(57)【要約】【課題】簡潔な構造で密封性に優れるメカニカルシールシステムを提供する。【解決手段】回転軸３と、回転軸３が挿通されるケーシング５と、回転軸３とケーシング５との間に設けられた環状の冷却ジャケット１１と、冷却ジャケット１１よりも機外側Ａにおいて、ケーシング５と回転軸３との間に設けられ被密封流体１２を軸封するメカニカルシール１と、メカニカルシール１の外周側とケーシング５の内周側との間に形成される冷却室４０と、冷却液Ｖを送り出すポンプＰと、ポンプＰ、冷却室４０及び冷却ジャケット１１が直列接続され、冷却液Ｖを供給する冷却通路４１とを備えた。【選択図】図３
2018063009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
前記回転軸が挿通されるケーシングと、
前記回転軸と前記ケーシングとの間に設けられた環状の冷却ジャケットと、
前記冷却ジャケットよりも機外側において、前記ケーシングと前記回転軸との間に設けられ被密封流体を軸封するメカニカルシールと、
前記メカニカルシールの外周側と前記ケーシングの内周側との間に形成される冷却室と、
冷却液を送り出すポンプと、
前記ポンプ、前記冷却室及び前記冷却ジャケットが直列接続され、前記冷却液を供給する冷却通路と
を備えたことを特徴とするメカニカルシールシステム。
【請求項２】
前記メカニカルシールは、前記冷却室の冷却液に対してバランス形であ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システム。
【請求項３】
前記メカニカルシールは、２つの静止環に１つの回転環が挟まれたダブル形であることを特徴とする請求項１または２に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項４】
前記冷却通路は、前記ポンプ、前記冷却室、前記冷却ジャケットの順に接続されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のメカニカルシールシステム。
【請求項５】
前記冷却通路は、前記冷却液を貯留するリザーバに接続されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のメカニカルシールシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被密封流体が高温である高温用のメカニカルシールシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボイラー給水ポンプ、コンデンセートポンプ等の熱水ポンプ、熱油ポンプ等の軸封に用いられるメカニカルシールシステムは、メカニカルシールにそれ自身の回転摺動に伴う発熱に加えて高温の被密封流体から伝えられる熱の対策をする必要があった。高温の被密封流体を冷却するために、高温の被密封流体をケーシング外部のクーラに循環させるもの（いわゆるフラッシング形式）があった。このフラッシング形式は、被密封流体をクーラに送るためにケーシング内部にインペラを設ける必要があり、メカニカルシールシステムが大型化していた。他の高温の被密封流体を冷却する形式として、図４に示されるケーシング内部（スタフィングボックス内）に設けたウォータジャケットに被密封流体を熱交換させるものがある。（特許文献１を参照。）
【０００３】
図４に示されるメカニカルシールシステムは、回転軸ＸＡと、ウォータジャケットＸＪと、メカニカルシールＸＭと、ケーシングＸＣと、ウォータジャケットの冷却水通路ＸＷと、メカニカルシールの冷却ガス通路ＸＧとから主に構成されている。ウォータジャケットＸＪは、ケーシングＸＣの内側面により画成されるスタフィングボックスＸＳに配置されている。また、ウォータジャケットＸＪには冷却水通路ＸＷを通して冷却水が連続的に供給されており、冷却水により冷却されたウォータジャケットＸＪは回転軸ＸＡとの隙間に存在する被密封流体ＸＬを自身との熱交換により冷却するようになっている。更に、メカニカルシールＸＭの外周側のクエンチ室ＸＱには冷却ガス通路を通して冷却ガスが連続的に供給されており、冷却ガスによりメカニカルシールＸＭの摺動部が冷却されている。
【０００４】
