JP5372772B2 - タンデムシール - Google Patents
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Description
本実施形態においては、液化ガス等を封止対象とするポンプの軸封装置として用いられるタンデムシールを例示して本発明を説明する。
図1は、そのタンデムシール1の構成を示す図であって、タンデムシール1を軸心を通る平面で切断した断面図である。
タンデムシール1は、ポンプの軸孔部11と、ポンプ内のポンプ機構を回転させる回転軸2との間に配設され、ポンプ室からの封止流体の漏洩を防止する。本実施形態において回転軸2は、その軸心がほぼ水平になるように設置される。
なお、図1においては、図面左側が封止流体が存在するポンプ室側(機内側)であり、図面右側が大気側(機外側)である。
軸スリーブ20は、機外側の端部21aの外周に配置されたスリーブカラー22と、スリーブカラー22を機外側端部21aに固定するセットスクリュ23と、このスリーブカラー22を機外側端部21aに開設された固定用孔を貫通して回転軸2に固定するセットスクリュ24とによって、回転軸2に一体的に固定されている。
また、軸スリーブ20と回転軸2の外周面との間は、Oリング25によって密封されている。
図2は、図1に示したタンデムシール1の二次側メカニカルシール40付近の拡大図であり、図3A及び図3Bは、二次側メカニカルシール40の固定環46の構造を示す図であって、図3Aは固定環46の正面図であり、図3Bは図3AのA−O−A’に沿った断面図である。
第2の溝464に形成されている細孔465は、直径が3mm以下の小径の管であって、固定環46の摺動面462側に形成される第2の溝464の底部と、固定環46の背面とを貫通する。
また、軸封部ハウジング10のシールカバー12には、中間室Bの仕切板54よりも一次側メカニカルシール30側に開口した第2ガスベントライン57が開設されており、この第2ガスベントライン57は、図示しない漏洩ガス回収部へ接続されている。
従って、このような構成は、封止流体が高圧であって、一次側メカニカルシール30からの漏れが発生するおそれがあるような場合に極めて有効である。
この冷却水ジャケットCに通水孔58を通じて外部から冷却水を流通させることによって、シールカバー14の内周壁を介して中間室Bの冷却を行うことができる。その結果、二次側メカニカルシール40の第2相対摺動面40Sの摺動発熱を有効に除去することができる。
セッティング治具60は、それぞれボルト61を介して、軸封部ハウジング10のシールカバー14の機外側の端部に複数取付可能になっている。また、その内周部は、スリーブカラー22の外周面に形成された係合突起22aと軸方向に係合されるようになっている。
タンデムシールが図1に示される状態に組み立てられた後は、セッティング治具60は取り外される。
なお、このような作用効果は、固定環46の摺動面462に全周にわたる溝を形成した場合には得られないものであり、本実施形態のタンデムシール1のように、周方向に沿って所定の長さに規定された溝によって初めて奏されるものである。
例えば、細孔465の任意の位置にオリフィスを取り付け、これにより中間室Bの圧力が高くなり過ぎたとしても第2の溝464に中間室Bの圧力が直接的に作用することを防ぎ、第2相対摺動面40Sに過度な浮上力が作用するのを防ぐようにしてもよい。
配置等は任意である。
図4A及び図4Bは、二次側メカニカルシール40の固定環の他の例(46b)を示す図であって、図4Aは固定環46bの正面図であり、図4Bは図4AのA−O−A’に沿った断面図である。
図4A及び図4Bに示す固定環46bは、図3A及び図3Bに示す固定環46と比較して、第1の溝463bについては周方向の長さを短くして数を増やし、第2の溝464bについては周方向の長さの長くして数を減らしている。
Claims (5)
- ハウジングと、当該ハウジングを通過する回転軸との間に配設され、高圧の機内側の一次側メカニカルシールと低圧の機外側の二次側メカニカルシールとの軸方向二段のメカニカルシールにより、被封止流体の機内側から機外側大気空間への漏洩を防止するタンデムシールであって、
前記一次側メカニカルシールは、機内側に配置されて前記回転軸と共に回転する回転環と、機外側に配置される非回転の固定環とを有し、前記回転環と前記固定環とはスプリングの軸方向付勢力により対向端面同士で密接し第1相対摺動面を形成し、
前記二次側メカニカルシールは、前記一次側メカニカルシール側に配置されて前記回転軸と共に回転する回転環と、機外側に配置されて非回転の固定環とを有し、前記回転環と前記固定環とはスプリングの軸方向付勢力によって対向端面同士で密接し第2相対摺動面を形成し、
前記一次側メカニカルシールの第1相対摺動面の内周空間から前記二次側メカニカルシールの第2相対摺動面の外周空間にかけて当該タンデムシールの中間室が形成されると共に、前記第2相対摺動面の内周側が前記機外側大気空間となり、
前記二次側メカニカルシールの前記固定環の摺動面には、周方向に沿って所定の範囲で凹部に形成されるとともに前記中間室に連通する連通孔を介して該中間室からの圧力を導入可能とする第2の溝と、周方向に沿って所定の範囲で凹部に形成され前記中間室を含む外部空間と連通していない第1の溝とが、各々1つ以上形成されており、
前記回転軸が回転した場合に、前記第1の溝に侵入した流体により発生した動圧と、前記中間室から前記第2の溝に導入した流体の圧力と、が前記第2相対摺動面に作用することによって前記第2相対摺動面の接触抵抗が低減されることを特徴とするタンデムシール。 - 前記連通孔は、前記第2の溝の底部と前記二次側メカニカルシールの前記固定環の背面とを貫通して形成されていることを特徴とする請求項1に記載のタンデムシール。
- 前記連通孔は、直径が3mm以下の孔であることを特徴とする請求項2に記載のタンデムシール。
- 前記連通孔に、前記第2の溝に導入される圧力を制御するオリフィスが具備されていることを特徴とする請求項3に記載のタンデムシール。
- 前記第1の溝が、前記第2の溝よりも多数形成されていることを特徴とする請求項4に記載のタンデムシール。
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