(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールハウジング（２）とこのシールハウジング（２）の内周に回転可能に挿通された回転軸（３）との間の軸周空間に、対向面同士が密接して密封摺動面を形成し軸封機能を発揮する静止側密封環と回転側密封環とからなるシールユニットが軸方向に複数並んで配置されると共に、前記軸周空間に前記複数のシールユニットによって円周方向に連続したチャンバが画成される多段軸封装置であって、
機内の密封対象流体（Ｂ）に接する機内側シールユニット（５）と第一の中間シールユニット（６）とは、該機内側シールユニット（５）の静止側密封環（５１）と該第一の中間シールユニット（６）の静止側密封環（６１）とを対向して配置するダブルシール構造を形成し、
前記第一の中間シールユニット（６）と、前記第一の中間シールユニット（６）より大気（Ａ）側に位置する第二の中間シールユニット（７）と、大気（Ａ）に接する機外側シールユニット（８）とは、各静止側密封環（６１、７１、８１）を同じ向きに配置するタンデムシール構造を形成し、
前記機内側シールユニット（５）と前記第一の中間シールユニット（６）との間に第一チャンバ（Ｃｈ１）が画成され、
前記第一の中間シールユニット（６）と前記第二の中間シールユニット（７）との間に第二チャンバ（Ｃｈ２）が画成され、
前記第二の中間シールユニット（７）と前記機外側シールユニット（８）との間に第三チャンバ（Ｃｈ３）が画成され、
前記各チャンバ（Ｃｈ１、Ｃｈ２、Ｃｈ３）には、中間液（Ｃ）を供給する中間液供給通路（ＦＩ１、ＦＩ２、ＦＩ３、ＦＩ４）と中間液（Ｃ）を排出する中間液排出通路（ＦＯ１、ＦＯ２、ＦＯ３）が開設され、
前記第一チャンバ（Ｃｈ１）内の圧力（Ｐ１）は、前記機内の密封対象流体（Ｂ）の圧力（ＰＢ）と同等又はそれより低く維持され、
前記第二チャンバ（Ｃｈ２）内の圧力（Ｐ２）は、前記機内の密封対象流体（Ｂ）の圧力（ＰＢ）より高く維持され、
前記第三チャンバ（Ｃｈ３）内の圧力（Ｐ３）は、大気（Ａ）の圧力（ＰＡ）より高く、かつ前記第二チャンバ（Ｃｈ２）内の圧力（Ｐ２）より低く、かつ前記機内の密封対象流体（Ｂ）の圧力（ＰＢ）よりも高く維持される、
ことを特徴とする多段軸封装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業機械等の回転部分の密封手段として用いられ、漏洩が厳しく規制されるプロセス液等の流体を封止するための軸封装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
産業機械における回転部分には、回転する軸と静止シールハウジングとの間の空間を円周状に密封するための手段として、メカニカルシールが広く使用されている。例えば化学プラントなどで広く使われているプロセス循環用ポンプにおいても、有害なプロセス液の漏洩を防止するために広く使用されている。メカニカルシールは、非回転のシールハウジングとその内周を貫通した回転軸との間の軸周空間に配置され、シールハウジング側に気密的に装着された静止側密封環と、回転軸側に気密的に装着された回転側密封環とが、軸方向に対向されると共にばねの付勢力によって互いに密接して密封摺動面を形成し、前記軸周空間を通じての流体の漏れを遮断するものである。
【０００３】