また、ウォータジャケットＸＪに供給する冷却水の量は、被密封流体ＸＬの温度やボイラー給水ポンプ等の機器の運転状態に基づいて調整され、同様に中間室ＸＱに供給する冷却ガスの量は、被密封流体ＸＬの温度やメカニカルシールＸＭの温度やボイラー給水ポンプ等の機器の運転状態に基づいて調整されており、メカニカルシールＸＭの過度な温度上昇が抑制されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０３６９１７号（[0023],[0028]、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、図４に示されるメカニカルシールシステムにあっては、メカニカルシールシステムが組み込まれたボイラー給水ポンプ等の機器の運転状態が、機内Ｍ側が定常運転時よりも減圧され、メカニカルシールの摺動部がスチーム化した状態、または、コンデンセートポンプ等の取り扱い液がほとんどない状態での運転状態、いわゆる空引き状態となる場合には、メカニカルシールの摺動部におけるクエンチ室ＸＱの反対側に、被密封流体である水が存在しないため密封膜が形成されず、メカニカルシールの摺動部を介して気体が機内Ｍ側に侵入しボイラー給水ポンプ等の機器に悪影響を与える虞があった。また、冷却用に２つの独立した冷却水通路ＸＷ、冷却ガス通路ＸＧが必要とされるため複雑な構造となっていた。
【０００７】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、簡潔な構造で密封性に優れるメカニカルシールシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明のメカニカルシールシステムは、
回転軸と、
前記回転軸が挿通されるケーシングと、
前記回転軸と前記ケーシングとの間に設けられた環状の冷却ジャケットと、
前記冷却ジャケットよりも機外側において、前記ケーシングと前記回転軸との間に設けられ被密封流体を軸封するメカニカルシールと、
前記メカニカルシールの外周側と前記ケーシングの内周側との間に形成される冷却室と、
冷却液を送り出すポンプと、
前記ポンプ、前記冷却室及び前記冷却ジャケットが直列接続され、前記冷却液を供給する冷却通路と
を備えたことを特徴としている。
この特徴によれば、メカニカルシールの外周側の冷却室に冷却液が供給されているため機内側が定常運転時よりも減圧された状態となっても、メカニカルシールに冷却液による密封膜が形成されるため密封性に優れる。また、冷却室及び冷却ジャケットを同じ流体によって冷却しているためメカニカルシールシステムの構造を単純化できる。更に、冷却通路は冷却室及び冷却ジャケットに直列接続されているため、メカニカルシールシステムの構造を単純化できる。
【０００９】
前記メカニカルシールは、前記冷却室の冷却液に対してバランス形であることを特徴としている。
この特徴によれば、冷却室に供給する冷却液の圧力が高くなっても、メカニカルシールに冷却液から作用する応力がバランスするため、メカニカルシールの摺動部に作用する応力に影響を与えない。
【００１０】
前記メカニカルシールは、２つの静止環に１つの回転環が挟まれたダブル形であることを特徴としている。
この特徴によれば、冷却室の高い圧力の冷却液を供給できるため、大量の冷却液を冷却通路に流すことができる。
【００１１】
前記冷却通路は、前記ポンプ、前記冷却室、前記冷却ジャケットの順に接続されていることを特徴としている。
この特徴によれば、ポンプから吐出された冷却液は冷却室に最初に供給されるため、温度の低い冷却液によってメカニカルシールの摺動部を確実に冷却することができる。
【００１２】
前記冷却通路は、前記冷却液を貯留するリザーバに接続されていることを特徴としている。
この特徴によれば、冷却液の流量の調整が簡単である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例におけるメカニカルシールの全体を示す正面断面図である。
【図２】図１の要部を拡大して示す要部拡大図である。
【図３】実施例におけるメカニカルシールシステムの全体を示す正面断面図である。
【図４】従来技術１を示す正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係るメカニカルシールシステムを実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。
