JPS63665B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS63665B2 JPS63665B2 JP57221517A JP22151782A JPS63665B2 JP S63665 B2 JPS63665 B2 JP S63665B2 JP 57221517 A JP57221517 A JP 57221517A JP 22151782 A JP22151782 A JP 22151782A JP S63665 B2 JPS63665 B2 JP S63665B2
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- JP
- Japan
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- annular retainer
- sealed end
- seal ring
- temperature
- fluid
- Prior art date
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- Expired
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- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 31
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 22
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 14
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 10
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 5
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 3
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
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- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
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- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F16J15/3404—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mechanical Sealing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、原子力発電設備における循環ポンプ
や火力発電設備におけるボイラ用ポンプ等におけ
る如く、かなりの高温流体を密封させるに好適な
メカニカルシールに関する。
や火力発電設備におけるボイラ用ポンプ等におけ
る如く、かなりの高温流体を密封させるに好適な
メカニカルシールに関する。
従来、比較的温度の高い流体を密封させる場
合、密封端面を冷却させるための冷却液つまり封
液の循環流量を多くするとか、封液冷却用のクー
ラを容量の大きいものとしておくことが行われて
いる。しかし、このようにすると、設備、装置が
徒に複雑化したり大型化することになつて好まし
くない。しかも、密封しようとする流体の温度が
ある程度以上に高くなると（例えば200℃以上）、
上記した如き工夫を施しておくだけでは、密封し
ようとする流体の温度が密封端面に伝わつて、密
封端面を適正な温度（例えば60℃以下）に冷却さ
せておくことは到底不可能であつた。
合、密封端面を冷却させるための冷却液つまり封
液の循環流量を多くするとか、封液冷却用のクー
ラを容量の大きいものとしておくことが行われて
いる。しかし、このようにすると、設備、装置が
徒に複雑化したり大型化することになつて好まし
くない。しかも、密封しようとする流体の温度が
ある程度以上に高くなると（例えば200℃以上）、
上記した如き工夫を施しておくだけでは、密封し
ようとする流体の温度が密封端面に伝わつて、密
封端面を適正な温度（例えば60℃以下）に冷却さ
せておくことは到底不可能であつた。
本発明は、このような点に鑑みて、密封すべき
流体が高温流体であつても、この流体の温度が密
封端面に可及的に伝わらないようにして、密封端
面を効果的に冷却させる構成となすことによつ
て、良好なシール機能を発揮しうるメカニカルシ
ールを提供するものである。
流体が高温流体であつても、この流体の温度が密
封端面に可及的に伝わらないようにして、密封端
面を効果的に冷却させる構成となすことによつ
て、良好なシール機能を発揮しうるメカニカルシ
ールを提供するものである。
この課題を解決した本発明のメカニカルシール
は、機器ケーシング内を貫通する回転軸に装着し
た環状リテーナに保持させたシールリングと、該
シールリングと接触して密封端面を形成する静止
