JPH0621666B2

JPH0621666B2 - 静止形メカニカルシールの堆積異物除去装置

Info

Publication number: JPH0621666B2
Application number: JP63189578A
Authority: JP
Inventors: 寛男田上
Original assignee: Eagle Industry Co Ltd
Current assignee: Eagle Industry Co Ltd
Priority date: 1988-07-29
Filing date: 1988-07-29
Publication date: 1994-03-23
Anticipated expiration: 2009-03-23
Also published as: JPH0238763A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、従動リングが非回転である静止形メカニカル
シールにおいて、異物の堆積によるメカニカルシールの
異常発生を防止するための装置に関する。

〔従来の技術〕

回転機器の軸封を行なうメカニカルシールには、静止形
メカニカルシールと回転形メカニカルシールがある。

このうち静止形メカニカルシールは、バネで押圧される
従動リングが静止側であるハウジングに支持され、該従
動リングと摺接するシートリングが回転軸に固定されて
いるものである。

ところが、上記静止形メカニカルシールは、シール対象
液が異物を含んでいるような場合、この異物が、従動リ
ングを回転しているシートリングへ向けて押圧している
バネ等に堆積して固まると、シートリングの変位等に対
する従動リングの追随性が悪くなってしまい、大量の漏
れを誘発してしまうことがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

そして、このようなメカニカルシールの異常は、大量の
漏れが発生してしまった後で初めて判明する場合がほと
んどであり、大量の漏洩事故が起こる前に、前記バネ等
に堆積した異物を除去して異常状態を解消する装置は、
現状では存在していない。

そこで本発明は、シール対象流体中の異物の堆積に起因
する静止形メカニカルシールの漏洩事故発生を未然に防
止することを課題としてなされたものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため、本発明の第１請求項に係る静
止形メカニカルシールの堆積異物除去装置は、静止形メ
カニカルシールの静止側であって、該メカニカルシール
の非回転の従動リングを回転するシートリングへ押し付
けるバネをバックアップする位置に、機械エネルギと電
気エネルギの相互変換を行なう振動子を設け、かつメカ
ニカルシールの外部に、前記振動子からの出力電圧を表
示する表示部と、交流電源部を備え、これら表示部およ
び交流電源部が、切換回路を介して前記振動子に選択的
に接続されたものであり、また、本発明の第２請求項に
係る静止形メカニカルシールの堆積異物除去装置は、前
記振動子からの出力電圧が一定値以下となったときに動
作指令を発する制御装置と、交流電源部とを備え、これ
ら制御装置および交流電源部は、切換回路を介して前記
振動子と選択的に接続され、前記切換回路は、前記制御
装置からの動作指令によって、制御装置側から前記交流
電源部側へ接続が所定時間切換わる構成としたものであ
る。

〔作用〕

静止形メカニカルシールは、その作動状態が正常である
場合には、非回転の従動リングが回転に伴なうシートリ
ングの微妙な軸方向挙動に対して良好に追随動作し、微
振動しているが、従動リングをシートリングへ押圧して
いるバネ等への異物の堆積によって、前記追随動作が阻
害されるようになると、これに伴なって前記微振動が漸
減する。

本発明はこの事実に着目してなされたもので、機械エネ
ルギ（振動）を加えるとこれに応じた電気エネルギ（交
流電圧）を発生し、逆に電界を加えるとこれに応じた機
械エネルギを発生する振動子を用い、通常はこの振動子
をセンサとして機能させ、前記微振動を電気的に検出す
ることによって、異物の堆積による異常の有無を判定
し、異常が認められた場合には、前記振動子に交流電圧
を印加して振動させ、該振動により堆積異物を除去する
といった特徴を有している。

すなわち、本発明の第１請求項に係る堆積異物除去装置
は、表示部に表示される振動子からの出力電圧が一定値
以下となった場合に、切換回路を操作して前記振動子へ
交流電源部からの交流電圧を印加する。また、第２請求
項に係る堆積異物除去装置は、前記切換回路の操作を、
制御装置によって行なうようになっているものである。

〔実施例〕

以下、本発明装置を、図示の実施例に基いて説明する。

まず第１図に示す実施例において、（１）はポンプに取
り付けられた静止形メカニカルシールで、ポンプハウジ
ング（８）の軸孔開口部に固定された金属ケース（５）
内に、非回転の従動リング（２）と、該従動リング
（２）を軸方向に押圧するバネ（３）と、金属ケース
（５）と従動リング（２）の間をシールするゴムベロー
ズ（４）等が組み込まれており、一方、回転軸（９）の
軸端に固着されて回転するインペラー（１０）内径部
に、ゴム材からなるガスケット（７）を介して、回転側
のシートリング（６）が組み込まれており、前記従動リ
ング（２）がバネ（３）によってシートリング（６）に
押し付けられて、両リング（２）（６）が密接摺動する
ことにより軸封機能を営む。

