JPWO2018096568A1 - メカニカルシールの施工実習装置、施工実習方法、施工実習システム、およびメカニカルシール - Google Patents
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Abstract
Description
図25に示すように、縦置きポンプ200ではインペラーを備えるポンプ本体202の上部側にシール機構部204が設置され、このシール機構部204の上部側にモーター206が設置されている。シール機構部204に内蔵されたメカニカルシールの保守や交換には、シール機構部204のケーシング208を外して内部機構を露出させ、メカニカルシールを取り外す必要がある。
導入当初、シール機構やメカニカルシールの信頼性が高くても、メンテナンスによってシール機構やメカニカルシールの機能が損なわれることは極力回避することが必要であり、メカニカルシールの適正な施工手順、予想される異常現象の把握などを経験により掌握させ、これらを踏まえた施工スキルを向上させることがシール機構やメカニカルシールの機能を維持し、その信頼性を維持する上で不可欠である。
また、本発明の他の目的は、実習中または長時間の通常使用による摩耗状態などの確認の容易化を図ったメカニカルシールを提供することにある。
上記メカニカルシールの施工実習装置において、さらに、前記第1のケーシング部と固定される軸支持部と、前記軸支持部に取り付けられ、前記軸部の一端側で前記軸部を回転可能に支持する第1の軸受部と、前記軸支持部に取り付けられ、前記軸部の中間部で前記軸部を回転可能に支持する第2の軸受部とを備え、少なくとも前記軸部の軸振れ、遊びのいずれかの計測を可能にしてよい。
上記メカニカルシールの施工実習装置において、さらに、前記第2のケーシング部は、前記軸部と接触する第3の摺動面部を備えてよい。
上記メカニカルシールの施工実習装置において、前記シールリングは、前記軸部に固定される支持リング部を備え、該支持リング部は前記シートリング側に前記シールリングを押圧するスプリングと、前記シールリングの前記軸部上の基準位置に固定する固定手段とを備えてよい。
上記メカニカルシールの施工実習装置において、さらに、前記第1のケーシング部に備えられ、前記シールリングに通ずる第1のポートと、前記第2のケーシング部に備えられ、前記シートリングに通ずる第2のポートとを備えてよい。
上記メカニカルシールの施工実習装置において、さらに、前記第1のケーシング部または前記第2のケーシング部のいずれか一方または双方のうち、その一部または全部が目視可能な透光部材であってよい。
上記メカニカルシールの施工実習装置において、さらに、前記第1のケーシング部または前記軸支持部を支持し、または移動可能に支持する架台部を備えてよい。
上記メカニカルシールの施工実習方法において、さらに、第1のケーシング部にシールリングおよび軸部を設置し、少なくとも前記シールリングの摺動面部に異物を設置する工程を含んでよい。
上記メカニカルシールの施工実習方法において、さらに、前記第1のケーシング部にある第1のポートまたは前記第2のケーシング部にある第2のポートのいずれか一方から加圧流体を流し込み、前記第1のポートまたは前記第2のポートから流出する前記加圧流体の流出または圧力を検出する工程を含んでよい。
(1) ポンプなどの回転機器に設置されているメカニカルシールを回転機器から分離させた状態で、実機施工で必要とされる施工訓練を実施することができ、安全で信頼性の高いシール機構の実現に寄与することができる。
(2) メカニカルシールにおける回転、振動、トルクなどを体感でき、実習者に体感させることができる。
(3) 実機では異常や故障など、想定される不測の事態を模擬でき、洗浄、取付け、動作確認、取り外しなどを繰り返すことができ、施工技術者のスキルを向上させることができる。
(4) 強制的に異常を生じさせ、または異常な部材を用いるなど、実機では実施し難い施工も可能であり、体験学習を実施できる。
(1) 軸ぶれ、振動、異常音、歪みなどを数値化し、数値情報として提示できる。
(2) 実習者は情報提示手段の提示情報と感覚を比較でき、効果的な実施訓練を実現できる。
(1) 回転操作後、メカニカルシールに生じた摩耗状態を目視で、確認でき、摩耗の発生やその対策を学習できる。
(2) 摩耗度合いを測定するなどの手数を要することなく、メカニカルシールの摩耗を表示材の変化で確認することができる。
<メカニカルシール部>
図1のAは、第1の実施の形態に係るメカニカルシールの施工実習装置のメカニカルシール部を示している。本発明は、図1に示す構成に限定されることはない。このメカニカルシールの施工実習装置2は、以下、単に実習装置2と称する。この実習装置2には軸部4とともにメカニカルシール部6が備えられる。軸部4はポンプなどの回転機器の回転軸に相当する。
メカニカルシール部6は実習装置2の装置本体部を構成し、軸部4に対する軸封機構部の一例である。このメカニカルシール部6にはシールリング8、ケーシング10およびシートリング12が備えられる。
シールリング8は第1の摺動面部14−1を備え、固定環として軸部4の基準位置に固定される。摺動面部14−1の摺動面は軸部4の軸中心Oと直交方向に配置される。このシールリング8は、ケーシング10の第1のケーシング部としてスタッフィングボックス(Stuffing Box)10−1側で被覆される。
