JPH0452535Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、メカニカルシールに関し、密封流体
がスラリー系薬液であつて密封端面に異物が生成
し易い場合や当該流体が危険薬液であつて外部へ
の漏洩に問題を生ずる場合などでも、固定環を
内・外に２つ割りにし、この割り面の密封端面側
に緩衝室を設け、緩衝室に封止液を圧入し、内・
外の２つ割り環の密封端面における封止幅を相違
させることにより、密封端面から密封液体が外部
に漏洩することを確実に防止できるものを提供す
る。

〈従来技術〉 メカニカルシールの基本構造は、回転軸に設け
られて軸心方向に移動可能な回転環と、ケーシン
グに設けられた固定環とを回転軸に垂直な密封端
面で向き合わせ、回転環と固定環とを互いに弾圧
接触させて、密封液体を密封端面にて密封するも
のであり、従来の最も一般的なものは、第８図に
示すように、固定環１と回転環２とを平滑な密封
端面５で接触させたものである。

しかし、遠心抽出機等にこのメカニカルシール
を使用すると、密封流体がスラリー系薬液である
場合には、この薬液が密封端面に微量侵入して来
ても、当該端面における摩擦熱と摩擦運動によつ
て異物が生成し、これが一種の触媒的機能を果た
して連鎖的に異物を増加させてゆくので、密封端
面の密着性が低下して加速度的に密封流体が外部
Ｐへ漏洩してしまう実情がある。

特に、危険薬液を流す場合には、とりわけ外部
漏洩には問題が大きい。

第６図は、横軸に経過時間、縦軸に漏洩量をと
つた密封流体の漏洩状況図であつて、当該従来技
術では略15分経過時点からすでに漏洩が始まつて
しまう。

そこで、従来から行なわれているフラツシング
の技術を、例えば、息つぎを主目的とした実公昭
58−25170号公報に開示のメカニカルシールに適
用することが考えられる。

即ち、第７図に示すように、固定環１の密封端
面５に面する部位の中央に四角形状の溝５０を形
成し、この溝５０に冷却液を注入して密封端面５
を冷却させるものである。

〈従来技術の問題点〉 上記メカニカルシールでは、密封端面５が冷却
されることから、異物の生成が抑制されるもの
の、時間の経過につれて異物が溝５０の内径側の
密封端面５に付着し、当該部分の間隙が広がつ
て、この部分と部材的に連なつた溝５０の外径側
の密封端面も間隙を生じるので、第６図に示すよ
うに、やはり密封流体が外部Ｐへ漏洩してしま
う。

〈先行技術〉 そこで、考案者は本考案に先だつて、溝５０の
内径側への異物の付着を抑制できる先行技術を開
発した。

即ち、当該先行技術は、密封端面５に面する固
定環１のうち、溝５０の内径側５０ａをその外径
側より奥まつて構成し、内径側５０ａを回転環２
に接触させないようにしたものである。

〈先行技術の問題点〉 本先行技術では、密封端面５の内径側に異物が
生成しても、当該内径部分と回転環２との間に空
隙が保持されているので、直ちにこの部分がこれ
以上広がつて密封端面５の外径側を押し開こうと
することはない。

また、溝５０に貯留した冷却液は密封端面５の
内径側の細く絞つた径路から密封流体側に押し込
まれていくので、当該内径側に異物が付着し難
い。

従つて、第６図に示すように、本先行技術で
は、120分強を径過した時点でも密封流体の漏洩
はない。

しかしながら、このメカニカルシールを長期間
使用すると、密封端面５の外径側が摩擦によつて
摺り減り、その内径側と面一状になつてしまい、
第７図に示す従来技術と同じ問題点が出て来るこ
とになる。

