JPH0540662U - 摩耗検出手段を備えたメカニカルシール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 メカニカルシールの摺動面の摩耗を検出し
て、シール寿命到来による漏洩事故の発生を未然に防止
する。 【構成】 硬度の異なる静止側摺動環４と回転側摺動環
６のうち軟質側の摺動環の摺動面Ｓの直下部に所定深さ
ｄで埋設された導体からなる細線９と、この細線９の両
端に接続された電気回路１０と、この電気回路１０に設
けた断線検出部１１を含む構成とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、機器の回転軸周を密封するメカニカルシールにおいて、摺動面の摩 耗量を検出する手段を備えたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】

メカニカルシールは、回転軸を取り囲むハウジングの内周に気密的に設けた静 止側摺動環と、この静止側摺動環に軸方向に対向して回転軸の外周に気密的に設 けた回転側摺動環とを摺動させることによって軸周を密封するものであるため、 摺動面が経時的に摩耗することは避けられない。静止側摺動環と回転側摺動環の うちの軟質側の摺動部にはノーズと呼ばれる環状の突起が形成されており、この 突起が所定の高さまで摩滅した時がメカニカルシールの寿命となる。

【０００３】 しかしながら、メカニカルシールの摺動面の摩耗の進行速度は、種々の要因に 影響されるため、摩耗の進行速度の予測、ひいては寿命の予測は非常に困難であ る。このため、本体機器の破損や有害物質の漏洩が大きな問題となることのある プラント等では、メカニカルシールの定期的な点検が必要となり、ランニングコ ストが非常に高くなってしまう問題がある。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、上記のような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところ は、メカニカルシールの摺動面の摩耗進行状況の検出、あるいは許容摩耗量を超 えた時にこれを検出することができるようになすことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するため、本考案に係るメカニカルシールは、硬度の異なる静 止側摺動環と回転側摺動環のうち軟質側の摺動環の摺動面の直下部に所定深さで 埋設された導体からなる細線と、この細線の両端に接続された電気回路と、この 電気回路に設けた断線検出部を含む構成としたものである。また、この場合、前 記電気回路は、細線と並列に接続された抵抗と、細線及び抵抗に対して直列に接 続された他の抵抗とを含み、断線検出部は、細線と抵抗の並列接続部の両端間に 設けた電圧計である構成とすることができる。

【０００６】

【作用】

上記構成において、軟質側の摺動環の摺動面直下部に埋設された細線は、断面 積を小さくすることによって所定の電気抵抗値が設定されている。そして、軟質 側摺動環の摺動面が所定の高さまで摩耗すると、その位置に埋設されていた細線 が摺動面に露出して、相手摺動環との摺動によって削り取られて断線するため、 細線の両端間で電気回路がＯＦＦになり、これに伴う電圧または電流の変化を断 線検出部においてモニターすることによって、摺動面が所定の摩耗量に達したこ とを検出可能となる。

【０００７】 また、電気回路が、細線と並列に接続された抵抗を含むものである場合、細線 が断線すると、この細線及び抵抗の両端接続部間の電圧が変化するので、この電 圧変化を電圧計で検出することができる。

【０００８】

【実施例】

図１は本考案の一実施例を示すもので、符号１は機器のハウジング、２はハウ ジング１の軸孔に挿通されたシャフトであり、このハウジング１とシャフト２と の間に介在して軸封を行なうメカニカルシールは、シャフト２の外周に遊嵌され るとともにハウジング１の内径にＯリング３を介して気密的に固定された静止側 摺動環４と、シャフト２の外周面にＯリング５を介して気密的かつ軸方向移動自 在に設けられた回転側摺動環６とを有する。回転側摺動環６よりも軟質の摺動材 料からなる静止側摺動環４の回転側摺動環６側の端部には、環状突起４ａが形成 されており、シャフト２と一体に回転する回転側摺動環６は、シャフト２に固定 されたカラー７に支持されたバネ８に押し付けられることによって、静止側摺動 環４の環状突起４ａの先端と密接摺動し、その外周側に達する機内の流体Ｌを密 封する。

【０００９】 静止側摺動環４の環状突起４ａには、回転側摺動環６との摺動面Ｓから所定深 さの位置に、導体からなる細線９が埋設されている。細線９の埋設形態は、密封 対象である機内の流体Ｌの位置を考慮して、例えば図２に示すように、静止側摺 動環４の内径から環状突起４ａ内を通って再び内径へ導出することとしたり、流 体Ｌが不導体である場合は、図３に示すように環状突起４ａを径方向に通すこと としたり、使用条件に応じて決定されるもので、摺動面Ｓの初期高さからの埋設 深さｄは、環状突起４ａの許容摩耗量を考慮して設定される。

