JPH0450744A

JPH0450744A - メカニカルシールの漏洩検査装置

Info

Publication number: JPH0450744A
Application number: JP15976490A
Authority: JP
Inventors: Akio Endo; 遠藤　昭夫; Wataru Sagawa; 渉佐川; Masaaki Tanaka; 賢彰田中; Hidetoshi Takehara; 武原　秀俊
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-06-20
Filing date: 1990-06-20
Publication date: 1992-02-19
Anticipated expiration: 2011-08-28
Also published as: JP2529007B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、ポンプ等の回転軸における軸封部に用いられ
るメカニカルシールの軸封性能を確認するための検査方
法とその検査装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図に示すように、ポンプの回転軸軸封部に用いられ
るメカニカルシールは、シャフト１がケーシング２を貫
通する部位の隙間から、内液３が外部へ漏れたり、外の
空気が内部へ侵入するのを防止するために用いられる。

ケーシング２に取付けられるシールフランジ４にはシー
トリング５が固定されている。シャフト１には、シャフ
トスリーブ６、摺動面７でシートリング５と回転接触す
る従動リング８、シールパツキン９、シールパツキン押
さえ１０、スプリング１１、スプリングホルダー１２が
取付けられており、シャフト１と共に回転する構造とな
っている。また、従動リング８、シールパツキン９、シ
ールパツキン押さえ１０は軸方向にも動き、シールパツ
キン９はシャフトスリーブ６と従動リング８の隙間から
の漏洩を防止する。従動リング８とシートリング５はス
プリング１１により常時密着しており、シャフト１の軸
方向往復移動は、スプリング１１により吸収される構造
となっている。

このようなメカニカルシールは軸封性能を検査するため
に、漏洩検査が実施される。

第５ｍに、従来のポンプのメカニカルシール漏洩試験装
置を示す。

従来の漏洩検査装置は、円筒上の加圧容器１３に固定さ
れたシャフト１に、メカニカルシール１４を取付けたの
ち、メカニカルシール１４をボルト１５により加圧容器
１３に密閉取付けする構造となっており、加圧容器１３
の内部に加圧装置１６により加圧された加圧流体２９を
注入することにより、メカニカルシールから加圧流体２
９が漏れ出るか否かを見定めて静的な軸封機能を検査す
るものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

第５図に示す漏洩試験装置を用いる従来のメカニカルシ
ール漏洩検査は、室温での試験であり、またシャフトの
回転及び上下動を考慮しない静的なメカニカルシール漏
洩検査方法である。メカニカルシールは、第５図の静的
漏洩検査装置によって軸封性能を確認したのち、実機に
取付けられる。

しかしながら、実機では、シャフトの回転および内液の
圧力状態に応じたシャフトの上下動（軸方向移動）が生
じる。この時、何らかの原因によって、シャフトスリー
ブとシールパツキンの接触摺動画の滑りが阻害されると
、シャフトの動きにつれて従動リングがシートリングに
過大に押し付けられるため、従動リングとシートリング
の摺動面の圧力が高くなる。この結果、異常摺動発熱が
発生し、従動リング及びシートリングが損傷することよ
って、軸封性能が損なわれる場合がある。

また、従動リング及びシートリングの摺動面の軸封状態
は、シャフト回転による摺動発熱あるいは内液の運転時
の温度によって影響を受けるため、静的な漏洩検査時に
は間運無くても、実機に組み込み、実際にポンプを運転
した場合に、漏洩等の不具合を生じる可能性がある。

すなわち、実機運転状態を模擬していない従来のメカニ
カルシール漏洩検査方法では、このような実機における
シャフトの回転および上下動、環境温度に起因する不具
合事象を検知できないため、十分なメカニカルシールの
軸封性能の確認ができないという問題があった。

本発明の第１目的は、メカニカルシールの動的な漏洩性
能を確認するために、ポンプの運転状態に極力近い状態
を模擬したメカニカルシールの軸封性能検査方法を提供
することで、第２目的は、その試験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〕