【実施例】
【００１５】
実施例に係るメカニカルシールシステムにつき、図１から図３を参照して説明する。尚、本発明はこれに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加えうるものである。
【００１６】
メカニカルシールシステム１００（図３参照）は、メカニカルシール１と冷却通路４１を有する冷却システムとを備えて構成されている。メカニカルシール１は、火力発電所のボイラー給水ポンプやコンデンセートポンプなどの熱水ポンプおよび熱油ポンプ等の２００℃を越えるような高温の被密封流体１２を扱うポンプ等における軸封部のハウジング２（ケーシング）と該ハウジング２の軸嵌装孔１０に嵌装される回転軸３の間をシールするためのものであり、メカニカルシール１はハウジング２と回転軸３間にカートリッジ型に装着される。尚、図１において、左側が機外Ａ側（大気側）、右側が機内Ｍ側である。
【００１７】
ハウジング２の軸嵌装孔１０には回転軸３が貫通して設けられている。ハウジング２の軸嵌装孔１０の周りの機外側の側面４にはシールカバー５（ケーシング）がボルト（図示せず）等の固定手段によりガスケット１８を介して液密に装着されており、該シールカバー５の内側と回転軸３の外側の空間にメカニカルシール１を構成する静止側密封要素である静止環（以下、「シールリング」という。）７Ａ，７Ｂおよび回転側密封要素である回転環（以下、「メイティングリング」という。）８が配置されるようになっている。
【００１８】
また、ハウジング２の軸嵌装孔１０の機外Ａ側寄りには拡径された形状のスタフィングボックス９が形成されており、該スタフィングボックス９内に後記する冷却ジャケット１１が配置される。このように、メイティングリング８およびシールリング７Ａ，７Ｂはスタフィングボックス９の外、すなわち、機外Ａ側に位置して設けられる。このため、冷却ジャケット１１の容量を十分に大きくすることができ、また、メイティングリング８とシールリング７Ａ，７Ｂとの摺動部がスタフィングボックス９より大気側に位置することになり、摺動発熱がこもることがない。
【００１９】
メカニカルシール１は、シールリング７とメイティングリング８との摺動部Ｓ１，Ｓ２（図２参照）の内周から外周方向へ向かって漏れようとする被密封流体１２（図３参照）をシールするアウトサイド形に形成される。また、図１及び図２に示されるように、本発明に係るメカニカルシール１は、２つのシールリング７Ａ，７Ｂとその間に設けられるメイティングリング８から構成されている。メイティングリング８は軸方向両側に２つの摺動シール面８ａ，８ａ’を有しており、これと対向して配置されるシールリング７Ａの摺動シール面７ａとシールリング７Ｂの摺動シール面７ａ’とがそれぞれ摺接し、２つの摺動部Ｓ１，Ｓ２が形成される、所謂ダブル形メカニカルシールである。
【００２０】
シールカバー５は回転軸３を包囲するように環状をしており、その内部には軸方向の孔が形成される。このシールカバー５の孔を形成する内周面には、図２に示すように、空間部（以下、「環状溝」という。）５ｇが形成されている。また、シールカバー５の前面には、孔を囲んで位置決め部５ｔが設けられている。この位置決め部５ｔは外周に位置決め溝５ｂを設けるために軸方向端部が凸に形成されている。
【００２１】
シールカバー５の嵌合面５ｃには、シールリング７Ａの移動面７ｄが軸方向へ移動自在に当接している。シールリング７Ａの移動面７ｄには、嵌合面５ｃとの間をシールするＯリング用の第１シール溝７ｂが形成されている。
【００２２】
図１及び図２に示されるように、シールリング７Ａは、第１シール溝７ｂと反対側の端面に摺動シール面７ａが形成されている。また、シールリング７Ａの外周側はフランジ７ｆを形成し、このフランジ７ｆには案内溝７ｇが形成されている。
【００２３】
また、シールカバー５の環状溝５ｇの一方側面に設けられた嵌着穴５ｊに固定ピン１４が圧入されて取り付けられている。案内溝７ｇはこの固定ピン１４に対して移動自在に嵌合され、この固定ピン１４によりシールリング７Ａは軸方向へは移動するが、回転方向へは係止されている。
【００２４】
