專利名稱：機(jī)械密封及串聯(lián)式密封的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在通常狀態(tài)下，使用于干式接觸(干接觸)狀態(tài)的機(jī)械密封。此夕卜，涉及一種串聯(lián)式密封，該串聯(lián)式密封例如適于作為在石油化學(xué)廠等中使用的泵這樣的、 以液化氣體等作為封止對(duì)象的裝置的軸封裝置而使用。
背景技術(shù)：
將機(jī)械密封在軸向上以兩段相同朝向而配置的串聯(lián)式密封將流體的壓力一分為 二，能降低滑動(dòng)面的壓力負(fù)載，因此對(duì)高壓密封是有效的。此外，即便當(dāng)在封止流體側(cè)(設(shè) 備內(nèi)側(cè))的密封(一次側(cè)密封)產(chǎn)生泄漏時(shí)，空氣側(cè)的密封(二次側(cè)密封)成為后備，能以 2組密封可靠地防止流體的泄漏。因此，串聯(lián)式密封例如能作為在石油化學(xué)廠等中使用的泵 這樣的、以液化氣體等作為封止對(duì)象的裝置的軸封裝置而使用。這種泵用的串聯(lián)式密封的二次密封中使用的機(jī)械密封中，特別是在通常的使用狀 態(tài)下，使用于干式接觸狀態(tài)的機(jī)械密封中，其滑動(dòng)特性是非常重要的。以往，為了改善這種機(jī)械密封的滑動(dòng)特性，例如，多使用浸漬有潤滑油的滑動(dòng)件 (例如多孔質(zhì)碳等)，或采用在滑動(dòng)件的滑動(dòng)面形成槽、利用滑動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)壓使浮起力作 用于滑動(dòng)面間而成為非接觸等方法。此外，還提出有以下方法(例如日本專利申請(qǐng)公開 2006-83889號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)及日本專利申請(qǐng)公開2006-83893號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2))， 即通過貫通孔將一次密封側(cè)的壓力導(dǎo)入在滑動(dòng)面形成的整周槽，利用該壓力降低滑動(dòng)面的 接觸面壓力，減少負(fù)載，提高干式接觸狀態(tài)下的滑動(dòng)特性。專利文獻(xiàn)1 日本專利特開2006-83889號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本專利特開2006-83893號(hào)公報(bào)發(fā)明的公開發(fā)明所要解決的技術(shù)問題不過，在使用含浸有潤滑油的滑動(dòng)件的機(jī)械密封中，存在以下技術(shù)問題在使用時(shí) 的溫度比較低的低溫用途中，潤滑油的粘性增加，相反地，在使用時(shí)的溫度比較高的高溫用 途中，油漏掉這樣的情形。此外，還存在以下技術(shù)問題由于存在油與工藝流體反應(yīng)的可能 性，因此，其使用條件有限制，可適用的對(duì)象受限制。此外，在滑動(dòng)件的滑動(dòng)面形成槽、利用滑動(dòng)所產(chǎn)生的動(dòng)壓降低滑動(dòng)面的負(fù)載的方 法中，存在以下技術(shù)問題當(dāng)滑動(dòng)面的速度慢時(shí)，浮起力不能充分作用于滑動(dòng)面，由于接觸 滑動(dòng)造成性能降低，此外，當(dāng)通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于有間隙，因而會(huì)產(chǎn)生泄漏。此外，即便在將一次密封側(cè)的壓力導(dǎo)入在滑動(dòng)面形成的整周槽的方式的機(jī)械密封 中，也存在以下問題當(dāng)一次密封上作用有高壓時(shí)，浮起力變得過大，可能引起滑動(dòng)面的面 打開，此外相反地，當(dāng)一次密封的壓力過低時(shí)，對(duì)滑動(dòng)面的負(fù)載降低作用消失，處于過負(fù)載 狀態(tài)，早期就不斷磨損。這樣，在以往的干接觸機(jī)械密封中，當(dāng)使用溫度、滑動(dòng)速度或一次側(cè)壓力等變化 時(shí)，滑動(dòng)特性會(huì)受到影響，不易維持合適的滑動(dòng)特性。
