JPH11351407A - Shaft seal device - Google Patents

Shaft seal device

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JPH11351407A
JPH11351407A JP16024198A JP16024198A JPH11351407A JP H11351407 A JPH11351407 A JP H11351407A JP 16024198 A JP16024198 A JP 16024198A JP 16024198 A JP16024198 A JP 16024198A JP H11351407 A JPH11351407 A JP H11351407A
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JP
Japan
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seal
fluid
sealed
sealing
mechanical
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Application number
JP16024198A
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Japanese (ja)
Inventor
Koji Akiyama
浩二 秋山
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Eagle Industry Co Ltd
Original Assignee
Eagle Industry Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH11351407A publication Critical patent/JPH11351407A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To strictly control the leakage of a fluid to be sealed to the air side and prevent the contamination of the fluid to be sealed of the fluid intervened between both the mechanical seals or the like in a shaft seal device provided with mechanical seals in the two steps in the axial direction. SOLUTION: A first mechanical seal 40 at the side of a fluid to be sealed (B) has a contact type seal structure, while a second mechanical seal 50 at the air side (A) has a non-contact type seal structure. A high pressure seal gas having just a pressure differential of 2 kg/cm<2> or less than the pressure of the fluid to be sealed (B) is supplied to an intermediate chamber 20a partitioned between the side of the fluid to be sealed (B) and the air side (A) by both the mechanical seals 40, 50.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は回転軸の軸周を密封
する軸封技術に属し、特に、メカニカルシールを軸方向
に二段に配置した軸封装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shaft sealing technique for sealing the circumference of a rotating shaft, and more particularly to a shaft sealing device in which mechanical seals are arranged in two stages in the axial direction.

【0002】[0002]

【従来の技術】軸封技術において大気側への密封対象流
体の漏洩を厳しく規制する必要がある場合は、従来か
ら、図2に概略的に示すように、メカニカルシール
M を軸方向に二段に配置してその間の空間に油
等の中間液Oを介在させることにより密封対象流体Bと
大気A側とを隔絶するようにした軸封構造が採用され
る。
2. Description of the Related Art In a shaft sealing technique, when it is necessary to strictly control leakage of a fluid to be sealed to the atmosphere side, conventionally, as schematically shown in FIG.
M 1 , Sealing structure which is adapted to isolate a sealed fluid B and the atmosphere A side by interposing the intermediate liquid O oil such as the space between them and arranged in two stages M 2 in the axial direction is employed.

【0003】また、メカニカルシールM は、
回転環と静止環のシール面間に隙間を有する非接触式シ
ールとし、このメカニカルシールM の間には密
封対象流体Bよりも高圧のNガス等の無害なシールガ
スSGを介在させることにより密封対象流体B側と大気
A側とを隔絶するようにした軸封構造も知られている。
In addition, mechanical seals M 1 , M 2 is,
A non-contact type seal having a gap between the seal surfaces of the rotating ring and the stationary ring is used as the mechanical seal M 1 , There is also known a shaft sealing structure in which a harmless seal gas SG such as N 2 gas having a higher pressure than the fluid B to be sealed is interposed between M 2 to isolate the fluid B side to be sealed from the atmosphere A side. Have been.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術による軸
封装置には、次のような問題が指摘される。まず、軸方
向に二段に配置したメカニカルシールM,Mの間に
油等の中間液Oを介入させるものの場合は、中間液Oを
循環供給するためのポンプ、一定量の中間液Oを一時的
に貯えておくための容器、前記ポンプによる中間液Oの
圧力の脈動を調整するためのアキュムレータ等、種々の
補機類を必要とし、保守管理が煩雑である。また、メカ
ニカルシールMから機内へ中間液Oが漏洩することに
よって密封対象流体Bが汚染される恐れもある。
The following problems are pointed out in the shaft sealing device according to the prior art. First, in the case where the intermediate liquid O such as oil is interposed between the mechanical seals M 1 and M 2 arranged in two stages in the axial direction, a pump for circulating and supplying the intermediate liquid O, a fixed amount of the intermediate liquid O , And various accumulators such as an accumulator for adjusting the pulsation of the pressure of the intermediate liquid O by the pump are required, and maintenance management is complicated. There is also a possibility that the sealed fluid B is contaminated by intermediate liquid O from leaking from the mechanical seal M 1 to flight.

