JP4137068B2 - mechanical seal - Google Patents
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Description
本発明は、被密封流体が高粘度流体であるメカニカルシールであって、被密封流体の性状等のシール条件に応じてスチーム等のクエンチ流体を供給するように構成されたメカニカルシールに関するものである。 The present invention relates to a mechanical seal sealed fluid is high-viscosity fluid, relates configured mechanical seal to provide a quench fluid, such as scan team in accordance with the sealing conditions of the properties such as the sealed fluid is there.
ボンプ，ミキサー等の回転機器に軸封手段として装備されるメカニカルシールは、一般に、回転機器のハウジングに取り付けられた筒状のシールケースと、回転機器の回転軸に固定された回転密封環と、シールケースの内周部にＯリングを介して軸線方向に移動可能に保持された静止密封環と、静止密封環を回転密封環へと押圧接触させるべくシールケースに設けたスプリングリテーナと静止密封環との間に装填されたスプリングとを具備して、両密封環の相対回転摺接作用により、その相対回転摺接部分の外周側領域である被密封流体領域（機内領域）と内周側領域である非密封流体領域（機外領域である大気領域）とを遮蔽するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。 A mechanical seal equipped as a shaft sealing means in a rotary device such as a pump or a mixer is generally a cylindrical seal case attached to a housing of the rotary device, a rotary seal ring fixed to the rotary shaft of the rotary device, A stationary seal ring that is held movably in the axial direction via an O-ring on the inner periphery of the seal case, and a spring retainer and a stationary seal ring provided in the seal case so as to press the stationary seal ring against the rotating seal ring And a sealed fluid region (in-machine region) and an inner peripheral side region, which are outer peripheral side regions of the relative rotational sliding contact portions, by the relative rotational sliding contact action of both sealing rings. (See, for example, Patent Document 1).
而して、かかる従来のメカニカルシールにあっては、シールケースにその内周面の一箇所に開口するクエンチ流体供給路（例えば、特許文献１の図１及び段落番号［００３１］に記載される慣用ねじ５３）を形成して、シールすべき機内領域の流体である被密封流体の性状等のシール条件に応じて、前記Ｏリングによって被密封流体領域との間を二次シールされた非密封流体領域部分であって前記スプリングが配置されたスプリング配設空間に清水，スチーム等のクエンチ流体を供給することにより、シール部分（両密封環の相対回転摺接部分）の周辺雰囲気温度を管理することが行われている。 Thus, in such a conventional mechanical seal, it is described in a quench fluid supply passage (for example, FIG. 1 of Patent Document 1 and paragraph number [0031]) opened at one place on the inner peripheral surface of the seal case. A conventional screw 53) is formed, and the non-sealing is secondary sealed between the sealed fluid region by the O-ring according to the sealing conditions such as the properties of the sealed fluid which is the fluid in the in-machine region to be sealed. By supplying quench fluid such as fresh water and steam to the spring area where the spring is arranged, which is the fluid region, the ambient temperature of the seal part (the relative rotational sliding contact part of both seal rings) is controlled. Things have been done.
例えば、被密封流体が高粘度流体である場合には、シールケースと静止密封環との間の二次シール部分であるＯリング装填部分に侵入した高粘度流体が固化して静止密封環の追従性を阻害する虞れがあるが、かかる場合には、クエンチ流体としてスチーム等の高温流体をスプリング配設空間に供給することにより、シール部分の周辺雰囲気温度を一定以上の高温に保持して、高粘度流体の固化を防止すると共に、シール部分から非密封流体領域に漏洩した高粘度流体をクエンチ流体により洗い流して、高粘度流体がシール部分に固化，堆積するのを防止する。 For example, when the fluid to be sealed is a high-viscosity fluid, the high-viscosity fluid that has entered the O-ring loading portion, which is the secondary seal portion between the seal case and the stationary seal ring, solidifies and follows the stationary seal ring. However, in such a case, by supplying a high-temperature fluid such as steam as a quench fluid to the spring installation space, the ambient atmosphere temperature of the seal portion is maintained at a certain level or higher, The high-viscosity fluid is prevented from solidifying and the high-viscosity fluid leaking from the seal portion to the non-sealed fluid region is washed away by the quench fluid to prevent the high-viscosity fluid from solidifying and depositing on the seal portion .
しかし、クエンチ流体供給路からスプリング配設空間にクエンチ流体を供給させるのみでは、クエンチ流体による加熱効果が不十分であり、シール部分の周辺雰囲気温度を適正に管理することができず、高粘度流体の固化現象を効果的に防止することができないといった問題があった。 However, only to supply the quench fluid from quench fluid supply passage between the spring disposing space, heating effect due to the quench fluid is insufficient, it is impossible to properly manage the ambient atmosphere temperature of the seal portion, a high viscosity there is a problem it is impossible to prevent caking phenomenon of the fluid effectively.
