WO2006118069A1 - メカニカルシール装置 - Google Patents

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WO2006118069A1
WO2006118069A1 PCT/JP2006/308520 JP2006308520W WO2006118069A1 WO 2006118069 A1 WO2006118069 A1 WO 2006118069A1 JP 2006308520 W JP2006308520 W JP 2006308520W WO 2006118069 A1 WO2006118069 A1 WO 2006118069A1
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WO
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seal
lubricating liquid
mechanical seal
ring
sealing
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PCT/JP2006/308520
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hidekazu Takahashi
Original Assignee
Eagle Industry Co., Ltd.
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Publication date
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3464—Mounting of the seal
    • F16J15/348—Pre-assembled seals, e.g. cartridge seals
    • F16J15/3484—Tandem seals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3404—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of a contact type single-type mechanical seal device that seals fluid, particularly fluid around a rotating shaft such as a pump for supplying gas.
  • a conventional mechanical seal device seals between parts of a device that uses chemical fluid, natural gas, hydrogen, etc., for example, a supply device that supplies automobile combustion gas to a tank, a chemical device, etc.
  • a sealed fluid working fluid
  • the gap force around the rotating shaft leaks to the outside, causing a problem.
  • the mechanical seal device has a more complicated structure to seal the sealed fluid of volatile gas inside the machine. For this reason, there is a problem that the cost of the mechanical seal device increases.
  • the mechanical seal device may generate sliding heat on the sliding seal surface of the sealing ring due to the reaction of the chemical liquid. There is also a risk of ignition.
  • the prior art according to the present invention has a structure of a mechanical seal device as shown in FIG.
  • the mechanical seal device 100 shown in FIG. 4 is a so-called double-type seal and has various structures. Basically, two fixing seal rings 112 and 113 are opposed to each other with the rotary seal device 101 therebetween. The arrangement of the structure (see Patent Document 1 or Patent Document 2 or Patent Document 3 below).
  • the mechanical seal device of FIG. 4 will be described.
  • the entire seal housing structure is divided into one seal housing 160 and the other seal housing 170 to assemble the mechanical seal device 100 therein.
  • a first rotation sealing ring 102 and a second rotation sealing ring 103 are arranged on opposite sides of a fixed ring 105 fixed to a rotary shaft 150 by a set screw 104 so as to face the back.
  • the first fixing seal ring 112 is held by one seal nosing 160 and the second fixing seal ring 113 is held by the other seal nosing 170.
  • the first sealing surface 102A of the first rotation sealing ring 102 and the second sealing surface 112A of the first fixing sealing ring 112 are in close contact, and the third sealing surface of the second rotation sealing ring 103 is also close.
  • 103A and the fourth sealing surface 113A of the second fixing sealing ring 113 are in close contact with each other.
  • the mechanical seal device 100 configured as described above is disposed in an empty chamber of the entire seal housing structure, and a sealed fluid chamber C is formed on the outer peripheral side of the rotary seal device 101.
  • the lubricating fluid O is supplied from the first passage 121 and flows out of the second passage 122 by a pump (not shown), and the flow of this fluid is circulated.
  • the sealed fluid chamber C is filled with a supplied lubricating fluid 0, for example, a lubricating liquid.
  • the first seal surface 102A and the second seal surface 112A are in close contact with each other to block the sealed fluid chamber C and the working fluid chamber L.
  • the third seal surface 103A and the fourth seal surface 113A are in close contact with each other, and the sealed fluid chamber C and the atmosphere side A are shut off.
  • the fluid becomes the same as the working fluid in the working fluid chamber L.
  • the problem of combustion is solved, but there is a possibility that the sliding surface between the first seal surface 102A and the second seal surface 112A may lose its lubricating action, so that sliding heat may be generated.
  • this heat generation becomes an abnormally high temperature outside the setting due to a failure, the volatile working fluid may be ignited.
  • the working fluid in the sealed fluid chamber C may flow out to the atmosphere side A from the sliding surface between the third seal surface 103A and the fourth seal surface 113A.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 2954125
  • Patent Document 2 Japanese Patent No. 3066367
  • Patent Document 3 U.S. Pat.No. 5,213,340
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and a technical problem to be solved by the invention is that a sealed fluid of a chemical fluid is fitted between a seal housing and a rotary shaft.
  • the purpose is to prevent leakage to the outside of the machine. At the same time, it is to prevent different fluids from entering the sealed fluid. Furthermore, it is to prevent the sealed fluid from being ignited by the sliding heat of the sliding seal surface. It is also intended to reduce the cost by simplifying the structure of the mechanical seal device.
  • a mechanical seal device is a mechanical seal device that seals working fluid inside a machine with a gap between a seal housing and a shaft
  • a sealing ring for fixing having a sealing surface hermetically attached to a sealing cover integral with the sealing housing;
  • a rotating seal ring having an opposing seal surface that can be brought into close contact with the seal surface; and a fixing portion that holds the rotation seal ring in a sealed manner and is held in a sealed manner on the rotating shaft and rotates together with the rotating shaft;
  • a seal part that is arranged on the outside of the machine from the close contact surface between the seal surface and the opposing seal surface and seals between the seal cover and the rotating shaft;
  • the fluid chamber side of the seal surface or the opposed seal surface is formed in the lubrication region surface, the machine interior side is formed in the self-lubrication region surface, and an introduction port for introducing the lubricating liquid is provided in the lubrication region surface.
  • the lubrication zone surface has an annular shut-off groove that shuts off the lubricating liquid having the lubrication zone surface force.
  • a lubricating region surface and a self-lubricating region surface are provided on the sealing surface of the rotation sealing ring or the fixing sealing ring, and the lubricating liquid is introduced into the lubricating region surface.
  • a blocking groove for blocking the lubricating liquid on the surface of the self-lubricating region for this reason, the sliding surface between the sealing surface and the opposing sealing surface can be lubricated with the lubricating liquid introduced, and the working fluid is sealed so that the working fluid does not leak to the outside of the machine via the lubricating liquid.
  • the action of the blocking groove and the seal surface effectively prevents the lubricant from leaking from the seal surface to the inside of the machine and entering the working fluid.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of one side of a mechanical seal device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a front view of the rotary sealing ring shown in FIG.
  • FIG. 3 is a front view of a part of a rotary seal ring showing another embodiment shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of one side of the preceding mechanical seal device.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of one side where a mechanical seal device 1 according to the present invention is mounted on a cartridge type between both parts in order to seal a sealed fluid between a seal housing 60 and a rotary shaft 50.
  • FIG. 2 is a front view of the rotary seal ring 3 provided in the mechanical seal device 1 of FIG.
  • FIG. 3 is a front view of a part of the rotation sealing ring 3 showing another embodiment provided in the mechanical seal device 1 of FIG.