図３は、従来の技術による軸封装置の一例を概略的に示すものである。この軸封装置は、大気Ａ側へプロセス液Ｂが漏洩するのを厳しく規制するために、非回転のシールハウジング１０１とその内周を貫通した回転軸１０２との間の軸周空間１０３に、二組のシールユニット１１０，１２０を配置し、両シールユニット１１０，１２０によって軸周空間１０３に画成されたチャンバ１０３ａに、シールハウジング１０１に開設した中間液給排孔１０１ａを通じて、密封対象のプロセス液Ｂより低圧又は高圧の中間液Ｃを供給することにより、プロセス液Ｂを大気Ａ側と隔絶している。また、機内のプロセス液Ｂは、シールハウジング１０１に開設したフラッシング孔１０１ｂを通じて一部が循環されている。
【０００４】
シールユニット１１０，１２０は、それぞれメカニカルシールとしての構造を備えるものであって、すなわちシールハウジング１０１の内周に気密的に装着された静止側密封環１１１，１２１と、回転軸１０２のスリーブ１０４に気密的に装着された回転側密封環１１２，１２２とが、ばね（図示省略）の付勢力によって互いに密接し、密封摺動面１１０Ｓ，１２０Ｓを形成している。シールユニット１１０，１２０は、図示の例のように互いに直列に配置される場合（タンデムシールという）と、ここでは図示しないが、共通の回転側密封環の軸方向両側に、静止側密封環１１１，１２１を対称に配置して、前記回転側密封環の軸方向両端面に密封摺動面１１０Ｓ，１２０Ｓを形成する場合（ダブルシールという）とがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のようなタンデムシール構造あるいはダブルシール構造による軸封装置には以下の問題が指摘される。まず、第一の問題は、チャンバ１０３ａにプロセス液Ｂより低圧の中間液Ｃを介在させた場合、メカニカルシール１１０に作用する機内のプロセス液Ｂとチャンバ１０３ａとの差圧、及びメカニカルシール１２０に作用するチャンバ１０３ａと機外の大気圧との差圧を小さくして、密封摺動面１１０Ｓ，１２０Ｓの摺動負荷を軽減できる利点があるが、圧力の高い機内側のプロセス液Ｂが、相対的に低圧のチャンバ１０３ａへ漏れ出す。そして、中間液Ｃに混入したプロセス液Ｂの成分によっては、メカニカルシール１１０，１２０における静止側密封環１１１，１２１と回転側密封環１１２，１２２との密封摺動面１１０Ｓ，１２０Ｓの潤滑状態が悪化し、摺動面荒れや早期摩耗を引き起こして、密封性能を低下させるおそれがある。
【０００６】
しかも、チャンバ１０３ａをプロセス液Ｂより低圧にした場合は、万一メカニカルシール１１０，１２０の双方が損傷した場合、プロセス液Ｂが中間液Ｃと共に機外の大気Ａ中に放出されるため、プロセス液Ｂが有害物である場合は環境に重大な影響を与えるおそれがある。
【０００７】
一方、中間液Ｃを密封対象である機内のプロセス液Ｂより高圧にした場合は、プロセス液Ｂはチャンバ１０３ａを大気Ａ側へ通過することができないので、プロセス液Ｂが有害物である場合には有効な手段となるが、逆にチャンバ１０３ａ内の中間液Ｃがメカニカルシール１１０から機内に漏れ出して、プロセス液Ｂが汚染されてしまうおそれがある。しかも、中間液Ｃをプロセス液Ｂより高圧にすることによって、機外側のメカニカルシール１２０に作用する中間液Ｃと大気Ａとの差圧が大きくなり、密封摺動面１２０Ｓの摺動負荷が高くなるため、摺動発熱や摩耗の増大等によりシール寿命が低下するおそれがある。また、一般に、上述のようなタンデムシール構造あるいはダブルシール構造による軸封装置は、単一のチャンバ１０３ａを形成するものであるため、メカニカルシール１１０，１２０のうち一方が損傷すると、プロセス液Ｂが大気Ａ側へ漏れることになる。
【０００８】
