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公開番号2025014031
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-28
出願番号2024190358,2021080737
出願日2024-10-30,2021-05-12
発明の名称メカニカルシール装置
出願人株式会社PILLAR
代理人弁理士法人サンクレスト国際特許事務所
主分類F16J 15/34 20060101AFI20250121BHJP(機械要素または単位;機械または装置の効果的機能を生じ維持するための一般的手段)
要約【課題】低速回転する回転機器であっても必要流量の封液を循環させることができるメカニカルシール装置を提供する。
【解決手段】メカニカルシール装置1の循環ポンプ機構30は、回転軸51に取り付けられたロータ31と、ロータ31の外周面31bに対して出没自在な複数のベーン32と、各ベーン32を突出させる方向に付勢する複数の付勢部材33と、ロータ31の外周面31bに対して偏心して形成されるとともにロータ31の回転に伴ってベーン32の突出端32aが摺動する内周面35bを有しシールケース2に取り付けられたハウジング34と、ロータ31の外周面31bとハウジング34の内周面35bとの間において、複数のベーン32により区画された複数のポンプ室38と、を備える。ハウジング34は、ポンプ室38に封液を吸い込む吸込口36aと、ポンプ室38から封液を吐出する吐出口37aと、を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
回転機器の回転軸を包囲し、前記回転機器の機内領域と機外領域とを区画するシールケースと、
前記シールケースと前記回転軸との間に配置された少なくとも１つのメカニカルシールと、
前記シールケース内に形成され、前記メカニカルシールの摺動部を潤滑する封液が導入される環状の封液室と、
前記封液室内の封液を循環させる循環ポンプ機構と、を備え、
前記循環ポンプ機構は、
前記回転軸側に一体回転可能に取り付けられたロータと、
前記ロータの周方向に所定間隔をあけて設けられ、前記ロータの外周面に対して出没自在な複数のベーンと、
前記ロータに設けられ、前記各ベーンを前記ロータの外周面から突出させる方向に付勢する複数の付勢部材と、
前記ロータの外周面に対して偏心して形成されるとともに前記ロータの回転に伴って前記ベーンの突出端が摺動する摺動面を内周に有し、前記シールケースに取り付けられたハウジングと、
前記ロータの外周面と前記ハウジングの摺動面との間において、前記複数のベーンにより区画された複数のポンプ室と、を備え、
前記ハウジングは、前記封液室から前記ポンプ室に封液を吸い込む吸込口と、前記ポンプ室から前記封液室に封液を吐出する吐出口と、を有する、メカニカルシール装置。
続きを表示（約 830 文字）【請求項２】
前記ハウジングは、前記摺動面である内周面を有するカムリングと、前記カムリングの軸方向両側に配置された一対の外側板と、を有し、
前記カムリング、及び前記一対の外側板は、前記シールケースに対して軸方向に移動自在に取り付けられており、
前記一対の外側板のいずれか一方を、前記カムリング側となる軸方向一方側へ向けて押圧する押圧部と、
前記一対の外側板のいずれか他方が、前記シールケースに対して所定位置よりも前記軸方向一方側へ移動するのを規制する規制部と、を備える請求項１に記載のメカニカルシール装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つのメカニカルシールは、機内領域側に配置された第１メカニカルシールと、機外領域側に配置された第２メカニカルシールと、を含む、請求項１又は請求項２に記載のメカニカルシール装置。
【請求項４】
前記循環ポンプ機構は、前記第１メカニカルシールと前記第２メカニカルシールとの間に配置されている、請求項３に記載のメカニカルシール装置。
【請求項５】
前記シールケースは、前記封液室に封液を供給する供給路と、前記封液室の封液を排出する排出路と、を有し、
前記排出路から排出された封液を前記供給路に戻す循環路と、
前記循環路に設けられ、封液を冷却する第１冷却機構と、を備える請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のメカニカルシール装置。
【請求項６】
前記第１冷却機構は、
前記封液を一時的に貯留するタンクと、
前記タンク内に設けられ、内部に冷却媒体が流れる冷却コイルと、を有する、請求項５に記載のメカニカルシール装置。
【請求項７】
前記循環路において前記第１冷却機構よりも前記供給路側に設けられ、封液を冷却する第２冷却機構を備える請求項５又は請求項６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、メカニカルシール装置に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
