JPH04101864U - 緊急用軸シール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は高温ポンプ等のシールが破れた場
合、内部の高温液体等が外部に漏出しないよう、長時
間、かつ、安定的に軸封可能な緊急用軸シールを提供す
ることを目的とする。 【構成】 本考案は主軸にフランジ状に固定された従動
リングと、主軸を囲うケーシングの内側にフランジ状に
設けられ上記従動リングと軸方向に所要の間隙を有する
ケースフランジと、上記従動リングとケースフランジと
の間隙に主軸を囲んで軸方向に並べられたシールリング
支持部材及びシールリングと、上記シールリング支持部
材とシールリングとの間に介装され両端面が内周にむか
って細るテーパをなすとともに所定の高温によって半径
方向に収縮し上記テーパによってシールリング支持部材
とシールリングとを上記従動リングとケースフランジに
水密状に押圧する形状記憶合金製の環状部材とを具備し
てなることを特徴とする緊急用軸シールを構成とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、各種高温高圧ポンプ等の回転機械の緊急用軸シールに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来のボイラ給水ポンプやボイラー循環ポンプ等においては、高温高圧の液体 をシールするために軸シールとして例えば図４に示すような多段のメカニカルシ ールが用いられている。

【０００３】 即ち、主軸２とケーシング１間に構成される軸シール部は、底部より第１段シ ールランナ３と第１段シールリング４から成る１段目メカニカルシール、第２段 シールランナ５と第２段シールリング６から成る２段目メカニカルシールの２重 シール構造である。今、１段目メカニカルシールは主シールであって、図示しな いポンプ内圧力のほとんどの圧力を減圧し、シール構造前後の差圧が大きく、長 寿命が要求されるときには非接触シールが採用されることもある。２段目メカニ カルシールは、万一、１段目メカニカルシールが損傷した場合でもポンプ内圧に 耐え、外部即ち、図の上方への大量漏洩を防止するためのバックアップシールと しての役割を有する。

【０００４】 また１段目メカニカルシールと主軸先端との間には、パージ水が注入されてお り、パージ水が下降することにより、高温水が上部シール部へ流入せず、軸シー ル部は循環高温水に比べて十分に低い温度に維持される。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

上記従来の軸シールには解決すべき次の課題があった。

【０００６】 即ち、軸シール部のシール機能が正常に動作し、第１段シールからのリーク量 は許容された領域内にあり、かつ適量のシール水がパージされている場合には、 軸シール部は、十分に低い温度雰囲気に維持されるが、機器の故障等によりシー ル水のパージが停止した場合、循環高温水が冷却されずに上方へ流入し、軸シー ル部が高温状態にさらされ、シール部材間の密封あるいはシールリングの摺動部 に多用されている耐熱性に劣るＯリング等の損傷を招き、シールが破損し、外部 への高温水の流出を招く危険性がある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記課題の解決手段として、主軸にフランジ状に固定された従動リン グと、主軸を囲うケーシングの内側にフランジ状に設けられ上記従動リングと軸 方向に所要の間隙を有するケースフランジと、上記従動リングとケースフランジ との間隙に主軸を囲んで軸方向に並べられたシールリング支持部材及びシールリ ングと、上記シールリング支持部材とシールリングとの間に介装され両端面が内 周にむかって細るテーパをなすとともに所定の高温によって半径方向に収縮し上 記テーパによってシールリング支持部材とシールリングとを上記従動リングとケ ースフランジに水密状に押圧する形状記憶合金製の環状部材とを具備してなるこ とを特徴とする緊急用軸シールを提供しようとするものである。

【０００８】

【作用】

本考案は上記のように構成されるので次の作用を有する。

【０００９】 即ち、主軸側の従動リングとケーシング側のケースフランジとの間隙に、主軸 を囲んで軸方向に並べられたシールリング支持部材及びシールリングはそれらの 間に介装された形状記憶合金製の環状部材とともに通常の温度域では従動リング とケースフランジとに水密状に接することなく（但し、何れか一方に接していて もよい）、保持されている。ところが、たとえば、高温水を軸封している別のシ ールが故障し、上記環状部材へ高温水が到来すると環状部材はその熱によって半 径方向に収縮し、その両端面のテーパによってシールリング支持部材とシールリ ングとを両方へ、つまり軸方向に押しやり、主軸側の従動リングとケーシング側 のケースフランジとに水密状に押圧するので、高温水は其処で軸封され、それ以 上には進めない。つまり遮断される。

【００１０】

【実施例】

本考案の一実施例を図１〜図３により説明する。

【００１１】 図１は本実施例に係る緊急用軸シールを主軸２の軸心に沿って切断した断面図 、図２は図１の環状部材３４を取出して示した図、図３は図１の状態から高温水 により環状部材３４が収縮（図の左方に移動）し、シール作用に移った状態の図 である。

