JP4111733B2 - 軸封装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸封装置に関する。更に詳しくは、例えば、攪拌機などの高圧又は超高圧撹拌流体をシールするのに適した軸封装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
本発明に関する関連技術として図4に示すメカニカルシールが存在する。図4は、高圧用メカニカルシールの断面図である。
図4に於いて、攪拌機150に於けるケーシング151に設けられた軸受部に回転軸175が回転自在に支持されている。そして、回転軸175がケーシング151の内部と外部に貫通状態に配置されている。この撹拌機150内は高圧の被密封流体(揚液)Aが充填されている。
【0003】
この回転軸175が貫通したケーシング151との間は、3つの空室152A、152B、152Cに区画されている。この各空室152は被密封流体A側から順に第1空室152A、第2空室152B及び第3空室152Cに形成されている。
この第1空室152Aには、例えば、被密封流体Aの圧力が20MPaの場合には、この被密封流体Aの圧力より1段下げた15MPaの圧力流体を第1配管153Aを介して供給されている。次に、第2空室152Bには第1空室152A内の圧力より更に1段下げた10MPaの圧力流体を第2配管153Bを介して供給している。更に、第3空室には、第2空室152B内の圧力より更に1段下げた5MPaの圧力流体を第3配管153Cを介して供給している。このように被密封流体Aの高圧力に応じて段階的に圧力を一定圧づつ降下させるように多段階圧力の空室に構成される。
このような手段を講じないと、高圧力により第1メカニカルシール装置110が破損することになる。
【0004】
この第1空室152A、第2空室152B及び第3空室152Cには、各々メカニカルシール装置110、120、130が内在し、この各メカニカルシール装置110、120、130は、被密封流体A側から外部に向かって順に第1メカニカルシール装置110と、第2メカニカルシール装置120と、第3メカニカルシール装置130とが配置されている。
第1メカニカルシール装置110は、被密封流体Aが高圧であるために高圧用のメカニカルシール装置である。更に、第2メカニカルシール装置120、第3メカニカルシール装置130も圧力に応じて高圧用メカニカルシール装置120、130が用いられている。
【0005】
攪拌機150等の被密封流体Aは、高圧流体であるために、メカニカルシール装置110、120、130が用いられているものであって、ゴム状弾性材製のパッキンでは耐圧能力に問題が生じるので採用できない。このメカニカルシール装置110、120、130は、高圧流体用であり、その構成は、回転軸175にOリングを介してスリーブ111が嵌着されている。又、スリーブ111の段部には、ばね座用の支持部112が嵌着されている。又、スリーブ111の端部側に回転密封環113がOリングを介して移動自在に嵌合している。そして、支持部112に保持されたコイルスプリング114が回転密封環113を押圧するように装着されている。
一方、回転密封環113の摺動シール面113Aに密接する対向シール面115Aを設けた静止用密封環115が、Oリングを介してケース151の保持部に嵌着している。
【0006】
第2メカニカルシール装置120及び第3メカニカルシール装置130も第1メカニカルシール装置110と同様に構成されている。
この第1メカニカルシール装置110は、第1空室152A内の被密封流体Aの圧力より1段低くされた圧力と協働して高圧の被密封流体Aを効果的にシールしている。又、第2メカニカルシール装置120も同様にして、第2空室152B内の2段階に低圧にされた流体圧力と協働して第1空室152A内の圧力流体をシールしている。更に、第3メカニカルシール装置130も同様にして3段階に引き下げられた第3空室152C内の流体圧力と協働して第2空室152B内の圧力流体をシールしている。このように、段階的に低圧にされた各空室内で高性能のメカニカルシール装置により段階的にシールすることにより初めて高圧の被密封流体Aをシールすることが可能になる。つまり、高圧力の流体に対しては、その高圧力に対し段階的に圧力を降下して対応しない限り、1個のメカニカルシール装置で対応しようとしても、高圧流体に耐られずに、メカニカルシール装置が早期に摩耗・損傷することになる。
