JP7165097B2 - Shaft seal device - Google Patents

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Description

本発明は、ボイラ給水ポンプ、ボイラ循環ポンプ、熱油ポンプ等の回転機器に装備される軸封装置に関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shaft seal device installed in rotating equipment such as a boiler feedwater pump, a boiler circulation pump, and a hot oil pump.

この種の軸封装置としては、特許文献1又は特許文献2に示す如く、シールケースに設けたケース側密封環と回転軸に設けた軸側密封環とを具備するメカニカルシールにより機内領域の被密封流体をシールするように構成されたものが周知である。 As disclosed in Patent Document 1 or Patent Document 2, this type of shaft seal device includes a mechanical seal having a case-side seal ring provided on a seal case and a shaft-side seal ring provided on a rotary shaft. Seals designed to seal fluids are well known.

かかる軸封装置は、メカニカルシールにより両密封環の対向端面である密封端面の相対回転部分において被密封流体をシール(以下「一次シール」という)するものであり、この一次シール機能を適正に発揮させるために、メカニカルシールを構成するメカニカルシール構成部材間(例えば、ケース側密封環とこれを保持するシールケースとの間や軸側密封環とこれを保持するスリーブとの間等)をOリングによりシール(以下「二次シール」という)している。 Such a shaft seal device seals the fluid to be sealed (hereinafter referred to as the "primary seal") at the relatively rotating portions of the sealing end faces, which are the opposing end faces of the two seal rings, by mechanical seals, and properly exhibits this primary sealing function. In order to achieve this, an O-ring is placed between the mechanical seal constituent members that constitute the mechanical seal (for example, between the case-side seal ring and the seal case that holds it, or between the shaft-side seal ring and the sleeve that holds it). is sealed (hereinafter referred to as "secondary seal").

而して、かかる軸封装置にあっては、例えば、特許文献1に開示される如く、シールケースの給液路から冷却液をフラッシングするフラッシング手段を設けたり、特許文献2に開示される如く、シールケースに形成した中空室に冷却液を循環供給させる冷却ジャケットを設ける等、冷却液による冷却手段を設けることにより、シールケースや密封環等のメカニカルシール構成部材が必要以上に高温化しないように工夫されている。 Therefore, in such a shaft sealing device, for example, as disclosed in Patent Document 1, flushing means for flushing the cooling liquid from the liquid supply passage of the seal case is provided, or as disclosed in Patent Document 2, By providing cooling means using cooling liquid, such as providing a cooling jacket that circulates cooling liquid in the hollow chamber formed in the seal case, mechanical seal components such as the seal case and the seal ring are prevented from becoming hotter than necessary. is devised.

特開2015-081626号JP 2015-081626 A 国際公開2013/187322号WO2013/187322

しかし、このような冷却手段に予期しないトラブル(例えば、冷却液の冷却機器や循環ポンプが故障したり、これらを駆動、制御する電気回路が停電等で機能しなくなる等)によりメカニカルシール構成部材が想定外の異常高温となったり、当該軸封装置が装備される回転機器側(回転機器又はその周辺機器等)の予期しないトラブルにより被密封流体が想定範囲を超えるような異常高温となることがある。 However, due to unexpected troubles in such cooling means (for example, cooling liquid cooling equipment or circulation pumps fail, electric circuits that drive and control them stop functioning due to power failure, etc.) Unexpected abnormally high temperature may occur, or the fluid to be sealed may become abnormally hot beyond the assumed range due to unexpected troubles on the rotating equipment side (rotating equipment or its peripheral equipment, etc.) equipped with the shaft seal device. be.

一方、メカニカルシール構成部材間を二次シールするOリングとしては、被密封流体の性状等のシール条件が余程特殊な場合でない限り、このようなメカニカルシール構成部材や被密封流体の想定外の高温化を考慮することなく、NBR(ニトリルゴム)製Oリング等、耐熱温度100~150℃程度の一般的なOリングが使用されている。 On the other hand, as an O-ring for secondary sealing between mechanical seal constituent members, unless the sealing conditions such as the properties of the sealed fluid are extremely special, General O-rings such as NBR (nitrile rubber) O-rings with a heat resistance temperature of about 100 to 150° C. are used without considering the increase in temperature.

したがって、上記のようにメカニカルシール構成部材や被密封流体が想定外の異常高温になった場合、Oリングがメカニカルシール構成部材からの伝熱や被密封流体との接触により耐熱温度以上に加熱されて破損し(以下「加熱破損」という)、所定の二次シール機能を発揮しなくなる。その結果、被密封流体が一次シール部分から漏洩せずとも二次シール部分から大量漏れして、軸封機能の喪失による大事故が発生する。 Therefore, if the mechanical seal components and the sealed fluid reach an unexpectedly high temperature as described above, the O-ring will be heated above the heat resistance temperature due to heat transfer from the mechanical seal components and contact with the sealed fluid. and breakage (hereinafter referred to as "heat breakage"), and the specified secondary sealing function is no longer exhibited. As a result, even if the sealed fluid does not leak from the primary seal portion, a large amount of the sealed fluid leaks from the secondary seal portion, and a major accident occurs due to the loss of the shaft sealing function.

本発明は、メカニカルシール構成部材や被密封流体が想定外の異常高温になる状況下においても、これを事前に察知してメカニカルシール構成部材間を二次シールするOリングの加熱破損を防止し、軸封機能の喪失による大事故の発生を未然に回避することができる軸封装置を提供することを目的とする。 The present invention prevents the O-ring, which is a secondary seal between the mechanical seal constituent members, from being damaged by heating even in a situation where the mechanical seal constituent members and the sealed fluid reach an unexpectedly high temperature. It is an object of the present invention to provide a shaft sealing device capable of avoiding occurrence of a serious accident due to loss of shaft sealing function.

本発明は、シールケースに設けたケース側密封環と回転軸に設けた軸側密封環とを具備するメカニカルシールにより機内領域の被密封流体をシールするように構成された軸封装置であって、上記の目的を達成すべく、特に、当該メカニカルシールより機内領域側に非常時用シールを配設してあり、当該非常時用シールが、前記回転軸に固定された固定密封環と、前記シールケースに、その端面である可動密封端面が当該固定密封環の端面である固定密封端面に接触して前記被密封流体をシールするシール位置と可動密封端面が固定密封端面から離間する非シール位置とに亘って、軸線方向に移動可能に保持された可動密封環と、可動密封環を前記非シール位置に保持する可動密封環保持手段と、可動密封環を当該非シール位置から前記シール位置へと強制移動させる可動密封環移動手段と、所定温度で溶融することによって、前記可動密封環移動手段による強制移動機能を発動させる低融点部材と、を具備するものであることを特徴とする軸封装置を提案するものである。 The present invention is a shaft seal device configured to seal a sealed fluid in an area inside a machine by a mechanical seal comprising a case-side seal ring provided on a seal case and a shaft-side seal ring provided on a rotating shaft. , in order to achieve the above object, in particular, an emergency seal is disposed on the inboard region side of the mechanical seal, and the emergency seal comprises a stationary seal ring fixed to the rotating shaft; A sealing position where the movable sealing end face of the seal case contacts the fixed sealing end face of the stationary seal ring to seal the sealed fluid, and a non-sealing position where the movable sealing end face is separated from the fixed sealing end face. a movable seal ring held movably in the axial direction, a movable seal ring holding means for holding the movable seal ring at the non-sealing position, and moving the movable seal ring from the non-sealing position to the sealing position. and a low-melting-point member that melts at a predetermined temperature to activate the forced movement function of the movable seal ring moving means. We propose a device.

かかる軸封装置の好ましい実施の形態にあって、前記可動密封環保持手段、可動密封環移動手段及び低融点部材は、(1)又は(2)のように構成される。 In a preferred embodiment of such a shaft sealing device, the movable seal ring holding means, the movable seal ring moving means and the low melting point member are constructed as in (1) or (2).

(1)前記可動密封環保持手段がシールケースと可動密封環との間に装填されて当該可動密封環を前記非シール位置に附勢保持するスプリングであり、前記可動密封環移動手段が、シールケースと可動密封環との間に形成された密閉状の背圧室と、当該背圧室に供給されることにより可動密封環を前記スプリングの附勢力に抗して当該非シール位置から前記シール位置へと移動させる高圧流体と、当該高圧流体の供給源と背圧室とを連通する連通路とを具備するものであり、前記低融点部材が、前記連通路への前記高圧流体の供給を阻止する状態で当該連通路に装填された栓体である。かかる構成においては、前記高圧流体が被密封流体であり、前記高圧流体の供給源が機内領域であり、前記連通路が前記背圧室と機内領域とを連通する状態で可動密封環又はシールケースに形成されており、前記栓体が当該被密封流体との接触及び/又は前記メカニカルシールを構成するメカニカルシール構成部材からの伝熱により溶融されるものであることが好ましく、或いは、前記高圧流体が被密封流体以外の加圧ガスであり、当該高圧流体の供給源が当該加圧ガスの貯留タンクであり、前記連通路が前記背圧室と当該貯留タンクとを連通するものであって、その少なくとも背圧室側部分がシールケースに形成されたものであり、前記栓体が、シールケースに形成された連通路部分に装填されたものであって、シールケースからの伝熱により溶融されるものであることが好ましい。 (1) The movable seal ring holding means is a spring loaded between the seal case and the movable seal ring to urge and hold the movable seal ring at the non-sealing position, and the movable seal ring moving means A sealed back pressure chamber formed between the case and the movable seal ring, and a supply to the back pressure chamber to move the movable seal ring from the non-sealing position to the sealing position against the urging force of the spring. a high-pressure fluid to be moved to a position, and a communication passage communicating between a supply source of the high-pressure fluid and the back pressure chamber, wherein the low-melting-point member controls the supply of the high-pressure fluid to the communication passage. It is a plug loaded in the communication passage in a blocking state. In such a configuration, the high-pressure fluid is the fluid to be sealed, the supply source of the high-pressure fluid is the machine interior region, and the communication path communicates the back pressure chamber and the machine interior region with the movable seal ring or the seal case. It is preferable that the plug body is melted by contact with the sealed fluid and/or heat transfer from the mechanical seal constituent member constituting the mechanical seal, or the high pressure fluid is a pressurized gas other than the fluid to be sealed, the supply source of the high pressure fluid is a storage tank for the pressurized gas, and the communication path communicates the back pressure chamber and the storage tank, At least the back pressure chamber side portion is formed in the seal case, and the plug body is loaded in the communicating passage portion formed in the seal case and is melted by heat transfer from the seal case. It is preferable to be

(2)前記可動密封環移動手段が、シールケースと可動密封環との間に装填されて当該可動密封環を前記シール位置へと附勢するスプリングであり、前記可動密封環保持手段が、可動密封環を当該スプリングの附勢力に抗して前記非シール位置に保持する状態で当該可動密封環とシールケースとを連結する連結体であり、当該連結体の少なくとも一部分が、被密封流体との接触及び/又はシールケースからの伝熱により溶融する前記低融点部材で構成されている。 (2) The movable seal ring moving means is a spring loaded between the seal case and the movable seal ring to urge the movable seal ring to the sealing position, and the movable seal ring holding means is movable. A connecting body that connects the movable seal ring and the seal case in a state where the seal ring is held at the non-sealing position against the biasing force of the spring, and at least part of the connecting body communicates with the fluid to be sealed. It is composed of the low-melting-point member that melts due to contact and/or heat transfer from the seal case.

また、上記軸封装置にあっては、上記(1)及び(2)の何れの構成をなす場合にも、前記固定密封環を回転軸に固定された前記メカニカルシールを構成するメカニカルシール構成部材で兼用構成しておくことが好ましく、また前記固定密封環と前記回転軸との間及び前記可動密封環と前記シールケースとの間を、前記メカニカルシールを構成するメカニカルシール構成部材間をシールするOリングより耐熱性に優れた弾性シールリングでシールしておくことが好ましい。 Further, in the above shaft seal device, in any of the configurations of (1) and (2) above, a mechanical seal constituent member constituting the mechanical seal in which the stationary seal ring is fixed to the rotating shaft is provided. and seals between the stationary seal ring and the rotating shaft, between the movable seal ring and the seal case, and between the mechanical seal constituent members that constitute the mechanical seal. It is preferable to seal with an elastic seal ring that is superior in heat resistance to the O-ring.

本発明の軸封装置は、被密封流体及び/又はシールケース等のメカニカルシール構成部材が予期しないトラブルによりOリングを耐熱温度以上に加熱する異常高温となる状況下においても、これを事前に察知して非常時用シールを作動させることにより、当該Oリングの加熱破損を確実に防止して、当該Oリングによる二次シール部分から大量漏れを生じるような大事故の発生を未然に回避しうるものである。 The shaft seal device of the present invention detects in advance even in a situation where the fluid to be sealed and/or the components of the mechanical seal such as the seal case become abnormally high temperature due to an unexpected trouble that causes the O-ring to be heated above the heat resistance temperature. By activating the emergency seal, it is possible to reliably prevent the O-ring from being damaged by heating, and to avoid the occurrence of a major accident such as a large amount of leakage from the secondary seal portion due to the O-ring. It is.

本発明に係る軸封装置の一例を示す断面図である。1 is a sectional view showing an example of a shaft sealing device according to the present invention; FIG. 図1の要部を拡大して示す詳細図である。FIG. 2 is a detailed view showing an enlarged main part of FIG. 1; 図2の要部を拡大して示す詳細図である。FIG. 3 is a detailed view showing an enlarged main part of FIG. 2; 本発明に係る軸封装置の変形例を示す図2相当の要部の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part corresponding to FIG. 2, showing a modification of the shaft sealing device according to the present invention; 本発明に係る軸封装置の他の変形例を示す図2相当の要部の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part corresponding to FIG. 2 showing another modification of the shaft sealing device according to the present invention; 本発明に係る軸封装置の更に他の変形例を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing still another modification of the shaft sealing device according to the present invention; 図6の要部を拡大して示す詳細図である。FIG. 7 is a detailed view showing an enlarged main part of FIG. 6; 本発明に係る軸封装置の更に他の変形例を示す図2相当の要部の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part corresponding to FIG. 2, showing still another modification of the shaft sealing device according to the present invention;

以下、本発明に係る軸封装置の構成を図面に基づいて具体的に説明する。 Hereinafter, the configuration of the shaft sealing device according to the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

図1は本発明に係る軸封装置の一例を示す断面図であり、図2は図1の要部を拡大して示す詳細図であって、(a)図は非常時用シールの不作動状態を示すものであり、(b)図は非常時用シールの作動状態を示すものであり、図3は図2(b)の要部を拡大して示す詳細図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a shaft sealing device according to the present invention, FIG. 2 is a detail view showing an enlarged main part of FIG. 1, and FIG. FIG. 3(b) shows the operating state of the emergency seal, and FIG. 3 is a detailed view showing an enlarged main part of FIG. 2(b).

