(57)【要約】  本発明は、シール装置周辺の空間が詰まったり砂等が滞留するのを防ぎ、エロージョンを防止して耐摩耗性を高くし、破損等が生じても機内側への損害を防止することができ、耐久性が高くメンテナンスコストを低減できるメカニカルシール装置を提供する。シール装置をタンデムシールとすることにより、機内側メカニカルシールの機内側空間にインジェクションフラッシングを行えるようにする。またシールカバーの機内側の端部を、装置のハウジング内周面を被覆するように機内側に筒状に延伸させる。これにより機内側メカニカルシール近傍の固形物の滞留や、固形物の濃度増加によるエロージョンの発生を防ぐことができる。
2009008288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸が通過するハウジングの軸孔部に設置され、前記回転軸に沿って被封止流体をシールするメカニカルシール装置であって、
軸方向機内側に回転環が配置される機内側メカニカルシールと、
前記機内側メカニカルシールより軸方向機外側に設置され、機内側に回転環が配置される機外側メカニカルシールと、
前記機内側メカニカルシール及び前記機外側メカニカルシールが内部に設置されて前記ハウジングの軸孔部に嵌挿されるシールカバーと、
前記シールカバーの内周面の前記機内側メカニカルシールの機内側に形成されたフラッシング用開口と、当該フラッシング用開口からフラッシング流体を流出させるように前記シールカバー内に形成されたフラッシング流体の流路とを有し、当該流路にフラッシング流体が流されることにより前記シールカバーの内周面の前記機内側メカニカルシールの機内側の近傍領域をインジェクションフラッシングするフラッシング部と
を有することを特徴とするメカニカルシール装置。
【請求項２】
前記シールカバーの機内側の端部が、前記シールカバーが嵌挿されている前記ハウジングの内周面を被覆するように機内側に筒状に延伸していることを特徴とする請求項１に記載のメカニカルシール装置。
【請求項３】
パルプ製造の蒸解工程において処理されるチップを蒸解する蒸解液を被封止流体とすることを特徴とする請求項１又は２に記載のメカニカルシール装置。
【請求項４】
前記フラッシング流体は、前記蒸解工程において使用する薬液を含む液体であることを特徴とする請求項３に記載のメカニカルシール装置。
【請求項５】
前記フラッシング流体は、苛性ソーダを含む白液であることを特徴とする請求項４に記載のメカニカルシール装置。
【請求項６】
前記フラッシング流体は、前記蒸解液に相当する液体であることを特徴とする請求項３に記載のメカニカルシール装置。
【請求項７】
前記フラッシング流体は、略１００℃の黒液であることを特徴とする請求項６に記載のメカニカルシール装置。
【請求項８】
前記シールカバー内部の前記機内側メカニカルシールと前記機外側メカニカルシールとの間の空間に、機内側の圧力よりも液圧の高い中間液が供給されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のメカニカルシール装置。
【請求項９】
前記中間液は、パルプ製造の蒸解工程において薬液として使用される苛性ソーダを含む白液であることを特徴とする請求項８に記載のメカニカルシール装置。
【請求項１０】
前記中間液は、パルプ製造の蒸解工程において処理される蒸解液に相当する略１００℃の黒液であることを特徴とする請求項８に記載のメカニカルシール装置。
【請求項１１】
前記シールカバーの前記機内側メカニカルシールの機内側の前記被封止流体に曝される部分が、二重ステンレスで構成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のメカニカルシール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば紙パルププラントの蒸解設備に用いられる蒸解用ポンプの軸封装置等、温度及び圧力等の条件が厳しく砂等の固形物が混入している流体を封止するために使用して好適なメカニカルシール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