【0005】メカニカルシールM を非接触式シ
ール構造として、その間に密封対象流体Bよりも高圧の
ガス等の無害なシールガスSGを介在させるもの
は、メカニカルシールMの非接触のシール面間から機
内空間へシールガスSGが漏洩するため、例えばポンプ
用の軸封装置である場合は、密封対象流体Bに混在する
前記シールガスの気泡によってキャビテーションが発生
し、ポンプ効率が著しく低下する恐れがある。そしてこ
のため、ポンプ内に溜まった漏洩ガスを定期的に除去す
るといった保守管理が必要になる。
The mechanical seal M 1 , The M 2 as a non-contact seal structure, those interposing a harmless seal gas SG, such as high-pressure N 2 gas than sealed fluid B therebetween, machine space from between the sealing surfaces of the non-contact mechanical seal M 1 Since the sealing gas SG leaks, for example, in the case of a shaft sealing device for a pump, cavitation occurs due to bubbles of the sealing gas mixed in the fluid B to be sealed, and the pump efficiency may be significantly reduced. For this reason, it is necessary to perform maintenance management such as periodically removing the leaked gas accumulated in the pump.

【0006】また、万一メカニカルシールM
に供給するシールガスSGの圧力が密封対象流体Bの圧
力よりも低下すると、圧力バランスによって非接触状態
に保持されていたメカニカルシールMのシール面が接
触状態になって損傷したり、密封対象流体Bがメカニカ
ルシールM 間に流入し、更にメカニカルシール
の非接触のシール面間から大気A側へ漏洩する恐
れがある。
Also, in the unlikely event that the mechanical seal M 1 , When the pressure of the seal gas SG is supplied between M 2 becomes lower than the pressure of the sealed fluid B, damaged sealing surface of the mechanical seal M 1 which has been held in a non-contact state by the pressure balance becomes in contact , The fluid B to be sealed is the mechanical seal M 1 , It flows between M 2, further mechanical seal
There is a risk of leakage to the atmosphere A side from between the sealing surface of the non-contact M 2.

【0007】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、その主な技術的課題とするところは、メカニ
カルシールを軸方向二段に設けた軸封装置において、大
気側への密封対象流体の漏洩を厳しく規制するといった
要求を満足すると共に、両メカニカルシール間に介入さ
せる流体の漏洩による密封対象流体の汚染や、メカニカ
ルシールのシール面の損傷を有効に防止しうる軸封構造
とすることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and a main technical problem thereof is that a shaft sealing device provided with two stages of mechanical seals in the axial direction has a seal to the atmosphere side. A shaft seal structure that satisfies the requirement to strictly regulate the leakage of the target fluid and effectively prevents contamination of the fluid to be sealed due to leakage of the fluid interposed between the two mechanical seals and damage to the sealing surface of the mechanical seal Is to do.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上述した技術的課題は、
本発明によって有効に解決することができる。すなわち
本発明に係る軸封装置は、ハウジングとこのハウジング
の内周に挿通された回転軸との間にメカニカルシールを
軸方向に二段に配置し、前記両メカニカルシールのうち
密封対象流体側の第一のメカニカルシールは回転環と静
止環のシール面が互いに密接摺動される接触式シール構
造であり、前記両メカニカルシールのうち大気側の第二
のメカニカルシールは回転環と静止環のシール面間に隙
間を有する非接触式シール構造であり、前記両メカニカ
ルシールにより前記密封対象流体側と前記大気側との間
に画成された中間室に前記密封対象流体よりも高圧のシ
ールガスを供給するものである。そしてこの場合一層好
ましくは、前記中間室に供給されるシールガスと密封対
象流体との圧力差は2kg/cm2以下とする。
Means for Solving the Problems The technical problems described above are:
This can be effectively solved by the present invention. That is, in the shaft sealing device according to the present invention, a mechanical seal is disposed in two stages in the axial direction between the housing and the rotating shaft inserted through the inner periphery of the housing, and the mechanical seal is disposed on the side of the fluid to be sealed among the mechanical seals. The first mechanical seal has a contact-type seal structure in which the sealing surfaces of the rotating ring and the stationary ring are closely slid with each other. Of the two mechanical seals, the second mechanical seal on the atmosphere side is the sealing of the rotating ring and the stationary ring. A non-contact type seal structure having a gap between the surfaces, a sealing gas having a higher pressure than the sealing target fluid is supplied to an intermediate chamber defined between the sealing target fluid side and the atmosphere side by the two mechanical seals. Supply. In this case, more preferably, the pressure difference between the seal gas supplied to the intermediate chamber and the fluid to be sealed is 2 kg / cm 2 or less.

