(57)【要約】【課題】２つのメカニカルシールを用いたタンデム型の密封装置においても、装置を大型化することなくクエンチング液を循環させる技術を適用可能とする密封装置を提供する。【解決手段】クエンチングタンク４００から第１メカニカルシール１１０に送り込まれるクエンチング液が通る第１供給通路１４１ａと、クエンチングタンク４００から第２メカニカルシール１２０に送り込まれるクエンチング液が通る第２供給通路１４２ｂと、装置内部からクエンチングタンク４００に送り込まれるクエンチング液が通る排出通路１４２ａと、回転軸２００と共に回転することによって、クエンチングタンク４００と第１メカニカルシール１１０との間、かつクエンチングタンク４００と第２メカニカルシール１２０との間でクエンチング液を循環させるパーシャルインペラーと、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
2014137133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、該回転軸の軸孔を有するハウジングとの間の環状隙間を密封する密封装置において、
密封対象領域側に設けられる第１メカニカルシールと、
第１メカニカルシールを介して、密封対象領域とは反対側に設けられる第２メカニカルシールと、
を備える密封装置であって、
装置外部に設けられたクエンチングタンクから第１メカニカルシールに送り込まれるクエンチング液が通る第１供給通路と、
前記クエンチングタンクから第２メカニカルシールに送り込まれるクエンチング液が通る第２供給通路と、
装置内部から前記クエンチングタンクに送り込まれるクエンチング液が通る排出通路と、
前記回転軸に固定されると共に、該回転軸と共に回転することによって、第１メカニカルシールに送り込まれた後のクエンチング液を前記排出通路に送り込み、かつ第２メカニカルシールに送り込まれた後のクエンチング液を前記排出通路に送り込むことで、前記クエンチングタンクと第１メカニカルシールとの間でクエンチング液を循環させ、かつ前記クエンチングタンクと第２メカニカルシールとの間でクエンチング液を循環させるパーシャルインペラーと、
を備えることを特徴とする密封装置。
【請求項２】
前記パーシャルインペラーは、密封対象領域側とその反対側に、それぞれクエンチング液を前記排出通路に送り込む溝が複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メカニカルシールを備える密封装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転軸とハウジングとの間の環状隙間を密封するために、メカニカルシールを備える密封装置が知られている。このようなメカニカルシールを備える密封装置においては、洗浄や潤滑性向上等の各種目的のために、メカニカルシールを構成する回転環と固定環との摺動部位に対して、クエンチング液を流し込む技術が知られている。また、メカニカルシールに供給されたクエンチング液を再利用するために、クエンチングタンクとメカニカルシールとの間でクエンチング液を循環させる技術も知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、メカニカルシールを備える密封装置においては、流体圧力の負荷を分散させたり、密封対象流体の漏れを低減させたりする目的で、２つのメカニカルシールを用いたタンデム型の密封装置も知られている。このようなタンデム型の密封装置において、上述した従来例に係るクエンチング液を循環させる技術をそのまま適用しようとすると、クエンチング液を流すための流路構成が複雑化して、装置が大型化してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平２−９４９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、２つのメカニカルシールを用いたタンデム型の密封装置においても、装置を大型化することなくクエンチング液を循環させる技術を適用可能とする密封装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
【０００７】
すなわち、本発明の密封装置は、
回転軸と、該回転軸の軸孔を有するハウジングとの間の環状隙間を密封する密封装置において、
密封対象領域側に設けられる第１メカニカルシールと、
第１メカニカルシールを介して、密封対象領域とは反対側に設けられる第２メカニカルシールと、
を備える密封装置であって、
