專(zhuān)利名稱(chēng)：機(jī)械密封的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使冷卻流體在密封面附近循環(huán)的帶并聯(lián)葉輪(partial impeller)的機(jī)械密封。
背景技術(shù)：
作為將冷卻流體(主要是冷卻水)送至發(fā)熱的滑動(dòng)密封面周?chē)鷣?lái)對(duì)密封面進(jìn)行冷卻的帶并聯(lián)葉輪的機(jī)械密封，目前，已知有例如圖12所示的機(jī)械密封(參照美國(guó)專(zhuān)利第 4290611號(hào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)1)、日本專(zhuān)利特許第3782690號(hào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)2))。圖12所示的機(jī)械密封包括具有密封面Sl的旋轉(zhuǎn)環(huán)941和具有密封面S2的固定環(huán)942，在與轉(zhuǎn)軸902嵌接的套筒910的機(jī)內(nèi)側(cè)形成有并聯(lián)葉輪920。另外，在殼體930上形成有貫穿至密封部940附近的冷卻液流入孔931及從并聯(lián)葉輪920附近貫穿至外側(cè)的冷卻液流出孔932。這些冷卻液流入孔931和冷卻液流出孔932通過(guò)在機(jī)外與冷卻器950連通的配管而連接，從冷卻液流入孔931流入密封部940附近的冷卻液在對(duì)密封部940進(jìn)行冷卻后從冷卻液流入孔932流出，并被冷卻器950再次冷卻后用以循環(huán)。這種并聯(lián)葉輪920的主要功能是對(duì)在密封部940處產(chǎn)生的熱進(jìn)行冷卻，所要求的性能是以需要的流量供給冷卻液。作為并聯(lián)葉輪920的形狀，存在截面形狀呈大致半圓形的槽、截面形狀呈大致半圓形的圓錐狀的槽、截面形狀呈矩形的槽等(例如，參照日本實(shí)用新型登記平04-17569號(hào) (日本國(guó)実用新案登録平04-17569號(hào))(專(zhuān)利文獻(xiàn)3))。另外，并聯(lián)葉輪920靠機(jī)內(nèi)側(cè)的槽前端920a和與殼體930的冷卻液流出孔932相連的槽933靠機(jī)內(nèi)側(cè)的端面大致一致。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 美國(guó)專(zhuān)利第4290611號(hào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 日本專(zhuān)利特許第3782690號(hào)專(zhuān)利文獻(xiàn)3 日本實(shí)用新型登記平04-17569號(hào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題如上所述，現(xiàn)有的并聯(lián)葉輪是槽(并聯(lián)葉輪槽)的形狀呈矩形或大致半圓形且槽前端與殼體側(cè)的槽的邊緣大致一致的結(jié)構(gòu)，通過(guò)這種形狀及配置，可獲得冷卻密封部所需的流量。然而，在這種結(jié)構(gòu)中，在形成于殼體側(cè)的槽的擋塊部分可能會(huì)出現(xiàn)腐蝕，而使擋塊破損。一旦擋塊破損，便無(wú)法供給冷卻所需的流量的冷卻液，其結(jié)果是，雖然能在運(yùn)轉(zhuǎn)初期獲得冷卻所需的流量，但在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)因在殼體側(cè)的擋塊部出現(xiàn)的腐蝕而使擋塊部受到損傷，因而在較短的期間內(nèi)便無(wú)法獲得所需的流量。本發(fā)明鑒于上述技術(shù)問(wèn)題而作，其目的在于提供一種能確保冷卻滑動(dòng)密封面所需的冷卻流體的流量、并能防止出現(xiàn)腐蝕的帶并聯(lián)葉輪的機(jī)械密封。