【0009】本発明の軸封装置によれば、密封対象流体
側の第一のメカニカルシールは接触式シール構造である
ため、大気側の第二のメカニカルシールとの間の中間室
に供給されるシールガスの密封対象流体中への漏洩が有
効に抑えられる。そして万一前記中間室へのシールガス
の供給圧力が密封対象流体の圧力よりも低圧になって
も、第一のメカニカルシールは接触式シール構造である
ため、密封対象流体が中間室を経て大気側へ漏洩すると
いうこともなく、非接触式シール構造のように中間室の
圧力低下によってシール面が損傷するということもな
い。
According to the shaft sealing device of the present invention, since the first mechanical seal on the fluid side to be sealed has a contact-type sealing structure, it is supplied to the intermediate chamber between the second mechanical seal on the atmosphere side. Leakage of the seal gas into the fluid to be sealed is effectively suppressed. Even if the supply pressure of the seal gas to the intermediate chamber becomes lower than the pressure of the fluid to be sealed, the first mechanical seal has a contact-type seal structure, so that the fluid to be sealed passes through the intermediate chamber to the atmosphere. There is no leakage to the side, and there is no damage to the sealing surface due to pressure drop in the intermediate chamber as in the non-contact type sealing structure.

【0010】また、第一のメカニカルシールは上述のよ
うに接触式のシール構造であるが、密封対象流体よりも
中間室のガス圧のほうが高圧であるため、密封摺動面間
に密封対象流体の一部による潤滑液膜が介入しにくく、
このためほぼ乾燥状態で摺動される。しかし、密封対象
流体に対する中間室のガス圧の圧力差を小さくし、例え
ばこの圧力差を2kg/cm2以下とすることによって密封摺
動面の摺動負荷を著しく小さくすることが可能であり、
また、一方のシール面にフッ素油を含浸させた摺動材料
を用いることによって、乾燥状態での摺動特性を向上さ
せることが可能である。
Although the first mechanical seal has a contact-type seal structure as described above, the gas pressure in the intermediate chamber is higher than the fluid to be sealed. Part of the lubricating liquid film is difficult to intervene,
For this reason, it is slid in a substantially dry state. However, by reducing the pressure difference between the gas pressure of the intermediate chamber and the fluid to be sealed, for example, by reducing this pressure difference to 2 kg / cm 2 or less, it is possible to significantly reduce the sliding load on the sealed sliding surface.
Further, by using a sliding material impregnated with fluorine oil on one of the sealing surfaces, it is possible to improve sliding characteristics in a dry state.

【0011】大気側の第二のメカニカルシールは非接触
式シール構造であるため、中間室に供給されたシールガ
スはこの第二のメカニカルシールにおける回転環と静止
環のシール面間の隙間から大気中へ放出される。このた
め前記シールガスとしては空気やNガス等の無害ガス
が用いられる。
Since the second mechanical seal on the atmosphere side has a non-contact type seal structure, the sealing gas supplied to the intermediate chamber is supplied to the atmosphere through the gap between the sealing surfaces of the rotating ring and the stationary ring in the second mechanical seal. Released inside. Harmless gases such as air or N 2 gas is used as the sealing gas for this.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る軸封装置の好
ましい一実施形態を、図1を参照しながら説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of a shaft sealing device according to the present invention will be described with reference to FIG.