本発明は、以上のような問題に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、漏洩が厳しく規制される流体を封止する手段として好適に用いられ、万一メカニカルシール等のシールユニットが損傷した場合でも、少なくとも一つのチャンバの機能を維持することによって、密封対象流体が大気側へ漏洩するのを確実に防止し得る軸封装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した、技術的問題は、本発明によって有効に解決することができる。
すなわち、請求項１の発明に係る多段軸封装置は、
シールハウジング（２）とこのシールハウジング（２）の内周に回転可能に挿通された回転軸（３）との間の軸周空間に、対向面同士が密接して密封摺動面を形成し軸封機能を発揮する静止側密封環と回転側密封環とからなるシールユニットが軸方向に複数並んで配置されると共に、前記軸周空間に前記複数のシールユニットによって円周方向に連続したチャンバが画成される多段軸封装置であって、
機内の密封対象流体（Ｂ）に接する機内側シールユニット（５）と第一の中間シールユニット（６）とは、該機内側シールユニット（５）の静止側密封環（５１）と該第一の中間シールユニット（６）の静止側密封環（６１）とを対向して配置するダブルシール構造を形成し、
前記第一の中間シールユニット（６）と、前記第一の中間シールユニット（６）より大気（Ａ）側に位置する第二の中間シールユニット（７）と、大気（Ａ）に接する機外側シールユニット（８）とは、各静止側密封環（６１、７１、８１）を同じ向きに配置するタンデムシール構造を形成し、
前記機内側シールユニット（５）と前記第一の中間シールユニット（６）との間に第一チャンバ（Ｃｈ１）が画成され、
前記第一の中間シールユニット（６）と前記第二の中間シールユニット（７）との間に第二チャンバ（Ｃｈ２）が画成され、
前記第二の中間シールユニット（７）と前記機外側シールユニット（８）との間に第三チャンバ（Ｃｈ３）が画成され、
前記各チャンバ（Ｃｈ１、Ｃｈ２、Ｃｈ３）には、中間液（Ｃ）を供給する中間液供給通路（ＦＩ１、ＦＩ２、ＦＩ３、ＦＩ４）と中間液（Ｃ）を排出する中間液排出通路（ＦＯ１、ＦＯ２、ＦＯ３）が開設され、
前記第一チャンバ（Ｃｈ１）内の圧力（Ｐ１）は、前記機内の密封対象流体（Ｂ）の圧力（ＰＢ）と同等又はそれより低く維持され、
前記第二チャンバ（Ｃｈ２）内の圧力（Ｐ２）は、前記機内の密封対象流体（Ｂ）の圧力（ＰＢ）より高く維持され、
前記第三チャンバ（Ｃｈ３）内の圧力（Ｐ３）は、大気（Ａ）の圧力（ＰＡ）より高く、かつ前記第二チャンバ（Ｃｈ２）内の圧力（Ｐ２）より低く、かつ前記機内の密封対象流体（Ｂ）の圧力（ＰＢ）よりも高く維持される、ことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る多段軸封装置の好ましい実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。この図１において、参照符号１は化学プラントにおけるプロセス循環用ポンプのポンプハウジング、参照符号２はこのポンプハウジング１の軸孔１ａの外部に取り付けられたシールハウジング、参照符号３はシールハウジング２の内周からポンプハウジング１の内部（以下、機内という）へ挿通され、図示されていないポンプ機構を駆動させる回転軸である。
【００１３】
シールハウジング２は、環状に連続した、あるいは環状に組み合わせた機内側の第一ハウジング部材２１及び機外側の第二ハウジング部材２２を、軸方向に連結したものであり、所要の軸方向長さを有する。回転軸３には、シールハウジング２で包囲された部分に位置してスリーブ４が気密的に外挿されており、このスリーブ４は、シールハウジング２の外端内周から露出した端部４ａに半径方向にねじ込まれた円周方向複数のセットスクリュ４１によって、回転軸３に固定されている。