解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)發(fā)明人通過(guò)對(duì)出現(xiàn)腐蝕的情況反復(fù)進(jìn)行基于計(jì)算流體力學(xué)的模擬來(lái)分析流體的動(dòng)作，從而發(fā)現(xiàn)在具有截面形狀呈半圓形、矩形的槽的并聯(lián)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，在殼體的擋塊部位處，密封流體壓力會(huì)急劇地從蒸氣壓以下向蒸氣壓以上變化。 然后，由此研究得出在流體為蒸氣壓以下的部位處會(huì)出現(xiàn)氣蝕，而在為蒸氣壓以上的部位處消除氣蝕。另外，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，檢測(cè)出在被密封流體的壓力為0. IMI^a至0. 4ΜΙ^的范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)的殼體的擋塊部位容易出現(xiàn)腐蝕，且進(jìn)行上述模擬分析的結(jié)果是，發(fā)現(xiàn)在被密封流體的壓力小于0. IMPa時(shí)，在擋塊部位處的流體壓力為蒸氣壓以下，而在擋塊附近的流體壓力不在蒸氣壓以上。另外，發(fā)現(xiàn)在被密封流體的壓力大于0. 4MPa時(shí)，在擋塊部位處的壓力不在蒸氣壓以下。此外，還研究得出這給出了氣蝕在任何情況下都不會(huì)在擋塊附近消失的啟示。另夕卜，在氣蝕腐蝕時(shí)，研究得出在氣蝕消失時(shí)會(huì)出現(xiàn)沖擊性的壓力變化而使材料受到浸蝕，并基于此發(fā)現(xiàn)通過(guò)將并聯(lián)葉輪槽的截面形狀規(guī)定為特定的形狀，不僅能確保所需的流量還能防止出現(xiàn)腐蝕，進(jìn)而便想到了本申請(qǐng)發(fā)明的帶并聯(lián)葉輪的機(jī)械密封。具體而言，本申請(qǐng)發(fā)明人發(fā)現(xiàn)構(gòu)成并聯(lián)葉輪的槽的寬度(Lgw)與槽的深度(Lgd) 之間的比例(Lgw/Lgd)較小時(shí)，在擋塊部位處容易出現(xiàn)被密封流體從蒸氣壓以下向蒸氣壓以上的變化，因而會(huì)出現(xiàn)腐蝕，在比例(Lgw/Lgd)較大時(shí)，不易確保所需的流量，因而希望是該比例(Lgw/Lgd)處于較佳范圍的結(jié)構(gòu)。另外，還發(fā)現(xiàn)在并聯(lián)葉輪的槽間距離(Lrw)與殼體的擋塊寬度(Ldw)的比例 (Lrw/Ldw)較大時(shí)，在擋塊的部位處容易出現(xiàn)被密封流體從蒸氣壓以下向蒸氣壓以上的變化，因而會(huì)出現(xiàn)腐蝕，在該比例(Lrw/Ldw)較小時(shí)，不易確保所需的流量，因而希望是該比例(Lrw/Ldw)處于較佳范圍的結(jié)構(gòu)。此外，還發(fā)現(xiàn)在槽的寬度的合計(jì)長(zhǎng)度(nLgw)占供并聯(lián)葉輪的槽形成的周面的全長(zhǎng)Qnr)的比例(nLgW/2Jir)較小時(shí)，在擋塊的部位處容易出現(xiàn)被密封流體從蒸氣壓以下向蒸氣壓以上的變化，因而會(huì)出現(xiàn)腐蝕，在該比例(nLgWA^ir)較大時(shí)，不易確保所需的流量，因而希望是該比例(nLgWA^ir)處于較佳范圍的結(jié)構(gòu)。另外，還發(fā)現(xiàn)在并聯(lián)葉輪的槽的前端與殼體側(cè)的槽的端部大致一致時(shí)，在擋塊的部位處容易出現(xiàn)被密封流體從蒸氣壓以下向蒸氣壓以上的變化，因而會(huì)出現(xiàn)腐蝕，當(dāng)增加并聯(lián)葉輪的槽的前端部的突出距離(Lgs)相對(duì)于殼體側(cè)的槽的寬度(Ldl)的比例(Lgs/ Ldl)時(shí)，在擋塊部位的附近會(huì)產(chǎn)生使流體的流動(dòng)整流成朝與滑動(dòng)方向平行的方向的效果， 因而希望是該比例(Lgs/Ldl)處于較佳范圍的結(jié)構(gòu)。因此，本發(fā)明的機(jī)械密封對(duì)裝置的外殼與貫穿形成于上述外殼的孔的轉(zhuǎn)軸之間進(jìn)行密封，其特征是，包括旋轉(zhuǎn)環(huán)，該旋轉(zhuǎn)環(huán)設(shè)置于上述轉(zhuǎn)軸，并在軸向上的至少一個(gè)面上形成有密封面；固定環(huán)，該固定環(huán)形成有與上述旋轉(zhuǎn)環(huán)的上述密封面緊貼且滑動(dòng)的密封面；以及并聯(lián)葉輪，該并聯(lián)葉輪形成在安裝于上述轉(zhuǎn)軸的環(huán)狀體的外周部，在上述環(huán)狀體的外周部上沿周向等間隔地形成有多個(gè)從上述環(huán)狀體的一個(gè)端面至外周面的并聯(lián)葉輪槽，構(gòu)成上述并聯(lián)葉輪的上述并聯(lián)葉輪槽的寬度(Lgw)與上述并聯(lián)葉輪槽的深度(Lgd)的比例 (Lgw/Lgd)為 2. 