紙パルププラントの蒸解工程は、チップを薬液とともに蒸解釜（蒸解缶）に投入し、これを高温、高圧で薬液とともに煮て（蒸解して）パルプを遊離させる工程である。この蒸解工程で処理する蒸解液を取り扱う蒸解用ポンプにおいて、その回転軸に対して使用される軸封装置（シール装置）は、高温高圧な流体を安定してシールする必要がある。【０００３】
従来、そのような特殊な環境においてシールを行うためには、メカニカルシールを背面合わせ状態で２個配置したいわゆるダブルシールが使用されていた。
図２は、そのような従来の一般的なメカニカルシール装置２１０の構成を示す図である。
メカニカルシール装置２１０は、機内側メカニカルシール２３０及び機外側（大気側）メカニカルシール２５０を有する。
機内側メカニカルシール２３０は、機外側に配置される回転環２３１と、機内側に配置される固定環２４１とを有する。また、機外側メカニカルシール２５０は、機内側に配置される回転環２５１と、機外側に配置される固定環２６１とを有する。
メカニカルシール装置２１０において、機内側メカニカルシール２３０と機外側メカニカルシール２５０との間には中間室Ｂ’が形成されており、この中間室Ｂ’に連通するように、中間液供給孔２１４及び中間液排出孔２１５が形成されている。【０００４】
なお、摺動面を２つ有するメカニカルシール装置の先行発明としては、本願出願人に係る日本国特許出願公開２００３−０７４７１２号公報（特許文献１）に記載のメカニカルシール装置等が知られている。
【特許文献１】特開２００３−０７４７１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図２に示すような一般的なダブルシールで蒸解液のような高温高圧の厳しい条件の流体を封止しようとすると、いくつかの問題が生じ、その性能が十分ではなかった。
例えば、蒸解液にはチップ、パルプ分の他にチップに混入した砂等が含まれるが、図２に示すようなダブルシールは機内側メカニカルシール２３０の内周部と軸外周部との空間（図２における空間Ｑ’）が狭いため、この空間Ｑ’に砂やパルプ分が滞留し、この空間Ｑ’が詰まる可能性がある。仮に、このシール内周部と軸外周部との間の空間Ｑ’が詰まった場合には、メカニカルシールが十分に作動しなくなり、摺動面の摩耗が激しくなり、場合によっては摺動面が損傷する可能性もある。【０００６】
また、図２に示すようなダブルシールにおいては、通常、２個のメカニカルシールの間の空間（図２における中間室Ｂ’）に、機内側よりも圧力を高めた高圧水を循環させているが、機内側メカニカルシールが損傷すると循環水がポンプ機内側に多量に流れ込む可能性がある。仮に蒸解工程で蒸解液に多量の水が混ざると、蒸解缶の温度が低下してパルプの質が悪化するとともに、プラント効率が低下するという問題が生じる。【０００７】
このような状態が生じることを防止するためには、機内側メカニカルシールの内周部と軸外周部との間が詰まらないように、この空間を広くすることが考えられる。しかし、そのためにはメカニカルシール全体のサイズを大きくするか、回転軸に段差を設けて該当部分の回転軸の軸径を小さくするしか対策がなく、いずれの対策も装置構成上好ましくない。【０００８】
また、機内側メカニカルシールの内周部と軸外周部との間が詰まるまでには至らなくとも、この空間Ｑ’にチップに混入した砂が入り込むと、この空間Ｑ’は一方（機外側）が閉塞されているため、この空間Ｑ’及びその周辺の砂の濃度が高くなる。その結果、軸の回転に応じて砂も回転し、遠心力を与えられた砂がメカニカルシール内周部やポンプケーシングの接液部内周部に衝突することとなり、これらの側壁に彫刻等でえぐったようなサンドエロージョンが発生する。【０００９】
実際に発生したエロージョンの例を、図３Ａ及び図３Ｂに示す。図３Ａはポンプケーシング内周部に発生したエロージョンを示す図であり、図３Ｂはメカニカルシールカバーに発生したエロージョンを示す図である。
このように、図２に示すような従来の一般的なシール装置では、ポンプケーシングの内周部はむき出しになっているため、砂が混入した流体が機内側に配される場合、すなわちそのような流体を封止する場合には、エロージョンの影響を受け易い。【００１０】