本発明は、このような問題を生じず、良好なクエンチング機能を発揮することができ、シール部分の周辺雰囲気温度をシール条件に応じた適正温度に管理することができ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。 The present invention provides a mechanical seal that does not cause such problems, can exhibit a good quenching function, and can manage the ambient temperature around the seal portion to an appropriate temperature according to the seal conditions. It is intended.
本発明は、ポンプ，ミキサー等の回転機器のハウジングに取り付けられた筒状のシールケースと、回転機器の回転軸に固定された回転密封環と、シールケースの内周部にＯリングを介して軸線方向に移動可能に保持された静止密封環と、静止密封環を回転密封環へと押圧接触させるべくシールケースに設けたスプリングリテーナと静止密封環との間に装填されたスプリングと、前記Ｏリングによって高粘度流体領域である被密封流体領域との間を二次シールされた非密封流体領域部分であって前記スプリングが配置されたスプリング配設空間に高温流体であるクエンチ流体を供給すべくシールケースに形成されたクエンチ流体供給路と、を具備するメカニカルシールにおいて、上記の目的を達成すべく、特に、クエンチ流体供給路を、シールケースの内周面に沿う環状空間であって、軸線方向において少なくとも前記Ｏリングの配設位置から両密封環の接触位置又はその近傍位置まで延びるクエンチ流体室と、クエンチ流体をクエンチ流体室に供給するクエンチ流体供給通路と、クエンチ流体をクエンチ流体室からスプリング配設空間に噴出するクエンチ流体噴出通路と、からなるものとしておくことを提案するものである。クエンチ流体供給路の中間部を上記したクエンチ流体室に構成しておくことにより、クエンチ流体室内のクエンチ流体とシール部分周辺における高粘度流体である被密封流体及び密封環との熱交換が効果的に行われることになり、スプリング配設空間にクエンチ流体を供給させるのみである場合に比して、クエンチ流体によるシール部分の周辺雰囲気温度をシール条件に応じた適正温度に管理することができる。 The present invention includes a cylindrical seal case attached to a housing of a rotary device such as a pump and a mixer, a rotary seal ring fixed to the rotary shaft of the rotary device, and an O-ring on the inner peripheral portion of the seal case. A stationary seal ring held movably in the axial direction, a spring loaded between a spring retainer provided in the seal case and the stationary seal ring to press the stationary seal ring against the rotary seal ring, and the O In order to supply a quench fluid as a high-temperature fluid to a non-sealed fluid region portion that is secondarily sealed between a sealed fluid region that is a high-viscosity fluid region by a ring and in which the spring is disposed In order to achieve the above object, in particular, the quench fluid supply passage is sealed in a mechanical seal including a quench fluid supply passage formed in the seal case. A quench fluid chamber extending along at least the position of the O-ring in the axial direction from the position where the O-ring is disposed to the position where the two seal rings are in contact or the vicinity thereof, and the quench fluid into the quench fluid chamber. It is proposed to comprise a quench fluid supply passage to be supplied and a quench fluid ejection passage for ejecting the quench fluid from the quench fluid chamber to the spring arrangement space. By configuring the intermediate portion of the quench fluid supply path in the quench fluid chamber described above, heat exchange between the quench fluid in the quench fluid chamber and the sealed fluid that is a high-viscosity fluid and the seal ring around the seal portion is effective. As compared with the case where only the quench fluid is supplied to the spring installation space, the ambient temperature around the seal portion by the quench fluid can be managed at an appropriate temperature according to the seal condition.
而して、かかるメカニカルシールにあっては、複数のクエンチ流体噴出通路を、スプリング配設空間に臨むシールケースの内周面部分にその周方向に等間隔を隔てて開口するように、放射状に設けておくことが好ましい。すなわち、このようにしておけば、従来のメカニカルシールのようにシールケースの内周面における一箇所に設けた開口部からスプリング配設空間にクエンチ流体を供給させるようにした場合と異なって、スプリング配設空間の全周からクエンチ流体が供給（噴出）されることから、つまりスプリング配設空間にクエンチ流体がシャワーリングされることから、上記したクエンチ流体室の存在と相俟って、クエンチ流体による温度管理がより効果的に行われる。 Thus, in such a mechanical seal, a plurality of quench fluid ejection passages are radially formed so as to open at equal intervals in the circumferential direction on the inner peripheral surface portion of the seal case facing the spring installation space. It is preferable to provide it. That is, in this way, unlike the conventional mechanical seal, unlike the case where the quench fluid is supplied from the opening provided at one place on the inner peripheral surface of the seal case to the spring installation space, the spring Since the quench fluid is supplied (spouted) from the entire circumference of the arrangement space, that is, the quench fluid is showered in the spring arrangement space, the quench fluid is coupled with the presence of the quench fluid chamber described above. The temperature management by is performed more effectively.
