JPS6039504A - 密封装置および密封面の摩耗をモニターする方法 - Google Patents

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】 本発明は密封装置に関し、より詳しくは機械内面密封装
置の密封面の摩耗をモニターする方法と装置に関する。

機械内面密封装置では、向き合った密封部材の摩擦面が
摩耗する。従ってそれらの部材の一つ、密封面部材はそ
れが連合しているコンポーネントに関連して取りつけら
れており、その結果それは軸方向に他の部材、座、の方
へ移動することができ、その結果、摩耗が起きるときに
は２つの部材の表面は密封状の保合を維持されろことが
できる。勿論、適応可能な摩耗の程度には限度があり、
従って密封部材の表面の摩耗をモニターし、ある摩耗限
界に達したならば密封装置が働かな（なる前に密封部材
は取り換えられることが望ましい。

密封部材の摩耗をモニターすることのできる方法のひと
つは、固定された点から軸方向に移動可能な密封面部材
と連合している半径方向の表面の軸の回りの間隔を計測
するためのプローブを使用することである。しかしなが
ら、寸法上の制約のために、特に直径の小さい密封装置
にあっては、この方法は常に好都合とはいかない。

本発明の一態様によれば、軸方向に固定された座と核皮
に押しつけられて密封状に係合する軸方向に移動可能な
密封面部材とを有する機械内面密封装置の密封面の摩耗
をモニターする方法は、密封面部材あるいは該密封面部
材と共に軸方向に移動するコンポーネントの半径方向に
向い合った表面からの信号を検知することができるよう
に、感知器を該密封面部材又はコンポーネントの半径方
向の適切な位置に置くことよりなり、該密封面部材ある
いはコンポーネントの該表面は該密封面部材がその感知
器にかんして軸方向に移動するにつれて、信号を変化さ
せるようにつくられており、それによって密封面の摩耗
限界あるいは摩耗量を示す。

本発明の別の態様によれば、機械内面密封装置は、軸方
向に固定された座と核皮に押しっけられて密封状に係合
する軸方向に移動可能な密　−射面部材を有し、感知器
が密封面部材あるいは密封面部材と共に軸方向に移動す
るコンポーネントの半径方向に取りつけられており、該
密封面部材あるいはコンポーネントの表面から該感知器
へ半径方向に伝えられる信号をつくりだすための手段が
設けられており、密封面部材あるいはコンポーネントの
該表面は密封面の摩耗限界あるいは摩耗量を示す信号を
変化させるように８周整されている。

プローブは、例えばそのプローブの中にそのプローブに
よって適当な周波数交番磁場（ｆｒｅ〜ｑｕｅｎｃｙ　
ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ　ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｆｉｅｌ
ｄ）　がつくられる誘導プローブであってよく、この磁
場はその密封面部材あるいは連合しているコンポーネン
トの対向する部位に渦電流を誘導し、それらの渦電流は
次に該プローブによってつくられた磁場をかえる磁場を
つくり、それらの磁場の相互作用の程度を示す信号をつ
くりだす。この形のプローブを用いたときには、電導性
あるいは半導性の密封面部材、あるいは該密封面部材と
共に軸方向に移動する電導性あるいは半導性の部材、例
えばキャリア・リングは密封面が摩耗するので密封面部
材あるいは連合しているコンポーネントが軸方向に該プ
ローブを通って移動するにつれて該プローブと向い合っ
ている円筒状表面の間の半径方向の間隙が変化して該プ
ローブによって計測される信号に変化を生じさせるよう
な輪郭にすることができる。密封面部材あるいは連合し
ているコンポーネントの表面は面とりすることができ、
それによって半径方向の間隙と信号の変化が漸進的とな
るであろうし、あるいは例えば摩耗限界に達したときに
その間隙と信号が大きく変化するように段をつけること
ができる。それとは別に密封面部材が絶縁物でできてい
る場合には、例えば摩耗限界をはっきりさせるために電
導性あるいは半導性の挿入物をその密封面部材の中に差
し込むことができ、それによって該プローブに信号が生
じると摩耗が限界にきた指示が出される。この装置の変
形はピンクアップ手段のあるプローブだけを使ったり、
磁気挿入物を使うことである。

