JPH053521B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は密封装置に関し、より詳しくは機械的
面密封装置の密封面の摩耗をモニターする方法と
装置に関する。

機械的面密封装置では、向き合つた密封部材の
摩擦面が摩耗する。従つてそれらの部材の一つ、
密封面部材はそれが連合しているコンポーネント
に関連して取りつけられており、その結果それは
軸方向に他の部材、座、の方へ移動することがで
き、その結果、摩耗が起きるときには２つの部材
の表面は密封状の係合を維持されることができ
る。勿論、適応可能な摩耗の程度には限度があ
り、従つて密封部材の表面の摩耗をモニターし、
あるいは摩耗限界に達したならば密封装置が働か
なくなる前に密封部材は取り換えられることが望
ましい。

密封部材の摩耗をモニターすることのできる方
法のひとつは、固定された点から軸方向に移動可
能な密封面部材と連合している半径方向の表面の
軸の回りの間隔を計測するためのプローブを使用
することである。しかしながら、寸法上の制約の
ために、特に直径の小さい密封装置にあつては、
この方法は常に好都合とはいかない。

本発明の一態様によれば、軸方向に固定された
座と該座に押しつけられて密封状に係合する軸方
向に移動可能な密封面部材とを有する機械的面密
封装置の密封面の摩耗をモニターする方法は、密
封面部材あるいは該密封面部材と共に軸方向に移
動するコンポーネントの半径方向に向い合つた表
面からの信号を検知することができるように、感
知器を該密封面部材又はコンポーネントの半径方
向の適切な位置に置くことよりなり、該密封面部
材あるいはコンポーネントの該表面は該密封面部
材がその感知器にかんして軸方向に移動するにつ
れて、信号を変化させるようにつくられており、
それによつて密封面の摩耗限界あるいは摩耗量を
示す。

本発明の別の態様によれば、機械的面密封装置
は軸方向に固定された座と該座に押しつけられて
密封状に係合する軸方向に移動可能な密封面部材
を有し、感知器が密封面部材あるは密封面部材と
共に軸方向に移動するコンポーネントの半径方向
に取りつけられており、該密封面部材あるいはコ
ンポーネントの表面から該感知器へ半径方向に伝
えられる信号をつくりだすための手段が設けられ
ており、密封面部材あるいはコンポーネントの該
表面は密封面の摩耗限界あるいは摩耗量を示す信
号を変化させるように調整されている。

プローブは、例えばそのプローブの中にそのプ
ローブによつて適当な周波数交番磁場
（frequency alternating magnetic field）がつ
くられる誘導プローブであつてよく、この磁場は
その密封面部材あるいは連合しているコンポーネ
ントの対向する部位に渦電流を誘導し、それらの
渦電流は次に該プローブによつてつくられた磁場
をかえる磁場をつくり、それらの磁場の相互作用
の程度を示す信号をつくりだす。この形のプロー
ブを用いたときには、電導性あるいは半導体の密
封面部材、あるいは該密封面部材と共に軸方向に
移動する電導性あるいは半導性の部材、例えばキ
ヤリア・リングは密封面が摩耗するので密封面部
材あるいは連合しているコンポーネントが軸方向
に該プローブを通つて移動するにつれて該プロー
ブと向い合つている円筒状表面の間の半径方向の
間隙が変化して該プローブによつて計測される信
号に変化を生じさせるような輪郭にすることがで
きる。密封面部材あるいは連合しているコンポー
ネントの表面は面とりすることができ、それによ
つて半径方向の間隙と信号の変化が漸進的になる
であろうし、あるいは例えば摩耗限界に達したと
きにその間隙と信号が大きく変化するように段を
つけることができる。それとは別に密封面部材が
絶縁物でできている場合には、例えば摩耗限界を
はつきりさせるために電導性あるいは半導性の挿
入物をその密封面部材の中に差し込むことがで
き、それによつて該プローブに信号が生じると摩
耗が限界にきた指示が出される。この装置の変形
はピツクアツプ手段のあるプローブだけを使つた
り、磁気挿入物を使うことである。