上記メカニカルシール（１）の静止側（非回転側）であ
る前記金属ケース（５）の後端壁（５′）内面には、従
動リング（２）をシートリング（６）側へ向けて押圧し
ているバネ（３）の反作用による荷重を受けるように位
置して、圧電セラミックス（たとえばＢａＴｉＯ_３な
ど）からなる圧電振動子（１１）が固定されている。圧
電振動子（１１）をなす圧電セラミックスは、圧力や張
力等の外力によって歪を起こさせるとこれに応じた電圧
が発生し、逆に電界を加えて分極させると歪が発生する
といった良好なビエゾ効果を有するもので、これによっ
て機械エネルギと電気エネルギの相互交換が可能となっ
ている。すなわち、この圧電振動子（１１）は、ポンプ
駆動時、回転に伴うシートリング（６）の軸方向挙動に
対する従動リング（２）の追随動作によって生じる微振
動が、バネ（３）を介して加わることによって、この入
力振動の振幅および周波数に応じた微弱な交流電圧を出
力し、また逆に、交流電圧が印加されると、これに応じ
た振動を発生する。

（１２）はポンプ外部すなわちメカニカルシール（１）
の外部に設けられた表示部で、たとえばディジタル表示
回路や、交流電圧計等である。また、（１３）は同じく
ポンプ外部すなわちメカニカルシール（１）の外部に設
けられた交流電源部で、たとえば発振回路および増幅回
路等で構成され、所定の周波数および電圧の交流を出力
する。

（１４）は圧電振動子（１１）を表示部（１２）と交流
電源部（１３）のいずれかと選択的に接続する切換回路
で、すなわち表示部（１２）はこの切換回路（１４）の
端子（１４ａ）に、交流電源部（１３）は端子（１４
ｂ）に、圧電振動子（１１）は端子（１４ｃ）にそれぞ
れ接続されている。

以上の構成において、通常、圧電振動子（１１）は切換
回路（１４）によって表示部（１２）へ接続され、メカ
ニカルシール（１）の作動状態を検出するセンサとして
機能している。すなわち、シートリング（６）に対する
従動リング（２）の追随動作によって生じる微振動がバ
ネ（３）の微妙な荷重変動として圧電振動子（１１）に
入力されることにより、該圧電振動子（１１）は、入力
振動の振幅や周波数に応じた微弱な交流電圧（振動検出
信号）を出力し、この出力電圧は図示しない増幅回路に
より増幅され、計測されて表示部（１２）に表示され
る。

もし、メカニカルシール（１）のバネ（３）に異物が堆
積して、シートリング（６）に対する従動リング（２）
の追随動作（微振動）が阻害されると、圧電振動子（１
１）からの出力電圧値や周波数が小さくなるため、表示
部（１２）に表示されるこの電圧計測値が一定値以下と
なった場合は、切換回路（１４）を端子（１４ａ）から
端子（１４ｂ）へ切換操作する。この切換操作によっ
て、圧電振動子（１１）は表示部（１２）との接続が遮
断されるとともに交流電源部（１３）と接続され、該交
流電源部（１３）から所定の周波数および電圧の交流が
圧電振動子（１１）へ印加される。すなわち、圧電振動
子（１１）はこの時点で、センサとしての機能からアク
チュエータとしての機能に切換えられることになり、前
記印加電圧によって振動し、この振動がバネ（３）へ伝
達されて、該バネ（３）に堆積固着した異物は剥離除去
される。その後、切換回路（１４）の操作により、圧電
振動子（１１）の接続を再び表示部（１２）に切換え、
従動リング（２）の追随動作が正常状態に戻ったか否か
を確認する。

なお、交流電圧の印加によって圧電振動子（１１）に発
生する振動の振幅は小さいものであるため、圧電振動子
（１１）を、圧電セラミックス素子と金属製撓み板等と
の貼り合わせ構造とし、交流電源部（１３）から出力さ
れる交流電圧の周波数を、圧電振動子（１１）の固有振
動数と合わせることによって振幅を増幅させるといった
手段や、あるいは前記交流電圧の周波数をバネ（３）の
固有振動数に合わせて、バネ（３）を共振させること
や、あるいはまた、前記交流電圧の周波数を高周波数域
に設定すること等は、異物除去効果を高めるうえできわ
めて有効である。ただし、この場合、バネ（３）の振幅
が必要以上に増大することによって従動リング（２）が
軸方向に振動し、シートリング（６）との間から漏れが
生じてしまうようなことがないように、印加電圧値は適
切に設定しておく。