さらに、シールケースと回転軸との対向周面間に、スプリングリテーナの背面側においてシールケースと回転軸との間をシールする二次シール部材を設けると共に、シールケースに、二次シール部材とスプリングリテーナとの間に形成されるクエンチ流体排出空間に連通するクエンチ流体排出通路を形成し、且つスプリングリテーナの内周部に、静止密封環と回転軸との対向周面間を通過して両密封環の接触位置又はその近傍位置まで延びる筒状のバッフルを突設して、スプリング配設空間に供給されたクエンチ流体が、バッフルと静止密封環との間に形成される第１流動通路及びバッフルと回転軸との間に形成される第２流動通路を順次流動してクエンチ流体排出空間からクエンチ流体排出通路へと排出されるように構成しておくことが好ましい。 Further, a secondary seal member that seals between the seal case and the rotary shaft on the back side of the spring retainer is provided between the opposed peripheral surfaces of the seal case and the rotary shaft, and the secondary seal member and the spring are provided on the seal case. A quench fluid discharge passage communicating with the quench fluid discharge space formed between the retainer and the inner periphery of the spring retainer is formed between the opposed peripheral surfaces of the stationary seal ring and the rotary shaft, and both are sealed. A first baffle and a baffle formed by projecting a cylindrical baffle extending to a contact position of the ring or a position in the vicinity thereof so that quench fluid supplied to the spring installation space is formed between the baffle and the stationary seal ring It is preferable that the second flow passage formed between the rotary shaft and the rotating shaft sequentially flow and be discharged from the quench fluid discharge space to the quench fluid discharge passage. Arbitrariness.
本発明のメカニカルシールによれば、シールケースに形成されるクエンチ流体供給路の中間部に上記したようなクエンチ流体室を設けたことによって、回転機器のハウジングに加熱用のジャケットを設けることができない場合にも、クエンチ流体による伝熱効率を向上させ得て、シール部分及びその周辺雰囲気の温度管理を効果的に行うことができる。また、クエンチ流体供給路の下流部分を複数のクエンチ流体噴出通路で構成して、クエンチ流体をスプリング配設空間にシャワーリングするようにしておくことにより、更には静止密封環と回転軸との間に上記した第１及び第２流動通路を設けておくことにより、かかる温度管理をより効果的に行うことができる。 According to the mechanical seal of the present invention, by providing the quench fluid chamber as described above the intermediate portion of the quench fluid supply passage formed in the seal case, it can not be provided a jacket for heating the housing of the rotating device Even in this case, the heat transfer efficiency by the quench fluid can be improved, and the temperature management of the seal portion and the surrounding atmosphere can be effectively performed. Further, the downstream portion of the quench fluid supply passage is constituted by a plurality of quench fluid ejection passages so that the quench fluid is showered in the spring installation space, and further between the stationary seal ring and the rotating shaft. By providing the first and second flow passages as described above, such temperature management can be performed more effectively.
図１は本発明に係るメカニカルシールの一例を示す縦断側面図であり、図２はその要部の拡大図であり、図３は図１のIII −III 線に沿う縦断正面図である。なお、以下の説明において、前後とは図１又は図２における左右を意味するものとする。 FIG. 1 is a longitudinal side view showing an example of a mechanical seal according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged view of an essential part thereof, and FIG. 3 is a longitudinal front view taken along line III-III in FIG. In the following description, front and rear mean the left and right in FIG. 1 or FIG.
図１に示すメカニカルシールは、回転機器（ポンプ，ミキサー等）のハウジング１に取り付けられた筒状のシールケース２と、回転機器の回転軸３に固定された回転密封環４と、シールケース２の内周部にＯリング５を介して軸線方向（前後方向）に移動可能に保持された静止密封環６と、静止密封環６を回転密封環４へと押圧接触させるべく、静止密封環６とシールケース２に設けたスプリングリテーナ７との間に装填されたスプリング８と、シールケース２に形成したクエンチ流体供給路９及びクエンチ流体排出路１０と、シールケース２と回転軸３との間に形成されたクエンチ流体流動路１１とを具備して、両密封環４，６の対向端面たる密封端面４ａ，６ａの相対回転摺接作用により、その相対回転摺接部分（シール部分）４ａ，６ａの外周側領域を含む高粘度流体領域である被密封流体領域（回転機器の機内領域）Ａと内周側領域を含む非密封流体領域（回転機器の機外領域）Ｂとを遮蔽シールするように構成された端面接触形のメカニカルシールである。 The mechanical seal shown in FIG. 1 includes a cylindrical seal case 2 attached to a housing 1 of a rotary device (pump, mixer, etc.), a rotary seal ring 4 fixed to a rotary shaft 3 of the rotary device, and a seal case 2. A stationary seal ring 6 held on the inner peripheral portion of the stationary seal ring 6 so as to be movable in the axial direction (front-rear direction) via an O-ring 5, and a stationary seal ring 6 to press the stationary seal ring 6 against the rotary seal ring 4. Between the seal case 2 and the rotary shaft 3, the spring 8 loaded between the spring retainer 7 provided in the seal case 2, the quench fluid supply path 9 and the quench fluid discharge path 10 formed in the seal case 2. And a quench fluid flow path 11 formed on the sealing ring surfaces 4a and 6a. The relative rotational sliding contact portions (seal portions) 4a, 6 To shield seal and B (outside the region of the rotating device) unsealed fluid region including A and inner circumferential side area (inboard region of the rotating device) the sealed fluid region that is a high-viscosity fluid region including the outer peripheral side region of the It is the end surface contact type mechanical seal comprised in this.
