JP2005140258A - Mechanical seal device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、酸、塩、アルカリ類等のケミカル流体をシールするメカニカルシール装置に関する。更に詳しくは、スラリーを含む液、酸類、塩類、アルカリ類等、特に重合性が高いケミカル流体を使用するコンプレッサーに取り付けられて有用なメカニカルシール装置に関する。 The present invention relates to a mechanical seal device that seals chemical fluids such as acids, salts, and alkalis. More particularly, the present invention relates to a useful mechanical seal device attached to a compressor using a chemical fluid having a particularly high polymerization property, such as a liquid containing a slurry, acids, salts, alkalis and the like.
従来のメカニカルシール装置において、密封環に付着して固形化する流体、揮発性の強い流体、スラリーを含む流体等をシールするためには、タンデム形シール、ダブル形シールにしてシールする方法が採用されてきた。更には、密封環のシール部をフラッシングして洗浄する方法も採用されてきた。このようなケミカル流体では、メカニカルシールに更なる設備を付加しなければならないので、メカニカルシール装置の設備費が高価になる問題がある。又、この付帯設備が効果になると、メカニカルシール装置としての採算が合わない問題が生じる。更に、メカニカルシール装置には、一対の密封環の一方を移動自在にするために、密封環が移動する摺動間から被密封流体が漏洩しないようにOリングが設けられている。このOリングを取り付ける取付溝に被密封流体が入り込むから、Oリングと密封環の摺動面に被密封流体が粘着して固形化し、密封環の摺動を悪化させる。この為に、一対の密封環のシール面が密接するように応動することが不十分となって、メカニカルシール装置はシール能力を低下させる。又、一方の密封環を押圧するばねに被密封流体が固形化して付着し、ばねの弾発力を悪化させる。更に、被密封流体が重合してシール面に固形化した粘着物として付着すると、シール面のシール能力を低下させる問題が存する(例えば、特許文献1参照)。 In a conventional mechanical seal device, a tandem seal or double seal is used to seal fluid that adheres to the seal ring and solidifies, highly volatile fluid, fluid containing slurry, etc. It has been. Furthermore, a method of flushing and cleaning the seal portion of the sealing ring has been adopted. In such a chemical fluid, there is a problem that the equipment cost of the mechanical seal device becomes expensive because additional equipment must be added to the mechanical seal. Moreover, if this incidental equipment becomes effective, the problem that the profit as a mechanical seal apparatus does not match will arise. Further, the mechanical seal device is provided with an O-ring so that one of the pair of seal rings can move, so that the fluid to be sealed does not leak between the sliding movements of the seal rings. Since the fluid to be sealed enters the mounting groove for attaching the O-ring, the fluid to be sealed adheres to the sliding surfaces of the O-ring and the sealing ring to solidify, and the sliding of the sealing ring is deteriorated. For this reason, it is insufficient to respond so that the sealing surfaces of the pair of sealing rings come into close contact with each other, and the mechanical seal device reduces the sealing ability. In addition, the fluid to be sealed solidifies and adheres to the spring that presses one of the sealing rings, which deteriorates the elasticity of the spring. Furthermore, when the sealed fluid is polymerized and adheres to the sealing surface as a solid adhesive, there is a problem that the sealing performance of the sealing surface is reduced (see, for example, Patent Document 1).