軸部4の終端部には図1のBに示すように、ハンドル装着部30が備えられ、このハンドル装着部30にハンドル部32が挿抜可能である。ハンドル装着部30には、軸部4より細く形成された角柱部34が備えられ、角柱部34に嵌合させる嵌合部36が軸部4と交差方向に配置されるクランク38に備えられる。クランク38には軸部4と平行に操作部40が備えられる。
施工実習時、軸部4にハンドル部32を装着し、この操作部40に軸部4の周縁方向のトルクを軸部4に付与すれば、軸部4を手動操作で回転させることができる。
このメカニカルシールの施工実習には、既述のメカニカルシール部6を用いることにより、
A) シールリング8の取付け準備工程
B) シールリング8の位置決め工程
C) シートリング12の取付け工程
D) ケーシング10の固定工程
E) 軸部4の回転工程
が含まれる。
軸部4にスタッフィングボックス10−1を取り付けた後、スタッフィングボックス10−1を基準にして軸部4上にシールリング8の基準位置を表す指示線を付す。
B) シールリング8の位置決め工程
軸部4にシールリング8を装着して既述の基準位置にシールリング8を位置決めする。
C) シートリング12の取付け工程
シートリング12の取付けに当たり、エンドプレート10−2にシートリング12を合体させて準備する。エンドプレート10−2と合体させたシートリング12をエンドプレート10−2とともに軸部4に装着する。
D) ケーシング10の固定工程
スタッフィングボックス10−1にエンドプレート10−2をボルト20により固定し、スタッフィングボックス10−1およびエンドプレート10−2を合体させ、ひとつのケーシング10に組み立てる。
E) 軸部4の回転工程
軸部4を回転させ、軸部4と一体化されているシールリング8を回転させる。これにより、シールリング8とシートリング12を摺動面部14−1、14−2で相対的に回転させることができる。
また、軸部4にハンドル部32を装着し、ハンドル部32によって軸部4を回転させ、軸部4と一体化されているシールリング8を回転させる。これにより、シールリング8とシートリング12を摺動面部14−1、14−2間で相対回転させることができる。
(1) ポンプなどの回転機器に設置されるメカニカルシール部6の組立て、分解、清掃、位置調整などの操作や、メカニカルシール部6の摺動面部14−1、14−2の相対回転による摺動などを体感させ、メカニカルシール施工のスキルを高めることができる。
(2) 軸部4はハンドル部32の装着前、手動操作で回転させることができ、トルク感、摺動感や回転感を軸部4の操作により実習者に感得させることができる。
(3) 軸部4にハンドル部32を装着すれば、ハンドル部32の装着前および装着後の状態を比較するなど、実機では得られない体感が得られ、有益な施工実習を行うことができる。
(4) この実習装置2では実機と異なり、繰り返して組立て、分解、清掃、位置調整などを実習でき、実機では果たすことができない操作機能を実習することができる。
図2は、第2の実施の形態に係るメカニカルシールの施工実習装置の軸支持部を示している。
メカニカルシール部6にあるスタッフィングボックス10−1の下側には軸支持部42が備えられる。この軸支持部42には複数の支柱部44を備えて平行に配置された基盤部材26−1、26−2が備えられる。基盤部材26−1の上面には第1の軸受部46−1、基盤部材26−2の下面には第2の軸受部46−2が複数の固定ねじ48によって固定されている。各軸受部46−1、46−2には軸部4を挿通させ、軸受部46−1は軸部4の端部側を支持し、軸受部46−2は軸部4の中間部を支持する。
各軸受部46−1、46−2には軸部4を案内するガイド部50が備えられ、軸部4を固定するため、軸受部46−1、46−2側に固定ねじ52、ガイド部50に固定ねじ54が備えられる。各軸受部46−1、46−2と軸部4との間に遊びが設けられているが、固定ねじ52、54の締付けで各軸受部46−1、46−2に軸部4を固定することができる。
この軸部4の軸振れや遊びはダイヤルゲージなどの計測機器をスタッフィングボックス10−1に固定して計測可能である。また、スタッフィングボックス10−1の水平度や軸部4との成す角度は同様に計測することが可能である。
(1) 基盤部材26−1、26−2に取り付けられた軸受部46−1、46−2に支持される軸部4と軸受部46−1、46−2の相対位置関係を任意に調整でき、軸部4の振れを強制的に生じさせ、または所望の振れを設定することができる。この振れを実習者に体感させ、その振れ量を計測機器で計測することができる。
(2) 基盤部材26−1、26−2は複数の支柱部44で支持され、軸部4や軸受部46−1、46−2を支柱部44の間から目視で確認することができる。
(3) 強制的に軸部4に生じさせまたは設定した軸部4の傾斜や振れを支柱部44の間から目視で確認し、触れることが可能であるし、固定ねじ52、54を操作して所望の振れを設定でき、その振れを解消させる調整が可能である。
架台部56には図3のBに示すように、複数のキャスター68を備えれば、実習装置2を所望の位置に移動させ、または実習室外に搬送することができる。
