JP6878103B2 - メカニカルシール - Google Patents
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Description
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ジャケット空間を備えたメカニカルシールをコンパクトに構成することを目的とする。
この場合、回転側部材とケーシングの内周面との間に形成された第1ラビリンス隙間により、回転密封環と静止密封環との摺接部分付近に被密封流体が流入しにくくなるので、前記摺接部分付近で冷却流体により冷却された被密封流体が、第1ラビリンス隙間よりも機内側の被密封流体と入れ替わるのを抑制することができる。その結果、前記摺接部分付近の被密封流体の冷却効率を高めることができるので、メカニカルシールへの熱影響を効果的に低減することができる。
この場合、回転側部材とケーシングの内周面との間には、第1ラビリンス隙間に加えて、第2ラビリンス隙間も形成されるので、これらの第1及び第2ラビリンス隙間により、回転密封環と静止密封環との摺接部分付近に被密封流体がさらに流入しにくくなる。その結果、前記摺接部分付近で冷却流体により冷却された被密封流体が、第2ラビリンス隙間よりも機内側の被密封流体と入れ替わるのをさらに抑制することができる。
この場合、第2ラビリンス隙間よりも機内側にある被密封流体の熱の一部は、回転側部材の第2ラビリンス隙間を形成している部分、中間室内の被密封流体、及び回転側部材の第1ラビリンス隙間を形成している部分を介して、回転密封環と静止密封環との摺接部分付近の被密封流体に伝熱する。これにより、前記機内側の被密封流体から前記摺接部分付近の被密封流体への伝熱効率は、中間室内の被密封流体を介して伝熱される分だけ低下するので、メカニカルシールへの熱影響をさらに効果的に低減することができる。
この場合、回転密封環と静止密封環との摺接部分は、ジャケット空間内の冷却流体により被密封流体を介して機内側から冷却されるとともに、クエンチ流体室内のクエンチ流体によっても機外側から冷却されるので、メカニカルシールへの熱影響をさらに効果的に低減することができる。
この場合、回転側部材よりも機内側の被密封流体の熱が回転側部材に伝熱しても、クエンチ流体によって回転側部材を冷却することができる。これにより、回転側部材よりも機内側の被密封流体の熱が、回転側部材を介して前記摺接部分付近の被密封流体に伝熱されるのを抑制することができる。その結果、メカニカルシールへの熱影響をさらに効果的に低減することができる。
[全体構成]
図1は、本発明の一実施形態に係るメカニカルシールを示す断面図である。図1において、このメカニカルシール1は、各種産業用ポンプ、ブロワ、圧縮機、または撹拌機等の回転流体機器における高温用デッドエンド方式のメカニカルシールとして用いられ、回転軸Sと、この回転軸Sを包囲している回転流体機器のケーシングCとの間に配置されている。なお、本明細書において、高温用デッドエンド方式のメカニカルシールとは、ジャケット空間内の冷却流体により高温の被密封流体を冷却し、フラッシング流体の配管やクーラー等の付帯設備を不要としたメカニカルシールである。
メカニカルシール1の回転側ユニット2は、回転軸Sに取り付けられたスリーブ20と、スリーブ20に取り付けられたドライブリング21と、ドライブリング21に取り付けられた回転密封環22とを備えている。
メカニカルシール1の静止側ユニット3は、ケーシングCに取り付けられたシールケース30と、シールケース30に取り付けられたリテーナ36と、リテーナ36に取り付けられたドライブカラー37と、ドライブカラー37に取り付けられた保持部材38と、保持部材38に取り付けられた静止密封環39とを備えている。
図2は、図1の要部を示す拡大断面図である。機内側領域Bは、回転密封環22のシール面22aと静止密封環39のシール面39aとの摺接部分(以下、「シール摺接部」という)よりも径方向外側において、上記Oリング43よりも機内側に形成されており、この機内側領域Bに高温の被密封流体(例えば160℃の熱水)を密封している。
回転側ユニット2において、ドライブリング21の外周面における機外側の端部には、凹凸が軸方向に連続する第1凹凸部21aが形成されている。この第1凹凸部21aとケーシングCの内周面c2との間には、第1ラビリンス隙間L1が形成されている。
