JPH0754699Y2 - メカニカルシール - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、発電機用水車等におい
て河川水等の固形分含有流体を軸封させる場合に好適す
るメカニカルシールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種メカニカルシールとして
は、回転軸に固定された回転側密封端面部材と、シール
ケーシングのリテーナ部に二次シールを介在させた状態
で軸線方向摺動可能に内嵌保持された静止側密封端面部
材と、静止側密封端面部材を回転側密封端面部材に圧接
させるべく附勢する附勢部材とを具備して、両密封端面
部材の相対回転摺接部分において、該摺接部分より外周
側の被密封流体領域と内周側の非密封流体領域とを遮蔽
シールさせるように構成されたものが良く知られてい
る。

【０００３】ところで、かかるメカニカルシールにあっ
ては、被密封流体中に固形分が含有されていることから
両密封端面部材の摺接部分が摩耗し易いが、かかる摩耗
が発生した場合にも、その摩耗量に応じて静止側密封端
面部材が附勢部材による附勢力により追従移動せしめら
れる（以下「追従性」という）ことから、両密封端面部
材の相対回転摺接作用つまりシール機能はこれが低下す
ることなく良好に維持される。また、一般には、清浄液
を両密封端面部材の摺接部分に供給させるようにして、
被密封流体中の固形分が摺接部分に侵入するのを極力防
止し、固形分がシール機能に与える悪影響を可及的に回
避するように図っている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】しかし、被密封流体中
の固形分は、シールケーシングのリテーナ部とこれに二
次シールを介して内嵌保持された静止側密封端面部材と
の間隙部分にも侵入，滞留するため、該部分に固形分が
堆積したり、二次シールの当たり面に汚れが付着したり
する虞れがある。

【０００５】而して、かかる状態となると、静止側密封
端面部材の追従性が低下して、両密封端面部材の相対回
転摺接によるシール機能が損なわれたり、或いは二次シ
ールによるシール機能が低下して、二次シール部分から
大量漏れを生じるようになり、良好なシール機能を発揮
し得ない。

【０００６】本考案は、かかる点に鑑みてなされたもの
で、被密封流体が固形分を含有するものである場合に
も、その固形分の二次シール部分への侵入，滞留を防止
して、良好なシール機能を発揮しうるメカニカルシール
を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本考案のメカニカルシー
ルは、上記の目的を達成するために、特に、静止側密封
環端面部材の背面側に該部材とシールケーシングとで囲
繞形成された清浄液供給室と、シールケーシングに形成
されており、回転軸運転中における被密封流体領域の流
体圧力よりも高圧の清浄液を清浄液供給室に供給する清
浄液供給路と、静止側密封端面部材に形成されており、
清浄液供給室に供給された清浄液を前記相対回転摺接部
分へと噴出させるフラッシング通路と、を具備するフラ
ッシング機構を設けると共に、静止側密封端面部材に、
前記二次シールの近傍であって被密封流体領域に臨む外
周部分に開口して該開口部から清浄供給室に供給された
清浄液を被密封流体領域へと噴出させる清浄液噴出通路
を形成してなる、二次シール部分洗浄機構を設けたもの
である。

【０００８】

【作用】清浄液供給路から清浄液供給室に供給された清
浄液は、フラッシング通路から両密封端面部材の相対回
転摺接部分へと噴出される。したがって、この相対回転
摺接部分における潤滑及び被密封流体中の固形分の侵入
阻止が効果的に行われて、両密封端面部材の相対回転摺
接作用が円滑に行われる。 また、清浄液供給室に供給さ
れた清浄液の一部は、同時に、清浄液噴出通路の開口部
から噴出される。この清浄液の噴出により、二次シール
の近傍からリテーナ部と静止側密封端面部材との間隙を
通って被密封流体領域へと向かう清浄液の流れが生じ
る。この流れにより、被密封流体中の固形分が上記間隙
に侵入，滞留するのが阻止されて、二次シールの当たり
面に汚れが付着したり該間隙に堆積したりすることがな
い。

【０００９】

【実施例】以下、本考案の構成を図１及び図２に示す実
施例に基づいて具体的に説明する。この実施例は、本考
案を発電機用横軸チューブラ水車のインペラ（ランナ）
軸に装置されて河川水を軸封するためのメカニカルシー
ルに適用した例に係る。

【００１０】すなわち、この実施例のメカニカルシール
は、図１及び図２に示す如く、インペラ（ランナ）軸で
ある回転軸１に固定された回転側密封端面部材２と、回
転軸１と同心状をなしてシールケーシング３に保持され
た静止側密封端面部材４と、静止側密封端面部材４を回
転側密封端面部材２方向に附勢する附勢部材たるコイル
スプリング５と、両端面部材２，４間の潤滑等を行うフ
ラッシング機構６と、二次シール当たり面の洗浄等を行
う二次シール部分洗浄機構７とを具備し、両密封端面部
材２，４の相対回転摺接部分において、該摺接部分より
外周側の河川水領域たる被密封流体領域Ａと内周側の大
気領域たる非密封流体領域Ｂとを遮蔽シールさせるよう
に構成されている。