【0007】
このために、多数の高価なメカニカルシール装置を用いなければ成らず、シールするための構造が大型になる問題が存する。更に、段階的なメカニカルシール装置の内の1個のメカニカルシール装置が故障すると、その両側の圧力差が大きくなるので、この圧力差が原因となって多段のすべてのメカニカルシール装置が故障することになる。更に、多段のメカニカルシール装置は、メカニカルシール装置の組立作業と共に、その取付のための加工が困難であり、コスト高に成っている。
更には、多段に各空室内に圧力が異なる圧力流体を供給することは、ポンプ及びその制御装置がコスト高になる問題がある。又、その流体圧力の制御が困難である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述のような問題点に鑑み成されたものであって、その発明が解決しようとする課題は、高価なメカニカルシール装置を多数個配列しなければならないので、軸封装置全体が高価に成る問題があるが、この問題を解決してシール装置を安価にすることにある。
更に、高圧被密封流体をシールするためには、多段階に多数のシール装置を取り付けなければならないので、構造が大型になる問題があるが、軸封装置の取り付ける場所を小さくして軸封装置を小型にすることにある。
又、高圧力の被密封流体に対して耐圧性とシール能力を発揮し、且つ被密封流体の圧力による故障を防止した軸封装置を得ることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述のような技術的課題を解決するために成されたものであって、その技術的解決手段は以下のように構成されている。
【0010】
請求項1に係わる本発明の軸封装置は、ハウジングと回転軸との間で被密封流体をシールする軸封装置であって、前記被密封流体側に設けられて前記被密封流体をシールする第1シール部と、前記第1シール部より低圧側に有する第2シール部と、前記第1シール部と前記第2シール部の間に有する流体室と、前記流体室の第1シール部側に連通する連通路と連通してシーラントを前記連通路へ流入させる流入通路と、前記流体室内に配置されて前記連通路から流入するシーラントを前記回転軸との間で減圧する減圧内面を有するフローティングリングと、前記流体室に連通して減圧されたシーラントを流出させる流出通路と、を具備し、前記第1シール部は前記被密封流体を遮断するとともに前記シーラントが被密封流体側へ漏洩するのをシールする構成にされたものである。
【0011】
この請求項1に係わる本発明の軸封装置では、フローティングリングで被密封流体に対応する高圧力のシーラントを減圧し、第1シール部を耐圧に機能変換するものである。このためにフローティングリングは耐強度、耐摩耗性のみの機能材質にすればよいので、シールを目的とするシール装置では得ることのできない減圧効果の大きいフローティングリングと低コストのシール部との組み合わせで耐久能力とシール能力を発揮する軸封装置が容易に得られる。
【0012】
又、フローティングリングはシーラントの圧力を減圧して第2シール部へ流すので、第1シール部を低圧用のシール部にすることができ、しかも安価にすることが可能になる。更に、フローティングリングは1個で高圧流体を減圧することが可能になるから、軸封装置を小型にできると共に、取付構造を簡単にすることが可能になる。更に、フローティングリングの上流に設けられた連通路でシーラントがフローティングリングにより堰止めされて減圧されるので、シーラントの減圧効果に優れる。
【0013】
請求項2に係わる本発明の軸封装置は、前記流入通路が前記第1シール部と前記流体室との間の連通路に連通すると共に、前記ハウジングと前記回転軸との間隙を介して前記流体室に連通しているものである。
【0014】
この請求項2に係わる本発明の軸封装置では、第1シール部と流体室との間の連通路に連通してハウジングと回転軸との間隙を介して流体室に連通しているので、フローティングリングでシーラントが圧力降下される前に流入通路と連通する連通路で圧力降下することができる。更に、ハウジングと回転軸との間隙で更なる圧力降下が可能になる。