  • FIG. 1 shows a mechanical seal device 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • the rotary shaft 50 passes through the shaft hole formed in the inner surface 60C of the seal housing 60.
  • the mechanical seal device 1 is attached between the inner peripheral surface 70C of the seal cover 70 and the outer peripheral surface 30A of the sleeve 30 provided on the rotary shaft 50.
  • the seal housing 60 is provided with nuts 31 for screwing the four studs on the outer end face 60A side and screwing the studs.
  • the rotary shaft 50 is mounted in a hole in the seal nosing 60 and is rotatably supported by a bearing (not shown).
  • the inside of the hole in the seal housing 60 is the inside L of the machine, and the outside on the seal cover 70 side of the mechanical seal device 1 is the outside A of the machine.
  • the seal cover 70 is separated from the seal housing 60 to attach the mechanical seal device 1! However, if the mechanical seal device 1 can be attached, it is formed integrally with the seal nosing 60. It is also possible.
  • FIG. 1 The seal cover 70 attached to the seal housing 60 has an outer peripheral surface formed in a square shape or a circular shape.
  • the seal cover 70 is provided with a U-shaped fixing groove that protrudes outward from the center of force (not shown) in four equal directions.
  • the fixing groove of the seal cover 70 is passed through the stud bolt, and then the nut 31 is tightened on the stud bolt, and the mounting surface 70A provided at the end of the seal cover 70 is joined to the outer end face 60A of the seal housing 60 and fixed. Determine. Inside the seal cover 70, an internal hole in the inner peripheral surface 70C concentric with the shaft hole of the seal housing 60 is formed.
  • a fitting surface 73 to which the seal component 45 is attached is formed on the machine exterior A side.
  • a sealing component 45 that seals the lubricating liquid is attached to the fitting surface 73.
  • an oil seal may be used as the seal component 45.
  • a stepped surface for fitting with the fitting surface 20B of the sealing ring 20 for fixing is provided on the inner side L side of the seal part 45 on the inner peripheral surface 70C of the seal cover 70.
  • a supply hole 75 through which an external force penetrates the fluid chamber D is provided between the sealing ring 20 for fixing and the seal component 45 in the seal cover 70.
  • This supply hole 75 supplies the lubricating liquid to the fluid chamber D in the inner peripheral surface 70C by a tank (not shown) (in particular, it is not necessary to pump the lubricating liquid with a pump, so it is only necessary to store the lubricating liquid in the tank). It can be so. Lubricating liquid may be stored in the fluid chamber D where no tank is provided. Also, a plurality of fixing pins 72 are implanted equally along the peripheral surface on the back side of the fixing seal ring 20 on the inner peripheral surface 70C.
  • a stepped joint surface 22 is formed on the fitting surface 20B of the fixing seal ring 20 fitted to the inner peripheral surface 70C of the seal cover 70 described above.
  • the joint surface 22 is formed in the space so that the O-ring 41 can be mounted between the stepped surface of the inner peripheral surface 70C.
  • a sealing surface 24 is provided on the front end surface of the fixing seal ring 20 on the inside L side.
  • U-shaped pin grooves 20A that are respectively engaged with a plurality of fixing pins 72 are provided along the peripheral surface on the side opposite to the sealing surface 24 of the fixing sealing ring 20.
  • a passage surface 20C is formed on the inner periphery of the fixing seal ring 20.
  • the inner peripheral side of the passage surface 20C is formed between the outer peripheral surface 30A of the sleeve 30 and a part of the fluid chamber D for the lubricating liquid.
  • the fixing seal ring 20 is formed of a material such as silicon carbide, super hard steel, or ceramic.
  • FIG. 2 is a front view of the rotary seal ring 3 shown in FIG.
  • the rotating seal ring 3 will be described below with reference to FIG.
  • the rotating seal ring 3 is formed in a cylindrical shape.
  • the material of the rotating seal ring 3 is high-strength dense carbon (NC-6Mi). In other words, it is an unimpregnated carbon.
  • the rotating seal ring 3 is provided with an opposing seal surface 4 on the front surface.
  • This rotating seal ring 3 is made of a high-strength dense carbon material, but the high-strength dense carbon material is free from air bubbles and fine fissures that form when carbon is molded.
  • the lubrication region surface 4B on the inner peripheral side of the opposed seal surface 4 of the rotary seal ring 3 is provided with a plurality of arc-shaped lubricating liquid inlets 5B along the peripheral surface as shown in FIG. It is good to form.
  • the inlet 5B is not limited to an arc shape, and a rectangular groove, a spiral groove, an S-shaped groove, a U-shaped opening, etc. may be formed on the lubrication area surface 4B to supply the lubricating liquid to the lubrication area surface 4B. It ’s fine.
  • annular lubricating groove 5A is provided in the self-lubricating region surface 4A on the outer peripheral side of the rotary seal ring 3.
  • the groove width of the blocking groove 5A is preferably 1.5 to 2.5 mm depending on the size of the sealing ring 3 for rotation.
  • the depth of the groove is preferably 0.5 mm to 1.5 mm.
  • the inner peripheral surface 30B of the sleeve 30 is fitted on the outer peripheral surface of the rotating shaft 50.
  • the sleeve 30 fixes a fixing portion (not shown) to the rotary shaft 50 with a set screw.
  • the sleeve 30 is formed into a large diameter portion and a small diameter portion by providing a stepped surface on the outer peripheral surface 30A.
  • a working fluid passage C communicating with the machine interior L is formed between the outer peripheral surface 3 OA of the sleeve 30 and the inner surface 60 C of the seal housing 60.
  • the sleeve 30 is made of a material such as stainless steel, brass, or iron.
  • the back portion of the rotating seal ring 3 opposite to the opposed seal surface 4 is fitted and coupled to the stepped fixed surface 10A1 of the first fixed ring 10A.
  • the first fixed ring 10A is provided at the free end of the fixed part 10 that holds the rotation sealing ring 3 on the rotating shaft 50 side.
  • the opposite side of the fixed portion 10 to the first fixed ring 10A is formed in the second fixed ring 10D.
  • the first fixed ring 10A and the second fixed ring 10D are hermetically connected by a metal bellows 10B. In this bellows 10B, the rotating sealing ring 3 is pressed against the fixing sealing ring 20 by the spring force of the bellows whose cross section is bent into a wave shape and given an elastic force.
  • the inner peripheral coupling surface 10C is fitted to the outer peripheral surface 30A of the sleeve 30.
  • An O-ring 42 is provided between the coupling surface 10C and the sleeve 30 for sealing.
  • the second fixed ring 10D has a female screw 10N passing through the inner and outer peripheral surfaces.
  • a set screw 11 is screwed onto the female screw 10N to fix the second fixed ring 10D to the sleeve 30.
  • the fixed portion 10 is formed of a material such as stainless steel or brass.