本考案は、密封端面における密封流体の漏洩を
確実に防止することを技術的課題とする。

〈問題点を解決するための手段〉 上記課題を達成するための手段を、実施例に対
応する第１図〜第４図に用いて以下に説明する。

即ち、本考案は、前記基本構成のメカニカルシ
ールにおいて、固定環１を内側環６と外側環７の
２部材で構成し、当該内・外側環６，７の２つ割
り面が密封端面５に臨む部位に緩衝室８を形成す
るとともに、この緩衝室８の断面を、その一辺が
密封端面５上にある三角形に形成し、密封流体の
圧力よりも高い圧力で緩衝室８に封止液を充填
し、内・外側環６，７の各密封端面のうち、密封
流体に面する側の密封端面５における封止幅を、
密封流体に面しない側の密封端面５における封止
幅より小さくすることを特徴とするものである。

上記メカニカルシールは、内側環６が密封流体
に面する内流型と外側環７が密封流体に面する外
流型とのいずれをも含む。

内流型メカニカルシールにあつては、内側環６
の密封端面５における封止幅Ａを、外側環７の密
封端面５における封止幅Ｂより小さく設定する。

この場合、 (1) 内・外側環６，７の密封端面５，５を、とも
に周方向に沿つた平滑な面に形成しても良い。

(2) 内側環６の密封端面５をその周方向に沿つて
エツヂ状に形成して、内側環６を回転環２に線
接触させるようにしても良い。

(3) 内側環６の密封端面５にその周方向に沿つて
３つ以上の突起を形成して、内側環６を回転環
２に点接触させるようにしても良い。

一方、外流型メカニカルシールにあつては、外
側環７の密封端面５における封止幅Ａを、内側環
６の封止幅Ｂより小さく設定する。

この場合、外側環７を上記(1)〜(3)のようにして
も差し支えない。

上記緩衝室８は固定環１或いは回転環２のいず
れの側に形成しても良い。

緩衝室８に充填する封止液は、例えば密封流体
が薬液の場合には、薬液を溶解するための水や溶
剤が適当である。

〈作用〉 以下、内流型メカニカルシールを例にとつて第
１図により説明する。

(1) 固定環１は内側環６と外側環７の２部材で構
成され、仮に内側環６の密封端面５に異物が生
成しても、外側環７は内側環６とは別個独立の
動きをして回転環２に密封端面５で接触を継続
するので、密封流体が外部に漏洩することはな
い。

(2) 封止液の液圧は密封流体の圧力より高いの
で、密封端面５への密封流体の侵入量は少なく
なる。

また、密封端面５は封止液によつて冷却さ
れ、密封流体が侵入しても異物の生成速度は遅
くなる。

このため、内側側６の密封端面５に異物が生
成することをかなり抑制できる。

(3) 密封端面５に異物が付着しても、内側側６の
密封端面５における封止幅Ａは、外側環７のそ
れより小さく、封止液による冷却効果が高いこ
とから、内側環６への付着量は少ない。

特に、内側環６の密封端面５をエツヂ状或い
は突起状にすると、その封止幅Ａは増々小さく
なり、異物の付着量もより減少する。

(4) このため、封止液の圧力でこの異物を内部に
押し込んでこれを排除し、密封端面５を清浄に
保つことが容易になる。

〈考案の効果〉 封止液を充填した緩衝室は、断面をその一辺が
密封端面上にある三角形に形成してあるので単純
な形状であることから、加工が容易であり、しか
も、封止液の充填に際して空気の溜まりが発生し
難いうえ封止液が円滑に流れるので、冷却効果が
高く、異物の付着を少なくできる。

また、上記(1)の作用に示すように、固定環を構
成する２つ割り環のうちの密封流体に面する一方
に異物が生成しても、密封流体に面しない他方の
環は独立の動きをして密封端面の封止を続けられ
るうえ、(2)〜(4)の作用により当該密封流体に面す
る環への異物の付着が抑制できるので、密封流体
に面しない環は常に清浄な封止液に保持されて、
密封流体が外部へ漏洩することを確実に防止でき
る。

