JP5985998B2

JP5985998B2 - 密封装置

Info

Publication number: JP5985998B2
Application number: JP2013007509A
Authority: JP
Inventors: 弘紀武野; 尚広谷口
Original assignee: Eagle Industry Co Ltd
Current assignee: Eagle Industry Co Ltd
Priority date: 2013-01-18
Filing date: 2013-01-18
Publication date: 2016-09-06
Anticipated expiration: 2033-01-18
Also published as: JP2014137132A

Description

本発明は、メカニカルシールを備える密封装置に関するものである。

従来、回転軸とハウジングとの間の環状隙間を密封するために、メカニカルシールを備える密封装置が知られている。メカニカルシールは、回転軸側に設けられる回転環と、ハウジング側に設けられる固定環とが備えられている。また、洗浄や潤滑性向上等の各種目的のために、これら回転環と固定環との摺動部位に対して、密封対象領域とは反対側の領域からクエンチング液を流し込む技術が知られている。そして、回転環に向かって固定環を付勢するためのスプリングの外側から、このスプリングに対してクエンチング液が流れていくように、クエンチング液の流路を形成させる技術が知られている（特許文献１参照）。

しかしながら、このような技術の場合には、スプリングを装着する穴の内部では、クエンチング液の流れが悪いため、穴の中にゴミなどの異物が滞留してしまうことがある。これにより、スプリングの機能が低下してしまい、回転環と固定環との摺動状態が不安定になってしまうおそれがある。

特開２００６−２５０３０６号公報

本発明の目的は、メカニカルシールに備えられるスプリングの洗浄効果を高めることで、スプリングの機能低下の抑制を図ることのできる密封装置を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

すなわち、本発明の密封装置は、
回転軸と、該回転軸の軸孔を有するハウジングとの間の環状隙間を密封する密封装置において、
前記回転軸側に設けられる回転環と、該回転環に対して摺動自在に設けられ、かつ前記ハウジングに固定された環状部材側に設けられる固定環と、該固定環を前記回転環側に向かって付勢するスプリングと、を備えるメカニカルシールと、
前記回転環と固定環との摺動部位に対して、密封対象領域とは反対側の領域から送り込まれるクエンチング液が流れる流路と、
を備える密封装置であって、
前記環状部材には、前記密封対象領域とは反対側の前記領域の内周端縁に環状凹部が設けられ、かつ前記密封対象領域側の端面には前記スプリングが装着される装着穴が設けられると共に、前記環状凹部と前記装着穴とを連通するクエンチング液用通路も設けられており、
前記スプリングは、一端側が前記装着穴に支持され、他端側が前記固定環の前記密封対象領域とは反対側の端面に密着し、前記スプリングの一端側から他端側まで該スプリングの内側をクエンチング液が流れる流路が形成されることを特徴とする。

本発明によれば、スプリングの一端側から他端側まで該スプリングの内側をクエンチング液が流れるため、スプリング内にゴミなどの異物が滞留してしまうことを抑制でき、スプリングの機能が低下してしまうことを抑制できる。

以上説明したように、本発明によれば、メカニカルシールに備えられるスプリングの洗浄効果を高めることで、スプリングの機能低下の抑制を図ることができる。

図１は本発明の実施例に係る密封装置の装着状態を示す模式的断面図である。図２は図１の一部拡大図である。図３は本発明の実施例に係る環状部材を軸線方向に見た図の一部である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（実施例）
図１〜図３を参照して、本発明の実施例に係る密封装置について説明する。

＜密封装置全体＞
特に、図１を参照して、本発明の実施例に係る密封装置の全体構成について説明する。図１は本発明の実施例に係る密封装置の装着状態を示す模式的断面図である。なお、図１における断面図は、密封装置の中心軸線を含む断面図である。ただし、図１においては、説明の便宜上、特徴的な部分を示すため、切断位置の位相（周方向の位置）は適宜異なっている。

本実施例に係る密封装置１００は、回転軸２００と、回転軸２００の軸孔を有するハウジング３００との間の環状隙間を密封するために設けられる。なお、ハウジング３００は、密封装置１００が取り付けられる各種装置の筐体である。

そして、密封装置１００は、密封対象領域側（Ｆ）に配置される第１メカニカルシール１１０と、密封対象領域とは反対側である大気側（Ａ）に配置される第２メカニカルシール１２０とを備えている。また、密封装置１００は、回転軸２００の外周に取付けられるスリーブ１３０と、第１メカニカルシール１１０及び第２メカニカルシール１２０を収容するためのハウジングケース１４０と、回転軸２００と共に回転することでクエンチング液を循環させる動力を発生させるパーシャルインペラー１５０とを備えている。