機外側領域Aは、回転密封環22と静止密封環39とのシール摺接部よりも径方向内側に形成されている。そして、機外側領域Aには、シール摺接部を洗浄及び冷却するクエンチ水(クエンチ流体)が導入されるクエンチ流体室Qが形成されている。本実施形態のクエンチ流体室Qは、機内側のスリーブ円環部20aと機外側のセグメントシール60との間において、ケース円環部30aよりも径方向内側に形成されている。また、クエンチ流体室Qの機内側は、クエンチ水がドライブリング21の内周端部21dに接するように形成されている。
ガータスプリング62は、各セグメントリング61の外周に装着されており、各セグメントリング61の内周面をスリーブ20の外周面に圧接させている。これにより、クエンチ流体室Q内のクエンチ水が機外側に漏洩するのを防止している。
上記実施形態におけるジャケット空間は、シールケースの窪み部によって形成されているが、シールケースの内部に中空部を形成し、この中空部をジャケット空間としてもよい。また、上記実施形態における機内側領域は、シール摺接部よりも径方向外側に形成されているが、シール摺接部よりも径方向内側に形成されていてもよい。また、上記実施形態におけるドライブリングの外周には、第1及び第2ラビリンス隙間と中間室とが形成されているが、外周全体にラビリンス隙間を形成してもよい。
2 回転側ユニット
3 静止側ユニット
21 ドライブリング(回転側部材)
22 回転密封環
30 シールケース(静止側部材)
39 静止密封環
A 機外側領域
B 機内側領域
C ケーシング
c2 内周面
J ジャケット空間
L1 第1ラビリンス隙間
L2 第2ラビリンス隙間
M 中間室
S 回転軸
Q クエンチ流体室
Claims (3)
- 回転軸に一体回転可能に設けられ、回転密封環を有する回転側ユニットと、
前記回転軸を包囲しているケーシングに設けられ、静止密封環を有する静止側ユニットと、を備え、
前記回転密封環と前記静止密封環とが摺接することで、機外側領域と機内側領域との間をシールするメカニカルシールであって、
前記機内側領域は、前記回転密封環と前記静止密封環との摺接部分よりも径方向外側に形成されており、
前記静止側ユニットは、前記摺接部分よりも径方向外側において前記機内側領域内の被密封流体と接する静止側部材を構成部品として備え、
前記静止側部材は、前記被密封流体を冷却する冷却流体が導入されるジャケット空間を有し、
前記回転側ユニットは、前記ケーシングの内周面との間に第1ラビリンス隙間を形成して当該第1ラビリンス隙間よりも機内側の前記被密封流体が前記摺接部分の径方向外側に流入するのを抑制する回転側部材を備え、
前記第1ラビリンス隙間は、前記回転側部材の機外側の端部に形成され、
前記回転側部材は、前記第1ラビリンス隙間よりも機内側において前記ケーシングの内周面との間に第2ラビリンス隙間を形成している、メカニカルシール。 - 前記回転側部材は、前記第1ラビリンス隙間と前記第2ラビリンス隙間との間において前記ケーシングの内周面との間に前記被密封流体を介在させる中間室を形成している、請求項1に記載のメカニカルシール。
- 回転軸に一体回転可能に設けられ、回転密封環を有する回転側ユニットと、
前記回転軸を包囲しているケーシングに設けられ、静止密封環を有する静止側ユニットと、を備え、
前記回転密封環と前記静止密封環とが摺接することで、機外側領域と機内側領域との間をシールするメカニカルシールであって、
前記機内側領域は、前記回転密封環と前記静止密封環との摺接部分よりも径方向外側に形成されており、
前記静止側ユニットは、前記摺接部分よりも径方向外側において前記機内側領域内の被密封流体と接する静止側部材を構成部品として備え、
前記静止側部材は、前記被密封流体を冷却する冷却流体が導入されるジャケット空間を有し、
前記回転側ユニットは、前記ケーシングの内周面との間に第1ラビリンス隙間を形成して当該第1ラビリンス隙間よりも機内側の前記被密封流体が前記摺接部分の径方向外側に流入するのを抑制する回転側部材を備え、
前記第1ラビリンス隙間は、前記回転側部材の機外側の端部に形成され、
前記機外側領域には、前記摺接部分を冷却するクエンチ流体が導入されるクエンチ流体室が形成され、
前記クエンチ流体室は、前記クエンチ流体が前記回転側部材と接するように形成されている、メカニカルシール。
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