このため、フローティングリングの減圧前段階で効果的に減圧することが可能になると共に、被密封流体の高圧力を支持して第1シール部が被密封流体の高圧力により損傷するのを効果的に防止することが可能になる。そして、フローティングリングを低耐圧材にすることもできると共に、第1シール部を簡単な機能のシール部を採用可能にする。その結果、軸封装置を小型化にして、安価にすることが可能になる。
【0015】
更に、流入通路を第1シール部と流体室との間の連通路に連通しているので第1シール部と流体室とを近接した配置にすることが可能になる。このために第1シール部と流体室との全体を小型に構成できる。
【0016】
請求項3に係わる本発明の軸封装置は、前記第1シール部と前記流体室との間の前記連通路のうちの第1シール部取付室に前記流入通路が連通すると共に、前記流入通路から流入するシーラントの圧力値が前記被密封流体の圧力値以下にされており、前記第1シール部の耐圧能力値が前記被密封流体の圧力値から前記シーラントの圧力値を引いた圧力値以上の範囲に構成されているものである。
【0017】
請求項3に係わる本発明の軸封装置では、第1シール部取付室に流入通路が連通しているので、被密封流体が高圧でも第1シール部取付室に流入するシーラントの圧力が被密封流体の圧力に近く、その被密封流体の圧力値とシーラントの圧力値との差が第1シール部の耐圧範囲であるので、第1シール部が圧力により故障するのを防止することが可能になる。また、第1シール部の摺動面が高圧の流体圧力により摺動発熱や摩耗が生じても第1シール部取付室に直接に流入するシーラントにより冷却と洗浄とを行い第1シール部の耐久能力を発揮させることができる。
【0018】
請求項4に係わる本発明の軸封装置は、前記第1シール部がメカニカルシール装置に構成されていると共に前記メカニカルシール装置の回転用密封環がスラストベアリングに支持されたスリーブに保持されているものである。
【0019】
この請求項4の本発明の軸封装置では、回転用密封環がスリーブに保持されていると共に、スリーブがスラストベアリングにより回転可能に支持されているので、メカニカルシール装置のシールする摺動面を正確に支持することが可能になる。そして、耐圧性を発揮するメカニカルシール装置を採用することが可能になる。
【0020】
請求項5に係わる本発明の軸封装置は、前記第2シール部の前記フローティングリング側と反対側に回転軸を回転可能に支持するベアリングを有し、前記ベアリングへ供給する潤滑油の供給通路を前記第2シール部が配置された第2シール部取付室に連通するものである。
【0021】
この請求項5に係わる本発明の軸封装置では、潤滑油が第2シール部のベアリング側の第2シール部取付室に連通しているから、第2シール部取付室に供給される潤滑油の圧力により第2シール部が支持される。このために、第2シール部がシーラントの圧力を受けても反対側から潤滑油の圧力により支持されるのでシーラントの漏れが防止され、シール能力と共に、圧力に対する耐圧能力を発揮する。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる好ましい実施の形態のシール装置を、その図面に基づいて詳述する。尚、以下に説明する各図面は、所謂、特許用の概念図ではなく、寸法関係が正確な設計図である。
【0023】
図1は本発明に係わる好ましい実施の形態を示す軸封装置1の断面図である。図1に於いて、ハウジング60には回転軸50が貫通する貫通孔61が設けられている。シール用のハウジング60は、第1ハウジング60Aと第2ハウジング60Bと第3ハウジング60C、第4ハウジング60Dに分割されていると共にボルト62Dを介して一体に結合されている。
更に、図示右側には軸受側の円筒状のハウジング60Eと、エンドカバー状のハウジング60Fが設けられている。このハウジング60Eと、ハウジング60Fはボルト62Cを介してハウジング60Bに取り付けられている。
【0024】
そして、これらのハウジング60A、60B、60C、60D、60E、60Fは基部のハウジング60Gにボルト62Aを介して取り付けられる。
この第1ハウジング60Aと第2ハウジング60Bと第3ハウジング60Cと、第4ハウジング60D、を含めてシール用ハウジング60を構成する。又、第5ハウジング60Eと第6ハウジング60Fは軸受用ハウジング60を構成する。
