JP4053788B2 - Shaft seal device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸封装置に関する。更に詳しくは、攪拌機などの高圧又は超高圧撹拌流体をシールするのに適した軸封装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
本発明に関する関連技術として図3に示すメカニカルシール装置が存在する。図3は、高圧用メカニカルシール装置の断面図である。
図3に於いて、攪拌機150に於けるケーシング151に設けられた軸受部に回転軸175が回転自在に支持されている。そして、回転軸175がケーシング151の内外部に貫通状態に配置されている。この撹拌機150内は高圧の被密封流体Aが充填されている。
【0003】
この回転軸175が貫通した回転軸175とケーシング151との間は、3つの空室152A、152B、152Cに区画されている。この空室152A、152B、152Cは被密封流体A側から順に第1空室152A、第2空室152B及び第3空室152Cに形成されている。この第1空室152Aには、例えば、被密封流体の圧力が20MPaの場合には、この被密封流体の圧力より1段下げた15MPaの圧力流体を第1配管153Aを介して供給されている。次に、第2空室152Bには第1空室152A内の圧力より更に1段下げた10MPaの圧力流体を第2配管153Bを介して供給している。更に、第3空室には、第2空室152B内の圧力より更に1段下げた5MPaの圧力流体を第3配管153Cを介して供給している。このように被密封流体の圧力に応じて多段の圧力差を設けないとメカニカルシール装置等のシール部が損傷することになる。
【0004】
この第1空室152A、第2空室152B及び第3空室152Cには、各々メカニカルシール装置110、120、130が内在し、この各メカニカルシール装置110、120、130は、被密封流体A側から外部に向かって順に第1メカニカルシール装置110と、第2メカニカルシール装置120と、第3メカニカルシール装置130とが配置されている。第1メカニカルシール装置110は、被密封流体Aが高圧であるために高圧用のメカニカルシール装置である。更に、第2メカニカルシール装置120、第3メカニカルシール装置130も圧力に応じて高圧用メカニカルシール装置120、130が用いられている。
【0005】
攪拌機150等の被密封流体は、高圧流体であるために、メカニカルシール装置110、120、130が用いられているものであって、ゴム状弾性材製のパッキンでは耐圧能力に問題が生じる。この第1メカニカルシール装置110は、高圧流体用であって、回転軸175にOリングを介してスリーブ111が嵌着されている。スリーブ111の段部にはばね座用の支持部112が嵌着されている。又、スリーブ111の端部側に回転密封環113がOリングを介して移動自在に嵌合している。そして、支持部112に保持されたコイルスプリング114が回転密封環113を押圧するように装着されている。一方、回転密封環113の摺動シール面113Aに密接する対向シール面115Aを設けた静止用密封環115が、シールリング(Oリング)116を介してケース151の保持部に嵌着している。
【0006】
第2メカニカルシール装置120及び第3メカニカルシール装置130も同様に構成されている。
この第1メカニカルシール装置110は、第1空室152A内の被密封流体の圧力より1段低くされた流体圧力と協働して高圧の被密封流体を効果的にシールしている。又、第2メカニカルシール装置120も同様にして、第2空室152B内の2段階に低圧にされた流体圧力と協働して第1空室152A内の圧力流体をシールしている。更に、第3メカニカルシール装置130も同様にして3段階に引き下げられた第3空室152C内の流体圧力と協働して第2空室152B内の圧力流体をシールしている。
【0007】
このように、段階的に低圧にされた各空室内で高性能のメカニカルシール装置により段階的にシールすることにより初めて高圧の被密封流体をシールすることが可能になる。つまり、高圧力の流体に対しては、その高圧力に対し段階的に圧力に対応しない限り、1個のメカニカルシール装置で対応しようとしても、高圧流体に耐えられずに、メカニカルシール装置が早期に摩耗・損傷することになる。
更に、各空室152A、152B、152C内に供給する流体圧力を一定圧力に調整することが困難であると共に、その圧力流体を供給する多数のポンプ装置と制御装置とが高価に成り、問題となっている。
【0008】
更に、多数の高価なメカニカルシール装置を用いなければ成らず、シールするための構造が大型にうなる問題が存する。更に、段階的なメカニカルシール装置の内の1個のメカニカルシール装置が故障すると、その両側の圧力差が大きくなるので、この圧力差が原因となって多段のすべてのメカニカルシール装置が故障することになる。更に、多段のメカニカルシール装置は、メカニカルシール装置の組立作業と共に、その取付のための加工が困難であり、コスト高に成っている。
【0009】
【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課題は、高価なメカニカルシール装置を多数個配列しなければならないので、軸封装置全体が高価に成る問題があるが、この問題を解決して安価にすることにある。更に、各メカニカルシール装置を設けた空室に多段の流体圧力を導入するための圧力制御装置と導入装置が高価になる問題があるが、この装置を不要にすることにある。
【0010】