図4は、本発明に関連するメカニカルシール装置である。この軸封装置は、液体アンモニア等のケミカル液をシールするための軸封装置である(例えば、特許文献2参照)。この軸封装置には、二つの第1及び第2メカニカルシール111、121を軸方向に並列に配置すると共に、第1及び第2メカニカルシール111、121間に不活性ガス等のバッファ流体Gを供給して第1及び第2メカニカルシール111、121のシール手段と、バッファ流体Gによる圧力封止とにより被密封流体をシールするタンデム形メカニカルシールが開示されてある。
FIG. 4 shows a mechanical seal device related to the present invention. This shaft seal device is a shaft seal device for sealing a chemical liquid such as liquid ammonia (for example, see Patent Document 2). In this shaft seal device, two first and second
この内、被密封流体側Aの第1メカニカルシール111は、回転軸116に嵌着されたスリーブ108の段部に固定環107が固定されている。この固定環107に回転用密封環112が取り付けられている。又、回転用密封環112に対向して密接する固定用密封環113が配置されている。この固定用密封環113は、保持環106に嵌着している。この保持環106はケース105に嵌合して摺動自在に取り付けられている。又、ケース105はハウジング115に密封状態に嵌着している。この保持環106とケース105との間には、Oリング109が配置されている。このOリング109は、保持環106の背面に作用する被密封流体がパージ流体領域Cへ漏洩するのを防止すると共に、被密封流体が密封環106の背面に作用できるように構成されている。又、保持環106は、スプリング114により回転用密封環112側へ弾発に押圧されている。このスプリング114と、Oリング109は、被密封流体に接触して不具合になる側に配置されている。更に、第1メカニカルシールの図示上部に設けられた通路からフラッシング液又はクエンチング液が第1メカニカルシールへ向けて噴射するように構成されている。このフラッシング液又はクエンチング液は一対の密封環112、113をフラッシングする為にポンプ等により再循環させる設備を必要とする。
Among these, in the first mechanical seal 111 on the sealed fluid side A, the
上述したように、第1メカニカルシール111は、固定環107と、回転用密封環112と、ケース105と、保持環106、固定用密封環113と、Oリング109と、スプリング114と、スリーブ108と、が主要な構成である。そして、被密封流体がスラリーを含む流体又は粘着性流体の場合には、再起動時にこの流体によりOリングの周囲から被密封流体の漏が惹起する。更に、フラッシング液を循環するときに酸類又は塩類等のケミカル液がフラッシング液に混入するので、フラッシング液を圧送する装置に錆の問題が生じる。この為に、フラッシング液からケミカル液を取り除く再処理が必要となる。
As described above, the first mechanical seal 111 includes the
次に、第1メカニカルシール111より大気側Bに配置された第2メカニカルシール121は、第2固定環に保持された第2回転用密封環122と、第2ケースに移動自在に嵌合した第2保持環に結合している第2回転用密封環123とが密接して流通路から供給されるパージ流体Gをシールする。この第2固定環は、スリーブ108を介して回転軸116に嵌着している。又、第2回転用密封環123に結合した第2保持環は、第2スプリング124により押圧されている。この第2回転用密封環122のシール面には、動圧発生溝122aが形成されている。つまり、第2メカニカルシール121は、非接触型のガスシールである。そして、第1メカニカルシール111のシール面に粘着性の被密封流体が付着するとシール能力が低下する。この為、被密封流体はパージ流体領域Cへ流入する。このパージ流体領域Cへ流入した被密封流体は、第2メカニカルシール121の動圧発生溝を有するシール面に付着すると、シール面のシール能力が低下する。又、被密封流体は、第2Oリングに付着して第2保持環の作動を悪化させるので、第2メカニカルシール121のシール能力は低下する。
Next, the second
揮発性流体、粘着性流体をシールする為には、ダブル型又はタンデム型メカニカルシールに構成する必要がある。又、タンデム型メカニカルシールは、パージ流体領域Cに大気圧より高いパージガスをポンプにより供給しなければならない。この為、この二つのメカニカルシールの構成は、製作コストを上昇させる。又、パージ流体を供給するために、ポンプ等の付帯設備を必要とするので、コストを上昇させる。このように、従来のメカニカルシール装置で粘着性流体、揮発性流体、スラリーを含む流体等のケミカル液をシールするためには、上述のような問題を解決しなければならない。 In order to seal a volatile fluid or an adhesive fluid, it is necessary to configure a double type or tandem type mechanical seal. In the tandem mechanical seal, a purge gas higher than atmospheric pressure must be supplied to the purge fluid region C by a pump. For this reason, the construction of these two mechanical seals increases the manufacturing cost. Further, since an auxiliary facility such as a pump is required to supply the purge fluid, the cost is increased. As described above, in order to seal a chemical liquid such as an adhesive fluid, a volatile fluid, and a fluid containing slurry with a conventional mechanical seal device, the above-described problems must be solved.
