JPH11190675A

JPH11190675A - 密封装置からの漏洩検出装置

Info

Publication number: JPH11190675A
Application number: JP24675498A
Authority: JP
Inventors: Naoki Hayakawa; 尚樹早川
Original assignee: Eagle Industry Co Ltd
Current assignee: Eagle Industry Co Ltd
Priority date: 1997-10-21
Filing date: 1998-09-01
Publication date: 1999-07-13

Abstract

(57)【要約】【課題】密封装置の密封機能の低下による大量漏洩の
発生を事前に予知することを可能とする。【解決手段】漏洩液Ｌの落下経路Ａを取り囲むように
鉛直に形成された下部ドレンパイプ２の所定の高さに、
光軸が落下経路Ａと直交するように、発光素子３と受光
素子４が互いに対向配置される。上部ドレンパイプ１の
下端から液滴となって下部ドレンパイプ２内を落下する
漏洩液Ｌが、発光素子３と受光素子４との間の光路を横
切ると、受光素子４はこれに伴う入射光量の減少に対応
した電圧降下信号を漏洩検出信号Ｖ_Ｐとして出力する。
演算部６は、この検出信号の累積波数によって累積漏洩
量を演算し、また、検出信号の周期によって単位時間あ
たりの漏洩流量を演算し、その値が所定値を超えた場合
には警報部８から警報が発せられ、あるいは駆動制御部
９を介して機器の駆動が非常停止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばメカニカル
シール等の密封装置からの密封対象液の漏れを検出・計
測して密封装置の異常の発生を予知するための漏洩検出
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】回転するシャフトの軸周を密封する密封
装置としては、例えば、ハウジングの内径に気密的に固
定された静止側のメイティングリングと、回転軸の外周
に気密的かつ軸方向移動自在に設けられた回転側のシー
ルリングとを互いに密接摺動させることにより密封機能
を奏するメカニカルシールや、軸孔に装着した環状のエ
ラストマ部材の内周リップ部を回転軸の外周面に摺接さ
せるリップ型シールあるいはオイルシール等、種々のも
のが用いられている。この種の密封装置は、長期にわた
って使用し続けると、密封摺動面の摩耗や面荒れ等によ
って徐々に漏洩量が増大し、ついには異常漏洩を発生す
る。このため、漏洩量の変化等によって密封性能を監視
し、密封機能の低下が認められた場合は早期に密封装置
を交換したり補修する必要がある。従来、密封機能の監
視は、一般的には漏れによる機内液の圧力の低下や、機
外へ流出した漏洩液の発見によって行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のような
目視による漏洩の観察では、漏洩の異常な変化が確認さ
れた時点では、すでに密封装置に異常が発生している場
合が多く、このような異常発生を事前に予知することは
非常に困難であった。

【０００４】工場等において無人状態で連続運転される
各種機器は、定期的な点検が欠かせないが、密封装置の
故障予知が困難な状況では点検時と次の点検時との間の
期間中に異常漏洩が発生した場合は、機器内の密封対象
液の液面レベルの低下や周辺機器の故障に至った時点で
初めて、密封装置の異常を認知することが多い。しか
も、異常の発生を認知しても、巨大なプラントの場合
は、異常を発生した密封装置を特定するのにも時間がか
かることがある。

【０００５】また、密封装置の実使用時間は数百時間乃
至数千時間に及ぶのが一般的である。したがって、この
種の密封装置の開発等に伴って実施される漏洩試験も試
験時間が数百時間の長時間に及び、例えば自動車のエン
ジン冷却水を循環させるウォーターポンプに装着される
メカニカルシールの漏洩試験では、試験機のドレン管の
下に設置したメスシリンダで漏洩液を採取し、一定時間
間隔、例えば毎朝１回、漏洩量を目測で確認するといっ
た方法が採用されている。しかし、このような方法で
は、連続的な計測ができないため、突発的な不具合の発
生による漏洩の急激な増大等に対応して密封装置の性能
上の問題点を的確に把握することが困難であった。

