特開 2023-54514 メカニカルシール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023054514

(43)【公開日】2023-04-14

(54)【発明の名称】メカニカルシール

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/34 20060101AFI20230407BHJP

   F04D 29/12 20060101ALI20230407BHJP

【ＦＩ】

F16J15/34 H

F04D29/12 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021163410

(22)【出願日】2021-10-04

(71)【出願人】

【識別番号】000229737

【氏名又は名称】日本ピラー工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000280

【氏名又は名称】弁理士法人サンクレスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】奥村 淳矢

(72)【発明者】

【氏名】冨田 優記

【テーマコード（参考）】

3H130

3J041

【Ｆターム（参考）】

3H130AA03

3H130AB23

3H130AB60

3H130AC04

3H130BA24F

3H130BA88F

3H130DA02X

3H130DC02X

3J041BA04

3J041BB01

3J041BD01

3J041DA04

3J041DA20

(57)【要約】

【課題】回転密封環が帯電するのを抑制することができるメカニカルシールを提供する。
【解決手段】メカニカルシール１は、回転軸７１に一体回転可能に設けられ回転密封環１３を有する回転側ユニット２と、回転軸７１を包囲しているケーシング７２に設けられ回転密封環１３が摺動することで被密封流体を機内領域７３に密封する静止側ユニット３と、を備える。静止側ユニット３は、機内領域７３にフラッシング流体を導入する導入路５０を有する。回転側ユニット２は、回転密封環１３におけるフラッシング流体との接触面１３ｂに沿って回転密封環１３の回転方向にフラッシング流体の流れを発生させるための凹凸部２１を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸に一体回転可能に設けられ、回転密封環を有する回転側ユニットと、
前記回転軸を包囲しているケーシングに設けられ、前記回転密封環が摺動することで被密封流体を機内領域に密封する静止側ユニットと、を備え、
前記静止側ユニットは、前記機内領域にフラッシング流体を導入する導入路を有する、メカニカルシールであって、
前記回転側ユニットは、前記回転密封環における前記フラッシング流体との接触面に沿って、前記回転密封環の回転方向に前記フラッシング流体の流れを発生させるための凹凸部を有する、メカニカルシール。

【請求項2】

前記回転側ユニットは、前記回転密封環の外周に嵌合された第１円筒部材を有し、
前記凹凸部は、前記第１円筒部材の外周に形成されている、請求項１に記載のメカニカルシール。

【請求項3】

前記凹凸部は、前記第１円筒部材の径方向外側に突出する凸部を有し、
前記凸部は、前記第１円筒部材の軸方向に直線状に延びている、請求項２に記載のメカニカルシール。

【請求項4】

前記凹凸部は、前記第１円筒部材の外周に形成された雄ねじで構成されている、請求項２に記載のメカニカルシール。

【請求項5】

前記回転側ユニットは、前記雄ねじの径方向外側に環状の隙間をあけて配置された第２円筒部材をさらに有する、請求項４に記載のメカニカルシール。

【請求項6】

前記第２円筒部材には、径方向に貫通する貫通孔が形成されている、請求項５に記載のメカニカルシール。

【請求項7】

前記回転側ユニットは、前記回転密封環と前記回転軸とを電気的に接続するための導線をさらに有する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のメカニカルシール。

【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】

例えば、火力発電所のボイラーに給水するポンプでは、配管内等でのスケール発生抑制のため表面に酸化被膜を形成し、防食する複合水処理（ＣＷＴ）が行われる。このような環境で使用されるメカニカルシールの機内領域には、被密封流体として電気抵抗率の高い超純水がフラッシング流体として導入される（特許文献１参照）。機内領域に導入されたフラッシング流体は、回転密封環と静止側部材（遊動環等）との摺動部付近を流れて機外に排出されるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－０６０４９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のメカニカルシールにおいて、フラッシング流体として用いられる超純水は、電気抵抗率が高い。このため、回転密封環の回転中に、フラッシング流体として導入される超純水と回転密封環との相対速度が大きくなると、両者間の摩擦が増大することによって、回転密封環が帯電しやすくなる。このように回転密封環が帯電すると、回転密封環が電気的な要因で損傷（放電や腐食等）するおそれがある。