本発明は、上述のような問題点に鑑み成されたものである。その発明が解決しようとする課題は、粘着性流体、粘性流体、スラリーを含む流体等のケミカル流体の被密封流体をシールするときに、メカニカルシール装置の摺動面にケミカル液が付着しないようにしてシール能力を向上させることにある。又、バッファ流体と一対の密封環との組み合わせにより被密封流体を確実にシールすることにある。又、メカニカルシール装置のコストを低減することにある。 The present invention has been made in view of the above problems. The problem to be solved by the invention is to prevent the chemical liquid from adhering to the sliding surface of the mechanical seal device when sealing a sealed fluid of a chemical fluid such as an adhesive fluid, a viscous fluid, a fluid containing a slurry. It is to improve the sealing ability. Another object is to reliably seal the fluid to be sealed by the combination of the buffer fluid and the pair of sealing rings. Another object is to reduce the cost of the mechanical seal device.
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る。その技術的解決手段は、以下のように構成されている。
請求項1に係わる本発明のメカニカルシール装置は、回転軸が貫通するシールハウジングと回転軸との間のケミカル液をシールするメカニカルシール装置であって、回転軸の被密封流体側に配置されてシールハウジングに固定された第1シール面と、第1シール面に密接して回転軸に固定された第1対向シール面とを有する第1シール部及び第1シール部より大気側に配置されてシールハウジングと回転軸との間をシールする第2シール部を具備し、第1シール部と第2シール部との間にバッファ室を有すると共に、バッファ室に連通するバッファ供給通路を有し、且つ第1シール部の被密封流体側に仕切流体領域を有すると共に、仕切流体領域に連通する仕切流体通路を有し、仕切流体領域に導入される仕切流体がバッファ室に導入されるバッファ流体よりも低圧であると共に、被密封流体の圧力より高圧に構成されたものである。
The present invention has been made to solve the technical problems as described above. The technical solution is configured as follows.
A mechanical seal device according to a first aspect of the present invention is a mechanical seal device for sealing a chemical liquid between a seal housing through which a rotary shaft passes and a rotary shaft, and is disposed on the sealed fluid side of the rotary shaft. A first seal portion having a first seal surface fixed to the seal housing and a first opposing seal surface fixed to the rotary shaft in close contact with the first seal surface and disposed closer to the atmosphere than the first seal portion. A second seal portion that seals between the seal housing and the rotation shaft; a buffer chamber between the first seal portion and the second seal portion; and a buffer supply passage that communicates with the buffer chamber; In addition, the first seal portion has a partition fluid region on the sealed fluid side and a partition fluid passage communicating with the partition fluid region, and the partition fluid introduced into the partition fluid region is introduced into the buffer chamber. As well as a lower pressure than Ffa fluids are those that are configured pressure higher than the pressure of the sealed fluid.
請求項2に係わる本発明のメカニカルシール装置は、第1シール部より被密封流体側に第3シール部を有し、第1シール部と第3シール部との間が仕切流体領域に構成されているものである。 According to a second aspect of the present invention, the mechanical seal device of the present invention has a third seal portion on the sealed fluid side of the first seal portion, and a partition fluid region is formed between the first seal portion and the third seal portion. It is what.
請求項3に係わる本発明のメカニカルシール装置は、第1シール部が回転軸に密封に固着されて一端面に第1対向シール面を有する回転用密封環と、第1対向シール面と密接する第1シール面を有する第1固定用密封環とを具備し、第2シール部が回転軸に密封に固着されて他端面に第2対向シール面を有する回転密封環と、この回転用密封環の第2対向シール面と密接する第2シール面を有する第2固定用密封環とを具備するものである。 According to a third aspect of the present invention, the mechanical seal device of the present invention is in close contact with the first counter seal surface, and the rotary seal ring having the first seal portion firmly fixed to the rotary shaft and having the first counter seal surface on one end surface. A rotary seal ring having a first sealing ring having a first seal surface, the second seal portion being hermetically fixed to the rotary shaft and having a second opposing seal surface on the other end surface; and the rotary seal ring A second fixing sealing ring having a second sealing surface in close contact with the second opposing sealing surface.