  • O-ring 41 42 is a rubbery resinous resin or a rubber material for chemical liquid resistance, such as nitrile rubber (NBR), hydrogenated nitrile rubber (HNBR), tetrafluorinated styrene resin (PTFE), fluororubber (FKM) Etc. are formed.
  • NBR nitrile rubber
  • HNBR hydrogenated nitrile rubber
  • PTFE tetrafluorinated styrene resin
  • FKM fluororubber
  • FIG. 3 shows another embodiment of the rotary seal ring 3.
  • a plurality of annular blocking grooves 5A are provided in the self-lubricating region 4A of the sealing ring 3 for rotation.
  • the blocking groove 5A is formed in the first blocking groove 5A1 and the second blocking groove 5A2.
  • the second blocking groove 5A2 is preferably formed to have a narrower width than the first blocking groove 5A1.
  • the first and second blocking grooves 5A1 and 5A2 may be three or more so as to form the third and fourth blocking grooves in a snake-like shape.
  • the groove width of the first blocking groove 5A1 should be 1 to 2 mm depending on the size of the rotary seal ring 3.
  • the depth of the first blocking groove 5A1 is preferably 0.5 mm to 1.5 mm.
  • the width of the second blocking groove 5A2 is preferably set to 0.5 mm to lmm depending on the size of the sealing ring 3 for rotation.
  • the depth dimension of the second blocking groove 5A2 is preferably from 0.3
  • the sealing ring 3 for rotation provided on the fixed portion 10 may be pressed suddenly by a coil spring (not shown) that is not pressed by the bellows 10B.
  • a coil spring not shown
  • the first fixed ring 10A is slidably fitted to the sleeve 30 and the gap between the fittings is sealed with an O-ring or the like.
  • a sleeve 30 is fitted to the rotary shaft 50, and each component is fixed as follows. That is, the O-ring 42 is fitted into the O-ring mounting groove of the second fixed ring 10D, and the second fixed ring 10D is fitted to the outer peripheral surface 30A of the sleeve 30. Then, the sleeve 30 is fixed to the rotating shaft 50 by the set screw 11. By assembling in this way, the fixing portion 10 provided with the sealing ring 3 for rotation is attached to the sleeve 30. On the other hand, the fixing seal ring 20 is fitted to the stepped surface of the inner peripheral surface 70C of the seal cover 70 by fitting the O-ring 41 to the joint surface 22.
  • the pin groove 20A is inserted into the fixing pin 72 and fixed so that the fixing seal ring 20 does not rotate during relative rotation with the rotation seal ring 3.
  • the seal cover 70 is attached to the outer end surface 60A of the seal housing 60 via the nut 31.
  • the sealing surface 24 of the sealing ring 20 for fixing and the opposing sealing surface 4 of the sealing ring 3 for rotation are in close contact.
  • the passage C is filled with a working fluid (sealed fluid).
  • the lubricating liquid is supplied to the fluid chamber D from the supply hole 75. Since this lubricating liquid is intended for lubricating action, atmospheric pressure may be used. For this reason, it is not necessary to pump the lubricating liquid as in the prior art, and thus a supply facility such as a pump for pumping the lubricating liquid is unnecessary. And the installation cost of this supply equipment can be reduced. Furthermore, when the lubricating liquid is pumped as in the past, the pressure that requires control of the pressure of the lubricating liquid and the flow rate in relation to the seal surface does not require pressure management as in the present invention. Therefore, running costs can be greatly reduced. On the other hand, since the passage C is a working fluid for the process, the pressure is higher than the pressure of the lubricating liquid in the fluid chamber D simply for lubrication.
  • the fuel pressure is about 10 kgZcm 2 , so the working fluid (sealed fluid) that is the fuel flows out to the outside.
  • the working fluid sealed fluid
  • a conventional non-contact type mechanical seal device in which a dynamic pressure generating groove is provided on the sealing surface and leakage of the sealed fluid is allowed to some extent, it is impossible to reliably seal the high-pressure working fluid.
  • the contact-type mechanical seal device 1 of the present invention since the opposing seal surfaces 4 and 24 are always in contact with each other, it becomes possible to reliably seal the sealed fluid (working fluid).
  • the problem caused by the working fluid such as special chemicals in the contact-type mechanical seal device 1 is solved by, for example, the combination of the inlet 5B and the blocking groove 5A provided on the seal surface 4 of the sealing ring 3 for rotation. it can. Furthermore, since the self-lubricating area surface 4A is a sliding surface that exhibits self-lubrication during sliding and is provided with a blocking groove 5A, the lubricating liquid leaks into the working fluid inside the machine L and enters. Can be prevented. For this reason, it is possible to prevent the lubricating liquid from being mixed into natural gas and hydrogen, and the lubricating liquid to burn with natural gas and hydrogen to generate carbides, resulting in engine failure.
  • the mechanical seal device 1 configured as described above operates as follows.
  • the fluid supplied from the supply hole 75 is filled in the fluid chamber D.
  • the pressure of the lubricating liquid in the fluid chamber D is configured to be lower than the pressure of the working fluid in the passage C.
  • the low pressure of this lubricating liquid may be atmospheric pressure.
  • the lubricant is worn by friction between the sliding surfaces of the seal surface 24 and the opposing seal surface 4 through the lubrication area surface 4B between the sliding surfaces of the seal surface 24 and the opposing seal surface 4. Do not lubricate.
  • the lubricating liquid interposed between the seal surface 24 and the counter seal surface 4 enters the force of the inlet 5B provided in the counter seal surface 4 through the fluid chamber D.
  • the lubricant is drawn between the two slide surfaces and the lubricating liquid is sucked into the lubrication region surface 4B from the inlet 5B.
  • This lubricating liquid lubricates the opposing seal surface 4 and the seal surface 24 to prevent heat generation on the sliding surface.
  • the lubricating liquid leaks along the lubrication region surface 4B to the self-lubrication region 4A. 5A1, 5A2) to prevent.
  • the self-lubricating area surface 4A exhibits a self-lubricating action due to the high-strength dense carbon (NC-6Mi) even if no lubricating liquid is present, so that sliding heat generation during sliding is caused. Can be prevented. For this reason, if lubricating oil or the like is present in the self-lubricating region surface 4A, it is effectively prevented from causing blistering, in which the sealing surfaces 4 and 24 are stripped by the carbide by carbonizing due to sliding heat and solidifying. be able to.
  • NC-6Mi high-strength dense carbon
  • the pressure of the lubricating liquid in the fluid chamber D is lower than the pressure of the working fluid, and the blocking grooves 5A (5A1, 5A2) are provided, the lubricating liquid in the fluid chamber D is Mixing into the working fluid in the passage C can be prevented. For this reason, even in an apparatus in which contamination of impurities is a problem in the working fluid process, contamination of impurities can be reliably prevented. Furthermore, when the lubricating fluid is trapped in the blocking groove 5A (5A1, 5A2) on the self-lubricating area surface 4A, the working fluid is transferred to the machine exterior A by the synergistic effect of this lubricating liquid and the blocking groove 5A (5A1, 5A2).
