JP2003074712A

JP2003074712A - メカニカルシール装置

Info

Publication number: JP2003074712A
Application number: JP2001263661A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Takahashi; 秀和高橋
Original assignee: Eagle Industry Co Ltd
Current assignee: Eagle Industry Co Ltd
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2003-03-12
Anticipated expiration: 2021-08-31
Also published as: JP3782690B2

Abstract

(57)【要約】【課題】冷却流体を（クエンチング液）をシール装置
へ強制的に供給してシール装置の摺動面が発熱により能
力低下するのを防止するものである。【解決手段】流体通路に連通する流体室に配置されて
回転軸と一体に回動するポンピングリングを具備し、ポ
ンピングリングには内方の流体通路側から外方へ傾斜す
るポンピング孔を有してこのポンピングによりシール装
置へ冷却流体を供給するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発熱する摺動シー
ル面を冷却する冷却流体の吐出手段を有するメカニカル
シール装置に関する。特に、摺動シール面に冷却水を効
率的に送り込んで冷却するメカニカルシール装置の技術
分野に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明に係わる先行技術には、米国特許
第４，２９０，６１１号明細書が存在する。図５は、こ
の米国特許第４，２９０，６１１号の図面の図４に開示
されていると共に、この特許に関連して一般に市販され
ているメカニカルシール製品の半断面図でもある。

【０００３】この図５に示す従来例１のメカニカルシー
ル１００は、回転軸１５１に取り付けられてスタフィン
グボックス１５０内にボルト１６０を介して装着される
ように一対に構成さいされている。このメカニカルシー
ル１００は、スタフィングボックス１５０の内部から軸
方向外方に向かって配置された液体シール装置１０１と
第１シールフランジ１１０と第２シールフランジ１２０
と気体シール装置１２１とが主要な構成部品である。

【０００４】液体シール装置１０１は、回転軸１５１に
スクリューソケット１５２を介して固着されたスリーブ
１５３の外周面に装着されている。この回転軸１５１と
スリーブ１５３との嵌合間にはＯリング１５４が配置さ
れており、このＯリング１５４により嵌合間をシールし
ている。この液体シール装置１０１は、回転シール面１
０３を設けた回転用密封環１０２がＵ型ガスケット１０
７とスペーサ１０８を介してスプリング１０５により弾
発に押圧されている。又、回転シール面１０３と接面す
る固定シール面１１３を設けた固定用密封環１１２は、
第１シールフランジ１１０の内周面にＯリング１１６を
介して嵌着されている。又、固定用密封環１１２に固着
されたピン１１５を介して固定用密封環１１２と第１シ
ールフランジ１１０の内周面に設けられた溝とが係止し
ている。

【０００５】第１シールフランジ１１０と結合する第２
シールフランジ１２０の内周面内には、気体シール装置
１２１が装着されている。この気体シール装置１２１
は、止めねじ１２６を介してスリーブ１５３に固着され
たドライブスリーブ１２５を設けている。このドライブ
スリーブ１２５に嵌合してスライドする第２回転用密封
環１２２には動圧発生させる流体通路が形成された第２
回転シール面１２３が設けられている。この第２回転用
密封環１２２の第２回転シール面１２３と密接する第２
固定シール面１３３を設けた第２固定用密封環１３２
は、Ｏリング１３６を介して第２シールフランジ１２０
の内周嵌合面に嵌着されている。この第２固定シール面
１３３には第２回転シール面１２３と協動して動圧を発
生させる溝が周面に沿って複数設けられている。更に、
第２回転用密封環１２２はコイルばね１２７を介して弾
発に第２固定用密封環１３２側へ押圧されている。

【０００６】このメカニカルシール１００は、回転軸１
５１に組み立てられて回転軸１５１と共に、スタフィン
グボックス１５０の内周面１５６内に挿入して内装され
る。そして、第２シールフランジ１２０にはドレン１２
８が設けられているので、気体シール装置１２１を設け
た中間室１３０は、大気圧とほぼ同一の圧力に構成され
ている。