シールケース２は、図１に示す如く、回転軸３が同心状に洞貫する円筒構造をなす金属製のもので、ハウジング１の後端部に取り付けられた円筒状の本体部１２と、本体部１２の前端部に突設されてハウジング１の後端内周部に嵌合された円筒状の突部１３と、本体部１２の後端部に衝合する状態で本体部１２と共に適当数のボルト・ナット１４によりハウジング１に取り付けられた円筒状のシール部１５とからなる。 As shown in FIG. 1, the seal case 2 is made of metal having a cylindrical structure in which the rotation shaft 3 is concentrically penetrated, and includes a cylindrical main body portion 12 attached to the rear end portion of the housing 1, and a main body. An appropriate number of cylindrical protrusions 13 projecting from the front end of the portion 12 and fitted to the inner peripheral portion of the rear end of the housing 1 together with the main body 12 in a state of abutting the rear end of the main body 12 And a cylindrical seal portion 15 attached to the housing 1 by bolts and nuts 14.
回転密封環４は、図１に示す如く、後端面たる密封端面４ａをシールケース２の突部１３の前端部に対応する位置に位置させた状態で、回転軸３にスリーブ１６及び密封環リテーナ１７を介して固定されている。スリーブ１６は、ハウジング１内からシールケース２外へと延びる長尺の円筒状のもので、固定環１８を介して回転軸３に挿通固定されている。固定環１８は、シールケース２外において、回転軸３及びスリーブ１６の後端部にスクリュー１９，２０により嵌合固定させることにより、スリーブ１６を回転軸３に固定する。密封環リテーナ１７は、前端部をスリーブ１６の前端部に嵌合固定した円筒状のもので、後端部にＯリング２１及びドライブピン２２を介して回転密封環４を相対回転不能に嵌合固定している。 As shown in FIG. 1, the rotary seal ring 4 has a sleeve 16 and a seal ring retainer on the rotary shaft 3 in a state where the seal end surface 4a as the rear end surface is located at a position corresponding to the front end portion of the protrusion 13 of the seal case 2. 17 is fixed. The sleeve 16 has a long cylindrical shape extending from the inside of the housing 1 to the outside of the seal case 2, and is inserted and fixed to the rotary shaft 3 through a fixed ring 18. The fixing ring 18 fixes the sleeve 16 to the rotating shaft 3 by fitting and fixing the rotating shaft 3 and the rear end portion of the sleeve 16 with screws 19 and 20 outside the seal case 2. The seal ring retainer 17 has a cylindrical shape whose front end is fitted and fixed to the front end of the sleeve 16, and the rotary seal ring 4 is fitted to the rear end via an O-ring 21 and a drive pin 22 so as not to be relatively rotatable. It is fixed.
静止密封環６は、図１及び図２に示す如く、回転密封環４の後端面たる密封端面４ａに対向して、シールケース２の内周部にＯリング５を介して軸線方向（前後方向）に移動可能に嵌合保持されている。静止密封環６は、先端面（前端面）を小幅環状面である密封端面６ａに構成した密封環本体２３と、前端部に密封環本体２３を嵌合固着する円筒状の保持体２４と、保持体２４の後端部にドライブピン２５を介して相対回転不能に嵌合された環状のスプリング受体２６とからなり、保持体２４の中間部とシールケース２の本体部１２との対向周面間にＯリング５を装填することにより、シールケース２との間を二次シールされた状態で、シールケース２（本体部１２）に軸線方向移動可能に保持されている。なお、Ｏリング５はシールケース２の本体部１２の内周部に形成したＯリング溝１２ａに係合保持されている。また、静止密封環６は、スプリング受体２６に突設したドライブピン２７を後述するスプリングリテーナ７に形成した係合孔２８に係合させることにより、所定範囲での軸線方向移動が許容される状態でシールケース２に対する相対回転を阻止されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the stationary sealing ring 6 is opposed to the sealing end surface 4 a that is the rear end surface of the rotary sealing ring 4, and the axial direction (front-rear direction) via an O-ring 5 on the inner peripheral portion of the sealing case 2. ) Is movably fitted and held. The stationary sealing ring 6 includes a sealing ring main body 23 having a front end surface (front end surface) formed as a sealing end surface 6a which is a narrow annular surface, a cylindrical holding body 24 that fits and fixes the sealing ring main body 23 to the front end, An annular spring receiving body 26 is fitted to the rear end portion of the holding body 24 via a drive pin 25 so as not to be relatively rotatable, and the opposite periphery of the intermediate portion of the holding body 24 and the main body portion 12 of the seal case 2 By loading the O-ring 5 between the surfaces, the seal case 2 (main body portion 12) is held so as to be movable in the axial direction in a state of being secondarily sealed with the seal case 2. The O-ring 5 is engaged and held in an O-ring groove 12a formed in the inner peripheral portion of the main body 12 of the seal case 2. The stationary sealing ring 6 is allowed to move in the axial direction within a predetermined range by engaging a drive pin 27 projecting from the spring receiver 26 with an engagement hole 28 formed in the spring retainer 7 described later. In this state, relative rotation with respect to the seal case 2 is prevented.
