JPH0626578A - 回転体の挙動監視装置 - Google Patents

回転体の挙動監視装置

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JPH0626578A
JPH0626578A JP4121410A JP12141092A JPH0626578A JP H0626578 A JPH0626578 A JP H0626578A JP 4121410 A JP4121410 A JP 4121410A JP 12141092 A JP12141092 A JP 12141092A JP H0626578 A JPH0626578 A JP H0626578A
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displacement
monitoring device
mechanical seal
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inclined surface
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井 彌 太 郎 永
Yuji Yamauchi
内 祐 二 山
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3492—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member with monitoring or measuring means associated with the seal
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Abstract

(57)【要約】 【目的】少ないセンサで回転体の複数の方向の変位を検
出できる回転体の挙動監視装置を提供する。 【構成】従動環１の外周に傾斜面１０を形成し、この傾
斜面１０の変位を変位センサ１１により検出し、ハイパ
スフィルタ１３とローバスフィルタ１４により周期の短
い半径方向変位と周期の長い軸線方向変位に分離する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は回転体の挙動監視装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】回転軸をシールするメカニカルシール等
において、回転軸やメカニカルシールのシールリングの
挙動を監視することは極めて重要である。メカニカルシ
ールにおいては、シール面を形成するシールリングの半
径方向の変位や軸線方向の変位を監視することにより、
メカニカルシールの漏れの発生を事前に予知することが
可能であり、このような異常を予知する装置が既に提案
されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし従来の装置は、
メカニカルシールのシールリングなど回転体の半径方向
と軸線方向の両方の挙動を監視するために、少なくとも
２つの変位センサを備え付ける必要があり、そのため費
用が嵩む上、取付位置の工夫や取付作業に手間が掛かる
問題があった。特にメカニカルシールの場合、高温、高
圧、腐食性薬液等の環境下に変位センサを取り付ける場
合も多く、これらの環境に耐えるための構成が必要なた
めコストの高いセンサを多数取り付ける必要がある等の
問題があった。本発明は上記した従来技術の問題点を解
決することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の回転体の挙動監視装置は、回転体に設けられ
た軸線方向に傾斜する傾斜面と、該傾斜面の変位を計測
するセンサ手段とを備えたことを特徴とする。
【０００５】
【作用】軸線方向に傾斜する傾斜面には、回転体の複数
の方向の変位、例えば半径方向の変位と軸線方向の変位
が合成されて表れる。これをセンサ手段で計測すること
により１つのセンサで半径方向と軸線方向等複数の方向
の変位を計測することが可能である。
【０００６】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図１は本発明をメカニカルシールに適用した場合の
実施例を示すもので、半断面図である。このメカニカル
シールは回転軸３に支持リング４を介して装着され回転
軸３と共に回転し且つ軸線Ｃ方向に従動可能な従動環１
とケーシング５０側に装着され非回転で非従動の非従動
環２とを有し、該従動環１と非従動環２の端面が摺動接
触して形成するシール面Ｓにより機内側Ｆがシールされ
るように構成されている。５は従動環１を非従動環２方
向に押圧するスプリングである。また７はＯリングであ
る。
【０００７】従動環１はリング状の円錐台形状をなして
おり、その周側面が図示するように断面が軸線Ｃ方向に
傾斜する傾斜面１０になっている。この傾斜面１０に対
して該傾斜面１０の変位を計測する変位センサ１１が設
けられている。
【０００８】変位センサ１１としては渦電流式変位セン
サや光学式の変位センサ或いは靜電容量型の変位センサ
等を使用することが可能であり、傾斜面１０の位置変化
を検出できるものであればどのようなものでも使用可能
である。
【０００９】傾斜面１０の変位は、半径方向の変位と軸
線方向の変位が混合された変位となっている。従って、