請求項4に係わる本発明のメカニカルシール装置は、第3シール部がラビリンスシールに構成されているものである。
In the mechanical seal device of the present invention according to
請求項5に係わる本発明のメカニカルシール装置は、バッファ流体が潤滑油を使用しているものである。 In the mechanical seal device according to the fifth aspect of the present invention, the buffer fluid uses lubricating oil.
この請求項1に係わる本発明のメカニカルシール装置では、第1シール部より被密封流体側の仕切流体領域に被密封流体より高圧の仕切流体が供給される。この為に、被密封流体は簡単には第1シール部側へは浸入しない。仮に被密封流体が第1シール部へ浸入しても、バッファ室内に導入されるバッファ流体は仕切流体より高圧に構成されている。この為、被密封流体も、仕切流体も、第1シール部のシール面へ浸入するのが防止される。従って、被密封流体が粘着性流体、粘性流体、スラリーを含む流体等のケミカル流体であっても、第1シール部のシール面にケミカル流体が付着して第1シール部の能力低下させるのを防止できる。又、仕切流体領域を特別に製作せずに、仕切流体領域を通路に構成できるから、メカニカルシール装置の構造をコンパクトにすることが可能になる。又、ハウジングにメカニカルシール装置であるシールハウジングを嵌着すればよいので、製作及び組立コストが低減できる。 In the mechanical seal device according to the first aspect of the present invention, the partition fluid having a pressure higher than that of the sealed fluid is supplied from the first seal portion to the partition fluid region on the sealed fluid side. For this reason, the sealed fluid does not easily enter the first seal portion side. Even if the sealed fluid enters the first seal portion, the buffer fluid introduced into the buffer chamber is configured to have a higher pressure than the partition fluid. For this reason, both the sealed fluid and the partition fluid are prevented from entering the seal surface of the first seal portion. Therefore, even if the fluid to be sealed is a chemical fluid such as an adhesive fluid, a viscous fluid, or a fluid containing slurry, the chemical fluid adheres to the seal surface of the first seal portion and the ability of the first seal portion is reduced. Can be prevented. Further, since the partition fluid region can be formed in the passage without specially manufacturing the partition fluid region, the structure of the mechanical seal device can be made compact. In addition, since a seal housing, which is a mechanical seal device, may be fitted into the housing, manufacturing and assembly costs can be reduced.
この請求項2に係わる本発明のメカニカルシール装置では、第1シール部の被密封流体側に第3シール部を設けることにより、被密封流体と仕切流体との混入を防止して、更なる被密封流体のシール能力を向上させることが可能になる。 In the mechanical seal device according to the second aspect of the present invention, by providing the third seal portion on the sealed fluid side of the first seal portion, the mixture of the sealed fluid and the partition fluid is prevented, thereby further increasing the coverage. It becomes possible to improve the sealing ability of the sealing fluid.
この請求項3に係わる本発明のメカニカルシール装置では、回転用密封環の両端に第1対向シール面と第2対向シール面を設けて、この両対向シール面に密接する各シール面を設けることにより、メカニカルシール装置をコンパクトにすることが可能になる。しかも、回転用密封環の外周にバッファ室を設けることが可能になるから、バッファ流体により第1シール部と第2シール部を冷却しながら回転用密封環に被密封流体が付着するのを防止できる。更に、バッファ室にバッフアー流体を導入する通路の構成が簡単にできる。 In the mechanical seal device according to the third aspect of the present invention, the first opposed seal surface and the second opposed seal surface are provided at both ends of the rotary seal ring, and the respective seal surfaces are provided in close contact with the opposed seal surfaces. Thus, the mechanical seal device can be made compact. In addition, since a buffer chamber can be provided on the outer periphery of the rotation sealing ring, the sealed fluid is prevented from adhering to the rotation sealing ring while cooling the first seal portion and the second seal portion with the buffer fluid. it can. Furthermore, the configuration of the passage for introducing the buffer fluid into the buffer chamber can be simplified.