【０００７】上述のように構成されたメカニカルシール
１００では、例えば、フラッシングポート１５８から冷
却水を噴出しても、液体シール装置１０１は被密封流体
に満たされているので、冷却水は被密封流体と混合して
しまう。このため、シール装置１０１の冷却効果が悪
く、摺動面が発熱すると熱変形が惹起する。このシール
面が熱変形した状態で摺動すると、変形した摺動面が急
速に摩耗してシール面の平面度を維持することが困難に
なる。そして、シール面の密封能力が低下し、ついに
は、シール面が熱変形すると共に強度を低下させ、最後
には破損することになる。

【０００８】更に、気体シール装置１２１が配置されて
いる室にドレン１２８から冷却水を供給しても、構造的
に液体シール装置は冷却できないので、各シール装置１
０１、１２１ごとに冷却供給ポートを設けなければなら
ない。このため冷却供給装置が高価に成ると共に、メカ
ニカルシール装置が複雑になって大型になる問題があ
る。

【０００９】更に、本発明に関する従来例２として、特
開平７−１２２３８号公報が存在する。この公報には、
図４に示すメカニカルシール１００Ｂが開示されてい
る。この図４は、メカニカルシールがケーシング２０１
と回転軸２０２との間に装着された半断面図である。こ
のメカニカルシール１００Ｂは、ボイラーの循環ポンプ
やミルや撹拌機等の軸封として用いられるものである。

【００１０】図４において、回転軸２０６は、ハウジン
グ２０７に設けられた貫通孔２０７Ａに嵌通している。
この回転軸２０６とハウジング２０７との間を機内Ａと
機外Ｂとに密封に仕切るためにメカニカルシール１００
Ｂが装着されている。このメカニカルシール１００Ｂ
は、回転密封環２０１がスリーブ２０４を介して回転軸
２０６に嵌着されて回転軸２０６と共に回転するように
構成されている。この回転軸２０６と回転密封環２０１
との嵌合間は被密封流体が漏洩しないようにＯリングに
より密封されている。そして、回転密封環２０１には回
転シール面Ｓ１が設けられており、この回転シール面Ｓ
１が相手の固定シール面Ｓ２と密接してシールする。

【００１１】一方、静止密封環２０２は、ハウジング２
０７の部品にＯリングを介して摺動自在に嵌合してい
る。Ｏリングは、ハウジング２０７の環状溝に挿嵌され
てハウジング２０７と静止密封環２０２との嵌合間を密
封する。又、静止密封環２０２には端面に固定シール面
Ｓ２が設けられており、この固定シール面Ｓ２が回転シ
ール面Ｓ１と摺動密接して回転中でも機内Ａから機外Ｂ
へ流体が流失しないように阻止される。この固定シール
面Ｓ２が回転シール面Ｓ１に圧接するように固定用密封
環２０２の背面からスプリング２０３により押圧されて
いる。

【００１２】回転軸２０６に嵌着したスリーブ２０４に
は内周側にパーシャルインペラ２０５が形成されてい
る。又、ハウジング２０７にはパーシャルインペラ２０
５の近傍から外方に冷却液流出孔２０７ａが形成されて
いる。更に又、ハウジング２０７には、メカニカルシー
ル１００Ｂの近傍に貫通する冷却液流入孔２０７ｂが形
成されている。そして、冷却液流出孔２０７ａと冷却液
流入孔２０７ｂとは、機外で配管により連通している。
その配管には冷却器が装備されていて、メカニカルシー
ル１００Ｂを冷却して冷却液流出孔２０７ａから流出す
る冷却液は冷却器により再冷却される。しかし、パーシ
ャルインペラは、スリーブの外周面に一体に形成されて
いるために、更には、ハウジング内に形成されているた
めに、インペラの直径を大きくすることができない。更
に、回転軸２０６の回転数はポンプの吐出量により決め
られるから、回転軸２０６の回転数をメカニカルシール
１００Ｂの必要に応じて勝手に大きくすることができな
い。このため、パーシャルインペラ２０５の吐出量は小
さく、メカニカルシール１００Ｂを十分に冷却すること
ができない。