変位センサ１１から出力される変位信号も半径方向の変
位信号と軸線方向の変位信号が重畳された信号になって
いる。
【００１０】しかし、メカニカルシールの場合半径方向
の変位は回転軸３の回転に伴う周期の非常に短い変位で
あり、一方軸線方向の変位は従動環１と非従動環２のシ
ール面Ｓの摩耗に伴う変位や回転軸３の軸線方向の熱膨
張や封液の圧力変動による周期の大きな変位であるか
ら、変位のスペクトル特性に応じたフィルタを使用する
ことにより変位センサ１１の信号から半径方向の変位信
号と軸線方向の変位信号を簡単に分離することができ
る。
【００１１】このため、図１に示すように変位センサ１
１からの信号を変換器１２で所定の信号処理を加えた上
で、ハイパスフィルタ１３とローバスフィルタ１４によ
り信号の分離を行うようになっている。即ちハイパスフ
ィルタ１３からは周期の短い半径方向の変位信号が出力
され、ローバスフィルタ１４からは周期の長い軸線方向
の変位信号が出力されるように構成されている。これら
の信号は増幅器１５にて増幅され、演算器１６で所定の
処理を施され、表示器１７に表示されるように構成され
ている。
【００１２】図２に表示器１７に得られた変位信号の一
例を示す。点線で示すのが周期の短い半径方向の変位で
あり、実線で示すのが周期の長い軸線方向の変位であ
る。この例では、時間の経過と共にシール面Ｓが摩耗し
ていく状態を示しており、半径方向の信号にあまり変化
はないが、軸線方向には従動環１が非従動環２方向に移
動していく様子が示されている。なお、軸線方向のグラ
フこの例では下さがりであるが、傾斜面１０の方向や変
位センサ１１の性質により反対に上あがりになることも
ある。
【００１３】図３はシール面Ｓが開口していく状態の例
を示すものである。一般にシール面Ｓの開口は従動環１
への異物の滞積やパッキンの噛み込みにより、従動環１
がフローティングしなくなり、固定気味になることに起
因している。そのため半径方向の変位は時間経過と共に
次第に軸の変位に同調していく。一方軸線方向には従動
環１が非従動環２から離れる方向に変位していく。この
ように、傾斜面１０の変位を検出することによりメカニ
カルシールの挙動を監視することが可能になる。
【００１４】なお図１の実施例では従動環１の外周面に
傾斜面１０を形成しているが、これに限定されるもので
はなく、従動環１の内周面に傾斜面１０を形成しても良
い。図４はその一実施例を示すもので、ここでは回転軸
３のスリーブ６の外周と従動環１内周との隙間を大きく
し、ここに変位センサ１１をセンサ支持具２０を介して
挿入し、該傾斜面１０の変位を検出するように構成され
ている。この構成の場合変位センサ１１が機内側Ｆにな
く、大気側Ａにあるため機内側Ｆの密封流体に晒される
ことがなく、特殊なセンサを用いる必要がない利点があ
る。
【００１５】図５の実施例は従動環１がケーシング５０
側に装着され、従動環１が回転しない所謂静止型のメカ
ニカルシールに本発明を適用した実施例を示すものであ
る。このように本発明はメカニカルシールのどのような
タイプにも適用可能である。
【００１６】図６は同様に静止型のメカニカルシールの
従動環１のシール面Ｓと反対側の背端側を機外の大気側
Ａに延出し、該延出部２１の外周に傾斜面１０を形成し
た実施例を示すものである。この場合も変位センサ１１
が大気側Ａにあるため、特殊センサを用いる必要がな
い。
【００１７】図７の実施例は、延出部２１に長穴２２を
設けて、ここに回転軸３（スリーブ６）の変位を検出す
るための変位センサ２３を貫通させて回転軸３の外周面
の変位を検出するように構成されている。この構成によ
れば、変位センサ１１で傾斜面１０の変位を検出してメ
カニカルシールの挙動を監視すると同時に変位センサ２
３により回転軸３の挙動も同時に監視できる。特に回転
軸３を基準として従動環１の挙動の判断を行える。しか
も変位センサ１１と変位センサ２３を近接させて設ける
ことができるため、回転軸３の挙動を基準とする場合の
監視誤差を減らすことが可能である。なお、この実施例
ではスリーブ６に傾斜面１０を形成せず、スリーブ６
（即ち回転軸３）の半径方向の変位のみを検出している
が、ここに傾斜面１０を形成して軸線方向の変位も検出
するようにしても良い。
【００１８】図８に示す実施例は従動環１だけではな
く、回転軸３に円錐台形のテーパリング２５を装着し、
その傾斜面２６の変位を変位センサ２３で監視するよう
に構成したものである。この実施例でも同様に回転軸３
の変位を基準として従動環１の変位を監視することが可
能になる。しかも、センサの数は少なくても良い等の利
点がある。
【００１９】以上説明した構成によれば、１つの変位セ
ンサ１１で半径方向と軸線方向に変位の検出が可能であ
り、変位センサ１１の数を減少することが可能になる。
また、図４及び図６と図７の実施例では変位センサ１１
を大気側Ａに設けることが可能であり、特殊なセンサを
用いる必要がない効果がある。更に図７と図８の実施例
では回転軸３の挙動も同時に監視でき、これを基準とし
て従動環１の挙動を監視して、種々の判断を行うことが
できる等の効果がある。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明の回転体の挙
動監視装置は、回転体に設けられた軸線方向に傾斜する
傾斜面と、該傾斜面の変位を計測するセンサ手段とを備
えているため、１つのセンサで複数の方向の変位を計測