【００１４】
シールハウジング２と、回転軸３のスリーブ４との間の軸周空間には、この軸周空間を通じて機内のプロセス液Ｂが機外の大気Ａ中に漏洩するのを防止するため、メカニカルシールからなるシールユニット５〜８が、軸方向に並んで配置されている。前記軸周空間には、これらシールユニット５〜８によって、円周方向に連続したチャンバＣｈ（Ｃｈ１〜Ｃｈ３）が画成されている。
【００１５】
シールハウジング２を構成する第一ハウジング部材２１の軸方向両端近傍の内周部には、一対の内向きフランジ部２１ａ，２１ｂと、その内周から互いの対向方向に延びる一対の支持筒部２１ｃ，２１ｄが形成されており、第二ハウジング部材２２の軸方向中間及び外端近傍の内周部には、一対の内向きフランジ部２２ａ，２２ｂと、その内周から機内側へ向けて延びる支持筒部２２ｃ，２２ｄが形成されている。一方、スリーブ４には、第一ハウジング部材２１の内向きフランジ部２１ａ，２１ｂの間に位置する外向きフランジ部４ｂと、第一ハウジング部材２１の内向きフランジ部２１ｂと第二ハウジング部材２２の内向きフランジ部２２ａの間に位置する外向きフランジ部４ｃが形成され、更に第二ハウジング部材２２の内向きフランジ部２２ａ，２２ｂの間に位置してカラー４２がセットスクリュ４３により固定されている。
【００１６】
シールユニット５〜８のうち、最もポンプハウジング１側に存在する機内側シールユニット５は、第一ハウジング部材２１の内向きフランジ部２１ａと、スリーブ４の外向きフランジ部４ｂとの間に介在されており、ポンプハウジング１側から二番目の第一の中間シールユニット６は、第一ハウジング部材２１の内向きフランジ部２１ｂと、スリーブ４の外向きフランジ部４ｂの間に介在されている。また、ポンプハウジング１側から三番目の第二の中間シールユニット７は、第二ハウジング部材２２の内向きフランジ部２２ａと、スリーブ４の外向きフランジ部４ｃの間に介在されており、最も機外側に存在する機外側シールユニット８は、第二ハウジング部材２２の内向きフランジ部２２ｂと、カラー４２の間に介在されている。
【００１７】
詳しくは、機内側シールユニット５は、シールハウジング２における第一ハウジング部材２１の機内側支持筒部２１ｃの外周面にパッキン５３を介して軸方向移動可能に支持された非回転の静止側密封環５１と、スリーブ４の外向きフランジ部４ｂにおける機内側の面に、図示されていないガスケットを介して保持されると共に静止側密封環５１に軸方向に対向された回転側密封環５２とを備える。そして、静止側密封環５１とハウジング部材２１の内向きフランジ部２１ａとの間に介在されたスプリング５４の軸方向付勢力によって、両密封環５１，５２は対向端面同士が密接し、密封摺動面５Ｓを形成して、軸封機能を発揮するものである。
【００１８】
ポンプハウジング１側から二番目の第一の中間シールユニット６は、シールハウジング２における第一ハウジング部材２１の機外側支持筒部２１ｄの外周面にパッキン６３を介して軸方向移動可能に支持された非回転の静止側密封環６１と、スリーブ４の外向きフランジ部４ｂにおける機外側の面に、図示されていないガスケットを介して保持されると共に静止側密封環６１と軸方向に対向した回転側密封環６２とを備える。そして、静止側密封環６１と第一ハウジング部材２１の内向きフランジ部２１ｂとの間に介在されたスプリング６４の軸方向付勢力によって、両密封環６１，６２は対向端面同士が密接し、密封摺動面６Ｓを形成して、軸封機能を発揮するものである。
【００１９】