本發(fā)明鑒于上述技術(shù)問題而作，其目的在于提供機(jī)械密封及串聯(lián)式密封，該機(jī)械密封及串聯(lián)式密封在低溫用途或高溫用途、滑動(dòng)面的速度快或慢的情形，或一次側(cè)密封的 壓力低或高的情形等任意條件下，或這種條件改變時(shí)，也能獲得合適的滑動(dòng)特性，即可對(duì)滑 動(dòng)面降低負(fù)載、以合適的干式接觸狀態(tài)對(duì)封止流體進(jìn)行封止。解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的機(jī)械密封是對(duì)外殼與穿過該外殼的轉(zhuǎn)軸之間進(jìn)行 封止的機(jī)械密封，其特征是，包括旋轉(zhuǎn)環(huán)，其設(shè)置于上述轉(zhuǎn)軸，并可與該轉(zhuǎn)軸一體旋轉(zhuǎn)，在 上述轉(zhuǎn)軸的軸向的一方端部具有滑動(dòng)面；以及固定環(huán)，其設(shè)置于上述外殼，與上述旋轉(zhuǎn)環(huán)的 上述滑動(dòng)面相對(duì)配置，并具有與該滑動(dòng)面滑動(dòng)的滑動(dòng)面，在上述旋轉(zhuǎn)環(huán)的上述滑動(dòng)面及上 述固定環(huán)的上述滑動(dòng)面中任意一方或兩方，第一槽和第二槽各形成1個(gè)以上，其中，第一槽 在沿周向的規(guī)定范圍內(nèi)形成凹部，并與外部不連通，第二槽在沿周向的規(guī)定范圍內(nèi)形成凹 部，并與外部連通，從而可從外部導(dǎo)入壓力。由于這種結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的機(jī)械密封中，在滑動(dòng)面上形成有第一槽和第二槽，因此， 能提供一種不管在何種狀態(tài)，都可降低滑動(dòng)面的負(fù)載、以合適的干式接觸狀態(tài)對(duì)封止流體 進(jìn)行封止的機(jī)械密封，其中，第一槽與外部不連通，當(dāng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，起到利用動(dòng)壓作用降低 滑動(dòng)面的接觸阻力的作用，第二槽從外部導(dǎo)入壓力，起到始終利用靜壓作用降低滑動(dòng)面的 接觸阻力的作用。即，能提供一種在低溫用途或高溫用途、滑動(dòng)面的速度快或慢的情形，或 一次側(cè)密封的壓力低或高的情形等任意條件下，或這種條件改變時(shí)，也能獲得合適的滑動(dòng) 特性的機(jī)械密封。作為優(yōu)選，本發(fā)明的機(jī)械密封的特征是，上述第二槽與該機(jī)械密封所要封止的高 壓側(cè)空間連通。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的機(jī)械密封，通過使高壓側(cè)空間與第二槽連通，能在第二 槽發(fā)揮如上所述的靜壓作用。此外，作為優(yōu)選，本發(fā)明的機(jī)械密封的特征是，形成有上述第二槽的上述旋轉(zhuǎn)環(huán)及 上述固定環(huán)具有使上述高壓側(cè)空間與上述第二槽連通的連通孔。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的機(jī)械密封，通過僅形成連通孔來使高壓側(cè)空間與第二槽 連通，能在第二槽發(fā)揮如上所述的靜壓作用。此外，作為優(yōu)選，本發(fā)明的機(jī)械密封的特征是，上述連通孔是直徑在3mm以下的 孔。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的機(jī)械密封，由于連通孔的口徑是小徑，并使連通孔具有 壓力阻力，因此，假設(shè)即便在高壓側(cè)空間變得過于高壓的情形下，也能防止過大的壓力作用 于滑動(dòng)面而造成面打開等情形的產(chǎn)生。此外，作為優(yōu)選，本發(fā)明的機(jī)械密封的特征是，上述連通孔具有控制被導(dǎo)入上述第 二槽的壓力的節(jié)流孔。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的機(jī)械密封，由于通過在連通孔設(shè)置節(jié)流孔而使連通孔具 有壓力阻力，因此，即便在高壓側(cè)空間變得過于高壓的情形下，也能防止過大的壓力作用于 滑動(dòng)面而造成面打開等情形的產(chǎn)生。此外，作為優(yōu)選，本發(fā)明的機(jī)械密封的特征是，上述第一槽及上述第二槽都形成于 上述固定環(huán)的上述滑動(dòng)面。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的機(jī)械密封，能提供一種能將密封內(nèi)的高壓空間的壓力穩(wěn) 定地導(dǎo)入第二槽、以簡單的結(jié)構(gòu)具有第一槽及第二槽的機(jī)械密封。此外，作為優(yōu)選，本發(fā)明的機(jī)械密封的特征是，上述第一槽比上述第二槽形成得由于這種結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的機(jī)械密封中，當(dāng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，動(dòng)壓作用于作為動(dòng)壓槽的 第一槽，其強(qiáng)度被滑動(dòng)面的周向的凹凸的數(shù)量、即槽的數(shù)量大大影響，因此，通過增加其數(shù) 量，能有效地發(fā)揮第一槽產(chǎn)生的動(dòng)壓。