この請求項4に係わる本発明のメカニカルシール装置では、第3シール部をラビリンスシールに構成することより、第3シール部の構造が簡単になると共に、被密封流体がラビリンスシールに付着してもシール能力が低下するのを防止できる。 In the mechanical seal device according to the fourth aspect of the present invention, since the third seal portion is configured as a labyrinth seal, the structure of the third seal portion is simplified, and the sealed fluid adheres to the labyrinth seal. It is possible to prevent the sealing ability from being lowered.
この請求項5に係わる本発明のメカニカルシール装置では、バッファ流体が潤滑液であるから、シール面と対向シール面とのシール面間を潤滑して摩耗するのを防止する。同時に、シール面間に被密封流体が浸入するのを防止する。更に、相対回転するシール面が高速摺動回転して発熱してもバッファ流体によりシール面が冷却される。この為にシール面の耐久能力が向上する。 In the mechanical seal device according to the fifth aspect of the present invention, since the buffer fluid is a lubricating liquid, the gap between the seal surfaces of the seal surface and the opposed seal surface is prevented from being worn. At the same time, the sealed fluid is prevented from entering between the sealing surfaces. Furthermore, even if the relatively rotating seal surface slides and rotates at high speed, the seal surface is cooled by the buffer fluid. For this reason, the durability of the sealing surface is improved.
以下、本発明に係わる実施の形態のメカニ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は設計図を基にした図面である。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a mechanical seal device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Each drawing described below is based on a design drawing.
図1は、本発明に係わる好ましい第1実施の形態を示すメカニカルシール装置1である。このメカニカルシール装置1は回転軸50とハウジング60との間の通路11を流れる被密封流体Lをシールするために取り付けられる。この被密封流体Lはブタジエン+HCガスである。このガスは摺動面で加熱されると重合して摺動面に付着する特性がある。ステンレス鋼のハウジング60には端面側から孔60Aが設けられており、この孔60Aの内部Bに外部から動力用の回転軸50が貫通している。このハウジング60の端面の孔60Aに2個のパッキンでシールしながらステンレス鋼製のシールハウジング32の嵌合面32Aを嵌着する。同時に、シールハウジング32をボルトによりハウジング62の端面に固定する。このシールハウジング32は、メカニカルシールを内蔵してハウジング60の端部に簡単に取り付けられる。
FIG. 1 is a
シールハウジング32の内周面32B内の空室には、被密封流体Lに対してアウトサイド型メカニカルシールに構成されたメカニカルシール形の第1シール部S1とメカニカルシール形の第2シール部S2とを配置する。第1シール部S1の第1固定用密封環2はシールハウジング32に密封に固定される。この第1固定用密封環2はシールハウジング32に固着するために金属製の第1ベローズ5の一方と他方の各端部にステンレス鋼製の第1支持部3と第1保持部4とを一体に結合する。そして、第1支持端3は嵌合面がシールハウジング32の内周面32BにOリングを介して嵌着すると共に、外周側の第1フランジ部がボルト47によりシールハウジング32の段面32Eに固定される。又、第1保持部4の段部に第1固定用密封環2を一体に嵌着する。この第1固定用密封環2は、円筒体の端面に凸部を設けている。この凸部の端面には、第1シール面2Aが設けられている。この第1固定用密封環2は、SiC又はカーボン材製である。
In the empty space in the inner