更に、高圧被密封流体をシールするためには、多段階に多数のシール装置を取り付けなければならないので、構造が大型になる問題があるが、軸封装置の取り付ける場所を小さくして軸封装置を小型にすることにある。
又、高圧力の被密封流体に対して耐圧性を必要とせず、且つ故障のない軸封装置を得ることにある。
【0011】
【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。
【0012】
請求項1に係わる本発明の軸封装置は、軸受けハウジングと回転軸との間に介在する被密封流体の圧力を低減してシールする軸封装置であって、前記被密封流体が内在する機内より外部側の軸受けハウジングの前記回転軸を囲む貫通孔に前記貫通孔の径より大きく形成した環状溝内の流体室と、前記流体室内に配置されて前記回転軸と減圧内面との間に被密封流体の圧力が減圧される減圧間隙を有する円筒状のフローティングリングと、前記流体室より外部側の前記貫通孔に形成された内部環状溝内に配置されて前記フローティングリングにより減圧された被密封流体をシールする第1シール部と、前記内部環状溝に連通して前記第1シール部の外周面と内部環状溝の形成面との間を通る被密封流体が流出できる流出通路と、を具備するものである。
【0013】
この請求項1に係わる本発明の軸封装置では、フローティングリングは被密封流体の圧力を減圧する機能であり、シール面のシール機能を必要とするよりは耐圧強度を必要とする構成にされている。このためにフローティングリングは耐強度、耐摩耗性の安価な材料にすればよいので、安価なシール部と組み合わせると、従来のシールを目的とするシール装置では得ることのできない耐圧能力とシール能力を有する軸封装置が得られる。
【0014】
また、流出通路は内部環状溝に連通しているから、被密封流体は内部環状溝内を流れて第1シール部を洗浄できるとともに、冷却することができる。特に、第1シール部の被密封流体側のシール面近傍を洗浄しながら冷却することができる。この軸封装置は攪拌機などに使用するときには、被密封流体により第1シール部が汚されるが、被密封流体自身により内部環状溝内を効果的に洗浄することができる。このため、従来技術であるフラッシング流体を供給する導孔やその供給装置が不用になり、そのコストを低減できる効果を奏する。また、内部環状溝内に第1シール部を装着することにより、全体の軸封装置を小型にできるとともに、軸封装置の製作コストを低減できる。
【0015】
請求項2に係わる本発明の軸封装置は、前記内部環状溝内の第1シール部が機内側の回転密封環と外部側の静止密封環に構成されたメカニカルシールであって、前記内部環状溝内には軸受けハウジングから突出した内周面と、回転密封環のシール面と静止密封環の対向シール面の外周との間に流体通路を形成する堰を有し、且つ前記貫通孔から流出した被密封流体が前記回転密封環の端面側と外周面側とを通過して前記流体通路を通るものである。
【0016】
この請求項2に係わる本発明の軸封装置では、内部環状溝内に連通する流出通路に至る前に、回転密封環の端面と外周面に沿ってL字形に曲げられて流入した被密封流体をさらに回転密封環と静止密封環の両シール面の外周側へ近づけるように流す堰が設けられているから、効果的に回転密封環と静止密封環を冷却することができる。そして、第1シール部のシール能力とともに、耐久能力を向上できる効果を奏する。
【0017】
また、従来技術のようにフラッシング流体やクエンチング流体を回転密封環と静止密封環へ噴射する装置や導孔を不用にし、本発明は内部環状溝内へ被密封流体が流入してメカニカルシールを冷却することができる。特に、内部環状溝内にメカニカルシールを装着することにより、従来技術に比べて構造を簡単にして製造コストが安価にできる効果を奏する。また、メカニカルシールは軸受けハウジングの内部環状溝内へ装着すればよいので、取付を容易にすることが期待できる。
【0018】
請求項3に係わる本発明の軸封装置は、軸受けハウジングと回転軸との間に介在する被密封流体の圧力を低減してシール部でシールする軸封装置であって、 前記被密封流体が内在する機内より外部側の軸受けハウジングの前記回転軸を囲む貫通孔に前記貫通孔の径より大きく形成した環状溝内の流体室と、前記流体室内に配置されて前記回転軸と減圧内面との間に被密封流体の圧力が減圧される減圧間隙を有する円筒状のフローティングリングと、前記流体室より外部側の前記貫通孔に設けられた内部環状溝内に配置されて前記回転軸と密接して前記フローティングリングにより減圧された被密封流体をシールするゴム状弾性材製のシールリングまたはゴム状弾性材製のリングの内周面に樹脂材製のリングを嵌着したシールリングの第1シール部と、前記流体室と前記内部環状溝との間の前記貫通孔に連通して被密封流体を流出させる流出通路とを、具備するものである。
【0019】
この請求項3に係わる本発明の軸封装置では、被密封流体の圧力が高圧であってもフローティングリングにより減圧されるから、第1シール部はゴム状弾性材製のシールリングまたはゴム状弾性材製のリングの内周面に樹脂材製のリングを嵌着したシールリングであっても被密封流体を確実にシールすることが可能になる。そして、この減圧された被密封流体は、回転軸と近接状態に嵌合する狭い嵌合間隔の貫通孔に連通する流出通路から低圧側へ膨張して吸い込まれるように流出するから、被密封流体に含まれる付着物も積極的に流出させることが可能になる。このため、被密封流体に含まれる付着物は第1シール部に付着するのが防止される。同時に、軸受けハウジングの貫通孔と回転軸は近接状態に嵌合できるから、軸封装置の全体構造が小型にできる。また、この貫通孔に設けた小さな内部環状溝と、この小さな内部環状溝内に装着する第1シール部もシールリングに構成できるから、軸封装置の全体構造が小型になる。そして、今まで小型の攪拌機やポンプの耐圧性、耐久性に問題が内在した軸封装置の用途を拡大できる効果を奏する。