此外，作為優(yōu)選，本發(fā)明的機(jī)械密封的特征是，上述第二槽在上述滑動(dòng)面上的各開 口面積比上述第一槽在上述滑動(dòng)面上的開口面積大。這種結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的機(jī)械密封中，被導(dǎo)入的壓力作用于作為靜壓槽的第二槽，由 于其大小受到作用面積、即槽的開口面積的較大影響，因此，通過增加開口面積，能有效地 發(fā)揮第二槽產(chǎn)生的靜壓。此外，作為優(yōu)選，本發(fā)明的串聯(lián)式密封是利用將設(shè)備內(nèi)側(cè)的一次側(cè)機(jī)械密封和設(shè) 備外側(cè)的二次側(cè)機(jī)械密封在軸向二段配置的機(jī)械密封對(duì)外殼與穿過該外殼的轉(zhuǎn)軸之間進(jìn) 行封止的串聯(lián)式密封，其特征是，上述二次側(cè)機(jī)械密封是技術(shù)方案1 8中任一項(xiàng)所述的機(jī) 械密封，上述第二槽與上述一次側(cè)機(jī)械密封和上述二次側(cè)機(jī)械密封之間的中間室連通，從 而可導(dǎo)入上述中間室的壓力。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的串聯(lián)式密封，能提供一種在低溫用途或高溫用途、滑動(dòng) 面的速度快或慢的情形，或一次側(cè)密封的壓力低或高的情形等任意條件下，或這種條件改 變時(shí)，也能獲得合適的滑動(dòng)特性的串聯(lián)式密封。


圖1是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的串聯(lián)式密封的結(jié)構(gòu)的圖，是以通過軸心的平面切 斷串聯(lián)式密封的剖視圖。圖2是圖1所示的串聯(lián)式密封的二次側(cè)機(jī)械密封附近的放大圖。圖3A是表示圖2所示的二次側(cè)機(jī)械密封的固定環(huán)的結(jié)構(gòu)的圖，是固定環(huán)的主視 圖。圖3B是表示圖2所示的二次側(cè)機(jī)械密封的固定環(huán)的結(jié)構(gòu)的圖，是沿圖3A的 A-O-A'的剖視圖。圖4A是表示圖2所示的二次側(cè)機(jī)械密封的固定環(huán)的其他例子的圖，是固定環(huán)的主 視圖。圖4B是表示圖2所示的二次側(cè)機(jī)械密封的固定環(huán)的其他例子的圖，是沿圖4A的 A-O-A'的剖視圖。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1 圖3B對(duì)本發(fā)明的一實(shí)施方式進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式中，以作為將液化氣體等作為封止對(duì)象的泵的軸封裝置而使用的串 聯(lián)式密封為例說明本發(fā)明。圖1是表示上述串聯(lián)式密封1的結(jié)構(gòu)的圖，是以通過軸心的平面切斷串聯(lián)式密封1的剖視圖。串聯(lián)式密封1設(shè)于泵的軸孔部11與使泵內(nèi)的泵機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸2之間，防止封止流體從泵室泄漏。本實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)軸2以其軸心大致成為水平的形式設(shè)置。圖1中，圖的左側(cè)是存在封止流體的泵室側(cè)(設(shè)備內(nèi)側(cè))，圖中右側(cè)是空氣側(cè)(設(shè) 備外側(cè))。如圖1所示，串聯(lián)式密封1的主要構(gòu)成部包括軸封部外殼10、軸套20、一次側(cè)機(jī)械 密封30及二次側(cè)機(jī)械密封40。軸封部外殼10以包圍轉(zhuǎn)軸2的軸封位置的外周的形式設(shè)計(jì)，具有密封蓋12 14。 軸封部外殼10的密封蓋12 14通過螺釘構(gòu)件15、16在軸向上彼此連結(jié)，并被安裝于泵的 軸孔部11的設(shè)備外側(cè)。泵軸孔部11及密封蓋12 14之間分別被0形環(huán)17 19密封。軸套20套設(shè)于轉(zhuǎn)軸2的設(shè)置一次側(cè)機(jī)械密封30及二次側(cè)機(jī)械密封40的位置，換 言之，套設(shè)于轉(zhuǎn)軸2的軸封部外殼10的內(nèi)周側(cè)的位置。軸套20通過套環(huán)22、固定螺釘23和固定螺釘24與轉(zhuǎn)軸2固定成一體，其中，套環(huán) 22設(shè)于設(shè)備外側(cè)的端部21a的外周，固定螺釘23將套環(huán)22固定于設(shè)備外側(cè)端部21a，固定 螺釘24使該套環(huán)22貫通開設(shè)于設(shè)備外側(cè)端部21a的固定用孔并將該套環(huán)22固定于轉(zhuǎn)軸 2。