ポンプケーシング内周部のエロージョンを防止するためには、例えば超硬合金製のリングをケーシング内周部に嵌め込んだり、ポンプケーシング材を耐摩耗性に優れた材料にすることが考えられる。しかしながらそのような対策はコストがかかり現実的でない。
また、エロージョンを防止するために、インジェクションフラッシング等を行ってメカニカルシール部への砂の侵入を防止することも考えられる。しかしながら、図２に示すような構成のダブルシールでは、メカニカルシールカバーが存在するために、ポンプ機内の機内側メカニカルシール近傍に外部液を注入することができない。【００１１】
このように、従来のダブルシールにおいては、これを蒸解ポンプ等に適用した場合には、作動性が低下し早期に漏れが発生し易い、機内側シールの損傷等により多量の水が系内に侵入しプラント効率が低下する可能性がある、サンドエロージョンからポンプケーシング内周部を保護できない、及び、メカニカルシールカバーからインジェクションフラッシングが困難である等の問題がある。また、そのようなダブルシールを用いた蒸解ポンプにおいては、軸封部の寿命が短い、損傷した部材・部品の交換頻度が多くなり工事費用とメカニカルシール費用がかさむ、エロージョン後のポンプケーシングの補修費用にコストがかかる等の問題があり、いずれも改善が望まれている。【００１２】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、シール装置周辺の空間が詰まったり砂等が滞留するのを防ぎ、エロージョンを防止して耐摩耗性を高くし、仮に破損等が生じても機内側への中間液等の混入による損害を防止することができ、耐久性が高くメンテナンスコストを大幅に低減することのできるメカニカルシール装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するために、本発明に係るメカニカルシール装置は、回転軸が通過するハウジングの軸孔部に設置され、前記回転軸に沿って被封止流体をシールするメカニカルシール装置であって、軸方向機内側に回転環が配置される機内側メカニカルシールと、前記機内側メカニカルシールより軸方向機外側に設置され、機内側に回転環が配置される機外側メカニカルシールと、前記機内側メカニカルシール及び前記機外側メカニカルシールが内部に設置されて前記ハウジングの軸孔部に嵌挿されるシールカバーと、前記シールカバーの内周面の前記機内側メカニカルシールの機内側に形成されたフラッシング用開口と、当該フラッシング用開口からフラッシング流体を流出させるように前記シールカバー内に形成されたフラッシング流体の流路とを有し、当該流路にフラッシング流体が流されることにより前記シールカバーの内周面の前記機内側メカニカルシールの機内側の近傍領域をインジェクションフラッシングするフラッシング部とを有することを特徴とする。【００１４】
このような構成のメカニカルシール装置によれば、機内側メカニカルシールの機内側空間近傍にインジェクションフラッシングを行うことができ、被封止流体に含まれる砂等がその空間に滞留したり、付着して詰まったりすることを防ぐことができる。また、その空間の被封止流体の砂等の濃度を低下させることができ、エロージョンの発生を抑制あるいは防止することができる。そしてその結果、耐摩耗性を高く、耐久性が高くメンテナンスコストを大幅に低減することのできるメカニカルシール装置を提供することができる。【００１５】
好適には、本発明に係るメカニカルシール装置は、前記シールカバーの機内側の端部が、前記シールカバーが嵌挿されている前記ハウジングの内周面を被覆するように機内側に筒状に延伸していることを特徴とする。【００１６】
このような構成のメカニカルシール装置によれば、装置本体の側壁にエロージョン等が発生する等の状態を一層確実に防止することができ、メンテナンスが容易でメンテナンスコストを低減することができる。【００１７】
また好適には、本発明に係るメカニカルシール装置は、パルプ製造の蒸解工程において処理されるチップを蒸解する蒸解液を被封止流体とすることを特徴とする。【００１８】
このような構成のメカニカルシール装置によれば、パルプ製造の蒸解工程において処理されるチップを蒸解する蒸解液を適切に封止することのできるメカニカルシール装置を提供することができる。【００１９】