このシール用ハウジング60A、60B、60C、60Dと軸受用ハウジング60E、60Fを含めて全体がハウジング60である。
【0025】
ハウジング60の貫通孔61には機内A側に機内部66が形成されている。この機内部66に対し、ハウジング60には外部B側に内周溝状の第1シール部取付室26が形成されており、第1シール部取付室26は機内部66と間隙を介して連通している。この第1シール部取付室26には、第1シール部14が配置されている。この第1シール部14はメカニカルシールに構成されている。このメカニカルシールの代わりにセグメントシール、Oリング等のシール装置を用いることができる。
【0026】
第1シール部14のメカニカルシールは静止用密封環14Aと回転用密封環14Bから構成されている。静止用密封環14Aはハウジング60の凸部に密封に嵌合して回動不能に保持されている。
一方、回転用密封環14Bは、第1スリーブ51Aに設けられたフランジ部51A3に軸方向のみ移動自在に保持されている。そして、互いの相対シール面14Cで密接して被密封流体をシールする。
【0027】
第1シール部取付室26の第1シール部14より外部B側には、流入通路20が連通している。この流入通路20は第1シール部取付室26と流体室63との間の連通路22に連通させることも可能である。又、連通路22の流体室63側は回転軸50とハウジング60の貫通孔61との間が狭い間隙23に形成されている。
この流入通路20から、サラダ油等の作動油であるシーラントSが供給される。この作動油の圧力は被密封流体の圧力とほぼ同じ圧力、又は若干低圧(数字的には被密封流体の圧力より0.01から0.5MPa位い低い圧力)の圧力に構成されている。
この被密封流体の圧力より低圧の圧力差は、第1シール部14の耐圧機能範囲内にする必要がある。この耐圧機能範囲に保持すれば、被密封流体の圧力により第1シール部14の耐圧性が低下するのを防止できるからである。
【0028】
更に、第1シール部取付室26より外部B側には、流体室63が形成されている。この流体室63には一方の機内部66側の端面に第1固定ピン65Aが固着されていると共に、他方の外部B側の端面に第2固定ピン65Bが固着されている。更に、流体室63より外部B側には溝状の第2シール部取付室69が設けられている。
【0029】
更に、ハウジング60には第2シール部取付溝69に連通する流出通路67が形成されている。
この流出通路67は、ハウジング60に連結された第2配管72に連通している。この第2配管72の下流にはバルブV2を介して貯蔵タンクTが設けられている。更に、貯蔵タンクTに第2配管72により連通してポンプPFが設けられている。そして、後で詳述するフローティングリング2により減圧されたシーラントSは、流出通路67と第2配管72を介して貯蔵タンクTに戻されて収容される。
【0030】
更に、このシーラントSは、貯蔵タンクTからポンプPFの作動により、P1の圧力に変換されて第1配管71を介して流入通路20に戻される。シーラントCを圧送するポンプPFは、特殊のポンプを用いることなく、安価なポンプを用いることが可能である。
【0031】
このようにして、シーラントSは流体室63を介して減圧された後に循環されて、流入通路20に戻される。このシーラントSの圧力は、40MPaの圧力で流入通路20から第1シール部取付室26に流入し、第1シール部14と流体室63との間の連通路22を通って流体室63に流入する。この連通路22には流体室63側の回転軸50と貫通孔61との間に狭い間隙23が形成されているので、この間隙23でもシーラントSの圧力は減圧される。
更にシーラントSは、次の流体室63を通過するときに後述するフローティングリング2により40MPaの圧力P1が0.1から3MPaの圧力P2に減圧される。
このシーラントSの粘度は高粘度であれば、その粘度の高度に応じて減圧力が大きくなる。又、フローティングリング2と回転軸50との減圧間隙7の寸法の大小とも粘度による減圧効果が関係する。
【0032】
流体室63には、フローティングリング2が配置されている。フローティングリング2は、内周面が減圧内面3に形成されている。そして、フローティングリング2の減圧内面3と回転軸50に嵌着された第1スリーブ51Aの外周面51A1との間が減圧間隙7に形成されている。この減圧間隙7は、シーラントS(例えば、サラダ油)の粘度及び速度、並びにフローティングリング2の軸方向の長さに関係して減圧効果が生じる。