装置外部に設けられたクエンチングタンクから第１メカニカルシールに送り込まれるクエンチング液が通る第１供給通路と、
前記クエンチングタンクから第２メカニカルシールに送り込まれるクエンチング液が通る第２供給通路と、
装置内部から前記クエンチングタンクに送り込まれるクエンチング液が通る排出通路と、
前記回転軸に固定されると共に、該回転軸と共に回転することによって、第１メカニカルシールに送り込まれた後のクエンチング液を前記排出通路に送り込み、かつ第２メカニカルシールに送り込まれた後のクエンチング液を前記排出通路に送り込むことで、前記ク
エンチングタンクと第１メカニカルシールとの間でクエンチング液を循環させ、かつ前記クエンチングタンクと第２メカニカルシールとの間でクエンチング液を循環させるパーシャルインペラーと、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の密封装置によれば、第１メカニカルシールに送り込まれた後のクエンチング液をクエンチングタンクに送り込む通路と第２メカニカルシールに送り込まれた後のクエンチング液をクエンチングタンクに送り込む通路を共通の排出通路としているので、流路の構成が複雑化してしまうことを抑制できる。
【０００９】
また、第１メカニカルシールに送り込まれた後のクエンチング液の排出通路への送り込みと、第２メカニカルシールに送り込まれた後のクエンチング液の排出通路への送り込みを、共通のパーシャルインペラーを用いているので、部品点数の増加も抑制できる。
【００１０】
以上のことから、装置が大型化してしまうことを抑制できる。
【００１１】
前記パーシャルインペラーは、密封対象領域側とその反対側に、それぞれクエンチング液を前記排出通路に送り込む溝が複数設けられているとよい。
【００１２】
このような構成を採用することで、一つのパーシャルインペラーによって、第１メカニカルシールに送り込まれた後のクエンチング液の排出通路への送り込みと、第２メカニカルシールに送り込まれた後のクエンチング液の排出通路への送り込みを行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、２つのメカニカルシールを用いたタンデム型の密封装置においても、装置を大型化することなくクエンチング液を循環させる技術を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本発明の実施例に係る密封装置の装着状態を示す模式的断面図である。
【図２】図２は本発明の実施例に係るパーシャルインペラーの斜視図である。
【図３】図３は本発明の変形例に係るパーシャルインペラーの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１６】
（実施例）
図１〜図３を参照して、本発明の実施例に係る密封装置について説明する。
【００１７】
＜密封装置全体＞
特に、図１を参照して、本発明の実施例に係る密封装置の全体構成について説明する。図１は本発明の実施例に係る密封装置の装着状態を示す模式的断面図である。なお、図１における断面図は、密封装置の中心軸線を含む断面図である。ただし、図１においては、説明の便宜上、特徴的な部分を示すため、切断位置の位相（周方向の位置）は適宜異なっている。
【００１８】
本実施例に係る密封装置１００は、回転軸２００と、回転軸２００の軸孔を有するハウジング３００との間の環状隙間を密封するために設けられる。なお、ハウジング３００は、密封装置１００が取り付けられる各種装置の筐体である。
【００１９】
そして、密封装置１００は、密封対象領域側（Ｆ）に配置される第１メカニカルシール１１０と、第１メカニカルシール１１０に対して密封対象領域とは反対側である大気側（Ａ）に配置される第２メカニカルシール１２０とを備えている。また、密封装置１００は、回転軸２００の外周に取付けられるスリーブ１３０と、第１メカニカルシール１１０及び第２メカニカルシール１２０を収容するためのハウジングケース１４０と、回転軸２００と共に回転することでクエンチング液を循環させる動力を発生させるパーシャルインペラー１５０とを備えている。
【００２０】