【００１０】 細線９は、電気回路１０及び断線検出部１１に接続されている。図４に示すよ うに、細線９は線径を非常に細くすることによって、電気回路１０における抵抗 Ｒ１として機能するものであり、電気回路１０は、細線９と並列に接続された抵 抗Ｒ２と、細線９及び抵抗Ｒ２に対して直列に接続された他の抵抗Ｒ３、電源Ｖ 及びスイッチＳＷとを含んでいる。また、断線検出部１１としては、細線９と抵 抗Ｒ２の両端の接続部である端子Ｔ１，Ｔ２間の電圧Ｖ１を検出する電圧計が用 いられる。

【００１１】 以上の構成において、メカニカルシールの運転時は、電気回路１０のスイッチ ＳＷを閉じて、細線９に常に電流を流しておく。ここで、細線９（抵抗Ｒ₁ ）と 抵抗Ｒ２は並列であることから、その合成抵抗Ｒは次式で与えられる。 Ｒ＝（Ｒ１・Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ また、電圧と抵抗は、次式の関係がある。 Ｒ：Ｒ＋Ｒ３＝Ｖ１：Ｖ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ また、断線検出部１１によりモニターする電圧Ｖ１は、次式で与えられる。 Ｖ１＝Ｒ・Ｖ／（Ｒ＋Ｒ３） ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ このため、細線９を埋設した静止側摺動環４の環状突起４ａが回転側摺動環６ との摺動によって経時的に摩耗しても、その摩耗量が許容量以内であって、細線 ９が断線していない場合は、電圧Ｖ１は次式で与えられる。 Ｖ１＝Ｒ１・Ｒ２・Ｖ／｛Ｒ１・Ｒ２＋（Ｒ１＋Ｒ２）Ｒ３｝ ・・

【００１２】 そして、前記環状突起４ａの摩耗が許容量（深さｄ）に達すると、細線９が摺 動面Ｓに露出して、回転側摺動環６との摺動によって削り取られて断線すること から、式より、Ｒ＝Ｒ２となり、電圧Ｖ１は次式のように変化する。 Ｖ１＝Ｒ２・Ｖ／（Ｒ２＋Ｒ３） ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ したがって、この電圧Ｖ１の変化を断線検出部１１でモニターすることによっ て、摺動面Ｓの摩耗による寿命の到来を検出可能となる。

【００１３】 なお、図示の実施例では、細線９を静止側摺動環４に埋設したが、回転側摺動 環６が軟質側である場合は、細線９はこの回転側摺動環６の摺動面直下部に埋設 し、図示しない摺動接点を介して電気回路１０に接続することによって、同様に 実施可能である。また、上記と同様の検出原理により、複数の細線９を互いに深 さｄの異なる位置に埋設し、これを並列に接続することによって、摩耗の進行状 況を常に把握することができる。

【００１４】

【考案の効果】

以上、本考案によると、軟質側摺動環の摺動面直下部に埋設された細線が摩滅 することによる出力変化によって、摺動面が所定の摩耗量に達したことを機器外 部から検出可能となるため、メカニカルシールの寿命到来による有害物質の漏洩 や機器の破損を未然に防止することができ、また、摺動面の性状を確認するため の定期的な点検作業が不要になるといった優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案メカニカルシールの一実施例を示す概略
構成説明図である。

【図２】上記実施例における細線９の埋設態様の一例を
示すもので、（Ａ）は要部正面図、（Ｂ）は要部断面図
である。

【図３】同じく細線９の埋設態様の他の例を示すもの
で、（Ａ）は要部正面図、（Ｂ）は要部断面図である。

【図４】同じく電気回路図である。

【符号の説明】

１ ハウジング ２ シャフト ４ 静止側摺動環（軟質側摺動環） ４ａ 環状突起 ６ 回転側摺動環 ９ 細線 １０ 電気回路 １１ 断線検出部 Ｒ１ 抵抗（細線９） Ｒ２ 抵抗 Ｒ３ 他の抵抗

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 硬度の異なる静止側摺動環と回転側摺動
   環のうち軟質側の摺動環の摺動面の直下部に所定深さで
   埋設された導体からなる細線と、この細線の両端に接続
   された電気回路と、この電気回路に設けた断線検出部を
   含むことを特徴とす摩耗検出手段を備えたメカニカルシ
   ール。
2. 【請求項２】 請求項１の記載において、電気回路は、
   細線と並列に接続された抵抗と、細線及び抵抗に対して
   直列に接続された他の抵抗とを含み、断線検出部は、細
   線と抵抗の並列接続部の両端間に設けた電圧計であるこ
   とを特徴とする摩耗検出手段を備えたメカニカルシー
   ル。