スプリングリテーナ７は、図１及び図２に示す如く、環状体であり、スプリング受体２６の後端面に対向した状態且つシールケース２のシール部１５の前端部に形成した係止段部２９に衝合した状態で、シールケース２の本体部１２に嵌合保持されると共に、係止段部２９との間に介装されたドライブピン３０によりシールケース２に対する相対回転を阻止されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the spring retainer 7 is an annular body, and is in a state facing the rear end surface of the spring receiver 26 and a locking step portion 29 formed at the front end portion of the seal portion 15 of the seal case 2. In the abutted state, it is fitted and held in the main body 12 of the seal case 2 and is prevented from rotating relative to the seal case 2 by a drive pin 30 interposed between the locking step 29.
スプリング８は、図１及び図２に示す如く、静止密封環６のスプリング受体２７とスプリングリテーナ７との間に介装されており、静止密封環６を回転密封環４へと押圧附勢している。 As shown in FIGS. 1 and 2, the spring 8 is interposed between the spring receiver 27 of the stationary seal ring 6 and the spring retainer 7, and presses the stationary seal ring 6 against the rotary seal ring 4. is doing.
クエンチ流体供給路９は、図１に示す如く、クエンチ流体室３１とクエンチ流体供給通路３２と複数のクエンチ流体噴出通路３３とからなり、前記Ｏリング５によって被密封流体領域Ａとの間を二次シールされた非密封流体領域Ｂ部分であって前記スプリング８が配置されたスプリング配設空間Ｂ１にスチーム等の高温流体であるクエンチ流体３４を供給する。 As shown in FIG. 1, the quench fluid supply path 9 is composed of a quench fluid chamber 31, a quench fluid supply passage 32, and a plurality of quench fluid ejection passages 33. A quench fluid 34, which is a high-temperature fluid such as steam, is supplied to the spring-sealed space B1 in which the spring 8 is disposed, which is the next sealed non-sealed fluid region B portion.
クエンチ流体室３１は、図１及び図２に示す如く、シールケース２の内周面に沿う環状空間であって、軸線方向（前後方向）において少なくともＯリング５の配設位置（この例では、スプリング受体２６の前端部に対応する位置）から両密封環４，６の接触位置又はその近傍位置（この例では、シール部４ａ，６ａの後方近傍位置）まで延びている。クエンチ流体室３１の前面部は機器ハウジング１の後端部で閉塞されている。また、クエンチ流体室３１の前端部は、シールケース２の突部１３と機器ハウジング１の内周部３５との間に形成されており、両部１３，３５間に介装したＯリング３６によりシールされている。なお、クエンチ流体室３１は、後述するクエンチ流体供給通路３２から供給されたクエンチ流体３４と両密封環４，６及びその周辺の高粘度流体である被密封流体との熱交換が良好に行われるに十分な容積を有するものとされている。 The quench fluid chamber 31 is an annular space along the inner peripheral surface of the seal case 2 as shown in FIGS. 1 and 2, and at least the position where the O-ring 5 is disposed in the axial direction (front-rear direction) (in this example, It extends from the position corresponding to the front end of the spring receiver 26) to the contact position of the sealing rings 4 and 6 or to a position in the vicinity thereof (in this example, the position in the vicinity of the rear of the seal portions 4a and 6a). The front surface of the quench fluid chamber 31 is closed at the rear end of the equipment housing 1. Further, the front end portion of the quench fluid chamber 31 is formed between the protruding portion 13 of the seal case 2 and the inner peripheral portion 35 of the device housing 1, and is provided by an O-ring 36 interposed between the both portions 13 and 35. It is sealed. In the quench fluid chamber 31, heat exchange between the quench fluid 34 supplied from the quench fluid supply passage 32 (described later) and the sealed fluids that are the high-viscosity fluids in both the sealing rings 4 and 6 is performed well. It has a sufficient volume.
クエンチ流体供給通路３２は、図１に示す如く、シールケース１の本体部１２に形成されており、本体部１２の外周部からクエンチ流体室３１へと延びており、クエンチ流体３４をクエンチ流体室３１に供給する。 As shown in FIG. 1, the quench fluid supply passage 32 is formed in the main body portion 12 of the seal case 1 and extends from the outer peripheral portion of the main body portion 12 to the quench fluid chamber 31, and the quench fluid 34 is transferred to the quench fluid chamber. 31.