図1に示す軸封装置(以下「第1軸封装置」という)は、回転機器(ボイラ給水ポンプ、ボイラ循環ポンプ、熱油ポンプ等)のハウジング(図示せず)とこれを貫通して回転機器外に突出する水平な当該回転機器の回転軸との間に組み込まれた1個のメカニカルシールMで構成されている。 The shaft sealing device shown in FIG. 1 (hereinafter referred to as "first shaft sealing device") is a housing (not shown) of a rotating device (boiler feed pump, boiler circulation pump, hot oil pump, etc.) and a housing (not shown) that penetrates and rotates. It is composed of one mechanical seal M incorporated between the rotating shaft of the horizontal rotating equipment protruding outside the equipment.

メカニカルシールMは、図1に示す如く、当該回転機器外に突出する回転軸部分(以下、単に「回転軸」という)1と、シールケース2と、シールケース2に設けられたケース側密封環3と、回転軸1に設けられた軸側密封環4とを具備して、両密封環3,4の対向端面である密封端面3a,4aの相対回転摺接作用により、当該回転機器の機内領域Aと機外領域Bとを区画して、機内領域Aの被密封流体F(図2(b)参照)をシール(一次シール)するように構成された端面接触形のメカニカルシールである。この例では、被密封流体Fは液体であり、機外領域Bは大気領域である。なお、以下において、前後とは図1及び図2における左右をいうものとする。 The mechanical seal M, as shown in FIG. 3 and a shaft-side seal ring 4 provided on the rotary shaft 1, and the seal end faces 3a, 4a, which are the opposite end faces of both the seal rings 3, 4, are in relative rotational sliding contact with each other, so that the inside of the rotary device is It is an end face contact type mechanical seal configured to partition the area A and the outside area B and seal (primary seal) the sealed fluid F (see FIG. 2(b)) in the inside area A. In this example, the sealed fluid F is a liquid, and the external area B is an atmospheric area. In the following description, front and rear refer to left and right in FIGS. 1 and 2 .

シールケース2は、前記回転機器のハウジングに、回転軸1が同心をなして左右方向に貫通する状態で取り付けられた金属製の円筒構造物であり、当該ハウジングに取り付けられた第1ケース体21と、これに取り付けられた第2ケース体22及び第3ケース体23とからなる。第1ケース体21は、図1に示す如く、内径を回転軸1の外径より大きくした先端側保持部21aと、これに連なって機外領域B方向(前方)に延びており、内径を先端側保持部21aより大きくした中間保持部21bと、これに連なって機外領域B方向に延びており、内径を中間保持部21bより大きくした基端側保持部21cと、これに連なって機外領域B方向に延びており、内径を基端側保持部21cより大きくした第1取付部21dと、先端側保持部21aに連なって機内領域A方向(後方)に延びて、前記回転機器のハウジングに取り付けられたハウジング取付部(図示せず)とからなる円筒状の一体構造物である。第2ケース体22は、図1に示す如く、内径を第1ケース体21の第1取付部21dと略同一とした第2取付部22aと、これに連なって機外領域B方向に延びており、内径を第2取付部22aより小さくした機外側保持部22bとからなる円筒状の一体構造物であり、第2取付部22aを第1ケース体21の第1取付部21dに取り付けることによって第1ケース体21に連結されている。第1ケース体21と第2ケース体22との連結部にはOリング5aが装填されている。第3ケース体23は、図1及び図2に示す如く、第1ケース体21の中間保持部21bに対向する状態で第1ケース体21の基端側保持部21cに取り付けられたスプリング受け板23aと、スプリング受け板23aの内周部との間で下方に開口する円環状凹部を形成する状態でスプリング受け板23aに取り付けられた断面L字状の弾性シールリング受け板23bとからなる円環状体である。 The seal case 2 is a metal cylindrical structure attached to the housing of the rotating device in such a manner that the rotating shaft 1 is concentric and penetrates in the left-right direction, and the first case body 21 is attached to the housing. and a second case body 22 and a third case body 23 attached thereto. As shown in FIG. 1, the first case body 21 includes a tip end side holding portion 21a having an inner diameter larger than the outer diameter of the rotating shaft 1, and a leading end side holding portion 21a connected thereto and extending in the direction of the outside area B (forward). An intermediate holding portion 21b that is larger than the tip end side holding portion 21a, a base end side holding portion 21c that extends in the direction of the outer region B and is connected to the intermediate holding portion 21b and that has an inner diameter larger than that of the intermediate holding portion 21b, and an intermediate holding portion 21c that is connected to the intermediate holding portion 21c. A first mounting portion 21d extending in the direction of the outer region B and having an inner diameter larger than that of the proximal end side holding portion 21c and a distal end side holding portion 21a extending in the direction of the in-machine region A (rearward) to support the rotating device. It is a cylindrical integral structure consisting of a housing attachment portion (not shown) attached to the housing. As shown in FIG. 1, the second case body 22 includes a second mounting portion 22a having an inner diameter substantially the same as that of the first mounting portion 21d of the first case body 21, and a second mounting portion 22a extending in the direction of the outside area B in a continuous manner. It is a cylindrical integral structure composed of an outer side holding portion 22b with an inner diameter smaller than that of the second mounting portion 22a. It is connected to the first case body 21 . An O-ring 5a is mounted on the connecting portion between the first case body 21 and the second case body 22 . As shown in FIGS. 1 and 2, the third case body 23 is a spring receiving plate attached to the proximal side holding portion 21c of the first case body 21 in a state facing the intermediate holding portion 21b of the first case body 21. 23a and an elastic seal ring receiving plate 23b having an L-shaped cross section attached to the spring receiving plate 23a so as to form a downwardly opening annular recess between the inner peripheral portion of the spring receiving plate 23a. It is a toroid.

ケース側密封環3は、図1に示す如く、先端面(後端面)を回転軸1の軸線方向(以下、単に「軸線方向」という)に直交する平滑環状平面である密封端面3aに形成した円環状体であり、第2ケース体22の機外側保持部22bの内周部にOリング5b,5cを介して固定されている。 As shown in FIG. 1, the case-side seal ring 3 has a front end face (rear end face) formed on a sealing end face 3a which is a smooth annular plane perpendicular to the axial direction of the rotating shaft 1 (hereinafter simply referred to as the "axial direction"). It is an annular body and is fixed to the inner peripheral portion of the outside holding portion 22b of the second case body 22 via O-rings 5b and 5c.

軸側密封環4は、図1に示す如く、先端面(前端面)を軸線方向に直交する平滑環状平面である密封端面4aに形成した円環状体であり、当該密封端面4aをケース側密封環3の密封端面3aに直対向させた状態で、夫々金属製のスリーブ41、保持環42、スプリング受け体43及びスプリング保持体44を介して回転軸1に保持されている。なお、各密封環3,4は、一般的な密封環材料(例えば、カーボン、炭化珪素等のセラミックス又は超硬合金等)で構成されている。 As shown in FIG. 1, the shaft-side seal ring 4 is an annular body whose tip end surface (front end surface) is formed on a sealing end surface 4a that is a smooth annular plane perpendicular to the axial direction. They are held on the rotating shaft 1 via a metal sleeve 41, a retaining ring 42, a spring receiving body 43 and a spring retaining body 44, respectively, in a state directly opposed to the sealing end face 3a of the ring 3. As shown in FIG. The seal rings 3 and 4 are made of a general seal ring material (for example, carbon, ceramics such as silicon carbide, cemented carbide, etc.).

スリーブ41は、先端部(後端部)をシールケース2の第1取付部21d内に位置させると共に、基端部(前端部)をシールケース2外に位置させた状態で固定環45及びセットスクリュー46,47により回転軸1に取外し可能に取り付けることにより、回転軸1に固定された円筒体である。保持環42はその先端部(前端部)に軸側密封環4を固着した円環状体であって、スリーブ41にOリング5dを介して嵌合されて、軸側密封環4をスリーブ41つまり回転軸1に軸線方向移動可能に保持させている。スプリング受け体43は、保持環42にドライブピン48により相対回転不能に連結された円環状板である。スプリング保持体44は、スリーブ41の先端部に固定されており、スプリング受け体43に設けたドライブピン(図示せず)を係合させることにより、軸側密封環4を保持環42及びスプリング受け体43を介してスリーブ41つまり回転軸1に対して所定範囲での軸線方向移動を許容した状態で相対回転不能に保持している。 The sleeve 41 has its front end (rear end) located inside the first mounting portion 21 d of the seal case 2 and its base end (front end) located outside the seal case 2 . It is a cylindrical body fixed to the rotating shaft 1 by detachably attaching it to the rotating shaft 1 with screws 46 and 47 . The retaining ring 42 is an annular body with the shaft-side seal ring 4 fixed to its tip (front end), and is fitted to the sleeve 41 via an O-ring 5d so that the shaft-side seal ring 4 is attached to the sleeve 41, that is, to the sleeve 41. It is held by the rotary shaft 1 so as to be movable in the axial direction. The spring receiver 43 is an annular plate connected to the retaining ring 42 by a drive pin 48 so as not to rotate relative to it. The spring retainer 44 is fixed to the tip of the sleeve 41, and by engaging a drive pin (not shown) provided on the spring receiver 43, the shaft-side seal ring 4 is held between the retainer ring 42 and the spring receiver. The body 43 holds the sleeve 41 , that is, the rotary shaft 1 , so as to allow axial movement within a predetermined range so as not to rotate relative to the rotary shaft 1 .

而して、軸側密封環4は、スプリング受け体43とスプリング保持体44との間に介装したスプリング6により、密封端面4aをケース側密封環3の密封端面3aに押圧接触させる状態に附勢されている。 Thus, the shaft-side seal ring 4 is brought into a state in which the sealing end surface 4a is pressed against the sealing end surface 3a of the case-side seal ring 3 by the spring 6 interposed between the spring receiver 43 and the spring retainer 44. is energized.

また、シールケース2には、第2ケース体22の第2取付部22aの内周面において密封環3,4に向けて開口する給排液路2a,2bが形成されていると共に、図示していない中空の冷却室(冷却ジャケット)が形成されていて、冷却液Cを給液路2aからフラッシングすると共に冷却ジャケットに循環供給することにより、密封端面3a,4aが接触状態で相対回転することによって発生する摩擦熱や被密封流体Fが高温である場合において当該被密封流体Fからの伝熱等によりメカニカルシールMを構成する密封環3,4やシールケース2等のメカニカルシール構成部材が必要以上に高温化することを防止している。 Further, the seal case 2 is formed with liquid supply and drain passages 2a and 2b that open toward the seal rings 3 and 4 on the inner peripheral surface of the second mounting portion 22a of the second case body 22, and are shown in the drawing. A hollow cooling chamber (cooling jacket) is formed, and the sealing end surfaces 3a and 4a are in contact with each other and rotate relative to each other by flushing the cooling liquid C from the liquid supply passage 2a and circulating and supplying it to the cooling jacket. Mechanical seal components such as the seal rings 3 and 4 and the seal case 2 that constitute the mechanical seal M are required due to the frictional heat generated by the heat transfer from the sealed fluid F and the heat transfer from the sealed fluid F when the temperature is high. It prevents overheating.

ところで、メカニカルシールMを構成するメカニカルシール構成部材間(第1ケース体21と第2ケース体22との間、ケース側密封環3と第2ケース体22との間、回転軸1とスリーブ41との間及びスリーブ41と保持環42との間)には、上記した如く、Oリング5a~5dが装填されていて、当該シール構成部材間をシール(二次シール)しているが、この例では、上記したフラッシング手段等の冷却手段により当該メカニカルシール構成部材が必要以上に高温化することがないことから、これらのOリング5a~5dとして高度の耐熱性を有しない弾性材製のものが使用されている。具体的には、Oリング5a~5dとして、冒頭に述べた軸封装置と同様に、耐熱温度が100~150℃程度の一般的なゴム製Oリングが使用されている。 By the way, between the mechanical seal constituent members constituting the mechanical seal M (between the first case body 21 and the second case body 22, between the case side seal ring 3 and the second case body 22, between the rotating shaft 1 and the sleeve 41 and between the sleeve 41 and the retaining ring 42) are loaded with the O-rings 5a to 5d as described above to seal (secondary seal) the seal constituent members. In this example, since the temperature of the mechanical seal constituent members does not become excessively high due to the cooling means such as the above-mentioned flushing means, these O-rings 5a to 5d are made of an elastic material that does not have a high degree of heat resistance. is used. Specifically, as the O-rings 5a to 5d, general rubber O-rings having a heat resistance temperature of about 100 to 150° C. are used as in the shaft sealing device described at the beginning.

而して、以上のように構成された第1軸封装置にあっては、メカニカルシールMより機内領域A側(後側)に次のような非常時用シールmを配設してある。 In the first shaft sealing device constructed as described above, the following emergency seal m is arranged on the side (rear side) of the mechanical seal M on the machine interior region A side.