シールリング７Ｂは、シールカバー５に図示しないボルトにより固定される支持構造体１９を介してシールカバー５に取り付けられている。詳しくは、シールリング７Ｂの移動面７ｄ’には、支持構造体１９の嵌合面１９ｃとの間をシールするＯリング用の第１シール溝７ｂ’が形成されている。
【００２５】
また、シールリング７Ｂは、シールリング７Ａと同様に第１シール溝７ｂ’と反対側の端面に摺動シール面７ａ’が形成されている。更に、シールリング７Ｂの外周側はフランジ７ｆ’を形成し、このフランジ７ｆ’には案内溝７ｇ’が形成されており、案内溝７ｇ’は支持構造体１９の側面に設けられた嵌着穴１９ｊに圧入されて取り付けられた固定ピン１４に対して移動自在に嵌合され、シールリング７Ｂは軸方向へは移動するが、回転方向へは係止されている（図１）。
【００２６】
第１シール溝７ｂ，７ｂ’には、Ｏリング１３Ａ，１３Ａがそれぞれ取り付けられている。また、支持構造体１９の端面１９ａには第４シール溝１９ｇが形成されてＯリング１３Ｄが取り付けられており、端面１９ａとシールカバー５の内面５ｋとの間がシールされている。これらＯリング１３Ａ，１３Ｄの材質は、フッ素ゴム、ニトリルゴム、Ｈ−ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、パーフロロエラストマなどである。
【００２７】
シールリング７Ａのフランジ７ｆと対向するシールカバー５と、シールリング７Ｂのフランジ７ｆ’と対向する支持構造体１９には、図１に示すように、周方向へ複数個配置した穴状のばね座５ｈ及びばね座１９ｈがそれぞれ設けられている。そして、周面に沿って等配に設けたコイルスプリング１５，１５がばね座５ｈ及びばね座１９ｈに着座してシールリング７Ａ，７Ｂを弾発的に押圧している。
【００２８】
シールリング７Ｂは、シールリング７Ｂの摺動シール面７ａ’の軸方向の投影面積Ａ１とシールリング７Ａに対して軸方向の移動力として働く被密封流体１２の圧力を受ける軸方向の投影面積Ａ２とのバランス比Ａ２／Ａ１が１以下に設定されたバランス形に形成され、シール流体圧による摺動部Ｓ１への負荷を低減させる形式となっている。すなわち、シールリング７Ｂは、被密封流体１２に対してバランス形に形成されている。
【００２９】
また、シールリング７Ａ，７Ｂは、後記述するエクスターナル流体Ｖに対してバランス形に形成されている。
【００３０】
シールリング７Ａ，７Ｂは、特殊転換法（カーボン表面を部分的にＳｉＣ化し、表面強度を補強し、ＳｉＣの耐摩耗性とカーボンの自己潤滑性の両方を兼ね備えるようにすること）によるＳｉＣから製作されている。また、ダイヤモンドコーティングしたＳｉＣにより製作されてもよい。
【００３１】
また、図３に示すように、シールカバー５には、外周面から環状溝５ｇ内に貫通するように、シールカバー５の真下に位置する部分にエクスターナル孔１６Ａが、真上に位置する部分にエクスターナル孔１６Ｂが、それぞれ設けられている。そしてこのエクスターナル孔１６Ｂからエクスターナル流体Ｖ（冷却液）が供給可能となっている。なお、被密封流体１２とエクスターナル流体Ｖとを同種の液体としてもよい。
【００３２】
エクスターナル孔１６Ａから供給されたエクスターナル流体Ｖは、環状溝５ｇに斜めに連通する連通路１７を介してシールリング７Ａ，７Ｂとメイティングリング８との摺動部Ｓ１，Ｓ２の外周側の中間室４０（冷却室）に注入される。中間室４０は環状溝５ｇ、メイティングリング８、シールリング７Ａ，７Ｂ、シールカバー５、支持構造体１９により画成されている。中間室４０に供給されたエクスターナル流体Ｖは、環状溝５ｇ内を通過してからエクスターナル孔１６Ｂを介して排出される。その際、摺動部Ｓの摺動時の発熱を冷却すると共に、シールリング７およびメイティングリング８に付着している不純物を清浄にする。
【００３３】
メカニカルシールシステム１００（図３参照）が組み込まれたボイラー給水ポンプ等の機器は通常運転では、機内Ｍ側（被密封流体１２側）が中間室４０よりも高圧となっており、メカニカルシール１の摺動部Ｓ１における中間室４０の反対側から被密封流体１２により密封膜が形成されており、この密封膜により摺動部Ｓ１の潤滑性が高められているとともに、中間室４０側からのエクスターナル流体Ｖの流入が防止されている。
【００３４】