【0020】
請求項4に係わる本発明の軸封装置は、前記フローティングリングは前記内部環状溝側の端部外周面を前記軸受けハウジングが分割された第2軸受けハウジングに有する前記流体室の内周面に嵌着するとともに、前記内周面と前記フローティングリングの端部外周面の間にOリングが配置されてシールされているものである。
【0021】
この請求項4に係わる本発明の軸封装置では、フローティングリングは内部環状溝側の端部外周を軸受けハウジングが分割された第2軸受けハウジングの分割面側の貫通孔の内周面に嵌着されているので、第2軸受けハウジングを取り外せばフローティングリングの取付及び取り外しが容易になる。また、フローティングリングの軸芯と回転軸の軸心がほぼ同心に保持できるから、減圧間隙をほぼ一定に保持して減圧効果が発揮できる効果を奏する。さらに、第1シール部、内部環状溝を小型にした軸封装置は、さらにフローティングリングも小型にできるから、軸封装置も全体構造を小型にできる効果を奏する。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる好ましい実施の形態のシール装置を、その図面に基づいて詳述する。尚、以下に説明する各図面は、所謂、特許用の概念図ではなく、寸法関係が正確な設計図である。
【0023】
図1は本発明に係わる好ましい実施の形態を示す軸封装置1の断面図である。図1に於いて、軸受けハウジング60には回転軸50が貫通する貫通孔61が設けられている。軸受けハウジング60は、第1軸受けハウジング60Aと第2軸受けハウジング60Bと第3軸受けハウジング60C、第4軸受けハウジング60Dに分割されていると共にボルトを介して一体に結合されている。この第1軸受けハウジング60Aと第2軸受けハウジング60Bと第3軸受けハウジング60Cと、第4軸受けハウジング60Dを含めて軸受けハウジング60を構成する。
【0024】
軸受けハウジング60の貫通孔61には機内A側に機内部66が形成されている。この機内部66の外部B側には流体室63が形成されている。この流体室63には一方の機内部66側の面に第1固定ピン65Aが固着されていると共に、他方の外部B側の面に第2固定ピン65Bが固着されている。更に、流体室63より外部B側には内部環状溝69が設けられている。
【0025】
更に、軸受けハウジング60には内部環状溝69に連通する流出通路67が形成されている。この流出通路67は、軸受けハウジング60に設けられた第1配管72に連通している。この第1配管72の下流にはバルブV2を介して貯蔵タンクTが設けられている。更に、貯蔵タンクTに第1配管72により連通してポンプP.Fが設けられている。そして、フローティングリング2により減圧された被密封流体は、流出通路67と第1配管72を介して貯蔵タンクTに戻されて収容される。
【0026】
更に、この被密封流体は、貯蔵タンクTからポンプP.Fの作動により、第1配管72を介して機内部66に戻される。この被密封流体を輸送するポンプP.Fは、貯蔵タンクTに回収された被密封流体の圧力P1が圧力降下されて低圧であるから、特殊のポンプを用いることなく、安価なポンプを用いることが可能になる。
【0027】
このようにして、被密封流体は流体室63を介して減圧された後に循環されて、機内部66に戻される。この被密封流体の圧力は、1実施例として、50MPaの圧力で機内部66から流体室63に流入し、流体室63を通過するときにはフローティングリング2により1から5MPaの圧力P1に減圧されている。
この被密封流体の粘度は高粘度であれば、それに応じて減圧力が大きくなる。又、後述するフローティングリング2と回転軸50との減圧間隙7の寸法の大小とも粘度が関係して減圧する。
【0028】
前述した流体室63には、フローティングリング2が配置されている。フローティングリング2は、内周面が減圧内面3に形成されている。そして、フローティングリング2の減圧内面3と回転軸50に嵌着されたスリーブ51の外周面51Aとの間が減圧間隙7に形成されている。この減圧間隙7は、被密封流体の粘度及び圧力及びフローティングリング2の軸方向の長さに関係して減圧効果が生じる。
この減圧内面3には更に、ラビリンスシールを設けて減圧効果を向上させることができる。減圧内面3にラビリンスシールを設けることにより、フローティングリング2の軸方向長さが短縮でき、小型化が可能となる効果を奏する。更に、減圧内面3をテーパ面に形成して減圧効果を発揮させることも可能である。
更に、フローティングリング2の径の大きさにも減圧効果に関係する。
これらのデータを考慮して設計される。1実施例では、この減圧間隙7の寸法は0.01から0.5mmの範囲に形成されている。更に好ましくは、減圧間隙7を0.05から0.2mmにすると良い。
【0029】
更に、フローティングリング2は、被密封流体が存在する機内A側が流体室63の端面と近接する対向端面4に形成されている。又、外部B側がシール面5に形成されている。このシール面5は、流体室63の端面と対向端面4との間に周方向へ複数に配置されたコイルスプリング10により押圧されて対向シール面12と密接している。
更に、対向端面4には第1係止凹部6が形成されており、この第1係止凹部6に第1固定ピン65Aが係合してフローティングリング2が回転軸50の回転方向へのみ回動しないように保持されている。そして、フローティングリング2はスリーブ51の外周面51Aの上に径方向へフリー状態に保持されている。