図4のAおよびBは軸部4の一例を示している。この軸部4には上端から下端に向かってハンドル装着部30、メカニカルシール装着部70および回転支持部72が備えられる。ハンドル装着部30は図4のAに示すように、ハンドル部32の嵌合部36と係合させるために角柱状に形成されている。このハンドル装着部30には他の部材を支持する支持孔74が形成されている。メカニカルシール装着部70および回転支持部72は円柱状であり、メカニカルシール装着部70は回転支持部72より径大である。回転支持部72は軸支持部42の軸受部46−1、46−2に固定される。
シールリング8には図5のAに示すように、摺動面部14−1を備えるシールリング本体部8−1、中間リング部8−2および支持リング部8−3が備えられる。
シールリング本体部8−1はカップ状であり、貫通孔76、軸パッキン設置部78、複数の窓部80が所定間隔で備えられる。貫通孔76には軸部4を貫通させ、軸パッキン設置部78には軸パッキン82−1、82−2を合体させて設置されるとともに、中間リング部8−2の一部が挿入される。
中間リング部8−2はコンプリングと称され、シールリング本体部8−1と支持リング部8−3との間に設置される。この中間リング部8−2には貫通孔84に軸部4を貫通させ、側壁側に複数のガイドピンねじ孔86、ドライブピンねじ孔88およびスプリング挿入部90が備えられる。各ガイドピン92はガイドピンねじ孔86に取り付けられ、シールリング本体部8−1の各窓部80から露出させる。各ドライブピンねじ孔88には支持リング部8−3と装着する固定手段であるドライブピン94が取り付けられる。各スプリング挿入部90にはスプリング96の先端部が挿入される。
支持リング部8−3は中間リング部8−2を挟んでシールリング本体部8−1を支持する支持部材であり、軸部4の基準位置に固定される。このシールリング本体部8−1には、貫通孔98に軸部4を貫通させ、側壁側に複数のドライブピン装着部100およびスプリング挿入部102が備えられる。ドライブピン装着部100にはドライブピン94が装着され、このドライブピン装着部100から突出するねじ部103が中間リング部8−2のドライブピンねじ孔88に取り付けられる。各スプリング挿入部102にはスプリング96の他端部が挿入され、各スプリング96はドライブピン94の締付けに応じて、2つのスプリング挿入部90、102内に圧縮状態で保持される。各スプリング96の復元力とドライブピン94の締付け度合いにより支持リング部8−3とシールリング本体部8−1の軸方向の幅が調整される。
支持リング部8−3には図5のBに示すように、セットボルトねじ孔104が備えられ、このセットボルトねじ孔104にセットボルト106が取り付けられる。このセットボルト106は、支持リング部8−3を軸部4の基準位置に設定して固定する支持リング部8−3の固定手段である。支持リング部8−3に連結されたシールリング本体部8−1はこのセットボルト106により支持リング部8−3とともに軸部4の基準位置に固定される。このセットボルト106の取付け位置はドライブピン装着部100およびスプリング挿入部102と異なる角度位置に設定されている。
図6は、軸部4にシールリング8とともに設置されたシートリング12の断面を示している。シートリング12の貫通孔16の内径は軸部4の外径より大きく、この貫通孔16と軸部4との間には隙間108が設定されている。このシートリング12のシールリング側面部には径小環状部110が備えられ、この径小環状部110の端面が摺動面部14−2である。径小環状部110の外径および幅は、シールリング8の摺動面部14−1より小さく、これにより摺動面部14−2と摺動面部14−1との接触面積は摺動面部14−2に依存する。このシートリング12には幅方向に2つのOリング設置部112を設けてOリング18が設置され、このOリング18によりシールリング12がエンドプレート10−2内に密着状態となる。
図7のAはスタッフィングボックス10−1の平面形状、図7のBはAのVIIB−VIIB線断面、図7のCはAのVIIC−VIIC線断面を示している。スタッフィングボックス10−1は中央に貫通孔114を備え、嵌合突部116、フランジ24側に係合突部118、側壁120側に第1のポート122−1が備えられる。貫通孔114には軸部4とともにシールリング8が設置される。嵌合突部116はエンドプレート10−2に合体させる。係合突部118は基盤部材26(図1)側に係合させる。ポート122−1は貫通孔114に通じ、この貫通孔114内のシールリング8の周囲およびシートリング12の径小環状部110の周囲空間部に通じる。フランジ部24にはボルト28を貫通させる複数のボルト貫通孔124が備えられる。側壁120の頂部には図7のCに示すように、複数のねじ孔126が備えられ、各ねじ孔126にはエンドプレート10−2を貫通させたボルト20が取り付けられる。
図8のAはエンドプレート10−2の平面形状、図8のBはAのVIIIB −VIIIB 線断面、図8のCはAのVIIIC −VIIIC 線断面を示している。エンドプレート10−2は外周面を同径にした筒状体であり、貫通孔128、ボルト貫通孔129、空間部130、131、シートリング装着部132、嵌合凹部134が備えられる。貫通孔128はブッシュ21の摺動面部14−3で形成されている。このブッシュ21は、エンドプレート10−2の部材と同一または異なる部材でよく、たとえば、カーボンで形成されている。ボルト貫通孔129はボルト20の装着に用いられる。シートリング装着部132はシートリング12を装着するための空間部の一例である。