複数のクエンチ流体噴出通路３３…は、図１〜図３に示す如く、各々がクエンチ流体室３１からシールケース１の内周方向へと放射状に延びる狭小断面積のノズル形態をなすものであり、スプリング配設空間Ｂ１に臨むシールケース１（本体部１２）の内周面部分にその周方向に等間隔を隔てて開口している。したがって、複数のクエンチ流体噴出通路３３…からは、クエンチ流体室３１に供給されたクエンチ流体３４がスプリング配設空間Ｂ１にその全周から噴出される、つまりシャワーリングされるようになっている。 As shown in FIGS. 1 to 3, each of the plurality of quench fluid ejection passages 33 has a narrow cross-section nozzle shape extending radially from the quench fluid chamber 31 toward the inner circumferential direction of the seal case 1. The seal case 1 (main body portion 12) facing the spring arrangement space B1 is opened at equal intervals in the circumferential direction on the inner peripheral surface portion. Therefore, the quench fluid 34 supplied to the quench fluid chamber 31 is ejected from the entire circumference of the plurality of quench fluid ejection passages 33..., That is, showered.
クエンチ流体排出路１０は、図１及び図２に示す如く、スプリングリテーナ７の背面側（後方側）の非密封流体領域Ｂ部分であるクエンチ流体排出空間Ｂ２に開口すべく、シールケース２の本体部１２に形成されている。シールケース１と回転軸２との対向周面間には、スプリングリテーナ７の背面側（後方側）においてシールケース１と回転軸２との間を二次シールするシール部材３７が設けられていて、このシール部材３７とスプリングリテーナ７との間にクエンチ流体排出空間Ｂ２が形成されている。この例では、シール部材３７としてセグメントシールが使用されている。このセグメントシール３７は、図１に示す如く、複数の円弧状セグメントを回転軸３に接触するリング状にガータスプリング３９で緊縛してなる前後一対のシールリング３８，３８で構成されており、両シールリング３８，３８をシールケース１の本体部１２の内周部に形成された環状凹部４０に装填することにより、シールケース１と回転軸３との間を二次シールする。 As shown in FIGS. 1 and 2, the quench fluid discharge passage 10 has a main body of the seal case 2 so as to open to a quench fluid discharge space B2 which is an unsealed fluid region B portion on the back side (rear side) of the spring retainer 7. It is formed in the part 12. Between the opposed peripheral surfaces of the seal case 1 and the rotary shaft 2, a seal member 37 for secondary sealing between the seal case 1 and the rotary shaft 2 is provided on the back side (rear side) of the spring retainer 7. A quench fluid discharge space B <b> 2 is formed between the seal member 37 and the spring retainer 7. In this example, a segment seal is used as the seal member 37. As shown in FIG. 1, the segment seal 37 is composed of a pair of front and rear seal rings 38, 38 formed by binding a plurality of arc-shaped segments in a ring shape contacting the rotary shaft 3 with a garter spring 39. The seal ring 38 is loaded into an annular recess 40 formed in the inner peripheral portion of the main body 12 of the seal case 1, whereby the seal case 1 and the rotary shaft 3 are secondarily sealed.
クエンチ流体流動路１１は、図１及び図２に示す如く、スプリング配設空間Ｂ１とクエンチ流体排出空間Ｂ２とを連通するもので、静止密封環６と回転軸３との対向周面間に形成された第１及び第２流動通路１１ａ，１１ｂからなる蛇行状通路である。すなわち、スプリングリテーナ７の内周部に、静止密封環６と回転軸３との対向周面間を通過して両密封環４，６の接触位置又はその近傍位置まで延びる筒状のバッフル４１を一体的に突設して、このバッフル４１と静止密封環６との間にスプリング配設空間Ｂ１に連通する第１流動通路１１ａを形成すると共に、バッフル４１と回転軸３との間に第１流動通路１１ａとクエンチ流体排出空間Ｂ２とを連通する第２流動通路１１ｂを形成してある。 As shown in FIGS. 1 and 2, the quench fluid flow path 11 communicates the spring disposition space B 1 and the quench fluid discharge space B 2, and is formed between the opposed peripheral surfaces of the stationary seal ring 6 and the rotating shaft 3. This is a meandering passage composed of the first and second flow passages 11a and 11b. That is, a cylindrical baffle 41 that passes between the opposed peripheral surfaces of the stationary seal ring 6 and the rotary shaft 3 and extends to a contact position of the seal rings 4 and 6 or a position in the vicinity thereof is provided on the inner peripheral portion of the spring retainer 7. A first flow passage 11 a that protrudes integrally and communicates with the spring disposition space B 1 is formed between the baffle 41 and the stationary sealing ring 6, and the first flow passage 11 a is formed between the baffle 41 and the rotary shaft 3. A second flow passage 11b that communicates the flow passage 11a and the quench fluid discharge space B2 is formed.