密封リングとを備えたメカニカルシールにおい
て、環状リテーナによつて密封端面側たる封液側
と高温流体側とを区画すべく、機器ケーシングの
内周面と環状リテーナの外周面との隙間を小さく
せしめると共に、環状リテーナの封液側の外周部
に循環溝を形成し且つ高温流体側の部分に少なく
とも前記シールリングの軸方向延長領域を含む切
込み量を有して径方向に切込まれた環状の熱遮断
溝を形成したものである。
は、機器ケーシング内を貫通する回転軸に装着し
た環状リテーナに保持させたシールリングと、該
シールリングと接触して密封端面を形成する静止
密封リングとを備えたメカニカルシールにおい
て、環状リテーナによつて密封端面側たる封液側
と高温流体側とを区画すべく、機器ケーシングの
内周面と環状リテーナの外周面との隙間を小さく
せしめると共に、環状リテーナの封液側の外周部
に循環溝を形成し且つ高温流体側の部分に少なく
とも前記シールリングの軸方向延長領域を含む切
込み量を有して径方向に切込まれた環状の熱遮断
溝を形成したものである。
以下、第１図を参照して本発明の第１実施例を
説明する。
説明する。
図中２は回転軸であつて、この回転軸２は機器
ケーシング４内を貫通している。前記回転軸２の
外周には環状リテーナ８が装着されている。この
環状リテーナ８は回転軸２の外周面に密着し、機
器ケーシング４の内周面６との間に微少間隙を存
する環状に形成されている。環状リテーナ８の内
周面にはリング溝１０が設けられており、このリ
ング溝１０にはＯリング１２が収容されている。
また環状リテーナ８の密封されるべき流体たる高
温流体１４側の外周部には、外周面から内径方向
へ向かつてラビリンス溝１６および環状の熱遮断
溝１８が軸方向に交互に形成されている。さら
に、環状リテーナ８の封液２０側の端面部には環
状凹部２２が形成されており、この凹部２２には
シールリング２４が設置されている。このシール
リング２４はキー２６で環状リテーナ８に固定さ
れており、シールリング２４と機器ケーシング４
側に保持させた静止密封リング２８との接触によ
り密封端面３を形成している。また、図中３０は
Ｏリング、３２は補強リングである。
ケーシング４内を貫通している。前記回転軸２の
外周には環状リテーナ８が装着されている。この
環状リテーナ８は回転軸２の外周面に密着し、機
器ケーシング４の内周面６との間に微少間隙を存
する環状に形成されている。環状リテーナ８の内
周面にはリング溝１０が設けられており、このリ
ング溝１０にはＯリング１２が収容されている。
また環状リテーナ８の密封されるべき流体たる高
温流体１４側の外周部には、外周面から内径方向
へ向かつてラビリンス溝１６および環状の熱遮断
溝１８が軸方向に交互に形成されている。さら
に、環状リテーナ８の封液２０側の端面部には環
状凹部２２が形成されており、この凹部２２には
シールリング２４が設置されている。このシール
リング２４はキー２６で環状リテーナ８に固定さ
れており、シールリング２４と機器ケーシング４
側に保持させた静止密封リング２８との接触によ
り密封端面３を形成している。また、図中３０は
Ｏリング、３２は補強リングである。
そして、環状リテーナ８の封液２０側の外周部
には循環溝３４が円周方向に複数個設けられてい
る。この循環溝３４は環状リテーナ８の回転を利
用して、機器ケーシング４に形成せる流入孔（図
示せず）から密封端面３に向けて流入させた冷却
液つまり封液２０を機器ケーシング４に形成せる
流出孔３６へと自己循環させるためのものであつ
て、これにより密封端面３の冷却を行うようにな
つている。また、前記環状の熱遮断溝１８は環状
リテーナ８の外周部から径内方向に切込まれてお
り、その切込み量は溝底をシールリング２４にお
ける内周の軸方向延長線上に位置して設定されて
いる。即ち、熱遮断溝１８はシールリング２４の
軸方向延長領域を含む切込み量を有して径内方向
に切込み形成されている。
には循環溝３４が円周方向に複数個設けられてい
る。この循環溝３４は環状リテーナ８の回転を利
用して、機器ケーシング４に形成せる流入孔（図
示せず）から密封端面３に向けて流入させた冷却
液つまり封液２０を機器ケーシング４に形成せる
流出孔３６へと自己循環させるためのものであつ
て、これにより密封端面３の冷却を行うようにな
つている。また、前記環状の熱遮断溝１８は環状
リテーナ８の外周部から径内方向に切込まれてお
り、その切込み量は溝底をシールリング２４にお
ける内周の軸方向延長線上に位置して設定されて
いる。即ち、熱遮断溝１８はシールリング２４の
軸方向延長領域を含む切込み量を有して径内方向
に切込み形成されている。
以上の如く構成されたものの動作を説明する。
熱遮断溝１８内に流入した流体は粘性によつて
ほぼ環状リテーナ８と同一速度で回転する。した
がつて、熱遮断溝１８内の流体と熱遮断溝１８内
壁との相対速度はほぼ同一となり、これら流体と
内壁との間の熱伝導率が大幅に小さくなる。しか
も、環状の熱遮断溝１８はその溝底をシールリン
グ２４における内径の軸方向延長線上に位置させ
た深さにまで切込まれているから多量の高温流体
が導入されることになる。よつて、高温流体１４
から環状リテーナ８及びシールリング２４を経て
密封端面３に至る伝熱量が大幅に低減する。つま
り、熱遮断溝１８内の流体が一種の遮断材として