【０００６】本発明は、上記のような事情のもとになさ
れたもので、その技術的課題とするところは、密封装置
の密封機能の低下による大量漏洩の発生を事前に予知す
ることが可能であり、また密封装置の性能試験における
漏洩量の計測手段としても有用な漏洩検出装置を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した技術的課題を有
効に解決するための手段として、本発明に係る密封装置
からの漏洩検出装置は、密封装置の反密封側空間から排
出される漏洩液の落下経路中の所定領域での液の有無を
検出する液検出手段と、前記液検出手段からの検出信号
に基づいて漏洩液の累積漏洩量及び／又は単位時間あた
りの漏洩量を演算する演算部とを備えるものである。こ
こで、漏洩検出装置としては、典型的には光軸が前記落
下経路を横断するように配置したフォトカプラや、超音
波送波路が前記落下経路を横断するように配置した超音
波送波器及び受波器からなる超音波センサや、磁束が前
記落下経路を横断するように配置した磁束密度センサ等
が好適に選択される。

【０００８】すなわちこの構成によれば、密封装置から
その反密封側空間に漏洩した密封対象液（漏洩液）が落
下経路を滴下する過程で液検出手段による検出領域を横
切って通過すると、これに対応した漏洩検出信号が前記
液検出手段から出力され、その累積波数を演算部でカウ
ントすることによって累積漏洩量を計測可能であり、前
記検出信号の周期の計測によって単位時間あたりの漏洩
流量を把握することができる。

【０００９】したがって、本発明において付加される一
層好ましい構成においては、演算部によって演算された
漏洩液の累積漏洩量及び／又は単位時間あたりの漏洩量
が所定値を超えた場合に駆動される警報手段及び／又は
機器の駆動を停止する駆動制御手段を備える。この構成
によれば、累積漏洩量又は単位時間あたりの漏洩流量が
所定量を超えた場合に警報が発せられ、あるいは機器の
駆動が停止されるので、大量の漏洩やこれによる周辺機
器の破損といった事態を来す前に密封装置の交換や補修
等の適切な処置を施すことができる。

【００１０】また、本発明において付加される一層好ま
しい他の構成においては、液検出手段による検出領域の
下側で漏洩液の落下経路が閉塞した漏洩液溜りを有す
る。すなわちこの構成によれば、累積漏洩量が少ない時
点では漏洩検出信号の周期から単位時間あたりの漏洩流
量を把握することができる。そして、落下した漏洩液は
前記漏洩液溜りに溜って行くので、その液面レベルが液
検出手段による検出領域に達すると、それ以後は連続し
た検出信号が出力され、累積漏洩量が所定量を超えたこ
とが検出される。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る密封装置か
らの漏洩検出装置の第一の実施形態を示すもので、参照
符号１は例えばメカニカルシール等の軸封装置における
反密封側空間（図示省略）から延びる上部ドレンパイ
プ、参照符号２はこのドレンパイプ１の下端開口から排
出され滴下される漏洩液Ｌの落下経路Ａを取り囲むよう
に鉛直に形成された下部ドレンパイプである。下部ドレ
ンパイプ２の所定の高さには、互いに略水平に対向する
一対のセンサハウジング２１，２２が形成され、液検出
手段として、一方のセンサハウジング２１内には発光素
子３が、また他方のセンサハウジング２２内には受光素
子４が装着され、これによって光軸が前記落下経路Ａと
直交するフォトカプラが構成される。

【００１２】周知のように、赤外発光ダイオード等から
なる発光素子３は例えば赤色光及び赤外線領域の一定光
量の光λを出射し、フォトトランジスタあるいはフォト
ダイオード等からなる受光素子４は発光素子３からの出
射光λを受光してその入射光量に比例した電圧を出力す
るものである。そして、上部ドレンパイプ１の下端から
液滴となって下部ドレンパイプ２内を落下する漏洩液Ｌ
が、発光素子３と受光素子４との間の光路を横切って通
過する際に、前記出射光λが漏洩液滴によって後方散乱
され、またこの漏洩液滴を透過する際に減衰又は吸収さ
れるので、受光素子４は入射光量の減少に対応した電圧
降下信号を漏洩検出信号Ｖ_Ｐとして出力する。すなわち
その検出信号Ｖ_Ｐは、漏洩液滴の落下間隔に対応した間
欠信号となる。

