cooling liquid to the cooling space, a drain passage for discharging the cooling liquid from the cooling space, and a downstream end of the drain passage A drainage line connected to the
The O-ring function detection device includes a pressure detector and / or a temperature detector disposed in the drainage line, and the detection pressure by the pressure detector is lower than the set pressure and / or the detection by the temperature detector. The high-temperature fluid according to any one of claims 1 to 3, wherein the high-temperature fluid is configured to detect a malfunction state due to thermal deterioration of the high-temperature side O-ring when the temperature is equal to or higher than a set temperature. Mechanical seal.

A cooling liquid supply device is a supply / discharge liquid passage formed in the seal case, a supply passage for supplying the cooling liquid to the cooling space, a drain passage for discharging the cooling liquid from the cooling space, and a downstream end of the drain passage A drainage line connected to the
O-ring function detection device is a pressure detector and / or temperature detector disposed in the drain line, and the pressure detected by the pressure detector is lower than the set pressure and / or the temperature detected by the temperature detector is set. and and a visual and / or alarm devices emit audible alarm by equal to or greater than a temperature, that the high-temperature side O-ring by the warning has been configured so that the detected that is caused thermal degradation The mechanical seal for high-temperature fluid according to any one of claims 1 to 4, wherein