【0013】この図において参照符号10は機器本体ハ
ウジング、参照符号20はこの機器本体ハウジング10
の端部にOリング23,24を介して互いに気密的に密
接した状態でボルト25及びナット26によって軸方向
に連結された二個の環状ハウジング部材21,22から
なる軸封部ハウジング、参照符号30はこの軸封部ハウ
ジング20及び機器本体ハウジング10の内周に挿通さ
れた回転軸である。軸封部ハウジング20における環状
ハウジング部材21,22の内周部には、それぞれ互い
に軸方向に対向する環状凹部21a,22aが形成され
ている。この環状凹部21a,22aと回転軸30との
間には、機内の密封対象流体Bと機外の大気Aとの間を
シールするために、一個の回転環60を共有する第一及
び第二のメカニカルシール40,50が軸方向に二段に
配置されている。
In this figure, reference numeral 10 denotes an equipment main body housing, and reference numeral 20 denotes this equipment main body housing 10.
A shaft seal housing consisting of two annular housing members 21 and 22 axially connected by bolts 25 and nuts 26 in an air-tight manner to each other via O-rings 23 and 24 at the ends of the shaft seal, reference numeral Reference numeral 30 denotes a rotating shaft inserted through the inner periphery of the shaft sealing portion housing 20 and the device main body housing 10. In the inner peripheral portions of the annular housing members 21 and 22 in the shaft seal housing 20, annular concave portions 21a and 22a axially facing each other are formed. First and second rotating rings 60 are shared between the annular concave portions 21a and 22a and the rotating shaft 30 in order to seal between the fluid B to be sealed inside the machine and the atmosphere A outside the machine. Mechanical seals 40 and 50 are arranged in two stages in the axial direction.

【0014】密封対象流体B側の第一のメカニカルシー
ル40は、軸封部ハウジング20における環状ハウジン
グ部材21の環状凹部21a内にパッキング42を介し
て気密的にかつ軸方向移動可能な状態に収容された静止
環41と、この静止環41を前記環状ハウジング部材2
1(軸封部ハウジング2)に対して回り止めするノックピ
ン43と、前記環状凹部21a内に円周方向等間隔で配
置され前記静止環41を環状凹部21aから第二のメカ
ニカルシール50側へ押し出すように付勢する複数のコ
イルスプリング(図示省略)を備えている。なお、参照符
号44は前記コイルスプリングによる静止環41の第二
のメカニカルシール50側への移動量を規制するスナッ
プリングである。
The first mechanical seal 40 on the fluid B side to be sealed is housed in the annular recess 21a of the annular housing member 21 of the shaft seal housing 20 via the packing 42 in an airtight and axially movable state. And the stationary ring 41 is attached to the annular housing member 2.
1 (shaft seal housing 2); a dowel pin 43 for preventing rotation; and a stationary ring 41 disposed at equal intervals in the circumferential direction within the annular recess 21a and pushing the stationary ring 41 from the annular recess 21a toward the second mechanical seal 50. And a plurality of coil springs (not shown) for urging. Reference numeral 44 denotes a snap ring that regulates the amount of movement of the stationary ring 41 toward the second mechanical seal 50 by the coil spring.

【0015】一方、大気A側のメカニカルシール50
は、軸封部ハウジング20における環状ハウジング部材
22の環状凹部22a内に軸方向移動可能な状態に収容
され外周部が前記環状凹部22aに形成された軸方向に
延びる係合溝22bとの係合によって回り止めされた静
止環51と、前記環状凹部22a内に円周方向等間隔で
配置され前記静止環51をリテーナ52を介して前記環
状凹部22aから第一のメカニカルシール40側へ押し
出すように付勢する複数のコイルスプリング53と、前
記静止環51とリテーナ52との間に挟持されて前記静
止環51と環状ハウジング部材22との間の気密を保持
するパッキング54とを備えている。なお、参照符号5
5は前記コイルスプリング53による静止環51の第一
のメカニカルシール40側への移動量を規制するスナッ
プリングである。
On the other hand, the mechanical seal 50 on the atmosphere A side
Is engaged in an axially movable engagement groove 22b formed in the annular recess 22a of the annular housing member 22 of the shaft seal housing 20 so as to be movable in the axial direction. The stationary ring 51 is prevented from rotating, and is arranged in the annular concave portion 22a at equal intervals in the circumferential direction so that the stationary ring 51 is pushed out from the annular concave portion 22a to the first mechanical seal 40 side via a retainer 52. A plurality of coil springs 53 to be urged and a packing 54 sandwiched between the stationary ring 51 and the retainer 52 to maintain airtightness between the stationary ring 51 and the annular housing member 22 are provided. Note that reference numeral 5
Reference numeral 5 denotes a snap ring that regulates the amount of movement of the stationary ring 51 toward the first mechanical seal 40 by the coil spring 53.

