JPH0229261Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、ポンプの回転軸を軸封するメカニカ
ルシールの摺動発熱を、該メカニカルシールを取
り付けたポンプの吐出流体を利用して除去する冷
却装置に関するものである。

〔従来の技術〕

たとえば石油精製プラント等において、原油か
ら生産された重質油や、アスフアルト、残渣油等
を圧送するポンプに用いられるメカニカルシール
は、熱交換器により所定の温度範囲に冷却した前
記重質油等の圧送流体を用いてフラツシングを行
ない、メカニカルシールの摺動熱を除去してい
る。

第２図は、上記メカニカルシールにおける従来
の冷却装置を概略的に示すもので、Ｐ１…Pnは
それぞれ重質油等の流体を圧送するポンプであ
る。各ポンプＰ１…Pnの回転軸１０１はそれぞ
れメカニカルシール１０２で軸封されている。各
ポンプＰ１…Pnの吐出口１０３から吐出される
前記重質油等の圧送流体の一部は、それぞれ配管
１０４を介して各メカニカルシール１０２の装着
空間（図示せず）へ導入されるようになつてお
り、各配管１０４の中途には、メカニカルシール
装着空間へ供給される重質油等の高温の流体（フ
ラツシング液）を所定の温度範囲（重質油の場合
は100〜180℃程度）に冷却するための蛇管式の熱
交換器１０５が接続されている。各熱交換器１０
５には、冷却水供給源１０６から配管１０７を通
じて冷却水が供給されている。

フラツシング液は、高圧側であるポンプ吐出口
１０３から、低圧側であるメカニカルシール１０
２の装着空間へ、その圧力差を利用して供給され
るもので、熱交換器１０５によつて適度に冷却さ
れたフラツシング液は、前記装置空間内で、メカ
ニカルシール１０２の摺動により発生する熱を吸
収した後、この装着空間から回転軸１０１の軸周
の空間を経て、低圧であるポンプ吸入側、すなわ
ちインペラー内径部近傍の空間（図示せず）へ環
流される。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかし、上記従来の構成によると、つぎのよう
な問題がある。

すなわち、メカニカルシール１０２の装着空間
へのフラツシング液供給は、ポンプの運転によつ
て生じる吸入側と吐出側の圧力差を利用して行な
われているため、Ｐ１…Pnのうちいずれかのポ
ンプを停止させると、この停止したポンプについ
ては、メカニカルシール１０２装着空間へのフラ
ツシング液の供給もなされなくなる。ところが、
各熱交換器１０５には、冷却水が常時供給されて
いることから、ポンプの停止によつてフラツシン
グ液の流れが停止した熱交換器１０５では、蛇管
１０５ａ内で、重質油等のフラツシング液が冷却
水により過度に冷却され、粘度が上昇し、ついに
は固化してしまうことがある。したがつて、この
ような場合は、運転が再開されたときに、フラツ
シング用の配管１０４が、蛇管１０５ａにおいて
閉塞された状態となるため、メカニカルシール１
０２の冷却がなされなくなつて、該メカニカルシ
ール１０２の寿命が著しく損なわれたり、詰まつ
てしまつた熱交換器１０５の補修も必要となる。

なお、このような不具合は、ポンプの停止によ
つてフラツシング液の流れが停止した熱交換器１
０５への冷却水の供給を停止させるようにするこ
とによつて解消可能であるが、この場合は冷却水
の供給装置が複雑になつてしまい、また、上記冷
却装置は、多量の冷却水の消費を必要とする点で
も問題がある。

そこで本考案は、冷却水の供給を一切必要とせ
ず、フラツシング液が過度の冷却によつて固化す
るといつた事態も生じ得ないメカニカルシール用
冷却装置を提供せんとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本考案に係るメカニカルシール用冷却装置は、
ポンプ吐出口と、該ポンプの回転軸の軸周をシー
ルするメカニカルシールが装着された空間とを結
ぶ配管の中途に設けられ、所要の容積の気室を残
して下部に適量の冷媒液が封入された密閉容器
と、該密閉容器内の前記冷媒液中を通り両端が前
記配管に接続される放熱パイプとを備えてなるも
のである。

〔作用〕

すなわち、本考案の冷却装置は、液相から気
相、気相から液相への相変態に伴なう潜熱の吸
収・放出を利用したもので、密閉容器下部の冷媒
液は、ポンプ吐出側からメカニカルシールが装着
された空間側へ向けて放熱パイプ内を流れる流体
（フラツシング液）の熱を、潜熱（気化熱）とし
て吸収して蒸発し、この冷媒蒸気は、前記密閉容
器上部の気室内で飽和して、前記潜熱を放出しな
がら凝結し、再び液相となつて密閉容器下部へ環
流される。

〔実施例〕

つぎに、本考案の一実施例を第１図に基いて説
明する。

１は、生産された重質油を圧送するポンプのハ
ウジング、２はハウジング１内に挿通され当該ポ
ンプの図示しないインペラーを駆動させる回転軸
である。３はハウジング１と回転軸２の間に形成
された装着空間８に装着されたメカニカルシール
で、ハウジング１内周に気密的に支持された非回
転のフローテイングシート４と、回転軸２外周に
気密的に支持されて回転し、かつバネ６によつて
軸方向に押圧されたシールリング５とを有し、こ
のフローテイングシート４とシールリング５が互
いに密接摺動することにより軸封作用をなす。ハ
ウジング１には、内周端が、メカニカルシール装
着空間８のうちメカニカルシール３の密封摺動部
７近傍の空間へ開口するフラツシング液供給孔９
が穿たれている。