エンドプレート10−2には複数の第2のポート122−2、122−3が備えられる。ポート122−2は空間部131およびシートリング装着部132に通じ、ポート122−3は空間部130に通じている。嵌合凹部134にはスタッフィングボックス10−1の嵌合突部116が嵌合し、この嵌合により、スタッフィングボックス10−1およびエンドプレート10−2が合体する。
実施例1によれば、次の効果が得られる。
(1) 実機と同様の構成を備えるとともに、ハンドル部32や軸支持部42を備えて実習装置2として構成され、架台部56に設置されてメカニカルシールの施工実習に供することができる。
(2) ハンドル部32や軸支持部42を用いれば、実機を超えてメカニカルシールの施工体験を実現することができる。
実習装置2または実機から取得した構成部品について、実習者に異常例と対処方法を確認させる。ここで、異常例は錆、腐食、浸食、傷、打痕などが生じた部材を参照し、たとえば、スタッフィングボックス10−1に生じた傷を確認する。錆、腐食、浸食、傷、打痕などの程度を確認し、修復可能性と交換の必要性を体得させる。
軸部4、スタッフィングボックス10−1、エンドプレート10−2、メカニカルシール部6など、各部材の洗浄を行う。軽度の異常について、対処方法を確認する。軸部4、スタッフィングボックス10−1、エンドプレート10−2について、溝や段部の洗浄には繊維の抜け落ちない布やサンドペーパー、スポンジを使用する。必要な洗浄剤や研磨剤を確認する。細かい傷や、小さい錆などはサンドペーパーやスポンジ研磨剤などを用いて磨けばよい。洗浄前後の変化や洗浄の度合いを確認する。
シールリング8では、摺動面部14−1にある細かい傷や小さな窪みを確認し、使用可能か否かを確認する。目視や手触りなども確認要素である。使用不可である状態を確認し、交換を促す。使用可能であれば、繊維の抜け落ちない布を使用して洗浄を行う。また、シートリング12の摺動面部14−2では異常を確認した後、洗浄で機能回復が可能であれば、繊維が抜け落ちない布を使用して洗浄を行う。
この取付け工程では、取付け部品のチェック、取付け手順や留意事項の確認、各部の装着精度を確認する。このチェック項目には、メカニカルシールの形式、シール部品の数量、シールサイズ、シールリング8およびシートリング12の外観異常の有無などが含まれる。外観異常としては、傷、欠け、凹みなどである。取付けの注意事項を確認する。この注意事項として、シール面である摺動面部14−1、14−2と他の部材とを接触させない、床上への設置防止などを確認する。取付けに当たって、摺動面部14−1、14−2に傷を発生させないことは当然であり、梱包材などを利用して摺動面部14−1、14−2の防護を図る。
この取付け工程には、c−1)罫書き工程、c−2)測定工程、c−3)シールリング8の固定工程、c−4)ケーシング10の装着工程、c−5)ボルト20の締付け工程が含まれる。
図9のAに示すように、基盤部材26に設置したスタッフィングボックス10−1、装着された軸部4に対して直定規135を当て、直定規135の基準面に沿って軸部4に罫書き線136を書き込む。この罫書き線136の表示には筆記用具138を使用すればよい。これにより、図9のBに示すように、軸部4のメカニカルシール装着部70に罫書き線136が表示される。
図9のCに示すように、シールリング8の固定位置を特定するため、罫書き線136とシールリング8の端部との距離をノギスなどの計測器140により測定する。
このシールリング8の固定には、図10のAに示すように、シールリング本体部8−1の設置前に、罫書き線136側に軸パッキン82−1、82−2を設置した後、シールリング本体部8−1を固定する。図10のBに示すように、支持リング部8−3に取り付けたセットボルト106を締付け工具142としてたとえば、レンチを用いて締め付ける。これにより、軸部4の基準位置にシールリング8が固定され、摺動面部14−1が軸部4上に設定される。
図11のAに示すように、軸部4にはシールリング8を包囲するスタッフィングボックス10−1が設置された後、シートリング12を装着したエンドプレート10−2が装着される。この結果、図11のBに示すように、スタッフィングボックス10−1の上側にはエンドプレート10−2が設置され、スタッフィングボックス10−1とエンドプレート10−2との間には間隔144が生じる。この間隔144が生じたかを確認する。この間隔144は、シールリング8側にあるスプリング96の復元力の作用で生じていることを確認すればよい。
この状態で、図11のCに示すように、エンドプレート10−2側のボルト貫通孔129にボルト20を差し込んで手締めによって仮止めし、スタッフィングボックス10−1、10−2を係合させる。
図12のAに示すように、ボルト20の締付け工程では、各ボルト20に締付け工具146を用いて複数回の締付けを行う。ボルト20を手締めした際の間隔144が数ミリ程度から密着状態近傍まで狭められ、スタッフィングボックス10−1およびエンドプレート10−2が合体する。この場合、嵌合凹部134と嵌合突部116の嵌合によりスタッフィングボックス10−1およびエンドプレート10−2が合体する。