【００１３】この様に構成された従来例１のメカニカル
シール１００Ａは、各シール装置１０１、１２１ごとに
冷却装置を設けて冷却用の各流体通路１５８、１２８か
ら各シール装置へ噴射させて冷却しなければならない
が、この様な構造にすると設備のコストが上昇する。更
には、メカニカルシール１００Ａが構造的に大型になる
問題がある。又、被密封流体が、例えば、火力発電所の
高温水の循環ポンプの場合の様に高温の場合には、液体
シール装置を冷却するために冷却水を高温水に噴射して
も液体シール装置を効率的に冷却することは困難であ
る。

【００１４】更に、メカニカルシール１００Ａがタンデ
ムシールやダブルシールのようにシール装置が２個以上
配列されている場合には、１つの冷却装置で２つのシー
ル装置を冷却することは構造的に困難になる。

【００１５】又、上述の従来例２のように、ポンプ等の
回転軸２０６に嵌着したスリーブ２０４のパーシャルイ
ンペラ２０５を回転して冷却水を循環させ、メカニカル
シール１００Ｂを冷却する場合には、回転軸２０６の回
転数はポンプに合わせ設定されており、パーシャルイン
ペラ２０５に合わせて回転数を設定したり、更にはパー
シャルインペラの直径をポンプの構造に関係なく設定す
ることはできないから、規制されたパーシャルインペラ
２０５の特性によりメカニカルシール１００Ｂの冷却効
果が低下する。そして、回転用、及び固定用密封環２０
１、２０１のシール面Ｓ１、Ｓ２が発熱温度により変形
し、更には、シール面Ｓ１、Ｓ２が破損することにな
る。その結果、シール能力が低下して被密封流体が漏洩
することになる。

【００１６】また、この従来例２の冷却方法では、メカ
ニカルシール１００Ｂが並列にダブルに配置された構成
の場合に、このパーシャルインペラ２０５では、２つの
メカニカルシール１００Ｂをこの１つのパシャルインペ
ラ２０５で冷却することは、困難になる。そして、液体
側のシール装置の摺動発熱を冷却することが困難になる
から、密封環２０１、２０２を破損させ、或いは、シー
ル能力を低下させて被密封流体を漏洩させることにな
る。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】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、冷却用流体をシール装置へ効
果的に循環させて冷却することにある。更に、メカニカ
ルシールがタンデム型シールであっても、ダブル型シー
ルであっても同一の冷却水でシール装置を同時に冷却を
可能にすることにある。

【００１８】又、回転軸の回転数が小さくとも、効率的
にシール装置を冷却できるようにし、ポンピングリング
をポンプ等の装置の回転軸に利用できるようにすること
にある。

【００１９】更に、シール装置の冷却装置の設備費を安
価にし、しかも、ポンピングリングの加工を容易にし、
更にはハウジングに取付可能なシールフランジに内装で
きるような小型にすることにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】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いる。

【００２１】請求項１に係わる本発明のメカニカルシー
ル装置は、回転軸とハウジングとの間に装着されて密封
流体をシールする第１シール装置と第２シール装置とを
有するメカニカルシール装置であって、前記ハウジング
に形成されて流体を供給する流体通路と、前記流体通路
に連通して前記第１シール装置と前記第２シール装置と
の間に形成された前記ハウジングに有する通路空間面内
の流体室と、前記流体室に配置されて回転軸と連結して
一体に回動するポンピングリングと、前記流体室に連通
して前記ポンピングリングから流入する流体を排出する
前記ハウジングに有する排出孔とを具備し、前記ポンピ
ングリングには前記流体通路側の内方から外方へ傾斜す
るポンピング孔を有するものである。

【００２２】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、ポンピングリングに流体通路側から外
方へ傾斜するポンピング孔を有するので、ポンピング孔
の径方向の長さを大きくすることが可能になり冷却水の
吐出量を大きくすることが可能になる。しかも、ポンピ
ング孔は、ドリル加工で可能であるから、加工が簡単で
あり、製作コストを低減することが可能になる。しか
も、１つのポンピングリングで並列する２つのシール装
置を冷却することが可能になる。