〈実施例〉 以下、本考案の実施例を図面に基いて説明す
る。

第１図は第１実施例を示す内流型メカニカルシ
ールの縦断正面図であつて、メカニカルシールは
固定環１を回転環２に密封端面５で向き合わせて
構成される。

回転環２は、WC−Co合金等の超硬合金やサー
メツトを材質とし、内部Ｒに薬液等の密封流体が
通る中空状の回転軸３に取付けられ、回転軸３は
本体カバー１０で囲繞される。

固定環１は、遠心抽出機、ポンプ等の固定側ケ
ーシング４に取付けられ、下記の弾圧機構を介し
て上記回転環２に弾圧接触される。

尚、上記本体カバー１０はケーシング４に一体
に固定される。

上記固定環１は、内部に開口を有するキヤツプ
状の外側環７に筒状の内側環６を嵌入して構成さ
れ、両環６，７はともにカーボングラフアイトを
材質とする。

外側環７はケーシング４の内周面に摺動自在に
内嵌され、この摺動面にＶパツキン１１が付設さ
れて密封流体が漏れることを防止してある。

ケーシング４の周方向に複数のスプリング１２
が設けられ、外側環７は当該スプリング１２によ
り上記Ｖパツキン１１を介して回転環２に弾圧接
触される。

また、内側環６は外側環７の内周面に摺動自在
に内嵌され、この摺動面にＶパツキン１４が付設
される。

外側環７の開口に沿う部位に複数のスプリング
１５が取付けられ、内側環６は当該スプリング１
５により上記Ｖパツキン１４を介して回転環２に
弾圧接触される。

とりわけ、内側環６の軸心方向に垂直な左・右
端面６ａ，６ｂのうち、左端面６ｂの面積を右端
面６ａより大きくとると、当該左端面６ｂが密封
流体から受ける押し付け力が右端面６ａでの押し
付け力に打ち克ち、内側環６は回転環２に付勢さ
れるので、スプリング１５はごく弱いものにでき
る。

尚、Ｖパツキン１１，１４はフツ素系樹脂を材
質とし、符号１６，１７はパツキン押えである。

外側環７の内周面と内側環６の外周面との接触
面のうち、密封端面５に臨む部位に断面三角形状
の緩衝室８をその周方向に亘つて形成し、外側環
６に空けた連通孔２０により緩衝室８を固定環１
の外部に連通する。

封止液供給源を上記連通孔２０にポリエチレン
パイプの液供給ライン１９で連通し、液供給ライ
ン１９に介装した圧送ポンプ及び調圧弁（図示
外）により、緩衝室８に充填すべき封止液の液圧
を密封流体の圧力より若干大きく設定する。

これにより、密封端面５に密封流体が侵入しよ
うとするのを、封止液で中空軸内へ押し戻すこと
ができる。

この場合、ポリエチレンパイプ１９は、連通孔
２０に固定したノズル２１にワンタツチジヨイン
ト２２を介して着脱容易に接続される。

内側環６及び外側環７の密封端面５はともに平
滑面に形成されるが、内側環６の封止幅Ａは外側
環７の封止幅Ｂより小さく設定される。

これにより、内側環６の密封端面５に付着する
異物の量を少なくし、外側環７の封止幅を大きく
とることができ、もつて、外側環７の密封端面５
を常に清浄な封止液で保持することができる。

第２図は、本考案の第２実施例を示す内流型メ
カニカルシールの要部縦断正面図であつて、外側
環７の密封端面５を封止幅の大きい平滑面に形成
し、内側環６の密封端面５をその周方向に沿つて
エツヂ状に形成して内側環６を回転環２に線接触
させるようにしたものである。

本実施例では、内側環６の封止幅を大幅に減少
させて、異物の付着量を著しく抑えることができ
る。

従つて、当該実施例をさらに変形し、例えば、
内側環６の密封端面５にその周方向に沿つて３つ
以上の突起を形成して、内側環６を回転環２に点
接触させるようにしても良い。

第３図は、本考案の第３実施例を示すもので、
上記第１及び２実施例では緩衝室８を固定環１の
側に形成したのに対し、本実施例では回転環２の
側に形成して固定環１の２つ割り面に臨ませたも
のである。