  • the lubricating liquid can be effectively prevented from flowing into the machine interior L. Furthermore, since the opposing self-lubricating region surface 4A has a self-lubricating function, it can prevent friction and wear even if it slides against the seal surface 4 and the respective seal surfaces 4, 24 slide. Heat generation can be effectively prevented. For this reason, it is possible to effectively prevent the chemical liquid from solidifying the seal surfaces 4 and 24 by sliding heat generation and damaging the seal surfaces 4 and 24. Even if the moving inlet 5B and the blocking groove 5A provided on the rotation sealing ring 3 described above are provided on the sealing surface 4 of the fixing sealing ring 20, the same applies when sliding relative to the rotation sealing ring 3. There is an effect.
  • the mechanical seal device comprises a sealing ring for rotation or a sealing seal.
  • the seal ring is made of high-strength dense carbon.
  • the sealing ring for rotation or the sealing ring for fixing is made of high-strength dense carbon, so that no lubricating liquid is interposed on the surface of the self-lubricating region.
  • the self-lubricating area surface can effectively prevent sliding heat generation due to self-lubricating during sliding. For this reason, it is possible to prevent the working fluid from being ignited by the sliding heat and causing a fire. Furthermore, since only a small amount of lubricating liquid needs to be interposed on the sealing surface, management of the lubricating liquid becomes easy, and the cost and running cost of the supply equipment for supplying the lubricating liquid can be reduced.
  • the mechanical seal device of the second invention according to the present invention is such that the pressure of the lubricating liquid in the fluid chamber is held lower than the pressure of the working fluid.
  • the mechanical seal device since the pressure of the lubricating liquid is maintained in the fluid chamber to be lower than the pressure of the working fluid, the lubricating liquid leaks into the machine due to the action of the pressure. Can be effectively prevented.
  • the lubricating liquid can be stored in the fluid chamber by the pressure due to its own weight, and a pump for supplying the lubricating liquid can be dispensed with, the cost of the supply equipment can be reduced.
  • control of the lubricating fluid pressure or flow rate is not required, facilitating management and reducing running costs.
  • the mechanical seal device according to the third aspect of the present invention is such that the lubricating liquid in the fluid chamber is maintained at atmospheric pressure.
  • the sealing surface can be lubricated only by storing the lubricating liquid in the fluid chamber. . For this reason, the cost of the supply equipment which supplies lubricating liquid can be reduced.
  • the fixed portion has a bellows for pressing the rotating seal ring and sealing the connecting portion with the rotating seal ring.
  • the one fixing part is held by a sleeve fitted to the rotating shaft.
  • the seal cover is coupled to the seal housing and the sleeve
  • the mechanical seal device can be attached simply by fitting the to the rotating shaft.
  • Mecha-Calcy This makes it easy to store and assemble the device.