第1シール部S1と対称の位置には、第2シール部S2が配置されている。第2シール部S2の第2固定用密封環20は、第1シール部S1の第1固定用密封環2と同一材質で同様な形状に形成されている。そして、第2対向シール面10Bと対向して密接する第2シール面20Aが凸部の端面に設けられている。又、第2固定用密封環20を保持する第2保持部24と第2ベローズ25と第2支持部23とが一体に結合している。この第2支持部23の外周側の第2フランジ部はシールハウジング32の段面32Dにボルト46により固定されている。そして、第2保持部24の段部に第2固定用密封環20が一体に結合している。この第1固定用密封環2と第2固定用密封環20とをシールハウジング32に固着する構造は、従来用いられたメカニカルシールの密封環を保持する構造と同様にもできる。
A second seal portion S2 is disposed at a position symmetrical to the first seal portion S1. The second
回転軸50の段部の外周面には、Oリングを介してスリーブ40が嵌合している。又、スリーブ40は回転軸50の段部との間で固定具43により固定される。この固定具43は止めねじ44により回転軸50に止められている。更に、このスリーブ40の端部には係止溝が設けられている。この係止溝は回転軸50に設けられたドライブピン50Aと係止して回転軸50とスリーブ40とが共に回転できるように成されている。このスリーブ40の外周面にはフランジ部が設けられていると共に、フランジ部の一方が外周面40Aに形成されている。又、このフランジ部の他方の外周面が対向面40Bに形成されている。更に、外周面40Aの端部側にねじが設けられている。このスリーブ40のフランジ部に突き当てて外周面40Aには、Oリングを介して回転用密封環10を嵌着する。回転用密封環10はスペーサ41を介してねじと螺合するナット42により固定する。この回転用密封環10の第1対向シール面10Aと第1固定用密封環2の第1シール面2Aとが密接して第1シール部S1を構成する。又、回転用密封環10の第2対向シール面10Bと第2固定用密封環20の第2シール面20Aとが密接して第2シール部S2を構成する。
A
上述のように回転用密封環10の各端面には第1対向シール面10Aと第2対向シール面10Bとを設けている。この回転用密封環10は炭化硅素材製である。この為に、回転用密封環10の外周面には補強用の金属製リング状のバンド45を嵌着する。この第1対向シール面10Aには第1シール面2Aが密接して被密封流体Lと仕切流体Nとをシールする。又、第2対向シール面10Bには第2シール面20Aが密接してバッファ流体をシールする。
As described above, the first
又、シールハウジング32の端部側に取り付けられたケース31の内周面には第3シール部30を設ける。この第3シール部30は、更にシール効果を高めるためのシール手段である。この第3シール部30は第1シール部S1より内部B側に設けられている。この第3シール部30は、ラビリンスシールに構成されている。このラビリンスシール30は、内周面に軸方向へ凹凸状のラビリンス面30Aを設けている。そして、ラビリンス面30Aはスリーブ40の対向面40Bと近接状態に嵌合する。このラビリンスシール30により被密封流体Lが流入口11より外部A側へ浸入するのをシールすると共に、反対に仕切流体Nが流入口11側へ浸入するのを確実にシールする。このラビリンスシール30の材質は、樹脂材とした場合にはフッ素樹脂(PTFE)が好ましく、金属ではステンレス鋼等が適している。この第3シール部30は、ラビリンスシール30とは限らず、その他のシール方法も利用できる。例えば、フッ素樹脂材製のOリングを単体又は複数に配列することもできる。
A
図1及び図2を参照する。第1シール部S1と第2シール部S2との間にはバッファ室15を設ける。このバッファ室15の内周側は回転用密封環10が配置される。又、ハウジング60の外部Aからバッファ供給通路36が貫通している。このバッファ供給通路36は、フィルター37を通してシールハウジング32に設けられた8等配の放射状の連通路36A、36Bと連通している。更に、各連通路36A、36Bはバッファ室15に連通する。バッファ室15には、更に、流出路36Cを設ける。そして、バッファ供給通路36からバッファ流体01であるタービン油又はスピンドル油等が供給される。このタービン油01は被密封流体Lの圧力よりも高圧であると共に、被密封流体Lの圧力よりも高圧の仕切流体Nよりも更に高圧である。このタービン油01であるバッファ流体01はバッファ室15で被密封流体Lと仕切流体Nがシール面2Aと対向シール面10Aとの間から浸入するのを防止すると共に、第1シール部S1と第2シール部S1との摺動面の発熱を冷却する。特に、被密封流体Lのブタジエン+HCガスのブタジエンは熱により重合しやすく、重合するとシール面2Aと対向シール面10Aに付着してシール能力を低下させるが、バッファ流体01によりシール面2Aと対向シール面10Aが冷却されるので、このシール面2Aと対向シール面10Aとに重合して付着するのを防止する。
Please refer to FIG. 1 and FIG. A
