JP6224568B2 - メカニカルシール - Google Patents
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Description
互いのシール端面同士が対向して配置される回転環と固定環とを備え、これら回転環及び固定環の径方向の内側と外側のうちのいずれか一方に形成される密封領域にはパージガスが供給されると共に、前記回転環と固定環のうちのいずれか一方のシール端面には、径方向の内側と外側のうち前記密封領域が形成される側に連通する動圧発生溝が形成されているメカニカルシールにおいて、
前記動圧発生溝は、前記密封領域に連通する部分の溝の深さが深くなる段付き溝により構成されると共に、
前記シール端面には、径方向の内側と外側のうち前記密封領域が形成される側の周縁に
沿って環状の切り欠きが形成されており、該切り欠きによって、前記動圧発生溝は、前記密封領域に連通する部分の溝の深さが深くなっていることを特徴とする。
図1〜図7を参照して、本発明の実施例1に係るメカニカルシールを備える密封構造について説明する。なお、本実施例においては、撹拌機において、撹拌用の撹拌翼を回転させる回転軸と、ハウジングとの間の環状隙間を密封する密封構造を例にして説明する。
特に、図1を参照して、本発明の実施例に係る密封構造の全体構成について説明する。図1は本発明の実施例1に係るメカニカルシールを備える密封構造の模式的断面図である。なお、図1における断面図は、メカニカルシールや回転軸の中心軸線を含む断面図である。また、本実施例に係る密封構造を構成する各種部材については、後述するスプリング140,230及びピン150,250を除き環状の部材である。
環210側に付勢されるため、固定環220と回転環210との間で安定的に密封機能が発揮される。
特に、図2〜図7を参照して、本実施例に係る回転環について、より詳細に説明する。図2は本発明の実施例1に係る第1メカニカルシールの回転環におけるシール端面の正面図である。図3は本発明の実施例1に係る第1メカニカルシールの回転環の一部を破断した模式的断面図である。なお、図3は回転環の中心軸線を含む面で第1メカニカルシールの回転環の一部を切断した断面図である。図4は本発明の実施例1に係る第1メカニカルシールの回転環の模式的断面図の一部であり、回転環を周方向に切断した断面図の一部を拡大した図である。図5は本発明の実施例1に係る第1メカニカルシールの回転環の模式的断面図の一部であり、回転環を第1螺旋形溝に沿って切断した断面図の一部を拡大した図である。図6は本発明の実施例1に係る第2メカニカルシールの回転環におけるシール端面の正面図である。図7は本発明の実施例1に係る第2メカニカルシールの回転環の一部を破断した模式的断面図である。なお、図7は回転環の中心軸線を含む面で第2メカニカルシールの回転環の一部を切断した断面図である。
211bにおける溝浅部211b1の溝深さはE(>D1)μmに設定され、溝深部211b2の溝深さはE1(>E)μmに設定される。更に、第3螺旋形溝211cにおける溝浅部211c1の溝深さはF(>E1)μmに設定され、溝深部211c2の溝深さはF1(>F)μmに設定される。
撹拌機が動作中は、回転軸300と共に、第1メカニカルシール100における回転環110及び第2メカニカルシール200における回転環210が回転する。また、供給通路411から密封領域R内にパージガス(窒素ガスなど)が供給される。なお、密封領域R内の流体圧力は、大気側(A)の圧力よりも高く、かつ撹拌窯500の内部側(B)の圧力よりも高くなっており、所定の圧力を維持できるように構成されている。