また、機内側シールユニット５を構成する部品群と、第一の中間シールユニット６を構成する部品群は、スリーブ４の外向きフランジ部４ｂを介してほぼ対称に配置されている。すなわち機内側シールユニット５の静止側密封環５１と第一の中間シールユニット６の静止側密封環６１は各回転側密封環５２，６２及びフランジ部４ｂを介して対向して配置されており、機内側シールユニット５と第一の中間シールユニット６は、この２つのユニットによってダブルシール構造を形成している。
【００２０】
ポンプハウジング１側から三番目の第二の中間シールユニット７は、シールハウジング２における第二ハウジング部材２２の機内側支持筒部２２ｃの外周面にパッキン７３を介して軸方向移動可能に支持された非回転の静止側密封環７１と、スリーブ４の軸方向中間の外向きフランジ部４ｃにおける機外側の面に、図示されていないガスケットを介して保持されると共に静止側密封環７１と軸方向に対向した回転側密封環７２とを備える。そして、静止側密封環７１と第二ハウジング部材２２の内向きフランジ部２２ａとの間に介在されたスプリング７４の軸方向付勢力によって、両密封環７１，７２は対向端面同士が密接し、密封摺動面７Ｓを形成して、軸封機能を発揮するものである。
【００２１】
また、第二の中間シールユニット７を構成する部品群は、第一の中間シールユニット６を構成する部品群と同じ向きに配置されている。
【００２２】
最も機外側に存在する機外側シールユニット８は、シールハウジング２における第二ハウジング部材２２の機外側支持筒部２２ｄの外周面にパッキン８３を介して軸方向移動可能に支持された非回転の静止側密封環８１と、スリーブ４に装着されたカラー４２における機外側の面に、図示されていないガスケットを介して保持されると共に静止側密封環８１と軸方向に対向した回転側密封環８２とを備える。そして、静止側密封環８１と第二ハウジング部材２２の内向きフランジ部２２ｂとの間に介在されたスプリング８４の軸方向付勢力によって、両密封環８１，８２は対向端面同士が密接し、密封摺動面８Ｓを形成して、軸封機能を発揮するものである。
【００２３】
また、機外側シールユニット８を構成する部品群は、第一及び第二の中間シールユニット６，７を構成する部品群と同じ向きに配置されている。すなわち第一の中間シールユニット６の静止側密封環６１、第二の中間シールユニット７の静止側密封環７１及び機外側シールユニット８の静止側密封環８１は同じ向きに配置されており、第一の中間シールユニット６、第二の中間シールユニット７及び機外側シールユニット８は、この３つのユニットによってタンデムシール構造を形成している。
【００２４】
シールハウジング２における第一ハウジング部材２１には、機内側シールユニット５と第一の中間シールユニット６の間に画成された第一チャンバＣｈ１に臨んで、一対の中間液供給通路ＦＩ１，ＦＩ２及び中間液排出通路ＦＯ１が開設されている。このうち、一方の中間液供給通路ＦＩ１は、機内側シールユニット５における静止側密封環５１の外周位置に開口しており、他方の中間液供給通路ＦＩ２は、第一の中間シールユニット６における静止側密封環６１の外周位置に開口しており、中間液排出通路ＦＯ１は、第一チャンバＣｈ１の軸方向中間位置に開口している。
【００２５】
第二ハウジング部材２２には、第一の中間シールユニット６と第二の中間シールユニット７の間に画成された第二チャンバＣｈ２に臨む中間液供給通路ＦＩ３及び中間液排出通路ＦＯ２と、第二の中間シールユニット７と機外側シールユニット８の間に画成された第三チャンバＣｈ３に臨む中間液供給通路ＦＩ４及び中間液排出通路ＦＯ３が開設されている。このうち、機内側の中間液供給通路ＦＩ３は、第二の中間シールユニット７における静止側密封環７１の外周位置に開口しており、機内側の中間液排出通路ＦＯ２は、この中間液供給通路ＦＩ３よりも機内側に開口している。また、機外側の中間液供給通路ＦＩ４は、機外側シールユニット８における静止側密封環８１の外周位置に開口しており、中間液排出通路ＦＯ３は、この中間液供給通路ＦＩ４よりも機内側に開口している。