すなわち、非常時用シールmは、図1及び図2に示す如く、回転軸1に固定された固定密封環7と、前記シールケース2に、その端面である可動密封端面8aが固定密封環7の端面である固定密封端面7aに接触して被密封流体Fをシールするシール位置(図2(b)に示す位置)と可動密封端面8aが固定密封端面7aから離間する非シール位置(図1及び図2(a)に示す位置)とに亘って、軸線方向に移動可能に保持された可動密封環8と、可動密封環8を当該非シール位置から前記シール位置へと強制移動させる可動密封環移動手段9と、可動密封環8を前記非シール位置に保持する可動密封環保持手段10と、所定温度で溶融することによって、前記可動密封環移動手段9による強制移動機能を発動させる低融点部材11と、を具備するものであり、可動密封環8が前記シール位置に位置されることにより可動密封端面8aと固定密封環7の固定密封端面7aとの相対回転摺接作用により当該相対回転摺接部分7a,8aの外周側領域であるメカニカルシール側機内領域(メカニカルシールMと非常時用シールmとの間における機内領域A部分)A1とその内周側領域である回転機器側機内領域(非常時用シールmと回転機器との間における機内領域A部分)A2とを遮蔽シールするように構成されている。なお、低融点部材11が溶融する前記所定温度は、例えば、後述するようにOリング5a~5dの耐熱温度の近傍温度であって当該耐熱温度以下の温度である。 That is, as shown in FIGS. 1 and 2, the emergency seal m includes a stationary seal ring 7 fixed to the rotary shaft 1 and a movable sealing end surface 8a of the seal case 2, which is an end surface of the stationary seal ring 7. The sealing position (position shown in FIG. 2(b)) where the sealed fluid F is sealed by coming into contact with the fixed sealing end face 7a which is the end face of the non-sealing position (FIG. 1) where the movable sealing end face 8a is separated from the fixed sealing end face 7a. and the position shown in FIG. 2( a )), and a movable sealing ring 8 which is held movably in the axial direction and which is forcibly moved from the non-sealing position to the sealing position. A ring moving means 9, a movable seal ring holding means 10 for holding the movable seal ring 8 at the non-sealing position, and a low melting point that melts at a predetermined temperature to trigger a forced movement function by the movable seal ring moving means 9. When the movable seal ring 8 is positioned at the sealing position, the movable seal end surface 8a and the fixed seal end surface 7a of the fixed seal ring 7 are brought into relative rotational sliding contact with each other, thereby causing the relative rotation. A mechanical seal side in-machine region (the in-machine region A between the mechanical seal M and the emergency seal m) A1, which is an outer region of the sliding contact portions 7a and 8a, and a rotary device side in-machine region which is an inner circumferential region thereof. (In-machine region A between emergency seal m and rotating equipment) A2 is shielded and sealed. The predetermined temperature at which the low-melting-point member 11 melts is, for example, a temperature close to the heat-resistant temperature of the O-rings 5a to 5d and not higher than the heat-resistant temperature, as will be described later.

固定密封環7は、図1及び図2に示す如く、回転軸1に固定された環状体であって、先端面(後端面)を軸線方向に直交する平滑環状平面である固定密封端面7aに形成したものであり、回転軸1との対向周面間には弾性シールリング12aが装填されている。この例では、固定密封環7は、回転軸1に固定されたメカニカルシール構成部材であるスリーブ41で兼用構成されている。すなわち、固定密封環7は、図1及び図2に示す如く、スリーブ41の先端部(後端部)71とこれに取り付けた断面L字形の密封端面形成リング72とで構成されており、密封端面形成リング72の先端面(後端面)を軸線方向に直交する平滑環状平面である固定密封端面7aに形成してある。密封端面形成リング72は金属材(例えば、スリーブ41と同質の金属材)で構成されており、固定密封端面7aには酸化クロム等のセラミックス層(図示せず)が形成されている。なお、弾性シールリング12aは、後述する如く、固定密封環7と回転軸1との対向周面間に形成されたシールリング装填空間13aに装填されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the stationary seal ring 7 is an annular body fixed to the rotating shaft 1, and has a front end surface (rear end surface) on a stationary seal end surface 7a which is a smooth annular plane perpendicular to the axial direction. An elastic seal ring 12a is mounted between the peripheral surfaces facing the rotary shaft 1. As shown in FIG. In this example, the stationary seal ring 7 is also configured with a sleeve 41 which is a member constituting a mechanical seal fixed to the rotating shaft 1 . That is, as shown in FIGS. 1 and 2, the stationary seal ring 7 is composed of a front end (rear end) 71 of the sleeve 41 and a sealing end face forming ring 72 having an L-shaped cross section attached thereto. The front end face (rear end face) of the end face forming ring 72 is formed on the fixed sealing end face 7a which is a smooth annular plane orthogonal to the axial direction. The sealing end face forming ring 72 is made of a metal material (for example, the same metal material as the sleeve 41), and a ceramic layer (not shown) such as chromium oxide is formed on the fixed sealing end face 7a. As will be described later, the elastic seal ring 12a is loaded in a seal ring loading space 13a formed between the opposing circumferential surfaces of the stationary seal ring 7 and the rotary shaft 1. As shown in FIG.

可動密封環8は、図1及び図2に示す如く、シールケース2の第1ケース体21の基端側保持部21cの内周面に近接する第1被保持部81と、外径を第1被保持部81より小径として第1被保持部81から機外領域B方向(前方)に延びる密封端面形成部82と、当該第1ケース体21の中間保持部21bの内周面に近接して第1被保持部81から機内領域A方向(後方)に延びる第2被保持部83と、当該第1ケース体21の先端側保持部21aの内周面に近接して第2被保持部83から機内領域A方向に延びる第3被保持部84とからなる内径一定の円環状体であり、シールケース2に弾性シールリング12b,12c,12dを介して軸線方向移動可能に保持されている。 The movable seal ring 8, as shown in FIGS. A sealed end surface forming portion 82 having a smaller diameter than the first held portion 81 and extending in the direction of the external region B (forward) from the first held portion 81, a second held portion 83 extending from the first held portion 81 in the in-machine region A direction (rearward); 83 and a third held portion 84 extending in the direction of the in-machine region A, and has a constant inner diameter. .

すなわち、可動密封環8は、図2に示す如く、密封端面形成部82の端面(前端面)を軸線方向に直交する平滑環状平面である可動密封端面8aに形成したものであり、可動密封端面8aを固定密封端面7aに直対向させると共に第3被保持部84をシールケース2の第1ケース体21の先端側保持部21aの内周部に近接させた状態で、密封端面形成部82を弾性シールリング12bを介してシールケース2の第3ケース体23の内周部に、第1被保持部81を弾性シールリング12cを介して当該シールケース2の第1ケース体21の基端保持部21cの内周部に、及び第3被保持部84を弾性シールリング12dを介して当該第1ケース体21の中間保持部21bの内周部に、夫々嵌合させることにより、シールケース2の第1及び第3ケース体21,23に前記シール位置と非シール位置とに亘って軸線方向に移動可能に保持されている。可動密封環8は、金属材(例えば、固定密封環7と同質の金属材)で構成されており、可動密封端面8aには固定密封端面7aと同様に酸化クロム等のセラミックス層(図示せず)が形成されている。なお、可動密封環8は、図1に示す如く、第3ケース体23のスプリング受け板23aに取り付けたドライブピン85を第1被保持部81に形成した凹部81aに係合させることにより、前記シール位置と非シール位置との間に亘る軸線方向移動を許容する状態でシールケース2に対する相対回転を阻止されている。 That is, as shown in FIG. 2, the movable sealing ring 8 is formed by forming the end face (front end face) of the sealing end face forming portion 82 into a movable sealing end face 8a which is a smooth annular plane orthogonal to the axial direction. 8a is directly opposed to the fixed sealing end face 7a, and the third held portion 84 is brought close to the inner peripheral portion of the tip side holding portion 21a of the first case body 21 of the seal case 2. Then, the sealing end face forming portion 82 is The base end of the first case body 21 of the seal case 2 is held via the elastic seal ring 12c by placing the first held portion 81 on the inner peripheral portion of the third case body 23 of the seal case 2 via the elastic seal ring 12b. By fitting the inner peripheral portion of the portion 21c and the third held portion 84 to the inner peripheral portion of the intermediate holding portion 21b of the first case body 21 via the elastic seal ring 12d, respectively, the seal case 2 is formed. are held by the first and third case bodies 21 and 23 so as to be movable in the axial direction between the sealing position and the non-sealing position. The movable seal ring 8 is made of a metal material (for example, the same metal material as the stationary seal ring 7). ) is formed. As shown in FIG. 1, the movable seal ring 8 is configured by engaging the drive pin 85 attached to the spring receiving plate 23a of the third case body 23 with the concave portion 81a formed in the first held portion 81. It is prevented from rotating relative to the seal case 2 while allowing axial movement between the sealing and non-sealing positions.

ところで、固定密封環7と回転軸1との間をシールする弾性シールリング12a及び可動密封環8とシールケース2との間をシールする弾性シールリング12b~12dは、前記Oリング5a~5dより耐熱温度が高い高耐熱性シール部材である。すなわち、弾性シールリング12aは、図3に示す如く、円環状の本体部12eと、本体部12eから軸線方向に突出する円筒状の内外周リップ部12f,12gと、本体部12e及び内外周リップ部12f,12gで囲繞形成された環状溝12hに充填した断面コ状の円環状板バネ12iとからなる断面コ字状の複合構造物であり、本体部12e及び内外周リップ部12f,12gを耐熱性弾性材(ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂やこれにガラス繊維、炭素繊等の充填材を配合してなる弾性複合材等)で構成した高耐熱性のものである。弾性シールリング12aは、図3に示す如く、固定密封環7を構成するスリーブ41の先端部71と密封端面形成リング72との連結の内周面に形成された環状凹部を回転軸1の外周面で閉塞してなる円環状のシールリング装填空間13aに、前記環状溝12hにシールすべき流体(被密封流体F)が侵入しうる状態で装填されており、当該流体の圧力によって、本体部12eが前記シールリング装填空間13aの底面7b(固定密封環7の内周部に形成された環状凹部における機外領域B側の端面)に、内周リップ部12fが当該シールリング装填空間13aの内周面1a(回転軸1の外周面)に、及び外周リップ部12gが当該シールリング装填空間13aの外周面7c(固定密封環7の内周部に形成された環状凹部における外周面)に、夫々、押し付けられることにより、固定密封環7と回転軸1との間をシールするものである。また、この弾性シールリング12a以外の弾性シールリング12b~12dも、径が異なる点を除いて、当該弾性シールリング12aと同一構造、同一機能を有するものであるから、その詳細は省略するが、当該弾性シールリング12aと同様に、図1及び図2に示す如く、弾性シールリング12bは可動密封環8の密封端面形成部82と第3ケース体23との対向周面間に形成された円環状のシールリング装填空間13bに装填されて、両部材23,82間をシールするものであり、弾性シールリング12cは可動密封環8の第1被保持部81と第1ケース体21の基端側保持部21cとの対向周面間に形成された円環状のシールリング装填空間13cに装填されて、両部材21c,81間をシールするものであり、弾性シールリング12dは可動密封環8の第3被保持部84と第1ケース体21の中間保持部21bとの対向周面間に形成された円環状のシールリング装填空間13dに装填されて、両部材21b,84間をシールするものである。なお、弾性シールリング12a~12dは、メカニカルシール構成部材間を二次シールするOリング5a~5dより耐熱性に優れるものであればよく、上記した複合構造物に限定されるものでなく、例えば耐熱性Oリングや金属Oリング等を使用することができる。 By the way, the elastic seal ring 12a that seals between the stationary seal ring 7 and the rotating shaft 1 and the elastic seal rings 12b to 12d that seal between the movable seal ring 8 and the seal case 2 are more likely than the O-rings 5a to 5d. It is a highly heat-resistant sealing member with high heat resistance. That is, as shown in FIG. 3, the elastic seal ring 12a includes an annular main body portion 12e, cylindrical inner and outer peripheral lip portions 12f and 12g projecting axially from the main body portion 12e, main body portion 12e and the inner and outer peripheral lip portions. It is a composite structure having a U-shaped cross section and an annular leaf spring 12i having a U-shaped cross section and filled in an annular groove 12h surrounded by the portions 12f and 12g. It is made of a heat-resistant elastic material (e.g., a fluororesin such as polytetrafluoroethylene or an elastic composite material obtained by blending this with a filler such as glass fiber or carbon fiber) and has high heat resistance. As shown in FIG. 3, the elastic seal ring 12a has an annular concave portion formed in the inner peripheral surface of the connection between the distal end portion 71 of the sleeve 41 constituting the stationary seal ring 7 and the sealing end surface forming ring 72, and The annular seal ring loading space 13a closed by the surface is loaded in such a state that the fluid to be sealed (sealed fluid F) can enter the annular groove 12h. 12e is the bottom surface 7b of the seal ring loading space 13a (the end surface of the annular recess formed in the inner peripheral portion of the stationary seal ring 7 on the outside area B side), and the inner peripheral lip portion 12f is the seal ring loading space 13a. The inner peripheral surface 1a (the outer peripheral surface of the rotary shaft 1), and the outer peripheral lip portion 12g is formed on the outer peripheral surface 7c of the seal ring loading space 13a (the outer peripheral surface of the annular recess formed in the inner peripheral portion of the stationary seal ring 7). , respectively, seal between the stationary seal ring 7 and the rotating shaft 1 by being pressed. Also, the elastic seal rings 12b to 12d other than the elastic seal ring 12a have the same structure and the same function as the elastic seal ring 12a, except that they have different diameters. Similar to the elastic seal ring 12a, as shown in FIGS. 1 and 2, the elastic seal ring 12b is a circle formed between the opposing peripheral surfaces of the sealing end surface forming portion 82 of the movable seal ring 8 and the third case body 23. The elastic seal ring 12 c is loaded in the annular seal ring loading space 13 b to seal between the two members 23 and 82 . The elastic seal ring 12d is loaded in an annular seal ring loading space 13c formed between the opposing peripheral surfaces of the side holding portion 21c and seals between the two members 21c and 81. It is loaded into an annular seal ring loading space 13d formed between the facing peripheral surfaces of the third held portion 84 and the intermediate holding portion 21b of the first case body 21 to seal between the two members 21b and 84. is. In addition, the elastic seal rings 12a to 12d are not limited to the above-described composite structure, as long as they are superior in heat resistance to the O-rings 5a to 5d for secondary sealing between the members constituting the mechanical seal. A heat-resistant O-ring, a metal O-ring, or the like can be used.