この減圧内面3には更に、後述する実施例のごとくラビリンスシールを設けて減圧効果を向上させることができる。減圧内面3にラビリンスシールを設けることにより、フローティングリング2の軸方向長さが短縮でき、小型化が可能となる効果を奏する。更に、減圧内面3をテーパ面に形成して減圧効果を発揮させることも可能である。
又、フローティングリング2の径の大きさにも減圧効果が関係する。
これらのデータを考慮してフローティングリング2は設計される。このフローティングリング2と回転軸50との減圧間隙7の寸法は0.01から0.5mmの範囲に形成されている。更に好ましくは、減圧間隙7を0.05から0.2mmにすると良い。
【0033】
更に、フローティングリング2は、シーラントSが流入する流入口側が流体室63の端面と近接する対向端面4に形成されている。又、外部B側がシール面5に形成されている。このシール面5は、流体室63の端面と対向端面4との間に周方向へ複数に配置されたコイルスプリング10により押圧されて静止環11の対向シール面12と密接している。
更に、対向端面4には第1係止凹部6が形成されており、この第1係止凹部6に第1固定ピン65Aが係合してフローティングリング2が回転軸50と共に回動しないように保持されている。そして、フローティングリング2は第1スリーブ51Aの外周面51A1の外周側に径方向へフリー状態に保持されている。
【0034】
静止環11は、フローティングリング2の外部B側に配置されている。この静止環11は対向シール12と反対の端面に第2係止凹部が形成されており、この第2係止凹部に第2固定ピン65Bが係止している。尚、静止環11は、フローティングリング2の一部品であり、第1スリーブ51Aとの間隙がフローティングリング2の減圧間隙7とほぼ同一に構成されている。このフローティングリング2と静止環11は耐圧強度を有する金属材料であれば良く、例えば、SiCセラミック、超硬合金等より製作される。尚、シール面5は対向シール面12に対しては回動はせずに径方向へ微少な揺動が生じるだけである。
【0035】
フローティングリング2の外部B側の第2シール部取付室69には、第2シール部15が設けられている。第2シール部15は、メカニカルシールに構成されている。
このメカニカルシール15は、回転用密封環16のシール面16Aと、静止密封環17の対向シール面17Aとを密接させてシーラントSをシールする。
又、この第2シール部取付溝69の外周面には、シール面16Aと対向シール面17Aとの相対摺動面を冷却する堰25が設けられている。そして、フローティングリング2側から流入したシーラントSを堰25を介してメカニカルシール15側に近接流入させ、相対摺動するシール面16A、17Aを冷却している。又、第2シール部15の他の実施例として、長方形断面のカーボン材製シールリングと、このシールリングの外周面と結合するカバーリングと、カバーリングの外周にガタースプリングを嵌合した構成のセグメントシールを配置することもできる。そして、第2シール部15により、フローティングリング2で減圧されたシーラントCを外部B側へ漏洩しないようにシールすると共に、シールした流体を流出通路67へ流すようにする。
【0036】
この第2シール部15は、ゴム材製のシールリップを用いることもできる。この第2シール部15は、低圧力のシーラントSが外部Bへ漏洩するのを防止すればよいから、シーラントS側のみシールする片面シールにすることが可能である。 更に1実施例として、ゴム材製のパッキン、ゴム材製のOリング等も利用できる。
【0037】
更に、回転軸50にはスリーブ51が嵌着されている。このスリーブ51は、3個の第1スリーブ51A、第2スリーブ51B、第3スリーブ51Cから構成されている。この内の第1スリーブ51Aの外周面51A1は、樹脂、表面焼き入れ又は金属のコーテングが施されて表面処理されている。このスリーブ51Aの表面処理された被覆層51A2は、フローティングリング2との摺動に対応して耐久性を発揮するようにされている。