【0016】回転軸30の外周面には軸封部ハウジング
20の内周に対応する位置に延びるスリーブ31が外装
されており、図示されていないセットスクリュで固定さ
れている。回転環60は、第一のメカニカルシール40
の静止環41と第二のメカニカルシール50の静止環5
1との間に介在されると共に内周部が前記スリーブ31
の外周段差部31aに当接した状態で外嵌され、前記ス
リーブ31の外端部にボルト32で装着されたカラー3
3により固定されている。前記スリーブ31と回転軸3
0の間はOリング34により、また回転環60とスリー
ブ31の間はOリング35により気密性が保持されてい
る。
A sleeve 31 extending to a position corresponding to the inner periphery of the shaft seal housing 20 is provided on the outer peripheral surface of the rotary shaft 30 and is fixed by a set screw (not shown). The rotating ring 60 is provided with the first mechanical seal 40.
Of the stationary ring 41 of the second mechanical seal 50
1 and an inner peripheral portion of the sleeve 31.
The collar 3 is externally fitted in contact with the outer peripheral step portion 31 a of the sleeve 3, and attached to the outer end of the sleeve 31 with a bolt 32.
3 fixed. The sleeve 31 and the rotating shaft 3
The airtightness is maintained by the O-ring 34 between 0 and the O-ring 35 between the rotary ring 60 and the sleeve 31.

【0017】回転環60の材料としては例えばSiC摺
動材料が用いられ、これに摺接される第一のメカニカル
シール40の静止環41には例えばフッ素油を含浸させ
たカーボン摺動材料が用いられる。
As the material of the rotating ring 60, for example, a SiC sliding material is used, and for the stationary ring 41 of the first mechanical seal 40, which is in sliding contact with the rotating ring 60, for example, a carbon sliding material impregnated with fluorine oil is used. Can be

【0018】第一のメカニカルシール40における静止
環41は、第二のメカニカルシール50側を向いた端部
に円周方向に連続して形成されたノーズ部41aの平滑
な端面が、回転環60の機内側を向いた一方の端面61
に密接されている。すなわち、第一のメカニカルシール
40は、静止環41と回転環60が適当な面圧で密接摺
動することによって軸封機能を奏する接触式の軸封構造
となっている。
The stationary ring 41 of the first mechanical seal 40 has a smooth end face of a nose portion 41 a formed continuously in the circumferential direction at an end facing the second mechanical seal 50 side. One end face 61 facing the inside of the aircraft
Is closely related to In other words, the first mechanical seal 40 has a contact-type shaft sealing structure in which the stationary ring 41 and the rotating ring 60 slide tightly with an appropriate surface pressure to achieve a shaft sealing function.

【0019】第二のメカニカルシール50における静止
環51は、第一のメカニカルシール40側を向いた端面
51aが、回転環60の機外側を向いた他方の端面62
に微少な隙間をもって近接対向されており、すなわち第
二のメカニカルシール50は非接触式の軸封構造となっ
ている。
The stationary ring 51 of the second mechanical seal 50 has an end face 51 a facing the first mechanical seal 40 side and a second end face 62 facing the outside of the rotary ring 60.
In other words, the second mechanical seal 50 has a non-contact type shaft sealing structure.

【0020】軸封部ハウジング20の環状ハウジング部
材22には、環状凹部21a,22aと第一及び第二の
メカニカルシール40,50によるシール部とによって
画成された、円周方向に連続した中間室20aに向け
て、ガス供給孔22bが形成されている。すなわち前記
中間室20aにはこのガス供給孔22bを介して密封対
象流体Bの圧力よりも高圧(圧力差2kg/cm2以下)の空気
あるいはNガス等の無害なシールガスSGを供給する
ようになっている。
The annular housing member 22 of the shaft seal housing 20 has a circumferentially continuous intermediate portion defined by annular concave portions 21a and 22a and a seal portion formed by the first and second mechanical seals 40 and 50. A gas supply hole 22b is formed toward the chamber 20a. That is, the intermediate chamber 20a to supply harmless seal gas SG, such as air or N 2 gas of a high pressure (differential pressure 2 kg / cm 2 or less) than the pressure of the sealed fluid B through the gas supply hole 22b It has become.