第１メカニカルシール１１０は、回転軸側に設けられる回転環１１２と、回転環１１２に対して摺動自在に設けられ、ハウジングケース１４０に固定された環状部材１１３側に設けられる固定環１１１と、固定環１１１を回転環１１２側に向かって付勢するスプリング１１５とを備えている。ここで、回転環１１２は、スリーブ１３０におけるスリーブ本体１３１に固定されたピン１１６によって、スリーブ本体１３１に対して回転しないように構成されている。また、固定環１１１は環状部材１１３に固定されたピン１１４によって、環状部材１１３に対して回転しないように構成されている。以上の構成により、回転軸２００の回転と共に回転環１１２が回転し、静止状態にある固定環１１１と回転する回転環１１２の端面同士が摺動する。また、スプリング１１５によって、固定環１１１が回転環１１２側に付勢されるため、固定環１１２と回転環１１１は摺動した状態が保たれる。なお、第１メカニカルシール１１０は、回転環１１２と固定環１１１との摺動部位に対して、密封対象領域側から送り込まれるフラッシング液の流れを調整するガイド部材１１７も備えている。

第２メカニカルシール１２０は、回転軸側に設けられる回転環１２２と、回転環１２２に対して摺動自在に設けられ、ハウジング３００側に設けられる固定環１２１と、固定環１２１を回転環１２２側に向かって付勢するスプリング１２５とを備えている。なお、固定環１２１は、ハウジング３００に固定されたハウジングケース１４０、及びハウジングケース１４０に固定された環状部材１２３を介して、ハウジング３００に対して固定されている。ここで、回転環１２２は、パーシャルインペラー１５０に固定されたピン１２６によって、パーシャルインペラー１５０に対して回転しないように構成されている。また、固定環１２１は環状部材１２３に固定されたピン（不図示）によって、環状部材１２３に対して回転しないように構成されている。以上の構成により、回転軸２００の回転と共に回転環１２２が回転し、静止状態にある固定環１２１と回転する回転環１２２の端面同士が摺動する。また、スプリング１２５によって、固定環１２１が回転環１２２側に付勢されるため、固定環１２２と回転環１２１は摺動した状態が保たれる。なお、第２メカニカルシール１２０は、クエンチング液の流れを調整するガイド部材１２７も備えている。

スリーブ１３０は、スリーブ本体１３１と、スリーブ本体１３１を回転軸２００に対して位置決めした状態で固定するスリーブカラー１３２とから構成される。ハウジングケース１４０は、ハウジング３００の大気側（Ａ）の端面に固定される第１ハウジングケース１４１と、第１ハウジングケース１４１の大気側（Ａ）の端面に固定される第２ハウジングケース１４２と、第２ハウジングケース１４２の大気側（Ａ）の端面に固定される第３ハウジングケース１４３とから構成される。これら第１ハウジングケース１４１，第２ハウジングケース１４２、及び第３ハウジングケース１４３は、いずれも環状の部材である。パーシャルインペラー１５０は、第２ハウジングケース１４２の内周面側の位置において、回転軸２００に固定されている。また、第３ハウジングケース１４３の内周面とスリーブ本体１３１の外周面との間の環状隙間を密封するパッキン１６１も備えられている。このパッキン１６１はパッキンおさえ１６２によって、位置決めされた状態で固定されている。なお、回転軸２００が回転すると、スリーブ本体１３１の外周面とパッキン１６１の内周面との間で摺動する。

また、密封装置１００には、各部材同士を固定するために、ボルトやセットスクリュなどの複数の固定具Ｐが設けられている。固定具Ｐについては公知技術であるので、その説明は省略する。更に、密封装置１００には、各部材同士の隙間を密封するために、複数のＯリングＯが設けられている。ＯリングＯについても公知技術であるので、その説明は省略する。

＜クエンチング液の流路＞
本実施例においては、メカニカルシールを構成する各種部材の洗浄と、大気側（Ａ）への密封対象流体の漏れ防止と、回転環と固定環との摺動部位の冷却，保温、及び潤滑性の向上などを目的として、密封装置１００の内部にクエンチング液が流れるように構成されている。以下、クエンチング液の流路について、図１及び図２を参照して、詳細に説明する。なお、図２は図１のうち第１メカニカルシール１１０におけるスプリング１１５付近を拡大した図である。