【００２３】請求項２に係わる本発明のメカニカルシー
ル装置は、前記ポンピングリングには外周に前記ポンピ
ング孔の軸心方向を成す吐き出しテーパ面を有し、前記
通路空間面には前記吐き出しテーパ面とほぼ平行なテー
パ状絞り面を有し、前記吐き出しテーパ面と前記テーパ
状絞り面とが近接して絞られているものである。

【００２４】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、ポンピングリングの外周角部にポンピ
ング孔の軸心方向を成す吐き出しテーパ面を有すると共
に、この吐き出しテーパ面とほぼ平行なテーパ状絞り面
を通路空間面に有するので、この両面の作用により吐き
出し吐出量を増大することが可能になる。このため、シ
ール装置を冷却する効果が向上する。そして、密封環の
熱に伴うシール面の損傷を防止すると共に、シール機能
を常に発揮することが可能になる。

【００２５】請求項３に係わる本発明のメカニカルシー
ル装置は、ポンピングリングと前記第２シール装置との
間に前記ポンピングリングからの流体を前記第２シール
装置側へ流出させる案内堰部を有するものである。

【００２６】この請求項３の本発明のメカニカルシール
装置では、シール装置のシール面の外周側に冷却流体を
シール装置のシール面へ案内する案内堰部が設けられて
いるので、流体の流れをシール面へ変更させて効果的に
冷却するものである。

【００２７】請求項４に係わる本発明のメカニカルシー
ルは、前記流体通路の吐出開口に前記流体通路からの流
体を前記第１シール装置側へ流路変更させる流体ガイド
環を有するものである。

【００２８】この請求項４に係わる本発明のメカニカル
シールでは、流体通路の液体シール装置側に流体ガイド
環を設けて冷却流体を効率よく液体シール装置へ導入す
るようにしたので、液体シール装置を効果的に冷却する
ことが可能になる。このため、液体シール装置の摺動発
熱を防止して損傷を防止すると共に、シール能力を発揮
させることにある。

【００２９】

【発明の実施の形態】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１を図面に基づいて詳述する。
尚、説明する各図面は、特許用の概念図ではなく、実験
データを基にした寸法関係が正確な設計図である。

【００３０】図１は、本発明に係わるメカニカルシール
装置１を装置本体（スタフィングボックス）６０と回転
軸７０の外面にカートリッジとして装着した断面図であ
る。又、図２は、図１のメカニカルシール装置１を回転
軸７０に嵌合した装置本体６０の内方側から軸方向へ見
た側面図である。

【００３１】図１は、本発明に係わる第１実施の形態の
メカニカルシール装置１である。この図１のメカニカル
シール装置１は、全体構成として、装置本体６０の外面
６１にボルト６３を介してシールフランジ３０が取り付
けられている。尚、装置本体（スタフィングボックス）
とシールフランジを合わせてハウジングとする。一方、
回転軸７０に嵌着したスリーブ５３の外周面にシールカ
ラー５０を嵌合してセットスクリュー５１により両者を
回転軸７０に固定されている。そして、複数のセットプ
レート５５をシールフランジ３０の側面にボルトにより
取り付けてシールフランジ３０とシールカラー５０とを
位置決めし、その後にシールカラー５０を回転軸７０に
取り付ける。

【００３２】装置本体６０に取り付けられるシールフラ
ンジ（取付部品）３０は、図２に示すように、環状の円
板を成すと共に、円板の側面周方向に沿って４等配に取
付孔４５が設けられている。このシールフランジ３０
は、取付孔４５を介してボルト６３により装置本体６０
に取り付けられる。

【００３３】このシールフランジ３０の内周面には、第
１固定用密封環３と第２固定用密封環２１を取り付ける
第１取付部３１と第２取付部４２とが設けられている。
更に、第１取付部３１と第２取付部４２との間に流体が
通る通路空間面３２が設けられていると共に、第１取付
部３１の外周側に保持面３３が形成されている。