0 以上 5. 0 以下。另外，本發(fā)明的另一機(jī)械密封對(duì)裝置的外殼與貫穿形成于上述外殼的孔的轉(zhuǎn)軸之間進(jìn)行密封，其特征是，包括旋轉(zhuǎn)環(huán)，該旋轉(zhuǎn)環(huán)設(shè)置于上述轉(zhuǎn)軸，并在軸向上的至少一個(gè)面上形成有密封面；固定環(huán)，該固定環(huán)形成有與上述旋轉(zhuǎn)環(huán)的上述密封面緊貼且滑動(dòng)的密封面；殼體，該殼體設(shè)置有上述固定環(huán)，并將上述旋轉(zhuǎn)環(huán)收容于內(nèi)部空間，上述殼體安裝于上述外殼的上述孔的周?chē)?；冷卻流體流入孔，該冷卻流體流入孔貫穿上述殼體的外周部與上述內(nèi)部空間之間，并將冷卻流體從上述殼體的外部供給至上述內(nèi)部空間；冷卻流體流出孔， 該冷卻流體流出孔貫穿上述殼體的外周部與上述內(nèi)部空間之間，并將上述冷卻流體從上述內(nèi)部空間排出至外部；并聯(lián)葉輪，該并聯(lián)葉輪形成在安裝于上述轉(zhuǎn)軸的環(huán)狀體的外周部，并在上述環(huán)狀體的外周部上沿周向等間隔地形成有多個(gè)從上述環(huán)狀體的一個(gè)端面至外周面的并聯(lián)葉輪槽；以及冷卻液流出孔，該冷卻液流出孔是沿周向形成在上述殼體的內(nèi)周的與上述并聯(lián)葉輪相對(duì)的面上的環(huán)狀的槽，在該槽的一部分上形成有在寬度方向上覆蓋上述槽的具有規(guī)定寬度的擋塊，并在沿著上述轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)方向的上述擋塊前方形成有上述冷卻流體流出孔的靠上述內(nèi)部空間側(cè)的開(kāi)口，構(gòu)成上述并聯(lián)葉輪的上述并聯(lián)葉輪槽的槽間的距離 (Lrw)相對(duì)于上述殼體的上述擋塊寬度(Ldw)的比例(Lrw/Ldw)為0. 5以上3. 1以下。此外，本發(fā)明的又一機(jī)械密封對(duì)裝置的外殼與貫穿形成于上述外殼的孔的轉(zhuǎn)軸之間進(jìn)行密封，其特征是，包括旋轉(zhuǎn)環(huán)，該旋轉(zhuǎn)環(huán)設(shè)置于上述轉(zhuǎn)軸，并在軸向上的至少一個(gè)面上形成有密封面；固定環(huán)，該固定環(huán)形成有與上述旋轉(zhuǎn)環(huán)的上述密封面緊貼且滑動(dòng)的密封面；以及并聯(lián)葉輪，該并聯(lián)葉輪形成在安裝于上述轉(zhuǎn)軸的環(huán)狀體的外周部，在上述環(huán)狀體的外周部上沿周向等間隔地形成有多個(gè)從上述環(huán)狀體的一個(gè)端面至外周面的并聯(lián)葉輪槽，上述并聯(lián)葉輪槽的寬度的合計(jì)長(zhǎng)度(nLgw)占上述并聯(lián)葉輪的供上述并聯(lián)葉輪槽形成的周面全長(zhǎng)(2 π r)的比例(nLgw/2 π r)為0.觀以上0. 8以下。另外，本發(fā)明的又一機(jī)械密封對(duì)裝置的外殼與貫穿形成于上述外殼的孔的轉(zhuǎn)軸之間進(jìn)行密封，其特征是，包括旋轉(zhuǎn)環(huán)，該旋轉(zhuǎn)環(huán)設(shè)置于上述轉(zhuǎn)軸，并在軸向上的至少一個(gè)面上形成有密封面；固定環(huán)，該固定環(huán)形成有與上述旋轉(zhuǎn)環(huán)的上述密封面緊貼且滑動(dòng)的密封面；殼體，該殼體設(shè)置有上述固定環(huán)，并將上述旋轉(zhuǎn)環(huán)收容于內(nèi)部空間，上述殼體安裝于上述外殼的上述孔的周?chē)?