此外，軸套20與轉(zhuǎn)軸2的外周面之間被0形環(huán)25密封。作為串聯(lián)式密封1的主體的、軸向上成兩段的機(jī)械密封30及40，即設(shè)備內(nèi)側(cè)(封 止流體側(cè))的一次側(cè)機(jī)械密封30和設(shè)備外側(cè)(空氣側(cè))的二次側(cè)機(jī)械密封40設(shè)于軸封部 外殼10與軸套20之間的軸周空間。一次側(cè)機(jī)械密封30包括固定于軸套20的設(shè)備內(nèi)側(cè)的端部外周、與轉(zhuǎn)軸2 —起旋 轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)環(huán)31 ；以及設(shè)于軸封部外殼10的最設(shè)備內(nèi)側(cè)的密封蓋12的內(nèi)周的不旋轉(zhuǎn)的固定 環(huán)33。旋轉(zhuǎn)環(huán)31與固定環(huán)33在彈簧37的軸向的施力作用下，以相對(duì)的端面彼此緊貼，形 成滑動(dòng)面30S。旋轉(zhuǎn)環(huán)31的背面被在軸套30的設(shè)備內(nèi)側(cè)的端部形成的凸緣部21b支承，旋轉(zhuǎn)環(huán) 31與軸套20之間被0形環(huán)32封止，此外，通過定位銷21c，旋轉(zhuǎn)環(huán)31與軸套20在圓周方 向上卡合，與轉(zhuǎn)軸2—體旋轉(zhuǎn)。環(huán)狀殼體34通過0形環(huán)35與密封蓋12的內(nèi)周凹部嵌合，并被定位銷12a止轉(zhuǎn)。 固定環(huán)33通過0形環(huán)36被上述環(huán)狀殼體34支承成可在軸向上移動(dòng)的狀態(tài)。固定環(huán)33被 定位銷34a止轉(zhuǎn)，利用在圓周方向上多個(gè)配置于環(huán)狀殼體34的彈簧37對(duì)固定環(huán)33朝旋轉(zhuǎn) 環(huán)31側(cè)施力。對(duì)于這種結(jié)構(gòu)的一次側(cè)機(jī)械密封30，設(shè)備內(nèi)部的泵室的被輸送流體(封止流體) 的一部分被送到一次側(cè)機(jī)械密封30的外周空間A。被送到外周空間A的封止流體通過在環(huán) 狀殼體34的外周部開設(shè)的通液孔34b及設(shè)于密封蓋12的沖洗排出孔51，回流到泵室，藉此 來進(jìn)行沖洗。即，在本實(shí)施方式的串聯(lián)式密封1中，由于封止流體的一部分經(jīng)由一次側(cè)機(jī)械 密封30的旋轉(zhuǎn)環(huán)31與固定環(huán)33的外周流動(dòng)，因此可潤滑滑動(dòng)面30S，并可有效地除去滑動(dòng) 熱。二次側(cè)機(jī)械密封40包括配置于軸封部外殼10的中間的密封蓋13的內(nèi)周，固定 于軸套20，與轉(zhuǎn)軸2 —起旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)環(huán)41 ；以及配置于軸封部外殼10的最設(shè)備外側(cè)的密封蓋14的內(nèi)周的不旋轉(zhuǎn)的固定環(huán)46。旋轉(zhuǎn)環(huán)41與固定環(huán)46在彈簧48的軸向的施力作用 下，以相對(duì)的端面彼此緊貼，形成滑動(dòng)面40S。關(guān)于本發(fā)明的機(jī)械密封所涉及的二次側(cè)機(jī)械密封40，參照?qǐng)D2、圖3A及圖3B進(jìn)一 步詳細(xì)說明。圖2是圖1所示的串聯(lián)式密封1的二次側(cè)機(jī)械密封40附近的放大圖，圖3A及圖 3B是表示二次側(cè)機(jī)械密封40的固定環(huán)46的結(jié)構(gòu)的圖，圖3A是固定環(huán)46的主視圖，圖3B 是沿圖3A的Α-0-Α’的剖視圖。 如圖1及圖2所示，旋轉(zhuǎn)環(huán)41夾有0形環(huán)45地被套環(huán)42支承，并利用定位銷42a 在圓周方向上卡合，與轉(zhuǎn)軸2 —體旋轉(zhuǎn)，其中，套環(huán)42以夾有0形環(huán)43的方式套設(shè)于軸套 20的軸向中間位置，并被固定螺釘44固定。固定環(huán)46通過0形環(huán)47與密封蓋14的內(nèi)周凹部嵌合成可在軸向上移動(dòng)的狀態(tài)， 并被定位銷14a止轉(zhuǎn)，利用在圓周方向上多個(gè)配置于密封蓋14的彈簧48對(duì)固定環(huán)46朝旋 轉(zhuǎn)環(huán)41側(cè)施力。如圖3A及圖3B所示，在固定環(huán)46的滑動(dòng)面462上形成有槽(有時(shí)也稱第一槽或 動(dòng)壓槽)463和槽(有時(shí)也稱第二槽或靜壓槽)464，其中，槽463作為簡單的凹部形成，而槽 464形成有貫通至固定環(huán)46的滑動(dòng)面462的背面的細(xì)孔465。