本実施例に係る密封装置１００の外部には、クエンチングタンク４００が設けられている。そして、密封装置１００には、このクエンチングタンク４００から第１メカニカルシール１１０に対してクエンチング液が供給される流路と、第２メカニカルシール１２０に対してクエンチング液が供給される流路とが形成されている。また、クエンチング液は、クエンチングタンク４００と第１メカニカルシール１１０との間、及びクエンチングタンク４００と第２メカニカルシール１２０との間をそれぞれ循環するように構成されている。なお、図１中の矢印Ａは、クエンチング液が流れる向きを示している。

第１ハウジングケース１４１には、クエンチングタンク４００から送られるクエンチング液を第１メカニカルシール１１０に向けて送り込むための第１供給通路１４１ａが設けられている。この第１供給通路１４１ａは、第１ハウジングケース１４１の外周面側から内周面側に向かって伸び、密封対象領域側（Ｆ）に向かって折れ曲がり、密封対象領域側（Ｆ）の端面に開口するように設けられている。

環状部材１１３の大気側（Ａ）の内周端縁には、環状凹部１１３ａが設けられている。また、環状部材１１３の密封対象領域側（Ｆ）の端面には、スプリング１１５を装着するための装着穴１１３ｃが設けられている。更に、環状部材１１３には、装着穴１１３ｃの穴底に開口するように、環状凹部１１３ａから装着穴１１３ｃに連通するクエンチング液用通路１１３ｂが設けられている。

第２ハウジングケース１４２には、第１メカニカルシール１１０に送られたクエンチング液をクエンチングタンク４００に戻すための排出通路１４２ａが設けられている。この排出通路１４２ａは第２ハウジングケース１４２の内周面側から外周面側に突き抜けるように設けられている。

以上のような構成により、クエンチングタンク４００から第１供給通路１４１ａを通って送られるクエンチング液は、環状部材１１３における環状凹部１１３ａからクエンチング液用通路１１３ｂ及び装着穴１１３ｃを通って、回転環１１２と固定環１１１との摺動部位に対して、大気側（Ａ）の領域から送り込まれる。その後、クエンチング液は、第１ハウジングケース１４１における密封対象領域側（Ｆ）に向かって伸びる円筒状部１４１ｂの内周面とスリーブ本体１３１の外周面との間の環状隙間を通って、排出通路１４２ａからクエンチングタンク４００に戻される。なお、回転軸２００と共にパーシャルインペラー１５０が回転することにより、パーシャルインペラー１５０よりも密封対象領域側（Ｆ）のクエンチング液を排出通路１４２ａに送り込む力が生ずる。これにより、クエンチング液は、クエンチングタンク４００と第１メカニカルシール１１０との間を循環する。

第２ハウジングケース１４２には、クエンチングタンク４００から送られるクエンチング液を第２メカニカルシール１２０に向けて送り込むための第２供給通路１４２ｂが設けられている。この第２供給通路１４２ｂは第２ハウジングケース１４２の外周面側から内周面側に突き抜けるように設けられている。

以上のような構成により、クエンチングタンク４００から第２供給通路１４２ｂを通って送られるクエンチング液は、回転環１２２と固定環１２１との摺動部位に対して送り込まれる。その後、クエンチング液は、排出通路１４２ａからクエンチングタンク４００に戻される。なお、回転軸２００と共にパーシャルインペラー１５０が回転することにより、パーシャルインペラー１５０よりも大気側（Ａ）のクエンチング液を排出通路１４２ａに送り込む力が生ずる。これにより、クエンチング液は、クエンチングタンク４００と第２メカニカルシール１２０との間を循環する。

第３ハウジングケース１４３にはドレイン通路１４３ａが設けられている。第２メカニカルシール１２０から漏れ出したクエンチング液は、このドレイン通路１４３ａから密封装置１００の外部に排出される。なお、図中矢印Ｂはドレイン通路１４３ａから排出されるクエンチング液の流れる向きを示している。

＜第１メカニカルシールのスプリング付近の流路＞
特に、図２及び図３を参照して、第１メカニカルシール１１０のスプリング１１５付近におけるクエンチング液の流路について詳細に説明する。図３は環状部材１１３を大気側
（Ａ）から密封対象領域側（Ｆ）に向かって軸線方向に見た図の一部である。