【0021】一方、回転環60における静止環51との
対向端面62には放射状又は螺旋状の所要数の動圧溝6
2aが形成されており、回転環60の回転に伴ってこの
動圧溝62aに発生する動圧により、第二のメカニカル
シール50は前記静止環51と回転環60が微小な隙間
を介して互いに非接触状態に維持される。このため、中
間室20aにガス供給孔22bを通じて連続的に供給さ
れる空気又はN等のシールガスSGは、第二のメカニ
カルシール50における非接触シール面Sの隙間を通
じて機外の大気A中へ流出し、この時の非接触シール面
の隙間におけるオリフィス効果によって、中間室2
0aは密封対象流体Bよりも2kg/cm2以下の圧力差だけ
高圧状態に維持される。
On the other hand, a required number of radial or helical dynamic pressure grooves 6 are provided on an end face 62 of the rotating ring 60 facing the stationary ring 51.
2a are formed, and the dynamic pressure generated in the dynamic pressure groove 62a with the rotation of the rotary ring 60 causes the second mechanical seal 50 to move the stationary ring 51 and the rotary ring 60 to each other through a minute gap. It is maintained in a non-contact state. Therefore, the seal gas SG such as air or N 2 continuously supplied to the intermediate chamber 20 a through the gas supply holes 22 b is supplied to the outside air A through the gap of the non-contact seal surface S 2 in the second mechanical seal 50. flows out to the middle, by the orifice effect in a non-contact seal surface S 2 of the gap at this time, the intermediate chamber 2
0a is maintained in a high pressure state by a pressure difference of 2 kg / cm 2 or less than the fluid B to be sealed.

【0022】以上の構成において、回転軸30が回転す
ると、その回転力はスリーブ31を介して回転環60に
伝達され、すなわち回転環60は回転軸30と一体的に
回転する。機内の密封対象流体Bは、第一のメカニカル
シール40における静止環41の内周空間に達している
が、この静止環41は回転環60と密封摺動面Sを形
成しており、また静止環41と環状ハウジング部材21
との間にはパッキング42が介在しており、しかも中間
室20aのガス圧は密封対象流体Bよりも高圧なので、
中間室20aへの密封対象流体Bの漏洩が有効に防止さ
れる。また、回転環60とスリーブ31の間にはOリン
グ35が介在しており、回転軸30とスリーブ31との
間にはOリング34が介在しているので、回転環60と
スリーブ31の間や回転軸30とスリーブ31との間か
ら密封対象流体Bが大気A側へ漏洩することはない。
In the above configuration, when the rotating shaft 30 rotates, the rotating force is transmitted to the rotating ring 60 via the sleeve 31, that is, the rotating ring 60 rotates integrally with the rotating shaft 30. Sealed fluid B of flight, although reaches to the inner peripheral space of the stationary ring 41 in the first mechanical seal 40, the still ring 41 forms a seal sliding surface S 1 and the rotary ring 60, also Stationary ring 41 and annular housing member 21
And the gas pressure in the intermediate chamber 20a is higher than that of the fluid B to be sealed.
Leakage of the fluid B to be sealed into the intermediate chamber 20a is effectively prevented. In addition, an O-ring 35 is interposed between the rotating ring 60 and the sleeve 31 and an O-ring 34 is interposed between the rotating shaft 30 and the sleeve 31, so that the O-ring 35 is interposed between the rotating ring 60 and the sleeve 31. Also, the fluid B to be sealed does not leak to the atmosphere A from between the rotary shaft 30 and the sleeve 31.

【0023】また、中間室20aのシールガスSGの圧
力が密封対象流体Bよりも高圧であることによって、第
一のメカニカルシール40における密封摺動面Sは乾
燥状態、すなわち密封対象流体Bの介入による液体潤滑
が行われにくい状態で摺動される。しかし、先の説明の
ように、中間室20aのガス圧と密封対象流体Bの圧力
差が小さく、しかも第一のメカニカルシール40は圧力
バランス型のシール構造であってコイルスプリングによ
る付勢力のみで密封摺動面Sの面圧が与えられている
ので、摺動負荷が小さく、更に、SiC摺動材料からな
る回転環60とフッ素油を含浸させたカーボン摺動材料
からなる静止環41との組み合わせによって良好な摺動
性が得られるので、密封摺動面Sの摩耗や損傷を有効
に抑えることができる。
Since the pressure of the seal gas SG in the intermediate chamber 20a is higher than the pressure of the fluid B to be sealed, the sealing sliding surface S1 of the first mechanical seal 40 is in a dry state, that is, the pressure of the fluid B to be sealed. The slide is performed in a state in which liquid lubrication due to intervention is difficult to perform. However, as described above, the difference between the gas pressure in the intermediate chamber 20a and the pressure of the fluid B to be sealed is small, and the first mechanical seal 40 has a pressure-balanced seal structure, and is only operated by the biasing force of the coil spring. since the surface pressure of the sealing sliding surface S 1 is given, small sliding load, further, the stationary ring 41 made of carbon sliding material impregnated with rotary ring 60 and the fluorine oil consisting of SiC sliding material since good sliding properties by the combination can be obtained, it is possible to effectively suppress wear and damage of the sealing sliding surface S 1.