上記第１目的は、回転軸に装着したメカニカルシールの
一方側と他方側との間に差圧を与え、その差圧を与えた
環境下で前記回転軸に回転力と前記回転軸の回転面とは
角度を成す方向の力とを加える過程を有するメカニカル
シールの漏洩検査方法という第１手段により達成される
。第２目的は、加圧容器と、前記加圧容器内に少なくと
も一部分が回転自在に挿入された回転軸と、前記回転軸
と前記加圧容器との間に装着されたメカニカルシールと
、前記回転軸に接続された回転軸の回転訃動装璽と、前
記回転輪に前記回転軸の回転を自由にし、軸長方向に係
合自在に装備された前記回転軸の軸方向駆動装置と、前
記加圧容器内と圧力を供給出来るように接続された加圧
装置とを有するメカニカルシールの漏洩検査装置という
第２手段によって達成される。第２目的は、加圧容器と
、前記加圧容器内に少なくとも一部分が回転自在に挿入
された回転軸と、前記回転軸と前記加圧容器との間に装
着されたメカニカルシールと、前記回転軸に接続された
回転軸の回転駆動装置と、前記回転軸に前記回転軸の回
転を自由にし、軸長方向に係合自在に装備された前記回
転軸の軸方向駆動装置と、前記加圧容器内と圧力を供給
出来るように接続された加圧装置と、前記加圧装置の圧
力媒体の温度調整装置とを有するメカニカルシールの漏
洩検査装置という第３手段によっても達成される。

〔作用〕

第１手段によれば、メカニカルシールに差圧を与えた状
態で回転軸に回転とその回転面とは角度を成す移動力を
加えることで動的に漏洩検査できるから、従来よりも実
機使用状態に近い動きを回転軸に与えて漏洩検査が確実
に行える。

第２手段によれば、加圧装置で加圧容器内の圧力を高め
てメカニカルシールの両側に差圧を与え、その状態で回
転駆動装置で回転軸を回転させ、且つ回転軸に軸方向駆
動装置により回転軸のスラスト方向の力を加えることが
出来る。このようにすることにより、メカニカルシール
に差圧を与えた状態で回転軸に回転とその回転面とは角
度を成す移動力を加えることで動的に漏洩検査できるか
ら、従来よりも実機使用状態に近い巣きを回転軸に与え
て漏洩検査が確実に行える。

第３手段によれば、加圧装置で加圧容器内の圧力を高め
てメカニカルシールの両側に差圧を与え、且つその加圧
媒体を加温装置で加温して高温と成し、その状態で回転
駆動装置で回転軸を回転させ、且つ回転軸に軸方向駆動
装置により回転軸のスラスト方向の力を加えることが出
来る。このようにすることにより、メカニカルシールに
差圧と試験しようとする温度環境とを与えた状態で回転
軸に回転とその回転面とは角度を成す移動力を加えて動
的に漏洩検査できるから、従来よりも実機使用状態に近
い動きと温度環境下にて漏洩検査が確実に行える。

〔実施例〕

以下、本発明による第１実施例を第１図に基づいて説明
する。

試験台４７の上部外側に固定された回転駆動装置２３（
電動モータ）は回転制御装置！２４で回転数などが制御
できる。その回転駆動装置２３の回転軸には、水平な円
板が付けられた円板付きシャフト２１の上端部が上部カ
ップリング２２で連結されている。その円板付きシャフ
ト２１の下端部は下部カップリング２０で回転軸である
シャフト１の上端部に連結される。そのシャフト１の下
端部は加圧容器１７内底部へ軸受１９を介して回転及び
上下動自在に取り付けられる。その加圧容器１７は試験
台４７内底部に固定設置される。

シャフト１には従来と同様にメカニカルシール１４が装
着され、そのメカニカルシール１４のシールフランジ部
分は加圧容器１７の上部を密閉封鎖するようにスタッド
ボルト４８により他のカバー１８やガイド２８と共にそ
の加圧容器１７に固定される。

カバー１８はメカニカルシール１４の上端面を覆ってお
り、そのカバー１８とシャフト１との間にはシャフト１
の回転と上下動を許す様に回転軸１９が装備されている
。ガイド２８は円筒状であり、その内側には円板付きシ
ャフト２１の円板部分を軸受２５を介して上下方向から
挾んでいる上部軸受ホルダー２６と下部軸受ホルダー２
７が上下動自由に入れられている。上部軸受ホルダー２
６と下部軸受ホルダー２７とは上下にあわせられてボル
トにより一体に締結されている。そのホルダー２６．２
７内の軸受２５によりシャフト１は回転自由であり且つ
ホルダー２６．２７と上下方向に係合可能である。