【００３４】又、シールフランジ３０には、外周面に沿
って等配に２〜３個の冷却用の流体通路４０と、排出孔
４１が設けられている。この流体通路４０は、外方の配
管と接続可能な管用ねじ部４０Ａから内周面の液体シー
ル装置（第１シール装置）２側へ連通するように形成さ
れている。そして、この流体通路４０からクエンチング
液（冷却流体）が直接に各シール面６、１２に注水され
るように成されており、この各シール面６、１２の摺動
発熱を冷却すると共に、ポンピングリング４７のポンピ
ング孔４８を通って第２シール装置２０に於ける第２固
定用密封環２１の第２シール面２２の近傍に達して排出
孔４１から流出する。そして、クエンチング液により第
１及び第２固定用密封環３、２１及び第１及び第２回転
用密封環１０、２３などの摺動する各シール面６、１
２、２２、２４が冷却される。

【００３５】又、シールフランジ３０の内周面には、第
１取付部３１が設けられている。この第１取付部３１に
は固定ピン３５が設けられており、この固定ピン３５が
第１固定用密封環３の係合溝７に係止して第１固定用密
封環３を回動しないように保持している。又、シールフ
ランジ３０には、内周面に保持面３３が設けられてお
り、この保持面３３にパッキン５の固着部５Ｂが密封に
嵌着されている。

【００３６】更に、シールフランジ３０の外周面には、
等配に４個の冷却用の流体通路４０が設けられており、
この流体通路４０は内周面の第１取付部３１側近傍へ貫
通していると共に、第１固定用密封環３の背面及びパッ
キン５の背面に流体が通じるように通路空間面を形成さ
れている。又、この流体通路４０が内周面へ貫通した開
口の１部を塞ぐようにしてシールフランジ３０の嵌合面
３８に流体ガイド環４６が嵌着している。そして、止め
ねじ等により流体ガイド環４６はシールフランジ３０に
係止される。この流体ガイド環４６は、クエンチング液
を第１固定用密封環３の第１シール面６の近傍やパッキ
ン５の背面へ導入するように外周に案内面が形成されて
いる。

【００３７】又、シールフランジ３０には、内周に通路
空間面３２が設けられており、この通路空間面３２内を
クエンチング液が通るように形成されている。そして、
シールフランジ３０に設けられた流体通路４０と同じ様
な形状の排出孔４１が他方に設けられており、この排出
孔４１は通路空間面３２内を介して流体通路４０と連通
している。そして、流体通路４０から導入されたクエン
チング液は、通路空間面３２内を通過して排出孔４１か
ら排出される。

【００３８】第１固定用密封環３は、第１シール面６を
端面に形成されており、その背面に周方向等配に係合溝
７が形成されている。更に、第１固定用密封環３の背面
には周方向に等配の複数のばね座が設けられており、各
ばね座に各々スプリング９が着座して第１固定用密封環
３を弾発に第１シール面６方向へ押圧している。又、第
１固定用密封環３の外周面には、パッキン５と密接する
段部に形成された接合面３Ａと支持面３Ｂとが設けられ
ている。この第１固定用密封環３は、炭化珪素、カーボ
ン、セラミックなどの材質により構成されている。

【００３９】又、第１相対シール面１２を設けた第１回
転用密封環１０の内周側段部１３は、スリーブ５３のフ
ランジ５３Ａの外周角部に密封嵌着している。この第１
回転用密封環１０は、スリーブ５３に設けられた固定ピ
ン５２に係止溝１１が係止して回動が阻止されている。
更に、第１回転用密封環１０はスナップリング５３Ｂに
より軸方向が固定されている。この第１回転用密封環１
０は、炭化珪素、カーボン、その他セラミックなどの材
質により構成されている。

【００４０】パッキン５はゴム材製で円板状のリングに
形成されている。このパッキン５には外周に固着部５Ｂ
が設けられていると共に、内周がシールリップ部５Ａに
形成されている。そして、固着部５Ｂはシールフランジ
３０の保持面３３に嵌着されている。更に、このパッキ
ン５の固着部５Ｂは、カバープレート４３により側面か
ら保持されていると共に、パッキン５の被密封流体側を
内方のシールリップ部５Ａ側へほぼ半分までカバープレ
ート４３により覆われている。そして、被密封流体の圧
力が直接パッキン５に作用しないようにカバープレート
４３により保護している。