シールハウジング32の端部に設けられた付属板34には、図示省略の配管と連通可能な仕切流体通路16Aが設けられている。シールハウジング32と付属板34とは、シールハウジング32の嵌着部32Cに結合した連結環33が付属板34の結合穴に嵌合して結合している。又、仕切流体通路16Aと仕切流体領域16とは通路継手19により連通可能に接続している。そして、この仕切流体通路16Aは、シールハウジング32に軸方向から内径方向へL形に設けられた仕切流体領域16に連通する。そして、この仕切流体領域16は第1シール部S1の内周と第3シール部30との間の仕切流体領域16まで連通している。この仕切流体通路16Aから仕切流体領域16へ供給される仕切流体Nは、被密封流体の圧力よりも高圧の窒素ガス(N2)を供給する。この仕切流体Nは、被密封流体に混合しても問題にならない流体であれば良い。特に、N2ガス、空気等が適している。
The
上述の仕切流体Nとバッファ流体01の流れについて詳しく説明する。被密封流体Lは、自動車用コンプレッサー、ターボコンプレッサー、プラント用コンプレッサーの作動流体としてブタジエン+HCガスを使用する。このガスは加熱されると重合反応によりシール面等に付着する。一方、被密封流体Lより高圧にした仕切流体Nは、仕切流体通路16Aから仕切流体領域16へ供給される。供給された仕切流体Nは、ラビリンスシール30により封止される。そして、被密封流体Lより高圧の仕切流体Nは、被密封流体Lが第1シール部S1側へ浸入するのをラビリンスシール30により防止する。尚、ラビリンスシール30は、全体のシールのうち、補助シールとして作用する。つまり、被密封流体Lの圧力より高圧の仕切流体Nは、仕切流体領域16に供給されて仕切流体領域16を堰止めしているから、被密封流体Lが第1シール部S1側へ流入するのを防止する。そして、ラビリンスシール30は、ラビリンス面30Aに被密封流体Lが付着しても、ほとんどシール能力の低下が認められない。
The flow of the partition fluid N and the
次に、バッファ供給通路36から供給されたバッファ流体01は放射状に形成された連通路36A、36Bを通ってバッファ室15へ供給される。このバッファ流体01は仕切流体Nよりも高圧であるから、仕切流体Nが第1シール面2Aと第1対向シール面10Aとの間からバッファ室15へ浸入するのを防止すると共に、第1シール面2Aと第1対向シール面10Aとの間にバッファ流体01が作用して潤滑作用をする。同時に、バッファ流体01が第1シール部S1と第2シール部S2とに冷却効果として作用する。このバッファ流体01は、冷却効果を出すために温度が上がれば流出路36Cから排出流体02として排出される。この排出流体02は冷却されて再度バッファ供給通路36から循環供給される。この為、第1シール部S1はどのような特性の被密封流体Lであっても、確実にシールすることが可能になる。
Next, the
図3のメカニカルシール装置1は、本発明の第2実施の形態を示すものである。この第2実施の形態のメカニカルシール装置1は、図1のメカニカルシール装置1と全体構成は、略同様に構成されている。大きく相違する点は、第1シール部S1である。第1シール部S1は、回転用密封環10の第1対向シール面10Aに螺旋溝が設けられているものである。この螺旋溝13は、回転用密封環10の回転と共に、動圧が発生して第1シール面2Aと第1対向シール面20Aが非接触状態になる。この為、両シール面2A、20A間に摩擦熱が発生するのを防止する。この第1対向シール面20Aに設けた螺旋溝13の深さは、一般の螺旋溝の深さより浅くされており、螺旋溝の深さは1×10−6mから10×10−6mと小さくしてある。その結果、第1シール面2Aと第2対向シール面20Aとの非接触状態は、第1シール面2Aと第2対向シール面20Aとの摺動面に摩擦が発生しない微小な間隔に構成される。
The
この第2実施の形態では、第1実施の形態に於いて、バッファ流体01を窒素ガス等の気体にすることもできる。尚、被密封流体Lの圧力と、仕切流体Nの圧力と、バッファ流体01の圧力との高低圧関係は、第1実施の形態と同じである。更に、その他の構成は、図1と図3の符号が同一のものは、説明は省略するが、同一構成である。
以上の第1実施の形態及び第2の実施の形態の第2シール部S2は、被密封流体Lをシールするものではないので、上述のメカニカルシールの構成とは限らず、他のメカニカルシールでも良い。又、第2シール部S2はパッキンに構成しても良い。つまり、第2シール部S2はバッファ流体をシールするシール手段であればよい。
In the second embodiment, the
Since the second seal portion S2 of the first embodiment and the second embodiment does not seal the sealed fluid L, it is not limited to the configuration of the mechanical seal described above, and other mechanical seals may be used. good. Further, the second seal portion S2 may be configured as a packing. That is, the second seal portion S2 may be any sealing means that seals the buffer fluid.