１１はフラツシング液冷却装置としての熱交換
器で、熱伝導性の良好な金属からなり上部外面に
多数の放熱フイン１３が突設形成された中空の密
閉容器１２と、この密閉容器１２内の下部を通り
熱伝導性の良好な金属からなる蛇管状の放熱パイ
プ１４とを有し、密閉容器１２内の下部に、放熱
パイプ１４全体を浸す適量の冷媒液１５を封入し
たものである。密閉容器１２内の上部は、蒸発空
間である気室１６となつている。密閉容器１２外
部へ突き出した放熱パイプ１４の一端１４ａは、
ポンプの吐出口から導出した配管１７と接続さ
れ、また放熱パイプ１４の他端１４ｂは、前記フ
ラツシング液供給孔９へ延びる配管１８と接続さ
れている。

上記構成において、メカニカルシール３のフラ
ツシングは、ポンプの運転によつて高圧となる前
記ポンプ吐出口と、低圧となる前記インペラーの
内径部近傍空間との圧力差を利用して、前記吐出
口から吐出される重質油をフラツシング液として
メカニカルシール装着空間８へ導入することによ
り行なわれる。ポンプ吐出口からの高温のフラツ
シング液が、配管１７を介してフラツシング液冷
却装置１１の放熱パイプ１４へ流入すると、この
フラツシング液の熱は、放熱パイプ１４の壁面を
介して冷媒液１５に吸収される。冷媒液１５は、
吸収した熱エネルギーを気化潜熱として、密閉容
器１２内で盛んに蒸発する。蒸発によつて生じた
冷媒蒸気１５′は気室１６内で対流し、密閉容器
１２の外部は内部より低温であるため、密閉容器
１２の内壁との接触部分において冷媒蒸気１５′
を冷却されて飽和し、前記蒸発の際に吸収した潜
熱を盛んに放出しながら凝結する。密閉容器１２
は、低温である外部空間との接触面積（放熱面
積）が、放熱フイン１３によつて大きなものとな
つているため、凝結する冷媒蒸気１５′からの熱
は、この密閉容器１２の壁面を介して効率よく外
部空間へ放出される。そして、凝結によつて密閉
容器１２の内壁に付着した冷媒液１５は自らの重
さで流れ落ち、密閉容器１２下部へ環流される。
すなわち、この熱交換器１１は、冷媒の相変態に
伴なう冷却サイクルを利用して、放熱パイプ１４
を流れるフラツシング液の熱を除去しているもの
で、従来の冷却装置と異なり、冷却水の供給を全
く必要とせず、かつ何ら動力を必要としないとい
つた点に大きな特徴がある。

このようにして、放熱パイプ１４内を通る過程
で熱が除去され、低温となつたフラツシング液
は、配管１８を経てハウジング１のフラツシング
液供給孔９からメカニカルシール装着空間８内へ
流入する。ここで、フラツシング液はメカニカル
シール３の密封摺動部７で発生した熱を吸収し、
ハウジング１と回転軸２の間の隙間１０を経て、
低圧である前記インペラーの内径部近傍空間へ流
出する。また、ポンプが停止すると、フラツシン
グ液の上記流れも停止するが、これに伴ない熱交
換器１１の放熱パイプ１４から冷媒液１５への熱
の授受および熱交換器１１内での冷却サイクルも
止まるため、ポンプの停止中に、放熱パイプ１４
内でフラツシング液が過度に冷却されてしまうよ
うなことはない。

なお、密閉容器１２に封入される冷媒液１５と
しては、たとえばフロン、あるいは水、ジフエニ
ール系熱媒油、ベンゼン、メタノールアセトン、
アンモニア等があり、フラツシング液（メカニカ
ルシール３による密封対象流体）の熱伝導性や温
度、圧力、ポンプの回転速度やフラツシング液の
流速等の条件を考慮して適宜選択する。また、放
熱パイプ１４の長さ、冷媒液１５の液面の面積、
密閉容器１２の容積等も、冷媒効率を決定する要
素であるため前記各条件を考慮してこれらを設定
することにより、適切な冷却効果を得ることがで
きる。

〔考案の効果〕

以上説明したとおり、本考案のメカニカルシー
ル用冷却装置は、密閉容器内に封入した冷媒の相
変態に伴なう潜熱の吸収・放出を利用してフラツ
シング液の冷却を行なうもので、従来の蛇管式熱
交換器による冷却の場合と異なり、冷却水の供給
を全く必要としないため、冷却水の消費によるコ
ストがかからず、また、ポンプが停止して冷却装
置の放熱パイプ内におけるフラツシング液の流れ
が止まると、密閉容器内での熱サイクルも止まる
こととなり、過度の冷却によるフラツシング液の
固化といつた不具合が起こらないものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のメカニカルシール用冷却装置
の一実施例を示す概略構成図、第２図は従来の冷
却装置を示す概略構成図である。 １……ポンプのハウジング、２……回転軸、３
……メカニカルシール、８……メカニカルシール
の装着空間、９……フラツシング液供給孔、１１
……熱交換器、１２……密閉容器、１４……放熱
パイプ、１５……冷媒液、１５′……冷媒蒸気、
１６……気室、１７，１８……配管。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ポンプ吐出口と、該ポンプの回転軸の軸周をシ
   ールするメカニカルシールが装着された空間とを
   結ぶ配管の中途に設けられ、所要の容積の気室を
   残して下部に適量の冷媒液が封入された密閉容器
   と、該密閉容器内の前記冷媒液中を通り両端が前
   記配管に接続される放熱パイプとを備えたことを
   特徴とするメカニカルシール用冷却装置。