また、中間室４０の圧力をエクスターナル流体Ｖにより高めることで、機内Ｍ側が定常運転時よりも減圧された状態となっても、エクスターナル流体Ｖにより、摺動部Ｓ１の潤滑性を維持できる。更に、メカニカルシール１の摺動部Ｓ２における中間室４０側にエクスターナル流体Ｖにより密封膜が形成され、摺動部Ｓ２の潤滑性が高められる。
【００３５】
一方、図１及び図２に示されるように、スリーブ２０は、内周に嵌着周面２０ｃと第２シール溝２０ｂが設けられている。この嵌着周面２０ｃが回転軸３の外周面３ａと嵌着すると共に、第２シール溝２０ｂに装着されたＯリング１３Ｃにより両部品の嵌着面間をシールする。スリーブ２０には固定ネジによりカラー２４が固定されている。また、カラー２４に螺合したセットスクリュー２１の先端部が回転軸３の外周面３ａに止められてカラー２４及びスリーブ２０は回転軸３に固定されている。
【００３６】
また、スリーブ２０におけるメイティングリング８の内側にある外周は結合面２０ｄとして機能している。
【００３７】
また、メイティングリング８の両端には、図２に示すように、摺動シール面８ａ，８ａ’が形成されている。この摺動シール面８ａ，８ａ’は、シールリング７Ａ，７Ｂの摺動シール面７ａ，７ａ’と密接しながら摺動できるように形成されている。更に、スリーブ２０の結合面２０ｄにシール用の段付面２０ｅが形成さえており、この段付面２０ｅにＯリング１３Ｂが取り付けられてメイティングリング８の内周面８ｃとスリーブ２０の結合面２０ｄとの嵌着面間をシールしている。
【００３８】
また、メイティングリング８の内周面８ｃには、ピン用凹部８ｇが形成されている。このピン用凹部８ｇにスリーブ２０の嵌着穴にねじ込まれたドライブピン２２を挿入し、ドライブピン２２に係止されてメイティングリング８の軸方向の移動範囲が規制されている。そして、ドライブピン２２によりスリーブ２０の回転力がメイティングリング８に伝達される。このように、メイティングリング８及びスリーブ２０等からなる回転側は機外Ａ側雰囲気中で回転するように配置されている。このため、回転側が大気により強制空冷される。更に、被密封流体１２と接する回転側の部分は、メイティングリング８とスリーブ２０の被密封流体１２側の端面のみであるので、被密封流体１２との接触面積が少なく、被密封流体１２から伝達される熱量が少ない。
【００３９】
また、メイティングリング８は、特殊転換法によるＳｉＣ、または他の製法によるＳｉＣや超硬合金などのセラミックスなどの材質から製作される。また、ダイヤモンドコーティングしたＳｉＣにより製作されてもよい。
【００４０】
回転軸３の直径が１００ｍｍ以下の範囲においては、メイティングリング８とシールリング７Ａとの摺動部Ｓ１の幅を１．５ｍｍ以下とし、バランス比Ａ２／Ａ１を０．７以下に設定するのがよい。また、回転軸３の直径が１００ｍｍを越え２００ｍｍ以下の範囲においては、メイティングリング８とシールリング７Ａとの摺動部Ｓ１の幅を２．０ｍｍ以下とし、バランス比Ａ２／Ａ１を０．７以下に設定するのがよい。このため、液圧作用面積が最小限に抑えられ、流体圧力による押付力が最小限となるので発熱も最小限に抑えられた低発熱設計となっている。更に、回転軸３の直径が上記の何れの場合でも、シールリング７Ａの内周と回転軸３の外周面３ａとの隙間を２．５ｍｍ以上とするのが望ましい。このように、シールリング７Ａの内周と回転軸３の外周面３ａとの隙間を大きくとり、シール流体が流動するようにすることで、摺動発熱による摺動部Ｓ１摺動部近傍の蓄熱を防止し、温度上昇を最小限に抑えることができる。
【００４１】
図１に示すように、シールカバー５とカラー２４は、カラー２４にボルト２６を介して取り付けられたセットプレート２５の凸部２７をシールカバー５の位置決め溝５ｂに嵌め込んで位置決めと同時に組み立てられる。尚、カラー２４にはスリーブ２０が図示しないスクリューにより固定されている。そして、メイティングリング８が位置決めされたら、図示しないカラーの貫通孔にセットスクリュー２１を挿通し、該セットスクリュー２１を回転軸３へ螺合して止め、スリーブ２０を回転軸３に固定する。また、セットプレート２５は、図１に示すような断面形状に形成されており、スリーブ２０の周面に３等配に配置されて取付けられる。このセットプレート２５は組立後に取り外される。このようにセットプレート２５を取り外す前に、シールリング７Ａ，７Ｂ、メイティングリング８、シールカバー５、支持構造体１９、スリーブ２０、カラー２４はユニット化されている。
