JPH0420104B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、メカニカルシールの各構成部分の経
時的な摩耗や異常摩耗を検出する方法に関する。

〔従来の技術〕

メカニカルシールは、シヤフトに気密的に支持
された回転側摺動環と、ハウジングに気密的に支
持された固定側摺動環を軸方向に対接させること
によつて軸封機能を営むものであるが、高負荷条
件での運転や、潤滑不足、あるいは異物の侵入に
よる面荒れ等によつて、両摺動環の密封摺動面が
異常に摩耗すると、大量の漏洩が発生することが
ある。さらに、前記回転側摺動環とシヤフトの
間、あるいは固定側摺動環とハウジングの間を気
密保持しているパツキン等の摩耗も、シール性能
に重大な影響を及ぼす。

ところが、従来は上記したような摩耗進行によ
る漏洩事故を予知する方法がなく、したがつて漏
洩事故を起さないためには、定期的に機器を分解
してメカニカルシールを点検する必要があつた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記保守・点検にも拘らず、実際には
大量の漏洩が発生してしまつてからメカニカルシ
ールの異常を知るといつたケースがきわめて多い
のが現状となつている。

そこで本発明は、このような問題に鑑み、大量
の漏洩が起こる前にメカニカルシールの異常を予
知し、適切に対処できるようにすることを課題と
してなされたものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るメカニカルシールの摩耗状態検出
方法は、メカニカルシールが装着されたスタフイ
ングボツクス内を通つて排出される循環液を、所
定時期に一定量サンプリングして、次いで、サン
プリングされた液中に含まれる微粒子を選別捕捉
し、この選別捕捉された微粒子の大きさや量、あ
るいは形態等を分析することを特徴としている。

〔作用〕

メカニカルシールの摺動面の潤滑および冷却を
行ないスタフイングボツクスから排出される循環
液には、微量の微粒子が混在しており、この微粒
子にはメカニカルシールから発生する摩耗粉が含
まれている。本発明は、この循環液中の微粒子を
分析することにより、メカニカルシールの異常発
生の有無を検出しようとするものである。

循環液中に含まれる微粒子は、メカニカルシー
ルから発生する摩耗粉、たとえば金属、あるいは
カーボン、セラミツク、PTFE等からなる摺動環
や、該摺動環と圧接している高分子体（ゴム等）
からなるパツキン類の摩耗粉と、循環液の循環経
路をなすパイプラインや機器から生じる摩耗粉や
錆と、外部から侵入した異物等に大別される。ま
た、メカニカルシールから発生する摩耗粉は、正
常な運転による摩耗に比べると、異物の侵入によ
る切削を伴つた摩耗や、潤滑不足あるいは高負荷
等による摩耗の場合の方が、粒子径が大きく、摩
耗の種類によつて形状も異なる。

したがつて、スタフイングボツクスから排出さ
れる循環液をサンプリングして、このサンプリン
グした液中に含まれる微粒子の大きさや量、形態
等の分析を行なうことにより、メカニカルシール
における摩耗個所、摩耗の種類や進行度合、摩耗
の発生要因等を推定することができる。

〔実施例〕

以下、メカニカルシールが装着されたスタフイ
ングボツクスからの循環液中の微粒子の分析に、
フエログラフを利用した本発明の一実施例を、図
面に基いて説明する。

第１図において、１は撹拌機のシールユニツト
全体を示すもので、ハウジング２の内周に、下端
３ａが図示しない反応缶内の撹拌羽根と連結され
上端３ｂが図示しないモータ側のギヤに連結され
たシヤフト３が挿通されている。ハウジング２内
周面とシヤフト３外周面の間に形成されたスタフ
イングボツクス４内には、２つのメカニカルシー
ル５ａ，５ｂが上下に並んで設けられている。メ
カニカルシール５ａ，５ｂはそれぞれ、ハウジン
グ２に固定された固定側摺動環６と、シヤフト３
とともに回転しばね８で固定側摺動環６に密接さ
れた回転側摺動環７と、これら固定側摺動環６と
ハウジング２の間および回転側摺動環７とシヤフ
ト３の間に介在させたパツキンとを備えており、
両摺動環６，７が互いに密接摺動して軸封機能を
営んでいる。

ハウジング２には、内端がスタフイングボツク
ス４における下側のメカニカルシール５ａの摺動
部９ａ近傍に開口する循環液注入口１０と、内端
がスタフイングボツクス４における上端のメカニ
カルシール５ｂの摺動部９ｂ近傍に開口する循環
液排出口１１が開設されている。

一方、１２は撹拌機外部に設置され、吐出口１
７が配管２０を介して前記循環液注入口１０と接
続されるとともに、戻り口１８が配管２１を介し
て前記循環液排出口１１と接続された循環液加圧
供給装置で、タンク１３内に貯溜した循環液を、
モータ１５で駆動するポンプ１６によつて、フイ
ルタ１４から吐出口１７、配管２０、循環液注入
口１０等を経てスタフイングボツクス４へ送給
し、スタフイングボツクス４から循環液排出口１
１、配管２１を経て排出される循環液を、戻り口
１８から冷却装置１９等を経て再びタンク１３内
へ回収するものである。

２２は、配管２１の中途から分岐して延びる循
環液採取用配管２３と、この循環液採取用配管２
３の中途に設けられて開閉動作がタイマ２５によ
つて制御された電磁弁２４と、循環液採取用配管
２３の液出口に設置される採取用カツプ２６とか
らなるサンプリング装置である。