【００４１】又、パッキン５は、固着部５Ｂが保持面３
３に固着されていると共に、シールリップ部５Ａが第１
固定用密封環３の外周面に形成された段部状の接合面３
Ａに密封嵌合して第１固定用密封環３を第１シール面６
方向へシールリップ部３Ａの弾性力で弾発している。こ
のパッキン５の材質は、パーフロロエラストマ、フッ素
ゴム、ニトリルゴム、ＥＰＤＭ、ポリエステル系エラス
トマーなどが用いられる。

【００４２】シールカラー５０は、一端にフランジ５０
Ａを設けた円管状に形成されている。又、スリーブ５３
も、一端にフランジ部５３Ａを設けた円管状に形成され
ている。そして、シールカラー５０とスリーブ５３とは
互いのフランジ５０Ａとフランジ部５３Ａを反対側にし
てスリーブ５３にシールカラー５０を嵌合している。こ
のスリーブ５３を回転軸７０にＯリングを介して密封に
嵌着すると共に、セットスクリュー５１によりシールカ
ラー５０とスリーブ５３とが回転軸７０に固定されてい
る。そして、第１回転用密封環１０の内周面は、前述し
たようにスリーブ５３のフランジ部５３ＡにＯリングを
介して密封嵌合している。

【００４３】カバープレート４３は、断面Ｌ型を成して
環状に形成されている。そして、カバープレート４３の
外周面は、スタフィングボックス６０の被密封流体側の
内周面６２に嵌着すると共に、シールフランジ３０の取
付の位置決めをする。このカバープレート４３は大気側
の外部からボルト４４により固定できるように成されて
いる。そして、カバープレート４３は環状を成してパッ
キン５の固着部５Ｂが移動しないように保持すると共
に、パッキン５の被密封流体側に於ける内方中間までカ
バーする内径に形成されて被密封流体の圧力が作用しな
いようにしている。

【００４４】シールフランジ３０の通路空間面３２内の
流体室３２Ａには、ポンピングリング４７が回転軸７０
にＯリングを介して一体に嵌着されている。このポンピ
ングリング４７には、ポンピング孔４８が設けられてお
り、このポンピング孔４８は、上流側から下流側へ向っ
て内方から外方へ傾斜している。更に、ポンピングリン
グ４７の周方向へ沿って等配にポンピング孔４８が配置
されている。そして、液体シール装置２側のクエンチン
グ液を排出孔４１の方向へポンピング作用をする。又、
ポンピングリング４７の内周に設けられた凹部５７Ａ
は、シールカラー５０の管状端部の凸部５７Ｂと凹凸係
合部５７に係止して、ポンピングリング４７と回転軸７
０とが一体に回転するように構成されている。

【００４５】ポンピングリング４７の外周角部には吐出
テーパ面４７Ａが形成されている。この吐出テーパ面４
７Ａと対向する通路空間面３２にはテーパ状絞り面３２
Ａが形成されている。この吐出テーパ面４７Ａとテーパ
状絞り面３２Ａとの協動作用により吐出手段を構成す
る。そして、クエンチング液を効率的に第２シール装置
へ圧送する。更に、ポンピングリング４７の外周面と通
路空間面３２との間を近接させて間隙Ｈを小さくし、絞
り部１６を構成している。この絞り部１６によりクエン
チング液は、強く吐出される。

【００４６】次に、シールフランジ３０の流体室１５の
機外方向には、第２シール装置２０が設けられている。
この第２シール装置２０は、クエンチング液が外部に流
出しないようにシールするものである（又、被密封流体
の補助的シールの役目もする）。第２シール装置２０に
は、第２固定用密封環２１が設けられている。この第２
固定用密封環２１は、端面に第２シール面２２が形成さ
れており、シールフランジ３０の内周面の嵌合面３６と
Ｏリングを介して移動自在に嵌合している。そして、第
２取付部４２に取り付けられる第２固定用密封環２１
は、外周のフランジに設けられた係合溝２５と第２取付
部４２の固定ピン２７とが係止して回動しないように保
持されている。又、第２固定用密封環２１は、第２取付
部４２に着座した第２スプリング２８により背面から第
２シール面２２方向へ押圧されている。