また好適には、本発明に係るメカニカルシール装置は、前記フラッシング流体は、前記蒸解工程において使用する薬液を含む液体であることを特徴とする。【００２０】
このような構成のメカニカルシール装置によれば、蒸解処理中の蒸解液に何ら影響を与えることなく、メカニカルシール装置近傍領域に対してフラッシングを行うことができる。【００２１】
また好適には、本発明に係るメカニカルシール装置は、前記フラッシング流体は、苛性ソーダを含む白液であることを特徴とする。【００２２】
このような構成のメカニカルシール装置においても、蒸解処理中の蒸解液に何ら影響を与えることなく、メカニカルシール装置近傍領域に対してフラッシングを行うことができる。【００２３】
また好適には、本発明に係るメカニカルシール装置は、前記フラッシング流体は、前記蒸解液に相当する液体であることを特徴とする。【００２４】
このような構成のメカニカルシール装置においてもまた、蒸解処理中の蒸解液に何ら影響を与えることなく、メカニカルシール装置近傍領域に対してフラッシングを行うことができる。【００２５】
また好適には、本発明に係るメカニカルシール装置は、前記フラッシング流体は、略１００℃の黒液であることを特徴とする。【００２６】
このような構成のメカニカルシール装置によれば、蒸解処理中の蒸解液の温度を低下させることなくメカニカルシール装置近傍領域に対してフラッシングを行うことができる。【００２７】
また好適には、本発明に係るメカニカルシール装置は、前記シールカバー内部の前記機内側メカニカルシールと前記機外側メカニカルシールとの間の空間に、機内側の圧力よりも液圧の高い中間液が供給されていることを特徴とする。【００２８】
このような構成のメカニカルシール装置によれば、蒸解液が漏洩するのを防ぎ確実に蒸解液の封止を行うことのできるメカニカルシール装置を提供することができる。【００２９】
また好適には、本発明に係るメカニカルシール装置は、前記中間液は、パルプ製造の蒸解工程において薬液として使用される苛性ソーダを含む白液であることを特徴とする。【００３０】
このような構成のメカニカルシール装置によれば、仮に、蒸解液に接する機内側のシール装置が損傷したとしても、蒸解処理中の蒸解液に影響を与えるのを防ぐことができる。【００３１】
また好適には、本発明に係るメカニカルシール装置は、前記中間液は、パルプ製造の蒸解工程において処理される蒸解液に相当する略１００℃の黒液であることを特徴とする。【００３２】
このような構成のメカニカルシール装置によれば、仮に、蒸解液に接する機内側のシール装置が損傷したとしても、蒸解処理中の蒸解液の温度を低下させることを防ぐことができる。【００３３】
また好適には、本発明に係るメカニカルシール装置は、前記シールカバーの前記機内側メカニカルシールの機内側の前記被封止流体に曝される部分が、二重ステンレスで構成されていることを特徴とする。【００３４】
このような構成の本発明のメカニカルシール装置によれば、シールカバーの耐摩耗性をより向上させることができ、より一層耐摩耗性を高く、耐久性が高くメンテナンスコストを大幅に低減することのできるメカニカルシール装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態の蒸解用メカニカルシール装置の構成を示す断面図である。
【図２】図２は、従来の蒸解用メカニカルシール装置の断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図２に示した従来の蒸解用メカニカルシール装置において生じるエロージョンを示す図であって、ポンプケーシング内周部に生じたエロージョンを示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図２に示した従来の蒸解用メカニカルシール装置において生じるエロージョンを示す図であって、シールカバーに生じたエロージョンを示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明の一実施形態のメカニカルシール装置について、図１を参照して説明する。
