(57)【要約】【課題】摺動面で生成した劣化物が堆積しないメカニカルシールを提供する。【解決手段】軸２と共に回転するスリーブ４と、ハウジング３に固定されるシールカバー５と、スリーブ４に取り付けられた回転環６と、シールカバー５に取り付けられ、回転環６と軸に直角な摺動面９で摺接する固定環７とを有するメカニカルシール１に、摺動面９の内縁部から劣化物を除去するために、スリーブ４、回転環６、固定環７およびシールカバー５で形成される空間に、溶媒または不活性ガスを満たす。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸と共に回転するスリーブと、
前記軸が貫通するハウジングに固定されるシールカバーと、
前記スリーブに取り付けられた回転環と、
前記シールカバーに取り付けられ、前記回転環と前記軸に直角な摺動面で摺接する、固定環とを有し、
前記スリーブ、前記回転環、前記固定環および前記シールカバーで形成される空間に、溶媒または不活性ガスを満たしたことを特徴とするメカニカルシール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メカニカルシールに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転軸とハウジングとの隙間を封止するメカニカルシールは、ＪＩＳ−Ｂ２４０５にその通則が定められている。メカニカルシールは、回転軸の外周に嵌合して、回転軸と共に回転するスリーブに気密に取り付けられ、スリーブと共に回転する回転環と、ハウジングに固定されるシールカバーに気密に取り付けられ、回転しない固定環とを有する。回転環と固定環とは、軸に直角な摺動面で互いに摺接し、いずれか一方が軸方向に不動のメイティングリングであり、他方が軸方向に移動可能でばね付勢されてメイティングリングに圧接されるシールリングである。
【０００３】
メカニカルシールは、摺動面に潤滑油などの軸封流体が存在することで、摺動面の隙間が完全に封止される。回転環と固定環との摩擦によって摺動面の温度が上昇すると、軸封流体が劣化したり、軸封流体に溶解したプロセスガスなどの不純物が変性して、固形の劣化物を生じることがある。このような劣化物は、摺動面に付着すると摺動面にブリスタリングと呼ばれる損傷を引き起こす。また、劣化物は、摺動面の周囲に付着すると擬似的に摺動面を拡げる２次摺動面を形成して回転環と固定環との当接圧力を減少させ、メカニカルシールの封止能力を損なうという問題がある。
【０００４】
劣化物の生成を防止するには、回転環と固定環との圧接力を小さくしたり、回転環と固定環との摺接面積を小さくすることで発熱量を小さくすることが有効であるが、これによって軸封能力が低くなるという問題がある。
【０００５】
また、回転環と固定環とを軸封流体で効率的に冷却するために、例えば特許文献１に記載されているように、ハイドロカットと呼ばれる軸封流体の流路を設ける方法が知られている。しかしながら、この方法では、軸封流体の低圧側への漏れ量が多くなるという問題がある。
【０００６】
また、特許文献２には、摺動面の周囲に、冷却のためにスチームなどのクエンチング流体を強制的に供給する発明が開示されている。しかしながら、クエンチング流体を供給するためには、付帯設備が必要となりコストアップが避けられない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２９３７６５号公報
【特許文献２】特開２００３−７４７１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、前記問題点に鑑みて、本発明は、摺動面で生成した劣化物が堆積しないメカニカルシールを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明によるメカニカルシールは、軸と共に回転するスリーブと、前記軸が貫通するハウジングに固定されるシールカバーと、前記スリーブに取り付けられ、前記スリーブに取り付けられた回転環と、前記シールカバーに取り付けられ、前記回転環と前記軸に直角な摺動面で摺接する、固定環とを有し、前記スリーブ、前記回転環、前記固定環および前記シールカバーで形成される空間に、溶媒または不活性ガスを満たしたものとする。
【００１０】
この構成によれば、不活性ガスにより軸封流体や不純物の酸化などの変性を防止して、劣化物の生成を抑制でき、或いは、溶媒によって劣化物を溶解して堆積させないようにできる。これによって、摺動面の圧接力が変化せず、軸封能力が低下しない。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明は、メカニカルシールの摺動面の内縁に劣化物を堆積させないので、軸封能力が低下しない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態のメカニカルシールの断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態のメカニカルシールの断面図である。