ボルト20の締付けは、図12のBに示すように、たとえば、対角締めで間隔144が各部均等になるように目視で確認しながら、10回程度の締付けを行う。締付け順序は、図12のBに示すように、対向方向のボルト20を順序よく行えばよいが、間隔144を均等化する微調整では円周方向に締付け順序を変更してもよい。何れにしても、各ボルト20間で片締め状態にならないように締付けを行うことを体得させる。
動作確認工程では、メカニカルシール部6の組立て完了後、図13に示すように、ハンドル装着部30にハンドル部32を装着し、実習者がハンドル部32を掴み、3〜4回転の回転操作を行う。実習者にハンドル部32から伝わるトルク感や振動を感得させ、異常トルクが生じた場合には部品交換を行い、再度の取付けを行う。
この取り外し工程では、取付け工程と逆の手順により行えばよい。そして、取付け工程から動作確認工程を実施する。
このエラーモード工程では、図14に示すように、シールリング8の摺動面部14−1の上面にパウダー状の異物148や水を付着させた後、既述の組立て工程と同様にメカニカルシール部6を組み立てる。この異物148が入った状態で、既述の図13に示すようにハンドル部32を操作し、軸部4を回転させる。つまり、摺動面部14−1、14−2間に異物148を噛み込んだ状態で回転させた後、摺動面部14−1、14−2にどのような影響が生じるかを確認させる。
この実施例2によれば、次の効果が得られる。
(1) 実機で生じた異常を実習装置2で実現できる。
(2) 異常確認、洗浄、取付け、動作確認、取り外しなどの一連の工程を単一の実習装置2または複数の実習装置2を用いて実習でき、しかも各項目は必要に応じて繰り返し行うことができ、実機では不可能な異常状態を誘発させ、エラーモード工程として実現でき、安全性を確保しつつ信頼性の高い施工実習を実現できる。
この軸部4の横振れ計測工程では、図15のAに示すように、横振れ計測手段の一例としてダイヤルゲージ150を支持アーム152によりスタッフィングボックス10−1に支持させ、ダイヤルゲージ150の接触子154をスタッフィングボックス10−1から露出した軸部4の壁面に接触させて維持する。軸部4を回転させると、その回転径d1の偏心状態を表す軸部4の横振れや偏心度をダイヤルゲージ150で計測できる。その計測値から軸部4の偏心の有無、横振れの有無を確認できる。
たとえば、軸部4の回転径をd1とすると、横振れの許容範囲は、
この横振れ計測では、図15のBに示すように、スタッフィングボックス10−1に支持アーム152に代えて支持部材156によりダイヤルゲージ150を支持させ、その接触子154を軸部4の壁面に接触させてもよい。
このスタッフィングボックス10−1の直角度の計測工程では、図16のAに示すように、直角度計測手段の一例としてダイヤルゲージ150を支持アーム152により軸部4に支持させ、ダイヤルゲージ150の接触子154をスタッフィングボックス10−1の上面に接触させて維持する。この状態で軸部4を回転させると、その回転径d1の偏心状態を表す軸部4の横振れや偏心度をダイヤルゲージ150で計測できる。その計測値から軸部4の偏心の有無、横振れの有無を確認できる。この場合、直角度は予め許容範囲を設定し、その許容範囲内にあるか否かを判断すればよい。
この直角度計測では、図16のBに示すように、支持アーム152に代えて支持部材156により軸部4にダイヤルゲージ150を支持させ、その接触子154をスタッフィングボックス10−1の上面に接触させてもよい。
このスタッフィングボックス10−1の同心度の計測工程では、図17のAに示すように、ダイヤルゲージ150を支持アーム152により軸部4に支持させ、接触子154をスタッフィングボックス10−1の内壁面に接触させて軸部4を回転させる。軸部4の回転とともに、ダイヤルゲージ150の接触子154をスタッフィングボックス10−1の内壁面に摺動させて計測する。同様に、ダイヤルゲージ150の接触子154をスタッフィングボックス10−1の外壁面に摺動させて計測する。各計測値を同一位置により関係付けて比較すれば、スタッフィングボックス10−1の同心度を計ることができる。
この同心度の計測では、図17のBに示すように、支持部材156−1によりダイヤルゲージ150−1を保持し、同様に、支持部材156−2によりダイヤルゲージ150−2を保持し、各ダイヤルゲージ150−1、150−2でスタッフィングボックス10−1の内外面の同心度を計測してもよい。この場合、同心度の許容範囲は式(1) を参照すればよい。
この軸部4の軸方向遊びの確認工程では、図18のAに示すように、ダイヤルゲージ150を支持アーム152により軸部4のたとえば、ハンドル装着部30に支持させ、ダイヤルゲージ150の接触子154をスタッフィングボックス10−1の上面に接触させ、軸部4を回転させる。軸部4の軸方向の遊びがダイヤルゲージ150で計測できる。軸方向の遊びはたとえば、0.5〔mm〕以下であればよい。
この場合、図18のBに示すように、軸部4の壁面に支持部材156によりダイヤルゲージ150を支持させ、接触子154をスタッフィングボックス10−1の上面に接触させて軸部4を回転させることにより、矢印mで示す遊びを確認することができる。
実施例3によれば、次の効果が得られる。