することが可能になる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すブロック図。
【図２】本発明の一実施例の動作説明図。
【図３】本発明の一実施例の動作説明図。
【図４】本発明の他の実施例を示す半断面図。
【図５】本発明の更に他の実施例を示す半断面図。
【図６】本発明の更に他の実施例を示す半断面図。
【図７】本発明の更に他の実施例を示す半断面図。
【図８】本発明の更に他の実施例を示す半断面図。
【符号の説明】
１：従動環、２：非従動環、３：回転軸、４：支持リン
グ、５：スプリング、６：スリーブ、７：Ｏリング、１
０：傾斜面、１１：変位センサ、１２：変換器、１３：
ハイパスフィルタ、１４：ローバスフィルタ、１５：増
幅器、１６：演算器、１７：表示器、２０：センサ支持
具、２１：延出部、２２：長穴、２３：変位センサ、２
５：テーパリング、２６：傾斜面、５０：ケーシング。
【手続補正書】
【提出日】平成５年６月１８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回転体に設けられた軸線方向に傾斜する
    傾斜面と、 該傾斜面の変位を計測するセンサ手段と、 を備えたことを特徴とする回転体の挙動監視装置。
  2. 【請求項２】 回転体がメカニカルシールの軸線方向に
    移動可能な従動環である、請求項１に記載の回転体の挙
    動監視装置。
  3. 【請求項３】 前記回転体が回転軸である請求項１に記
    載の回転体の挙動監視装置。
  4. 【請求項４】 前記回転体がメカニカルシールの軸線方
    向に移動可能な従動環と該メカニカルシールが装着され
    た回転軸であり、前記センサ手段が該従動環と回転軸に
    設けられた傾斜面の変位を計測する、 請求項１に記載の回転体の挙動監視装置。
  5. 【請求項５】 前記センサ手段の出力信号をそのスペク
    トル特性に応じて分離する分離手段を備えた、 請求項１乃至請求項４の中のいずれか１項に記載の回転
    体の挙動監視装置。
  6. 【請求項６】 前記センサ手段の出力信号をそのスペク
    トル特性に応じて分離し、半径方向の変位を表す信号と
    軸線方向の変位を表す信号とを出力する分離手段を備え
    た、 請求項１乃至請求項４の中のいずれか１項に記載の回転
    体の挙動監視装置。
  7. 【請求項７】 前記分離手段がフィルタである、 請求項５又は６に記載の回転体挙動監視装置。
  8. 【請求項８】 回転環と非回転環とでシール面を形成
    し、回転環と非回転環の少なくとも１方が軸線方向に従
    動可能な従動環であるメカニカルシールにおいて、 前記従動環に設けられた軸線方向に傾斜する傾斜面と、 該傾斜面の変位を計測するセンサ手段と、 を備えたことを特徴とするメカニカルシールの挙動監視
    装置。
  9. 【請求項９】 前記センサ手段からの出力をスペクトル
    特性に応じて分離し、半径方向の変位信号と軸線方向の
    変位信号を出力するフィルタ手段を備えた、 請求項８に記載のメカニカルシールの挙動監視装置。
  10. 【請求項１０】 前記傾斜面を従動環の大気側露出部に
    設けた、 請求項８に記載のメカニカルシールの挙動監視装置。
  11. 【請求項１１】 前記傾斜面を従動環の外周側に設け
    た、 請求項８又は請求項１０に記載のメカニカルシールの挙
    動監視装置。
  12. 【請求項１２】 前記傾斜面を従動環の内周側に設け
    た、 請求項８又は請求項１０に記載のメカニカルシールの挙
    動監視装置。
  13. 【請求項１３】 従動環の一端を大気側に延出し、該延
    出部に前記傾斜面を設けた、 請求項８に記載のメカニカルシールの挙動監視装置。
  14. 【請求項１４】 前記延出部に孔を設け、この孔を介し
    てメカニカルシールが装着されている回転軸の変位を検
    出する回転軸センサ手段を設けた、 請求項１３に記載のメカニカルシールの挙動監視装置。
  15. 【請求項１５】 回転軸センサ手段により変位を計測さ
    れる部分を軸線方向に傾斜する傾斜面とした、 請求項１４に記載のメカニカルシールの挙動監視装置。
  16. 【請求項１６】 回転軸に装着された回転環と非回転環
    とでシール面を形成し、回転環と非回転環の少なくとも
    １方が軸線方向に従動可能な従動環であるメカニカルシ
    ールにおいて、 前記従動環に設けられた軸線方向に傾斜する第１の傾斜
    面と、 該傾斜面の変位を計測する第１のセンサ手段と、 前記回転軸に設けられた軸線方向に傾斜する第２の傾斜
    面と、 該傾斜面の変位を計測する第２のセンサ手段と、 を備えたことを特徴とするメカニカルシールの挙動監視
    装置。
  17. 【請求項１７】 前記第１と第２のセンサ手段からの出
    力をスペクトル特性に応じて分離し、半径方向の変位信
    号と軸線方向の変位信号を出力するフィルタ手段を備え
    た、 請求項１６に記載のメカニカルシールの挙動監視装置。
  18. 【請求項１８】 回転軸にテーパリングを装着し、該テ
    ーパリングのテーパ面を前記傾斜面とした、 請求項１６に記載のメカニカルシールの挙動監視装置。
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