以上のように構成されたメカニカルシールにあっては、クエンチ流体３４がクエンチ流体供給通路３２からクエンチ流体室３１に供給され、更にクエンチ流体噴出通路３３…からスプリング配設空間Ｂ１に噴出される。したがって、クエンチ流体室３１に一時的に滞留するクエンチ流体３４とシール部分４ａ，６ａの周辺における被密封流体及び密封環４，６との熱交換が効果的に行われることになる。また、スプリング配設空間Ｂ１には、その全周に亘って、複数のクエンチ流体噴出通路３３…からクエンチ流体３４が噴出される、つまりクエンチ流体３４がシャワーリングされることから、冒頭で述べた如くスプリング配設空間に一箇所からクエンチ流体を供給させる場合に比して、クエンチ流体３４によるクエンチングがより効果的に行われる。 In the mechanical seal configured as described above, the quench fluid 34 is supplied from the quench fluid supply passage 32 to the quench fluid chamber 31, and is further ejected from the quench fluid ejection passage 33. Therefore, heat exchange between the quench fluid 34 temporarily staying in the quench fluid chamber 31 and the sealed fluid around the seal portions 4a and 6a and the seal rings 4 and 6 is effectively performed. In addition, the quench fluid 34 is ejected from the plurality of quench fluid ejection passages 33 to the spring arrangement space B1 over the entire circumference, that is, the quench fluid 34 is showered. In this way, quenching by the quench fluid 34 is more effectively performed than when the quench fluid is supplied from one place to the spring arrangement space.
さらに、スプリング配設空間Ｂ１に噴出されたクエンチ流体３４は、第１流動通路１１ａから静止密封環６の内周面に沿ってシール部分４ａ，６ａへと流動し、シール部分４ａ，６ａの周辺領域で反転して第２流動通路１１ｂからクエンチ流体排出空間Ｂ２へと流動し、クエンチ流体排出路１０から排出される。したがって、第１流動通路１１ａを通過するクエンチ流体３４によってこれと静止密封環６との熱交換が良好に行われ、第１流動通路１１ａから第２流動通路１１ｂへと反転流動するクエンチ流体３４によってこれとシール部分４ａ，６ａとの熱交換ないし洗浄が効果的に行われる。 Further, the quench fluid 34 ejected into the spring disposition space B1 flows from the first flow passage 11a to the seal portions 4a and 6a along the inner peripheral surface of the stationary seal ring 6, and around the seal portions 4a and 6a. It reverses in the region, flows from the second flow passage 11b to the quench fluid discharge space B2, and is discharged from the quench fluid discharge passage 10. Accordingly, heat exchange between the stationary fluid ring 6 and the stationary seal ring 6 is favorably performed by the quench fluid 34 that passes through the first flow passage 11a, and the quench fluid 34 that reversely flows from the first flow passage 11a to the second flow passage 11b. Heat exchange or cleaning between this and the seal portions 4a and 6a is effectively performed.
これらのことから、クエンチ流体３４による加熱効果（クエンチ流体３４としてスチーム等の高温流体を使用する場合）が良好に発揮され、シール部分４ａ，６ａ及びその周辺雰囲気温度を適正に管理することができ、高粘度流体の固化現象を効果的に防止することができる。したがって、長期に亘って良好なメカニカルシール機能を発揮させることができる。 For these reasons, the heating effect by the quench fluid 34 (when using a high-temperature fluid such as steam as the quench fluid 34 ) is satisfactorily exhibited, and the seal portions 4a and 6a and the ambient ambient temperature can be appropriately managed. , it is possible to effectively prevent caking phenomenon of high viscosity fluids. Therefore, a good mechanical seal function can be exhibited over a long period of time.