上記の通り、環状部材１１３には、大気側（Ａ）に環状凹部１１３ａが設けられ、密封対象領域側（Ｆ）にスプリング１１５を装着するための装着穴１１３ｃが設けられている。本実施例においては、装着穴１１３ｃは周方向に等間隔に８か所設けられている。これら８か所の装着穴１１３ｃに対して、それぞれスプリング１１５が装着される。また、環状凹部１１３ａから各装着穴１１３ｃに連通するように、それぞれクエンチング液用通路１１３ｂが設けられている。クエンチング液用通路１１３ｂの径は、装着穴１１３ｃの径よりも小さくなるように設定されている。これにより、装着穴１１３ｃとクエンチング液用通路１１３ｂとの間には段差面が形成されている。装着穴１１３ｃに装着されるスプリング１１５は、この段差面に一端側が支持され、他端側が固定環１１１の大気側（Ａ）の端面に密着する。

以上の構成により、第１供給通路１４１ａから環状凹部１１３ａに送られてきたクエンチング液は、８か所のクエンチング液用通路１１３ｂを通って、８か所の装着穴１１３ｃにそれぞれ送られる。これにより、各スプリング１１５においては、その一端側から他端側まで、各スプリング１１５の内側をクエンチング液が流れていく。各スプリング１１５の他端側まで流れたクエンチング液は、上記の通り、回転環１１２と固定環１１１との摺動部位に送られる。

＜本実施例に係る密封装置の優れた点＞
以上のように構成された本実施例に係る密封装置１００によれば、第１メカニカルシール１１０におけるスプリング１１５の一端側から他端側まで、スプリング１１５の内側をクエンチング液が流れていく。そのため、このスプリング１１５内にゴミなどの異物が滞留してしまうことを抑制でき、スプリング１１５の機能が低下してしまうことを抑制できる。また、スプリング１１５の機能が低下してしまうことを抑制することにより、回転環１１２と固定環１１１との摺動状態を安定させることができる。

なお、スプリング１１５，装着穴１１３ｃ及びクエンチング液用通路１１３ｂの数については、上記実施例のように８個に限定されるものではなく、装置の大きさや使用環境に応じて適宜設定すればよい。ただし、回転環１１２と固定環１１１との摺動部位に対して、極力、周方向に均等にクエンチング液を供給するのが望ましいので、多数設ける方がよい。

１００密封装置
１１０第１メカニカルシール
１１１固定環
１１２回転環
１１３環状部材
１１３ａ環状凹部
１１３ｂクエンチング液用通路
１１３ｃ装着穴
１１４ピン
１１５スプリング
１１６ピン
１１７ガイド部材
１２０第２メカニカルシール
１２１固定環
１２２回転環
１２３環状部材
１２５スプリング
１２６ピン
１２７ガイド部材
１３０スリーブ
１３１スリーブ本体
１３２スリーブカラー
１４０ハウジングケース
１４１第１ハウジングケース
１４１ａ第１供給通路
１４１ｂ円筒状部
１４２第２ハウジングケース
１４２ａ排出通路
１４２ｂ第２供給通路
１４３第３ハウジングケース
１４３ａドレイン通路
１５０パーシャルインペラー
１６１パッキン
１６２パッキンおさえ
２００回転軸
３００ハウジング
４００クエンチングタンク

Claims

回転軸と、該回転軸の軸孔を有するハウジングとの間の環状隙間を密封する密封装置において、
前記回転軸側に設けられる回転環と、該回転環に対して摺動自在に設けられ、かつ前記ハウジングに固定された環状部材側に設けられる固定環と、該固定環を前記回転環側に向かって付勢するスプリングと、を備えるメカニカルシールと、
前記回転環と固定環との摺動部位に対して、密封対象領域とは反対側の領域から送り込まれるクエンチング液が流れる流路と、
を備える密封装置であって、
前記環状部材には、前記密封対象領域とは反対側の前記領域の内周端縁に環状凹部が設けられ、かつ前記密封対象領域側の端面には前記スプリングが装着される装着穴が設けられると共に、前記環状凹部と前記装着穴とを連通するクエンチング液用通路も設けられており、
前記スプリングは、一端側が前記装着穴に支持され、他端側が前記固定環の前記密封対象領域とは反対側の端面に密着し、前記スプリングの一端側から他端側まで該スプリングの内側をクエンチング液が流れる流路が形成されることを特徴とする密封装置。