第１メカニカルシール１１０は、回転軸側に設けられる回転環１１２と、回転環１１２に対して摺動自在に設けられ、ハウジングケース１４０に固定された環状部材１１３側に設けられる固定環１１１と、固定環１１１を回転環１１２側に向かって付勢するスプリング１１５とを備えている。ここで、回転環１１２は、スリーブ１３０におけるスリーブ本体１３１に固定されたピン１１６によって、スリーブ本体１３１に対して回転しないように構成されている。また、固定環１１１は環状部材１１３に固定されたピン１１４によって、環状部材１１３に対して回転しないように構成されている。以上の構成により、回転軸２００の回転と共に回転環１１２が回転し、静止状態にある固定環１１１と回転する回転環１１２の端面同士が摺動する。また、スプリング１１５によって、固定環１１１が回転環１１２側に付勢されるため、固定環１１２と回転環１１１は摺動した状態が保たれる。なお、第１メカニカルシール１１０は、回転環１１２と固定環１１１との摺動部位に対して、密封対象領域側から送り込まれるフラッシング液の流れを調整するガイド部材１１７も備えている。
【００２１】
第２メカニカルシール１２０は、回転軸側に設けられる回転環１２２と、回転環１２２に対して摺動自在に設けられ、ハウジング３００側に設けられる固定環１２１と、固定環１２１を回転環１２２側に向かって付勢するスプリング１２５とを備えている。なお、固定環１２１は、ハウジング３００に固定されたハウジングケース１４０、及びハウジングケース１４０に固定された環状部材１２３を介して、ハウジング３００に対して固定されている。ここで、回転環１２２は、パーシャルインペラー１５０に固定されたピン１２６によって、パーシャルインペラー１５０に対して回転しないように構成されている。また、固定環１２１は環状部材１２３に固定されたピン（不図示）によって、環状部材１２３に対して回転しないように構成されている。以上の構成により、回転軸２００の回転と共に回転環１２２が回転し、静止状態にある固定環１２１と回転する回転環１２２の端面同士が摺動する。また、スプリング１２５によって、固定環１２１が回転環１２２側に付勢されるため、固定環１２２と回転環１２１は摺動した状態が保たれる。なお、第２メカニカルシール１２０は、クエンチング液の流れを調整するガイド部材１２７も備えている。
【００２２】
スリーブ１３０は、スリーブ本体１３１と、スリーブ本体１３１を回転軸２００に対して位置決めした状態で固定するスリーブカラー１３２とから構成される。ハウジングケース１４０は、ハウジング３００の大気側（Ａ）の端面に固定される第１ハウジングケース１４１と、第１ハウジングケース１４１の大気側（Ａ）の端面に固定される第２ハウジングケース１４２と、第２ハウジングケース１４２の大気側（Ａ）の端面に固定される第３ハウジングケース１４３とから構成される。これら第１ハウジングケース１４１，第２ハウジングケース１４２、及び第３ハウジングケース１４３は、いずれも環状の部材である。パーシャルインペラー１５０は、第２ハウジングケース１４２の内周面側の位置において、回転軸２００に固定されている。また、第３ハウジングケース１４３の内周面とスリ
ーブ本体１３１の外周面との間の環状隙間を密封するパッキン１６１も備えられている。このパッキン１６１はパッキンおさえ１６２によって、位置決めされた状態で固定されている。なお、回転軸２００が回転すると、スリーブ本体１３１の外周面とパッキン１６１の内周面との間で摺動する。
【００２３】
また、密封装置１００には、各部材同士を固定するために、ボルトやセットスクリュなどの複数の固定具Ｐが設けられている。固定具Ｐについては公知技術であるので、その説明は省略する。更に、密封装置１００には、各部材同士の隙間を密封するために、複数のＯリングＯが設けられている。ＯリングＯについても公知技術であるので、その説明は省略する。
【００２４】
＜クエンチング液の流路＞
本実施例においては、メカニカルシールを構成する各種部材の洗浄と、大気側（Ａ）への密封対象流体の漏れ防止と、回転環と固定環との摺動部位の冷却，保温、及び潤滑性の向上などを目的として、密封装置１００の内部にクエンチング液が流れるように構成されている。以下、クエンチング液の流路について、図１を参照して、詳細に説明する。
【００２５】
本実施例に係る密封装置１００の外部には、クエンチングタンク４００が設けられている。そして、密封装置１００には、このクエンチングタンク４００から第１メカニカルシール１１０に対してクエンチング液が供給される流路と、第２メカニカルシール１２０に対してクエンチング液が供給される流路とが形成されている。また、クエンチング液は、クエンチングタンク４００と第１メカニカルシール１１０との間、及びクエンチングタンク４００と第２メカニカルシール１２０との間をそれぞれ循環するように構成されている。なお、図１中の矢印Ａは、クエンチング液が流れる向きを示している。
【００２６】