可動密封環移動手段9は、図2に示す如く、シールケース2と可動密封環8との間に形成された密閉状の背圧室9aと、当該背圧室9aに供給されることにより可動密封環8を非シール位置からシール位置へと移動させる高圧流体と、当該高圧流体の供給源と背圧室9aとを連通する連通路9bとからなり、連通路9bから高圧流体を背圧室9aに供給することにより、その圧力により可動密封環8をシール位置へと強制移動させるものである。 As shown in FIG. 2, the movable seal ring moving means 9 includes a closed back pressure chamber 9a formed between the seal case 2 and the movable seal ring 8, and a movable pressure chamber 9a. It comprises a high-pressure fluid for moving the seal ring 8 from the non-sealing position to the sealing position, and a communication passage 9b for communicating the supply source of the high-pressure fluid with the back pressure chamber 9a. By supplying the pressure to 9a, the pressure forces the movable seal ring 8 to move to the sealing position.

背圧室9aは、図2に示す如く、可動密封環8の第1被保持部81及び第2被保持部83とシールケース1の第1ケース体21の中間保持部21b及び基端側保持部21cとで囲繞された空間であって、弾性シールリング12c,12dによりシールされた密閉空間である。また、可動密封環8と第1ケース体21の基端側保持部21c及び第3ケース体23のスプリング受け板23aとで囲繞された空間10aは、図2に示す如く、基端側保持部21cとスプリング受け板23aとの接合部に装填された金属ガスケット(例えば、金属フープを使用する渦巻き形ガスケット)12jと前記弾性シールリング12b,12cとによりシールされた密閉大気空間であり、背圧室9a及び被密封流体領域Aと区画されている。 As shown in FIG. 2, the back pressure chamber 9a consists of the first held portion 81 and the second held portion 83 of the movable seal ring 8, the intermediate holding portion 21b of the first case body 21 of the seal case 1, and the proximal holding portion. The space surrounded by the portion 21c is a closed space sealed by the elastic seal rings 12c and 12d. 2, the space 10a surrounded by the movable seal ring 8, the proximal side holding portion 21c of the first case body 21, and the spring receiving plate 23a of the third case body 23 is A metal gasket (for example, a spiral gasket using a metal hoop) 12j loaded at the joint between 21c and the spring receiving plate 23a and a closed atmospheric space sealed by the elastic seal rings 12b and 12c. The chamber 9a and the sealed fluid area A are separated.

連通路9bは、図2に示す如く、可動密封環8の第1被保持部81と第2被保持部83との境界部分を径方向に貫通する貫通孔であって、背圧室9aと機内領域Aとを連通して機内領域Aの被密封流体Fを背圧室9aに供給しうるように構成されている。すなわち、この例では、背圧室9aに供給される高圧流体として機内領域A(回転機器側機内領域A2)の被密封流体Fが使用され、当該高圧流体Fの供給源として機内領域A(回転機器側機内領域A2)が使用されている。 As shown in FIG. 2, the communicating passage 9b is a through hole radially penetrating the boundary portion between the first held portion 81 and the second held portion 83 of the movable seal ring 8, and is connected to the back pressure chamber 9a. It is configured to communicate with the in-machine region A so that the sealed fluid F in the in-machine region A can be supplied to the back pressure chamber 9a. That is, in this example, the sealed fluid F in the in-machine area A (the rotating equipment side in-machine area A2) is used as the high-pressure fluid to be supplied to the back pressure chamber 9a, and the supply source of the high-pressure fluid F is the in-machine area A (rotating The device-side in-machine area A2) is used.

而して、可動密封環移動手段9によれば、連通路9bから背圧室9aに被密封流体Fが供給されると、当該被密封流体Fの圧力によって可動密封環8が後述するスプリング10により附勢力に抗して図2(a)に示す非シール位置から同図(b)に示すシール位置へと強制移動されるようになっている。 According to the movable seal ring moving means 9, when the sealed fluid F is supplied from the communication passage 9b to the back pressure chamber 9a, the pressure of the sealed fluid F pushes the movable seal ring 8 to a spring 10, which will be described later. 2(a) from the non-sealing position shown in FIG. 2(a) to the sealing position shown in FIG. 2(b).

可動密封環保持手段10は、図2に示す如く、前記空間10aに配置されてシールケース2と可動密封環8の間に装填されたスプリングで構成されている。スプリング10は、図2(a)に示す如く、シールケース2の第3ケース体23のスプリング受け板23aと可動密封環8の第1被保持部81との間に装填されていて、可動密封環8を非シール位置方向に附勢する。この例では、可動密封環8の第1被保持部81の背面(後端面)における内周側部分に円環状の膨出部81bを形成して、可動密封環8が、スプリング10の附勢力により、当該膨出部81bがシールケース2の第1ケース体21の中間保持部21bに押し付けられて、可動密封端面8aが固定密封端面7aから離間する非シール位置に保持されるように構成されている。 The movable seal ring holding means 10 is composed of a spring arranged in the space 10a and loaded between the seal case 2 and the movable seal ring 8, as shown in FIG. The spring 10 is loaded between the spring receiving plate 23a of the third case body 23 of the seal case 2 and the first held portion 81 of the movable seal ring 8, as shown in FIG. The ring 8 is biased toward the unsealed position. In this example, an annular bulging portion 81 b is formed on the inner peripheral side portion of the back surface (rear end surface) of the first held portion 81 of the movable seal ring 8 , so that the movable seal ring 8 receives the biasing force of the spring 10 . As a result, the bulging portion 81b is pressed against the intermediate holding portion 21b of the first case body 21 of the seal case 2, and the movable sealing end face 8a is held at the non-sealing position away from the fixed sealing end face 7a. ing.

低融点部材11は、図2(a)に示す如く、連通路9bを閉塞する状態で当該連通路9bに装填された栓体に構成されており、前記Oリング5a~5dの耐熱温度の近傍温度であって当該耐熱温度以下の温度(以下「加熱破損予知温度」という)で溶融する固体部材であり、加熱破損予知温度を融点とする低融点材料で構成されている。 As shown in FIG. 2(a), the low-melting-point member 11 is configured as a plug loaded in the communicating passage 9b in a state of closing the communicating passage 9b, and is close to the heat-resistant temperature of the O-rings 5a to 5d. It is a solid member that melts at a temperature that is equal to or lower than the heat resistance temperature (hereinafter referred to as "heat damage prediction temperature"), and is composed of a low-melting material whose melting point is the heat damage prediction temperature.

栓体11は、その全体を低融点部材で構成されたものであり、加熱破損予知温度を下回る温度条件下では高圧流体(被密封流体)Fの圧力に抗して連通路9bを閉塞するに十分な強度を有する固体をなし、且つ加熱破損予知温度以上の温度条件下では当該栓体11の全部分が溶融して連通路9bを開放するか或は当該栓体11の一部分が溶融して高圧流体Fの圧力によって連通路9bから排除されるものである。栓体11又はその一部分が溶融して連通路9bが開放されると、連通路9bから背圧室9aに被密封流体Fが供給されて、可動密封環8がスプリング10の附勢力に抗してシール位置へと強制移動される。すなわち、可動密封環移動手段9による強制移動機能が発動される。栓体11を構成する低融点材料としては、Oリング5a~5dの耐熱温度に応じて当該耐熱温度よりやや低温(加熱破損予知温度)を融点とする金属、合金や熱可塑性樹脂等が使用される。この例では、栓体11を融点(加熱破損予知温度)が110~140℃程度のBi-Sn系又はSn-In系の鉛フリーはんだで構成してある。 The plug 11 is entirely made of a low-melting-point member, and under a temperature condition below the thermal damage prediction temperature, the plug 11 blocks the communication passage 9b against the pressure of the high-pressure fluid (sealed fluid) F. It is a solid with sufficient strength, and under a temperature condition equal to or higher than the temperature for predicting thermal damage, the entire portion of the plug 11 melts to open the communication passage 9b, or a portion of the plug 11 melts. The pressure of the high-pressure fluid F is eliminated from the communication passage 9b. When the plug body 11 or a portion thereof melts and the communication passage 9b is opened, the sealed fluid F is supplied from the communication passage 9b to the back pressure chamber 9a, and the movable seal ring 8 resists the biasing force of the spring 10. is forced to the sealing position. That is, the forced movement function by the movable seal ring moving means 9 is activated. As the low-melting-point material constituting the plug body 11, a metal, an alloy, a thermoplastic resin, or the like having a melting point slightly lower than the heat-resistant temperature (thermal damage prediction temperature) is used according to the heat-resistant temperature of the O-rings 5a to 5d. be. In this example, the plug 11 is made of a Bi--Sn or Sn--In lead-free solder having a melting point (thermal damage prediction temperature) of about 110 to 140.degree.

なお、上記した第1軸封装置にあっては、図1に示す如く、スリーブ41の基端部に形成した環状溝41aにシールケース2の第2ケース体22の機外側保持部22bに取り付けた適当数のセットプレート14を係合させることにより、メカニカルシールM及び非常時用シールmを組み立てた状態つまり第1軸封装置を組み立てた状態で回転機器に組み込み及び取外しすることができるように工夫されている。したがって、フラッシング手段等のトラブルが発生することにより非常時用シールmが作動した場合、つまり栓体11が溶融して可動密封環8がシール位置へと動作した場合、当該トラブルを解消した後、メカニカルシールM及び非常時用シールmを回転機器から取り外し、非常時用シールmを新たな栓体11を装填した非作動状態に復元した上で、再びメカニカルシールM及非常時用シールmを回転機器に組み込むといった一連のメンテナンス作業を極めて容易且つ効率的に行うことができる。 In the first shaft sealing device described above, as shown in FIG. By engaging an appropriate number of set plates 14, the assembled state of the mechanical seal M and the emergency seal m, that is, the assembled state of the first shaft seal device, can be incorporated into and removed from the rotating equipment. devised. Therefore, when the emergency seal m is activated due to trouble with the flushing means, that is, when the plug body 11 melts and the movable seal ring 8 moves to the sealing position, after the trouble is resolved, Remove the mechanical seal M and the emergency seal m from the rotating equipment, restore the emergency seal m to a non-operating state with a new stopper 11 loaded, and then rotate the mechanical seal M and the emergency seal m again. A series of maintenance work such as incorporation into equipment can be performed very easily and efficiently.

ところで、冒頭で述べた如く、第1軸封装置が装備された回転機器側や冷却液Cによるフラッシング手段や冷却ジャケットに予期しないトラブルが発生した場合において、被密封流体Fやシールケース2等のメカニカルシール構成部材が想定外の異常高温となったときには、当該メカニカルシール構成部材間を二次シールしているOリング5a~5dが、被密封流体Fとの接触により或いは当該Oリング5a~5dが接触しているメカニカルシール構成部材からの伝熱により耐熱温度以上に加熱され加熱破損する虞れがある。一方、炭素材や金属材等で構成される密封環3,4等のメカニカルシール構成部材は上記したようなOリング5a~5dが加熱破損するような異常高温状態においても加熱破損するようなことがなく、メカニカルシールMによる一次シール機能(ケース側密封環3の密封端面3aと軸側密封環4の密封端面4aとの相対回転摺接作用によるシール機能)は、そのまま維持されることになる。しかし、このように一次シール機能が維持されていても、Oリング5a~5dが加熱破損すると、当該Oリング5a~5dによる二次シール機能が損なわれて、二次シール部分であるメカニカルシール構成部材間から被密封流体Fが機外領域Bに大量漏れする大事故を招来することになる。 By the way, as described at the beginning, if an unexpected trouble occurs in the rotating equipment equipped with the first shaft sealing device, the flushing means due to the cooling liquid C, or the cooling jacket, the sealed fluid F, the seal case 2, etc. When the mechanical seal constituent members reach an unexpectedly high temperature, the O-rings 5a to 5d, which provide a secondary seal between the mechanical seal constituent members, may be damaged by contact with the sealed fluid F or the O-rings 5a to 5d. There is a risk that the mechanical seal will be heated to a heat resistance temperature or higher due to heat transfer from the mechanical seal constituent member with which the mechanical seal is in contact, and will be damaged by heating. On the other hand, mechanical seal constituent members such as the seal rings 3 and 4 made of carbon material, metal material, etc. may be damaged by heating even in an abnormally high temperature condition in which the O-rings 5a to 5d described above are damaged by heating. Therefore, the primary sealing function of the mechanical seal M (sealing function by the relative rotational sliding contact action between the sealing end face 3a of the case-side seal ring 3 and the sealing end face 4a of the shaft-side seal ring 4) is maintained as it is. . However, even if the primary sealing function is maintained in this way, if the O-rings 5a to 5d are damaged by heating, the secondary sealing function of the O-rings 5a to 5d is impaired, resulting in a mechanical seal structure that is a secondary seal portion. A large amount of the sealed fluid F leaks to the outside area B from between the members, causing a serious accident.

しかし、第1軸封装置によれば、このようにOリング5a~5dが加熱破損するような異常高温状態となる状況においても、これを事前に察知して非常時用シールmが作動し、Oリング5a~5dの加熱破損を確実に防止して、メカニカルシールMの二次シール部分から機外領域Bへの被密封流体Fの大量漏れといった大事故の発生を未然に回避することができる。 However, according to the first shaft sealing device, even in a situation where the O-rings 5a to 5d are in an abnormally high temperature state such that the O-rings 5a to 5d are damaged by heating, the situation is detected in advance and the emergency seal m is activated. It is possible to reliably prevent the O-rings 5a to 5d from being damaged by heating, thereby avoiding the occurrence of a major accident such as a large amount of sealed fluid F leaking from the secondary seal portion of the mechanical seal M to the external area B. .