【００１２】 これらの図において本実施例の緊急用軸シールは、ポンプの主軸２に固定され た従動リング３１と主軸２を囲繞して保持されるケースフランジ３２との間に主 軸２を囲んで軸方向に並べられた、ケースフランジ３２に固定される環状のシー ルリング支持部材３３、Ｎｉ−Ｔｉ合金あるいはＦｅ系合金である形状記憶合金 を加工した断面がＸ字形状で、かつ、端面がテーパ面を形成する環状部材３４お よびシールリング３５とバネ４１，４２から成る。形状記憶合金の変態点以下の 低い温度においては、シールリング３５と従動リング３１とは主軸２の軸方向に すきまＨ１を有するように設計されている。バネ４１は、円周方向数個所に装着 されシールリング支持部材３３、環状部材３４およびシールリング３５を軸方向 に適切な面圧で拘束し、脱落を防止するためのものである。バネ４２は、周方向 数個所に装着され環状部材３４をシールリング３５に対して同心に維持するため のものである。図示しない従来型の通常シールが破損し、高温水が流入し、シー ルまわりが高温状態になった場合には、環状部材３４は、図２に点線で示すよう に半径方向に収縮するように、環状部材３４に記憶トレーニングを施してある。 図３に示すように、内周にむかって、即ち、図の左方にむかって細るテーパを有 する環状部材３４の収縮により、相対的にシールリング３５は、従動リング３１ に接近し、やがて変形応力に対応した面圧を生じてシールリング３５と従動リン グ３１は接点Ｃで接触する。

【００１３】 また、シールリング支持部材３３と環状部材３４およびシールリング３５と環 状部材３４は変形時にはほぼ半径方向に相対的にすべり、シールリング３５が従 動リング３１に接点Ｃで接触すると、環状部材３４の外周側の接点ＡおよびＢで 、シールするに十分な接触面圧を発生する。

【００１４】 さらに、主軸２およびケースフランジ３２等の熱変形により、主軸２とハウジ ングの軸方向の相対変位を生じた場合にも、接点Ａ，ＢおよびＣの接触面圧が適 切な値となるように形状記憶合金製の環状部材３４の断面はＸ字形状とされ、軸 方向のバネ作用を有している。この結果、たとえば、図の下方に設けられていた 別の通常型のシールが破損し、下方から図示しないケーシングと主軸２との間を 通って高温水が到来しても、環状部材３４がそれに触れて半径方向に収縮し、上 記の通り、従動リング３１とケースフランジ３２との間を水密状に塞ぐので、高 温水は遮断されて、それ以上、上方へは進めず、外部への高温水の漏出が阻止さ れる。その際、環状部材３４は金属であるから、たとえば従来のＯリング等、有 機材よりなるシール部材に比して耐熱性が格段に高く、かつ、熱劣化が生じない ので安定的に長時間、高温水を遮断し続けることができる。

【００１５】 なお、上記実施例ではシールリング支持部材３３をケースフランジ３２に固設 したが、必ずしも固設を必要とするものではなく、要するに環状部材３４が収縮 した際、シールリング支持部材３３、環状部材３４及びシールリング３５の移動 に伴なう展張力によって水密を果たす程度に保持されていればよい。

【００１６】 また、上記実施例では、高温水が下から、即ち、環状部材３４の外周に到来す る例について説明したが、上から、内周に到来する場合も同等の効果が発揮され ることはいう迄もない。また、対称は他の高温液体、高温ガスであってもよい。

【００１７】 以上の通り本実施例によれば、通常の軸シールが破れて高温液体、高温ガス等 が通り抜ける部位に設けられて、長時間かつ安定的に高温液体、高温ガス等を軸 封することができるので、緊急時の外部への高温流体の漏出を防止でき、火傷、 他の機器の損傷等の二次災害を防止できるという利点がある。

【００１８】 また、長時間、軸封が可能なので、故障に際し、高温水等が十分に冷却するの を待って対策することができ、その面からも安全、確実な後処理を行なえるとい う利点がある。

【００１９】

【考案の効果】

本考案は上記のように構成されるので次の作用を有する。

【００２０】 即ち、高温収縮を記憶された形状記憶合金を用い、別に設けた通常のシールが 破損し、高温水が到来した場合に、ケースフランジと主軸との間に接触式シール 部を形成するため、高温水の外部への流出を防止し、機器の損傷、周囲への危険 を回避できる。

【００２１】 また、Ｏリング等、耐熱性に劣る部材を用いることなく、高温水を軸封するの で高温範囲の、かつ、安定性に優れたシールが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係る緊急用軸シールの主軸
に沿った縦断面図である。

【図２】図１中の形状記憶合金製環状部材の変形説明図
である。

【図３】高温環境下における図１の構成のシール作用の
説明図である。

【図４】従来の多段メカニカルシールを示す縦断面図で
ある。

【符号の説明】

２ 主軸 ３１ 従動リング ３２ ケースフランジ ３３ シールリング支持部材 ３４ 環状部材 ３５ シールリング ４１，４２ バネ Ａ，Ｂ，Ｃ 接点

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸にフランジ状に固定された従動リン
   グと、主軸を囲うケーシングの内側にフランジ状に設け
   られ上記従動リングと軸方向に所要の間隙を有するケー
   スフランジと、上記従動リングとケースフランジとの間
   隙に主軸を囲んで軸方向に並べられたシールリング支持
   部材及びシールリングと、上記シールリング支持部材と
   シールリングとの間に介装され両端面が内周にむかって
   細るテーパをなすとともに所定の高温によって半径方向
   に収縮し上記テーパによってシールリング支持部材とシ
   ールリングとを上記従動リングとケースフランジに水密
   状に押圧する形状記憶合金製の環状部材とを具備してな
   ることを特徴とする緊急用軸シール。