【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、回転密封環が帯電するのを抑制することができるメカニカルシール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】

（１）本発明は、回転軸に一体回転可能に設けられ、回転密封環を有する回転側ユニットと、前記回転軸を包囲しているケーシングに設けられ、前記回転密封環が摺動することで被密封流体を機内領域に密封する静止側ユニットと、を備え、前記静止側ユニットは、前記機内領域にフラッシング流体を導入する導入路を有する、メカニカルシールであって、前記回転側ユニットは、前記回転密封環における前記フラッシング流体との接触面に沿って、前記回転密封環の回転方向に前記フラッシング流体の流れを発生させるための凹凸部を有する、メカニカルシールである。

【0007】

本発明によれば、回転密封環が回転軸と共に回転することで、回転側ユニットの凹凸部によって、回転密封環におけるフラッシング流体との接触面に沿って、回転密封環の回転方向にフラッシング流体の流れが発生する。これにより、フラッシング流体と回転密封環との相対速度が小さくなるので、フラッシング流体と回転密封環との摩擦が低減される。したがって、電気抵抗率の高いフラッシング流体を用いても、回転密封環が帯電するのを抑制することができる。その結果、回転密封環が電気的な要因で損傷するのを抑制することができる。

【0008】

（２）前記回転側ユニットは、前記回転密封環の外周に嵌合された第１円筒部材を有し、前記凹凸部は、前記第１円筒部材の外周に形成されているのが好ましい。
この場合、回転密封環とは別部材の第１円筒部材に凹凸部が形成されるので、回転密封環に凹凸部を形成することができない場合でも、回転側ユニットに凹凸部を設けることができる。

【0009】

（３）前記凹凸部は、前記第１円筒部材の径方向外側に突出する凸部を有し、前記凸部は、前記第１円筒部材の軸方向に直線状に延びているのが好ましい。
この場合、第１円筒部材の軸方向に直線状に延びる凸部により、回転密封環の回転方向へのフラッシング流体の流れを比較的大きくすることができる。

【0010】

（４）前記凹凸部は、前記第１円筒部材の外周に形成された雄ねじで構成されているのが好ましい。
この場合、第１円筒部材の外周に形成された雄ねじにより、回転密封環の回転方向へのフラッシング流体の流れを発生させることができる。

【0011】

（５）前記回転側ユニットは、前記雄ねじの径方向外側に環状の隙間をあけて配置された第２円筒部材をさらに有するのが好ましい。
この場合、第１円筒部材側の雄ねじと第２円筒部材との間に形成された環状の隙間において、フラッシング流体は、雄ねじに沿って螺旋状に回転しながら第１円筒部材の軸方向に流れやすくなる。このようにフラッシング流体が流れると、第１円筒部材を介して回転密封環が冷却されるので、回転密封環と静止側ユニットとの摺動部の発熱を抑えることができる。その結果、前記摺動部における摩耗の発生を抑制することができる。

【0012】

（６）前記第２円筒部材には、径方向に貫通する貫通孔が形成されているのが好ましい。
この場合、第１円筒部材側の雄ねじと第２円筒部材との間の隙間において軸方向に流れるフラッシング流体は、貫通孔を通過して第２円筒部材の径方向外側に流れるので、前記隙間にフラッシング流体が滞留するのを抑制することができる。これにより、前記隙間に滞留するフラッシング流体の温度上昇に起因して、回転密封環の冷却が阻害されるのを抑制することができる。

【0013】

（７）前記回転側ユニットは、前記回転密封環と前記回転軸とを電気的に接続するための導線をさらに有するのが好ましい。
この場合、フラッシング流体と回転密封環との摩擦により回転密封環が帯電しても、その帯電した電気は導線により回転軸に逃げやすくなる。これにより、回転密封環が電気的な要因で損傷するのをさらに抑制することができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、メカニカルシールの回転密封環が帯電するのを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の第１実施形態に係るメカニカルシールの断面図である。