【００４２】
図３に示されるように、他方、ハウジング２の軸嵌装孔１０の機内Ｍ側寄りに形成されたスタフィングボックス９内には、ハウジング２内周と回転軸３外周との間にリング状の冷却ジャケット１１が設けられている。該冷却ジャケット１１は、スタフィングボックス９の円周方向位置の真下に設けられたエクスターナル流体Ｖを供給する冷却水給水路２８および真上に設けられたエクスターナル流体Ｖを排出する冷却水排水路２９と連通する冷却水収容空間３０を中央部に有し、両側外周にそれぞれＯリング３１，３１を装着するＯリング溝３２，３２が設けられている。Ｏリング３１の厚みはＯリング溝３２の深さよりも大きく設定されている。また、冷却ジャケット１１の冷却水収容空間３０の回転軸外周側寄りの内部に複数のフィン３３が設けられ、伝熱面積が大きくなっており、冷却ジャケット１１の軸方向の長さが最小化されている。エクスターナル流体Ｖにより冷却された冷却ジャケット１１は、回転軸３との隙間に存在する被密封流体１２を自身との熱交換により冷却するようになっている。
【００４３】
図３に示されるように、ポンプＰによりリザーバ５０から供給されたエクスターナル流体Ｖは、詳細は後記する冷却通路４１を通して、メカニカルシール１の摺動部Ｓの外周側の中間室４０と、冷却ジャケット１１とに、供給されるようになっている。
【００４４】
詳しくは、冷却通路４１は、前記スタフィングボックス９の円周方向位置の真上と真下に設けられた冷却水給水路２８と冷却水排水路２９と、エクスターナル孔１６Ｂと、エクスターナル孔１６Ａと、エクスターナル孔１６Ａ及びエクスターナル孔１６Ｂにそれぞれ連通する連通路１７と、エクスターナル孔１６Ｂと冷却水給水路２８とを繋ぐ接続路４２と、冷却水排水路２９に接続されエクスターナル流体Ｖを排出する排出路４３と、から主に構成されている。すなわち、冷却通路４１は、リザーバ５０と冷却ジャケット１１と中間室４０とを繋ぐ流路である。尚、接続路４２及び排出路４３はパイプにより形成されている。
【００４５】
続いてエクスターナル流体Ｖの流れを説明する。リザーバ５０からポンプＰによりエクスターナル孔１６Ａに供給されたエクスターナル流体Ｖは、中間室４０を周方向に流れてシールリング７Ａ，７Ｂとメイティングリング８との摺動部Ｓ１，Ｓ２を外周側から冷却し、エクスターナル孔１６Ｂから接続路４２を通り、冷却水給水路２８へと流れこむ。
【００４６】
冷却水給水路２８に流れ込んだエクスターナル流体Ｖは、冷却水収容空間３０を周方向に流れて冷却ジャケット１１を冷却し、冷却水排水路２９から排出路４３を通り排出される。
【００４７】
このように、メカニカルシール１の外周側の中間室４０にエクスターナル流体Ｖが供給されているため機内Ｍ側が定常運転時よりも減圧された状態となっても、シールリング７の摺動シール面７ａとメイティングリング８の摺動シール面８ａ間にエクスターナル流体Ｖによる密封膜が形成されるため密封性に優れる。また、中間室４０及び冷却ジャケット１１を同じ流体によって冷却しているためメカニカルシールシステム１００の構造を単純化できる。更に、冷却通路４１は中間室４０及び冷却ジャケット１１に直列接続されているため、メカニカルシールシステム１００の構造を単純化できる。
【００４８】
また、メカニカルシール１の外周側の中間室４０にエクスターナル流体Ｖが供給されているため機内Ｍ側が定常運転時よりも減圧された状態となっても、シールリング７Ｂの摺動シール面７ａ’とメイティングリング８の摺動シール面８ａ間にエクスターナル流体Ｖによる密封膜が形成されることから、摺動部Ｓ１の待機部で水分が蒸発して結晶化する虞がなく、メカニカルシール１の作動性の低下を防止することができる。
【００４９】
また、メカニカルシール１は、中間室４０のエクスターナル流体Ｖに対してバランス形であるため、中間室４０に供給するエクスターナル流体Ｖの圧力が高くなっても、メカニカルシール１にエクスターナル流体Ｖから作用する応力がバランスするため、メカニカルシール１の摺動部Ｓ１，Ｓ２に作用する応力に影響を与えない。
【００５０】
また、メカニカルシール１は、２つのシールリング７Ａ，７Ｂに１つのメイティングリング８が挟まれた所謂ダブル形であるため、中間室４０に高い圧力のエクスターナル流体Ｖを供給できるため、大量のエクスターナル流体Ｖを冷却通路４１に流すことができる。