機能して、流体１４の温度が密封端面３へ殆ど伝
わらないのである。
ほぼ環状リテーナ８と同一速度で回転する。した
がつて、熱遮断溝１８内の流体と熱遮断溝１８内
壁との相対速度はほぼ同一となり、これら流体と
内壁との間の熱伝導率が大幅に小さくなる。しか
も、環状の熱遮断溝１８はその溝底をシールリン
グ２４における内径の軸方向延長線上に位置させ
た深さにまで切込まれているから多量の高温流体
が導入されることになる。よつて、高温流体１４
から環状リテーナ８及びシールリング２４を経て
密封端面３に至る伝熱量が大幅に低減する。つま
り、熱遮断溝１８内の流体が一種の遮断材として
機能して、流体１４の温度が密封端面３へ殆ど伝
わらないのである。
また、環状リテーナ８の外周部にはラビリンス
溝１６が形成されているので、機器ケーシング４
の内周面６と環状リテーナ８の外周面との隙間が
小さいこととも相俟つて、上記隙間から高温流体
１４が密封端面３側つまり封液２０側へと侵入す
るのが極力防止される。
溝１６が形成されているので、機器ケーシング４
の内周面６と環状リテーナ８の外周面との隙間が
小さいこととも相俟つて、上記隙間から高温流体
１４が密封端面３側つまり封液２０側へと侵入す
るのが極力防止される。
このように、高温流体１４の温度が密封端面３
に伝わるのが極力防止されるから、封液２０によ
る密封端面３の冷却が極めて効果的に行われ、密
封されるべき流体が高温流体であつても、密封端
面３の温度を適正に維持し得て、良好なシール機
構が発揮される。
に伝わるのが極力防止されるから、封液２０によ
る密封端面３の冷却が極めて効果的に行われ、密
封されるべき流体が高温流体であつても、密封端
面３の温度を適正に維持し得て、良好なシール機
構が発揮される。
このことは、第２図に示す実験結果からも明ら
かである。この実験は、前記実施例構成のメカニ
カルシールと、この構成から熱遮断溝１８及びラ
ビリンス溝１６を廃した構成つまり循環溝のみを
備えた構成のメカニカルシールとを用いて、略
170℃の流体を密封させた場合における、環状リ
テーナ８の背面８ａから密封端面３に至る軸線方
向位置の温度分布を比較測定したものである。第
２図においては、前者のメカニカルシールにおけ
る温度勾配曲線をS1で、後者のメカニカルシール
における温度勾配曲線をS2で夫々示してある。
かである。この実験は、前記実施例構成のメカニ
カルシールと、この構成から熱遮断溝１８及びラ
ビリンス溝１６を廃した構成つまり循環溝のみを
備えた構成のメカニカルシールとを用いて、略
170℃の流体を密封させた場合における、環状リ
テーナ８の背面８ａから密封端面３に至る軸線方
向位置の温度分布を比較測定したものである。第
２図においては、前者のメカニカルシールにおけ
る温度勾配曲線をS1で、後者のメカニカルシール
における温度勾配曲線をS2で夫々示してある。
第２図によれば、封液により同一条件で密封端
面を冷却しているにも拘わらず、後者のメカニカ
ルシールにあつては、環状リテーナ８の背面８ａ
と密封端面３との温度差Δt2が僅か（略50℃）
で、密封端面３が殆ど冷却されない（測定の結
果、密封端面３の温度は略120℃であつた）が、
前者のメカニカルシールにあつては、前記両者８
ａ，３の温度差Δt1が大きく（略110℃）、密封端
面３が効果的に冷却され、適正な温度（略60℃）
に維持されることが理解される。これは、前者の
メカニカルシールつまり本発明のメカニカルシー
ルにあつては、第２図に示す如く温度勾配曲線S1
が熱遮断溝の箇所で急激に下降しているところか
らも明らかなように、熱遮断溝の箇所で高温流体
の温度による伝熱が遮断されることによるのであ
る。
面を冷却しているにも拘わらず、後者のメカニカ
ルシールにあつては、環状リテーナ８の背面８ａ
と密封端面３との温度差Δt2が僅か（略50℃）
で、密封端面３が殆ど冷却されない（測定の結
果、密封端面３の温度は略120℃であつた）が、
前者のメカニカルシールにあつては、前記両者８
ａ，３の温度差Δt1が大きく（略110℃）、密封端
面３が効果的に冷却され、適正な温度（略60℃）
に維持されることが理解される。これは、前者の
メカニカルシールつまり本発明のメカニカルシー
ルにあつては、第２図に示す如く温度勾配曲線S1
が熱遮断溝の箇所で急激に下降しているところか
らも明らかなように、熱遮断溝の箇所で高温流体
の温度による伝熱が遮断されることによるのであ
る。
なお、本発明は以上の第１実施例に限定される
ものではない。たとえば第３図に示す第２実施例
の如く、環状リテーナ８の内周部から、シールリ
ング２４における外周の軸方向延長線上に達する
切込み量で径外方向に切込まれた幅広の単一な熱
遮断溝４０を環状リテーナ８の内周部に形成して
もよい。また、環状リテーナ８とシールリング２
４との間にテトラフルオルエチレン等からなる断
熱パツキン４２を介設しておいてもよく、このよ
うにすれば断熱効果をより向上させうる。さら
に、ラビリンス溝１６に代えて、環状リテーナ８
の外周部をネジシール構造としておいてもよい。
ものではない。たとえば第３図に示す第２実施例
の如く、環状リテーナ８の内周部から、シールリ
ング２４における外周の軸方向延長線上に達する
切込み量で径外方向に切込まれた幅広の単一な熱