【図2】回転側ユニットの要部拡大断面図である。

【図3】補強環を軸方向から見た正面図である。

【図4】本発明の第２実施形態に係るメカニカルシールの拡大断面図である。

【図5】本発明の第３実施形態に係るメカニカルシールの拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
［第１実施形態］
＜全体構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るメカニカルシールの断面図である。図１において、メカニカルシール１は、例えば火力発電所のボイラーに給水するポンプに用いられ、ポンプの内部において超純水を被密封流体として密封するものである。メカニカルシール１は、ポンプの回転軸７１と、回転軸７１を包囲しているケーシング７２との間において、回転軸７１の軸方向（以下、単に「軸方向」という）に沿って配置されている。

【0017】

本実施形態のメカニカルシール１は、回転軸７１に一体回転可能に設けられた回転側ユニット２と、ケーシング７２に設けられた静止側ユニット３とを備えている。なお、本明細書では、便宜上、図１の左側を軸方向一方側といい、図１の右側を軸方向他方側という（図２、図４及び図５についても同様）。

【0018】

＜回転側ユニット＞
回転側ユニット２は、スリーブ１１、ストッパリング１２、回転密封環１３、及び補強環（第１円筒部材）１４を備えている。スリーブ１１は、回転軸７１の外周に嵌合して固定された円筒状のスリーブ本体１１ａと、スリーブ本体１１ａの軸方向他端部から径方向外側に延びる円環部１１ｂと、円環部１１ｂの径方向外端から軸方向一方側に延びる円筒部（第２円筒部材）１１ｃと、を有している。

【0019】

スリーブ本体１１ａの軸方向一端部の内周には、その周方向の所定箇所にキー溝１１ｄが形成されている。キー溝１１ｄと回転軸７１の外周面と間にはキー部材１５が挿入されている。スリーブ本体１１ａの軸方向一方側における回転軸７１の外周には、キー部材１５が軸方向一方側に抜け出さないようにストッパリング１２が嵌め込まれている。

【0020】

ストッパリング１２の軸方向他端部は、スリーブ本体１１ａの軸方向一端部の外周に嵌合されており、その嵌合部分にはセットスクリュー１６がストッパリング１２の径方向に締め込まれている。以上により、スリーブ１１は、回転軸７１に固定されている。スリーブ本体１１ａの軸方向他端部の内周面と回転軸７１の外周面との間は、Ｏリング１７によりシール（二次シール）されている。円環部１１ｂの軸方向他方側および円筒部１１ｃの径方向外側には、カバーリング１８が配置されている。カバーリング１８は、ボルト１９により円環部１１ｂに固定されている。

【0021】

スリーブ本体１１ａと円筒部１１ｃとの間には、回転密封環１３が配置されている。回転密封環１３は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）の焼結体の表面を、電気抵抗率が低いダイヤモンド膜（図示省略）で覆って構成されている。回転密封環１３の軸方向一方側の端面にはシール面１３ａが形成されている。回転密封環１３の外周面は、補強環１４を介して円筒部１１ｃに取り付けられている。補強環１４の詳細については後述する。円筒部１１ｃの内周面と回転密封環１３の外周面との間は、Ｏリング２０によりシール（二次シール）されている。

【0022】

＜静止側ユニット＞
静止側ユニット３は、シールケース３１、リテーナ３２、静止密封環３３、アダプタ３４、及び遊動環３５を備えている。シールケース３１は、円環状に形成されている。シールケース３１の径方向外側部は、ケーシング７２の軸方向一方側の側面に当接した状態で、ボルト３６によりケーシング７２に固定されている。シールケース３１の軸方向他方側の側面とケーシング７２の軸方向一方側の側面との間は、Ｏリング３７によりシール（二次シール）されている。シールケース３１の径方向内側部の軸方向他方側には、円環状の環状溝３１ａが形成されている。

【0023】

リテーナ３２は、シールケース３１の環状溝３１ａに嵌め込まれた状態で、ボルト３８によりシールケース３１に固定されている。リテーナ３２の外周面と環状溝３１ａの内周面との間は、Ｏリング３９によりシール（二次シール）されている。リテーナ３２の軸方向他方側の外周には、静止密封環３３が軸方向に移動可能に取り付けられている。静止密封環３３の軸方向他方側の端面には押圧面３３ａが形成されている。