【００２６】
第一チャンバＣｈ１には、外部から中間液供給通路ＦＩ１，ＦＩ２及び中間液排出通路ＦＯ１を通じて、適宜加圧されたタービンオイル等の中間液Ｃが循環供給され、同様に、第二チャンバＣｈ２には、中間液供給通路ＦＩ３及び中間液排出通路ＦＯ２を通じて、また第二チャンバＣｈ２には、中間液供給通路ＦＩ４及び中間液排出通路ＦＯ３を通じて、適宜加圧されたタービンオイル等の中間液Ｃがそれぞれ循環供給されている。
【００２７】
また、各チャンバＣｈ１〜Ｃｈ３への中間液循環経路には、図示されていない加圧循環供給装置及び冷却装置が設けられており、第一チャンバＣｈ１への中間液循環経路内には、図示されていない漏液分離回収装置が設けられている。
【００２８】
図２は、機内のプロセス液Ｂから機外の大気Ａにかけての圧力関係を示す線図である。すなわち中間液Ｃの循環供給によって、第一チャンバＣｈ１の内圧Ｐ１は、機内のプロセス液Ｂの圧力ＰＢよりも僅かに低圧に維持され、第二チャンバＣｈ２の内圧Ｐ２は、機内のプロセス液Ｂの圧力ＰＢよりも高圧に維持され、第三チャンバＣｈ３の内圧Ｐ３は、第二チャンバＣｈ２の内圧Ｐ２よりも低圧かつプロセス液Ｂの圧力ＰＢより高圧に維持される。
【００２９】
第一ハウジング部材２１の内周面には、第一チャンバＣｈ１に位置するプラグ２３，２４が、また第二ハウジング部材２２の内周面には、第二チャンバＣｈ２に位置するプラグ２５及び第三チャンバＣｈ３に位置するプラグ２６，２７が、それぞれ固定されている。このうち、プラグ２３〜２６は、オリフィス孔２３ａ〜２６ａによって、各チャンバＣｈ１〜Ｃｈ３への加圧流体の供給流量を調整するものである。プラグ２３〜２５には、中間液供給通路ＦＩ１〜ＦＩ３からオリフィス孔２３ａ〜２５ａを通じて第一及び第二チャンバＣｈ１，Ｃｈ２へ流入した加圧流体を、シールユニット５〜７の密封摺動面５Ｓ〜７Ｓの近傍を迂回して流れるようにするための、環状の邪魔板２３ｂ〜２５ｂが形成されている。また、第三チャンバＣｈ３において、加圧流体を機外側シールユニット８の密封摺動面８Ｓの近傍を迂回して流れるようにするための邪魔板２７ａは、プラグ２７に形成されている。
【００３０】
以上のように構成された本形態の多段軸封装置によれば、機内側シールユニット５は、密封対象である機内の高圧のプロセス液Ｂに直接接触してその密封を行う。機内側シールユニット５と第一の中間シールユニット６の間に画成された第一チャンバＣｈ１の内圧Ｐ１は、機内のプロセス液Ｂの圧力ＰＢより僅かに低圧であるため、第一チャンバＣｈ１に循環供給されているタービンオイル等の中間液Ｃが、機内側シールユニット５から機内（ポンプハウジング１内）へ漏れ出してプロセス液Ｂを汚染するようなことがない。また、機内側シールユニット５に作用する機内の圧力ＰＢと第一チャンバＣｈ１の内圧Ｐ１との差圧（ＰＢ−Ｐ１）が小さいため、密封摺動面５Ｓの面圧を小さくして、摩耗や発熱を抑えることができる。
【００３１】
第一チャンバＣｈ１の内圧Ｐ１は機内のプロセス液Ｂの圧力ＰＢより僅かに低圧であるため、プロセス液Ｂは、機内側シールユニット５から第一チャンバＣｈ１へ僅かに漏れ出す可能性がある。しかし、第一の中間シールユニット６を介して第一チャンバＣｈ１と軸方向に隣接する第二チャンバＣｈ２の内圧Ｐ２は、機内のプロセス液Ｂの圧力ＰＢより高圧であり、したがって第一チャンバＣｈ１の内圧Ｐ１よりも高圧であり、第一チャンバＣｈ１へ侵入したプロセス液Ｂが更に第二チャンバＣｈ２へ漏れ出すことはない。また、第一の中間シールユニット６に作用する第一チャンバＣｈ１と第二チャンバＣｈ２との差圧（Ｐ２−Ｐ１）は、それほど大きくする必要がないので、これによって密封摺動面６Ｓの面圧を小さくして、摩耗や発熱を抑えることができる。