以上のように、本発明のメカニカルシール装置は、化学装置、コンプレッサー等に用いてケミカル液に相当する付着性の液体、粘性の流体、スラリーを含む流体等をシールするメカニカルシール装置として有用である。又、カートリッジ型の構造として組立を容易にするメカニカルシール装置としても有用である。 As described above, the mechanical seal device of the present invention is useful as a mechanical seal device for sealing an adhesive liquid corresponding to a chemical liquid, a viscous fluid, a fluid containing slurry, etc., used in a chemical device, a compressor, or the like. . It is also useful as a mechanical seal device that facilitates assembly as a cartridge-type structure.
1 メカニカルシール装置
2 第1固定用密封環
2A 第1シール面
3 第1支持部
4 第1保持部
5 第1ベローズ
10 回転用密封環
10A 第1対向シール面
10B 第2対向シール面
11 流入口
13 螺旋溝
15 バッファ室
19 通路継手
16 仕切流体通路
20 第2固定用密封環
20A 第2シール面
23 第2支持部
24 第2保持部
25 第2ベローズ
30 ラビリンスシール
30A ラビリンス面
31 ケース
32 シールハウジング
32A 嵌合面
32B 内周面
32C 嵌着部
32D 断面
32E 断面
33 連結環
34 付属板
36 バッファ供給通路
36A、36B 連通路
36C 流出路
37 フィルター
40 スリーブ
40A 外周面
40B 対向面
41 スペーサ
42 ナット
43 固定具
44 止めねじ
45 バンド
46 ボルト
47 ボルト
50 回転軸
50A ドライブピン
60 ハウジング
60A 孔
01 バッファ流体
02 排出流体
S1 第1シール部
S2 第2シール部
A 外部
B 内部
L 被密封流体
N 仕切流体
1 Mechanical seal device
2 Seal ring for first fixing
2A First seal surface
3 1st support part
4 1st holding part
5 First bellows
10 Sealing ring for rotation
10A First opposing seal surface
10B Second opposing seal surface
11 Inlet
13 Spiral groove
15 Buffer room
19 Passage coupling
16 Partition fluid passage
20 Seal ring for second fixing
20A Second seal surface
23 Second support
24 Second holding part
25 Second Bellows
30 Labyrinth seal
30A labyrinth surface
31 cases
32 Seal housing
32A mating surface
32B Inner peripheral surface
32C fitting part
32D cross section
32E cross section
33 connecting rings
34 Attached plate
36 Buffer supply passage
36A, 36B communication path
36C Outflow channel
37 Filter
40 sleeves
40A outer peripheral surface
40B facing surface
41 Spacer
42 nuts
43 Fixture
44 Set screw
45 bands
46 volts
47 Volts
50 axis of rotation
50A drive pin
60 housing
60A hole
01 Buffer fluid
02 Exhaust fluid
S1 1st seal part
S2 Second seal part
A Outside
B inside
L Sealed fluid
N partition fluid
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