【0024】

リテーナ３２と静止密封環３３との間には、スプリング４０が設けられている。スプリング４０は、リテーナ３２に対して静止密封環３３を軸方向他方側へ付勢している。静止密封環３３の内周面とリテーナ３２の外周面との間は、Ｏリング４１によりシール（二次シール）されている。

【0025】

アダプタ３４は、ケーシング７２内においてシールケース３１の軸方向他方側に配置されている。アダプタ３４は、円筒状に形成されたアダプタ本体３４ａと、アダプタ本体３４ａの軸方向他端部から径方向外側に突出する円環状の突出部３４ｂと、を有している。アダプタ本体３４ａの軸方向一端部は、リテーナ３２の外周に固定された状態で、シールケース３１の環状溝３１ａに嵌め込まれている。アダプタ本体３４ａの軸方向の途中部には、径方向に貫通する貫通孔３４ｃが形成されている。貫通孔３４ｃは、アダプタ本体３４ａの周方向に複数形成されている。

【0026】

突出部３４ｂの外周面は、ケーシング７２の内周面に嵌合されている。突出部３４ｂの外周面とケーシング７２の内周面との間は、Ｏリング４２によりシール（二次シール）されている。これにより、アダプタ本体３４ａとケーシング７２との間であって、かつシールケース３１と突出部３４ｂとの間には、環状の第１流路４４が形成されている。

【0027】

遊動環３５は、例えばカーボンからなり、静止密封環３３と回転密封環１３との間で軸方向に挟圧保持されている。遊動環３５の外周面は、球面状に形成されており、アダプタ３４の内周面に嵌合して支持されている。遊動環３５の軸方向一方側には、静止密封環３３の押圧面３３ａに接触する押圧面３５ａが形成されている。これにより、遊動環３５は、スプリング４０の付勢力により静止密封環３３を介して軸方向他方側に押圧されている。遊動環３５における押圧面３５ａよりも径方向外側の側面と静止密封環３３の押圧面３３ａとの間は、Ｏリング４３によりシール（二次シール）されている。静止側ユニット３には、遊動環３５とリテーナ３２との間から、静止密封環３３とアダプタ本体３４ａとの間にわたって、環状の第２流路４５が形成されている。

【0028】

遊動環３５の軸方向他方側には、回転密封環１３のシール面１３ａが摺動するシール面３５ｂが形成されている。これにより、ケーシング７２内における回転密封環１３及び遊動環３５の両シール面１３ａ，３５ｂよりも径方向外側には、被密封流体（超純水）が密封される機内領域７３が形成されている。遊動環３５には、軸方向に貫通する連通孔３５ｃが形成されている。

【0029】

＜導入路＞
ケーシング７２には、外部から第１流路４４にフラッシング流体を供給する供給路７２ａと、機内領域７３のフラッシング流体をケーシング７２の外部に排出する排出路７２ｂと、が形成されている。フラッシング流体は、回転密封環１３及び遊動環３５の摺動部（シール面１３ａ，３５ｂ）を冷却及び潤滑する流体である。本実施形態のフラッシング流体は、被密封流体と同じ流体（超純水）からなる。

【0030】

供給路７２ａから第１流路４４に供給されたフラッシング流体は、アダプタ本体３４ａの貫通孔３４ｃ、第２流路４５、及び遊動環３５の連通孔３５ｃを通過し、機内領域７３に導入される。したがって、第１流路４４、貫通孔３４ｃ、第２流路４５、及び連通孔３５ｃは、供給路７２ａから機内領域７３にフラッシング流体を導入する導入路５０として構成されている。

【0031】

機内領域７３に導入されたフラッシング流体は、回転密封環１３及び遊動環３５の両シール面１３ａ，３５ｂを冷却した後、排出路７２ｂからケーシング７２の外部に排出される。回転密封環１３におけるシール面１３ａよりも径方向外側には、フラッシング流体が接触する接触面１３ｂが、機内領域７３に露出して形成されている。

【0032】

＜補強環＞
図２は、回転側ユニット２の要部拡大断面図である。回転側ユニット２の補強環１４は、回転密封環１３を補強する部材である。補強環１４の内周面は、回転密封環１３の外周面に焼き嵌めにより固定されている。補強環１４における軸方向他方側の端部１４ａは、スリーブ１１の円筒部１１ｃの内周側に挿入されている。補強環１４の端部１４ａには、径方向に貫通する挿入孔１４ｂが形成されている。挿入孔１４ｂには、円筒部１１ｃに固定されたピン２２の先端部が挿入されている。これにより、回転密封環１３及び補強環１４は、スリーブ１１を介して回転軸７１と共に回転するようになっている。