１ 回転機器のハウジング
２ シールケース
３ 回転軸
４ 回転密封環
４ａ 回転密封環の密封端面
５ Ｏリング
６ 静止密封環
６ａ 静止密封環の密封端面
７ スプリングリテーナ
８ スプリング
９ クエンチ流体供給路
１０ クエンチ流体排出路
１１ クエンチ流体流動路
１１ａ 第１流動通路
１１ｂ 第２流動通路
３１ クエンチ流体室
３２ クエンチ流体供給通路
３３ クエンチ流体噴出通路
３４ クエンチ流体
３７ シール部材（セグメントシール）
４１ バッフル
Ａ 被密封流体領域
Ｂ 非密封流体領域
Ｂ１ スプリング配設空間
Ｂ２ クエンチ流体排出空間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Housing of rotating equipment 2 Seal case 3 Rotating shaft 4 Rotating sealing ring 4a Sealing end face of rotating sealing ring 5 O-ring 6 Static sealing ring 6a Sealing end face of stationary sealing ring 7 Spring retainer 8 Spring 9 Quench fluid supply path 10 Quench fluid discharge 10 Path 11 Quench fluid flow path 11a First flow path 11b Second flow path 31 Quench fluid chamber 32 Quench fluid supply path 33 Quench fluid ejection path 34 Quench fluid 37 Seal member (segment seal)
41 Baffle A Sealed fluid region B Non-sealed fluid region B1 Spring installation space B2 Quench fluid discharge space
Claims (1)
クエンチ流体供給路（９）が、シールケース（２）の内周面に沿う環状空間であって、軸線方向において少なくとも前記Ｏリング（５）の配設位置から両密封環（４，６）の接触位置又はその近傍位置まで延びるクエンチ流体室（３１）と、クエンチ流体（３４）をクエンチ流体室（３１）に供給するクエンチ流体供給通路（３２）と、クエンチ流体（３４）をクエンチ流体室（３１）からスプリング配設空間（Ｂ１）に噴出する複数のクエンチ流体噴出通路（３３）と、からなり、
複数のクエンチ流体噴出通路（３３）は、スプリング配設空間（Ｂ１）に臨むシールケース（２）の内周面部分にその周方向に等間隔を隔てて開口するように、放射状に設けられており、
シールケース（２）と回転軸（３）との対向周面間に、スプリングリテーナ（７）の背面側においてシールケース（２）と回転軸（３）との間を二次シールする二次シール部材（３７）を設けると共に、シールケース（２）に、当該二次シール部材（３７）とスプリングリテーナ（７）との間に形成される非密封流体領域（Ｂ）部分たるクエンチ流体排出空間（Ｂ２）に連通するクエンチ流体排出路（１０）を形成し、且つスプリングリテーナ（７）の内周部に、静止密封環（６）と回転軸（３）との対向周面間を通過して両密封環（４，６）の接触位置又はその近傍位置まで延びる筒状のバッフル（４１）を突設して、スプリング配設空間（Ｂ１）に供給されたクエンチ流体（３４）が、バッフル（４１）と静止密封環（６）との間に形成される第１流動通路（１１ａ）及びバッフル（４１）と回転軸（３）との間に形成される第２流動通路（１１ｂ）を順次流動してクエンチ流体排出空間（Ｂ２）からクエンチ流体排出路（１０）へと排出されるように構成したことを特徴とするメカニカルシール。 A cylindrical seal case (2) attached to the housing (1) of the rotary device, a rotary seal ring (4) fixed to the rotary shaft (3) of the rotary device, and an inner peripheral portion of the seal case (2) A stationary seal ring (6) held axially through an O-ring (5) and a sealing case (2 ) for pressing the stationary seal ring (6) against the rotary seal ring (4) . ) and spring retainer (7) provided on the spring (8) loaded between the stationary seal ring (6), is a high-viscosity fluid region by the O-ring (5) and the sealed fluid region (a) A non-sealed fluid region (B) that is secondarily sealed between the two and sealed to supply a quench fluid (34) that is a high-temperature fluid to a spring disposition space (B1) in which the spring (8) is disposed. quench fluid supply passage formed in the case (2) ( ) And, in the mechanical seal comprising a
Quench fluid supply channel (9), an annular space along the inner circumferential surface of the seal case (2), at least the installation position of the O-ring (5) in the axial direction of both seal rings (4,6) A quench fluid chamber (31) extending to the contact position or a position in the vicinity thereof, a quench fluid supply passage (32) for supplying the quench fluid (34) to the quench fluid chamber (31) , and a quench fluid (34) for the quench fluid chamber ( between spring disposing space from 31) and (plurality of quench fluid ejection passage for ejecting the B1) (33), Ri Tona,
The plurality of quench fluid ejection passages (33) are provided radially on the inner peripheral surface portion of the seal case (2) facing the spring installation space (B1) so as to open at equal intervals in the circumferential direction. And
Secondary seal for secondary sealing between the seal case (2) and the rotating shaft (3) between the opposing peripheral surfaces of the seal case (2) and the rotating shaft (3) on the back side of the spring retainer (7). In addition to providing the member (37), the quenching fluid discharge space (the non-sealed fluid region (B) portion formed between the secondary seal member (37) and the spring retainer (7) in the seal case (2) ( B2) is formed in the quench fluid discharge passage (10), and the inner periphery of the spring retainer (7) passes between the opposed peripheral surfaces of the stationary seal ring (6) and the rotating shaft (3). A cylindrical baffle (41) extending to the contact position of both seal rings (4, 6) or the vicinity thereof is projected, and the quench fluid (34) supplied to the spring arrangement space (B1) is baffled ( 41) and stationary sealing ring (6) The first fluid passage (11a) and the second fluid passage (11b) formed between the baffle (41) and the rotating shaft (3) sequentially flow to the quench fluid discharge space (B2) to the quench fluid discharge passage. (10) The mechanical seal characterized by being discharged to (10) .
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