  • the sealing ring for fixing can be attached to the seal cover, and the sealing ring for rotation only needs to be fitted and stored in the sleeve, so that it is possible to protect the seal surface and the opposing seal surface from damage during storage of parts.
  • the present invention prevents impurities from entering the working fluid such as chemical liquid during the process from the fluid chamber side, and prevents chemical liquid from leaking outside the machine and causing pollution.
  • This is a useful mechanical seal device.
  • it is a useful mechanical seal device that reduces manufacturing costs and running costs.

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Description

メカニカルシール装置
技術分野
本発明は、流体、特に、ガスを供給するポンプなどの回転軸の周りの流体をシール するコンタクト 'シングル型のメカ-カルシール装置の技術分野に関するものである。 背景技術
[0002] 従来のメカ-カルシール装置は、ケミカル流体、天然ガス、水素などを使用する装 置の部品間をシールするとき、例えば、 自動車の燃焼ガスをタンクへ供給する供給装 置や化学装置などの回転軸の周りに介在する被密封流体 (作動流体)をシールする ときに、回転軸の周りの間隙力 被密封流体が外部に漏洩するので、問題となる。ま た、メカ-カルシール装置は、機内部の揮発したガスの被密封流体をシールするた めには、さらに複雑な構造となる。このため、メカ-カルシール装置のコストが上昇す る問題も存する。さらに、メカ-カルシール装置は、ケミカル液のような被密封流体を シールするときに、密封環の摺動シール面がケミカル液の反応によって摺動発熱す る場合があるので、この発熱によりケミカル液に着火する恐れもある。また、作動流体 (燃料ガス）に潤滑液などの不純物が混入して燃焼装置が故障する問題がある。近 年、このような技術的背景の基にメカニカルシール装置の構造を簡単にすると共に、 摺動シール面の発熱を防止し、且つ被密封流体へシール面から不純物が浸入して 混入する問題などの改善が求められている。
[0003] 本発明に係わる先行技術には、図 4に示すようなメカ-カルシール装置の構造が存 在する。図 4に示すメカ-カルシール装置 100は、所謂、ダブル型シールで、種々の 構造が存在するが、基本的には二つの固定用密封環 112、 113が回転密封装置 10 1を挟んで対向する構造の配置である（下記の特許文献 1又は特許文献 2又は特許 文献 3を参照）。この図 4のメカ-カルシール装置について説明する。全体のシール ハウジング構造は、メカ-カルシール装置 100を内部に組み立てるために、一方のシ ールハウジング 160と他方のシールハウジング 170とに分割されている。そして、回 転密封装置 101は、止めねじ 104により回転軸 150に固定された固定環 105の両側 に背面を対向して第 1回転用密封環 102と第 2回転用密封環 103が配置されている 。また、第 1固定用密封環 112は一方のシールノヽウジング 160に保持されているとと もに、第 2固定用密封環 113は他方のシールノヽウジング 170に保持されている。そし て、第 1回転用密封環 102の第 1シール面 102Aと第 1固定用密封環 112の第 2シー ル面 112Aとが密接し、また、第 2回転用密封環 103の第 3シール面 103Aと第 2固 定用密封環 113の第 4シール面 113Aとが密接する。
[0004] このように構成されたメカ-カルシール装置 100は、全体のシールハウジング構造 の空室に配置されて回転密封装置 101の外周側に密封流体室 Cが形成されている 。この密封流体室 Cには、図示省略のポンプにより潤滑流体 Oが第 1通路 121から供 給されて第 2通路 122から流出し、この流体の流れが循環される。この密封流体室 C には、供給された潤滑流体 0、例えば、潤滑液が満たされている。そして、第 1シール 面 102Aと第 2シール面 112Aとが密接して密封流体室 Cと作動流体室 Lとを遮断す る。また、第 3シール面 103Aと第 4シール面 113Aとが密接して密封流体室 Cと大気 側 Aとを遮断する。
[0005] このようなメカ-カルシール装置 100においては、密封流体室 Cが作動流体室しょ りも圧力を高くしても、低くしても、第 1シール面 102Aと第 2シール面 112Aとの摺動 面間から作動流体室 L側へ漏洩することがある。この潤滑流体 Oが作動流体室しへ 漏洩すると、作動流体としての機能を悪ィ匕させる恐れもある。例えば、潤滑流体 Oが 、作動流体である自動車などの燃焼ガスに混入すると、燃焼ガスが燃焼したときに、 同時に燃焼して作動流体室 Lに燃焼した異物が溜まり不具合となる。また、この問題 を解決するため、密封流体室 Cに不燃焼で且つ作動流体室 Lの作動流体と同じ作動 流体を供給すると、作動流体室 Lの作動流体と同じ流体となるので混合の問題と同 時に、燃焼の問題は解決するが、第 1シール面 102Aと第 2シール面 112Aとの摺動 面に潤滑作用がなくなる場合があるので、摺動発熱する恐れがある。さらに、故障な どで、この発熱が設定外の異常な高温になると、揮発性の作動流体に対しては発火 させる恐れも考えられる。さらに又、密封流体室 C内の作動流体は、第 3シール面 10 3Aと第 4シール面 113Aとの摺動面から大気側 Aへ流出する恐れもある。このために 、作動流体が大気側 Aに流出すると、燃焼ガスなどの場合は公害になる恐れもある。 なお、下記の特許文献 1および特許文献 2に示すように、摺動するシール面に動圧 発生溝を設けると、シール面は非接触状態になるから、摺動発熱は低下できるが、作 動流体や潤滑流体 Oが摺動するシール面間から反対側へ漏洩する問題がある。
[0006] 特許文献 1 :特許第 2954125号公報
特許文献 2：特許第 3066367号公報
特許文献 3 :米国特許第 5213340号明細書
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] 本発明は、上述のような問題点に鑑み成されたものであって、その発明が解決しよ うとする技術的課題は、ケミカル流体の被密封流体がシールハウジングと回転軸の嵌 合間から機外部へ漏洩するのを防止することにある。同時に、被密封流体に異なる 流体が混入するのを防止することにある。さらに、被密封流体が摺動シール面の摺 動熱により発火するのを防止することにある。また、メカ-カルシール装置の構造を簡 単にしてコストを低減することにある。
課題を解決するための手段
[0008] 本発明は、上述のような技術的課題を解決するために成されたものであって、その 技術的解決手段は以下のように構成されて 、る。
[0009] 本発明に係わるメカ-カルシール装置は、シールハウジングと軸との間隙で機内部 の作動流体をシールするメカ-カルシール装置であって、
シールハウジングと一体のシールカバーに密封に取り付けられたシール面を有す る固定用密封環と、
シール面に対向して密接可能な対向シール面を有する回転用密封環と、 回転用密封環を密封に保持するとともに回転軸に密封に保持されて回転軸と一体 に回動する固定部と、