【００３２】
なお、機内から、機内側シールユニット５を通じて相対的に低圧である第一チャンバＣｈ１へ僅かに漏れ出したプロセス液Ｂは、タービンオイル等の中間液Ｃと共に中間液排出通路ＦＯ１から排出されて循環される過程で、図示されていない漏液分離回収装置によって、前記中間液Ｃから分離して回収される。
【００３３】
第二チャンバＣｈ２の内圧Ｐ２は、機内のプロセス液Ｂの圧力ＰＢより高圧であり、しかも、プロセス液Ｂの圧力ＰＢ自体が高圧であるため、この第二チャンバＣｈ２と大気Ａとの圧力差（Ｐ２−ＰＡ）は大きなものとなる。しかし、本形態の多段軸封装置によれば、第二チャンバＣｈ２の機外側に、第二チャンバＣｈ２の内圧Ｐ２より低い圧力Ｐ３に設定された第三チャンバＣｈ３が存在するため、第二チャンバＣｈ２と第三チャンバＣｈ３の間を密封している第二の中間シールユニット７に作用する差圧（Ｐ２−Ｐ３）、及び第三チャンバＣｈ３と機外の大気Ａの間を密封している機外側シールユニット８に作用する差圧（Ｐ３−ＰＡ）が、第二チャンバＣｈ２と大気Ａとの圧力差（Ｐ２−ＰＡ）より小さくなり、したがって密封摺動面７Ｓ，８Ｓにおける面圧が小さくなって、摩耗や発熱を抑えることができる。
【００３４】
また、仮に、全てのシールユニット５〜８が損傷したり、密封性能が低下した場合でも、上述した圧力関係が維持されている限り、機内のプロセス液ＢがチャンバＣｈ１〜Ｃｈ３を通過して大気Ａへ漏れ出してしまうようなことはない。
【００３５】
中間液供給通路ＦＩ１，ＦＩ２を通じて、第一チャンバＣｈ１に供給されたタービンオイル等の中間液Ｃは、機内側シールユニット５及び第一の中間シールユニット６における静止側密封環５１，６１の外周から、プラグ２３，２４の邪魔板２３ｂ，２４ｂによって密封摺動面５Ｓ，６Ｓの近傍へ迂回するように流れ、中間液排出通路ＦＯ１から排出される。したがって、密封摺動面５Ｓ，６Ｓが中間液Ｃの流れによって冷却されると共に潤滑され、その結果、摺動負荷が有効に軽減され、密封摺動面５Ｓ，６Ｓの摩耗や、摺動発熱による変形が抑えられ、片当たりによる偏摩耗に起因したシール寿命の低下が抑えられる。
【００３６】
同様に、第二チャンバＣｈ２及び第三チャンバＣｈ３においても、中間液供給通路ＦＩ３、あるいは中間液供給通路ＦＩ４を通じて供給されたタービンオイル等の中間液Ｃが、第二の中間シールユニット７における静止側密封環７１あるいは機外側シールユニット８における静止側密封環８１の外周から、プラグ２５の邪魔板２５ｂあるいはプラグ２７の邪魔板２７ｂによって密封摺動面７Ｓあるいは密封摺動面８Ｓの外周近傍へ迂回するように流れ、中間液排出通路ＦＯ２あるいは中間液排出通路ＦＯ３から排出される。したがって、密封摺動面７Ｓ，８Ｓが中間液Ｃの流れによって冷却されると共に潤滑され、摺動負荷が有効に軽減され、その結果、摺動負荷が有効に軽減され、密封摺動面７Ｓ，８Ｓの摩耗や、摺動発熱による変形が抑えられ、片当たりによる偏摩耗に起因したシール寿命の低下が抑えられる。
【００３７】
各チャンバＣｈ１〜Ｃｈ３への中間液Ｃの供給流量は、プラグ２３〜２６のオリフィス孔２３ａ〜２６ａの径を選択することによって、適切に設定することができる。
【００３８】