【0030】
フローティングリング2のシール面5に密接する対向シール面12が設けられた静止環11は、フローティングリング2の外部B側に配置されている。この静止環11は対向シール12と反対の端面に第2係止凹部が形成されており、この第2係止凹部に第2固定ピン65Bが係止している。この静止環11は、フローティングリング2の一部品であり、スリーブ51との減圧間隙7がフローティングリング2とほぼ同一に構成されている。このフローティングリング2と静止環11は耐圧強度を有する金属材料であれば良く、例えば、SiCセラミック、超硬合金等より製作される。尚、シール面5と対向シール面12とは回動はせずに微少なずれが生じるだけである。
【0031】
フローティングリング2より外部B側の貫通孔61に設けた内部環状溝69には、第1シール部15が設けられている。第1シール部15は、メカニカルシールに構成されている。 このメカニカルシール15は、回転密封環16のシール面16Aと、静止密封環17の対向シール面16Aとを密接させて被密封流体をシールする。又、このメカニカルシール15には、シール面16Aと対向シール面16Aとの摺動面を冷却する堰25が設けられている。そして、フローティングリング2側から流入した被密封流体は、堰25を介してメカニカルシール15の外周面側に流入して洗浄しながら各シール面16Aの摺動面を冷却している。
又、第1シール部15の他の実施例として、円筒状のカーボン材製シールリングと、このシールリングの外周面と結合するカバーリングと、カバーリングの外周にガタースプリングを嵌合した構成のセグメントシールを配置することもできる。そして、第1シール部15により、フローティングリング2で減圧された被密封流体を外部Bへ漏洩しないようにシールすると共に、この被密封流体を低圧の流出通路67へ流すようにする。
【0032】
この第1シール部15は、ゴム材製のシールリップを用いることもできる。この第1シール部15は、低圧力の被密封流体が外部Bへ漏洩するのを防止すればよいから、片面シールにすることが可能である。1実施例として、ゴム材製のパッキン、ゴム材製のOリング等も利用できる。
【0033】
更に、回転軸50にはスリーブ51が嵌着されている。このスリーブ51の外周面51Aは、樹脂、表面焼き入れ又は金属のコーテングが施されて表面処理されている。このスリーブ51の表面処理された被覆層51Bは、フローティングリング2との摺動に対応して耐久性を発揮するようにされている。スリーブ51の端面には回転密封環16を回転可能に保持する支持スリーブ55が設けられている。更に、支持スリーブ55の外部B側には、軸受け用の嵌着スリーブ53が回転軸50に嵌着している。更に、スリーブ51と支持スリーブ55との内周面18に嵌着する固定スリーブ52が回転軸50に嵌着している。
そして、スリーブ51と支持スリーブ55とはドライブピン55Aを介して共に回動するように係止している。更に、支持スリーブ55と嵌着スリーブ53とはドライブピン53Aを介して係止して回転軸50と共に回動するように構成されている。
【0034】
支持スリーブ55に固定されたドライブピン55Aは、回転密封環16と係止して供回りするように保持している。そして、回転密封環16は支持スリーブ55に取り付けられて複数のコイルばね19により静止用密封環17方向へ押圧されている。この回転密封環16のシール面16Aと静止用密封環17の対向シール面16Aとの密接によりフローティングリング2側から流入する被密封流体はシールされる。
【0035】
このように構成されたフローティングリング2と回転軸50に嵌着したスリーブ51との間に形成された減圧間隙7は、被密封流体の圧力を減圧する。
このとき、1実施例として、被密封流体の圧力は65MPaである。
又、その流量は10から15l/minである。
一方、減圧間隙7の寸法は0.05から0.2mmに構成されている(この減圧間隙7の寸法は、0.02から0.5mmの範囲について良好な結果が得られているが、被密封流体の圧力、粘度、流速と、フローティングリング2の軸方向の長さ、径の大きさ及びラビリンスシール等の形状により決定される)。
【0036】
この状態で軸封装置1を実験した結果は、機内部66内の65MPa圧力が、第1配管72内では3MPa圧力に減圧された。しかも、第1シール部15からの被密封流体Sの漏れは認められない。更に、第1シール部15に変形や不具合は認められないし、シール能力は良好であると認められる。
【0037】
図2は、本発明に係わる第2実施の形態を示す軸封装置1の要部断面図である。
この図2の軸封装置1は、図1の軸封装置1とは、フローティングリング2と、スリーブ51と、流出通路67の位置と、第1シール部14を除いてほぼ同一である。以下、図1と図2を対比して説明する。
【0038】
図2に示すフローティングリング2は、静止環11を不要とするものである。図2に示すフローティングリング2は、軸受けハウジング60に於ける貫通孔61の内周面にOリング68を介して端部外周面が嵌着されている。このOリング68は、ゴム材製であり、弾性変形が容易なシリコンゴム、アクリルゴム等のものを利用するとよい。
【0039】
フローティングリング2の形状は、図1に示すフローティングリング2とほぼ同一であるが、第1及び第2固定ピン65A、65Bを不用とする。又、コイルスプリング10も不用にすることができるが、コイルスプリング10を付けることもできる。