；冷卻流體流入孔，該冷卻流體流入孔貫穿上述殼體的外周部與上述內(nèi)部空間之間，并將冷卻流體從上述殼體的外部供給至上述內(nèi)部空間；冷卻流體流出孔， 該冷卻流體流出孔貫穿上述殼體的外周部與上述內(nèi)部空間之間，并將上述冷卻流體從上述內(nèi)部空間排出至外部；并聯(lián)葉輪，該并聯(lián)葉輪形成在安裝于上述轉(zhuǎn)軸的環(huán)狀體的外周部，并在上述環(huán)狀體的外周部上沿周向等間隔地形成有多個(gè)從上述環(huán)狀體的一個(gè)端面至外周面的并聯(lián)葉輪槽；以及冷卻液流出孔，該冷卻液流出孔是沿周向形成在上述殼體的內(nèi)周的與上述并聯(lián)葉輪相對(duì)的面上的環(huán)狀的槽，在該槽的一部分上形成有在寬度方向上覆蓋上述槽的具有規(guī)定寬度的擋塊，并在沿著上述轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)方向的上述擋塊前方形成有上述冷卻流體流出孔的靠上述內(nèi)部空間側(cè)的開(kāi)口，上述并聯(lián)葉輪的上述并聯(lián)葉輪槽的前端部的突出距離(Lgs)相對(duì)于上述殼體的上述冷卻液排出孔的寬度(Ldl)的比例(Lgs/Ldl)為大于0且為0. 65以下。在本發(fā)明的上述任一機(jī)械密封中，均可提供能確保冷卻滑動(dòng)密封面所需的冷卻流體的流量、并能防止出現(xiàn)腐蝕的帶并聯(lián)葉輪的機(jī)械密封。


圖1是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的機(jī)械密封裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是表示圖1所示的機(jī)械密封裝置的并聯(lián)葉輪(日文^一 * ^ X) 的形狀的立體圖。圖3是表示圖1所示的機(jī)械密封裝置的并聯(lián)葉輪、冷卻液排出槽、擋塊(日文堰) 及冷卻液流出孔的結(jié)構(gòu)和配置的徑向剖視圖。圖4A是與圖4B及圖4C 一起用于說(shuō)明圖2及圖3所示的并聯(lián)葉輪及冷卻液流路部的尺寸和配置的圖，其是用于說(shuō)明冷卻液排出槽、擋塊及冷卻液流出孔的開(kāi)口的配置以及冷卻液排出槽與并聯(lián)葉輪槽在軸向上的配置的圖，其是平面表示殼體內(nèi)周面的冷卻液排出槽的擋塊附近的圖。圖4B是與圖4A及圖4C 一起用于說(shuō)明圖2及圖3所示的并聯(lián)葉輪及冷卻液流路部的尺寸和配置的圖，其是表示并聯(lián)葉輪槽在大氣側(cè)端部的徑向上的形狀的圖。圖4C是與圖4A及圖4B —起用于說(shuō)明圖2及圖3所示的并聯(lián)葉輪及冷卻液流路部的尺寸和配置的圖，其是表示冷卻液排出槽及并聯(lián)葉輪槽在深度方向上的剖面的圖。圖5是表示并聯(lián)葉輪槽的寬深比(注寬度與深度之比)與流量之間的關(guān)系的圖。圖6A是表示并聯(lián)葉輪槽的寬深比與單位時(shí)間的腐蝕深度的圖，其是表示使用軟鋼的殼體的加速試驗(yàn)中的腐蝕深度的圖。圖6B是表示并聯(lián)葉輪槽的寬深比與單位時(shí)間的腐蝕深度的圖，其是表示采用通常所使用的金屬材料的殼體的試驗(yàn)中的腐蝕深度的圖。圖7是表示并聯(lián)葉輪的槽間距離和殼體側(cè)的擋塊寬度之比與流量之間的關(guān)系的圖。圖8A是表示并聯(lián)葉輪的槽間距離和殼體側(cè)的擋塊寬度之比與單位時(shí)間的腐蝕深度的圖，其是表示使用軟鋼的殼體的加速試驗(yàn)中的腐蝕深度的圖。圖8B是表示并聯(lián)葉輪的槽間距離和殼體側(cè)的擋塊寬度之比與單位時(shí)間的腐蝕深度的圖，其是表示采用通常所使用的金屬材料的殼體的試驗(yàn)中的腐蝕深度的圖。圖9是表示并聯(lián)葉輪的槽的合計(jì)長(zhǎng)度占并聯(lián)葉輪的周面長(zhǎng)度的比例與流量之間的關(guān)系的圖。圖IOA是表示并聯(lián)葉輪的槽的合計(jì)長(zhǎng)度占并聯(lián)葉輪的周面長(zhǎng)度的比例與單位時(shí)間的腐蝕深度的圖，其是表示使用軟鋼的殼體的加速試驗(yàn)中的腐蝕深度的圖。圖IOB是表示并聯(lián)葉輪的槽的合計(jì)長(zhǎng)度占并聯(lián)葉輪的周面長(zhǎng)度的比例與單位時(shí)間的腐蝕深度的圖，其是表示采用通常所使用的金屬材料的殼體的試驗(yàn)中的腐蝕深度的圖。圖IlA是表示并聯(lián)葉輪的槽前端的突出距離相對(duì)于殼體側(cè)冷卻液排出槽的寬度之比與單位時(shí)間的腐蝕深度的圖，其是表示使用軟鋼的殼體的加速試驗(yàn)中的腐蝕深度的圖。