プローブは又例えば光ファイバーによって光が光源から
送られて密封面部材あるいは連合しているコンポーネン
トの円筒状の外表面に当てられそして反射した光が適当
な感知手段に伝えられる光ファイバーを有する光学的な
ものであってもよい。光学的プローブの場合には、密封
面部材あるいは連合しているコンポーネントの向き合っ
ている表面は銹４プローブを用いた場合と同じように輪
郭づけすることができる。しかし、光学的プローブの場
合には、摩耗限界に達したときに反射光に瞬間的な変化
を与えるために表面に段をつけることが好ましい。光学
的プローブのこの形は半径方向の間隙の変化による光の
散乱の変化に期待するものである。それに代えて、プロ
ーブと対抗する表面の間の間隙は一定にしておき、密封
面部材あるいは連合しているコンポーネントのプローブ
に対する相対的な軸方向の位置によって反射力が変化す
るように向き合っている表面を処理してもよい。例えば
、反射性のものでできた帯をプローブに向き合っている
密封面部材の表面にとりつけてもよく、摩耗限界のとこ
ろで帯が全周をまくまで、帯が密封面部材の周面を段々
ひろく覆うように摩耗限界から遠ざかる方へ段々細くす
る。このやり方の場合には、帯がプローブを通って回転
するので密封部材が摩耗限界に近ずくにつれて帯は反射
の強さを増す。

本発明を実施例を示した図に基づいて詳細に説明する゛
。

第１図に示すように、シャフト１０とハウジング１１の
間の典型的な機械部面密封装置はハウジング１１の凹部
に取りつけられ、凹部に密封された座を有する。密封面
部材１３はシャフト１０の軸方向に移動可能で軸と共に
回転可能なようにシャフト１０に取りつけである。適当
な一般的な手段１４、例えば伸縮自在のへローや圧縮バ
ネが密封面部ｌｆＡ’１３を座１２に押しフけて座１２
と密封係合させ、密封面部材１３とシャフト１０との間
の２次的な密封装置としている。密封面部材１３の外周
面は円錐形の面とり１５がしである。誘導プローブ１６
が密封面部材１３の円錐形の表面１５に向い合っている
ハウジング１１の壁に取りつけである。このプローブ１
６は適当な周波数交番磁場をつくるためにエネルギーを
付与されるコイルを有している。密封面部材１３は電導
性の材料、例えば炭素あるいは焼結金属でつくられてお
り、高周波交番磁場は密封面部材１３の中に渦電流を誘
導する。それらの渦電流は次にプローブ１６のコイルに
よってつくられた磁場を減衰しようとする磁場をつくる
。減衰の程度は間隙がプローブ１Ｇとそれと向き合って
いる密封面部材１３の円錐形の表面１５の間で減少する
と増加する。

その結果、プローブ１６のコイルにエネルギーを付与す
るのに使われる電流は一定の電界強度を維持するために
多くされることができる。従っ７．：ｌルにエネルギー
を付与するのに使われる電流の変量は、プローブ１６と
密封面部材１３の表面１５の間の半径方向の間隙を示す
信号を与えるために利用されることができる。密封面部
＋１１３の密封面と座１２は摩耗するので、密封面部材
１３は座１２の方に移動するであろうし、その結果プロ
ーブ１６と円錐形の表面１５の間の半径方向の間隙は減
るであろうし、プローブによってつくられた信号はそれ
に従って変化するであろう。よってプローブ１６ば密封
面部材１３の軸方向の動きひいては密封面の摩耗の表示
をするために利用されることができる。