第一槽463換言之是不與固 定環(huán)46的背面連結(jié)的槽。形成在第二槽464內(nèi)的細(xì)孔465是直徑在3mm以下的小徑的管，貫通在固定環(huán)46 的滑動(dòng)面462側(cè)形成的第二槽464的底部和固定環(huán)46的背面。如圖1及圖2所示，在將固定環(huán)46組裝到串聯(lián)式密封1的二次側(cè)機(jī)械密封40時(shí)， 二次側(cè)機(jī)械密封40的滑動(dòng)面40S的外周側(cè)成為串聯(lián)式密封1的后述中間室B，滑動(dòng)面40S 的內(nèi)周側(cè)成為設(shè)備外側(cè)空氣空間。如圖所示，固定環(huán)46的背面?zhèn)瓤臻g與中間室B連通。通 常，中間室B的壓力比設(shè)備外側(cè)的大氣壓的壓力的高。在這種結(jié)構(gòu)的固定環(huán)46中，中間室B的壓力通過細(xì)孔465被導(dǎo)入在滑動(dòng)面462側(cè) 形成的第二槽464，起到降低固定環(huán)46與旋轉(zhuǎn)環(huán)41的接觸負(fù)載的作用。該狀態(tài)與轉(zhuǎn)軸2是 否旋轉(zhuǎn)無關(guān)，若中間室B的壓力比大氣壓的壓力高，就會(huì)一直作用，因此，第二槽464作為靜 壓槽起作用，靜壓槽的作用是一直利用中間室B的壓力來降低接觸負(fù)載。另一方面，形成于固定環(huán)46的滑動(dòng)面462的第一槽463、即與中間室B等的高壓空 間不連通的槽463(參照?qǐng)D3A及圖3B)在轉(zhuǎn)軸2旋轉(zhuǎn)時(shí)，起到利用進(jìn)入槽內(nèi)的流體(本實(shí) 施方式中為后述的中間液CL)和滑動(dòng)面40S相對(duì)滑動(dòng)引起的動(dòng)壓、使固定環(huán)46與旋轉(zhuǎn)環(huán)41 的接觸負(fù)載降低的作用。因此，第一槽463在轉(zhuǎn)軸2旋轉(zhuǎn)時(shí)作為動(dòng)壓槽起作用，動(dòng)壓槽的作 用是降低接觸負(fù)載。第一槽463及第二槽464的數(shù)量，第一槽463及第二槽464分別的長度、寬度、內(nèi) 徑(外徑)，以及與1個(gè)第二槽464對(duì)應(yīng)的細(xì)孔465的數(shù)量等，根據(jù)中間室B的壓力和壓力 變動(dòng)、轉(zhuǎn)軸2的轉(zhuǎn)速、要求的滑動(dòng)面40S的表面壓力和磨耗性能等，被設(shè)定成合適的形式。回到圖1，在串聯(lián)式密封1中，由于軸封部外殼10與軸套20之間的軸周空間被一 次側(cè)機(jī)械密封30和二次側(cè)機(jī)械密封40隔開，因此，從一次側(cè)機(jī)械密封30的滑動(dòng)面30S的 內(nèi)周空間到二次側(cè)機(jī)械密封40的滑動(dòng)面40S的外周空間形成有中間室B。在本實(shí)施方式的串聯(lián)式密封1中，中間室B處于供給有N2氣體等惰性氣體或空氣的狀態(tài)。此外，在本實(shí)施方式的串聯(lián)式密封1中，在軸封部外殼10的密封蓋13上開設(shè)有在中間室B的圓周方向上端位置開口的第一氣體通氣管52。該第一氣體通氣管52與未圖示 的泄漏氣體回收部連接。此外，在串聯(lián)式密封1中，當(dāng)封止流體從一次側(cè)機(jī)械密封30泄漏到中間室B時(shí)，由 于該中間室B比設(shè)備內(nèi)部的泵室的壓力低，因此該封止流體被氣化。能利用二次側(cè)機(jī)械密 封40防止氣化后的氣體泄漏到設(shè)備外部，氣化所產(chǎn)生的氣體(泄漏氣體)從開口于中間室 B的上端位置的第一氣體通氣管52有效地排出。此外，在本實(shí)施方式的串聯(lián)式密封1中，在中間室B的一次側(cè)機(jī)械密封30與二次 側(cè)機(jī)械密封40之間配置有環(huán)狀的隔板54，該隔板54通過螺栓55固定于軸封部外殼10的 密封蓋12。該隔板54的內(nèi)周緣與轉(zhuǎn)軸2的軸套20的外周面隔著徑向的微小間隙G靠近相 對(duì)。此外，在軸封部外殼10的密封蓋12中開設(shè)有在比中間室B的隔板54還靠近一次 側(cè)機(jī)械密封30側(cè)處開口的第二氣體通氣管57，該第二氣體通氣管57與未圖示的泄漏氣體 回收部連接。若朝中間室B供給N2氣體，則中間室的泄漏氣體濃度降低，泄漏氣體的大部分被 引向在一次側(cè)機(jī)械密封30側(cè)開口的第二氣體通氣管57排出，并被回收到設(shè)備外部的未圖 示的泄漏氣體回收部。因此，在這種結(jié)構(gòu)中，封止流體的壓力高，對(duì)于可能產(chǎn)生從一次側(cè)機(jī)械密封30泄 漏的情形極其有效。