又、第1シール部14は、図1の第1シール部15を装着した内部環状溝69と同様に、符号は省略した内部環状溝に配置されている。スリーブ51と摺動密接する樹脂材製リング14Aとゴム材製リング14Bとを組み合わせて1体に形成したものである。この第1シール部14の樹脂材製リング14Aはカーボン材製にしても良い。又、第1シール部14のゴム状弾性材製リング14Bは、材質を、例えば、シリコンゴム、ブチルゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴムなどが用いられる。
この第1シール部14は、軸方向へ複数設けられている。この第1シール部14の個数は被密封流体の圧力、温度、種類等により設計される。又、必要に応じてパッキン、Oリング等も利用できる。
尚、図1に於いて、軸受け56は回転軸50を回転可能に支持する。又、軸受56に通じる外部からの符号省略の通路は、潤滑用の通路である。この通路に潤滑油を供給することにより軸受け56を潤滑すると共に冷却作用を成す。
【0040】
【発明の効果】
本発明に係わる軸封装置によれば、フローティングリングは耐強度、耐摩耗性の材料にすればよいので、シールのみを目的とするシール装置では得ることのできない耐久能力とシール能力を有する軸封装置が得られる効果を奏する。
又、耐圧のみを要件とするフローティングリングは材質のみで被密封流体の圧力を耐圧できるので、第1シール部は低圧用で、しかも、安価なシール部を用いることができる。
更に、フローティングリングは1個で高圧流体を減圧することが可能になるから、軸封装置全体を小型にできると共に、取付構造が簡単にできる効果を奏する。
【0041】
又、被密封流体の圧力を直接フローティングリングにより減圧して第1シール部によりシールし、この減圧された被密封流体を更に機内部側へ回収するので、被密封流体と異なるシーラント等を用いる必要もない。したがって、被密封流体の循環配管回路を簡単にでき、被密封流体の圧力制御等の制御装置を不要にすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係わる1実施の形態を示す軸封装置の断面図である。
【図2】 本発明に係わる2実施の形態を示す軸封装置の断面図である。
【図3】 従来例の軸封装置の断面図である。
【符号の説明】
1 軸封装置
2 フローティングリング
3 減圧内面
4 対向端面
5 シール面
6 第1係止凹部
7 減圧間隙
10 コイルスプリング
11 静止環
12 対向シール
14 第1シール部
15 第1シール部
16 回転密封環
16A シール面
17 静止密封環
16A 対向シール面
18 内周面
19 コイルばね
25 堰
50 回転軸
51 スリーブ
51A 外径面
51B 被覆層
52 固定スリーブ
53 嵌着スリーブ
53A ドライブピン
55 支持スリーブ
56 軸受
60 軸受けハウジング
60A 第1軸受けハウジング
60B 第2軸受けハウジング
60B1 ドライブピン
60C 第3軸受けハウジング
60D 第4軸受けハウジング
61 貫通孔
63 流体室
65A 第1固定ピン
65B 第2固定ピン
66 機内部
67 流出通路
68 Oリング
69 内部環状溝、
72 第1配管
A 機内
B 外部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a shaft seal device. More particularly, the present invention relates to a shaft seal device suitable for sealing a high-pressure or ultrahigh-pressure stirring fluid such as a stirrer.
[0002]
[Prior art]
As a related technique relating to the present invention, there is a mechanical seal device shown in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of the high-pressure mechanical seal device.
In FIG. 3, a rotating
[0003]
A space between the rotating
[0004]
The first
[0005]
Since the sealed fluid such as the
[0006]
The second
The first
[0007]
In this way, it is possible to seal a high-pressure sealed fluid for the first time by sealing in stages with a high-performance mechanical seal device in each of the vacant chambers that are gradually reduced in pressure. In other words, for a high pressure fluid, even if it tries to cope with the high pressure in a stepwise manner, even if it tries to cope with one mechanical seal device, it cannot withstand the high pressure fluid, and the mechanical seal device becomes an early Will be worn and damaged.