すなわち、例えば、被密封流体Fの温度がこれと接触してもOリング5a~5dが加熱破損しないような非高温状況下においては、つまり被密封流体Fが加熱破損予知温度に達しない状況下においては、図2(a)に示す如く、栓体11が溶融しないため、可動密封環移動手段9の強制移動機能は発動せず、非常時用シールmは作動しない。また、メカニカルシールMのOリング5a~5dも加熱破損しない。したがって、被密封流体Fの温度が加熱破損予知温度に達しない通常の温度条件下においては、メカニカルシール側機内領域A1と回転機器側機内領域A2とが連通して、被密封流体FがメカニカルシールMにより一次シールされると共にOリング5a~5dにより二次シールされて、非常時用シールmが設けられていない軸封装置と同様に適正な軸封機能が発揮される。つまり、非常時用シールmは通常の軸封機能を何ら妨げない。 That is, for example, under a non-high-temperature condition in which the O-rings 5a to 5d are not damaged by heating even if the temperature of the sealed fluid F comes into contact with it, that is, under a condition where the sealed fluid F does not reach the temperature for predicting thermal damage. 2(a), since the plug 11 is not melted, the forced movement function of the movable seal ring moving means 9 is not activated and the emergency seal m is not activated. Also, the O-rings 5a to 5d of the mechanical seal M are not damaged by heating. Therefore, under normal temperature conditions in which the temperature of the sealed fluid F does not reach the thermal damage prediction temperature, the mechanical seal side internal region A1 and the rotating device side internal region A2 communicate with each other, and the sealed fluid F reaches the mechanical seal. Primary sealing is performed by M, and secondary sealing is performed by O-rings 5a to 5d, so that a proper shaft sealing function can be exhibited in the same manner as a shaft sealing device without an emergency seal m. That is, the emergency seal m does not interfere with the normal shaft sealing function.

一方、被密封流体Fがこれとの接触によりOリング5a~5dが加熱破損するような異常高温(Oリング5a~5dの耐熱温度以上の高温)となるような状況では、被密封流体Fの温度が加熱破損予知温度に達すると、栓体11が溶融して連通路9bが開放され、被密封流体Fが連通路9bから背圧室9aに供給されることになる。 On the other hand, in a situation where the sealed fluid F reaches an abnormally high temperature (a temperature higher than the heat resistance temperature of the O-rings 5a to 5d) such that the O-rings 5a to 5d are damaged by heating due to contact with the sealed fluid F, the sealed fluid F When the temperature reaches the heating damage prediction temperature, the plug 11 melts and the communication passage 9b is opened, and the sealed fluid F is supplied from the communication passage 9b to the back pressure chamber 9a.

而して、背圧室9aに被密封流体Fが供給されると、その圧力によって非常時用シールmが作動する。すなわち、図2(b)に示す如く、背圧室9aに供給された被密封流体Fの圧力により、可動密封環8がスプリング10の附勢力に抗して固定密封環7方向へと押圧されてシール位置へと移動し、可動密封端面8aが固定密封端面7aに接触して、両密封端面7a,8aの相対回転摺接作用により一般的な端面接触形メカニカルシールと同様のシール機能が発揮され、高温化した被密封流体Fの回転機器側機内領域A2からメカニカルシール側機内領域A1への流入が阻止される。 Thus, when the sealed fluid F is supplied to the back pressure chamber 9a, the emergency seal m is actuated by its pressure. That is, as shown in FIG. 2(b), the pressure of the sealed fluid F supplied to the back pressure chamber 9a pushes the movable seal ring 8 toward the fixed seal ring 7 against the biasing force of the spring 10. The movable sealing end face 8a comes into contact with the fixed sealing end face 7a, and the relative rotational sliding action of both sealing end faces 7a, 8a exhibits the same sealing function as a general end face contact type mechanical seal. This prevents the high-temperature sealed fluid F from flowing into the mechanical seal side internal area A1 from the rotary equipment side internal area A2.

したがって、このように回転機器側機内領域A2の被密封流体Fは、その温度が栓体11の融点に達した時点で、つまりOリング5a~5dの耐熱温度近傍ではあるが当該Oリング5a~5dが未だ加熱破損していない温度(加熱破損予知温度)に達した時点で、非常時用シールmによりメカニカルシール側機内領域A1への侵入が阻止されるから、回転機器側機内領域A2の被密封流体Fの温度が加熱破損予知温度を超えて上昇し、Oリング5a~5dの耐熱温度以上の高温となった場合にも、メカニカルシール側機内領域A1における被密封流体Fの温度は当該耐熱温度より低温に保持されることになり、当該メカニカルシール側機内領域A1の被密封流体Fと接触することによってOリング5a~5dが加熱破損されることはない。 Therefore, when the temperature of the sealed fluid F in the rotating device-side internal region A2 reaches the melting point of the plug 11, that is, when the temperature is near the heat-resistant temperature of the O-rings 5a-5d, the O-rings 5a-5d When 5d reaches the temperature at which heat damage has not yet occurred (heat damage prediction temperature), the emergency seal m prevents entry into the mechanical seal side internal region A1, so that the rotary device side internal region A2 is covered. Even when the temperature of the sealed fluid F rises above the heat damage prediction temperature and reaches a temperature higher than the heat resistant temperature of the O-rings 5a to 5d, the temperature of the sealed fluid F in the mechanical seal side machine internal region A1 does not exceed the heat resistant temperature. Since the O-rings 5a to 5d are kept at a lower temperature than the temperature, the O-rings 5a to 5d are not damaged by heating due to contact with the sealed fluid F in the mechanical seal side internal area A1.

ところで、回転機器側機内領域A2においては、被密封流体Fの温度が上昇し続けて加熱破損予知温度を超えるようになると、この被密封流体Fとの接触によりシールケース2の温度がOリング5a~5dの耐熱温度以上に加熱される虞れがある。かかる場合、シールケース2から直接的に或いはシールケース2に接触しているメカニカルシール構成部材から間接的に伝熱されることにより、Oリング5a~5dがその耐熱温度以上に加熱される虞れがある。 By the way, if the temperature of the sealed fluid F continues to rise and exceeds the thermal damage prediction temperature in the rotating equipment side internal region A2, contact with the sealed fluid F causes the temperature of the seal case 2 to drop to the O-ring 5a. There is a risk of being heated above the heat-resistant temperature of ~5d. In such a case, there is a risk that the O-rings 5a to 5d will be heated to a temperature higher than their heat resistance temperature due to heat transfer from the seal case 2 directly or indirectly from the mechanical seal constituent members in contact with the seal case 2. be.

しかし、Oリング5a~5dに接触する被密封流体Fは非常時用シールmで回転機器側機内領域A2と隔離されたメカニカルシール側機内領域A1に滞留するものであり、回転機器側機内領域A2の圧力つまり非常時用シールmが作動しない状態における機内領域Aの圧力より大幅に減圧されたものである。一方、Oリング5a~5dの加熱破損は、高圧下で耐熱温度以上の異常高温に晒されることにより生じるものであり、低圧下で異常高温に晒されることによっては生じない。したがって、上記した回転機器側機内領域A2の被密封流体Fとの直接的、間接的な接触によりOリング5a~5dが接触するメカニカルシール構成部材が当該Oリング5a~5dの耐熱温度以上に加熱された場合にも、被密封流体Fの高温化への対応作業が完了するまでの間においては、Oリング5a~5dが加熱破損して二次シール部分からの大量漏れを招来すること虞れはない。 However, the sealed fluid F coming into contact with the O-rings 5a to 5d stays in the mechanical seal side area A1 isolated from the rotating equipment side area A2 by the emergency seal m. , that is, the pressure in the internal region A in a state in which the emergency seal m does not operate. On the other hand, heat damage of the O-rings 5a to 5d is caused by exposure to abnormally high temperatures above the heat resistance temperature under high pressure, and is not caused by exposure to abnormally high temperatures under low pressure. Therefore, the mechanical seal components with which the O-rings 5a-5d come into direct or indirect contact with the sealed fluid F in the rotating equipment-side internal region A2 are heated to a temperature higher than the heat-resistant temperature of the O-rings 5a-5d. Even if this is done, there is a risk that the O-rings 5a to 5d will be thermally damaged and cause a large amount of leakage from the secondary sealing portion until the work to deal with the high temperature of the sealed fluid F is completed. no.

また、被密封流体Fが高温化しない場合にあっても、フラッシング手段等の冷却手段のトラブル(停電等)によりメカニカルシール構成部材がOリング5a~5dの耐熱温度以上の異常高温となることもありうるが、かかる場合には、シールケース2からの伝熱により可動密封環8が加熱されて加熱破損予知温度に達すると、可動密封環8に形成された連通路9bを閉塞している栓体11が溶融して非常時用シールmが作動し、被密封流体Fが高温化した上記の場合と同様に、当該冷却手段のトラブル解消処理が完了するまでの間においては、Oリング5a~5dが加熱破損することがなく、メカニカルシールMによる一次シール機能及びOリング5a~5dによる二次シール機能が適正に発揮されて、機外領域Bへの大量漏れが生じることがない。かかる点は、被密封流体Fも高温化する場合、つまり被密封流体F及びメカニカルシール構成部材が共に高温化する場合も同様である。 Moreover, even if the temperature of the sealed fluid F does not rise, the mechanical seal constituent members may reach an abnormally high temperature higher than the heat resistance temperature of the O-rings 5a to 5d due to troubles in cooling means such as flushing means (such as power outages). However, in such a case, when the movable seal ring 8 is heated by heat transfer from the seal case 2 and reaches the temperature for predicting thermal damage, the plug closing the communication passage 9b formed in the movable seal ring 8 will As in the above case where the body 11 is melted and the emergency seal m is activated and the temperature of the sealed fluid F is increased, the O-rings 5a to 5d is not damaged by heating, the primary sealing function of the mechanical seal M and the secondary sealing function of the O-rings 5a to 5d are properly exerted, and a large amount of leakage to the outside area B does not occur. This point is the same when the temperature of the sealed fluid F is also increased, that is, when both the temperature of the sealed fluid F and the components of the mechanical seal is increased.

ところで、固定密封環7と回転軸1との間に装填された弾性シールリング12aや可動密封環8とシールケース2との間に装填された弾性シールリング12b~12d(及び第1ケース体21と第3ケース体23との間に装填された金属ガスケット12j)は、メカニカルシールMのOリング5a~5dより耐熱性に優れたものであるから、被密封流体F及び/又はシールケース2等のメカニカルシール構成部材がOリング5a~5dの耐熱温度以上に高温化した場合にも、被密封流体Fとの接触及び/又はシールケース2からの伝熱により加熱破損することがなく、両密封環7,8による一次シール機能や背圧室9a(及びスプリング10が装填された空間10a)を密閉するシール機能が損なわれることがない。 By the way, the elastic seal ring 12a mounted between the stationary seal ring 7 and the rotating shaft 1 and the elastic seal rings 12b to 12d mounted between the movable seal ring 8 and the seal case 2 (and the first case body 21 and the third case body 23, the metal gasket 12j) has a higher heat resistance than the O-rings 5a to 5d of the mechanical seal M, so the sealed fluid F and/or the seal case 2, etc. Even when the temperature of the mechanical seal constituent members rises above the heat resistance temperature of the O-rings 5a to 5d, there is no heat damage due to contact with the sealed fluid F and/or heat transfer from the seal case 2, and both sealing The primary sealing function of the rings 7 and 8 and the sealing function of sealing the back pressure chamber 9a (and the space 10a in which the spring 10 is loaded) are not impaired.

以上のように、第1軸封装置によれば、被密封流体F及び/又はシールケース2等のメカニカルシール構成部材が予期しないトラブルによりOリング5a~5dの耐熱温度以上に高温化するような状況下においては、これを事前に察知して(栓体11が加熱破損予知温度で溶融して可動密封環8がシール位置に移動されて)非常時用シールmが作動することにより、Oリング5a~5dの加熱破損を確実に防止して、Oリング5a~5dによる二次シール部分から大量漏れを生じるような大事故の発生を未然に回避することができる。 As described above, according to the first shaft sealing device, the temperature of the mechanical seal components such as the sealed fluid F and/or the seal case 2 may rise to a temperature higher than the heat-resistant temperature of the O-rings 5a to 5d due to an unexpected trouble. Under certain circumstances, this situation is detected in advance (when the plug 11 melts at the temperature at which it is predicted to be damaged by heating and the movable seal ring 8 is moved to the sealing position), and the emergency seal m is activated, so that the O-ring By reliably preventing 5a-5d from being damaged by heating, it is possible to avoid the occurrence of a major accident such as a large amount of leakage from the secondary sealing portion by the O-rings 5a-5d.

ところで、従来からも、例えば特許文献2に開示される如く、被密封流体の温度検知手段により、上記したような異常な温度状況を予知するように構成された軸封装置が提案されているが、かかる温度検知手段は電源を必要とする電気的手段であるため停電等の電気的トラブルが生じた場合には機能せず、停電等の電気的トラブルによりフラッシング手段等の冷却手段が機能しないことによりメカニカルシール構成部材が異常高温となるような状況下では役に立たない。しかし、上記した第1軸封装置の非常時用シールmでは、その作動が栓体11の溶融により行われて電源を必要としないため、停電等の電気的トラブルが発生した時においても適正に機能する。 Incidentally, conventionally, as disclosed in Patent Document 2, for example, there has been proposed a shaft seal device configured to predict an abnormal temperature condition as described above by means of a temperature detection means of the fluid to be sealed. Since the temperature detection means is an electrical means that requires a power supply, it will not function in the event of an electrical trouble such as a power failure, and the cooling means such as the flushing means will not function due to an electrical trouble such as a power failure. It is useless under conditions where mechanical seal constituent members become abnormally high temperature due to However, since the emergency seal m of the first shaft sealing device described above is operated by melting the plug 11 and does not require a power supply, it can be properly operated even in the event of an electrical trouble such as a power failure. Function.

なお、本発明に係る軸封装置は、上記した実施の形態に限定されず、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。 It should be noted that the shaft sealing device according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be improved and changed as appropriate without departing from the basic principle of the present invention.