プローブは又例えば光フアイバーによつて光が
光源から送られて密封面部材材あるいは連合して
いるコンポーネントの円筒状の外表面に当てられ
そして反射した光が適当な感知手段に伝えられる
光フアイバーを有する光学的なものであつてもよ
い。光学的プローブの場合には、密封面部材ある
いは連合しているコンポーネントの向き合つてい
る表面は誘導プローブを用いた場合と同じように
輪郭づけすることができる。しかし、光学的プロ
ーブの場合には、摩耗限界に達したときに反射光
に瞬間的な変化を与えるため表面に段をつけるこ
とが好ましい。光学的プローブのこの形は半径方
向の間隙の変化による光の散乱の変化に期待する
ものである。それに代えて、プローブと対抗する
表面の間の間隙は一定にしておき、密封面部材あ
るいは連合しているコンポーネントのプローブに
対する相対的な軸方向の位置によつて反射力が変
化するように向き合つている表面を処理してもよ
い。例えば、反射性のものでできた帯をプローブ
に向き合つている密封面部材の表面にとりつけて
もよく、摩耗限界のところで帯が全周をまくま
で、帯が密封面部材の周面を段々ひろく覆うよう
に摩耗限界から遠ざかる方へ段々細くする。この
やり方の場合には、帯がプローブを通つて回転す
るので密封部材が摩耗限界に近づくにつれて帯は
反射の強さを増す。

本発明を実施例に示した図に基づいて詳細に説
明する。

第１図に示すように、シヤフト１０とハウジン
グ１１の間の典型的な機械的面密封装置はハウジ
ング１１の凹部に取りつけられ、凹部に密封され
た座を有する。密封面部材１３はシヤフト１０の
軸方向に移動可能で軸と共に回転可能なようにシ
ヤフト１０に取り付けてある。適当な一般的な手
段１４、例えば伸縮自在のベローや圧縮バネが密
封面部材１３を座１２に押しつけて座１２と密封
係合させ、密封面部材１３とシヤフト１０との間
の２次的な密封装置としている。密封面部材１３
の外周面は円錐形の面とり１５がしてある。誘導
プローブ１６が密封面部材１３の円錐形の表面１
５に向い合つているハウジング１１の壁に取りつ
けてある。このプローブ１６は適当な周波数交番
磁場をつくるためにエネルギーを付与されるコイ
ルを有している。密封面部材１３は電導性の材
料、例えば炭素あるいは焼結金属でつくられてお
り、高周波交番磁場は密封面部材１３の中に渦電
流を誘導する。それらの渦電流は次にプローブ１
６のコイルによつてつくられた磁場を減衰しよう
とする磁場をつくる。減衰の程度は間隙がプロー
ブ１６とそれを向き合つている密封面部材１３の
円錐形の表面１５の間で減少すると増加する。そ
の結果、プローブ１６のコイルにエネルギーを付
与するのに使われる電流は一定の電界強度を維持
するために多くされることができる。従つてコイ
ルにエネルギーを付与するのに使われる電流の変
量は、プローブ１６と密封面部材１３の表面１５
の間の半径方向の間隙を示す信号を与えるために
利用されることができる。密封面部材１３の密封
面と座１２は摩耗するので、密封面部材１３は座
１２の方に移動するであろうし、その結果プロー
ブ１６と円錐形の表面１５の間の半径方向の間隙
は減るまでいろうし、プローブによつてつくられ
た信号はそれに従つて変化するであろう。よつて
プローブ１６は密封面部材１３の軸方向の動きに
ひいては密封面の摩耗の表示をするために利用さ
れることができる。この実施態様では、プローブ
１６と表面１５の間の間隙に特定した変化が生じ
てしまい、密封装置の密封部材の取り換えが必要
になつたときに警告を発するようにすることがで
きる。この装置は又摩耗限界に現実に到達する前
に予め警告を与えるようにすることもできるであ
ろう。