シール面と対向シール面との密接面より機外部側に配置されてシールカバーと回 転軸との間をシールするシール部品と、
シール面と対向シール面との密接面とシール部品との間に形成された潤滑液を蓄 える流体室と、
流体室に潤滑液を供給する供給孔と、を具備し、
シール面又は対向シール面の流体室側を潤滑領域面に形成するとともに、機内部 側を自己潤滑領域面に形成し、潤滑領域面に潤滑液を導入する導入口を有するとと もに、自己潤滑領域面に潤滑領域面力ゝらの潤滑液を遮断する環状の遮断溝を有す るものである。
発明の効果
[0010] この本発明のメカ-カルシール装置では、回転用密封環又は固定用密封環のシー ル面に潤滑領域面と自己潤滑領域面とを設けるとともに、潤滑領域面に潤滑液が導 入される導入口を有し、且つ自己潤滑領域面に潤滑液が遮断される遮断溝を有する 。このため、シール面と対向シール面との摺動面を導入ロカ 導入される潤滑液で 潤滑できるとともに、潤滑液を介して作動流体が機外部側へ漏洩しな 、ようにシール する。さらに、潤滑液がシール面から機内部側へ漏洩して作動流体に混入するのを 遮断溝とシール面との作用により効果的に防止する。また、遮断溝に捕捉された潤 滑液によってさらに作動流体が漏洩するのを効果的に防止する。さらにまた、固定用 密封環はシールカバーに保持されていると共に、回転用密封環は回転軸側に保持 されているから、構造が簡単になるとともに、組み立ても容易になる効果を奏する。 図面の簡単な説明
[0011] [図 1]図 1は、本発明の第 1実施の形態に係わるメカ-カルシール装置の片側の断面 図である。
[図 2]図 2は、図 1に示す回転用密封環の正面図である。
[図 3]図 3は、図 1に示す他の実施の形態を示す回転用密封環の一部の正面図であ る。
[図 4]図 4は、先行するメカニカルシール装置の片側の断面図である。
符号の説明
[0012] 1 メカ-カルシール装置
3 回転用密封環
3 A 内周面 4 対向シーノレ面
4A 自己潤滑領域面 4B 潤滑領域面
5A 遮断溝
5A1 第 1遮断溝
5A2 第 2遮断溝
5B 導入口
10 固定部
10A 第 1固定環
10B ベローズ
10C 結合面
10D 第 2固定環 10N 雌ねじ
11 止めねじ
20 固定用密封環 20A ピン用溝
20B 嵌合面
20C 通路面
24 シール面
30 スリーブ
30A 外周面
31 ナツ卜
45 シーノレ部品（オイノレシ 60 シールハウジング 70 シールカバー 75 供給孔
A 機外部
C 通路 D 流体室
L 機内部
発明を実施するための最良の形態
[0013] 以下、本発明に係わる実施の形態のメカ-カルシール装置を図面に基づいて詳述 する。尚、以下に説明する各図面は、寸法関係が正確な設計図を基にしたものであ る。
[0014] 図 1は、本発明に係わるメカ-カルシール装置 1をシールハウジング 60と回転軸 50 との間で被密封流体をシールするために両部品間にカートリッジ型に装着した片側 の断面図を示す。又、図 2は、図 1のメカ-カルシール装置 1に設けられた回転用密 封環 3の正面図である。更に、図 3は、図 1のメカ-カルシール装置 1に設けられた他 の実施態様を示す回転用密封環 3の一部の正面図である。
[0015] 図 1は、本発明に係わる第 1実施の形態のメカ-カルシール装置 1を示すものであ る。シールハウジング 60の内面 60C内に形成された軸用の孔には、回転軸 50が貫 通している。このメカ-カルシール装置 1は、シールカバー 70の内周面 70Cと回転軸 50に設けたスリーブ 30の外周面 30Aとの間に取り付ける。このシールハウジング 60 には、外端面 60A側に 4個の植え込みボルトを植え込むとともに、植え込みボルトに 螺合するナット 31が設けられている。また、回転軸 50はシールノヽウジング 60の孔に 装着されて図示省略の軸受けにより回転可能に支持されている。なお、シールハウ ジング 60の孔内が機内部 Lであり、メカ-カルシール装置 1のシールカバー 70側の 外方が機外部 Aである。なお、シールカバー 70は、メカ-カルシール装置 1を取り付 けるためにシールハウジング 60と分割されて!、るが、メカ-カルシール装置 1を取付 けることができればシールノヽウジング 60と一体に形成することも可能である。
[0016] さらに、図 1および図 2に基づいてメカ-カルシール装置の詳細な構成を説明する 。シールハウジング 60に取り付けられるシールカバー 70は、外周面を四角形状又は 円形状に形成する。このシールカバー 70には、図示省略する力 中心から四等配方 向へ外方が突抜けの U形状の固定用溝を設ける。このシールカバー 70の固定用溝 を植え込みボルトに通してから植え込みボルトにナット 31を締め付けてシールハウジ ング 60の外端面 60Aにシールカバー 70の端部に設けた取付面 70Aを接合して固 定する。このシールカバー 70の内部にはシールハウジング 60の軸用の孔と同心の 内周面 70C内の内部孔を形成する。
[0017] このシールカバー 70の内周面 70Cには、機外部 A側にシール部品 45が取り付け られる嵌着面 73を形成する。この嵌着面 73に潤滑液を封止するシール部品 45を装 着する。このシール部品 45は、例えば、オイルシールを用いると良い。また、シール カバー 70の内周面 70Cのシール部品 45より機内部 L側には、固定用密封環 20の 嵌合面 20Bと嵌着する段付面を設ける。さらに、シールカバー 70における固定用密 封環 20とシール部品 45との中間には、外部力も流体室 Dに貫通する供給孔 75を設 ける。この供給孔 75は、図示省略のタンク (特に、ポンプで潤滑液を圧送する必要も ないから、タンクに潤滑液を蓄えるのみでよい）により潤滑液を内周面 70C内の流体 室 Dへ供給できるようにする。なお、タンクを設けることなぐ流体室 Dに潤滑液を蓄え ても良い。また、内周面 70Cにおける固定用密封環 20の背面側の周面に沿って等 配に複数個の固定ピン 72を植え込む。
[0018] 前述したシールカバー 70の内周面 70Cと嵌合する固定用密封環 20の嵌合面 20B には、段付の接合面 22を形成する。この接合面 22は、内周面 70Cの段付面との間 に Oリング 41を装着できるように空間部に形成する。また、固定用密封環 20の機内 部 L側の先端面にはシール面 24を設ける。さらに、固定用密封環 20のシール面 24 と反対側には、周面に沿って複数個の固定ピン 72と各々係止する U形状のピン用溝 20Aを設ける。また、固定用密封環 20の内周には通路面 20Cを形成する。この通路 面 20Cの内周側はスリーブ 30の外周面 30Aとの間も潤滑液用の流体室 Dの一部に 形成する。この固定用密封環 20は炭化珪素、超硬質鋼、セラミック等の材質により形 成する。
[0019] 図 2は、図 1に示す回転用密封環 3の正面図である。回転用密封環 3は、図 2も参 照して以下に説明する。この回転用密封環 3は、円筒形状に形成する。この回転用 密封環 3の材質は、高強度緻密質カーボン (NC— 6Mi)である。つまり、無含浸カー ボンである。この回転用密封環 3は、図 2に示すように、正面に対向シール面 4を設け る。この回転用密封環 3は、高強度緻密質カーボン材製であるが、高強度緻密質力 一ボン材は、カーボンを成形したときに生じる気泡や微細な割れ目状の溝が無ぐ気 泡や溝等から被密封流体が作動流体側 (外径側)へ漏洩するのが防止できる。そし て、回転用密封環 3の対向シール面 4の内周側の潤滑領域面 4Bには、周面に沿つ て図 2に示すような円弧状の潤滑液用導入口 5Bを複数個に形成すると良い。この導 入口 5Bは円弧状とは限らず、潤滑領域面 4Bに長方形状溝、螺線溝、 S型溝、 U型 口等を形成して潤滑領域面 4Bに潤滑液を供給できるものであれば良い。また、回転 用密封環 3の外周側の自己潤滑領域面 4Aには、環状の潤滑液用の遮断溝 5Aを設 ける。この遮断溝 5Aの溝幅は、回転用密封環 3の大きさにもよる力 1. 5mmから 2. 5mmにすると良い。また、溝の深さは 0. 5mmから 1. 5mmにすることが好ましい。そ して、回転用密封環 3の内周面 3Aとスリーブ 30の外周面 30Aとの間の流体室 Dに 潤滑液が流入する。この供給孔 5からの潤滑液は大気圧又は大気圧に近 、低圧で 蓄えられる。