【００４７】又、第２固定用密封環２１と対向して密接
する第２回転用密封環２３には、第２相対シール面２４
が形成されている。この第２相対シール面２４は、第２
固定用密封環２１の第２シール面２２と密封に接触す
る。更に、第２回転用密封環２３の外周面は、ポンピン
グリング４７の取付段部４７ＡにＯリングを介して嵌着
している。又、第２回転用密封環２３は、ポンピングリ
ング４７に固着した固定ピン４９と係止溝２６とが係止
している。そして、第２回転用密封環２３はポンピング
リング４７と連結して回転軸７０と共に回動するように
構成されている。この第２固定用密封環２１及び回転用
密封環２３は、炭化珪素、カーボン、その他のセラミッ
クスなどの材質から製作される。

【００４８】第２シール装置２０の外方には、クエンチ
ング液を第２シール装置側へ流すための凸状の案内堰部
１７がシールフランジ３０に設けられている。この案内
堰部１７は、円板リング、又はスナップリング等をシー
ルフランジ３０に設けた溝に嵌着状態に取り付けられ
る。そして、ポンピング孔４８から吐出されるクエンチ
ング液を案内堰部１７により第２シール装置２０側へ流
出させて第２シール装置２０を冷却し、その後に排出孔
４１から流出させる。そして、この排出されたクエンチ
ング液は、配管の途中で冷却器Ｒにより冷却されると共
に、供給ポンプＭにより又流体通路４０へ圧送される。

【００４９】図３は本発明の第２実施の形態を示すメカ
ニカルシール装置の要部断面図である。図３のメカニカ
ルシール装置は、図１に示すメカニカルシール装置１と
ほぼ同様に構成されている。相違する点は、ポンピング
リング４７の外周に設けられた吐出テーパ面４７Ａに断
面が台形状ねじの圧送部４７Ｂが形成されている。そし
て、クエンチング液を第２シール装置２０側へ強力に圧
送する。この圧送部４７Ｂの実施例としては、テーパ状
絞り面３２Ａに同様な形状の圧送部４７Ｂを形成するこ
ともできる。更には、吐出テーパ面４７Ａとテーパ状絞
り面３２Ａとの両面に圧送部４７Ｂを形成しても良い。
この圧送部４７ｂは断面３角形、断面４角形の凹凸部に
形成しても良い。又は、テーパ方向に溝を形成しても良
い。そして、凹凸部は軸方向へねじ状に連続し、溝は周
方向に等配に配設される。

【００５０】このポンピングリング４７は、第１シール
装置２と第２シール装置２０との間の流体室１５に設け
られていると共に、シールフランジ３０に設けられた流
体通路４０と排出孔４１との連通する途中に配設されて
いる。そして、被密封流体とは混合しない冷却されたク
エンチング液により冷却されるから、複数のシール装置
を効率的に、しかも、連続に冷却することが可能にな
る。

【００５１】

【発明の効果】本発明に係わるメカニカルシール装置に
よれば、以下のような効果を奏する。

【００５２】請求項１に係わる本発明のメカニカルシー
ル装置によれば、ポンピングリングに内径側の流体通路
側から外方へ傾斜するポンピング孔を有するので、ポン
ピング孔の径方向の長さを大きくすることが可能になる
ので、冷却水の吐出量を大きくする効果を奏する。この
ために、シール装置を効率的に冷却して、シール装置の
摺動摩擦熱に伴う発熱によりシール装置のシール面の損
傷、更にはシール能力の低下が防止される効果を奏す
る。しかも、ポンピング孔は、ドリル加工で可能である
から、加工が簡単であり、製作コストを低減する効果が
期待できる。しかも、１つのポンピングリングで並列す
る２つのシール装置を連続して冷却する効果が可能にな
る。

【００５３】請求項２に係わる本発明のメカニカルシー
ル装置によれば、ポンピングリングの外周角部にポンピ
ング孔の軸心方向を成すテーパ面を有すると共に、この
テーパ面とほぼ平行な絞り面を通路空間面に有するの
で、吐き出し吐出量を増大する効果が期待できる。そし
て、シール装置の冷却効果が飛躍的に向上する効果を奏
する。その結果、密封環の摺動発熱に伴う損傷を防止す
ると共に、シール機能を発揮する効果がそうする。