例えば、第1軸封装置では、非常時用シールmの連通路9bを可動密封環8に形成したが、図4に示す如く、連通路9cはシールケース2に形成することもできる。すなわち、図4に示す軸封装置(以下「第2軸封装置」という)の非常時用シールmでは、連通路9cをシールケース2の第1ケース体21の中間保持部21b及び基端側保持部21cを貫通する貫通孔に形成して、背圧室9aと回転機器側機内領域A2とを連通させてあり、連通路9cにおける回転機器側機内領域A2に開口する部分に低融点部材である栓体11を密着状に装填してある。このように連通路9cをシールケース2に形成しておくと、栓体11が被密封流体F及びシールケース2の何れからも伝熱されるから、被密封流体F及びシールケース2の何れかが加熱破損予知温度に達すると栓体11が溶出して連通路9cが開放される。したがって、回転機器側のトラブルにより被密封流体Fが異常高温となる状況及び冷却手段のトラブルによりシールケース2等のメカニカルシール構成部材が異常高温となる状況の何れにおいても非常時用シールmが作動する。なお、図4に示す非常時用シールm及びこれを備えた第2軸封装置の構成及び機能は、上記した点を除いて図1~図3に示す第1軸封装置と同一であるから、同一構成部材については図4において図1~図3と同一の符号を付することにより、その詳細は省略する。 For example, in the first shaft sealing device, the communicating passage 9b for the emergency seal m is formed in the movable seal ring 8, but the communicating passage 9c can also be formed in the seal case 2 as shown in FIG. That is, in the emergency seal m of the shaft sealing device (hereinafter referred to as the "second shaft sealing device") shown in FIG. A through hole passing through the holding portion 21c is formed to allow communication between the back pressure chamber 9a and the rotary device-side internal region A2. A plug 11 is tightly packed. If the communication passage 9c is formed in the seal case 2 in this way, heat is transferred to the plug 11 from both the sealed fluid F and the seal case 2. When the heat damage prediction temperature is reached, the stopper 11 is eluted and the communication passage 9c is opened. Therefore, the emergency seal m operates in both situations in which the fluid to be sealed F becomes abnormally hot due to trouble on the side of the rotating equipment and in the situation where mechanical seal constituent members such as the seal case 2 become abnormally hot due to trouble in the cooling means. do. The configuration and function of the emergency seal m shown in FIG. 4 and the second shaft sealing device having the same are the same as those of the first shaft sealing device shown in FIGS. 1 to 3 except for the above points. In FIG. 4, the same constituent members are denoted by the same reference numerals as in FIGS. 1 to 3, and the details thereof are omitted.

また、上記した第1及び第2軸封装置における非常時用シールmの可動密封環移動手段9にあっては、背圧室9aに供給される高圧流体として被密封流体Fを使用し、当該高圧流体の供給源として機内領域A(回転機器側機内領域A2)を使用したが、当該可動密封環移動手段9は、図5に示す如く構成しておくこともできる。すなわち、図5に示す軸封装置(以下「第3軸封装置」という)における非常時用シールmの可動密封環移動手段9にあっては、高圧流体が被密封流体F以外の高圧ガスGであり、当該高圧流体の供給源が当該加圧ガスGの貯留タンク91であり、連通路92が背圧室9aと貯留タンク91とを連通するものであって、その少なくとも背圧室9a側部分がシールケース2に形成されたものであり、連通路92を閉塞する低融点部材である栓体11が、シールケース2に形成された連通路部分92aに装填されたものであって、シールケース2からの伝熱により溶融されるものである。連通路部分92aは、図5(a)に示す如く、シールケース2の第1シールケース21における先端側保持部21cと中間保持部21bとの境界部に形成されていて、背圧室9に開口する部分に低融点部材である栓体11が密着状に装填されている。而して、図5に示す非常時用シールmにあっては、回転機器側のトラブルにより高温化した被密封流体Fとの接触によりシールケース2が加熱破損予知温度に達した場合及び/又はフラッシング手段等の冷却手段のトラブルによりシールケース2が加熱破損予知温度に達した場合、シールケース2から伝熱により栓体11が溶融して連通路92が開放されて、貯留タンク91から背圧室9aに高圧ガスGが供給され、高圧ガスGの圧力により可動密封環8がスプリング10に抗して非シール位置(同図(a)に示す位置)から非シール位置(同図(b)に示す位置)へと移動され、固定密封端面7aと可動密封端面8aとの相対回転摺接作用によりメカニカルシール側機内領域A1と回転機器側機内領域A2とを遮蔽シールする。図5に示す非常時用シールm及びこれを備えた第3軸封装置の構成及び機能は、上記した点を除いて、図1~図3に示す第1軸封装置と同一であるから、同一構成部材については図5において図1~図3と同一の符号を付することにより、その詳細は省略する。 Further, in the movable seal ring moving means 9 of the emergency seal m in the first and second shaft sealing devices described above, the sealed fluid F is used as the high-pressure fluid to be supplied to the back pressure chamber 9a. Although the in-machine area A (the rotating equipment side in-machine area A2) is used as the supply source of the high-pressure fluid, the movable seal ring moving means 9 can also be configured as shown in FIG. That is, in the movable seal ring moving means 9 of the emergency seal m in the shaft sealing device (hereinafter referred to as the "third shaft sealing device") shown in FIG. The supply source of the high-pressure fluid is the storage tank 91 for the pressurized gas G, and the communication path 92 communicates the back pressure chamber 9a and the storage tank 91, and at least the back pressure chamber 9a side A plug body 11, which is a low-melting-point member that closes the communicating passage 92, is mounted in the communicating passage portion 92a formed in the seal case 2, and the seal It is melted by heat transfer from the case 2 . As shown in FIG. 5(a), the communicating passage portion 92a is formed in the boundary portion between the distal end side holding portion 21c and the intermediate holding portion 21b in the first seal case 21 of the seal case 2, and is connected to the back pressure chamber 9. A plug 11, which is a low-melting-point member, is tightly attached to the opening. Therefore, in the case of the emergency seal m shown in FIG. When the seal case 2 reaches the temperature for predicting thermal damage due to trouble with the cooling means such as the flushing means, the plug 11 melts due to heat transfer from the seal case 2, the communication passage 92 is opened, and the back pressure from the storage tank 91 is released. A high-pressure gas G is supplied to the chamber 9a, and the pressure of the high-pressure gas G moves the movable seal ring 8 against the spring 10 from the non-sealing position (shown in FIG. 1(a)) to the non-sealing position (shown in FIG. 1(b)). ), shielding and sealing the mechanical-seal-side internal region A1 and the rotating device-side internal region A2 by the relative rotational sliding contact action between the fixed sealing end face 7a and the movable sealing end face 8a. The configuration and function of the emergency seal m shown in FIG. 5 and the third shaft sealing device including the same are the same as those of the first shaft sealing device shown in FIGS. In FIG. 5, the same constituent members are denoted by the same reference numerals as in FIGS. 1 to 3, and the details thereof are omitted.

また、軸封装置が1個のメカニカルシールMで構成される場合にあって当該メカニカルシールMの形式、構成は任意であり、例えば、図6に示す軸封装置(以下「第4軸封装置」という)にあっては、メカニカルシールMとして遊動環形のメカニカルシールが使用されており、上記した第1~第3軸装置と同様に、非常時用シールmを設けておくことによりメカニカルシール構成部材間に装填されたOリングの加熱破損事故を未然に防止することができる。 Further, when the shaft sealing device is composed of one mechanical seal M, the type and configuration of the mechanical seal M are arbitrary. For example, the shaft sealing device shown in FIG. ), a floating ring-shaped mechanical seal is used as the mechanical seal M. Similar to the above-described first to third shaft devices, the mechanical seal configuration can be changed by providing an emergency seal m. It is possible to prevent an O-ring loaded between members from being damaged by heating.

すなわち、図6は第4軸封装置を示す断面図であり、図7はその要部の詳細図であって、(a)図は非常時用シールmの不作動状態を示すものであり、(b)図は非常時用シールmの作動状態を示すものである。 6 is a cross-sectional view showing the fourth shaft seal device, FIG. 7 is a detailed view of the essential parts thereof, FIG. (b) The figure shows the operating state of the emergency seal m.

第4軸封装置にあって、メカニカルシールMは、図6に示す如く、シールケース102に設けたケース側密封環である遊動環103とシールケース102を洞貫する回転軸101に設けた軸側密封環である回転環104との対向端面である密封端面103a,104aの相対回転摺接作用により機内領域Aと機外領域(大気領域)Bとを区画して、機内領域Aの被密封流体F(図7(b)参照)である液体をシール(一次シール)するように構成された遊動環形のメカニカルシールである。なお、以下において、前後とは図6及び図7における左右をいうものとする。 In the fourth shaft sealing device, the mechanical seal M comprises, as shown in FIG. The internal region A and the external region (atmospheric region) B are partitioned by the relative rotational sliding action of the sealing end faces 103a and 104a, which are the end faces facing the rotating ring 104, which is the side sealing ring, so that the internal region A is sealed. It is a floating annular mechanical seal configured to seal (primary seal) the liquid that is the fluid F (see FIG. 7(b)). In the following description, front and rear refer to left and right in FIGS. 6 and 7. FIG.

シールケース102は、図6に示す如く、ボイラ給水ポンプ等の回転機器のハウジング(図示せず)に取り付けられた第1ケース体102aと、これにOリング105aを介して取り付けられた第2ケース体102bと、第1ケース体102aに取り付けられた第3ケース体102cと、第2ケース体102bの内周部にOリング105bを介して取り付けられた第4ケース体102dと、第1ケース体102aにOリング105cを介して取り付けられると共に第2及び第4ケース体102b,102dに前記Oリング105bを介して取り付けられた第5ケース体102eとからなる金属製の円筒構造物である。第1ケース体102a及び第3ケース体102cは、夫々、図1に示すシールケース2の第1ケース体21及び第3ケース体23と同様構造をなすものであるから、同一部材について図6及び図7において図1と同一の符号を付することにより、これらケース体102a,102cの構成についての詳細は省略する。 As shown in FIG. 6, the seal case 102 consists of a first case body 102a attached to a housing (not shown) of rotating equipment such as a boiler feed pump, and a second case body attached thereto via an O-ring 105a. a body 102b, a third case body 102c attached to the first case body 102a, a fourth case body 102d attached to the inner peripheral portion of the second case body 102b via an O-ring 105b, and the first case body 102a via an O-ring 105c and a fifth case body 102e mounted via the O-rings 105b to the second and fourth case bodies 102b and 102d. The first case body 102a and the third case body 102c have the same structure as the first case body 21 and the third case body 23 of the seal case 2 shown in FIG. 1, respectively. In FIG. 7, the same reference numerals as in FIG. 1 are used to omit the details of the configuration of these case bodies 102a and 102c.

遊動環103は、図6に示す如く、貫通孔103bを有する円環状体であり、第2ケース体102bに設けた保持環113に接触する状態で、当該保持環113にOリング105d及びドライブピン114を介して相対回転不能に連結されている。保持環113は、第4ケース体102dにOリング105e及びドライブピン115を介して回転軸101の軸線方向(以下、単に「軸線方向」という)に移動可能に且つ相対回転不能に保持された金属製の円環状体であり、第2ケース体102dとの間に装填したスプリング106により機内領域A方向(前方)に押圧附勢されている。したがって、遊動環103は、保持環113を介して、後述する回転環104に押圧接触した状態で軸線方向に移動可能にシールケース102に保持されている。 The floating ring 103 is an annular body having a through hole 103b, as shown in FIG. 114 are connected so as not to rotate relative to each other. The retaining ring 113 is a metal member held by the fourth case body 102d via an O-ring 105e and a drive pin 115 so as to be movable in the axial direction of the rotating shaft 101 (hereinafter simply referred to as the "axial direction") and to be relatively unrotatable. It is an annular body made of metal, and is pressed and energized in the machine interior region A direction (forward) by a spring 106 inserted between it and the second case body 102d. Therefore, the floating ring 103 is held by the seal case 102 so as to be movable in the axial direction while being in pressure contact with the rotating ring 104 to be described later via the holding ring 113 .

回転環104は、図6に示す如く、遊動環103の機内領域A側に配して、回転軸101に嵌合したスリーブ141に固定された円環状体である。スリーブ141は、シールケース102外に位置する基端部(前端部)を固定環145、セットスクリュー146及びキー147により取外し可能に取り付けることにより、回転軸101に固定された金属製の円筒体である。スリーブ141の先端部(後端部)には外方に延びる断面L字状の環状部141aが一体形成されていて、この環状部141aにOリング105fを介して回転環104が固定されている。 As shown in FIG. 6, the rotating ring 104 is an annular body arranged on the in-machine region A side of the floating ring 103 and fixed to a sleeve 141 fitted to the rotating shaft 101 . The sleeve 141 is a metal cylindrical body fixed to the rotary shaft 101 by detachably attaching the base end (front end) located outside the seal case 102 with a fixed ring 145, a set screw 146 and a key 147. be. An outwardly extending annular portion 141a having an L-shaped cross section is integrally formed at the tip (rear end) of the sleeve 141, and the rotary ring 104 is fixed to the annular portion 141a via an O-ring 105f. .

遊動環103と回転環104との対向端面は軸線方向に直交する平滑環状平面である密封端面103a,104aに形成されており、遊動環103及び回転環104は、夫々、第1軸封装置の密封環3,4と同様に、前記した密封環材料で構成されている。 The opposing end faces of the floating ring 103 and the rotary ring 104 are formed as sealing end faces 103a and 104a, which are smooth annular planes perpendicular to the axial direction. Like the seal rings 3 and 4, they are made of the seal ring material described above.

シールケース102には、冷却液Cをフラッシングする給排液路102f,102g及び冷却液を循環供給する冷却ジャケット(図示せず)が形成されていて、密封端面103a,104aが接触状態で相対回転することによって発生する摩擦熱や被密封流体Fが高温である場合において当該被密封流体Fからの伝熱等によりメカニカルシールMを構成する密封環103,104やシールケース102等のメカニカルシール構成部材が必要以上に高温化することを防止している。なお、スリーブ141の環状部141aは、その外周部を周方向に複数の凹溝141bが並列してなるポンピング羽根部としたポンピング体に構成されていて、給液路102fからフラッシングされた冷却液Cを排液路102gへとポンピングするようになっている。 The seal case 102 is provided with supply and discharge passages 102f and 102g for flushing the cooling liquid C and a cooling jacket (not shown) for circulating and supplying the cooling liquid. Mechanical seal constituent members such as the seal rings 103 and 104 and the seal case 102 that constitute the mechanical seal M due to frictional heat generated by this and heat transfer from the sealed fluid F when the temperature of the sealed fluid F is high. prevents the temperature from becoming unnecessarily high. The annular portion 141a of the sleeve 141 is configured as a pumping body in which a plurality of grooves 141b are arranged in parallel in the circumferential direction of the annular portion 141a. C is pumped to drain 102g.