遮断溝４０を環状リテーナ８の内周部に形成して
もよい。また、環状リテーナ８とシールリング２
４との間にテトラフルオルエチレン等からなる断
熱パツキン４２を介設しておいてもよく、このよ
うにすれば断熱効果をより向上させうる。さら
に、ラビリンス溝１６に代えて、環状リテーナ８
の外周部をネジシール構造としておいてもよい。
以上説明したように本発明によれば、高温流体
と封液側とを、機器ケーシングの内周面と環状リ
テーナとの外周面との隙間を小さくして、区画す
るようにすると共に、少なくともシールリングの
軸方向延長領域を含む切込み量を有して径方向に
切込まれた環状の熱遮断溝に流入滞溜する高温流
体自体を一種の断熱材として機能させるようにし
たから、高温流体の温度が密封端面に伝わるのを
極力防止し得て、封液による密封端面の冷却が有
効に行われ、密封端面の温度を適正に維持させる
ことができる。したがつて、従来のメカニカルシ
ールでは到底シールし得ないような高温流体を
も、良好にシールし得るものである。
と封液側とを、機器ケーシングの内周面と環状リ
テーナとの外周面との隙間を小さくして、区画す
るようにすると共に、少なくともシールリングの
軸方向延長領域を含む切込み量を有して径方向に
切込まれた環状の熱遮断溝に流入滞溜する高温流
体自体を一種の断熱材として機能させるようにし
たから、高温流体の温度が密封端面に伝わるのを
極力防止し得て、封液による密封端面の冷却が有
効に行われ、密封端面の温度を適正に維持させる
ことができる。したがつて、従来のメカニカルシ
ールでは到底シールし得ないような高温流体を
も、良好にシールし得るものである。
第１図は本発明の第１実施例を示すメカニカル
シール全体の縦断面図、第２図は熱伝達による温
度勾配を示す特性図、第３図は本発明の第２実施
例を示すメカニカルシール全体の縦断面図であ
る。 ２……回転軸、４……機器ケーシング、６……
内周面、８……環状リテーナー、１４……高温流
体、１６……ラビリンス溝、１８，４０……熱遮
断溝、２０……封液、２４……シールリング、２
８……静止密封リング。
シール全体の縦断面図、第２図は熱伝達による温
度勾配を示す特性図、第３図は本発明の第２実施
例を示すメカニカルシール全体の縦断面図であ
る。 ２……回転軸、４……機器ケーシング、６……
内周面、８……環状リテーナー、１４……高温流
体、１６……ラビリンス溝、１８，４０……熱遮
断溝、２０……封液、２４……シールリング、２
８……静止密封リング。
Claims (1)
- １ 機器ケーシング内を貫通する回転軸に装着し
た環状リテーナに保持させたシールリングと、該
シールリングと接触して密封端面を形成する静止
密封リングとを備えたメカニカルシールにおい
て、環状リテーナによつて密封端面側たる封液側
と高温流体側とを区画すべく、機器ケーシングの
内周面と環状リテーナの外周面との隙間を小さく
せしめると共に、環状リテーナの封液側の外周部
に循環溝を形成し且つ高温流体側の部分に少なく
とも前記シールリングの軸方向延長領域を含む切
込み量を有して径方向に切込まれた環状の熱遮断
溝を形成してあることを特徴とするメカニカルシ
ール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22151782A JPS59110960A (ja) | 1982-12-16 | 1982-12-16 | メカニカルシ−ル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22151782A JPS59110960A (ja) | 1982-12-16 | 1982-12-16 | メカニカルシ−ル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59110960A JPS59110960A (ja) | 1984-06-27 |
| JPS63665B2 true JPS63665B2 (ja) | 1988-01-08 |
Family
ID=16767948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22151782A Granted JPS59110960A (ja) | 1982-12-16 | 1982-12-16 | メカニカルシ−ル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59110960A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63108595U (ja) * | 1987-01-06 | 1988-07-13 | ||
| JP6878103B2 (ja) * | 2017-04-10 | 2021-05-26 | 日本ピラー工業株式会社 | メカニカルシール |
-
1982
- 1982-12-16 JP JP22151782A patent/JPS59110960A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59110960A (ja) | 1984-06-27 |
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