回転機器に設置されるメカニカルシールは、回転密封環及び固定密封環のシール面同士の潤滑性を高めるとともに、前記シール面同士の間で発生した摺動熱を除去するために、封液を循環させる循環構造を備えている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のメカニカルシールは、前記循環構造として、回転機器の回転軸の回転による遠心力を利用して封液を循環させるポンピングリングを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０１４／２０８２３５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のメカニカルシールでは、封液の循環流量は、遠心力の大きさに左右される。このため、ポンプ等の高速回転する回転機器では遠心力が大きくなるので、必要流量の封液を循環させることはできるが、撹拌機等の低速回転する回転機器では遠心力が小さくなるので、必要流量の封液を循環させることができない場合がある。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、低速回転する回転機器であっても必要流量の封液を循環させることができるメカニカルシール装置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】
【０００６】
本発明のメカニカルシール装置は、回転機器の回転軸を包囲し、前記回転機器の機内領域と機外領域とを区画するシールケースと、前記シールケースと前記回転軸との間に配置された少なくとも１つのメカニカルシールと、前記シールケース内に形成され、前記メカニカルシールの摺動部を潤滑する封液が導入される環状の封液室と、前記封液室内の封液を循環させる循環ポンプ機構と、を備え、前記循環ポンプ機構は、前記回転軸側に一体回転可能に取り付けられたロータと、前記ロータの周方向に所定間隔をあけて設けられ、前記ロータの外周面に対して出没自在な複数のベーンと、前記ロータに設けられ、前記各ベーンを前記ロータの外周面から突出させる方向に付勢する複数の付勢部材と、前記ロータの外周面に対して偏心して形成されるとともに前記ロータの回転に伴って前記ベーンの突出端が摺動する摺動面を内周に有し、前記シールケースに取り付けられたハウジングと、前記ロータの外周面と前記ハウジングの摺動面との間において、前記複数のベーンにより区画された複数のポンプ室と、を備え、前記ハウジングは、前記封液室から前記ポンプ室に封液を吸い込む吸込口と、前記ポンプ室から前記封液室に封液を吐出する吐出口と、を有する、メカニカルシール装置。
【０００７】
本発明によれば、循環ポンプ機構において、回転機器の回転軸と共にロータが回転すると、付勢部材により突出する方向に付勢された各ベーンの突出端が、ハウジングの偏心した摺動面を摺動しながら回転することで、各ポンプ室の容積が変化する。その容積変化により、封液室の封液を吸込口からポンプ室に吸い込む作用、及びポンプ室の封液を吐出口から封液室に吐出する作用が発生することで、封液室内の封液を循環させることができる。これにより、循環ポンプ機構は、ベーンポンプとして機能し、ロータの１回転毎に一定容積の封液を循環させることができるので、低速回転する回転機器であっても必要流量の封液を循環させることができる。
【０００８】
前記ハウジングは、前記摺動面である内周面を有するカムリングと、前記カムリングの軸方向両側に配置された一対の外側板と、を有し、前記カムリング、及び前記一対の外側板は、前記シールケースに対して軸方向に移動自在に取り付けられており、前記メカニカルシール装置は、前記一対の外側板のいずれか一方を、前記カムリング側となる軸方向一方側へ向けて押圧する押圧部と、前記一対の外側板のいずれか他方が、前記シールケースに対して所定位置よりも前記軸方向一方側へ移動するのを規制する規制部と、を備えるのが好ましい。
【０００９】
この場合、ハウジングにおけるカムリング及び一対の外側板は、押圧部により軸方向一方側に押圧された状態で、規制部と押圧部とにより軸方向両側から挟まれた状態で保持される。これにより、カムリングの軸方向両側に各外側板が密着するので、ポンプ室内の封液が外部へ漏洩するのを抑制することができる。その結果、封液の循環効率が低下するのを抑制することができる。また、カムリング及び一対の外側板は、押圧部の押圧力に抗して軸方向他方側へ移動自在であるため、回転軸が軸ぶれ等により軸方向他方側へ移動しても、その移動に追従してハウジング全体を軸方向他方側へ移動させることができる。その結果、循環ポンプ機構が破損するのを抑制することができる。
【００１０】
前記少なくとも１つのメカニカルシールは、機内領域側に配置された第１メカニカルシールと、機外領域側に配置された第２メカニカルシールと、を含むのが好ましい。
この場合、第１メカニカルシールと第２メカニカルシールとによりダブル型メカニカルシールを構成するメカニカルシール装置では、各メカニカルシールの摺動部をそれぞれ潤滑するために比較的多くの封液を循環させる必要がある。しかし、そのようなメカニカルシール装置においても、上記のようにロータの１回転毎に一定容積の封液を循環させることができるので、低速回転する回転機器であっても必要流量の封液を循環させることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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