本実施形態のメカニカルシール装置は、紙パルププラントにおいて蒸解液を取り扱う蒸解ポンプの軸封装置として使用される蒸解用メカニカルシール装置（以下、単にメカニカルシール装置と称する。）である。【００３７】
図１は、そのメカニカルシール装置１０の構成を示す図であり、シャフト（回転軸）２の軸中心を通る平面を切断面とした断面図である。
メカニカルシール装置１０は、蒸解ポンプのポンプケーシング３の軸孔部３ａ（シャフト２が貫通する貫通孔）に嵌合装着されるカートリッジ形式のシール装置である。
図１に示すように、メカニカルシール装置１０は、主な構成として、第１シールカバー１１、第２シールカバー１２、機内側メカニカルシール３０及び機外側メカニカルシール５０を有する。【００３８】
第１シールカバー１１及び第２シールカバー１２は、メカニカルシール装置１０のハウジングを構成し、その内部には、各々、円筒状の貫通孔が形成されている。第１シールカバー１１と第２シールカバー１２とがこの順番でポンプケーシング３の軸孔部３ａに取り付けられることにより、第１シールカバー１１及び第２シールカバー１２の内部の貫通孔がポンプケーシング３の軸孔部３ａの開口とつながり、全体としてシャフト２が貫通する貫通孔が形成される。第１シールカバー１１及び第２シールカバー１２は、Ｏリング１７及びＯリング１８を介在させて、六角ボルト１６によりポンプケーシング３の軸孔部３ａに装着される。
第１シールカバー１１と第２シールカバー１２の内部に、機内側（機内空間Ｐ側）メカニカルシール３０及び機外側（大気空間Ａ側）メカニカルシール５０が設けられる。【００３９】
シャフト２の、第１シールカバー１１及び第２シールカバー１２の内周側に相当する位置、すなわち、シャフト２のメカニカルシール装置１０が装着される位置には、スリーブ２１が外挿されている。本実施形態においてシャフト２は、図１に示すように、機内側に延伸する細径部２ａと機外側に延伸する太径部２ｃとが段差部２ｂを境界として係合接続された構成であり、スリーブ２１にも、その内周面に段差２１ｂが形成されている。スリーブ２１は、段差２１ｂがシャフト２の段差部２ｂに当接するまで大口径部２１ｃがシャフト２の太径部２ｃに外挿されることにより、シャフト２に装着される。なお、シャフト２の太径部２ｃとスリーブ２１の大口径部２１ｃとは、その間にＯリング２７及びＯリング２８が介在されて封止密着される。【００４０】
機内側メカニカルシール３０及び機外側メカニカルシール５０は、このようにシャフト２に装着されたスリーブ２１と、第１シールカバー１１及び第２シールカバー１２の内周面との間の軸周空間に設置される。【００４１】
機内側メカニカルシール３０は、スリーブ２１の機内側の端部外周に設置されてシャフト２と一体的に回転する回転環３１と、第１シールカバー１１の内周の凸部に設置された固定環４１とを有する。【００４２】
回転環３１は、リテイナー３２を介して、スリーブ２１に装着されたカラー３３に固定されている。カラー３３は、スリーブ２１との間にＯリング３８を介在させて、セットスクリュー３４により、スリーブ２１の機内側端部に固定されている。リテイナー３２は、Ｏリング３７を介在させてノックピン３６によりカラー３３に係合設置されており、また回転環３１はノックピン３５によりリテイナー３２に係合設置されている。これにより、回転環３１はシャフト２と一体的に回転する。
回転環３１の機外側の端面であって固定環４１に対向する面は、摺動面として形成されている。【００４３】
固定環４１は、リテイナー４２を介して、第１シールカバー１１の内周部に嵌合設置されている。第１シールカバー１１は、その内周面の一部が内側に張り出して凸部に形成されており、リテイナー４２を嵌合するための小口径部に構成されている。リテイナー４２は、その第１シールカバー１１の小口径部に、ドライブピン４６により軸方向に移動可能に係合設置されている。また、リテイナー４２は、第１シールカバー１１との間に円周方向に複数配置される図示せぬスプリングを介在させて設置されており、このスプリングにより機内側方向に押圧されている。なお、リテイナー４２は第１シールカバー１１との間にＯリング４７を介在させて設置されている。
固定環４１は、このようなリテイナー４２に対してノックピン４５により係合設置されている。固定環４１の機内側の端面であって回転環３１に対向する面は、摺動面として形成されている。【００４４】