此外，在軸封部外殼10的密封蓋14的內(nèi)周部形成有在圓周方向連續(xù)的冷卻水套 管C，在該冷卻水套管C中，來自外部的冷卻水能通過通水孔58流通。利用該冷卻水的冷卻 有時(shí)需要考慮泄漏氣體的燃點(diǎn)高低來進(jìn)行，但不是必須的。通過使來自外部的冷卻水在該冷卻水套管C中經(jīng)過通水孔58而流通，從而能借助 密封蓋14的內(nèi)周壁進(jìn)行中間室B的冷卻。其結(jié)果是，能有效地除去二次側(cè)機(jī)械密封40的 滑動(dòng)面40S的滑動(dòng)發(fā)熱。本實(shí)施方式的串聯(lián)式密封1具有上述結(jié)構(gòu)，該串聯(lián)式密封1能通過定位夾具60組 裝到泵的軸孔部11。可將多個(gè)定位夾具60分別通過螺栓61安裝于軸封部外殼10的密封蓋14的設(shè)備 外側(cè)的端部。此外，定位夾具60的內(nèi)周部能與形成于套環(huán)22的外周面的卡合突起22a在 軸向上卡合。在組裝串聯(lián)式密封1時(shí)，使定位夾具60的內(nèi)周部與套管22的卡合突起22a卡合， 并將密封蓋12 14通過螺栓61固定于軸封部外殼10，從而能利用定位夾具60及套管22 限制軸套20與軸封部外殼10在軸向的相對(duì)位置。此外，由于一次側(cè)機(jī)械密封30的旋轉(zhuǎn)環(huán)31被固定于軸套20的凸緣部21b，二次側(cè) 機(jī)械密封40的旋轉(zhuǎn)環(huán)41通過套管42被固定于軸套20的臺(tái)階部21d，因此，能利用定位夾 具60限制軸套20與軸封部外殼10在軸向的相對(duì)位置，從而也能限定上述旋轉(zhuǎn)環(huán)31、41的 軸向安裝位置。此外，藉此，在軸封部外殼10側(cè)保持的兩機(jī)械密封30及40的固定環(huán)33、46的背面?zhèn)鹊穆菪龔椈?7、48被壓縮到規(guī)定的軸向長度，使得兩機(jī)械密封30及40的滑動(dòng)面30S、 40S上作用有規(guī)定的緊貼負(fù)載。在串聯(lián)式密封被組裝成圖1所示的狀態(tài)后，將定位夾具60卸下。
如上述說明，在本實(shí)施方式的串聯(lián)式密封1中，在二次側(cè)機(jī)械密封40的固定環(huán)46 的滑動(dòng)面462上，通過細(xì)孔465與相對(duì)高壓的中間室B連通的第二槽464和沒有形成這種 連通孔的第一槽463混合配置。此外，該細(xì)孔465形成直徑在3mm以下的小徑。因此，在由于一次側(cè)機(jī)械密封30的設(shè)備內(nèi)側(cè)與中間室B的壓力條件等使得中間室 B的壓力最終成為高壓的情形下，壓力通過細(xì)孔465被導(dǎo)入第二槽464，并通過第二槽464 將高壓作用于旋轉(zhuǎn)環(huán)41與固定環(huán)46之間的滑動(dòng)面40S。其結(jié)果是，滑動(dòng)面40S的接觸負(fù)載 下降，處于表面壓力極低的接觸滑動(dòng)狀態(tài)，能獲得所期望的干式運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。另一方面，即便中間室B的壓力變得過高，由于細(xì)孔465的直徑限制在規(guī)定的小 徑，因此，通過細(xì)孔465的第二槽464處的中間室B的壓力作用產(chǎn)生壓力損失。其結(jié)果是， 作用于滑動(dòng)面40S的過大的浮起力降低，能防止面分開和過度的中間液B的泄漏等。此外，在中間室B的壓力處于與大氣壓大致同等程度的低壓狀態(tài)時(shí)，基本不會(huì)獲 得第二槽464的如上所述的滑動(dòng)面的負(fù)載降低效果，但由于在固定環(huán)46的滑動(dòng)面462中形 成有與其他空間不連通的第一槽463，因此，在轉(zhuǎn)軸2旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生動(dòng)壓，從而能降低滑動(dòng)面 的負(fù)載。因此，在這種情形下也可進(jìn)行良好的干式接觸運(yùn)轉(zhuǎn)。這種作用效果在固定環(huán)46的滑動(dòng)面462上設(shè)有遍及整周的槽的情形下是無法獲 得的，是利用本實(shí)施方式這樣的串聯(lián)式密封1、沿周向限定規(guī)定長度的槽才獲得的。此外，這種結(jié)構(gòu)的串聯(lián)式密封1 (或機(jī)械密封)中，由于滑動(dòng)面的負(fù)載始終保持于 低的狀態(tài)，因此，不需要進(jìn)行使旋轉(zhuǎn)環(huán)41或固定環(huán)46浸漬潤滑油等的處理、或?qū)⒔n這種 潤滑油的碳等作為滑動(dòng)構(gòu)件使用等。因此，能提供簡單且低成本的機(jī)械密封及串聯(lián)式密封。