(1) 実機では計測し難い部位を実習装置2で実現でき、軸振れなどの極めて重要な事項を計測値により確認できる。
(2) これらの計測工程では、ダイヤルゲージなどの設置箇所や接触子の当て方などを迅速かつ的確に実習でき、実習者のスキルアップに寄与することができる。
斯かる構成では、軸部4に対するメカニカルシール部6の基準位置を容易に特定することができ、既述の罫書き線136と同様の機能を段部162または径大部164で果たすことができる。
この実施例6では、ケーシング10が内部を視認可能な透明合成樹脂やガラスなどの透光部材で形成されている。このような透光部材で形成すれば、ケーシング10の内部を動作中に確認することができる。
この実施例ではケーシング10の全部を透光材料で形成しているが、スタッフィングボックス10−1およびエンドプレート10−2のいずれか一方または双方のうち、その一部を透光部材で形成してもよく、たとえば、透光部材で形成された窓部からケーシング10の内部を目視で確認することができる。
メカニカルシール部6にはセンサー部176が備えられ、このセンサー部176には複数のセンサーとしてセンサー176−1、176−2、176−3、176−4・・・が含まれる。
センサー176−1はたとえば、シールリング8とシートリング12の摺動面部14−1、14−2間の加圧状態を検出する圧力センサーである。センサー176−2はたとえば、軸部4の振れを検出する軸振れセンサーである。センサー176−3はたとえば、軸部4の回転によって生じる振動または音を検出する振動センサーまたはマイクロフォンである。センサー176−4はたとえば、軸部4に加えるトルクを検出するトルクセンサーである。
制御部180は処理部の一例であるパーソナルコンピュータなどで構成されて、プロセッサなどを備えてセンサー部176からのセンサー信号のデータ処理たとえば、少なくとも該センサー信号を画像情報に変換する処理機能を備える。
メモリ部182は、ROM(Read-Only Memory)、RAM(Random-Access Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory )などの記憶手段を備える。ROMにはOS(Operating System)や実習制御プログラム、施工実習方法などの各種情報を記憶する。RAMは情報処理エリアを構成する。
情報提示部174は、制御部180により制御され、センサー部176の各センサー176−1、176−2、176−3、176−4・・・の各検出結果、演算処理結果、判定結果などの各種情報を提示することができる。
センサー部176、情報処理部172およびデータ収集部178は無線通信機能を備え、無線によりデータの授受を行ってもよいし、実習者が操作端末からデータを入力してもよい。また、情報処理部172の通信機能を利用し、実習結果や評価を実習者の携帯端末に送信して提示してもよい。
実施例7によれば、次の効果が得られる。
(1) 実習工程を自動化することができる。
(2) 処理結果や実施結果を画像情報として提示することができる。
(3) 評価結果の推移を情報処理で追跡でき、効率的な施工実習を行うことができる。
図23のBは、実施例8に係るシートリング12を示している。このシートリング12の摺動面部14−2を含む摺動部材の一例として、径小環状部110に実際のシートリングの硬度より低い摩耗性材料からなる摺動面部層186を設置してもよい。
この実施例8によれば、次の効果が得られる。
(1) 摺動面部層184、186が実機と異なり、摩耗の進行度が顕著となり、実習者は摩耗状態の確認とともに、摺動面部14−1、14−2の表面性状の変化を容易に確認することができる。
(2) このような表面性状の変化に応じた対応について、実習時に実機と同様の施工研修を実施でき、施工者のスキルを高めることができる。
このような構成とすれば、図24のBに示すように、使用前または使用中の表示層188の露出幅をW1とすれば、摩耗の進行に応じて、たとえば、摩耗Mの状態では、表示層188の露出幅W1はWxに拡大する。この拡大比率は実習者が容易に視認することが可能である。
この実施例9では、シートリング12について開示しているが、同様の構成をシールリング8の摺動面部14−1の構成部材に適用してもよい。
この実施例9によれば、次の効果が得られる。
(1) 凹凸、傷、摩耗などの表面性状を視認することは容易ではないが、このような表示層188に現れる露出幅Wの大きさや変化から摩耗状態や、使用時間などを定量的に把握することができる。
(2) 表示層188の露出幅Wの大きさに応じてシートリング12やシールリング8の交換時期の到来を確認でき、メカニカルシール部6の信頼性や経済性を高めることができる。
(1) 上記実施の形態や実施例として図示のメカニカルシール部6を例示したが、本発明は上記構成に限定されない。メカニカルシール部6にはバランス型やアンバランス型など数種の形態が存在しており、本発明の実習装置はこれらの形態に適用でき、実習者のスキルを向上させることができる。
(2) 実施例9は、実習装置2の実施例として記載しているが、実習装置2を超え、広くメカニカルシールに適用できるものであり、上記実施例の実習装置2に限定されるものではない。