第1スリーブ51Aの端面の外部B側には、回転用密封環16を回転軸50と共に回転可能に保持する第2スリーブ51Bが設けられている。更に、第2スリーブ51Bの外部B側には、軸受用の第3スリーブ51Cが回転軸50に嵌着している。更に、第1スリーブ51Aと第2スリーブ51Bと第3スリーブ51Cの一部の内周面18に嵌着する固定スリーブ53が回転軸50に嵌着している。そして、各スリーブ51はドライブピン55A、55Aを介して係合し、共に回動するように連結されている。
【0038】
第2スリーブ51Bのフランジ部51B1に固定されたドライブピンは、回転用密封環16の凹部と係止し、回転用密封環16を回転軸50と共周りするように回動させる。又、回転用密封環16はフランジ部51B1に取り付けられた複数のコイルばね19により静止用密封環17方向へ押圧されている。フローティングリング2側から減圧されて流入するシーラントSは、この回転用密封環16のシール面16Aと静止用密封環17の対向シール面17Aとの密接によりシールされる。
【0039】
以上のように、フローティングリング2と第1スリーブ51Aとの間に形成された減圧間隙7によりシーラントSの圧力は減圧される。
このとき、1実施例として、シーラントSの圧力は65MPaである。
又、その流量は10から15l/minである。
一方、減圧間隙7の寸法は0.05から0.2mmに構成されている(この減圧間隙7の寸法は、0.02から0.5mmの範囲について良好な結果が得られているが、シーラントSの圧力、粘度、流速と、フローティングリング2の軸方向の長さ、径の大きさ及びラビリンスシール等の形状により決定される)。
【0040】
この状態で軸封装置1を実験した結果は、流入通路20内の65MPa圧力が、第2配管72内では3MPa圧力に減圧された。しかも、第2シール部15からのシーラントSの漏れは認められない。更に、第2シール部15に変形や不具合は認められないし、シール能力は良好であると認められる。
【0041】
第3スリーブ51Cはハウジング60に取り付けられた軸受56A、56Bにより回転可能に支持されている。又、第3スリーブ51Cはスラストベアリング55により軸方向の力を支持している。そして、被密封流体の圧力及びシーラントSの圧力に対して軸方向に支持している。
そして、軸受56A、56Bとスラストベアリング55とを潤滑する潤滑油Lは供給通路57から供給される。この供給通路57は第2シール部取付室69に於ける第2シール部15の外部B側に連通している。更に、ハウジング60には第2シール部取付室69より軸受56A、56Bとスラストベアリング55とを通過して排出通路59に連通する循環通路58が形成されている。排出通路59は図示省略の循環装置に流入して浄化され、再度、供給通路57へ圧送される。
【0042】
この供給通路57から潤滑油Lを供給することにより第2シール部であるメカニカルシール15や軸受56A、56B、スラストベアリング55を潤滑すると共に冷却する。同時に、第2シール部取付室69に流入した潤滑油Lの圧力により第2シール部15を介してシーラントSの圧力に対向し第2シール部15に耐圧性を付与すると共に、シーラントSの漏洩を防止する。このため、第2シール部15は高度な機能を必要としないから、安価にすることが可能になる。
【0043】
図2は、本発明に係わる第2実施の形態を示す軸封装置1の断面図である。
この図2は、図1のフローティングリング2と、スリーブ51と、流出通路67の位置と、第1シール部14と、第2シール部15を除いてほぼ同一である。このフローティングリング2は、静止環11を不要とするものである。つまり、フローティングリング2の端部外周面は、ハウジング60に於ける貫通孔61の内周面にOリング68を介して嵌着されている。このOリング68は、ゴム材製であり、弾性変形が容易なシリコンゴム、アクリルゴム等のものを利用するとよい。
更に、フローティングリング2の減圧内面3はテーパ面3Bに形成されている。そして、減圧内面3には凹凸状のラビリンスシール3Aが、図2では4個形成されている。
【0044】
又、フローティングリング2は、図1の第1固定ピン65Aを不用とする。又、図1のコイルスプリング10も不用にすることができる。しかし、コイルスプリング10を付けたままでも良い。
更に、第1シール部14は、第1スリーブ51Aと摺動密接する樹脂材製リング14Dとゴム材製リング14Eとを組み合わせて1体に形成したものである。この第1シール部14の樹脂材製リング14Dはカーボン材製にしても良い。