此外，在這種結(jié)構(gòu)的串聯(lián)式密封1中，通過調(diào)整形成于滑動(dòng)面462的槽的數(shù)量、長 度、寬度、內(nèi)徑(外徑)、與1個(gè)第二槽464對(duì)應(yīng)的細(xì)孔465的數(shù)量、細(xì)孔465的直徑等壓力 阻力，能構(gòu)成任意滑動(dòng)特性的機(jī)械密封。例如，對(duì)于希望在變成高壓為止極力抑制滑動(dòng)面打 開這樣的要求、在周速快時(shí)也能實(shí)現(xiàn)特別低的表面壓力這樣的要求等、針對(duì)所應(yīng)用的裝置 不同所提出的各種要求，能合適地調(diào)整特性，構(gòu)成所期望性能的機(jī)械密封。因此，能提供適 用性極高的機(jī)械密封，并能提供使用該機(jī)械密封的串聯(lián)式密封。上述實(shí)施方式是為使本發(fā)明易于理解記述的述文，并不對(duì)本發(fā)明作任何限定。本 發(fā)明中公開的各要素，包括屬于本發(fā)明的技術(shù)范圍的全部的設(shè)計(jì)變更和均等物，此外任何 適宜的種種改變都是可能的。例如，在上述串聯(lián)式密封1的二次側(cè)機(jī)械密封40的固定環(huán)46中，通過將細(xì)孔465 的直徑限制為小徑，使細(xì)孔465具有壓力阻力，即便中間室B的壓力變得過高，中間室B的 壓力也不會(huì)直接作用于第二槽464。不過，對(duì)細(xì)孔465或第二槽464賦予壓力阻力的方法也 可以是其他方法。例如，也可將節(jié)流孔安裝于細(xì)孔465的任意位置，藉此，即便中間室B的壓力變得 過高，也可防止中間室B的壓力直接作用于第二槽464，從而可防止過大的浮起力作用于滑 動(dòng)面40S。此外，形成于固定環(huán)46的滑動(dòng)面462的第一槽463及第二槽464的形狀、配置等是任意的。作為這種變形的一例，與圖3A及圖3B所示的固定環(huán)46不同結(jié)構(gòu)的固定環(huán)46b如 圖4A及圖4B所示。圖4A及圖4B是表示二次側(cè)機(jī)械密封40的固定環(huán)的其他例子(46b)的圖，圖4A是固定環(huán)46b的主視圖，圖4B是沿圖4A的Α-0-Α，的剖視圖。在圖4A及圖4B所示的固定環(huán)46b中，在滑動(dòng)面462b上也形成有第一槽463b和 第二槽464b，其中，第一槽463b作為簡單的凹部形成，而第二槽464b形成有貫通至滑動(dòng)面 462b背面的細(xì)孔465b。不過，這種第一槽463b及第二槽464b的周向的長度、數(shù)量及配置 與圖3A及圖3B所示的固定環(huán)46不同。圖4A及圖4B所示的固定環(huán)46b與圖3A及圖3B所示的固定環(huán)46相比較，第一槽 463b的周向的長度變短，數(shù)量增加，第二槽464b的周向的長度變長，數(shù)量減少。作為動(dòng)壓槽的第一槽463b是轉(zhuǎn)軸2旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生動(dòng)壓的構(gòu)件，壓力的大小受到周向 的凹凸、即槽的數(shù)量較大的影響。另一方面，由于作為靜壓槽的第二槽464b使從中間室B 導(dǎo)入的壓力作用于滑動(dòng)面462b，因此，其壓力大小受到作用面積、即槽的開口面積的較大影 響。因此，為有效地發(fā)揮作為動(dòng)壓槽的第一槽463b及作為靜壓槽的第二槽464b的性能，例 如，最好采用如圖4A及圖4B所示的固定環(huán)46b的結(jié)構(gòu)。此外，在如圖4A及圖4B所示的固定環(huán)46b中，在細(xì)孔465b的背面?zhèn)榷瞬啃纬捎?擴(kuò)徑部466b。該擴(kuò)徑部466b是用于設(shè)置節(jié)流孔而形成的。如上所述，在利用節(jié)流孔等控制 細(xì)孔465b的壓力阻力的情形下，例如，最好將用于控制的構(gòu)件設(shè)于這種擴(kuò)徑部466b。此外，在上述實(shí)施方式中，將作為動(dòng)壓槽的第一槽463及作為靜壓槽的第二槽464 都形成于固定環(huán)46的滑動(dòng)面462。可是，也可將第一槽463及第二槽464形成于旋轉(zhuǎn)環(huán)41 的滑動(dòng)面。此外，也可形成于旋轉(zhuǎn)環(huán)41的滑動(dòng)面和固定環(huán)46的滑動(dòng)面兩方。若第一槽463 及第二槽464的各相對(duì)的面是平面，則第一槽463及第二槽464能以任意配置設(shè)于旋轉(zhuǎn)環(huán) 41和固定環(huán)46的任意一方。此外，在上述實(shí)施方式中，采用第二槽464通過細(xì)孔465與串聯(lián)式密封1的中間室 連通、將中間室的壓力導(dǎo)入第二槽464的結(jié)構(gòu)。不過，作用于第二槽464的壓力的壓力源并 不限定于此，可使用任意的壓力源。例如，可導(dǎo)入具有更高壓力的可能性高的設(shè)備內(nèi)側(cè)的壓 力，也可另外設(shè)置壓力源，導(dǎo)入來自該壓力源的壓力。此外，上述實(shí)施方式是將本發(fā)明所涉及的機(jī)械密封應(yīng)用于串聯(lián)式密封1的二次側(cè) 機(jī)械密封40的例子。不過，本發(fā)明的適用范圍并不限定于此?？蛇m用于串聯(lián)式密封1的一 次側(cè)機(jī)械密封30，也可適用于單獨(dú)的密封裝置。工業(yè)上的應(yīng)用領(lǐng)域本發(fā)明的密封裝置能適用于石油化學(xué)廠等中使用的泵、送風(fēng)機(jī)及攪拌機(jī)等中。