シャフト１の軸方向駆動装置は、それらホルダー２６．
２７と軸受２５のほかに、次のような構成から成る。即
ち、試験台４７に固定されたカム回転駆動装置３２内の
駆動モータの回転軸に偏心カム３０の回転軸が連結され
、その駆動モータは回転制御装置３１により回転角度等
が制御される。

このような軸方向駆動装置は駆動モータにより偏心カム
３０を回転させると、その偏心カム３０の回転によりホ
ルダー２６，２７がガイド２８に案内されて下方に押し
動かされる機能がある。

シャフト回転駆動装置２３の回転能動軸の上端面に向か
いあわせて変位計３３が配備され、その変位計３３は軸
方向駆動装置により与えられたシャフト１の変位をその
シャフト１と連続しているシャフト回転駆動装置２３の
回転駆動軸の上下変位を計測して知るようにしである。

カバー１８とメカニカルシール１４との間の隙間にはパ
イプ４４を介して流量計４５が連通されている。そのパ
イプ４４の途中には温度計４６が接続されている。

加圧容器１７には圧力媒体である水２９を蓄えた貯水槽
３８がパイプ５０．５１により開閉弁５２．５３を介し
て連通されている。一方のパイプ５０の途中には圧力媒
体を昇圧する加圧ポンプ４０と圧力計４２と温度計４３
とが接続されている。他方のパイプ５１の途中には、熱
交換器４１と圧力計４２が接続されている。

この第１実施例にあっては、開閉弁５２．５３を開いて
加圧ポンプ４０で貯水槽３８内の水をパイプ５０．５１
と加圧容器１７内とに通して循環させる。その循環途中
に水２９が熱交換器４１を通るから、その水２９はボイ
ラーからの高温媒体を熱交換器に供給されている熱交換
器により加温される。その水２９の温度を下げる場合に
は熱交換器４１に冷凍機からの冷媒を供給してやればよ
い。その水２９の温度を温度計４３で計測して試験環境
の温度に成ったら、一方の開閉弁５２を閉じて他方の開
閉弁５３．５４を開いておく。そのような開閉弁の開閉
状態で、加圧ポンプ４０により水を加圧容器１７内に加
圧供給して行くと、加圧容器１１７内の圧力は高まり、
メカニカルシール１４にたいして加圧容器１７内側とカ
バー１８側との両側間に差圧状態を与えることが出来る
。

その差圧程度は加圧ポンプ４ｏによる加圧量によるから
、圧力計４２で加圧量を計測して試験環境圧力に成った
ら、開閉弁５３．５４も閉鎖し、加圧ポンプ４０による
増圧作業を止める。

次に、回転駆動装置２３を稼働してシャフト１を回転す
る。回転制御装置により試験回転数の回転量となるよう
に回転駆動装置２３を制御する。

シャフト１が回転するときには、それとカップリング２
０．２２で接続された円板付きシャフト２１も回転する
が、その円板付きシャフト２１の円板部は軸受２５によ
り上下方向がら挾まれているから、何等障害無く回転し
、シャフト１の回転を妨害しない。

次に、カム回転駆動装置３２により、偏心カム３０を回
転すると、その回転角度に応じた量だけ、上部軸受ホル
ダー２６と下部軸受ホルダー２７とをガイド２８に沿っ
て下方へ押し込むことが出来る。その押し込み作用によ
り、円板付きシャフト２１が下方へ押し込まれ、その円
板付きシャフト２１と接続されているシャフト１にも押
し込みカが作用して加圧容器１７内の圧力で上向きのカ
が作用しているシャフト１を下方へ動かすことが出来る
。そして、偏心カム３０の回転数をカム回転制御装置３
１で一定に決めてやれば、シャフト１にたいして連続し
て繰返しの上下作用力を与えることが出来る。

このようにして、シャフト１とシャフト１側に装着され
たメカニカルシール１４部分に回転力と軸方向作用力と
を差圧及び試験温度環境下で与える。その軸方向作用力
による軸方向への変位量は、変位計３３で計測して適切
な変位を与える。試験中に、水２９の温度が低下してき
たりあるいは上がってきた場合には、開閉弁５４を閉じ
たままで開閉弁５２．５３を開き、加圧ポンプ４０で水
２９を熱交換器４０にとおし、試験温度に戻す。