【００１３】受光素子４からの微弱な漏洩検出信号Ｖ_Ｐ
は、オペアンプを用いた増幅部５によって増幅され、演
算部６に送られる。演算部６は、前記増幅された漏洩検
出信号をディジタル信号に変換（Ａ−Ｄ変換）し、前記
漏洩検出信号の微分計測によって、発光素子３の発光面
あるいは受光素子４の受光面の汚れ等に起因する電圧シ
フト分による誤判定のないように漏洩液滴の滴下に対応
した信号を取り出し、その累積波数による累積漏洩量の
計測や、前記漏洩検出信号の周期の計測及びこれによる
単位時間あたりの漏洩量の計測等の各種演算を行うと共
に、演算結果をＣＲＴディスプレイ等の表示部７、ブザ
ーあるいは警報ランプ等の警報部８あるいは漏洩検出対
象のメカニカルシール等が装着された機器の駆動を制御
する駆動制御装置９に出力するものである。

【００１４】すなわち表示部７には、演算部６において
計測された累積漏洩量や、単位時間あたりの漏洩流量等
が表示され、前記累積漏洩量あるいは単位時間あたりの
漏洩流量が所定値を超えた場合には警報部８が駆動され
てブザー音やランプの点灯等による警報が発せられ、あ
るいは駆動制御部９を介して、漏洩検出対象のメカニカ
ルシール等が装着された機器が非常停止される。

【００１５】次に図２は、本発明に係る密封装置からの
漏洩検出装置の第二の実施形態を示すもので、上述した
第一の実施形態と異なるところは、発光素子３及び受光
素子４間の光路の横断位置の下側に、下部ドレンパイプ
２が閉塞した漏洩液溜り２３が形成され、また、前記光
路の横断位置の上側で前記下部ドレンパイプ２から分岐
したオーバーフローパイプ２４が形成されている点にあ
る。

【００１６】すなわちこの実施形態によれば、上部ドレ
ンパイプ１の下端から液滴となって下部ドレンパイプ２
内を落下する漏洩液Ｌは、漏洩液溜り２３に溜って行
く。そしてその液面レベルが発光素子３と受光素子４の
光路の高さに達しないうちは、先に説明した第一の実施
形態と同様、受光素子４からの漏洩検出信号の周期から
算出される単位時間あたりの漏洩流量等が表示部７に表
示され、その値が所定値を超えた場合には警報部８によ
る警報が発せられ、あるいは駆動制御部９を介して機器
が非常停止される。

【００１７】また、漏洩液溜り２３に溜って行く漏洩液
Ｌ’の液面レベルが発光素子３と受光素子４の光路の高
さに達すると、受光素子４からは、この貯留漏洩液Ｌ’
が前記光路を遮断することによる連続した電圧降下信号
が出力され、その電圧値は、漏洩液Ｌ’による光路の遮
断面積が大きくなるのに伴って降下していく。したがっ
てこの場合は、演算部６で計測される電圧降下信号の電
圧値が所定値以下になった時に警報部８が駆動され、あ
るいは駆動制御部９を介して機器の駆動が非常停止され
る。

【００１８】なお、発光素子３と受光素子４の光路を遮
断した後も漏洩が継続した場合は、漏洩液溜り２３に溜
って行く漏洩液Ｌ’がやがてオーバーフローパイプ２４
からオーバーフローされるので、その液面レベルは一定
以上には高くならない。

【００１９】また、上述の各実施形態では、液検出手段
としてフォトカプラを用いたが、先に説明したように、
超音波センサや磁束密度センサ等による漏洩検出も可能
である。

【００２０】本発明による漏洩検出装置は、以下の実施
例で説明するように、メカニカルシール等の開発に伴う
性能試験にも好適に使用することができる。

【００２１】［実施例１］図３は、自動車のエンジン冷
却水を循環させるウォーターポンプ用メカニカルシール
をベンチ試験機に装着し、このメカニカルシールからの
漏れを計測した性能試験結果を示すものである。この図
では、本発明の漏洩検出装置において、漏洩液滴による
フォトカプラからの電圧降下信号（漏洩検出信号Ｖ_Ｐ）
の波数を計数して１滴当たりの液量を乗じることにより
算出された漏洩量を１時間毎に累積し、その値を○で示
した。また、比較例として、本発明の漏洩検出装置によ
る計測と並行して、下部ドレンパイプ２の下に設置した
メスシリンダで漏洩液滴を採取し、目測によって漏洩量
を計測し、その値を▲で示した。