【００５４】請求項３に係わる本発明のメカニカルシー
ル装置によれば、シール装置のシール面の外周側に冷却
用流体をシール装置のシール面へ案内する案内堰部が設
けられているので、クエンチング液の流れをシール面側
へ変更させてシール面を効果的に冷却する効果が期待で
きる。

【００５５】請求項４に係わる本発明のメカニカルシー
ル装置によれば、流体通路の液体シール装置側に流体ガ
イド環を設けて冷却水を効率よく液体シール装置へ導入
するようにしたので、液体シール装置を効果的に冷却す
る効果を奏する。このため、液体シール装置の摺動発熱
を防止してシール面の損傷を防止すると共に、シール能
力を発揮させる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる第１実施の形態のメカニカルシ
ール装置をシールフランジと回転軸との間に装着した断
面図である。

【図２】図１に示すメカニカルシール装置を装置本体の
内部から見た軸方向の側面図である。

【図３】本発明に係わる第２実施の形態を示すメカニカ
ルシール装置の要部を示す半断面図である。

【図４】従来例のメカニカルシールの断面図である。

【図５】他の従来例のメカニカルシールの状態図であ
る。

【符号の説明】

１メカニカルシール２液体シール装置３第１固定用密封環３Ａ接合面３Ｂ支持面５パッキン５Ａシールリップ部５Ｂ固着部５Ｃ補強環６第１シール面７係合溝９スプリング１０第１回転用密封環１１係合溝１２相対シール面１３内周側段部１５流体室１７案内堰部２０第２シール装置２１第２固定用密封環２２第２シール面２３第２回転用密封環２４第２相対シール面２５係合溝２６係合溝２７固定ピン２８第２スプリング３０シールフランジ３１第１取付部３２通路空間面３２Ａテーパ状絞り面３３保持面３５固定ピン３６嵌合面３７位置決凸部３８嵌合面４０流体通路４０Ａ管用ねじ部４１排出孔４２第２取付部４３カバープレート４４ボルト４５取付穴４６流体ガイド環４７ポンピングリング４７Ａ吐出テーパ面４７Ｂ圧送部４８ポンピング孔４９固定ピン５０シールカラー５１セットスクリュー５２固定ピン５３スリーブ５３Ａフランジ５３Ｂスナップリング５５セットプレート５６係合溝５７凹凸係合部５７Ａ凹部５７Ｂ凸部５９ボルト６０装置本体（スタフィングボックス）６１外面６２内周面６３ボルト７０回転軸Ｍ供給ポンプＲ冷却器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転軸とハウジングとの間に装着されて
密封流体をシールする第１シール装置と第２シール装置
とを有するメカニカルシール装置であって、前記ハウジ
ングに形成されて流体を供給する流体通路と、前記流体
通路に連通して前記第１シール装置と前記第２シール装
置との間に形成された前記ハウジングに有する通路空間
面内の流体室と、前記流体室に配置されて回転軸と連結
して一体に回動するポンピングリングと、前記流体室に
連通して前記ポンピングリングから流入する流体を排出
する前記ハウジングに有する排出孔とを具備し、前記ポ
ンピングリングには前記流体通路側の内方から外方へ傾
斜するポンピング孔を有することを特徴とするメカニカ
ルシール装置。
【請求項２】前記ポンピングリングには外周面に前記
ポンピング孔の軸心方向を成す吐出テーパ面を有し、前
記通路空間面には前記吐出テーパ面とほぼ平行なテーパ
状絞り面を有し、前記吐出テーパ面と前記テーパ状絞り
面とが近接して絞られていることを特徴とする請求項１
に記載メカニカルシール装置。
【請求項３】前記ポンピングリングと前記第２シール
装置との間に前記ポンピングリングからの流体を前記第
２シール装置側へ流出させる案内堰部を有することを特
徴とする請求項１又は請求項２に記載のメカニカルシー
ル装置。
【請求項４】前記流体通路の吐出開口に前記流体通路
からの流体を前記第１シール装置側へ流路変更させる流
体ガイド環を有することを特徴とする請求項１又は請求
項２又は請求項３に記載のメカニカルシール装置。