Furthermore, it is difficult to adjust the fluid pressure supplied into each of the
[0008]
Furthermore, a large number of expensive mechanical seal devices must be used, and there is a problem that the structure for sealing becomes large. In addition, if one mechanical seal device in a staged mechanical seal device fails, the pressure difference between the two sides increases, and this pressure difference causes all multistage mechanical seal devices to fail. become. Furthermore, the multistage mechanical seal device is difficult to process for assembling the mechanical seal device and its mounting, resulting in high costs.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and the problem to be solved by the invention is that a large number of expensive mechanical seal devices must be arranged, so that the entire shaft seal device is expensive. The problem is to solve this problem and make it cheaper. Furthermore, there is a problem that the pressure control device and the introduction device for introducing the multistage fluid pressure into the vacant space provided with each mechanical seal device are expensive, but this device is not required.
[0010]
Furthermore, in order to seal the high-pressure sealed fluid, a large number of sealing devices must be attached in multiple stages, which causes a problem of increasing the size of the structure. Is to make it smaller.
Another object of the present invention is to provide a shaft seal device that does not require pressure resistance against a high-pressure sealed fluid and that does not have a failure.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made to solve the technical problems as described above, and the technical solution means is configured as follows.
[0012]
A shaft seal device according to a first aspect of the present invention is a shaft seal device that seals by reducing the pressure of a sealed fluid interposed between a bearing housing and a rotating shaft, and in which the sealed fluid is contained. be between the vacuum inside surface and the rotating shaft the fluid chamber in the annular groove that is formed larger than the diameter of the through hole, disposed in said fluid chamber and more holes surrounding the rotation axis of the outer side of the bearing housing A cylindrical floating ring having a pressure-reducing gap in which the pressure of the sealing fluid is reduced, and a sealed state that is placed in an internal annular groove formed in the through-hole outside the fluid chamber and reduced in pressure by the floating ring a first seal portion for sealing a fluid, and a bleed passage the sealed fluid Ru can outflow passing between the outer peripheral surface and the inner annular groove of the forming surface of the inner annular groove communicates with the first seal portion What to have A.
[0013]
In the shaft seal device according to the first aspect of the present invention, the floating ring has a function of reducing the pressure of the fluid to be sealed, and is configured to require pressure resistance rather than a seal function of the seal surface. Yes. Floating ring Resistant degree for this, it is sufficient wear resistance of inexpensive material, when combined with inexpensive seal portion, the withstand voltage capability and the sealing ability can not be obtained with the sealing device intended conventional seal A shaft seal device is obtained.
[0014]
In addition, since the outflow passage communicates with the inner annular groove, the sealed fluid can flow in the inner annular groove to clean the first seal portion and can be cooled. In particular, it is possible to cool the first seal portion while cleaning the vicinity of the seal surface on the sealed fluid side. When this shaft seal device is used in a stirrer or the like, the first seal portion is soiled by the sealed fluid, but the inside annular groove can be effectively cleaned by the sealed fluid itself. For this reason, the conventional hole for supplying the flushing fluid and the supply device thereof are not required, and the cost can be reduced. Further, by mounting the first seal portion in the internal annular groove, the entire shaft seal device can be reduced in size, and the manufacturing cost of the shaft seal device can be reduced.
[0015]
The shaft seal device of the present invention according to
[0016]
In the shaft seal device according to the second aspect of the present invention, the fluid to be sealed that has flowed into the L-shape along the end surface and the outer peripheral surface of the rotary seal ring before flowing into the outflow passage communicating with the inner annular groove. further because the rotary seal ring and weir flow as close to the outer peripheral side of the both seal faces of the stationary seal ring is provided, effectively rotating seal ring and the stationary seal ring may be cooling. And there exists an effect which can improve a durable capability with the sealing capability of a 1st seal part.
[0017]
Further, the unnecessary equipment and guide hole for injecting flushing fluid and quenching fluid to the rotary seal ring and the stationary seal ring as in the prior art, the present invention is a mechanical seal with the sealed fluid flows into the inner annular groove it is possible to cool. In particular, by installing a mechanical seal in the inner annular groove, the structure can be simplified and the manufacturing cost can be reduced compared to the prior art. Further, since the mechanical seal only needs to be mounted in the inner annular groove of the bearing housing, it can be expected to facilitate the mounting.