つぎに、第２図に示す実施例は、上記切換回路（１４）
の切換えが、制御装置によって制御される構造としたも
のである。

すなわち、（１５）は圧電振動子（１１）からの出力電
圧の計測値と、あらかじめ設定記憶された電圧値とを比
較し、計測値が設定値以下となったときに、切換回路
（１４）を、端子（１４ａ）から端子（１４ｂ）へ切換
えるリレー（１６）を所定時間駆動させる制御装置であ
って、たとえば入力ポート、演算部、設定部および出力
ポート等を主要素とするマイクロコンピュータからなっ
ており、この制御装置（１５）の入力ポートは切換回路
（１４）の端子（１４ａ）に、また、出力ポートは前記
リレー（１６）にそれぞれ接続されている。そして、既
に述べた第１図の実施例と同様、交流電源部（１３）が
切換回路（１４）の端子（１４ｂ）に、また、圧電振動
子（１１）が切換回路（１４）の端子（１４ｃ）に接続
されている。

以上の構成において、通常、圧電振動子（１１）は切換
回路（１４）によって制御装置（１５）側に接続されて
おり、すなわち圧電振動子（１１）から出力された検出
信号としての交流電圧は、制御装置（１５）の入力ポー
トに入力されている。ここで、メカニカルシール（１）
のバネ（３）への異物堆積によって、従動リング（２）
の作動が阻害され、圧電振動子（１１）からの出力電圧
の計測値が設定値以下になると、制御装置（１５）はリ
レー（１６）を所定時間駆動させる動作指令を発する。
切換回路（１４）は、リレー（１６）の駆動によって端
子（１４ａ）から端子（１４ｂ）へ、すなわち圧電振動
子（１１）の接続を制御装置（１５）側から交流電源部
（１３）へ切換え、圧電振動子（１１）は、交流電源部
（１３）からの印加電圧によって振動し、バネ（３）の
堆積異物を除去する。そして、所定時間経過後、リレー
（１６）の駆動は停止して切換回路（１４）が再び端子
（１４ａ）へ切換わり、圧電振動子（１１）は再びセン
サとして機能し、制御装置（１５）へ検出信号を出力す
るようになる。

なお、上記実施例はいずれも、センサとアクチュエータ
を兼ねた振動子として圧電振動子を用いたが、これは励
磁コイルと磁石の組み合わせになる電磁式の振動子に代
えてもよい。また、静止形メカニカルシールの構造も、
図示のものに限定されるものではない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、静止形メカニカルシー
ルの静止側に、センサとアクチュエータを兼ねた振動子
を設け、該振動子から出力される交流電圧よって、従動
リングを押圧しているバネへの異物堆積による異常の発
生を検出するとともに、異常が検出された場合には、切
換回路の切換えにより逆に前記振動子に交流電圧を印加
して振動させ、堆積異物を除去するといった特徴を有す
るもので、静止形メカニカルシールの作動不良を防止し
て安定したシール性を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す概略構成図、第２図
は第２実施例を示す概略構成図である。（１）静止形メカニカルシール（２）従動リング（３）バネ（５）静止側の金属ケース（６）シートリング（１１）圧電振動子（１２）表示部（１３）交流電源部（１４）切換回
路（１５）制御装置（１６）リレー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静止形メカニカルシールの静止側であっ
て、該メカニカルシールの非回転の従動リングを回転す
るシートリングへ押し付けるバネをバックアップする位
置に、機械エネルギと電気エネルギの相互変換を行なう
振動子を設け、かつメカニカルシールの外部に、前記振
動子からの出力電圧を表示する表示部と、交流電源部を
備え、これら表示部および交流電源部が、切換回路を介
して前記振動子に選択的に接続されたことを特徴とする
静止形メカニカルシールの堆積異物除去装置。
【請求項２】静止形メカニカルシールの静止側であっ
て、該メカニカルシールの非回転の従動リングを回転す
るシートリングへ押し付けるバネをバックアップする位
置に、機械エネルギと電気エネルギの相互変換を行なう
振動子を設け、かつメカニカルシールの外部に、前記振
動子からの出力電圧が一定値以下となったときに動作指
令を発する制御装置と、交流電源部とを備え、これら制
御装置および交流電源部は、切換回路を介して前記振動
子と選択的に接続され、前記切換回路は、前記制御装置
からの動作指令によって、制御装置側から前記交流電源
部側へ接続が所定時間切換わることを特徴とする静止形
メカニカルシールの堆積異物除去装置。