このような構成の機内側メカニカルシール３０においては、リテイナー４２に作用する図示せぬスプリングの押圧力により、固定環４１が機内側、すなわち回転環３１の方向に押圧される。その結果、対向する回転環３１の摺動面と固定環４１の摺動面とが所定の圧力で密接する。そして、シャフト２が回転することにより回転環３１のみが回転移動し、回転環３１及び固定環４１の各密接面が相互に摺動する。【００４５】
機外側メカニカルシール５０は、第２シールカバー１２の機外側端部の内周に設置された固定環６１と、固定環６１の機内側に配置され、スリーブ２１を介してシャフト２に設置された回転環５１とを有する。【００４６】
固定環６１は、第２シールカバー１２の機外側端部の内周部に嵌合設置されている。第２シールカバー１２は、その機外側端部の内周面が内側に張り出して凸部に形成されており、固定環６１を嵌合するための小口径部に構成されている。固定環６１は、Ｏリング６７を介在させて、ノックピン６５により、この小口径部に係合設置されている。固定環６１の機内側の端面であって回転環５１に対向する面は、摺動面として形成されている。【００４７】
回転環５１は、Ｏリング５７を介在させてスリーブ２１に軸方向に移動可能に外挿装着されている。回転環５１は、コンプレスリング５２を介して、スリーブ２１に装着されたカラー５３に係合設置されており、これによりシャフト２と一体的に回転する。カラー５３は、セットスクリュー５４によりスリーブ２１に固定されている。コンプレスリング５２は、ドライブピン５５により軸方向に移動可能にカラー５３に係合設置されており、また、カラー５３との間に円周方向に複数配置されるコイルスプリング５６により、機外側方向に押圧されている。回転環５１の機外側の端面であって固定環６１に対向する面は、摺動面として形成されている。【００４８】
このような構成の機外側メカニカルシール５０においては、コンプレスリング５２に作用するコイルスプリング５６の押圧力により、回転環５１が機外側、すなわち固定環６１の方向に押圧される。その結果、対向する回転環５１の摺動面と固定環６１の摺動面とが所定の圧力で密接する。そして、シャフト２が回転することにより回転環５１のみが回転移動し、回転環５１及び固定環６１の各密接面が相互に摺動する。【００４９】
図１に示すように、機内側メカニカルシール３０は、回転環３１が機内側に配置されるインサイド形のメカニカルシールであり、被封止流体たる蒸解液は摺動面の外周側に配置される。
また、機内側メカニカルシール３０はポンプケーシング３の軸孔部３ａの内側に配置されており、機内側メカニカルシール３０の外周側にはポンプケーシング３の内周面が存在する。【００５０】
そこでメカニカルシール装置１０においては、ポンプケーシング３の軸孔部３ａに嵌合挿入される第１シールカバー１１の機内側の端部を、ポンプケーシング３の軸孔部３ａの内周に沿った形状で、すなわち本実施形態においては円筒状で、機内側に延伸させ、保護用スリーブ１９を形成している。保護用スリーブ１９は、ポンプケーシング３の軸孔部３ａの内周面が、被封止流体である蒸解液に接触しないように、ポンプケーシング３の内周面を保護する。【００５１】
紙パルププラントで処理する蒸解液は砂等を含んでいるため、ポンプケーシング３の軸孔部３ａの内周面のようにシャフト２の周囲に配置される壁面にはエロージョンが発生し易い。このエロージョンが、ポンプケーシング３の周面（壁面）に生じた場合には、その交換、補修等が大掛かりとなりコストも高くなる。しかし、メカニカルシール装置１０においては、第１シールカバー１１の機内側端部を延伸させて保護用スリーブ１９を形成することにより、ポンプケーシング３の軸孔部３ａの内周面が保護されるので、ポンプケーシング３の壁面に対するエロージョンの発生を防止することができる。【００５２】
なお、ポンプケーシング３の代わりに第１シールカバー１１の保護用スリーブ１９にエロージョンが発生し易くなるが、メカニカルシール装置１０はカートリッジ形態で容易に着脱可能なので、メカニカルシール装置１０の第１シールカバー１１を交換あるいは補修することは、ポンプ本体のポンプケーシング３を交換あるいは補修することと比較して極めて容易でコストも低く、またその補修時間も大幅に短くて済む。