プローブ１６は又密封面部材１３の回転におけ
るどんな偏心も検知するであろう。密封部材の摩
耗による直線的な変化と対照的に、偏心はプロー
ブ１６からの信号に振動する変化を生じるであろ
う。それらの信号は従つて適当な電子装置を使つ
て識別されるであろうし、プローブは偏心と摩耗
の両方をモニターするのに利用されることができ
る。

第２図に示した別の実施態様では、プローブ２
０は一対の光フアイバー２１，２２を有する光学
的なものである。それらのフアイバーの一つは適
当な光源（図示せず）からの光線を通し、他のフ
アイバーは密封面部材２３の対向する表面から反
射した光を適当な感知装置、例えば光ダイオード
へ送る。この実施態様では、プローブ２０に向き
合つている密封面部材２３の表面２４は段をつけ
た外形をしている。段は均衡のとれた密封面部材
に特にその目的のために設けてもよく、均衡をと
るたに設けた段は又この目的のために利用されて
もよい。

運転のときには、プローブ２０と密封面部材２
３の表面２４の間での光の拡散のたに、プローブ
２０によつて検知された反射光は段がプローブ２
０のところにくるまでは比較的弱く、段がプロー
ブ２０のところにくるとはつきり強くなる。外径
の大きい部分は外径の小さい部分よりも反射力が
大きくなるように、密封面部材２３の表面２４を
処理することによつてこの強さの増大を向上させ
ることができる。段の肩がプローブ２０と一直線
に並ぶようにプローブを位置決めすることによつ
て、密封部材が摩耗限界に達してしまつたとき
に、プローブ２０は密封面部材２３と座２１の交
換が必要であることを示すようにすることができ
る。この装置も又密封面部材の偏心をモニターす
るために利用できる。本発明を逸脱することなく
種々の変形が可能である。例えば段をつけた密封
面部材と誘導型プローブとを一緒に使用すること
もできるし、面とりをした密封面部材材と光学的
プローブとを一緒に使用することもできる。何段
かの段をつけた輪郭を密封部材の摩耗を段階的に
示すために用いることもできる。プローブは又他
の感知器、例えばサーモメータや感圧装置を含む
ことができ、それらによつて密封部材の回りの情
況をモニターすることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の摩耗モニター手段をもつ典型
的な機械的面密封装置の部分断面図、第２図は第
１図とは別の態様の摩耗モニター手段を示す拡大
部分断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ハウジング１１に関して固定された座１２
   と、軸方向に動き且つ該座に対して回転するよう
   に軸１０に設けられた密封面部材１３；２３とを
   有し、該密封面部材の半径方向の密封面が該座の
   半径方向の密封面と密封係合するように該密封面
   部材が軸方向に押されている機械的な面密封装置
   であつて、感知器１６；２０が、該密封面部材１
   ３；２３の、またはそれと共に軸方向に動くコン
   ポーネント１４の半径方向に向いた面１５；２４
   からの信号を検知できるように、該密封面部材１
   ３；２３またはコンポーネント１４に対して半径
   方向に設けられており、該座と密封面部材との半
   径方向の係合する両密封面の摩耗に応じて、該密
   封面部材１３；２３が感知器１６；２０に関して
   軸方向に動くにつれて、該密封面部１３；２３ま
   たはコンポーネントの該面１５；２４の状態が変
   化して該信号の強さに変化を生じさせ、それによ
   つて両密封面の摩耗の限界または量を示すように
   なつていることを特徴とする機械的面密封装置。 ２ 軸方向に取り付けられた座１２と、密封面部
   材１３；２３の半径方向の密封面が該座の半径方
   向の密封面に密封状態で係合するように軸方向に
   押しつけられている、軸方向に移動可能且つ該座
   に対して回転するように取りつけられた密封面部
   材１３；２３とを有する機械的面密封装置の密封
   面の摩耗をモニターする方法において、感知器１
   ６；２０が密封面部材１３；２３の、あるいは該
   密封面部材１３；２３と共に軸方向に移動するコ
   ンポーネント１４の、半径方向に向かい合つた表
   面１５；２４からの信号を検知することができる
   ように感知器１６；２０を該密封面部材１３；２
   ３あるいはコンポーネント１４に対して半径方向