以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、請求の範囲に記載され、または発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論であり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
4 軸部
6 メカニカルシール部
8 シールリング
10 ケーシング
10−1 第1のケーシング部
10−2 第2のケーシング部
12 シートリング
14−1 第1の摺動面部
14−2 第2の摺動面部
14−3 第3の摺動面部
16 貫通孔
18 Oリング
20 ボルト
22 空間部
24 フランジ
26、26−1、26−2 基盤部材
28 ボルト
30 ハンドル装着部
32 ハンドル部
34 角柱部
36 嵌合部
38 クランク
40 操作部
42 軸支持部
44 支柱部
46−1 第1の軸受部
46−2 第2の軸受部
48 固定ねじ
50 ガイド部
52 固定ねじ
54 固定ねじ
56 架台部
58 着座部
60 天板部
62 支柱部
64 ボルト
66 床面
68 キャスター
70 メカニカルシール装着部
72 回転支持部
74 支持孔
76 貫通孔
78 軸パッキン設置部
80 窓部
82−1、82−2 軸パッキン
84 貫通孔
86 ガイドピンねじ孔
88 ドライブピンねじ孔
90 スプリング挿入部
92 ガイドピン
94 ドライブピン
96 スプリング
98 貫通孔
100 ドライブピン装着部
102 スプリング挿入部
103 ねじ部
104 セットボルトねじ孔
106 セットボルト
108 隙間
110 径小環状部
112 Oリング設置部
114 貫通孔
116 嵌合突部
118 係合突部
120 側壁
122−1 第1のポート
122−2 第2のポート
122−3 第2のポート
124 ボルト貫通孔
126 ねじ孔
128 貫通孔
129 ボルト貫通孔
130、131 空間部
132 シートリング装着部
134 嵌合凹部
135 直定規
136 罫書き線
138 筆記用具
140 計測器
142、146 締付け工具
144 間隔
148 異物
150、150−1、150−2 ダイヤルゲージ
152 支持アーム
154 接触子
156、156−1、156−2 支持部材
158 加圧流体
160−1、160−2 計測機器
162 段部
164 径大部
170 施工実習システム
172 情報処理部
174 情報提示部
176 センサー部
176−1、176−2、176−3、176−4 センサー
178 データ収集部
180 制御部
182 メモリ部
184、186 摺動面部層
188 表示層
200 縦置きポンプ
202 ポンプ本体
204 シール機構部
206 モーター
208 ケーシング
図6は、軸部4にシールリング8とともに設置されたシートリング12の断面を示している。シートリング12の貫通孔16の内径は軸部4の外径より大きく、この貫通孔16と軸部4との間には隙間108が設定されている。このシートリング12のシールリング側面部には径小環状部110が備えられ、この径小環状部110の端面が摺動面部14−2である。径小環状部110の外径および幅は、シールリング8の摺動面部14−1より小さく、これにより摺動面部14−2と摺動面部14−1との接触面積は摺動面部14−2に依存する。このシートリング12には幅方向に2つのOリング設置部112を設けてOリング18が設置され、このOリング18によりシートリング12がエンドプレート10−2内に密着状態となる。
図7のAはスタッフィングボックス10−1の平面形状、図7のBはAのVIIB−VIIB線断面、図7のCはAのVIIC−VIIC線断面を示している。スタッフィングボックス10−1は中央に貫通孔114を備え、嵌合突部116、フランジ24側に係合突部118、側壁120側に第1のポート122−1が備えられる。貫通孔114には軸部4とともにシールリング8が設置される。嵌合突部116はエンドプレート10−2に合体させる。係合突部118は基盤部材26(図1)側に係合させる。ポート122−1は貫通孔114に通じ、この貫通孔114内のシールリング8の周囲およびシートリング12の径小環状部110の周囲空間部に通じる。フランジ24にはボルト28を貫通させる複数のボルト貫通孔124が備えられる。側壁120の頂部には図7のCに示すように、複数のねじ孔126が備えられ、各ねじ孔126にはエンドプレート10−2を貫通させたボルト20が取り付けられる。
Claims (15)
- 回転可能な軸部と、
前記軸部に固定されて第1の摺動面部を備えるシールリングと、
前記シールリングを包囲する第1のケーシング部と、
前記シールリングの前記第1の摺動面部と接触する第2の摺動面部を備えて前記軸部に装着されるシートリングと、
前記第1のケーシング部と合体させ、前記シートリングが固定される第2のケーシング部と、
を備え、前記第1のケーシング部に合体させた前記第2のケーシング部の空間部に前記シートリングが固定されるとともに前記第1の摺動面部に前記第2の摺動面部が当接され、施工実習時、手動操作による前記軸部の回転により前記第1の摺動面部と前記第2の摺動面部の相対回転が可能であることを特徴とするメカニカルシールの施工実習装置。 - さらに、前記軸部と挿抜可能なハンドル部と、