【００１１】回転側密封端面部材２は、回転軸１に固定
環８を介して嵌挿固定された回転密封環９からなる。こ
の回転密封環９はＳＵＳ３０４等の耐蝕性金属製又はセ
ラミックス製のものであり、金属製のものでは、特に、
静止側密封端面部材４と摺接する密封端面をステライ
ト，セラミックス等の硬質材によるコーティング層９ａ
で構成してある。

【００１２】シールケーシング３には、二次シール当た
り面として機能する円形内周面１０ａを有するリテーナ
部１０とその内部に同心配置された保持筒部１１と両部
１０，１１間を連結する環状壁部１２とが設けられてい
て、回転軸１が保持筒部１１を同心状に洞貫するように
なされている。

【００１３】静止側密封端面部材４は、リテーナ部１０
の内周面１０ａと保持筒部１１の外周面との間に嵌挿さ
れた保持環１３と、保持環１３に取付けられた押え環１
４と、両環１３，１４間に挟圧固定された静止密封環１
５とからなる。

【００１４】保持環１３は、その外周部に装着した二次
シールたるＯリング１６を介してリテーナ部１０に液密
状態で軸線方向摺動可能に内嵌保持されている。Ｏリン
グ１６はリテーナ部１０の内周面１０ａに摺接して、静
止側密封端面部材４の軸線方向移動を許容しつつこれと
リテーナ部１０との間を二次シールする。

【００１５】押え環１４は、保持環１３に締着させるこ
とによって静止密封環１５を両環１３，１４間に挟圧固
定させるものである。この押え環１４にはシールケーシ
ング３に植設した回り止めピン１７が挿通されていて、
静止側密封端面部材４をその軸線方向移動を許容させつ
つ回転不能に保持させている。

【００１６】静止密封環１５は、回転密封環９の密封端
面９ａに接触する密封端面１５ａに環状溝１５ｂを凹設
したもので、軟質材や硬質材（例えば、熱硬化性樹脂で
無機繊維を固化させたものやカーボン或いはＳｉＣ等の
セラミックス）で構成されている。

【００１７】ところで、静止側密封端面部材４を構成す
る各環１３，１４，１５は、何れも、周方向に二分割さ
れたもので、分割端面間をフランジ連結することによっ
て環形態に一体化されるように構成されている。かかる
分割構造とすることによって、装置全体の分解，組立を
必要とすることなく、静止側密封端面部材４の組込みや
メンテナンス（回転密封環９との摺接作用により摩耗し
易い静止密封環１５の交換等）を容易に行いうるように
図っている。

【００１８】コイルスプリング５は環状壁部１２と保持
環１３との間に介挿されていて、静止密封環１５を回転
密封環９に押圧附勢する。このコイルスプリング５の附
勢力により、静止密封環１５が回転密封環９との摺接作
用による摩耗量に応じて回転密封環９方向に追従変位さ
れて、両密封端面９ａ，１５ａを良好な接触状態に維持
する。

【００１９】フラッシング機構６は、静止側密封環端面
部材４の背面側に該部材４とシールケーシング３とで囲
繞形成された清浄液供給室１８と、シールケーシング３
に形成されており、回転軸運転中における被密封流体領
域Ａの流体圧力よりも高圧の清浄液２２を清浄液供給室
１８に供給する清浄液供給路１９と、静止側密封端面部
材４に形成されており、清浄液供給室１８に供給された
清浄液２２を両密封端面部材４，９の相対回転摺接部分
へと噴出させるフラッシング通路１５ｂ，２０，２１，
２３と、を具備する。フラッシング通路は、静止密封環
１５の端面に形成された環状溝１５ｂと、保持環１３に
形成されて清浄液供給室１８に連通する清浄液通路２０
と、静止密封環１５に形成されて環状溝１５ｂと保持環
１３の清浄液通路２０とを連通接続する清浄液通路２１
と、静止密封環１５に形成されて環状溝１５ｂから静止
密封環１５の外周面へと貫通する噴出孔２３とからな
る。したがって、清浄液供給路１９から清浄液供給室１
８に供給された清浄液２２を環状溝１５ｂから上記相対
回転摺接部分つまり両密封端面９ａ，１５ａ間に噴出さ
せることにより、両密封端面９ａ，１５ａ間の潤滑を行
うと共に両密封端面９ａ，１５ａ間への異物つまり河川
水中の固形分の侵入を阻止して、両密封端面９ａ，１５
ａの摺接作用を円滑に行わしめるうる。更には、清浄液
２２を噴出孔２３から静止密封環１５の外周面側にも噴
出させることによって、河川水中の固形分の両密封端面
９ａ，１５ａ間への侵入の更なる防止を図りうる。清浄
液２２としては、被密封流体の性状に応じて適宜に選定
され、被密封流体に混入しても支障がないものを使用す
る。また清浄液２２の圧力は、回転軸運転中における被
密封流体領域Ａの圧力より若干高く設定しておくが、こ
の実施例では、清浄液２２として、インペラ（ランナ）
部の圧力より０．１〜１．０Kg/cm²程度高圧の清浄水を
使用している。