圖IlB是表示并聯(lián)葉輪的槽前端的突出距離相對(duì)于殼體側(cè)冷卻液排出槽的寬度之比與單位時(shí)間的腐蝕深度的圖，其是表示采用通常所使用的金屬材料的殼體的試驗(yàn)中的腐蝕深度的圖。圖12是表示現(xiàn)有帶并聯(lián)葉輪的機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)的圖。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1 圖4C對(duì)本發(fā)明一實(shí)施方式的機(jī)械密封裝置進(jìn)行說(shuō)明。在本實(shí)施方式中，例如示出以卡插(日文力一卜'J ” 形式安裝在貫穿有泵等轉(zhuǎn)軸的裝置的主體外表面上的機(jī)械密封裝置，以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施方式的機(jī)械密封裝置采用如下結(jié)構(gòu)冷卻流體在滑動(dòng)密封面周?chē)鲃?dòng)以對(duì)滑動(dòng)密封面的發(fā)熱進(jìn)行冷卻， 并且，為了進(jìn)行該冷卻流體循環(huán)，在滑動(dòng)密封面附近設(shè)置有并聯(lián)葉輪。首先，參照?qǐng)D1對(duì)機(jī)械密封裝置100的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖1是表示本實(shí)施方式的機(jī)械密封裝置100的結(jié)構(gòu)的剖視圖，其是表示將機(jī)械密封裝置100安裝在外殼600的外表面601上的狀態(tài)的圖。如圖1所示，在裝置外殼600上形成有供轉(zhuǎn)軸200貫穿的軸孔602，機(jī)械密封裝置 100設(shè)置在該軸孔602周?chē)耐獗砻?01上。在圖1中，軸孔602側(cè)(圖示右側(cè))為機(jī)內(nèi)側(cè)空間A，其軸向相反側(cè)(圖示左側(cè)) 為機(jī)外側(cè)空間即大氣空間B。機(jī)械密封裝置100具有殼體110、固定環(huán)安裝部121、固定環(huán)支承部122、固定環(huán) 130、套筒141、密封套環(huán)143、旋轉(zhuǎn)環(huán)150、并聯(lián)葉輪160及冷卻液流路部170，以作為主要的構(gòu)成部。殼體110具有配置于機(jī)內(nèi)側(cè)的第一殼體111和配置于機(jī)外側(cè)的第二殼體112。第一殼體111具有插入至裝置外殼600的軸孔602中的筒狀部Illa ；在筒狀部Illa靠機(jī)內(nèi)側(cè)的端部沿內(nèi)徑方向形成的機(jī)內(nèi)側(cè)凸緣部Illb ；以及在筒狀部靠機(jī)外側(cè)的端部沿外徑方向形成的機(jī)外側(cè)凸緣部111c。第二殼體112是圓環(huán)狀的構(gòu)件，其配置于第一殼體111的機(jī)外側(cè)，并以緊貼的方式固定設(shè)置于第一殼體111的機(jī)外側(cè)凸緣部Illc的機(jī)外側(cè)端面。上述第一殼體111及第二殼體112被以同軸的方式一體化，第一殼體111的筒狀部Illa與裝置外殼600的軸孔602嵌合，第一殼體111的機(jī)外側(cè)凸緣部Illc與裝置外殼600的外表面 601緊貼，并用螺栓114固定設(shè)置到裝置外殼600上。第一殼體111的機(jī)內(nèi)側(cè)凸緣部Illb及第二殼體112—起以?xún)?nèi)周部配置在靠近轉(zhuǎn)軸200的外周面的位置上的方式形成為直徑比第一殼體111的筒狀部Illa的內(nèi)周部的直徑小，在通過(guò)這種方式形成的第一殼體111的筒狀部Illa的內(nèi)部空間C內(nèi)配置后述固定環(huán) 130、旋轉(zhuǎn)環(huán)150及通過(guò)這種方式形成的滑動(dòng)密封面S。固定環(huán)安裝部121是用于將固定環(huán)130安裝于殼體110的剖面呈L字形的環(huán)狀構(gòu)件。通過(guò)用螺栓將凸緣狀的徑向面部固定在第二殼體112的機(jī)內(nèi)側(cè)端面內(nèi)周部，從而將固定環(huán)安裝部121設(shè)置于殼體110。