を備え、前記軸部に装着された前記ハンドル部で前記軸部が回転可能であることを特徴とする請求項1に記載のメカニカルシールの施工実習装置。 - さらに、前記第1のケーシング部と固定される軸支持部と、
前記軸支持部に取り付けられ、前記軸部の一端側で前記軸部を回転可能に支持する第1の軸受部と、
前記軸支持部に取り付けられ、前記軸部の中間部で前記軸部を回転可能に支持する第2の軸受部と、
を備え、少なくとも前記軸部の軸振れ、遊びのいずれかの計測を可能にしたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のメカニカルシールの施工実習装置。 - さらに、前記第2のケーシング部は、前記軸部と接触する第3の摺動面部を備えることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかの請求項に記載のメカニカルシールの施工実習装置。
- 前記シールリングは、前記軸部に固定される支持リング部を備え、該支持リング部は前記シートリング側に前記シールリングを押圧するスプリングと、前記シールリングの前記軸部上の基準位置に固定する固定手段とを備えることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかの請求項に記載のメカニカルシールの施工実習装置。
- さらに、前記第1のケーシング部に備えられ、前記シールリングに通ずる第1のポートと、
前記第2のケーシング部に備えられ、前記シートリングに通ずる第2のポートと、
を備えることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかの請求項に記載のメカニカルシールの施工実習装置。 - さらに、前記第1のケーシング部または前記第2のケーシング部のいずれか一方または双方のうち、その一部または全部が目視可能な透光部材であることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれかの請求項に記載のメカニカルシールの施工実習装置。
- さらに、前記第1のケーシング部または前記軸支持部を支持し、または移動可能に支持する架台部と、
を備えることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれかの請求項に記載のメカニカルシールの施工実習装置。 - 軸部に第1の摺動面部を備えるシールリングを固定する工程と、
前記シールリングを包囲する第1のケーシング部を設置する工程と、
前記シールリングの前記第1の摺動面部と接触する第2の摺動面部を備えるシートリングを軸部に装着する工程と、
前記第2のケーシング部の空間部に前記シートリングを装着するとともに前記第1のケーシング部に第2のケーシング部を合体させる工程と、
前記軸部にハンドル部によりまたは該ハンドル部の装着なしに前記第1の摺動面部と前記第2の摺動面部を相対回転させる工程と、
を含むことを特徴とするメカニカルシールの施工実習方法。 - さらに、前記シールリングの設置前に、前記軸部の偏心、前記軸部の遊び、前記軸部の隣接部材の角度または同心度のいずれかまたは2以上を計測する工程と、
を含むことを特徴とする請求項9に記載のメカニカルシールの施工実習方法。 - さらに、第1のケーシング部にシールリングおよび軸部を設置し、少なくとも前記シールリングの摺動面部に異物を設置する工程と、
を含むことを特徴とする請求項9または請求項10に記載のメカニカルシールの施工実習方法。 - さらに、前記第1のケーシング部にある第1のポートまたは前記第2のケーシング部にある第2のポートのいずれか一方から加圧流体を流し込み、前記第1のポートまたは前記第2のポートから流出する前記加圧流体の流出または圧力を検出する工程と、
を含むことを特徴とする請求項9ないし請求項11のいずれかの請求項に記載のメカニカルシールの施工実習方法。 - 軸部に設置されたシートリングとシールリングの間の加圧状態を検出するセンサー、前記軸部の振れを検出するセンサー、前記軸部の回転によって生じる振動または音を検出するセンサー、軸部に加えるトルクを検出するセンサーのいずれかを含むセンサー部と、
前記センサー部からセンサー信号を受け、少なくとも該センサー信号を画像情報に変換する処理機能を備える処理手段と、
前記処理手段の処理出力を少なくとも画像情報によって提示する情報提示手段と、
を備えることを特徴とするメカニカルシールの施工実習システム。 - 少なくともシートリングまたはシールリングを含むメカニカルシールであって、
前記シートリングまたは前記シールリングのいずれか一方の少なくとも摺動面部を含む摺動部材に実機用のシールリング部材または実機用のシートリング部材の硬度より低い硬度の磨耗性材料を使用し、実習時、前記摺動面部の表面性状の変化を生じさせることを特徴とするメカニカルシール。 - 少なくともシートリングまたはシールリングを含むメカニカルシールであって、
前記シートリングおよび前記シールリングのいずれか一方の少なくとも摺動面部を含む摺動部材に摩耗によって摩耗度合いを表す表示層を備え、前記表示層の形態変化で前記摺動面部の摩耗度合いが表示可能であることを特徴とするメカニカルシール。
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