本実施例に係るメカニカルシールによれば、シール端面に形成された動圧発生溝(螺旋形溝)は、パージガスが供給される密封領域Rに連通する部分の溝の深さが深いため、動圧発生溝に供給されるパージガスの量を多くすることができる。従って、段付き溝ではない動圧発生溝の場合に比べて、動圧を高めることが可能となる。また、動圧発生溝は段付き溝のため、密封領域Rに連通する部分の溝の深さが深くても、全体に溝の深さが深い訳ではないので、動圧を発生させるという動圧発生溝本来の機能が失われてしまうこともない。以上のように、本実施例に係るメカニカルシールによれば、回転軸300の回転速度が遅い使用環境の場合でも、動圧発生溝に供給されるパージガスの量を多くすることができ、十分な動圧を得ることができる。また、回転軸300の軸振れが大きな使用環境の場合でも、動圧を高めることで、シール端面同士が接触してしまうことが抑制される。また、動圧発生溝(螺旋形溝)において、パージガスが供給される密封領域Rに連通する部分の溝の深さ、及び当該部分(深溝部)の径方向の長さを調整することで、パージガスの導入量を調整することができる。
から、パージガスをシール端面に導入させることが可能となる。
図8には、本発明の実施例2が示されている。上記実施例1では、動圧発生溝が螺旋形溝の場合を示したが、本実施例では、動圧発生溝がステップ型溝の場合について説明する。その他の構成および作用については実施例1と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。また、本実施例においては、第2メカニカルシールの回転環における動圧発生溝に本発明を適用した場合について説明するが、第1メカニカルシールの回転環における動圧発生溝に対しても同様の構成を適用可能である。また、動圧発生溝以外の構成については、実施例1で説明した通りであるので、その説明は省略する。図8は本発明の実施例2に係る第2メカニカルシールの回転環におけるシール端面の正面図である。
より形成される各径方向溝及び平面部における段差部分を示している。
上記各実施例においては、動圧発生溝を構成する段付き溝は、いずれも2段で構成される場合を示した。つまり、いずれの段付き溝も、浅溝部と深溝部の2段で構成され、段差が1か所のみ設けられる場合を示した。しかしながら、本発明における段付き溝は、3段以上の複数段で構成することも可能である。
110 回転環
111 動圧発生溝形成部
111a 第1螺旋形溝
111a1 溝浅部
111a2 溝深部
111b 第2螺旋形溝
111b1 溝浅部
111b2 溝深部
111c 第3螺旋形溝
111c1 溝浅部
111c2 溝深部
112 スリット
113 平面部
120 固定環
130 ケース
140,230 スプリング
150,250 ピン
200 第2メカニカルシール
210,210X 回転環
211,211X 動圧発生溝形成部
211a 第1螺旋形溝
211a1 溝浅部
211a2 溝深部
211b 第2螺旋形溝
211b1 溝浅部
211b2 溝深部
211c 第3螺旋形溝
211c1 溝浅部
211c2 溝深部
211Xa 第1径方向溝
211Xa1 溝浅部
211Xa2 溝深部
211Xb 第2径方向溝
211Xb1 溝浅部
211Xb2 溝深部
211Xc 第3径方向溝
211Xc1 溝浅部
211Xc2 溝深部
212 スリット
213 平面部
220 固定環
240 コンプレッションリング
300 回転軸
310 第1スリーブ
320 第2スリーブ
400 ハウジング
410 ハウジング本体
411 供給通路
412,421 ドレイン通路
420 フランジ
500 撹拌窯
O Oリング
R 密封領域
Claims (1)
- 互いのシール端面同士が対向して配置される回転環と固定環とを備え、これら回転環及び固定環の径方向の内側と外側のうちのいずれか一方に形成される密封領域にはパージガスが供給されると共に、前記回転環と固定環のうちのいずれか一方のシール端面には、径方向の内側と外側のうち前記密封領域が形成される側に連通する動圧発生溝が形成されているメカニカルシールにおいて、
前記動圧発生溝は、前記密封領域に連通する部分の溝の深さが深くなる段付き溝により構成されると共に、
前記シール端面には、径方向の内側と外側のうち前記密封領域が形成される側の周縁に沿って環状の切り欠きが形成されており、該切り欠きによって、前記動圧発生溝は、前記密封領域に連通する部分の溝の深さが深くなっていることを特徴とするメカニカルシール。
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