又、第1シール部14のゴム状弾性材製リング14Eは、材質を、例えば、シリコンゴム、ブチルゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴムなどが用いられる。
この第1シール部14は、必要なら軸方向へ複数配置することもできる。この第1シール部14の配列個数は被密封流体の圧力、温度、種類等により設計される。又、必要に応じてパッキン、Oリング等も利用できる。
【0045】
又、流入通路20は第1シール部14と流体室63との間の連通路22に連通している。又、連通路22の流体室63側には間隙23が形成されている。そして、シーラントSは間隙23でも減圧される。その減圧されたシーラントSがフローティングリング2で更に減圧される。
この減圧されたシーラントSは、流体室63と第2シール部15との間に形成された流出通路67から流出する。
【0046】
図3は、本発明に係わる第3実施の形態を示す軸封装置1の断面図である。
この図3は、図1の軸封装置1と同様に構成されている。相違する点は、フローティングリング2の減圧内面3に凹凸状のラビリンスシール3Aが4個形成されている。このラビリンスシールは、1個又は2個でも良い。そして、第1シール部取付室26に連通した流入通路20から被密封流体とほぼ同圧又は、被密封流体の圧力より0.1から3MPa位低圧にされたシーラントSが流入して第1シール部14のメカニカルシールを介して被密封流体の圧力に対し反対側から対応し、被密封流体の漏洩を防止する。
【0047】
更に、第2シール部15は、第1スリーブ51Aと摺動密接する樹脂材製リング15Dとゴム材製リング15Eとを組み合わせて1体に形成したものである。この第2シール部15の樹脂材製リング15Dはカーボン材製にしても良い。
又、第2シール部15のゴム状弾性材製リング15Eは、材質を、例えば、シリコンゴム、ブチルゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴムなどが用いられる。
この第2シール部15の個数は、構造的に複数にしても良い。その個数はシーラントSの圧力、温度、種類等により設計される。又、必要に応じて1個のパッキン、Oリング等を配置することもできる。又、流出通路67は図2と同様に流体室63と第2シール部15との間に連通している。
【0048】
【発明の効果】
本発明に係わる軸封装置によれば、フローティングリングは耐強度、耐摩耗性の材料にすればよいので、シールのみを目的とするシール装置では得ることのできない耐久能力とシール能力が得られる効果を奏する。
又、耐圧のみを要件とするフローティングリングは材質のみでシーラントを介して被密封流体の圧力を支持するので、第1シール部を低圧機能にして安価にできる効果を奏する。
更に、フローティングリングは1個で高圧流体を減圧することが可能になるから、軸封装置全体を小型にできると共に、取付構造が簡単にできる効果を奏する。
【0049】
又、シーラントの圧力を連通路とフローティングリングの減圧間隙により減圧して第1シール部を介して被密封流体を耐圧してシールし、この減圧されたシーラントを更に回収するので、シーラントの使用量が少なくて経済的である。
【0050】
第1シール部と流体室との間の連通路に連通してハウジングと回転軸との間隙を介して流体室に連通しているので、フローティングリングでシーラントが圧力降下される前に流入通路と連通する連通路で圧力降下することができる効果を奏する。更に、ハウジングと回転軸との間隙で更なる圧力降下が可能になる効果を奏する。
このため、フローティングリングの減圧前段階で効果的に減圧することが可能になると共に、被密封流体の高圧力を支持して第1シール部が被密封流体の高圧力により損傷するのを防止する効果を奏する。そして、フローティングリングを低耐圧材にすることもできると共に、小型化を可能にする効果が期待できる。
【0051】
第1シール部取付室に流入通路が連通しているので、被密封流体が高圧でも第1シール部取付室に流入するシーラントの圧力が被密封流体の圧力に近く、その被密封流体の圧力値とシーラントの圧力値との差が第1シール部の耐圧範囲であるので、第1シール部が圧力により故障するのを効果的に防止する。
【0052】