【0033】

＜凹凸部＞
図３は、補強環１４を軸方向から見た正面図である。図２及び図３に示すように、補強環１４の外周には、径方向に凹凸状に形成された凹凸部２１が設けられている。本実施形態の凹凸部２１は、補強環１４における端部１４ａよりも軸方向一方側の外周に一体に形成されている。凹凸部２１は、複数（図例では４つ）の凸部２１ａと、複数（図例では４つ）の凹部２１ｂと、によって構成されている。

【0034】

複数の凸部２１ａは、補強環１４の外周面において周方向に所定間隔をあけて形成されている。各凸部２１ａは、補強環１４の外周面から径方向外側に突出しており、軸方向に直線状に延びている。複数の凹部２１ｂは、周方向に隣り合う凸部２１ａ，２１ａ同士の間に形成されている。各凹部２１ｂの底面は、補強環１４の外周面により周方向に円弧状に形成されている。本実施形態では、凹部２１ｂの周方向の長さＬ２は、凸部２１ａの周方向の長さＬ１よりも長い。

【0035】

以上の構成により、回転密封環１３及び補強環１４と共に凹凸部２１が回転することで、凹凸部２１の周辺において回転密封環１３の回転方向にフラッシング流体の流れが発生する。これにより、図２の白抜き矢印で示すように、導入路５０を通過して機内領域７３に流入したフラッシング流体は、回転密封環１３の接触面１３ｂに沿って回転密封環１３の回転方向に流れた後、排出路７２ｂ（図１参照）から外部に排出される。

【0036】

＜作用効果＞
第１実施形態のメカニカルシール１によれば、回転密封環１３が回転軸７１と共に回転することで、回転側ユニット２の凹凸部２１によって、回転密封環１３におけるフラッシング流体との接触面１３ｂに沿って、回転密封環１３の回転方向にフラッシング流体の流れが発生する。これにより、フラッシング流体と回転密封環１３との相対速度が小さくなるので、フラッシング流体と回転密封環１３との摩擦が低減される。したがって、電気抵抗率の高いフラッシング流体（超純水）を用いても、回転密封環１３が帯電するのを抑制することができる。その結果、回転密封環１３が電気的な要因で損傷するのを抑制することができる。

【0037】

また、凹凸部２１は、回転密封環１３とは別部材の補強環１４の外周に形成されるので、回転密封環１３に凹凸部２１を形成することができない場合でも、回転側ユニット２に凹凸部２１を設けることができる。特に、本実施形態のように、加工が困難なＳｉＣ製の回転密封環１３を用いる場合に有効である。

【0038】

また、回転密封環１３を補強する補強環１４が、凹凸部２１が形成される部材（第１円筒部材）を兼用するので、メカニカルシール１の構成を簡素化することができる。

【0039】

また、凹凸部２１の凸部２１ａは、補強環１４の軸方向に直線状に延びているので、後述する第２実施形態の凹凸部２１（雄ねじ２１ｃ）と比較して、回転密封環１３の回転方向への超純水の流れを大きくすることができる。

【0040】

なお、本実施形態の凹凸部２１は、補強環１４と一体に形成されているが、補強環１４とは別体に設けられてもよい。また、凹凸部２１は、回転側ユニット２における補強環１４以外の構成部材に設けられていてもよい。例えば、スリーブ１１の円筒部１１ｃの外周面に凹凸部２１を設けてもよいし、補強環１４が不要な場合には回転密封環１３の外周面に凹凸部２１を設けてもよい。また、凹凸部２１の凸部２１ａ及び凹部２１ｂの個数は、本実施形態に限定されない。