なお、本発明は上述した図１の形態により限定的に解釈されるものではない。例えば、シールユニット８の大気側に更に同様のシールユニットを増設することによって、第三チャンバＣｈ３と大気Ａとの間に一つ以上のチャンバを増設し、図２に一点鎖線で示されるように、この増設チャンバに循環供給される中間液の圧力Ｐｎを、第三チャンバＣｈ３の内圧Ｐ３と機外の大気圧ＰＡとの中間の圧力に設定することによって、シールユニット８及びその大気側のシールユニットに作用する差圧が更に小さくなるので、より信頼性が高い多段軸封装置を提供することができる。
【００３９】
また、第一チャンバＣｈ１の内圧Ｐ１は、機内のプロセス液Ｂの圧力ＰＢと同等であっても、理論的には第一チャンバＣｈ１の中間液Ｃが機内のプロセス液Ｂに混入することはないが、第一チャンバＣｈ１の内圧Ｐ１をプロセス液Ｂの圧力ＰＢより低くすることによって、機内のプロセス液Ｂへの中間液Ｃの混入を確実に防止することができる。また、第二チャンバＣｈ２の内圧Ｐ２は、機内のプロセス液Ｂの圧力ＰＢと同等であっても、第一チャンバＣｈ１に漏れ出したプロセス液Ｂの更なる漏洩を防止することは可能であるが、第二チャンバＣｈ２の内圧Ｐ２をプロセス液Ｂの圧力ＰＢより高くすることによって、信頼性を一層高めることができる。
【００４１】
請求項１の発明に係る多段軸封装置によれば、最も大気側の第三チャンバ内の圧力が、大気の圧力より高く、かつ第二チャンバ内の圧力より低く維持されるため、最も大気側の第三チャンバと大気との間に設けられた機外側シールユニットに作用する差圧が、密封対象流体より高圧に維持された第二チャンバの圧力と大気の圧力との差より小さくなり、その密封摺動面の面圧が小さくなって、摩耗や発熱を抑えることができる。
【００４２】
また、請求項１の発明に係る多段軸封装置によれば、最も機内側の第一チャンバ内の圧力が機内の密封対象流体の圧力と同等又はそれより低く維持され、第二チャンバ内の圧力が機内の密封対象流体の圧力より高く維持されるため、第一チャンバ内の中間液が、機内へ侵入して密封対象流体を汚染するようなことがなく、機内の密封対象流体が第一チャンバ内に漏れ出しても、この漏液が更に第二チャンバ内へ漏れ出すことがなく、シールの信頼性を著しく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る多段軸封装置の好ましい実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。
【図２】図１に示される実施の形態における機内のプロセス液から機外の大気にかけての圧力関係を示す線図である。
【図３】従来の技術に係る多段軸封装置の一例を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。
【符号の説明】
１  ポンプハウジング
２  シールハウジング
２１  第一ハウジング部材
２２  第二ハウジング部材
２３〜２７  プラグ
２３ａ〜２６ａ  オリフィス孔
２３ｂ，２４ｂ，２５ｂ，２７ａ  邪魔板
３  回転軸
４  スリーブ
５  機内側シールユニット
５１，６１，７１，８１  静止側密封環
５２，６２，７２，８２  回転側密封環
５Ｓ，６Ｓ，７Ｓ，８Ｓ  密封摺動面
６  第一の中間シールユニット
７  第二の中間シールユニット
８  機外側シールユニット
Ａ  大気
Ｂ  プロセス液（密封対象流体）
Ｃ  中間液
Ｃｈ（Ｃｈ１〜Ｃｈ３）  チャンバ
ＦＩ（ＦＩ１〜ＦＩ４）  中間液供給通路
ＦＯ（ＦＯ１〜ＦＯ３）  中間液排出通路
【図１】
0004763920.tif 000002
【図２】
0004763920.tif 000003
【図３】
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