試験中における水２９の温度監視は、熱交換器４１に高
温媒体あるいは冷媒を供給しない状態で、開閉弁５４を
閉じて開閉弁５２．５３を開いた状態とし、加圧ポンプ
４０で水２９を各パイプ５０゜５１間で循環させ、途中
の温度計４３で温度計測して行う。

試験中にメカニカルシール１４とシャフト１の間から、
加圧容器１７内の水２９が、カバー１８とメカニカルシ
ール１４上面との間に漏洩すると、その漏洩水はパイプ
４４を通って流量計４５に導入され、その流量計４５に
て漏洩水量が計測される。さらには、温度計４６により
温度が計測される。

試験が終われば、開閉弁５２．５４を開いて加圧容器１
７内の圧力を抜き去り、スタッドボルト４８やカップリ
ング２ｏを取外してメカニカルシール１４とシャフト１
を取り出して、試験に合格したものについては実機に採
用する。その採用時点までには、試験により、メカニカ
ルシール１４の摺動部もなじんでいるので、実機に採用
するのに都合がよい。

本発明の第２実施例は、第２図に示されており、上述の
第１実施例の軸方向駆動装置をカム方式からアキュムレ
ータ方式に変更したものです。他の部分については第１
実施例と同じである。このために、第２図中で第１実施
例と同じものについては同じ符号を付けて本文での説明
を省略し、以下に変更点を主体に説明する。

試験台４７の内側上部に取り付いた複数本のアキュムレ
ータである油圧シリンダ３４は、その油圧制御装置３５
により、油圧シリンダ３４のピストンロンドの伸縮方向
や伸縮量や伸縮力が制御される。

この油圧シリンダ３４のピストンロンドは上部軸受ホル
ダ−２６上面に取り付けられている。

第２実施例では、シャフト１への軸方向の作用力は油圧
制御装置３５により油圧シリンダ３４を伸縮制御するこ
とにより上部軸受ホルダー２６と下部軸受ホルダー２７
とを上下に動かすことにより円板付きシャフト２１を経
由してシャフト１に軸方向の作用力を与えることが出来
る。

その他の動きは第１実施例と同じである。

第２実施例によれば、第１実施例による作用効果に加え
て、油圧シリンダ３４による上方への引上げ力によりシ
ャフト１しこ強制的に軸方向上向きの動きを与えること
が出来る。このことによれば、軸方向の動きに関して、
強制力による試験が行いやすい。

本発明の第３実施例は、第３図に示されており、上述の
第１実施例の軸方向駆動装置をカム方式からねじ送り方
式に変更したものです。他の部分については第１実施例
と同じである。このために、第３図中で第１実施例と同
じものについては同じ符号を付けて本文での説明を省略
し、以下に変更点を主体に説明する。

試験台４７の上部は中央部で円筒状にされ、その円筒状
内面に雌ねじが加工されている。その雌ねじには円筒状
ボルト３６が螺合されている。円筒状ボルト３６は、上
部に回転ハンドルを有する円筒形状を有し、その円筒形
状の外周面には先述の雌ねじに螺合できる雄ねじが加工
されているものである。その円筒状ボルトの下端は上部
軸受ホルダー２６の上面に突き当てられている。この円
筒状ボルト３６を採用するに心して、回転駆動装置２３
の据付けは以下のようにされる。即ち、試験台４７の上
に補助台３７を固定して、その補助台３７の上に回転駆
動袋Ｗ１２３を固定して据え付けである。

本実施例では、次のようにシャフト１に軸方向作用力を
与える。即ち、円筒状ボルト３６を回転して円筒状ボル
ト３６を下方にねじ送りすると、上部軸受ホルダー２６
と下部軸受ホルダー２７とが下方へ押されて行くから、
その押されたことによる円板付きシャフト２１の円板に
加わる軸方向下方への作用力が、シャフト１への下方へ
の作用力として働く。

その他の動きは第１実施例と同じである。

第３実施例によれば、第１実施例による作用効果に加え
て、軸方向駆動装置がねし送りによるものであるから、
シャフト１の下方への変位を一定に維持することが容易
である。