權(quán)利要求
一種機(jī)械密封，對(duì)外殼與穿過該外殼的轉(zhuǎn)軸之間進(jìn)行封止，其特征在于，包括旋轉(zhuǎn)環(huán)，該旋轉(zhuǎn)環(huán)設(shè)置于所述轉(zhuǎn)軸，并可與該轉(zhuǎn)軸一體旋轉(zhuǎn)，在所述轉(zhuǎn)軸的軸向的一方端部具有滑動(dòng)面；以及固定環(huán)，該固定環(huán)設(shè)置于所述外殼，具有與所述旋轉(zhuǎn)環(huán)的所述滑動(dòng)面相對(duì)配置并與該滑動(dòng)面滑動(dòng)的滑動(dòng)面，在所述旋轉(zhuǎn)環(huán)的所述滑動(dòng)面及所述固定環(huán)的所述滑動(dòng)面中任意一方或兩方，第一槽和第二槽各形成1個(gè)以上，其中，第一槽在沿周向的規(guī)定范圍內(nèi)形成凹部，并與外部不連通，第二槽在沿周向的規(guī)定范圍內(nèi)形成凹部，并與外部連通，從而可從外部導(dǎo)入壓力。
2.如權(quán)利要求1所述的機(jī)械密封，其特征在于，所述第二槽與該機(jī)械密封所要封止的 高壓側(cè)空間連通。
3.如權(quán)利要求2所述的機(jī)械密封，其特征在于，形成有所述第二槽的所述旋轉(zhuǎn)環(huán)及所 述固定環(huán)具有使所述高壓側(cè)空間與所述第二槽連通的連通孔。
4.如權(quán)利要求3所述的機(jī)械密封，其特征在于，所述連通孔是直徑在3mm以下的孔。
5.如權(quán)利要求3所述的機(jī)械密封，其特征在于，所述連通孔具有對(duì)導(dǎo)入所述第二槽的 壓力進(jìn)行控制的節(jié)流孔。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的機(jī)械密封，其特征在于，所述第一槽及所述第二槽 都形成于所述固定環(huán)的所述滑動(dòng)面。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的機(jī)械密封，其特征在于，所述第一槽比所述第二槽 形成得多。
8.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的機(jī)械密封，其特征在于，所述第二槽在所述滑動(dòng)面 上的各開口面積比所述第一槽在所述滑動(dòng)面上的各開口面積大。
9.一種串聯(lián)式密封，利用將設(shè)備內(nèi)側(cè)的一次側(cè)機(jī)械密封和設(shè)備外側(cè)的二次側(cè)機(jī)械密封 在軸向二段配置的機(jī)械密封對(duì)外殼與穿過該外殼的轉(zhuǎn)軸之間進(jìn)行封止，其特征在于，所述二次側(cè)機(jī)械密封是技術(shù)方案1至8中任一項(xiàng)所述的機(jī)械密封，所述第二槽與所 述一次側(cè)機(jī)械密封和所述二次側(cè)機(jī)械密封之間的中間室連通，從而可導(dǎo)入所述中間室的壓 力。
全文摘要
一種機(jī)械密封，在密封的壓力低或高的情形等任何條件下，都能獲得合適的滑動(dòng)特性。由于本發(fā)明中，在固定環(huán)(46)的滑動(dòng)面(462)上形成有第一槽(463)和第二槽(464)，因此，能提供一種不管在何種狀態(tài)下，都可降低滑動(dòng)面的負(fù)載、以合適的干式接觸狀態(tài)對(duì)封止流體進(jìn)行封止的機(jī)械密封，其中，第一槽(463)與外部不連通，當(dāng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，起到利用動(dòng)壓作用降低滑動(dòng)面的接觸阻力的作用，第二槽(464)從外部導(dǎo)入壓力，起到始終利用靜壓作用降低滑動(dòng)面的接觸阻力的作用。
文檔編號(hào)F16J15/34GK101861485SQ20088011749
公開日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2008年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月20日
發(fā)明者押井要二, 渡邊浩二, 秋山浩二, 金子敦 申請(qǐng)人:伊格爾工業(yè)股份有限公司