在這種狀態(tài)下，固定環(huán)安裝部121的筒狀部分以與第二殼體112的內(nèi)周部大致相同的內(nèi)徑配置在靠近轉(zhuǎn)軸200外周面的位置上，在該筒狀部分的外周側(cè)嵌合設(shè)置有固定環(huán)支承部122及固定環(huán)130。在固定環(huán)安裝部121上沿周向等間隔地在多處設(shè)置有彈簧124，這些彈簧IM朝軸向機(jī)內(nèi)側(cè)(旋轉(zhuǎn)環(huán)150側(cè))彈性按壓固定環(huán)支承部122，另外，在一處或多處設(shè)置定位銷(xiāo)125，該定位銷(xiāo)125被用于止轉(zhuǎn)以使固定環(huán)支承部 122在周向上不旋轉(zhuǎn)。固定環(huán)支承部122是嵌合設(shè)置于固定環(huán)安裝部121的筒狀部外周的環(huán)狀構(gòu)件，是用以保持固定環(huán)130的構(gòu)件。在固定環(huán)支承部122的靠固定環(huán)130側(cè)的端面上形成有內(nèi)周側(cè)沿周向突出的臺(tái)階，該臺(tái)階與形成在外周側(cè)沿周向突出的臺(tái)階上的固定環(huán)130的背面 (密封面131的與軸向相反一側(cè)的面)嵌合。
在固定環(huán)支承部122靠固定環(huán)130 —側(cè)的端面的外周側(cè)的凹面上，在一處或多處形成有突起部，該突起部與形成在固定環(huán)130背面的外周側(cè)的凸面上的缺口卡合，藉此，使得固定環(huán)130得以止轉(zhuǎn)。另外，在固定環(huán)支承部122的與靠固定環(huán)130側(cè)相反一側(cè)的端面上分別固定有設(shè)置于固定環(huán)安裝部121的多個(gè)彈簧IM的端部，另外，還形成有用于供設(shè)置于固定環(huán)支承部 122的定位銷(xiāo)125插入的缺口。固定環(huán)130是構(gòu)成機(jī)械密封裝置100的滑動(dòng)密封面S的靠固定側(cè)的密封環(huán)，其是在機(jī)內(nèi)側(cè)端面具有密封面131的環(huán)狀構(gòu)件。該密封面131以能滑動(dòng)的方式與后述旋轉(zhuǎn)環(huán) 150的密封面151緊貼，用以對(duì)與機(jī)內(nèi)側(cè)空間A連通的外周側(cè)和與大氣空間B連通的內(nèi)周側(cè)進(jìn)行密封。固定環(huán)130的背面?zhèn)葍?nèi)周部形成于直徑比滑動(dòng)密封面S側(cè)的直徑大的臺(tái)階面，通過(guò)使該臺(tái)階面與固定環(huán)安裝部121的機(jī)內(nèi)側(cè)前端部嵌合，來(lái)使固定環(huán)130同軸保持于固定環(huán)安裝部121。此外，固定環(huán)130的與固定環(huán)安裝部121嵌合的背面?zhèn)榷瞬窟€如上所述形成于外周側(cè)沿周向突出的臺(tái)階，該臺(tái)階與固定環(huán)支承部122的機(jī)內(nèi)側(cè)端面的內(nèi)周側(cè)突出的臺(tái)階嵌合。此時(shí)，在嵌合于固定環(huán)支承部122的固定環(huán)130的臺(tái)階面(內(nèi)周面)與固定環(huán)安裝部 121的外周面之間，即在固定環(huán)支承部122內(nèi)周側(cè)的突出部的機(jī)內(nèi)側(cè)端面與和該機(jī)內(nèi)側(cè)端面相對(duì)的固定環(huán)130內(nèi)周側(cè)的臺(tái)階部的大氣側(cè)端面之間設(shè)置有0形環(huán)，該0形環(huán)用以對(duì)固定環(huán)130與固定環(huán)安裝部121之間進(jìn)行密封。在固定環(huán)130的大氣側(cè)端部的外周部形成有與設(shè)置于固定環(huán)支承部122的突起部卡合的缺口，通過(guò)使該缺口與固定環(huán)支承部122的突起部卡合，從而使固定環(huán)130相對(duì)于固定環(huán)支承部122止轉(zhuǎn)。藉此，固定環(huán)130以沿軸向在規(guī)定范圍內(nèi)自由移動(dòng)、但沿周向相對(duì)于固定環(huán)安裝部121及固定環(huán)支承部122止轉(zhuǎn)的方式設(shè)置于殼體110。套筒141是夾著0形環(huán)而以緊貼的方式嵌合于轉(zhuǎn)軸200周面的筒狀構(gòu)件。