この実施態様では、プローブ１６と表面１５の間の間隙
に特定した変化が生じてしまい、密封装置の密封部材の
取り換えが必要になったときに警告を発するようにする
ことができる。この装置は又摩耗限界に現実に到達する
前に予め警告を与えるようにすることもできるであろう
。

プローブ１６は又密封面部材１３の回転におけるどんな
偏心も検知するであろう。密封部材の摩耗による直線的
な変化と対照的に、偏心はプローブ１６からの信号に振
動する変化を生しるであろう。それらの信号は従って適
当な電子装置を使って識別されるであろうし、プローブ
は偏心と摩耗の両方をモニターするのに利用されること
ができる。

第２図に示した別の実施態様では、プローブ２０は一対
の光ファイバー２１．２２を有する光学的なものである
。それらのファイバーの一つは適当な光源（図示せず）
からの光線を通し、他のファイバーは密封面部材２３の
対向する表面から反射した光を適当な感知装置、例えば
光ダイオードへ送る。この実施態様では、プローブ２０
に向き合っている密封面部材２３の表面２４は段をつけ
た外形をしている。段は均衡のとれた密封面部材に特に
その目的のために設けてもよく、均衡をとるために設け
た段は又この目的のために利用されてもよい。

運転のときには、プローブ２０と密封面部材２３の表面
２４の間での光の拡散のために、プローブ２０によって
検知された反射光は段がプローブ２０のところにくるま
では比較的弱く、段がプローブ２０のところにくるとは
っきり強くなる。外径の大きい部分は外径の小さい部分
よりも反射力が大きくなるように、密封面部材２３の表
面２４を処理することによってこの強さの増大を向上さ
せることができる。段の眉がプローブ２０と一直線に並
ぶようにプローブを位置決めすることによって、密封部
材が摩耗限界に達してしまったときに、プローブ２０は
密封面部材２３と座２１の交換が必要であることを示す
ようにすることができる。この装置も又密封面部材の偏
心をモニターするために利用できる。本発明を逸脱する
ことなく種々の変形が可能である。例えば段をつげた密
封面部材と誘導型プローブとを一緒に使用することもで
きるし、面とりをした密封面部材と光学的プローブとを
一緒に使用することもできる。何段かの段をつけた輪郭
を密封部材の摩耗を段階的に示すために用いることもで
きる。プローブは又他の感知器、例えばザーモメータや
感圧装置を含むことができ、それらによって密封部材の
回りの情況をモニターすることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の摩耗モニタ一手段をもつ典型的な機械
内面密封装置の部分断面図、第２図は第１図とは別の態
様の摩耗モニタ一手段を示す拡大部分断面図である。 特許出願人 フレイン　バッキング　リミテツ１ 代理人 弁理士小島庸和

