JPH049482Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、軸封技術に係るメカニカルシールの
改良に関するものである。

〔従来の技術〕

従来から、第３図に示すように各種回転機器の
シヤフト１に外挿担持される回転側摺動環２とハ
ウジング３の軸孔内周に内挿担持される固定側
（非回転側）の摺動環４を備え、回転側摺動環２
をスプリング５により付勢し、両摺動環２，４を
密接摺動させてシヤフト１とハウジング３の間を
密封するメカニカルシールが広く知られている。
６と７，８は各摺動環２，４とシヤフト１または
ハウジング３の間を封止するＯリング、９はカラ
ー、１０はセツトスクリユーを示し、このセツト
スクリユー１０によりシヤフト１に固定されるカ
ラー９は前記スプリング５を支持するとともに回
転側摺動環２と凹凸係合して該摺動環２にシヤフ
ト１のトルクを伝える役割を果している。

〔考案が解決しようとする問題点〕

上記従来のメカニカルシールは、これを高圧や
高速回転の条件で使用する場合に、両摺動環２，
４の摺動面に高い摺動熱を発生し、該発熱やこの
発熱に伴なう潤滑不足に起因して異常摩耗、ブリ
スター、サーマルクラツク、異音などを生じ、密
封性能が早期に損なわれる問題を有している。こ
のため従来技術のなかには第３図に示すようにハ
ウジング３にクーリング穴１１を形成し、該穴を
用いたクーリングシステムを併設したものも見ら
れるが、このシステムを付けるには加工、配管、
補助装置の設置などに多大なコストがかかる欠点
がある。

本考案は以上の点に鑑み、比較的簡単な構造に
よつて摺動熱を摺動面から効率よく除去し、長期
に亘つて安定した密封性能を発揮するメカニカル
シールを提供することを目的としてなされたもの
である。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本考案のメカニカル
シールは、シヤフト側に外挿担持されて該シヤフ
トに従動回転し、ハウジング側に担持される固定
側摺動環と密接摺動する回転側摺動環の内部に環
状を呈する中空空間を形成し、該中空空間の外周
側の内壁を摺動面に近づくにしたがつて漸次拡径
するテーパ状に形成し、該内壁における軸方向両
端に環状溝を形成し、前記中空空間の摺動面背面
に位置する内壁に放熱効果を高めるフインを設
け、かつ前記中空空間内に飽和蒸気を得られる所
要量の冷媒液を封入したことを特徴とする。

〔作用〕

すなわち本考案のメカニカルシールは、回転側
摺動環に形成した中空空間内における冷媒の相転
移に伴なう潜熱の授受を利用して摺動熱を除去す
るようにしたもので、該摺動環自体をヒートパイ
プ化したものであるということができる。環状を
呈する中空空間にはテーパ面、環状溝、フインが
設けられ、効率よく熱を伝えられるよう工夫され
ている。

〔実施例〕

つぎに本考案の一実施例を図面にしたがつて説
明する。

第１図に示すように、回転側摺動環２の摺動面
２ａに近い部分に環状を呈する中空空間１２が該
摺動環２に対し同心状に設けられている。回転側
摺動環２の断面形状に合わせて図上横長に設定さ
れたこの中空空間１２の外周側の内壁１２ａは摺
動面２ａに近づくにしたがつて漸次拡径するテー
パ状に形成され、この外周側内壁（１２ａ、以下
テーパ面とも称する）の軸方向両端に環状溝１
３，１４が形成されている。中空空間１２の摺動
面２ａの背面に位置する内壁１２ｂには、摺動面
２ａに近い側の環状溝１３の側壁を含めて凸状を
呈する多数のフイン１５が第２図に示すように放
射状に設けられている。また中空空間１２内には
飽和蒸気が得られるよう適量になる冷媒液１６が
封入されている。

上記構成の回転側摺動環２を備えた当該メカニ
カルシールにおいて、シヤフト１の回転に伴なつ
て該摺動環２が回転すると、中空空間１２に封入
された冷媒液１６は遠心力により該空間１２の外
周側に収束し、テーパ面１２ａの両端に形成した
環状溝１３，１４を略満たすようになる。この状
態から回転が続き摺動部に摺動熱が発生すると、
摺動面２ａに近い側の環状溝１３に充満した冷媒
液１６にこの熱が伝えられ、該冷媒液１６はこの
熱を潜熱として吸収しつつ盛んに蒸発し、冷媒蒸
気となる。この熱の授受は、環状溝１３に充満し
た多量の冷媒液１６がフイン１５によつて撹拌さ
れ、さらに該フイン１５の形成により凹凸になる
摺動面２ａ背面の内壁１２ｂと広い面積にわたつ
て接していることから極めて効率よく行なわれ
る。冷媒蒸気は中空空間１２内に生じる対流にの
つて第１図に破線で示すように該空間１２の他端
側に流動し、摺動部に比べて低温になる雰囲気で
冷やされて凝結し、復液する。このとき生じる潜
熱は該部周辺の摺動環２本体に受け渡され、さら
に外部へ放出される。復液した冷媒液１６は、一
旦、該他端側の環状溝１４内に蓄えられ、ここで
十分に冷やされるようになり、該環状溝１４から
溢れ出た冷媒液１６はテーパ面１２ａに沿つて摺
動面２ａに近い側の環状溝１３に戻される。冷媒
液１６の種類については特にこれを限定する必要
はなく、該冷媒液１６が蒸発する摺動部近傍の温
度と冷媒蒸気が復液する他端側周辺の温度によつ
て適切なものを使用する。

〔考案の効果〕

本考案のメカニカルシールは以上説明したよう
に、回転側摺動環に形成した中空部に冷媒液を封
入し、該冷媒液の相転移を利用したヒートパイプ
構造によつて摺動面に発生する熱を積極的に放出
するように構成したもので、特に高圧や高速等の
苛酷な条件下で使用されるメカニカルシールの摺
動面に異常摩耗、ブリスター、サーマルクラツ
ク、異音などの弊害を生じるのを防止して当該メ
カニカルシールの密封性能を長期間にわたつて維
持することができる。ヒートパイプ構造は旧来の
クーリングシステムに比べて格段に構造が簡単で
コスト的にも有利な特徴を有し、さらに本考案の
ヒートパイプ構造はとくに中空間の内壁にテーパ
面、環状溝およびフインを構成して効率よく熱を
授受することができるように工夫されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例に係るメカニカルシー
ルの要部断面図、第２図は第１図における−
線断面図、第３図は従来のメカニカルシールの一
例を示す半裁断面図である。 １……シヤフト、２……回転側摺動環、２ａ…
…摺動面、３……ハウジング、４……固定側摺動
環、５……スプリング、６，７，８……Ｏリン
グ、９……カラー、１０……セツトスクリユー、
１１……クーリング穴、１２……中空空間、１２
ａ……外周側内壁（テーパ面）、１２ｂ……内壁、
１３，１４……環状溝、１５……フイン、１６…
…冷媒液。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シヤフト側に外挿担持されて該シヤフトに従動
   回転し、ハウジング側に担持される固定側摺動環
   と密接摺動する回転側摺動環の内部に環状を呈す
   る中空空間を形成し、該中空空間の外周側の内壁
   を摺動面に近づくにしたがつて漸次拡径するテー
   パ状に形成し、該内壁における軸方向両端に環状
   溝を形成し、前記中空空間の摺動面背面に位置す
   る内壁に放熱効果を高めるフインを設け、かつ前
   記中空空間内に飽和蒸気を得られる所要量の冷媒
   液を封入してなることを特徴とするメカニカルシ
   ール。