【0041】

［第２実施形態］
図４は、本発明の第２実施形態に係るメカニカルシール１の拡大断面図である。第２実施形態は、凹凸部２１及び円筒部１１ｃの各構成が第１実施形態と異なる。図４に示すように、本実施形態の凹凸部２１は、補強環１４の外周において軸方向全体にわたって形成された雄ねじ２１ｃによって構成されている。雄ねじ２１ｃは、その締め込み方向が回転密封環１３の回転方向となるように形成されている。

【0042】

円筒部１１ｃの内周には、軸方向他方側から軸方向一方側に向かって、小径面１１ｃ１および大径面１１ｃ２が、この順に連続して形成されている。小径面１１ｃ１の内周側には、補強環１４の端部１４ａが挿入されている。大径面１１ｃ２は、小径面１１ｃ１よりも大径に形成されている。大径面１１ｃ２は、雄ねじ２１ｃの径方向外側において環状の隙間２５をあけて配置されている。隙間２５の軸方向一方側は開口しており、円筒部１１ｃの軸方向一方側の機内領域７３と連通している。

【0043】

円筒部１１ｃには、大径面１１ｃ２から外周面まで径方向に貫通する貫通孔１１ｅが形成されている。カバーリング１８にも、円筒部１１ｃの貫通孔１１ｅに対応する位置において径方向に貫通する貫通孔１８ａが形成されている。円筒部１１ｃ及びカバーリング１８の貫通孔１１ｅ，１８ａは、それぞれ周方向に所定間隔をあけて複数形成されている。これにより、円筒部１１ｃ及びカバーリング１８の貫通孔１１ｅ，１８ａは、隙間２５と、カバーリング１８の径方向外側の機内領域７３とを連通している。

【0044】

以上の構成により、回転密封環１３及び補強環１４と共に雄ねじ２１ｃが回転することで、雄ねじ２１ｃの周辺において回転密封環１３の回転方向にフラッシング流体の流れが発生する。これにより、図４の白抜き矢印で示すように、導入路５０を通過して機内領域７３に流入したフラッシング流体は、回転密封環１３の接触面１３ｂに沿って回転密封環１３の回転方向に流れた後、雄ねじ２１ｃに沿って螺旋状に回転しながら隙間２５の軸方向一方側から軸方向他方側へ流れやすくなる。

【0045】

隙間２５の軸方向他方側に流れたフラッシング流体は、貫通孔１１ｅ，１８ａを通過して回転側ユニット２の径方向外側の機内領域７３に流れた後、排出路７２ｂ（図１参照）から外部に排出される。本実施形態の他の構成は、第１実施形態と同様であるため、同一の符号を付し、その説明を省略する。

【0046】

第２実施形態のメカニカルシール１においても、回転密封環１３が回転軸７１と共に回転することで、回転側ユニット２の凹凸部２１（雄ねじ２１ｃ）によって、回転密封環１３におけるフラッシング流体との接触面１３ｂに沿って、回転密封環１３の回転方向にフラッシング流体の流れが発生する。これにより、フラッシング流体と回転密封環１３との相対速度が小さくなるので、フラッシング流体と回転密封環１３との摩擦が低減される。したがって、電気抵抗率の高いフラッシング流体（超純水）を用いても、回転密封環１３が帯電するのを抑制することができる。その結果、回転密封環１３が電気的な要因で損傷するのを抑制することができる。

【0047】

また、雄ねじ２１ｃは、回転密封環１３とは別部材の補強環１４の外周に形成されるので、回転密封環１３に雄ねじ２１ｃを形成することができない場合でも、回転側ユニット２に雄ねじ２１ｃを設けることができる。特に、本実施形態のように、加工が困難なＳｉＣ製の回転密封環１３を用いる場合に有効である。

【0048】

また、回転密封環１３を補強する補強環１４が、雄ねじ２１ｃが形成される部材（第１円筒部材）を兼用するので、メカニカルシール１の構成を簡素化することができる。

【0049】

また、雄ねじ２１ｃと円筒部１１ｃとの間に形成された環状の隙間２５において、フラッシング流体は、雄ねじ２１ｃに沿って螺旋状に回転しながら軸方向一方側から軸方向他方側に流れやすくなる。このようにフラッシング流体が流れると、補強環１４を介して回転密封環１３が冷却されるので、回転密封環１３及び遊動環３５の摺動部（シール面１３ａ，３５ｂ）の発熱を抑えることができる。その結果、前記摺動部における摩耗の発生を抑制することができる。