[0018]
Shaft sealing apparatus of the present invention relating to claim 3 is the shaft seal device for sealing with the sealing portion by reducing the pressure of the sealed fluid interposed between the bearing housing and the rotary shaft, wherein the sealed fluid A fluid chamber in an annular groove formed in a through hole surrounding the rotation shaft of the bearing housing outside the internal machine and larger than the diameter of the through hole, and disposed between the rotation chamber and the reduced pressure inner surface . a cylindrical floating ring having a vacuum gap pressure of the sealed fluid is reduced during the said rotation shaft is disposed outside of the pre-SL through holes provided et the inner annular groove from said fluid chamber A seal ring made of a rubber-like elastic material that closely seals the sealed fluid that has been decompressed by the floating ring, or a seal ring in which a ring made of a resin material is fitted on the inner peripheral surface of the ring made of a rubber-like
[0019]
In the shaft seal device according to the third aspect of the present invention, since the pressure of the fluid to be sealed is reduced by the floating ring even if the pressure of the sealed fluid is high, the first seal portion is a seal ring made of rubber elastic material or rubber elastic Even a seal ring in which a ring made of a resin material is fitted to the inner peripheral surface of the ring made of a material can surely seal the sealed fluid. Then, the reduced sealed fluid flows out from the outflow passage communicating with the through hole having a narrow fitting interval that fits in close proximity to the rotating shaft to the low pressure side so as to be sucked in. The deposits contained in the water can be actively discharged. For this reason, it is prevented that the deposit | attachment contained in the to-be-sealed fluid adheres to a 1st seal | sticker part. At the same time, since the through hole of the bearing housing and the rotating shaft can be fitted in close proximity, the overall structure of the shaft seal device can be reduced in size. In addition, since the small internal annular groove provided in the through hole and the first seal portion mounted in the small internal annular groove can also be configured as a seal ring, the overall structure of the shaft seal device is reduced in size. And there exists an effect which can expand the use of the shaft seal apparatus which had a problem in the pressure | voltage resistance and durability of a small stirrer and a pump until now.
[0020]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the shaft seal device of the present invention, wherein the floating ring is fitted to the inner peripheral surface of the fluid chamber having the outer peripheral surface of the end on the inner annular groove side in the second bearing housing divided from the bearing housing. In addition, an O-ring is disposed and sealed between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the end portion of the floating ring .
[0021]
In the shaft seal device according to the fourth aspect of the present invention, the floating ring is fitted to the inner peripheral surface of the through hole on the divided surface side of the second bearing housing where the bearing housing is divided on the outer periphery of the end portion on the inner annular groove side. Therefore, if the second bearing housing is removed, the floating ring can be easily attached and detached. In addition, since the axis of the floating ring and the axis of the rotary shaft can be held substantially concentrically, the pressure reducing gap can be held substantially constant, and the pressure reducing effect can be exhibited. Furthermore, since the shaft seal device in which the first seal portion and the internal annular groove are made small can further reduce the floating ring, the shaft seal device also has the effect of reducing the overall structure.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of a sealing device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Each drawing described below is not a so-called conceptual diagram for patents, but a design drawing having an accurate dimensional relationship.
[0023]
FIG. 1 is a sectional view of a
[0024]
A
[0025]
Further, an
[0026]
Moreover, the sealed fluid is a pump P from a storage tank T. By the operation of F, the air is returned to the
[0027]
In this manner, the sealed fluid is circulated after being depressurized through the
If the viscosity of the sealed fluid is high, the decompression force increases accordingly. In addition, the size of the
[0028]
The floating
The decompression
Furthermore, the size of the diameter of the floating
It is designed in consideration of these data. In one embodiment, the size of the
[0029]
Further, the floating
Further, a
[0030]
The stationary ring 11 provided with the opposing
[0031]
A first seal portion 15 is provided in an inner
As another embodiment of the first seal portion 15, a cylindrical carbon material seal ring, a cover ring coupled to the outer peripheral surface of the seal ring, and a gutter spring fitted to the outer periphery of the cover ring A segment seal can also be placed. Then, the first seal portion 15, with seals to prevent leakage of the sealed fluid whose pressure is reduced by the floating
[0032]
The first seal portion 15 can be a rubber seal lip. Since the first seal portion 15 only needs to prevent the low-pressure sealed fluid from leaking to the outside B, it can be a single-sided seal. As one embodiment, a rubber packing, a rubber O-ring, or the like can be used.
[0033]
Further, a
The
[0034]
The
[0035]
The
At this time, as an example, the pressure of the sealed fluid is 65 MPa.
The flow rate is 10 to 15 l / min.
On the other hand, the size of the
[0036]
As a result of experimenting the
[0037]
FIG. 2 is a sectional view of an essential part of the
[0038]
The floating
[0039]
The shape of the floating
Moreover, the 1st seal |
A plurality of the
In FIG. 1, a
[0040]
【The invention's effect】
According to the shaft seal device according to the present invention, since the floating ring may be made of a material having a strength and wear resistance, the shaft seal having a durability and a seal ability that cannot be obtained by a seal device intended only for sealing. There is an effect that the device can be obtained.
In addition, since the floating ring that requires only pressure resistance can withstand the pressure of the sealed fluid only with the material, the first seal portion is for low pressure, and an inexpensive seal portion can be used.
Furthermore, since it is possible to depressurize the high-pressure fluid with a single floating ring, the entire shaft seal device can be reduced in size and the mounting structure can be simplified.