【0024】中間室20aのガス圧は密封対象流体Bよ
りも高圧ではあるが、その差圧は2kg/cm2以下の小さな
ものであり、しかも第一のメカニカルシール40が接触
式シール構造であるため、中間室20aに供給されたシ
ールガスSGが機内の密封対象流体B中へ漏洩すること
は殆どない。このため密封対象流体Bへの気泡の混入に
よるキャビテーションの発生が防止され、機内に溜まっ
た漏洩ガス(シールガスSG)を定期的に除去するとい
った保守管理も不要である。
Although the gas pressure of the intermediate chamber 20a is higher than that of the fluid B to be sealed, the pressure difference is as small as 2 kg / cm 2 or less, and the first mechanical seal 40 has a contact type seal structure. Therefore, the seal gas SG supplied to the intermediate chamber 20a hardly leaks into the fluid B to be sealed in the machine. For this reason, the occurrence of cavitation due to the incorporation of air bubbles into the fluid B to be sealed is prevented, and it is not necessary to perform maintenance such as periodically removing leakage gas (seal gas SG) accumulated in the apparatus.

【0025】また、中間室20aに供給するシールガス
SGの圧力が密封対象流体Bの圧力よりも低下しても、
第一のメカニカルシール40は密封摺動面Sにおいて
軸封機能を奏する接触式シール構造であるため、密封対
象流体Bが中間室20aに流入して更にそこから第二の
メカニカルシール50における非接触シール面Sの隙
間を介して機外の大気A中へ漏洩するということもな
い。しかも、シールガスSGは外部と循環させる必要が
なく、このため中間室20aに油等を外部から加圧循環
させる場合のようなポンプやアキュムレータ等の補機類
を必要としない。
Further, even if the pressure of the seal gas SG supplied to the intermediate chamber 20a is lower than the pressure of the fluid B to be sealed,
First for the mechanical seal 40 is a contact-type seal structure to achieve the shaft sealing function in a sealed sliding surface S 1, a non-in the second mechanical seal 50 from which sealed fluid B is further flows into the intermediate chamber 20a nor that via the gap between the contact seal surface S 2 leaks outside to the atmosphere a in. Moreover, there is no need to circulate the seal gas SG with the outside, and therefore, there is no need for auxiliary equipment such as a pump and an accumulator as in the case where oil or the like is pressurized and circulated from the outside to the intermediate chamber 20a.

【0026】また、第一及び第二のメカニカルシール4
0,50は一つの回転環60を共有する構造であるた
め、軸方向取付長が短く、このため軸封部ハウジング2
0を含む当該軸封装置の大型化を来さない。
The first and second mechanical seals 4
Since 0 and 50 have a structure in which one rotating ring 60 is shared, the mounting length in the axial direction is short.
0 does not increase the size of the shaft sealing device.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上の説明のとおり本発明に係る軸封装
置によると、次のような効果が実現される。まず、密封
対象流体側の第一のメカニカルシールは接触式シール構
造であるため、中間室に供給されるシールガスの密封対
象流体中への漏洩を有効に抑えることができ、当該軸封
装置を取り付けたポンプ等のキャビテーションの発生や
密封対象である被送流体の汚染が防止される。また、シ
ールガスは中間室に供給するだけで良いため加圧循環装
置等の外部機器が不要であり、機器の保守管理が容易で
ある。
As described above, according to the shaft sealing device of the present invention, the following effects are realized. First, since the first mechanical seal on the fluid to be sealed has a contact-type seal structure, it is possible to effectively suppress leakage of the seal gas supplied to the intermediate chamber into the fluid to be sealed, and This prevents cavitation of the attached pump or the like and contamination of the fluid to be sealed, which is a sealing target. Further, since only the seal gas needs to be supplied to the intermediate chamber, external equipment such as a pressurized circulation device is not required, and maintenance of the equipment is easy.