従って、このような構成とすることで、メンテナンスを容易かつ低コストで行うことができる。
なお、保護用スリーブ１９等を含む第１シールカバー１１の接液部は、二重ステンレス構造としておくのも好適である。そうすることにより第１シールカバー１１自体の耐摩耗性が一層向上し、よりメンテナンスを容易かつ低コストで行うことができる。【００５３】
また、メカニカルシール装置１０においては、被封止流体たる蒸解液が配される機内側メカニカルシール３０の外周側の空間Ｑ、すなわち、機内側メカニカルシール３０の摺動面から保護用スリーブ１９までの間の空間Ｑをある程度広く確保する。少なくとも、その空間Ｑの高さ（シャフト２の径方向の長さ）は、図２に示した従来のダブルシールの機内側メカニカルシールの摺動面内側の空間Ｑ’の高さよりも高く、被封止流体たる蒸解液に含まれる砂等が詰まることがない程度の高さである。本実施形態のメカニカルシール装置１０では、機内側メカニカルシール３０はインサイド形シールであり、蒸解液が配置される空間は摺動面の外周側空間Ｑなので、この空間Ｑの高さを上述のように高くすることが可能である。
そしてそのような構成とすれば、被封止流体たる蒸解液はメカニカルシール装置１０（機内側メカニカルシール３０）の近くで十分に流動（循環）するので、蒸解液に含まれる砂等がこの空間Ｑに滞留するのを防ぐことができる。【００５４】
また、メカニカルシール装置１０には、フラッシングポート７１が形成されている。
フラッシングポート７１は、第１シールカバー１１の外周部に形成されたフラッシング液を注入する注入口７３と、機内側メカニカルシール３０の外周側空間Ｑの機外側の端部（閉塞端側）に形成されたフラッシング液が排出されるフラッシング口７２と、注入口７３からフラッシング口７２までを接続するように第１シールカバー１１内に形成された流体流路７４とを有する。
なお、このようなフラッシングポート７１は、シャフト２の周囲の複数箇所に設けられている。【００５５】
このような構成のフラッシングポート７１に対しては、外部の図示せぬフラッシング流体の供給手段から、注入口７３に、所定のフラッシング流体が、所定の流量で、所定のタイミングで注入される。注入口７３から注入されたフラッシング流体は、流路７４を通ってフラッシング口７２から機内側メカニカルシール３０の外周側の機内空間Ｑに注入される。これにより、機内側メカニカルシール３０の摺動面の外周側を含む空間Ｑの周面が洗浄され、砂等の滞留、付着を防ぐことができる。
また、空間Ｑは一方が閉塞した空間であるために砂等の濃度が高くなりがちであるが、このようなフラッシングを行うことにより砂等の濃度を下げることができ、エロージョンの発生を抑えることができる。【００５６】
フラッシングに用いる流体は、任意の液体でよいが、例えば、蒸解処理において薬液として供給している、すなわち被封止流体である蒸解液に添加供給している薬液を用いるのが好適である。薬液としては、具体的には、例えば、苛性ソーダ主体の白液が好適である。
フラッシング流体に蒸解で使用する薬液を使用すれば、蒸解液の薬液濃度が低下しないので蒸解効率が低下せず有効である。【００５７】
あるいはまた、フラッシングに用いる流体としては、蒸解液に似た成分で、かつ、１００℃程度の高温の稀黒液（２０％濃度の黒液、あるいは、それ以下の濃度の稀黒液）を使用してもよい。そのようにすれば蒸解液の温度低下を防止することができ、さらに薬液の濃度低下も抑えることができるので蒸解効率の低下を防止することができる。【００５８】
なお、フラッシングのために注入するフラッシング流体の流量は、例えば、２〜３リットル／分程度でよい。機内側メカニカルシール３０の摺動面の冷却のために流体を供給するのであれば、もっと流量を多くする必要があるが、メカニカルシール装置１０では、機内側メカニカルシール３０の機内空間Ｑの砂等を排除してエロージョンの発生を防止するためのフラッシングであるため、その程度の流量があれば十分である。【００５９】