第１ハウジングケース１４１には、クエンチングタンク４００から送られるクエンチング液を第１メカニカルシール１１０に向けて送り込むための第１供給通路１４１ａが設けられている。この第１供給通路１４１ａは、第１ハウジングケース１４１の外周面側から内周面側に向かって伸び、密封対象領域側（Ｆ）に向かって折れ曲がり、密封対象領域側（Ｆ）の端面に開口するように設けられている。
【００２７】
環状部材１１３の大気側（Ａ）の内周端縁には、環状凹部１１３ａが設けられている。また、環状部材１１３の密封対象領域側（Ｆ）の端面には、スプリング１１５を装着するための装着穴１１３ｃが設けられている。更に、環状部材１１３には、装着穴１１３ｃの穴底に開口するように、環状凹部１１３ａから装着穴１１３ｃに連通するクエンチング液用通路１１３ｂが設けられている。
【００２８】
第２ハウジングケース１４２には、第１メカニカルシール１１０に送られたクエンチング液をクエンチングタンク４００に戻すための排出通路１４２ａが設けられている。この排出通路１４２ａは第２ハウジングケース１４２の内周面側から外周面側に突き抜けるように設けられている。
【００２９】
以上のような構成により、クエンチングタンク４００から第１供給通路１４１ａを通って送られるクエンチング液は、環状部材１１３における環状凹部１１３ａからクエンチング液用通路１１３ｂ及び装着穴１１３ｃを通って、回転環１１２と固定環１１１との摺動部位に対して、大気側（Ａ）の領域から送り込まれる。その後、クエンチング液は、第１ハウジングケース１４１における密封対象領域側（Ｆ）に向かって伸びる円筒状部１４１ｂの内周面とスリーブ本体１３１の外周面との間の環状隙間を通って、排出通路１４２ａからクエンチングタンク４００に戻される。なお、回転軸２００と共にパーシャルインペラー１５０が回転することにより、パーシャルインペラー１５０よりも密封対象領域側（
Ｆ）のクエンチング液を排出通路１４２ａに送り込む力が生ずる。これにより、クエンチング液は、クエンチングタンク４００と第１メカニカルシール１１０との間を循環する。
【００３０】
第２ハウジングケース１４２には、クエンチングタンク４００から送られるクエンチング液を第２メカニカルシール１２０に向けて送り込むための第２供給通路１４２ｂが設けられている。この第２供給通路１４２ｂは第２ハウジングケース１４２の外周面側から内周面側に突き抜けるように設けられている。
【００３１】
以上のような構成により、クエンチングタンク４００から第２供給通路１４２ｂを通って送られるクエンチング液は、回転環１２２と固定環１２１との摺動部位に対して送り込まれる。その後、クエンチング液は、排出通路１４２ａからクエンチングタンク４００に戻される。なお、回転軸２００と共にパーシャルインペラー１５０が回転することにより、パーシャルインペラー１５０よりも大気側（Ａ）のクエンチング液を排出通路１４２ａに送り込む力が生ずる。これにより、クエンチング液は、クエンチングタンク４００と第２メカニカルシール１２０との間を循環する。
【００３２】
第３ハウジングケース１４３にはドレイン通路１４３ａが設けられている。第２メカニカルシール１２０から漏れ出したクエンチング液は、このドレイン通路１４３ａから密封装置１００の外部に排出される。なお、図中矢印Ｂはドレイン通路１４３ａから排出されるクエンチング液の流れる向きを示している。
【００３３】
なお、上記の通り、環状部材１１３には、大気側（Ａ）に環状凹部１１３ａが設けられ、密封対象領域側（Ｆ）にスプリング１１５を装着するための装着穴１１３ｃが設けられている。本実施例においては、装着穴１１３ｃは周方向に等間隔に複数箇所設けられている。これら複数個所の装着穴１１３ｃに対して、それぞれスプリング１１５が装着される。また、環状凹部１１３ａから各装着穴１１３ｃに連通するように、それぞれクエンチング液用通路１１３ｂが設けられている。クエンチング液用通路１１３ｂの径は、装着穴１１３ｃの径よりも小さくなるように設定されている。これにより、装着穴１１３ｃとクエンチング液用通路１１３ｂとの間には段差面が形成されている。装着穴１１３ｃに装着されるスプリング１１５は、この段差面に一端側が支持され、他端側が固定環１１１の大気側（Ａ）の端面に密着する。
【００３４】
以上の構成により、第１供給通路１４１ａから環状凹部１１３ａに送られてきたクエンチング液は、複数箇所のクエンチング液用通路１１３ｂを通って、複数箇所の装着穴１１３ｃにそれぞれ送られる。これにより、各スプリング１１５においては、その一端側から他端側まで、各スプリング１１５の内側をクエンチング液が流れていく。各スプリング１１５の他端側まで流れたクエンチング液は、上記の通り、回転環１１２と固定環１１１との摺動部位に送られる。