【0028】また、シールガスの圧力が密封対象流体の
圧力より低くなっても、密封対象流体側の第一のメカニ
カルシールが接触式シール構造であるため、密封対象流
体が中間室を経て大気側へ漏洩したりシール面が損傷す
るということもない。しかも密封対象流体とシールガス
との圧力差が2kg/cm2以下の小さなものであるため、第
一のメカニカルシールの密封摺動面の摺動負荷が小さ
く、液体潤滑されないにも拘らず良好な摺動性を維持す
ることが可能である。
Even if the pressure of the seal gas becomes lower than the pressure of the fluid to be sealed, the first mechanical seal on the fluid side to be sealed has a contact-type sealing structure, so that the fluid to be sealed passes through the intermediate chamber to the atmosphere side. No leakage or damage to the sealing surface. In addition, since the pressure difference between the fluid to be sealed and the seal gas is as small as 2 kg / cm 2 or less, the sliding load on the sealing sliding surface of the first mechanical seal is small, and it is good despite the fact that liquid lubrication is not performed. It is possible to maintain slidability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る軸封装置の好適な一実施形態を軸
心を通る平面で切断して示す半断面図である。
FIG. 1 is a half sectional view showing a preferred embodiment of a shaft sealing device according to the present invention by cutting along a plane passing through an axis.

【図2】従来技術に係る軸封装置を概略的に示す説明図
である。
FIG. 2 is an explanatory view schematically showing a shaft sealing device according to a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 軸封部ハウジング 20a 中間室 30 回転軸 40 第一のメカニカルシール 50 第二のメカニカルシール 60 回転環 A 大気 B 密封対象流体 S 密封摺動面 S 非接触シール面 SG シールガスReference Signs List 20 shaft seal housing 20a intermediate chamber 30 rotating shaft 40 first mechanical seal 50 second mechanical seal 60 rotating ring A atmosphere B fluid to be sealed S 1 sealed sliding surface S 2 non-contact sealing surface SG sealing gas

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ハウジングとこのハウジングの内周に挿
通された回転軸との間にメカニカルシールを軸方向に二
段に配置し、 前記両メカニカルシールのうち密封対象流体側の第一の
メカニカルシールは回転環と静止環のシール面が互いに
密接摺動される接触式シール構造であり、 前記両メカニカルシールのうち大気側の第二のメカニカ
ルシールは回転環と静止環のシール面間に隙間を有する
非接触式シール構造であり、 前記両メカニカルシールにより前記密封対象流体と前記
大気側との間に画成された中間室に前記密封対象流体よ
りも高圧のシールガスを供給することを特徴とする軸封
装置。
1. A mechanical seal is disposed in two stages in an axial direction between a housing and a rotating shaft inserted through an inner periphery of the housing, and a first mechanical seal of the two mechanical seals on a fluid side to be sealed is provided. Is a contact-type seal structure in which the sealing surfaces of the rotating ring and the stationary ring are slid in close contact with each other. Of the two mechanical seals, the second mechanical seal on the atmosphere side has a gap between the sealing surfaces of the rotating ring and the stationary ring. A non-contact type sealing structure, wherein a seal gas having a higher pressure than the sealing target fluid is supplied to an intermediate chamber defined between the sealing target fluid and the atmosphere side by the two mechanical seals. Shaft sealing device.
【請求項2】 請求項1の記載において、 中間室に供給されるシールガスと密封対象流体との圧力
差は2kg/cm2以下であることを特徴とする軸封装置。
2. The shaft sealing device according to claim 1, wherein the pressure difference between the sealing gas supplied to the intermediate chamber and the fluid to be sealed is 2 kg / cm 2 or less.
【請求項3】 請求項1又は2の記載において、 第一のメカニカルシールは、一方のシール面にフッ素油
を含浸させた摺動材料を用いることを特徴とする軸封装
置。
3. The shaft sealing device according to claim 1, wherein the first mechanical seal uses a sliding material in which one sealing surface is impregnated with fluorine oil.
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