[0041]
In addition, the pressure of the fluid to be sealed is directly reduced by the floating ring and sealed by the first seal portion, and the reduced fluid to be sealed is further recovered to the inside of the machine. Therefore, it is necessary to use a sealant that is different from the fluid to be sealed. Nor. Therefore, the circulation piping circuit for the sealed fluid can be simplified, and a control device such as pressure control for the sealed fluid can be made unnecessary.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a shaft seal device showing an embodiment according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a shaft seal device showing a second embodiment according to the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional shaft seal device.
[Explanation of symbols]
1 Shaft seal device
2 Floating ring
3 Depressurized inner surface
4 Opposing end faces
5 Seal surface
6 First locking recess
7 Pressure reduction gap
10 Coil spring
11 stationary ring
12 Opposing seal
14 1st seal part
15 First seal part
16 Rotating seal ring
16A Seal surface
17 static Tomemitsu Fuwa
16 A facing seal surface
18 Inner circumference
19 Coil spring
25 weir
50 axis of rotation
51 sleeve
51A outer diameter surface
51B coating layer
52 Fixed sleeve
53 Fitting sleeve
53A Drive pin
55 Support sleeve
56 Bearing
60 Bearing housing
60A first bearing housing
60B second bearing housing
60B1 drive pin
60C Third bearing housing
60D 4th bearing housing
61 Through hole
63 Fluid chamber
65A first fixing pin
65B second fixing pin
66 Aircraft interior
67 Outflow passage
68 O-ring
69 internal annular groove,
7 2 1st piping
A In-flight
B Outside
Claims (4)
前記被密封流体が内在する機内より外部側の軸受けハウジングの前記回転軸を囲む貫通孔に前記貫通孔の径より大きく形成した環状溝内の流体室と、
前記流体室内に配置されて前記回転軸と減圧内面との間に被密封流体の圧力が減圧される減圧間隙を有する円筒状のフローティングリングと、
前記流体室より外部側の前記貫通孔に形成された内部環状溝内に配置されて前記フローティングリングにより減圧された被密封流体をシールする第1シール部と、
前記内部環状溝に連通して前記第1シール部の外周面と内部環状溝の形成面との間を通る被密封流体が流出できる流出通路と、を具備することが特徴ある軸封装置。A shaft seal device that reduces the pressure of a sealed fluid interposed between a bearing housing and a rotary shaft and seals the sealed fluid with a seal portion ,
A fluid chamber in an annular groove formed in a through hole surrounding the rotating shaft of the bearing housing on the outer side from the inside of the machine in which the sealed fluid is contained; and larger than the diameter of the through hole ;
A cylindrical floating ring disposed in the fluid chamber and having a reduced pressure gap between which the pressure of the sealed fluid is reduced between the rotating shaft and the reduced pressure inner surface ;
A first seal portion that is disposed in an internal annular groove formed in the through hole on the outer side of the fluid chamber and seals a sealed fluid that has been decompressed by the floating ring ;
Shaft sealing device the sealed fluid is characterized by comprising a outflow passage that can outflow passing between the outer peripheral surface and the inner annular groove of the forming surface of the inner annular groove communicates with the first seal portion.
前記被密封流体が内在する機内より外部側の軸受けハウジングの前記回転軸を囲む貫通孔に前記貫通孔の径より大きく形成した環状溝内の流体室と、
前記流体室内に配置されて前記回転軸と減圧内面との間に被密封流体の圧力が減圧される減圧間隙を有する円筒状のフローティングリングと、
前記流体室より外部側の前記貫通孔に設けられた内部環状溝内に配置されて前記回転軸と密接して前記フローティングリングにより減圧された被密封流体をシールするゴム状弾性材製のシールリングまたはゴム状弾性材製のリングの内周面に樹脂材製のリングを嵌着したシールリングの第1シール部と、
前記流体室と前記内部環状溝との間の前記貫通孔に連通して被密封流体を流出させる流出通路とを、具備することを特徴する軸封装置。A shaft seal device for reducing and sealing the pressure of a sealed fluid interposed between a bearing housing and a rotating shaft,
A fluid chamber in an annular groove formed in a through hole surrounding the rotating shaft of the bearing housing on the outer side from the inside of the machine in which the sealed fluid exists;
A cylindrical floating ring disposed in the fluid chamber and having a reduced pressure gap between which the pressure of the sealed fluid is reduced between the rotating shaft and the reduced pressure inner surface ;
Rubber-like elastic material made of sealing a sealed fluid whose pressure is reduced close to the said floating ring and said rotary shaft is disposed in the fluid chamber from the outside side of the front SL through holes provided et the inner annular groove A first seal portion of a seal ring in which a ring made of a resin material is fitted on an inner peripheral surface of a seal ring or a rubber-like elastic material;
Shaft seal device for, characterized in that the outlet passage to flow out the sealed fluid communication with the prior SL through hole between the inner annular groove and the fluid chamber comprises.
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