【００２０】二次シール部分洗浄機構７は、図１及び図
２に示す如く、静止側密封端面部材４の保持環１３に、
前記清浄液供給室１８に連通し且つ二次シール１６の近
傍位において被密封流体領域Ａに開口２４ａする清浄液
噴出通路２４を形成してなり、前記フラッシング機構６
により清浄液供給室１８に供給された清浄液２２の一部
を、二次シール１６の当たり面１０ａに向けて噴出させ
るように構成されている。なお、清浄液噴出通路２４
は、保持環１３の周方向に断続的に複数箇所開口２４ａ
するようにしても、連続的に（環状をなして）開口２４
ａするようにしてもよい。

【００２１】したがって、かかる二次シール部分洗浄機
構７によれば、二次シール部分から二次シール当たり面
１０ａに沿って被密封流体領域Ａへと向かう流れが生
じ、この流れによって二次シール部分への固形分の侵
入，滞留が阻止されると共に当たり面１０ａが洗浄され
ることになる。その結果、リテーナ部１０と静止側密封
端面部材４との間隙部分２５に固形分が堆積したり、当
たり面１０ａに汚れが付着したりするようなことがな
く、静止側密封端面部材４の追従性及び二次シール１６
によるシール機能が良好に維持される。

【００２２】なお、本考案の構成は上記実施例に限定さ
れるものではなく、本考案の基本原理を逸脱しない範囲
において適宜に改良，変更することができる。

【００２３】

【００２４】また、本考案のメカニカルシールは、上記
した発電機用横軸チューブラ水車の他、スラリ水等の固
形分含有流体を軸封させる必要のあるあらゆる機器にお
いて好適に使用することができる。

【００２５】

【考案の効果】以上の説明から明らかなように、本考案
によれば、被密封流体が河川水のような固形分含有流体
である場合にも、回転軸運転中において、フラッシング
機構による清浄液の噴出作用により、両密封端面部材の
相対回転摺接部分における潤滑や異物（河川水中の固形
分）の侵入阻止を効果的に行い得て、両密封端面部材の
相対回転摺接作用によるシール機能を円滑且つ良好に維
持することができると共に、同時に、二次シール部分洗
浄機構による清浄液の噴出作用により、二次シール部分
における固形分の侵入，堆積，付着を効果的に防止し
て、静止側密封端面部材の追従性や二次シール機能の低
下を未然に回避することができ、その結果、長期に亘っ
て良好なシール機能を発揮させうる。しかも、フラッシ
ング機構のフラッシング通路への清浄液供給手段と二次
シール部分洗浄機構の清浄液噴出通路への清浄液供給手
段とを兼用したから、両清浄液供給手段を各別に設ける
場合に比して、両機構の制御が容易となり、メカニカル
シール全体の構造を簡略化，小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るメカニカルシールを示した要部の
縦断側面図である。

【図２】図１の一部を拡大して示す詳細図である。

【符号の説明】

１…回転軸、２…回転側密封端面部材、３…シールケー
シング、４…静止側密封端面部材、５…コイルスプリン
グ（附勢部材）、６…フラッシング機構、７…二次シー
ル部分洗浄機構、１６…Ｏリング（二次シール）、１８
…清浄液供給室、１９…清浄液供給路、１５ｂ…環状溝
（フラッシング通路）、２０，２１…清浄液通路（フラ
ッシング通路）、２２…清浄液、２３…噴出孔（フラッ
シング通路）、２４…清浄液噴出通路、２４ａ…開口
部、Ａ…被密封流体領域、Ｂ…非密封流体領域。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸に固定された回転側密封端面部材
   と、シールケーシングのリテーナ部に二次シールを介在
   させた状態で軸線方向摺動可能に内嵌保持された静止側
   密封端面部材と、静止側密封端面部材を回転側密封端面
   部材に圧接させるべく附勢する附勢部材とを具備して、
   両密封端面部材の相対回転摺接部分において、該摺接部
   分より外周側の被密封流体領域と内周側の非密封流体領
   域とを遮蔽シールさせるように構成されたメカニカルシ
   ールにおいて、静止側密封環端面部材の背面側に該部材
   とシールケーシングとで囲繞形成された清浄液供給室
   と、シールケーシングに形成されており、回転軸運転中
   における被密封流体領域の流体圧力よりも高圧の清浄液
   を清浄液供給室に供給する清浄液供給路と、静止側密封
   端面部材に形成されており、清浄液供給室に供給された
   清浄液を前記相対回転摺接部分へと噴出させるフラッシ
   ング通路と、を具備するフラッシング機構を設けると共
   に、静止側密封端面部材に、前記二次シールの近傍であ
   って被密封流体領域に臨む外周部分に開口して該開口部
   から清浄供給室に供給された清浄液を被密封流体領域へ
   と噴出させる清浄液噴出通路を形成してなる、二次シー
   ル部分洗浄機構を設けてあることを特徴とするメカニカ
   ルシール。