【００５１】
冷却通路４１は、ポンプＰ、中間室４０、冷却ジャケット１１の順に接続されており、ポンプＰから吐出されたエクスターナル流体Ｖは中間室４０に最初に供給されるため、温度の低いエクスターナル流体Ｖによってメカニカルシール１の摺動部Ｓ１，Ｓ２を確実に冷却することができる。
【００５２】
また、冷却通路４１はエクスターナル流体Ｖを貯留するリザーバ５０に接続されているため、エクスターナル流体Ｖの流量の調整が簡単である。
【００５３】
また、リザーバ５０とエクスターナル孔１６Ａとの間及び、接続路４２には、調整弁である流量調整手段４４及び流量調整手段４５がそれぞれ設けられており、冷却ジャケット１１へ供給されるエクスターナル流体Ｖの流量と、中間室４０へ供給されるエクスターナル流体Ｖの流量を別々に調整することができる。
【００５４】
また、シールリング７Ａ，７Ｂあるいはメイティングリング８の少なくとも一方の部材を特殊転換法によるＳｉＣとして潤滑性と耐摩耗性を持たせておくことにより、長期間の運転での摺動部Ｓ１，Ｓ２の摺動部状態の変化を防止している。
【００５５】
また、スタフィングボックス９内に冷却ジャケット１１を設け、回転軸３外周と冷却ジャケット１１内周との隙間を極小に絞り、この隙間に介在するシール流体の体積を極小にすることで、冷却ジャケット１１による冷却効果を最大化することができる。更に、冷却ジャケット１１はスタフィングボックス９に対して着脱自在となっているため、清掃が容易である。
【００５６】
以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
【００５７】
また、前記実施例においてエクスターナル流体Ｖは、排出路４３から排出される構成であるが、これに限らず、例えば排出路４３をリザーバ５０に接続し、エクスターナル流体Ｖを循環させてもよい。この場合、リザーバ５０またはリザーバ５０の近傍に、排出されて貯留されたエクスターナル流体Ｖを冷やす熱交換器等を設置する態様とすることや、自然に外気により排熱される態様とすることが好ましい。
【００５８】
上記実施例においては、メイティングリング８の左右両側に２つのシールリング７Ａ、７Ｂを配置することで、２つの摺動部Ｓ１，Ｓ２を形成するダブル形メカニカルシールであったが、この態様に限られず、いずれか一方の摺動部のみを形成する構成であっても構わない。
【符号の説明】
【００５９】
１                メカニカルシール
２                ハウジング（ケーシング）
３                回転軸
３ａ              回転軸外周面
５                シールカバー（ケーシング）
７Ａ，７Ｂ        シールリング
７ａ              摺動シール面
８                メイティングリング
８ａ              摺動シール面
９                スタフィングボックス
１０              軸嵌装孔
１１              冷却ジャケット
１２              被密封流体
１６Ａ，１６Ｂ    エクスターナル孔（冷却通路）
１７              連通路（冷却通路）
２０              カラー
２８              冷却水給水路（冷却通路）
２９              冷却水排水路（冷却通路）
３０              冷却水収容空間
３３              フィン
４０              中間室
４１              冷却通路
４２              接続路（冷却通路）
４３              排出路（冷却通路）
４４              流量調整手段
４５              流量調整手段
５０              リザーバ
Ｓ                摺動部
Ｖ                エクスターナル流体
Ｐ                ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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