   に位置させ、該密封面部材１３；２３が感知器１
   ６；２０に対して軸方向に移動するにつれて、該
   密封面部材１３；２３あるいはコンポーネント１
   ４の表面１５；２４を密封面部材の軸方向に移動
   させて、該座と密封面部材との両係合密封面の摩
   耗に応じた信号の変化を生じさせ、それによつて
   密封面の摩耗限界あるいは摩耗量を表示させるこ
   とを特徴とする密封装置の密封面の摩耗をモニタ
   ーする方法。 ３ 信号が該密封面部材１３；２３あるいはコン
   ポーネント１４の表面１５；２４から半径方向に
   向かい合つている該感知器１６；２０へ反転する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の
   密封装置の密封面の摩耗をモニターする方法。 ４ 送信手段２１と受光手段２２とを有する感知
   器１６；２０を該密封面部材１３；２３あるいは
   コンポーネント１４に半径方向に向き合つている
   密封装置のハウジングに取りつけたことを特徴と
   する特許請求の範囲第３項に記載の密封装置の密
   封面の摩耗をモニターする方法。 ５ 該密封面が摩耗し該密封面部材１３；２３が
   軸方向に動くにつれて、信号の振幅に変化を生じ
   させるために密封面部材１３；２３あるいはコン
   ポーネントの表面１５；２４と感知器１６；２０
   の間の間〓が変化するように、該表面１５；２４
   に輪郭がつけられていることを特徴とする特許請
   求の範囲第２、３、又は４項のいずれか１項に記
   載の密封装置の密封面の摩耗をモニターする方
   法。 ６ 該密封面部材１３が軸方向に動くときに信号
   に段階的な変化が生じるように該密封面部材１３
   あるいはコンポーネントの表面１５を面とりした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の
   密封装置の密封面の摩耗をモニターする方法。 ７ 該密封面部材２３あるいはコンポーネントの
   表面に段をつけ、該段は密封面の摩耗限界がきた
   ときに信号に増大した変化が生じるように該感知
   器２０に対して位置決めしてあることを特徴とす
   る特許請求の範囲第４項に記載の密封装置の密封
   面の摩耗をモニターする方法。 ８ 該密封面部材１３あるいはコンポーネントを
   電導性あるいは半導性の材料でつくり、１ないし
   それ以上の電磁変換器１６を、指示信号を送りそ
   して検知するために用いたことを特徴とする特許
   請求の範囲第２ないし７項のいずれか１項に記載
   の密封装置の密封面の摩耗をモニターする方法。 ９ 光線が該密封面部材２３あるいはコンポーネ
   ントの表面２４から反射することを特徴とする特
   許請求の範囲第２ないし７項のいずれか１項に記
   載の密封装置の密封面の摩耗をモニターする方
   法。 １０ 該密封面部材２３の表面２４を摩耗限界に
   達したときにその反射力が変化するように処理し
   てあることを特徴とする特許請求の範囲第９項に
   記載の密封装置の密封面の摩耗をモニターする方
   法。 １１ 該密封面部材と感知器との間の間〓が一定
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１０項
   に記載の密封装置の密封面の摩耗をモニターする
   方法。 １２ 反射性の物質でつくつたテーパ付けした帯
   を該密封面部材の表面に設け、該帯は、該密封面
   部材が軸方向に動いて該感知器を通り過ぎるとき
   に該表面から反射される光の強さに連続的な変化
   が存在するように、該密封面部材あるいはコンポ
   ーネントの周面を次第に広く覆うことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１１項に記載の密封装置の密
   封面の摩耗をモニターする方法。 １３ 電磁感知器を該密封面部材あるいはコンポ
   ーネントの半径方向に位置させ、磁気インプラン
   トを該密封面部材あるいはコンポーネントに設
   け、該インプラントは密封面が摩耗限界にきたと
   きにとらえる信号が最大になるように該感知器に
   対して位置決めしたことを特徴とする特許請求の
   範囲第２項に記載の密封装置の密封面の摩耗をモ
   ニターする方法。