套筒 141在機(jī)外側(cè)端部被套筒套環(huán)142固定設(shè)置于轉(zhuǎn)軸200，并在機(jī)內(nèi)側(cè)端部與密封套環(huán)142 — 起對(duì)旋轉(zhuǎn)環(huán)150進(jìn)行夾持。套筒套環(huán)142將套筒141及密封套環(huán)143以能與轉(zhuǎn)軸200 —體地轉(zhuǎn)動(dòng)的方式固定設(shè)置于轉(zhuǎn)軸200。密封套環(huán)143與套筒141 一體地固定設(shè)置于轉(zhuǎn)軸200，在密封套環(huán)143與套筒141 之間夾住旋轉(zhuǎn)環(huán)150。密封套環(huán)143具有沿轉(zhuǎn)軸200的徑向立設(shè)的圓環(huán)狀的套環(huán)部144 ； 以及從套環(huán)部144的外周部形成于機(jī)外側(cè)(固定環(huán)130側(cè))的筒狀部145。旋轉(zhuǎn)環(huán)150被設(shè)置成其背面(在軸向上與密封面151相反一側(cè)的端面、機(jī)內(nèi)側(cè)端面)與密封套環(huán)143抵接。藉此，密封套環(huán)143對(duì)旋轉(zhuǎn)環(huán)150朝軸向機(jī)內(nèi)側(cè)的移動(dòng)進(jìn)行了限制，并限定了旋轉(zhuǎn)環(huán)150的軸向位置。另外，在密封套環(huán)143上，旋轉(zhuǎn)環(huán)150與筒狀部145的內(nèi)周面嵌合，并將旋轉(zhuǎn)環(huán)150 夾在密封套環(huán)143與套筒141之間。另外，在密封套環(huán)143的筒狀部145的外周面上形成有本發(fā)明的并聯(lián)葉輪160。旋轉(zhuǎn)環(huán)150是構(gòu)成機(jī)械密封裝置100的滑動(dòng)密封面S的靠旋轉(zhuǎn)一側(cè)的密封環(huán)，其是在大氣側(cè)端面具有密封面151的環(huán)狀構(gòu)件。旋轉(zhuǎn)環(huán)150的密封面151是通過(guò)從環(huán)狀的大氣側(cè)端面152沿周向突出一臺(tái)階而形成的，該密封面151以能滑動(dòng)的方式與上述固定環(huán)130 的密封面131緊貼，從而對(duì)與機(jī)內(nèi)側(cè)空間A連通的外周側(cè)和與大氣空間B連通的內(nèi)周側(cè)進(jìn)行密封。旋轉(zhuǎn)環(huán)150被嵌入并夾持在套筒141的外周面與密封套環(huán)143的筒狀部145的內(nèi)周面之間，其中，上述套筒141被設(shè)置成能與轉(zhuǎn)軸200 —體轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，旋轉(zhuǎn)環(huán)150的背面與密封套環(huán)143的套環(huán)部144抵接。如上所述，固定環(huán)130被彈簧IM朝旋轉(zhuǎn)環(huán)150方向彈性按壓，藉此，旋轉(zhuǎn)環(huán)150也通過(guò)滑動(dòng)密封面S (密封面131及密封面151)被朝周向機(jī)內(nèi)側(cè)按壓。其結(jié)果是，旋轉(zhuǎn)環(huán)150被維持在背面與密封套環(huán)143的套環(huán)部144抵接的狀態(tài)下， 且其軸向位置得以確定。在旋轉(zhuǎn)環(huán)150與套筒141之間及旋轉(zhuǎn)環(huán)150與密封套環(huán)143之間恰當(dāng)?shù)嘏渲糜? 形環(huán)，藉此，來(lái)使旋轉(zhuǎn)環(huán)150的內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)得以密封。并聯(lián)葉輪160是用于使冷卻流體以期望的流量高效地在供固定環(huán)130的密封面 131與旋轉(zhuǎn)環(huán)150的密封面151緊貼滑動(dòng)的密封面的外周側(cè)流動(dòng)的結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式中， 并聯(lián)葉輪160形成于在旋轉(zhuǎn)環(huán)150的外周側(cè)配置的密封套環(huán)143的筒狀部145的外周部。 