又、潤滑油が第2シール部のベアリング側の第2シール部取付室に連通しているから、第2シール部取付室に供給される潤滑油の圧力により第2シール部が支持される。このために、第2シール部がシーラントの圧力を受けても反対側から潤滑油の圧力により支持されるので、シール能力と共に、シーラントの圧力に対する耐圧能力を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる1実施の形態を示す軸封装置の断面図である。
【図2】本発明に係わる2実施の形態を示す軸封装置の一部の断面図である。
【図3】本発明に係わる3実施の形態を示す軸封装置の一部の断面図である。
【図4】従来例の軸封装置の断面図である。
【符号の説明】
1 軸封装置
2 フローティングリング
3 減圧内面
3A ラビリンスシール
3B テーパ面
4 対向端面
5 シール面
6 第1係止凹部
7 減圧間隙
10 コイルスプリング
11 静止環
12 対向シール
14 第1シール部
14A 静止用密封環
14B 回転用密封環
14C 摺動面
14D 樹脂材製リング
14E ゴム状弾性材製リング
15 第2シール部
15D 樹脂材製リング
15E ゴム状弾性材製リング
16 回転用密封環
16A シール面
17 静止用密封環
17A 対向シール面
18 内周面
19 コイルばね
20 流入通路
22 連通路
23 間隙
25 堰
26 第1シール部取付室
50 回転軸
51 スリーブ
51A 第1スリーブ
51A1 外周面
51A2 被覆層
51A3 フランジ部
51B 第2スリーブ
51B1 フランジ部
51C 第3スリーブ
53 固定スリーブ
55 スラストベアリング
55A ドライブピン
56A 軸受
56B 軸受
57 供給通路
58 循環通路
59 排出通路
60 ハウジング
60A 第1ハウジング
60B 第2ハウジング
60C 第3ハウジング
60D 第4ハウジング
60E 第5ハウジング
60F 第6ハウジング
61 貫通孔
63 流体室
65A 第1固定ピン
65B 第2固定ピン
66 機内部
67 流出通路
68 Oリング
69 第2シール部取付室
71 第1配管
72 第2配管
A 機内
B 外部
S シーラント
Claims (5)
- ハウジングと回転軸との間で被密封流体をシールする軸封装置であって、
前記被密封流体側に設けられて前記被密封流体をシールする第1シール部と、
前記第1シール部より低圧側に有する第2シール部と、
前記第1シール部と前記第2シール部の間に有する流体室と、
前記流体室の第1シール部側に連通する連通路と連通してシーラントを前記連通路へ流入させる流入通路と、
前記流体室内に配置されて前記連通路から流入するシーラントを前記回転軸との間で減圧する減圧内面を有するフローティングリングと、
前記流体室に連通して減圧されたシーラントを流出させる流出通路と、を具備し、前記第1シール部は前記被密封流体を遮断するとともに前記シーラントが被密封流体側へ漏洩するのをシールする構成にされたことを特徴とする軸封装置。 - 前記流入通路は前記第1シール部と前記流体室との間の連通路に連通すると共に前記ハウジングと前記回転軸との間隙を介して前記流体室に連通していることを特徴とする請求項1に記載の軸封装置。
- 前記第1シール部と前記流体室との間の前記連通路のうちの第1シール部取付室に前記流入通路が連通すると共に、前記流入通路から流入するシーラントの圧力値が前記被密封流体の圧力値以下にされており、前記第1シール部の耐圧能力値が前記被密封流体の圧力値から前記シーラントの圧力値を引いた圧力値以上の範囲に構成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の軸封装置。
- 前記第1シール部がメカニカルシールに構成されていると共に前記メカニカルシールの回転用密封環がスラストベアリングに支持されたスリーブに保持されていることを特徴とする請求項1又は請求項2又は請求項3に記載の軸封装置。
- 前記第2シール部の前記フローティングリング側と反対側に前記回転軸を回転可能に支持するベアリングを有し、前記ベアリングへ供給する潤滑油の供給通路を前記第2シール部が配置された第2シール部取付室に連通することを特徴とする請求項1又は請求項2又は請求項3又は請求項4に記載の軸封装置。
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