また、メカニカルシール装置１０において、第１シールカバー１１及び第２シールカバー１２の内周面とスリーブ２１の外周面との間の軸周空間には、これが機内側メカニカルシール３０と機外側メカニカルシール５０とで仕切られることによって、機内側メカニカルシール３０の摺動面の内周空間から機外側メカニカルシール５０の摺動面の外周空間に至る中間室Ｂが形成されている。この中間室Ｂには、中間液が注入される。そのために、すなわち中間室Ｂに中間液を注入及び排出するために、第２シールカバー１２及び第１シールカバー１１に、中間液供給孔１４及び中間液排出孔１５が設けられている。【００６０】
中間液供給孔１４は、第２シールカバー１２に、その内周部と外周部とを連通するように設けられた筒状の開口部である。中間液供給孔１４は、機外側メカニカルシール５０が配置されているあたりの軸方向位置に、周方向に複数設けられている。
また、中間液排出孔１５は、第１シールカバー１１にその内周部と外周部とを連通するように設けられたれ開口部である。中間液排出孔１５は、機内側メカニカルシール３０を構成するリテイナー４２が係合設置される第１シールカバー１１の小口径部の先端（最も内側）付近において、中間室Ｂと連通している。【００６１】
そして、このような構成の中間液供給孔１４及び中間液排出孔１５を有する中間室Ｂに対しては、外部の図示せぬ中間液供給手段から、中間液供給孔１４を介して、所定の中間液が所定の量供給される。中間液供給孔１４から中間室Ｂに供給された中間液は、シャフト２（スリーブ２１）の外周面に沿って中間室Ｂ内を機内側に流れ、外部の図示せぬ中間液排出手段により、中間液排出孔１５を介してメカニカルシール装置１０の外部に排出される。【００６２】
中間液として供給する流体は、任意の液体でよいが、フラッシング流体と同様に、蒸解処理において薬液として供給している例えば苛性ソーダ主体の白液や、蒸解液に似た成分の１００℃程度の高温の稀黒液等を用いるのが好ましい。中間液としてそのような液体を用いていれば、仮に機内側メカニカルシール３０が破損する等して中間液が機内側に混入するようなことがあっても、薬液の濃度低下を抑えることができ、また、蒸解液の温度低下を防止することもできる。【００６３】
なお、本実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって本発明を何ら限定するものではない。本実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含み、また任意好適な種々の改変が可能である。【００６４】
例えば前述の実施形態においては、本発明に係るメカニカルシール装置を紙パルププラントの蒸解液を処理する装置の軸封装置として使用したものであった。しかし本発明のメカニカルシールは、このような紙パルププラントの蒸解設備にのみ適用可能なものではなく、任意の用途で任意の流体をシールするために適用してよい。例えば、本発明のメカニカルシールを、前述した蒸解処理で用いられるのと同様の性質の流体、すなわち例えば砂等の微小な固体が混ざった流体の回転軸の貫通箇所周囲からの漏洩を防止するために適用するのであれば、前述した実施形態と同様の顕著な作用効果が得られ極めて効果的である。
また、本発明に係るメカニカルシール装置は、蒸解処理のような条件以外の箇所に適用した場合であっても、本発明に係る作用によって耐圧性、耐熱性、耐久性、洗浄の容易さ、メンテナンスの容易さ等々の種々の点で優れた特性を発揮するものである。本発明に係る構成のメカニカルシールは、そのような箇所に適用してもよく、そのような場合も本発明の範囲内である。
【産業上の利用分野】
【００６５】
本発明のメカニカルシール装置は、耐摩耗性に優れ、砂等の固形物を含むような被封止流体についても適切に封止することができるので、粉体を取り扱う業種、半導体業種、鉱山や土木業界等の業種等、取り扱い流体に固形分や硬質なビーズ等が含まれる可能性があるような業種において用いられる装置の軸封装置として適用すると有効である。しかし特に、紙パルプ業におけるパルプ製造工程の蒸解処理に用いるポンプ等の軸封装置として適用して好適である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【国際調査報告】
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