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、軸方向に固定された座と該座に押しつけられて該座
   と密封係合する軸方向に移動可能な密封面部材とを有す
   る機械的面密封装置の密封面の摩耗をモニターする方法
   において、密封面部材（１３；２３）あるいは該密封面
   部材（１３：２３）と共に軸方向に移動するコンポーネ
   ント（１４）の半径方向に向き合った表面（１５；２４
   ）からの信号を検知することができるように感知器（１
   ６ｉ２０）を該密封面部材（１３；２３）あるいはコン
   ポーネント（１４）の半径方向に位置させ、該密封面部
   材（１３；２３）あるいはコンボーネン）　（１４）の
   表面（１５；２４）を該密封面部材（１３；２３）が該
   感知器（１６；２０）に対して軸方向に移動するときに
   信号に変化を生じさせ、それによって密封面の摩耗限界
   あるいは摩耗量を示すように調整したことを特徴とする
   密封装置の密封面の摩耗をモニターする方法。 ２、信号が該密封面部材（１３；２３）あるいはコンポ
   ーネント（１４）の表面（１５；２４）から半径方向に
   向き合っている該感知器（１６；２０）へ反射すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の密封装置の
   密封面の摩耗をモニターする方法。 ３、送信器（１６；２１）と感知器（１６；２２）を有
   するプローブ（１６；２０）を該密封面部材（１３；２
   ３）あるいはコンポーネント（１４）に半径方向に向き
   合っている密封装置のハウジングに取りつけたことを特
   徴とする特許請求の範囲第２項に記載の密封装置の密封
   面の摩耗をモニターする方法。 ４、該密封面が摩耗し該密封面部材（１３；２３）が軸
   方向に動くにつれて、信号の振幅に変化を生じさせるた
   めに該密封面部材（１３：２３）あるいはコンポーネン
   トの表面（１５ｉ２４）と感知器（１６；２０）の間の
   間隙が変化するように、該表面（１５；２４）に輪郭が
   つけられていることを特徴とする特許請求の範囲第１，
   ２．又は３項のいずれか１項に記載の密封装置の密封面
   の摩耗をモニターする方法。 ５、該密封面部材（１３）が軸方向に動（ときに信号に
   段階的な変化が生じるように該密封面部材（１３）ある
   いはコンポーネントの表面（１５）を面とりしたことを
   特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の密封装置の密
   封面の摩耗をモニターする方法。 ６６該密封面部材（２３）あるいはコンポーネントの表
   面に段をつけ、該段は密封面の摩耗限界がきたときに信
   号に増大した変化が生じるように該感知器（２０）に対
   して位置決めしであることを特徴とする特許請求の範囲
   第４項に記載の密封装置の密封面の摩耗をモニターする
   方法。 ７、該密封面部材（１３）あるいはコンポーネントを電
   導性あるいは半導性の材料でつくり、ｌないしそれ以上
   の電磁変換器（１６）を、指示信号を送りそして検知す
   るために用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１な
   いし６項のいずれか１項に記載の密封装置の密封面の摩
   耗をモニターする方法。 ８、光線が該密封面部材（２３）あるいはコンポーネン
   トの表面（２４）から反射することを特徴とする特許請
   求の範囲第１ないし６項のいずれか１項に記載の密封装
   置の密封面の摩耗をモニターする方法。 ９、該密封面部材（２３）の表面（２４）を摩耗限界に
   達したときにその反射力が変化するように処理しである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第８項に記載の密封装
   置の密封面の摩耗をモニターする方法。 １０、該密封面部材と感知器との間の間隙が一定である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載の密封装
   置の密封面の摩耗をモニターする方法。 １１、反射性の物質でつくったテーパ付けした帯を該密
   封面部材の表面に設け、該帯は、該密封面部材が軸方向
   に動いて該感知器を通り過ぎるときに該表面から反射さ
   れる光の強さに連続的な変化が存在するように、該密封
   面部材あるいはコンポーネントの周面を次第に広く覆う
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１０項に記載の密封
   装置の密封面の摩耗をモニターする方法。 １２、電磁感知器を該密封面部材あるいはコンポーネン
   トの半径方向に位置させ、磁気インブラントを該密封面
   部材あるいはコンポーネントに設け、該インブラントは
   密封面が摩耗限界にきたときにとらえる信号が最大にな
   るように該感知器に対して位置決めしたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の密封装置の密封面の摩
   耗をモニターする方法。 １３、感知器（１６；２０）を密封面部材（１３；２３
   ）あるいは該密封面部材（１３）と共に軸方向に動くコ
   ンポーネント（１４）の半径方向に取りつけ、該電封面
   部材（１３；２３）あるいはコンポーネント（１４）の
   表面（１５；２４）から該感知器（１６；２０）へ半径
   方向に送られる信号をつくるための手段を設け、該密封
   面部材（１３；２３）あるいはコンポーネント（１４）
   の表面（１５；２４）を該密封面の摩耗限界あるいは摩
   耗量を示す信号に変化をつくりだすように調整したこと
   を特徴とする、軸方向に固定した座と核皮に押しつけら
   れて核皮と密封係合する軸方向に移動可能な密封面部材
   を有する機械内面密封装置。