但し、内側環６と回転環２との封止幅Ａは、外
側環７との封止幅Ｂより小さく保持される。

この場合、回転環２をその周方向に沿つて平滑
状、エツヂ状或いは突起状に形成して、内側環２
に接触させることができる。

第４図は、本考案の第４実施例を示す外流型メ
カニカルシールの縦断正面図であつて、中実の回
転軸３に固定された回転環２とケーシング４に固
定された固定環１が密封端面５で向き合つてお
り、回転軸３の外部（即ち、本体カバー１０の内
部）Ｓを流れる密封流体に面するのは固定環１の
うちの外側環７であつて、内側環６ではない。

従つて、密封流体が最初に侵入しようとするの
は、外側環７の密封端面５であるので、外側環７
の密封端面５における回転環２との封止幅Ａを、
内側環６の封止幅Ｂより小さく設定して、外側環
７に付着する異物の量を抑制できるように構成し
てある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本考案の実施例を示し、第１
図は第１実施例を示す内流型メカニカルシールの
縦断正面図、第２図は第２実施例を示す同メカニ
カルシールの要部縦断正面図、第３図は第３実施
例を示す第２図相当図、第４図は第４実施例を示
す外流型メカニカルシールの第１図相当図、第５
図は先行技術を示す第２図相当図、第６図は密封
流体の漏洩量の経時変化を示す図、第７図はフラ
ツシングを伴う従来技術を示す第２図相当図、第
８図はフラツシングを伴わない従来技術を示す第
２図相当図である。 １……固定環、２……回転環、３……回転軸、
４……ケーシング、５……密封端面、６……内側
環、７……外側環、８……緩衝室、Ａ……密封流
体に面する側の密封端面における封止幅、Ｂ……
密封流体に面しない側の密封端面における封止
幅。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 回転軸に設けられて軸心方向に移動可能な回
   転環と、ケーシングに設けられた固定環とを回
   転軸に垂直な密封端面で向き合わせ、 回転環と固定環とを互いに弾圧接触させて、
   密封流体を密封端面にて密封するメカニカルシ
   ールにおいて、 固定環を内側環と外側環の２部材で構成し、
   当該内・外側環の２つ割り面が密封端面に臨む
   部位に緩衝室を形成するとともに、この緩衝室
   の断面を、その一辺が密封端面上にある三角形
   に形成し、 密封流体の圧力よりも高い圧力で緩衝室に封
   止液を充填し、 内・外側環の各密封端面のうち、密封流体に
   面する側の密封端面における封止幅を、密封流
   体に面しない側の密封端面における封止幅より
   小さくすることを特徴とするメカニカルシー
   ル。 ２ メカニカルシールを内流型に形成し、固定環
   の一方の内側環が密封流体に面することを特徴
   とする実用新案登録請求の範囲第１項に記載の
   メカニカルシール。 ３ メカニカルシールを外流型に形成し、固定環
   の一方の外側環が密封流体に面することを特徴
   とする実用新案登録請求の範囲第１項に記載の
   メカニカルシール。 ４ 内側環の密封端面をその周方向に沿つてエツ
   ヂ状に形成して、内側環を回転環に線接触させ
   るようにしたことを特徴とする実用新案登録請
   求の範囲第２項に記載のメカニカルシール。 ５ 内側環の密封端面にその周方向に沿つて３つ
   以上の突起を形成して、内側環を回転環に点接
   触させるようにしたことを特徴とする実用新案
   登録請求の範囲第２項に記載のメカニカルシー
   ル。 ６ 固定環に緩衝室を形成したことを特徴とする
   実用新案登録請求の範囲第１〜５項のいずれか
   １項に記載のメカニカルシール。 ７ 回転環に緩衝室を形成したことを特徴とする
   実用新案登録請求の範囲第１〜５項のいずれか
   １項に記載のメカニカルシール。