いずれの実施例でも、実機での運転温度、シャフト１の
回転及びシャフト１の上下動を模擬したメカニカルシー
ル１４の漏洩検査が可能となり、メカニカルシール１４
の不具合の事前発見及びメカニカルシール１４の実機採
用後の償頼性の向上が図れる。

〔発明の効果〕

請求項１の発明によれば、シャフト回転及びシャフトの
上下動を実機に模擬したメカニカルシールの漏洩検査が
可能となり、メカニカルシールの不具合の事前発見及び
メカニカルシールの信頼性の向上が図れるメカニカルシ
ールの漏洩検査方法が提供できる。

請求項２の発明によれば、シャフト回転及びシャフトの
上下動を実機に模擬したメカニカルシールの一洩検査が
可能となり、メカニカルシールの不具合の事前発見及び
メカニカルシールの信頼性の向上が図れるメカニカルシ
ールの漏洩検査装置が提供できる。

請求項３の発明によれば、運転温度、シャフト回転及び
シャフトの上下動を実機に模擬したメカニカルシールの
漏洩検査が可能となり、メカニカルシールの不具合の事
前発見及びメカニカルシールの信頼性の向上が図れるメ
カニカルシールの漏洩検査装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例による検査装置の縦断面図
、第２図は本発明の第２実施例による検査装置の縦断面
図、第３図は本発明の第３実施例による検査装置の縦断
面図、第４図はメカニカルシールの＊＊５ｉＷＡ、第５
図は従来のポンプ用メカニカルシール湯１１愉＊＊置の
一鴫的曖ｗｔｍ図である。１・・・シャフト、１４・・・メカニカルシール、１７
・・加圧容器、１８・・・カバー、１９・・軸受、２０
・・・カップリング、２１・・・円板付きシャフト、２
２・・カップリング、２３・・・回転駆動装置、２４・
・回転制御装置、２５・・・軸受、２６・・・上部軸受
ホルダー２７・・・下部軸受ホルダー、２８・・・ガイ
ド、２９水、３０・・・偏心カム、３１・・カム回転ｆ
！１１１ｖｌｉ装置、３２・・・カム回転制御装置、３
３・・・変位計、３４油圧シリンダ、３５・・・油圧制
御装置、３６・・・円筒状ボルト、３７・・・嬌助台、
３８・・・貯水槽、４０・・加圧ポンプ、４１・・・熱
交換器、４２・・・圧力計、４３・・・温度計、４４，
５０，５１・・・パイプ、４５・・・流量計、４６・・
・温度計、４７・・・試顧台、４８・・１４１図第２図手続補正書（自発）事件の表示平成２年特許願第発明の名称メカニカルシールの漏洩検査方法及びその装置補正をす
る事件との関係名称（５１０）者

Claims

【特許請求の範囲】１、回転軸に装着したメカニカルシールの一方側と他方
側との間に差圧を与え、その差圧を与えた環境下で前記
回転軸に回転力と前記回転軸の回転面とは角度を成す方
向の力とを加える過程を有するメカニカルシールの漏洩
検査方法。２、加圧容器と、前記加圧容器内に少なくとも一部分が
回転自在に挿入された回転軸と、前記回転軸と前記加圧
容器との間に装着されたメカニカルシールと、前記自転
軸に接続された回転軸の回転駆動装置と、前記回転軸に
前記回転軸の回転を自由にし、軸長方向に係合自在に装
備された前記回転軸の軸方向駆動装置と、前記加圧容器
内と圧力を供給出来るように接続された加圧装置とを有
するメカニカルシールの漏洩検査装置。３、加圧容器と、前記加圧容器内に少なくとも一部分が
回転自在に挿入された回転軸と、前記回転軸と前記加圧
容器との間に装着されたメカニカルシールと、前記回転
軸に接続された回転軸の回転駆動装置と、前記回転軸に
前記回転軸の回転を自由にし、軸長方向に係合自在に装
備された前記回転軸の軸方向駆動装置と、前記加圧容器
内と圧力を供給出来るように接続された加圧装置と、前
記加圧装置の圧力媒体の温度調整装置とを有するメカニ
カルシールの漏洩検査装置。