【0050】

また、隙間２５において軸方向に流れるフラッシング流体は、円筒部１１ｃ及びカバーリング１８の貫通孔１１ｅ，１８ａを通過して円筒部１１ｃの径方向外側に流れる。これにより、隙間２５にフラッシング流体が滞留するのを抑制することができる。その結果、隙間２５に滞留するフラッシング流体の温度上昇に起因して、回転密封環１３の冷却が阻害されるのを抑制することができる。

【0051】

なお、本実施形態の雄ねじ２１ｃは、補強環１４の外周の軸方向全体にわたって形成されているが、補強環１４の外周において少なくとも大径面１１ｃ２と対向する位置に形成されていればよい。また、円筒部１１ｃは、第１実施形態と同様に、凹凸部２１（雄ねじ２１ｃ）との間に隙間２５を形成しなくてもよい。その場合、円筒部１１ｃ及びカバーリング１８には、貫通孔１１ｅ，１８ａを形成する必要はない。

【0052】

［第３実施形態］
図５は、本発明の第３実施形態に係るメカニカルシール１の拡大断面図である。第３実施形態は、第２実施形態の変形例であり、回転側ユニット２が導線２７を備えている点で第２実施形態と異なる。図５に示すように、導線２７は、スリーブ本体１１ａと回転密封環１３との間において周方向に複数（図例では１個の図示）配置されている。

【0053】

各導線２７の一端部は、スリーブ本体１１ａの外周面に沿って配置され、取付部材２８に接続されている。取付部材２８は、ボルト２９によりスリーブ本体１１ａの外周面に接触して固定されている。スリーブ本体１１ａを含むスリーブ１１及び取付部材２８は、導電性の部材からなる。これにより、各導線２７の一端部は、取付部材２８及びスリーブ本体１１ａを介して回転軸７１に電気的に接続されている。

【0054】

各導線２７の他端部は、径方向外側に折り曲げられ、回転密封環１３の内周面に接触している。これにより、各導線２７は、回転密封環１３と回転軸７１とを、取付部材２８及びスリーブ本体１１ａを介して電気的に接続している。本実施形態の他の構成は、第２実施形態と同様であるため、同一の符号を付し、その説明を省略する。

【0055】

第３実施形態のメカニカルシール１においても、第２実施形態と同様の作用効果を奏する。また、回転密封環１３と回転軸７１は導線２７により電気的に接続されているので、フラッシング流体と回転密封環１３との摩擦により回転密封環１３が帯電しても、その帯電した電気は導線２７により回転軸７１に逃げやすくなる。これにより、回転密封環１３が電気的な要因で損傷するのをさらに抑制することができる。

【0056】

なお、導線２７のスリーブ本体１１ａに対する固定構造は、本実施形態に限定されるものではない。また、導線２７は、回転密封環１３の内周面に固定されていてもよい。また、導線２７は、第１実施形態の回転側ユニット２に備えられていてもよい。

【0057】

［その他］
上記各実施形態のメカニカルシール１は、火力発電所のボイラーに給水するポンプ以外の回転機器にも適用することができる。また、上記各実施形態のメカニカルシール１は、遊動環３５を備えていなくてもよい。その場合、静止密封環３３の押圧面３３ａをシール面とし、当該シール面に回転密封環１３のシール面１３ａを摺動させればよい。また、上記各実施形態のメカニカルシール１では、フラッシング流体として被密封流体を用いているが、被密封流体以外の流体を用いてもよい。その場合、被密封流体と混ざっても支障がない流体を用いればよい。また、上記各実施形態の回転側ユニット２は、カバーリング１８を備えていなくてもよい。

【0058】

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0059】

１ メカニカルシール
２ 回転側ユニット
３ 静止側ユニット
１１ｃ 円筒部（第２円筒部材）
１１ｅ 貫通孔
１３ 回転密封環
１３ｂ 接触面
１４ 補強環（第１円筒部材）
２１ 凹凸部
２１ａ 凸部
２１ｃ 雄ねじ
２５ 隙間
２７ 導線
５０ 導入路
７１ 回転軸
７２ ケーシング
７３ 機内領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】