【符号の説明】
【００１３】
１  メカニカルシール
２  回転軸
３  ハウジング
４  スリーブ
５  シールカバー
６  回転環（メイティングリング）
７  固定環（シールリング）
８  Ｏリング
９  摺動面
１０  ばね
１５  外部カバー
１６  リップシール
１７  密閉空間
【発明を実施するための形態】
【００１４】
これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１に、本発明の第１実施形態のメカニカルシール１を示す。メカニカルシール１は、回転軸２と、回転軸２が貫通するハウジング３との隙間を封止している。メカニカルシール１は、回転軸２の外周に嵌合し、回転軸２と共に回転するスリーブ４と、ハウジング３に固定されて不動のシールカバー５と、スリーブ４の外周に固定され、回転軸２と共に回転する環状の回転環（メイティングリング）６と、シールカバー５に、軸方向に摺動可能ではあるが回転不能に取り付けられた固定環（シールリング）７とを有する。
【００１５】
回転軸２、スリーブ４および回転環６は、Ｏリング８によって互いに気密に固定され、ハウジング３、シールカバー５および固定環７も、Ｏリング８によって互いに気密に固定されている。回転環６と固定環７とは回転軸２に直角な摺動面９で互いに摺接している。固定環７は、ばね１０で回転環６の方向に付勢され、摺動面９で回転環６に対して所定の力で圧接している。
【００１６】
さらに、メカニカルシール１は、シールカバー５の外側をスリーブ４を取り囲むように延伸する外部カバー１５が設けられ、外部カバー１５とスリーブ４との間にリップシール１６が配置されている。外部カバー１５は、スリーブ４、回転環６、固定環７およびシールカバー５が形成する空間を封止して密閉空間１７を形成しており、この密閉空間１７には、溶媒（例えばアルコール系溶液）が封入されている。
【００１７】
続いて、以上の構成からなるメカニカルシール１の作用について説明する。
メカニカルシール１は、ハウジング３の内部（図中左側）に存在する外部よりも高圧のプロセスガスを、ハウジング３の内部に封止するものである。Ｏリング８によって、回転軸２、スリーブ４および回転環６が互いに気密であり、ハウジング３、シールカバー５および固定環７も互いに気密であるから、プロセスガスは、回転環６と固定環７との間の摺動面隙間からのみスリーブ４とシールカバー５との間の隙間を介して大気に流出可能である。ばね１０は、摺動面９の隙間が大きくならないように固定環７を回転環６に対して圧接し、さらに、摺動面９には、潤滑油のような軸封流体が供給され、摺動面９の僅かな隙間を封止する。これによって、メカニカルシール１は、軸封流体を僅かながら摺動面９からスリーブ４とシールカバー５との間の隙間に漏出させるが、ハウジング３内のプロセスガスは外部に漏出させない。
【００１８】
メカニカルシール１では、回転環６と固定環７との摺接によって摩擦熱が発生するため、潤滑流体の不純物などが熱によって変性して固形の劣化物を生じることがある。生成した劣化物は、摺動面９から軸封流体と共に、圧力の低い内側（スリーブ４とシールカバー５との間）に漏出する。摺動面９から漏出した劣化物は、溶媒によって溶解されるので２次摺動面を形成せず、軸封能力を低下させない。リップシール１６は、摺動面９のように、強い封止能力を有しておらず、溶媒は、少しずつリップシール１６から外部に漏れ出すので、溶媒を適宜、継ぎ足す必要がある。
【００１９】
リップシール１６に代えて、セグメントシールなどの他のシール方法を用いてもよい。また、溶媒を循環させる装置を設けてもよい。
【００２０】
さらに、図２に、本発明の第２実施形態のメカニカルシール１を示す。
本実施形態のメカニカルシール１は、外部カバー１５で封止した密閉空間１７に、不活性ガス（例えば窒素）が供給される。不活性ガスは、スリーブ４と外部カバー１５との隙間から大気に放出される。
【００２１】
本実施形態では、摺動面９の軸封流体に対する酸素の供給を遮断し、不純物の酸化を防止して劣化物の生成を抑えることができる。
【図１】
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【図２】
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