[0020] 回転軸 50の外周面には、スリーブ 30の内周面 30Bを嵌着する。このスリーブ 30は 、図示省略する固定部を止めねじにより回転軸 50に固定する。このスリーブ 30は、 外周面 30Aに段付面を設けて大径部と小径部とに形成する。スリーブ 30の外周面 3 OAとシールハウジング 60の内面 60Cとの間に機内部 Lと連通する作動流体の通路 Cを形成する。なお、スリーブ 30は、ステンレス鋼、黄銅、鉄等の材質により形成する
[0021] また、回転用密封環 3の対向シール面 4と反対の背部は、第 1固定環 10Aの段付き の固定面 10A1に嵌着して結合する。第 1固定環 10Aは、回転用密封環 3を回転軸 50側に保持する固定部 10の自由端部に設ける。固定部 10の第 1固定環 10Aと反 対側は第 2固定環 10Dに形成する。第 1固定環 10Aと第 2固定環 10Dとの間は金属 製のベローズ 10Bにより密封に連結する。このべローズ 10Bは、断面が波形に曲げ られて弾性力を付与されたべローズのばね力により回転用密封環 3を固定用密封環 20へ弹発に押圧する。第 2固定環 10Dは、内周の結合面 10Cがスリーブ 30の外周 面 30Aに嵌着する。この結合面 10Cとスリーブ 30との嵌合間には、 Oリング 42を設け てシールする。さらに、第 2固定環 10Dには、雌ねじ 10Nが内外周面に貫通している 。この雌ねじ 10Nに止めねじ 11を螺合して第 2固定環 10Dをスリーブ 30に固定する 。なお、固定部 10は、ステンレス鋼、黄銅等の材質により形成する。また、 Oリング 41 、 42は、ゴム状弹性榭脂、又は耐ケミカル液用のゴム材、例えば、二トリルゴム (NBR )、水素化二トリルゴム（HNBR)、四フッ化工チレン榭脂（PTFE)、フッ素ゴム（FKM )等により形成する。
[0022] 図 3は、回転用密封環 3の他の実施の形態である。回転用密封環 3の自己潤滑領 域 4Aには、複数の円環状の遮断溝 5Aを設ける。この遮断溝 5Aは、第 1遮断溝 5A 1と第 2遮断溝 5A2に形成する。そして、第 2遮断溝 5A2は第 1遮断溝 5A1より幅の 狭い寸法に形成すると良い。この第 1および第 2遮断溝 5A1, 5A2は、蛇の目状に 第 3,第 4遮断溝と成るように、 3個以上にしても良い。第 1遮断溝 5A1の溝幅の寸法 は、回転用密封環 3の大きさにもよる力 1mmから 2mmにすると良い。そして、第 1 遮断溝 5A1の深さ寸法は、 0. 5mmから 1. 5mmにすることが好ましい。また、第 2遮 断溝 5A2の溝幅の寸法は、回転用密封環 3の大きさにもよる力 0. 5mmから lmm にすると良い。そして、第 2遮断溝 5A2の深さ寸法は、 0. 3mmから 1. 5mmにするこ とが好ましい。
[0023] 固定部 10に設けた回転用密封環 3は、ベローズ 10Bで押圧することなぐ図示省 略のコイルばねにより弹発に押圧しても良い。この場合には、第 1固定環 10Aがスリ ーブ 30と摺動自在に嵌合して嵌合間を Oリング等で密封する必要がある。
[0024] このメカ-カルシール装置 1は、回転軸 50にスリーブ 30を嵌着して各部品を下記 のように固定する。すなわち、第 2固定環 10Dの Oリング取付溝に Oリング 42を嵌め 込むとともに、第 2固定環 10Dをスリーブ 30の外周面 30Aに嵌着する。そして、止め ねじ 11によりスリーブ 30を回転軸 50に固定する。このようにして組み立てることにより 、回転用密封環 3を設けた固定部 10は、スリーブ 30に取り付けられる。一方、固定用 密封環 20は、 Oリング 41を接合面 22に嵌合してシールカバー 70の内周面 70Cにお ける段付面に嵌着する。このとき、ピン用溝 20Aを固定ピン 72に挿入して固定用密 封環 20が回転用密封環 3との相対回転中に回動しないように固定する。そして、シ 一ルカバー 70をシールハウジング 60の外端面 60Aにナット 31を介して取り付ける。 このようにして固定用密封環 20のシール面 24と回転用密封環 3の対向シール面 4と は密接する。その結果、公害となる作動流体の大気への流出を防止できるとともに、 潤滑液が作動流体に混入してプロセス中に不具合となるのも効果的に防止できる。 [0025] そして、通路 Cには、作動流体 (被密封流体)が満たされている。また、供給孔 75か ら潤滑液が流体室 Dに供給される。この潤滑液は、潤滑作用を目的とするから大気 圧でも良い。このため、従来技術のように潤滑液を圧送する必要がないから、潤滑液 を圧送するためのポンプ等の供給設備が不用となる。そして、この供給設備の設置コ ストを低減できる。さらに、従来のように潤滑液を圧送する場合には、シール面との関 係で、潤滑液の圧力のコントロールや、流量のコントロールを必要とした力 本発明の ように圧力の管理が不要であるから、ランニングコストが大きく低減できる。一方、通路 C内は、プロセス用の作動流体であるから、単に潤滑を目的とする流体室 D内の潤滑 液の圧力よりも高圧である。
[0026] 例えば、自動車に天然ガスや水素の燃料を供給する CNG充填コンプレッサにおい ては、燃料の圧力は約 lOkgZcm2となるから、燃料である作動流体 (被密封流体)を 外部に流出させて公害となるのを防止しなければならない。従来のシール面に動圧 発生溝を設けて被密封流体の漏れをある程度許容する非接触型メカ-カルシール 装置では、この高圧の作動流体を確実にシールすることは不可能である。しかし、本 発明の接触型メカ-カルシール装置 1では、対向する各シール面 4, 24が常に接触 状態であるから、被密封流体 (作動流体)を確実にシールすることが可能となる。そし て、接触型メカ-カルシール装置 1における特殊なケミカルなどの作動流体に惹起す る問題を、例えば、回転用密封環 3のシール面 4に設けた導入口 5Bと遮断溝 5Aの 組み合わせによって解決できる。さらに、自己潤滑領域面 4Aは、摺動時に自己潤滑 を発揮する摺動面であり、且つ遮断溝 5Aが設けられているから、潤滑液が機内部 L の作動流体に漏洩して混入するのが防止できる。このため、天然ガスや水素に潤滑 液が混入し、天然ガスや水素とともに、潤滑液が燃焼して炭化物が生成し、エンジン の故障となるのが防止できる。
[0027] 上述のように構成されたメカ-カルシール装置 1は、以下のように作用する。供給孔 75から供給される潤滑液は流体室 Dに満たされる。この流体室 D内の潤滑液の圧力 は、通路 C内の作動流体の圧力より低圧に構成されている。この潤滑液の低圧は、 大気圧でも良い。そして、潤滑液は、シール面 24と対向シール面 4との摺動面間の 潤滑領域面 4Bに介在してシール面 24と対向シール面 4との摺動面が摩擦して摩耗 しないように潤滑する。このシール面 24と対向シール面 4との間に介在する潤滑液は 、流体室 Dを通して対向シール面 4に設けた導入口 5B力 浸入する。さらに、シール 面 24と対向シール面 4とが相対摺動すると、両摺動面間に巻き込まれて潤滑液が導 入口 5Bカゝら潤滑領域面 4Bに吸い込まれる。この潤滑液は、対向シール面 4とシー ル面 24とを潤滑して摺動面の発熱を防止する。し力し、対向シール面 4とシール面 2 4の摺動中に潤滑液が潤滑領域面 4Bに沿って自己潤滑領域 4Aへ漏洩するのを自 己潤滑領域面 4Aに設けた遮断溝 5A(5A1, 5A2)により防止される。そして、自己 潤滑領域面 4Aは潤滑液が介在しなくとも、高強度緻密質カーボン (NC— 6Mi)によ り自己潤滑作用が発揮されるから、摺動時の摺動発熱が惹起するのを防止できる。こ のため、自己潤滑領域面 4Aに潤滑油などが介在すると摺動熱により炭化して固形 化し、各シール面 4, 24が炭化物によりむしり取られるブリスタ現象が惹起するのを効 果的に防止することができる。