【００３５】
＜パーシャルインペラー＞
図２及び図３を参照して、本実施例に係るパーシャルインペラー１５０について、より詳細に説明する。
【００３６】
図２に示すように、本実施例に係るパーシャルインペラー１５０は、両端面側（回転軸２００に装着された際において密封対象領域側（Ｆ）と大気側（Ａ））に、矩形の溝１５１，１５２がそれぞれ複数設けられている。これにより、回転軸２００と共にパーシャルインペラー１５０が回転すると、複数の溝１５１によって、第１メカニカルシール１１０に送り込まれた後のクエンチング液が排出通路１４２ａに送り込まれ、かつ、複数の溝１５２によって、第２メカニカルシール１２０に送り込まれた後のクエンチング液が排出通路１４２ａに送り込まれる。
【００３７】
なお、パーシャルインペラー１５０における大気側（Ａ）には、上述したピン１２６が差し込まれるピン穴１５３が設けられている。
【００３８】
パーシャルインペラー１５０に設ける溝は、図２に示すような矩形の溝１５１，１５２に限定されるものではなく、各種形状の溝を採用することができる。例えば、図３に示すように、平面形状が略三角形で断面が円弧状の溝１５１ａ，１５２ａを採用することもできる。図２に示すように、溝底と溝の側面とが角張った形状を採用した場合には、角の部分でエロージョンが発生し易いため、図３に示すように断面形状を円弧状とすることで、エロージョンの発生を抑制できる利点がある。
【００３９】
なお、図２及び図３においては、密封対象領域側（Ｆ）と大気側（Ａ）に設ける溝の形状及び大きさと配置個数が等しくなるように構成する場合を示しているが、溝の形状及び大きさと配置個数については、装置の大きさや環境条件に応じて適宜設定することができる。つまり、密封対象領域側（Ｆ）と大気側（Ａ）とで、溝の形状や大きさが異なるものを採用したり、両者の個数が異なるように設定したりすることもできる。
【００４０】
＜本実施例に係る密封装置の優れた点＞
本発明の実施例に係る密封装置１００によれば、第１メカニカルシール１１０に送り込まれた後のクエンチング液をクエンチングタンク４００に送り込む通路と第２メカニカルシール１２０に送り込まれた後のクエンチング液をクエンチングタンク４００に送り込む通路を共通の排出通路１４２ａとしている。従って、流路の構成が複雑化してしまうことを抑制できる。
【００４１】
また、第１メカニカルシール１１０に送り込まれた後のクエンチング液の排出通路１４２ａへの送り込みと、第２メカニカルシール１２０に送り込まれた後のクエンチング液の排出通路１４２ａへの送り込みを、共通のパーシャルインペラー１５０を用いている。従って、部品点数の増加も抑制できる。
【００４２】
以上のことから、装置が大型化してしまうことを抑制できる。
【００４３】
また、本実施例に係る密封装置１００においては、密封対象領域側（Ｆ）に第１メカニカルシール１１０が設けられ、大気側（Ａ）に第２メカニカルシール１２０が設けられる構成を採用している。従って、流体圧力の負荷を分散させることができ、また、密封対象流体が装置外部に漏れてしまうことをより確実に抑制することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１００  密封装置
１１０  第１メカニカルシール
１１１  固定環
１１２  回転環
１１３  環状部材
１１３ａ  環状凹部
１１３ｂ  クエンチング液用通路
１１３ｃ  装着穴
１１４  ピン
１１５  スプリング
１１６  ピン
１１７  ガイド部材
１２０  第２メカニカルシール
１２１  固定環
１２２  回転環
１２３  環状部材
１２５  スプリング
１２６  ピン
１２７  ガイド部材
１３０  スリーブ
１３１  スリーブ本体
１３２  スリーブカラー
１４０  ハウジングケース
１４１  第１ハウジングケース
１４１ａ  第１供給通路
１４１ｂ  円筒状部
１４２  第２ハウジングケース
１４２ａ  排出通路
１４２ｂ  第２供給通路
１４３  第３ハウジングケース
１４３ａ  ドレイン通路
１５０  パーシャルインペラー
１５１，１５２，１５１ａ，１５２ａ  溝
１５３  ピン穴
１６１  パッキン
１６２  パッキンおさえ
２００  回転軸
３００  ハウジング
４００  クエンチングタンク
【図１】
2014137133.tif 000003
【図２】
2014137133.tif 000004
【図３】
2014137133.tif 000005