ところで、メカニカルシールMを構成するメカニカルシール構成部材間には、上記した如く、Oリング105a~105fが装填されていて、当該シール構成部材間をシール(二次シール)しているが、第1軸封装置と同様に、上記したフラッシング手段や冷却ジャケットにより当該メカニカルシール構成部材が必要以上に高温化することがないことから、これらのOリング105a~105fとして、前記Oリング5a~5dと同様に、耐熱温度が100~150℃程度の一般的なゴム製Oリングが使用されている。 As described above, the O-rings 105a to 105f are mounted between the mechanical seal members forming the mechanical seal M to seal (secondary seal) the seal members. As with the shaft seal device, the above-described flushing means and cooling jacket prevent the mechanical seal components from becoming hotter than necessary. , general rubber O-rings with a heat resistance temperature of about 100 to 150°C are used.

而して、第4軸封装置は、図6及び図7に示す如く、メカニカルシールMより機内領域A側(後側)に非常時用シールmを配設して、第1軸封装置と同様に、メカニカルシール構成部材や被密封流体FがOリング105a~105fの耐熱温度以上の高温となるような異常事態が発生した場合にも、非常時用シールmが作動して、Oリング105a~105fの加熱破損を防止し、当該軸封装置による軸封機能を良好に維持できるように構成されている。 As shown in FIGS. 6 and 7, the fourth shaft sealing device has an emergency seal m disposed on the machine interior region A side (rear side) of the mechanical seal M, and is connected to the first shaft sealing device. Similarly, when an abnormal situation occurs in which the temperature of the mechanical seal constituent members or the sealed fluid F becomes higher than the heat resistance temperature of the O-rings 105a to 105f, the emergency seal m operates and the O-ring 105a It is configured so as to prevent heat damage at 105f and maintain the shaft sealing function of the shaft sealing device in good condition.

第4軸封装置の非常時用シールmにあっては、図6及び図7に示す如く、回転軸101に固定されたスリーブ141を固定密封環107として兼用構成している。すなわち、固定密封環7は、図6及び図7に示す如く、スリーブ141に一体形成された環状部(ポンピング体)141aの先端部(後端部)の内周側部分171とこれに取り付けた断面L字形の密封端面形成リング172とで構成されており、密封端面形成リング172の先端面(後端面)を軸線方向に直交する平滑環状平面である固定密封端面107aに形成してある。密封端面形成リング172は金属材(例えば、スリーブ141と同質の金属材)で構成されており、固定密封端面107aには酸化クロム等のセラミックス層(図示せず)が形成されている。なお、第1軸封装置と同様に、固定密封環107と回転軸101との対向周面間に形成されたシールリング装填空間13aには弾性シールリング12aが装填されている。 In the emergency seal m of the fourth shaft seal device, as shown in FIGS. That is, as shown in FIGS. 6 and 7, the stationary seal ring 7 is attached to an inner peripheral side portion 171 at the front end (rear end) of an annular portion (pumping body) 141a integrally formed with the sleeve 141. A sealing end face forming ring 172 having an L-shaped cross section is formed on the fixed sealing end face 107a, which is a smooth annular plane perpendicular to the axial direction. The sealing end surface forming ring 172 is made of a metal material (for example, the same metal material as the sleeve 141), and a ceramic layer (not shown) such as chromium oxide is formed on the fixed sealing end surface 107a. As in the first shaft sealing device, an elastic seal ring 12a is loaded in a seal ring loading space 13a formed between the opposed circumferential surfaces of the stationary seal ring 107 and the rotating shaft 101. As shown in FIG.

而して、第4軸封装置の非常時用シールmは、上記した点を除いて、図1~図3に示す第1軸封装置の非常時用シールmと同一構成をなし、同一機能を発揮するものである。すなわち、第4軸封装置が装備された回転機器側や冷却手段にトラブルが発生した場合(例えば、回転軸101が停止して、ポンピング体141aによるポンピング機能が停止して、フラッシングによる冷却機能が低下、喪失した場合等)にあって、被密封流体F及び/又はシールケース102が加熱破損予知温度(Oリング105a~105fの耐熱温度の近傍温度であって当該耐熱温度以下の温度)に達した場合、非常時用シールmが作動して、Oリング105a~105fの加熱破損を防止する。 Except for the above points, the emergency seal m of the fourth shaft sealing device has the same structure and functions as the emergency seal m of the first shaft sealing device shown in FIGS. It is intended to demonstrate That is, when a trouble occurs in the rotating equipment equipped with the fourth shaft sealing device or in the cooling means (for example, the rotating shaft 101 stops, the pumping function of the pumping body 141a stops, and the cooling function by flushing stops). ), the sealed fluid F and/or the seal case 102 reaches the temperature for predicting thermal damage (a temperature near the heat resistance temperature of the O-rings 105a to 105f and below the heat resistance temperature). In this case, the emergency seal m is activated to prevent the O-rings 105a-105f from being damaged by heating.

したがって、非常時用シールmを含む第4軸封装置の構成、機能については、上記した点を除いて、第1軸封装置と同一であるから、図6及び図7において第1軸封装置と同一構成部材について図1~図3に示す符号と同一符号を付することにより、その詳細は省略する。なお、第4軸封装置にあっても、図6に示す如く、第1軸封装置と同様に、スリーブ141の基端部に形成した環状溝141cにシールケース102の第2ケース体102bに取り付けた適当数のセットプレート116を係合させることにより、メカニカルシールM及び非常時用シールmを組み立てた状態で回転機器に組み込み及び取外しすることができるように工夫されている。また、第4軸封装置においても、非常時用シールmを、図4に示す第2軸封装置3の非常時用シールm又は図5に示す非常時用シールmと同様構造のものとすることができる。 Therefore, the configuration and function of the fourth shaft sealing device including the emergency seal m are the same as those of the first shaft sealing device except for the above points. The same reference numerals as those shown in FIGS. 1 to 3 are given to the same constituent members as those shown in FIGS. 1 to 3, and the details thereof are omitted. Also in the fourth shaft sealing device, as shown in FIG. 6, the annular groove 141c formed in the proximal end of the sleeve 141 and the second case body 102b of the seal case 102 are arranged in the same manner as in the first shaft sealing device. By engaging a suitable number of set plates 116, the mechanical seal M and the emergency seal m are devised so that they can be incorporated into and removed from rotating equipment in an assembled state. Also in the fourth shaft sealing device, the emergency seal m has the same structure as the emergency seal m of the second shaft sealing device 3 shown in FIG. 4 or the emergency seal m shown in FIG. be able to.

また、第1~第4軸封装置においては、固定密封環7,107を回転軸1,101に固定されたメカニカルシール構成部材41,141で兼用構成して、その一部71,171を固定密封環7,107の構成部分として利用すると共に、高圧流体(被密封流体F又は高圧ガスG)の圧力によって可動密封環8をシール位置へと強制移動させることにより非常時用シールmを作動させるようにしたが、例えば、図8に示す如く、固定密封環207をメカニカルシール構成部材で兼用せず独立部材として回転軸201に固定し、非常時用シールmの作動をこのような高圧流体の圧力を使用せず機械的手段により作動させるように構成することも可能である。 Further, in the first to fourth shaft sealing devices, the stationary seal rings 7, 107 are also configured by the mechanical seal constituent members 41, 141 fixed to the rotary shaft 1, 101, and the parts 71, 171 thereof are fixed. The movable seal ring 8 is used as a constituent part of the seal rings 7 and 107, and the pressure of the high-pressure fluid (sealed fluid F or high-pressure gas G) forces the movable seal ring 8 to the sealing position to operate the emergency seal m. However, for example, as shown in FIG. 8, the stationary seal ring 207 is fixed to the rotary shaft 201 as an independent member instead of being used as a mechanical seal component, and the operation of the emergency seal m is controlled by such a high pressure fluid. It is also possible to configure the actuation by mechanical means without using pressure.

すなわち、図8に示す軸封装置(以下「第5軸封装置」という)にあっては、シールケース202を、メカニカルシールMが設けられる第1ケース部分221と、これに連なって機内領域A方向に延びる第2ケース部分222と、第2ケース部分222にOリング205aを介して連結されており、機内領域A方向に延びて回転機器のハウジング(図示せず)に取り付けられた第3ケース部分223と、第3ケース部分223の内周部に弾性シールリング212aを介して取り付けられた第4ケース部分224とを具備するものに構成し、メカニカルシールMの機内領域A側に配設した非常時用シールmを、次のような固定密封環207、可動密封環208、可動密封環移動手段209、可動密封環保持手段210及び低融点部材211を具備してなるものに構成してある。なお、シールケース202には、第1又は第4軸封装置と同様に、フラッシング手段等の冷却手段(図示せず)が設けられている。また、メカニカルシールMを構成するメカニカルシール構成部材間には、上記Oリング205aを含めて、前記Oリング5a~5d、105a~105fと同質弾性材製のOリング(図示せず)が装填されている。 That is, in the shaft sealing device shown in FIG. 8 (hereinafter referred to as “fifth shaft sealing device”), the seal case 202 is composed of a first case portion 221 in which the mechanical seal M is provided, and an in-machine area A connected to this. and a third case connected to the second case portion 222 via an O-ring 205a and extending in the direction of the in-machine region A and attached to the housing (not shown) of the rotary device. and a fourth case portion 224 attached to the inner peripheral portion of the third case portion 223 via an elastic seal ring 212a. The emergency seal m is composed of a fixed seal ring 207, a movable seal ring 208, a movable seal ring moving means 209, a movable seal ring holding means 210 and a low melting point member 211 as follows. . The seal case 202 is provided with cooling means (not shown) such as flushing means, like the first or fourth shaft sealing device. In addition, O-rings (not shown) made of the same elastic material as the O-rings 5a to 5d and 105a to 105f, including the O-ring 205a, are mounted between the mechanical seal members constituting the mechanical seal M. ing.

すなわち、固定密封環207は、メカニカルシール構成部材とは独立した金属材製の円環状体であって、回転軸201に固定した保持リング271とこれに取り付けた密封端面形成リング272とからなる。固定密封環207と回転軸201との対向周面間には弾性シールリング212bが装填されている。可動密封環208は、金属材(例えば、固定密封環207と同質の金属材)製の円環状体であって、シールケース202の第4ケース部分224に弾性シールリング212cを介して軸線方向移動可能に保持されている。固定密封環207の密封端面形成リング272と可動密封環208との対向端面は、軸線方向に直交する平滑環状平面である固定密封端面207a及び可動密封端面208aに形成されている。各密封端面207a,208aには、前記密封端面7a,8と同様に酸化クロム等のセラミックス層(図示せず)が形成されている。なお、弾性シールリング212a~212cは前記弾性シールリング12a~12dと同一構成のものであって、メカニカルシール構成部材間をシールするOリング(Oリング205a等)より耐熱性に優れるものである。 That is, the stationary seal ring 207 is an annular body made of a metal material independent of the mechanical seal components, and consists of a retaining ring 271 fixed to the rotating shaft 201 and a sealing end face forming ring 272 attached thereto. An elastic seal ring 212b is mounted between the opposed peripheral surfaces of the stationary seal ring 207 and the rotating shaft 201. As shown in FIG. The movable seal ring 208 is an annular body made of a metal material (for example, the same metal material as the stationary seal ring 207), and is axially movable in the fourth case portion 224 of the seal case 202 via an elastic seal ring 212c. retained as possible. The opposing end faces of the sealing end face forming ring 272 of the stationary sealing ring 207 and the movable sealing ring 208 are formed into a stationary sealing end face 207a and a movable sealing end face 208a, which are smooth annular planes orthogonal to the axial direction. A ceramic layer (not shown) such as chromium oxide is formed on each of the sealing end faces 207a and 208a in the same manner as the sealing end faces 7a and 8 described above. The elastic seal rings 212a to 212c have the same structure as the elastic seal rings 12a to 12d, and are superior in heat resistance to the O-rings (O-ring 205a, etc.) that seal between the members constituting the mechanical seal.

可動密封環移動手段209は、シールケース202の第4ケース部分224と可動密封環208との間に装填されたスプリングで構成されており、可動密封環208を、図8(b)に示す如く、スプリング209の附勢力により、可動密封端面208aが固定密封端面207aに接触するシール位置へと移動させる。 The movable seal ring moving means 209 is composed of a spring loaded between the fourth case portion 224 of the seal case 202 and the movable seal ring 208, and the movable seal ring 208 is moved as shown in FIG. 8(b). , the biasing force of the spring 209 causes the movable sealing end face 208a to move to the sealing position in contact with the fixed sealing end face 207a.

可動密封環保持手段210は、図8(a)に示す如く、可動密封環208とシールケース202とを連結する連結体で構成されており、可動密封環8をスプリング209の附勢力に抗して可動密封端面208aが固定密封端面207aから離間する非シール位置に保持する。この例では、連結体210が、その少なくとも一部分を加熱破損予知温度(メカニカルシール構成部材間をシールするOリング(Oリング205a等)の耐熱温度の近傍温度であって当該耐熱温度以下の温度)で溶融する低融点部材211で構成された杆状体又は棒状体であり、両端部をシールケース202の第2ケース部分222の適所と可動密封環208の適所とに係合、鋲止め、溶着等により連結固着することによって、可動密封環208をシールケース202に連結するものである。すなわち、可動密封環208は、連結体210により、スプリング209の附勢力に抗して非シール位置に保持される状態でシールケース202に連結されている。 As shown in FIG. 8(a), the movable seal ring holding means 210 is composed of a connecting body that connects the movable seal ring 208 and the seal case 202, and holds the movable seal ring 8 against the biasing force of the spring 209. is held in the non-sealing position where the movable sealing end face 208a is separated from the fixed sealing end face 207a. In this example, at least a portion of the connecting member 210 is heated to a temperature at which predictive damage by heating (a temperature close to the heat-resistant temperature of an O-ring (O-ring 205a, etc.) that seals between mechanical seal components and not higher than the heat-resistant temperature). It is a rod-shaped body or rod-shaped body composed of a low-melting-point member 211 that melts at a temperature, and both ends are engaged, riveted, or welded to appropriate locations of the second case portion 222 of the seal case 202 and appropriate locations of the movable seal ring 208. The movable seal ring 208 is connected to the seal case 202 by connecting and fixing such as. That is, the movable seal ring 208 is connected to the seal case 202 by the connecting body 210 while being held at the non-sealing position against the biasing force of the spring 209 .