[0028] さらに、流体室 D内の潤滑液の圧力は作動流体の圧力よりも低圧であり、また、遮 断溝 5A (5A1, 5A2)が設けてあるから、流体室 D内の潤滑液が通路 C内の作動流 体に混入するのを防止できる。このために、作動流体のプロセスにおいて不純物の 混入が問題となる装置においても、不純物の混入を確実に防止できる。さらに、自己 潤滑領域面 4Aにおける遮断溝 5A(5A1, 5A2)に潤滑液が捕捉されると、この潤滑 液と遮断溝 5A(5A1, 5A2)との相乗効果により、作動流体が機外部 Aへ流出する のが防止できるとともに、潤滑液が機内部 Lへ流入するのが効果的に防止できる。さ らにまた、相対する自己潤滑領域面 4Aは、自己潤滑機能を有するから、シール面 4 と互いに摺動しても摩擦と摩耗を防止できるとともに、互いの各シール面 4, 24が摺 動して発熱するのを効果的に防止できる。このため、ケミカル液が摺動発熱によりシ ール面 4, 24に固形ィ匕してシール面 4, 24を損傷させるのも効果的に防止できる。な お、以上の回転用密封環 3に設けた動入口 5Bと遮断溝 5Aは、固定用密封環 20の シール面 4に設けても、回転用密封環 3と相対摺動するとき、同様な効果を奏する。
[0029] 以下、本発明に係わる他の実施態様の発明のメカ-カルシール装置について、そ の構成と作用効果を説明する。
[0030] 本発明に係わる第 1発明のメカ-カルシール装置は、回転用密封環又は固定用密 封環を高強度緻密質カーボンで形成したものである。
[0031] この第 1発明のメカ-カルシール装置では、回転用密封環又は固定用密封環を高 強度緻密質カーボンで形成したものであるから、自己潤滑領域面に潤滑液を介在し なくとも、自己潤滑領域面は、摺動時に自己潤滑して摺動発熱するのを効果的に防 止できる。このために、摺動熱により作動流体が着火して火災になるのも防止できる。 さらに、シール面には潤滑液を少量だけ介在すればよいから、潤滑液の管理が容易 になり、潤滑液を供給する供給設備のコスト及びランニングコストを低減できる。
[0032] 本発明に係わる第 2発明のメカ-カルシール装置は、流体室の潤滑液の圧力を作 動流体の圧力よりも低圧に保持されて 、るものである。
[0033] この第 2発明のメカ-カルシール装置では、流体室に潤滑液の圧力を作動流体の 圧力よりも低圧に保持されているものであるから、潤滑液が圧力の作用により機内部 へ漏洩するのを効果的に防止できる。また、潤滑液は自重による圧力で流体室に蓄 えることができ、潤滑液を供給するポンプ等を不要にできるから、供給設備のコストを 低減できる。また、潤滑液の圧力又は流量のコントロールを不要として管理を容易に するとともに、そのランニングコストも低減できる。
[0034] 本発明に係わる第 3発明のメカ-カルシール装置は、流体室の潤滑液が大気圧に 保持されて ヽるものである。
[0035] この第 3発明のメカ-カルシール装置では、流体室に潤滑液が大気圧に保持され ているものであるから、流体室に潤滑液を蓄えるのみで、シール面の潤滑を可能に する。このため、潤滑液を供給する供給設備のコストが低減できる。
[0036] 本発明に係わる第 4発明のメカ-カルシール装置は、固定部には回転用密封環を 弹発に押圧するとともに回転用密封環との連結部をシールするべローズを有し、且 つ固定部は回転軸に嵌着するスリーブに保持されて ヽるものである。
[0037] この第 4発明のメカ-カルシール装置では、ベローズを設けた固定部が回転軸に 嵌着するスリーブに保持されているものであるから、シールカバーをシールハウジン グに結合するとともに、スリーブを回転軸に嵌着するのみで、メカ-カルシール装置 を取り付けることが可能になる。同時に、ケミカル液によりメカ-カルシール装置に設 けたばねなどの弹発手段が作動不良となるのを防止できる。そして、メカ-カルシー ル装置の保管と組み立てが容易になる効果を奏する。さらに、固定用密封環はシー ルカバーに取り付けるとともに、回転用密封環はスリーブに嵌着して保管すればよい から、部品の保管中にシール面と対向シール面の損傷を保護することが可能になる
産業上の利用可能性
以上に説明したように、本発明は、プロセス中のケミカル液などの作動流体に流体 室側から不純物が混入するのを防止し、且つケミカル液が機外部へ漏洩して公害と なるのを防止できる有用なメカ-カルシール装置である。さらに、製作コストおよびラ ンユングコストを低減した有用なメカ-カルシール装置である。

Claims

請求の範囲
[1] シールノ、ウジングと軸との間隙で機内部の作動流体をシールするメカ-カルシール 装置であって、
前記シールハウジングのシールカバーに密封に取り付けられたシール面を有する 固定用密封環と、
前記シール面に対向して密接可能な対向シール面を有する回転用密封環と、 前記回転用密封環を密封に保持するとともに回転軸に密封に保持されて回転軸と 一体に回動する固定部と、
前記シール面と前記対向シール面との密接面より機外部側に配置されて前記シー ルカバーと前記回転軸との間をシールするシール部品と、
前記シール面と前記対向シール面との密接面と前記シール部品との間に形成され た潤滑液を蓄える流体室と、
前記流体室に前記潤滑液を供給する供給孔と、を具備し、
前記シール面又は前記対向シール面の流体室側を潤滑領域面に形成するととも に前記機内部側を自己潤滑領域面に形成し、前記潤滑領域面に前記潤滑液を導 入する導入口を有するとともに、前記自己潤滑領域面に前記潤滑領域面からの前記 潤滑液を遮断する環状の遮断溝を有することを特徴とするメカ-カルシール装置。
[2] 前記回転用密封環又は前記固定用密封環を高強度緻密質カーボンで形成したこ とを特徴とする請求項 1に記載のメカ-カルシール装置。
[3] 前記流体室の前記潤滑液の圧力を前記機内部の圧力よりも低圧に保持されている ことを特徴とする請求項 1に記載のメカ-カルシール装置。
[4] 前記流体室の前記潤滑液の圧力を前記機内部の圧力よりも低圧に保持されている ことを特徴とする請求項 2に記載のメカ-カルシール装置。
[5] 前記流体室の前記潤滑液が大気圧に保持されて 、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装置。
[6] 前記流体室の前記潤滑液が大気圧に保持されていることを特徴とする請求項 2に 記載のメカニカルシール装置。
[7] 前記固定部には前記回転用密封環を弹発に押圧するとともに前記回転用密封環 との連結部をシールするべローズを有し、且つ前記固定部は前記回転軸に嵌着する スリーブに保持されて 、ることを特徴とする請求項 1に記載のメカ-カルシール装置。 前記固定部には前記回転用密封環を弹発に押圧するとともに前記回転用密封環 との連結部をシールするべローズを有し、且つ前記固定部は前記回転軸に嵌着する スリーブに保持されていることを特徴とする請求項 2に記載のメカ-カルシール装置。
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