既に述べたように、スタフイングボツクス４内
を通過し、メカニカルシール５ａ，５ｂを潤滑お
よび冷却して循環液排出口１１から排出される循
環液には、メカニカルシール５ａ，５ｂを構成す
る各部品から発生する摩耗粉のほか、配管２０，
２１やその中途に設けた各種バルブから発生する
錆や摩耗粉、さらに外部から侵入した異物等、
種々の微粒子が含まれている。前記サンプリング
装置２２、循環液排出口１１から配管２１を通つ
て循環液加圧供給装置１２へ環流される上記微粒
子を含んだ循環液の一部を、タイマ２５で駆動す
る電磁弁２４の開閉によつて、定期的に一定量サ
ンプリングするものである。

採取用カツプ２６に採取されたサンプル液（循
環液）中の微粒子は、第２図に概略的に示す微粒
子分離装置２７を用いて分析する。すなわちこの
分離装置２７は、僅かに傾斜させた薄いガラス板
２８と、このガラス板２８を傾斜方向と直角な方
向に横切る磁束Ａを発生する磁石３０，３０とを
有しており、前記サンプル液を細いパイプ３１か
ら流出させて、ガラス板２８上面に形成した堰２
９に沿つて高所側２８ａから底所側２８ｂへ向け
て流し、サンプル液中に含まれる微粒子Ｂを、磁
界によつて選別捕捉するものである。

これをさらに詳しく説明すると、サンプリング
液中の微粒子Ｂのうち、鉄系などの磁性体からな
る粒子は、磁石３０，３０間の磁界に捕えられて
ガラス板２８上に磁束Ａの方向に配向した縞模様
状に残留し、かつ磁界によつて捕えられ易い大き
な粒子から順に固着する（これをフエログラフと
いう）。また、磁性をもたない粒子は、磁性をも
つ粒子に引掛かる形で捕捉されるが、イオン定着
液によつて磁性をもたない粒子の表面にイオンを
定着させれば、磁界による捕捉が可能である。次
いでの微粒子Ｂが固着したガラス板２８にその上
下両面から異なる色の光を同時に当てる等して、
顕微鏡で微粒子Ｂの大きさや量、形、色、表面状
態等を観察する。

そして前記観察の結果、たとえばメカニカルシ
ール５ａの固定側摺動環６がカーボンよりなるも
のである場合、上記微粒子分離装置２７によつて
ガラス板２８上に捕捉された微粒子Ｂ中にカーボ
ン粒子が多数含まれていれば、前記メカニカルシ
ール５ａの固定側摺動環６の摩耗が激しいと判断
することができる。同様に、微粒子Ｂ中にゴム等
の粒子が含まれていれば、これはパツキンが摩耗
したものであると言える。またたとえば、微粒子
Ｂ中に、外部から侵入したと思われる砂粒やガラ
ス質の異物等が多数認められる場合は、現時点で
の摩耗量が少なくても、これら異物による切削摩
耗（摺動面の面荒れ）が早期に進行することが推
定される。さらに、実験の結果、微粒子（摩耗
粉）の形態と摩耗粉の発生要因との間には密接な
関係があることが判明しており、そのいくつかの
例を示すと次のとおりである。

(a) 丸くて表面が平滑なきわめて小さい粒子→正
常運転によつて生じた摩耗粉 (b) 切宵状であつて表面が平滑な小さい粒子→初
期のなじみ運転によつて生じた摩耗粉 (c) 不定形で表面に条痕等を有し、凝着した大き
な粒子→高荷重または高速、高温の条件で生じ
た摩耗粉 (d) 切屑状の大きな粒子→相手材表面の凹凸や、
外部からの異物の侵入によつて生じた切削摩耗
粉 (e) 黒色に酸化した丸い粒子→高温または潤滑不
足によつて生じた摩耗粉 (f) 赤色に酸化した丸い粒子→水や空気との接触
によつて鉄系材料からなる部粉に生じた赤錆 上記のように、スタフイングボツクス４を通つ
て排出された循環液中に含まれる微粒子Ｂの大き
さ、量、形態を分析することによつて、メカニカ
ルシール５ａ，５ｂにおける磨耗の発生個所や発
生要因、進行状態等を把握することができ、部品
や循環液の交換等の適切な処理を施すことができ
る。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかなように、本発明は、スタ
フイングボツクスを通過する循環液中にメカニカ
ルシールから生じる摩耗粉が混入していることに
着目し、この摩耗粉を定量的、定性的に分析する
ことによつて、メカニカルシールの摩耗状態を的
確に検出することができるもので、機器を分解し
てメカニカルシールの点検を行なうといつた作業
が不要となり、漏洩事故の発生を未然に防止する
ための措置を適切に講ずることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す説明図、第２
図は微粒子の分析装置を示す概略的な斜視図であ
る。 ４……スタフイングボツクス、５ａ，５ｂ……
メカニカルシール、６……固定側摺動環、７……
回転側摺動環、１１……循環液排出口、１２……
循環液加圧供給装置、２２……サンプリング装
置、２３……循環液採取用配管、２４……電磁
弁、２５……タイマ、２６……採取用カツプ、２
７……微粒子分離装置、Ｂ……微粒子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ メカニカルシールが装着されたスタフイング
   ボツクス内を通つて排出される循環液を、所定時
   期に一定量サンプリングして、次いで、サンプリ
   ングされた液中に含まれる微粒子を選別捕捉し、
   この選別捕捉された微粒子の大きさや量、あるい
   は形態等を分析することを特徴とするメカニカル
   シールの摩耗状態検出方法。