したがって、第5軸封装置にあっては、回転機器側のトラブルにより被密封流体がOリング205aの耐熱温度以上の異常高温となる状況下及び/又は冷却手段のトラブルによりシールケース202等のメカニカルシール構成部材が当該異常高温となる状況下において、被密封流体、シールケース202又は可動密封環208が加熱破損予知温度に達すると、連結体210における低融点部材11で構成された部分が溶融して、連結体210による可動密封環208の非シール位置への保持機能が消失して(可動密封環208とシールケ202との連結が解除されて)、可動密封環208がスプリング9により非シール位置からシール位置へと強制移動され、第1~第4軸封装置と同様に、両密封端面207a,208aが接触することによりメカニカルシール側機内領域A1と回転機器側機内領域A2とが区画シールされる。連結体210は、溶融することによってシールケース202と可動密封環208との連結を解除させる(可動密封環208の非シール位置への保持機能を消失させる)ものであればよく、少なくとも一部分を低融点部材211で構成したものであればよい。なお、非常時用シールmを含む第5軸封装置の構成、機能については、上記した点を除いて、第1~第4軸封装置と同一であるから、その詳細は省略することとする。 Therefore, in the fifth shaft seal device, the sealed fluid becomes abnormally hot beyond the heat resistance temperature of the O-ring 205a due to trouble on the side of the rotating equipment, and/or mechanical problems such as the seal case 202 due to trouble with the cooling means. When the fluid to be sealed, the seal case 202, or the movable seal ring 208 reaches the temperature for predicting thermal damage under the condition that the seal components become abnormally high temperature, the portion of the connecting body 210 composed of the low-melting-point member 11 melts. As a result, the function of holding the movable seal ring 208 in the non-sealing position by the coupling body 210 disappears (the connection between the movable seal ring 208 and the seale 202 is released), and the movable seal ring 208 is moved by the spring 9 to the non-sealing position. are forcibly moved to the sealing position, and the sealing end surfaces 207a and 208a come into contact with each other to separate and seal the mechanical seal side internal region A1 and the rotating device side internal region A2, as in the first to fourth shaft sealing devices. be. The connecting body 210 may be one that melts to release the connection between the seal case 202 and the movable seal ring 208 (lost the function of holding the movable seal ring 208 in the non-sealing position), and at least a portion thereof is lowered. What is necessary is just to be comprised by the melting|fusing point member 211. FIG. The configuration and function of the fifth shaft sealing device including the emergency seal m are the same as those of the first to fourth shaft sealing devices except for the points described above, so the details thereof will be omitted. .

また、本発明は、第1~第5軸封装置のように1個の端面接触形のメカニカルシールMで構成される軸封装置に限定されるものではなく、1個の非接触形のメカニカルシールで構成された軸封装置やダブルシール、タンデムシール等、複数個のメカニカルシールを軸線方向に縦列させてなる軸封装置にも、第1~第5軸封装置と同様に適用することができ、同一の作用効果を奏しうる。軸線方向に縦列する複数個のメカニカルシールで構成される軸封装置にあっては、これらのメカニカルシールのうち最機内領域側に位置するメカニカルシールの機内領域側に非常時用シールmを配設しておくのである。 In addition, the present invention is not limited to a shaft sealing device composed of one end face contact type mechanical seal M like the first to fifth shaft sealing devices, but is not limited to one non-contact type mechanical seal M. It can be applied to a shaft sealing device composed of seals, a double seal, a tandem seal, etc., in which a plurality of mechanical seals are arranged in series in the axial direction in the same manner as the first to fifth shaft sealing devices. and can achieve the same effect. In a shaft sealing device composed of a plurality of mechanical seals arranged in series in the axial direction, an emergency seal m is arranged on the innermost mechanical seal of these mechanical seals. I keep it.

1 回転軸
2 シールケース
3 ケース側密封環
4 軸側密封環
5a Oリング
5c Oリング
5d Oリング
7 固定密封環
7a 固定密封端面
8 可動密封環
8a 可動密封端面
9 可動密封環移動手段
9a 背圧室
9b 連通路
9c 連通路
10 可動密封環保持手段(スプリング)
11 低融点部材(栓体)
12a 弾性シールリング
12b 弾性シールリング
12c 弾性シールリング
12d 弾性シールリング
91 高圧ガスの貯留タンク(高圧流体の供給源)
92 連通路
92a シールケースに形成された連通路部分
101 回転軸
102 シールケース
103 ケース側密封環(遊動環)
104 軸側密封環(回転環)
105a Oリング
105b Oリング
105c Oリング
105d Oリング
105e Oリング
105f Oリング
107 固定環
107a 固定密封端面
201 回転軸
202 シールケース
205a Oリング
207 固定密封環
207a 固定密封端面
208 可動密封環
208a 可動密封端面
209 可動密封環移動手段(スプリング)
210 可動密封環保持手段(連結体)
211 低融点部材
212a 弾性シールリング
212b 弾性シールリング
212c 弾性シールリング
A 機内領域
A2 回転機器側機内領域(高圧流体の供給源)
F 被密封流体(高圧流体)
M メカニカルシール
m 非常時用シール
G 高圧ガス(高圧流体)
1 Rotating shaft 2 Seal case 3 Case-side seal ring 4 Shaft-side seal ring 5a O-ring 5c O-ring 5d O-ring 7 Fixed seal ring 7a Fixed seal end face 8 Movable seal ring 8a Movable seal end face 9 Movable seal ring moving means 9a Back pressure Chamber 9b Communication path 9c Communication path 10 Movable seal ring retaining means (spring)
11 low melting point member (plug)
12a elastic seal ring 12b elastic seal ring 12c elastic seal ring 12d elastic seal ring 91 storage tank for high pressure gas (supply source of high pressure fluid)
92 Communicating path 92a Communicating path portion formed in seal case 101 Rotating shaft 102 Seal case 103 Case-side seal ring (floating ring)
104 Shaft-side seal ring (rotary ring)
105a O-ring 105b O-ring 105c O-ring 105d O-ring 105e O-ring 105f O-ring 107 Fixed ring 107a Fixed sealing end face 201 Rotating shaft 202 Seal case 205a O-ring 207 Fixed sealing ring 207a Fixed sealing end face 208 Movable sealing ring 208a Movable sealing end face 209 Movable seal ring moving means (spring)
210 Movable seal ring holding means (connector)
211 Low-melting-point member 212a Elastic seal ring 212b Elastic seal ring 212c Elastic seal ring A Internal region A2 Rotating device-side internal region (supply source of high-pressure fluid)
F Sealed fluid (high-pressure fluid)
M Mechanical seal m Emergency seal G High-pressure gas (high-pressure fluid)

Claims (7)

シールケースに設けたケース側密封環と回転軸に設けた軸側密封環とを具備するメカニカルシールにより機内領域の被密封流体をシールするように構成された軸封装置であって、
当該メカニカルシールより機内領域側に非常時用シールを配設してあり、
当該非常時用シールが、前記回転軸に固定された固定密封環と、前記シールケースに、その端面である可動密封端面が当該固定密封環の端面である固定密封端面に接触して前記被密封流体をシールするシール位置と可動密封端面が固定密封端面から離間する非シール位置とに亘って、軸線方向に移動可能に保持された可動密封環と、可動密封環を前記非シール位置に保持する可動密封環保持手段と、可動密封環を当該非シール位置から前記シール位置へと強制移動させる可動密封環移動手段と、所定温度で溶融することによって、前記可動密封環移動手段による強制移動機能を発動させる低融点部材と、を具備するものであり、
前記可動密封環保持手段がシールケースと可動密封環との間に装填されて当該可動密封環を前記非シール位置に附勢保持するスプリングであり、
前記可動密封環移動手段が、シールケースと可動密封環との間に形成された密閉状の背圧室と、当該背圧室に供給されることにより可動密封環を前記スプリングの附勢力に抗して当該非シール位置から前記シール位置へと移動させる高圧流体と、当該高圧流体の供給源と背圧室とを連通する連通路とを具備するものであり、
前記低融点部材が、前記連通路への前記高圧流体の供給を阻止する状態で当該連通路に装填された栓体であることを特徴とする軸封装置。
A shaft seal device configured to seal a fluid to be sealed in a machine interior region with a mechanical seal comprising a case-side seal ring provided on a seal case and a shaft-side seal ring provided on a rotating shaft,
An emergency seal is arranged on the inside area side of the mechanical seal,
The emergency seal has a stationary seal ring fixed to the rotary shaft and the seal case, and the movable sealing end face, which is the end face of the seal case, contacts the fixed sealing end face, which is the end face of the stationary seal ring. a movable seal ring held movably in the axial direction between a sealing position where the fluid is sealed and a non-sealing position where the movable sealing end face is separated from the fixed sealing end face; and the movable sealing ring is held at the non-sealing position. movable seal ring holding means; movable seal ring moving means for forcibly moving the movable seal ring from the non-sealing position to the sealing position; and a low melting point member to be activated ,
The movable seal ring holding means is a spring loaded between the seal case and the movable seal ring to bias and hold the movable seal ring at the non-sealing position,
The movable seal ring moving means includes a sealed back pressure chamber formed between the seal case and the movable seal ring, and a movable seal ring that is supplied to the back pressure chamber to resist the urging force of the spring. and a high-pressure fluid that moves from the non-sealing position to the sealing position, and a communication passage that communicates the supply source of the high-pressure fluid and the back pressure chamber,
A shaft sealing device according to claim 1 , wherein said low-melting-point member is a plug mounted in said communicating passage in a state of blocking supply of said high-pressure fluid to said communicating passage .
前記高圧流体が被密封流体であり、前記高圧流体の供給源が機内領域であり、前記連通路が前記背圧室と機内領域とを連通する状態で可動密封環又はシールケースに形成されており、前記栓体が当該被密封流体との接触及び/又は前記メカニカルシールを構成するメカニカルシール構成部材からの伝熱により溶融されるものであることを特徴とする、請求項1に記載する軸封装置。 The high-pressure fluid is the fluid to be sealed, the supply source of the high-pressure fluid is the machine interior region, and the communication path is formed in the movable seal ring or the seal case in a state of communicating the back pressure chamber and the machine interior region. 2. The shaft seal according to claim 1, characterized in that said plug is melted by contact with said sealed fluid and/or heat transfer from a mechanical seal constituent member constituting said mechanical seal. Device. 前記高圧流体が被密封流体以外の加圧ガスであり、当該高圧流体の供給源が当該加圧ガスの貯留タンクであり、前記連通路が前記背圧室と当該貯留タンクとを連通するものであって、その少なくとも背圧室側部分がシールケースに形成されたものであり、前記栓体が、シールケースに形成された連通路部分に装填されたものであって、シールケースからの伝熱により溶融されるものであることを特徴とする、請求項1に記載する軸封装置。 The high-pressure fluid is a pressurized gas other than the sealed fluid, the supply source of the high-pressure fluid is a storage tank for the pressurized gas, and the communication path communicates the back pressure chamber and the storage tank. At least the back pressure chamber side portion of the seal case is formed in the seal case, and the plug body is loaded in the communicating passage portion formed in the seal case, and the heat transfer from the seal case 2. The shaft sealing device according to claim 1 , wherein the shaft sealing device is melted by 前記可動密封環移動手段が、シールケースと可動密封環との間に装填されて当該可動密封環を前記シール位置へと附勢するスプリングであり、前記可動密封環保持手段が、可動密封環を当該スプリングの附勢力に抗して前記非シール位置に保持する状態で当該可動密封環とシールケースとを連結する連結体であり、当該連結体の少なくとも一部分が前記低融点部材で構成されていることを特徴とする、請求項1に記載する軸封装置。 The movable seal ring moving means is a spring loaded between the seal case and the movable seal ring to urge the movable seal ring to the sealing position, and the movable seal ring holding means holds the movable seal ring. A connecting body that connects the movable seal ring and the seal case in a state of being held at the non-sealing position against the urging force of the spring, at least a part of the connecting body being made of the low-melting-point member. The shaft sealing device according to claim 1, characterized by: 前記連結体における前記低融点部材で構成された部分が、被密封流体との接触及び/又はシールケースからの伝熱により溶融されるものであることを特徴とする、請求項4に記載する軸封装置。 5. The method according to claim 4 , wherein the portion of the connecting body made of the low-melting-point member is melted by contact with the fluid to be sealed and/or heat transfer from the seal case . Shaft sealing device. 前記固定密封環が回転軸に固定された前記メカニカルシールを構成するメカニカルシール構成部材で兼用構成されていることを特徴とする、請求項1~5の何れかに記載する軸封装置。 The shaft sealing device according to any one of claims 1 to 5 , wherein said stationary seal ring is also configured by a mechanical seal component constituting said mechanical seal fixed to a rotating shaft . 前記固定密封環と前記回転軸との間及び前記可動密封環と前記シールケースとの間が、前記メカニカルシールを構成するメカニカルシール構成部材間をシールするOリングより耐熱性に優れた弾性シールリングでシールされていることを特徴とする、請求項1~6の何れかに記載する軸封装置。 An elastic seal ring that is superior in heat resistance to an O-ring that seals between the stationary seal ring and the rotating shaft and between the movable seal ring and the seal case and between the mechanical seal components that constitute the mechanical seal. The shaft sealing device according to any one of claims 1 to 6 , characterized in that the shaft sealing device is sealed with
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