【００２２】［実施例２］図４は、実施例１で用いたも
のとは異なる型式のウォーターポンプ用メカニカルシー
ルからの漏れを計測した性能試験結果を示すものであ
る。計測は上記実施例１と同様にして行い、本発明の漏
洩検出装置による計測値を１時間毎に累積した漏洩量を
△で、また目測による計測値を▲で示した。

【００２３】図３に示す実施例１においては、本発明の
漏洩検出装置による漏洩量計測では試験開始後４４時間
を経過した時点で漏洩の発生が検出され、かつ１時間当
たりの漏洩量（漏洩速度）が比較的大きく、４８時間経
過後からは漏洩速度が小さくなっていることがわかる。
これに対して、メスシリンダの目測による漏洩計測で
は、各計測値は本発明の漏洩検出装置による漏洩量累積
値とほぼ一致しているが、第１回目の計測が試験開始後
６０時間以上を経過した時点で行ったため、漏洩発生時
期や漏洩速度の急激な変化等を判定することができなか
った。

【００２４】また、図４に示す実施例２では、本発明の
漏洩検出装置による漏洩量計測では試験開始後１５時間
を経過した時点から漏洩が始まったことが検出され、試
験開始後４３〜４７時間において漏洩速度が比較的大き
くなっており、その後７３時間目までは漏洩量が殆ど増
加せず、更にその後再び急激な漏洩速度の増大がみられ
るのがわかる。これに対して、メスシリンダの目測によ
る漏洩計測は、試験開始後約２０時間毎に行ったが、漏
洩速度の急激な変化等を判定することはできなかった。

【００２５】

【発明の効果】本発明に係る漏洩検出装置によると、密
封装置からの累積漏洩量あるいは単位時間あたりの漏洩
流量が常に検出されるので、その検出データの変化か
ら、密封装置に異常が発生しつつあることを的確に予知
することができ、このため、大量の漏洩やこれによる周
辺機器の破損といった事態を来す前に密封装置の交換や
補修等の適切な処置を施すことができる。また、この漏
洩検出装置を、密封装置の性能試験における漏洩量計測
手段として用いることによって、漏洩速度の急激な変化
等に対応して密封装置の性能上の問題点を的確に把握す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る密封装置からの漏洩検出装置の第
一の実施形態を示す概略構成説明図である。

【図２】本発明に係る密封装置からの漏洩検出装置の第
二の実施形態を示す概略構成説明図である。

【図３】ウォーターポンプ用メカニカルシールの漏洩計
測試験を実施した結果を示す説明図である。

【図４】他のウォーターポンプ用メカニカルシールの漏
洩計測試験を実施した結果を示す説明図である。

【符号の説明】

３発光素子４受光素子Ａ漏洩液の落下経路Ｌ漏洩液 λ 出射光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】密封装置の反密封側空間から排出される
漏洩液の落下経路中の所定領域での液の有無を検出する
液検出手段と、前記液検出手段からの検出信号に基づいて漏洩液の累積
漏洩量及び／又は単位時間あたりの漏洩量を演算する演
算部と、を備えることを特徴とする密封装置からの漏洩
検出装置。
【請求項２】請求項１の記載において、演算部によって演算された漏洩液の累積漏洩量及び／又
は単位時間あたりの漏洩量が所定値を超えた場合に駆動
される警報手段を備えることを特徴とする密封装置から
の漏洩検出装置。
【請求項３】請求項１の記載において、演算部によって演算された漏洩液の累積漏洩量及び／又
は単位時間あたりの漏洩量が所定値を超えた場合に機器
の駆動を停止する駆動制御手段を備えることを特徴とす
る密封装置からの漏洩検出装置。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれかの記載におい
て、液検出手段による検出領域の下側で漏洩液の落下経路が
閉塞した漏洩液溜りを有することを特徴とする密封装置
からの漏洩検出装置。