具體而言，如圖2所示，并聯(lián)葉輪160由形成于筒狀部145的外周面的多個(gè)槽(并聯(lián)葉輪槽)161構(gòu)成。各并聯(lián)葉輪槽161是具有將圓柱傾斜切割成如下形狀的槽大氣側(cè)端面的截面呈大致半圓形且深度朝機(jī)內(nèi)側(cè)端面逐漸變淺。關(guān)于該并聯(lián)葉輪槽161的尺寸確定，將與形成于殼體110并具有冷卻液流入孔 171、筒狀構(gòu)件172、冷卻液排出槽174及冷卻液流出孔176的后述冷卻液流路部170的尺寸確定一起，在下文中進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。冷卻液流路部170是形成于殼體110等的冷卻液的流路結(jié)構(gòu)，具有以下流路將從設(shè)置于殼體110外部的未圖示的冷卻器供給而來(lái)的冷卻液供給至殼體110的內(nèi)部空間C，并將殼體110的內(nèi)部空間C的冷卻液排出至殼體110的外部后返回到冷卻器中。在殼體110 的內(nèi)部空間C中，冷卻液被供給至固定環(huán)130的密封面131與旋轉(zhuǎn)環(huán)150的密封面151彼此的滑動(dòng)密封面S的外周側(cè)，并以吸收滑動(dòng)密封面S的發(fā)熱來(lái)冷卻密封面的方式流動(dòng)。冷卻液流路部170具有冷卻液流入孔171、筒狀構(gòu)件172、冷卻液排出槽174及冷卻液流出孔176。冷卻液流入孔171是從殼體110的外周面與內(nèi)部空間C連通的流體流路，其是用于將從未圖示的冷卻器經(jīng)由配管供給而來(lái)的冷卻液供給至殼體110的內(nèi)部空間C中的流路。冷卻液流入孔171的靠殼體110表面一側(cè)端部的開(kāi)口形成在具有能與未圖示的配管連接在一起的管用螺釘孔的端口處。在本實(shí)施方式中，形成有一個(gè)冷卻液流入孔171，后述包括一個(gè)冷卻液流出孔176的兩條流體流路沿著殼體110的周向等間隔地設(shè)置。筒狀構(gòu)件172是如下所述的構(gòu)件沿著殼體110內(nèi)部空間C的內(nèi)周面且與該內(nèi)周面隔著微小的間隔地配置于旋轉(zhuǎn)環(huán)150的大氣側(cè)的周?chē)?，并用于將?jīng)由冷卻液流入孔171 流入殼體110的內(nèi)部空間C的冷卻液直接朝滑動(dòng)密封面S的外周側(cè)引導(dǎo)。經(jīng)由冷卻液流入孔171而被供給至殼體110的內(nèi)部空間C的冷卻液與筒狀構(gòu)件172的外周面接觸并沿著其外周面流動(dòng)，并從形成于筒狀構(gòu)件172的靠滑動(dòng)密封面S —側(cè)的冷卻液導(dǎo)入口 173導(dǎo)入至滑動(dòng)密封面附近。藉此，能將冷卻液直接供給至滑動(dòng)密封面S的外周部。形成于筒狀構(gòu)件172的靠滑動(dòng)密封面S —側(cè)的冷卻液導(dǎo)入口 173的數(shù)量不受任何限定，可以是任意數(shù)量。冷卻液排出槽174是在殼體110的內(nèi)周面的與形成有并聯(lián)葉輪160的密封套環(huán) 143的筒狀部145的外周面相對(duì)的面上沿周向形成規(guī)定的寬度及深度的槽。參照?qǐng)D3對(duì)冷卻液排出槽174及其附近的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖3是表示并聯(lián)葉輪160、冷卻液排出槽174、擋塊175和冷卻液流出孔176的結(jié)構(gòu)及配置的徑向剖視圖。如圖3所示，冷卻液排出槽174沿殼體110的內(nèi)周面形成在除一處擋塊175的部位之外的全周上。擋塊175是以橫穿過(guò)冷卻液排出槽174的方式維持在高度與殼體110的內(nèi)周面(沒(méi)有形成冷卻液排出槽174的部位的內(nèi)周面)的高度相同的部位，并且，擋塊175 是用于使冷卻液排出槽174不用旋轉(zhuǎn)就可被分割的結(jié)構(gòu)。另外，在冷卻液排出槽174的底面且沿著轉(zhuǎn)軸200的旋轉(zhuǎn)方向位于擋塊175前側(cè)的部位處形成有冷卻液流出孔176的靠殼體110的內(nèi)部空間C 一側(cè)的開(kāi)口 177。藉此，被并聯(lián)葉輪160整流成沿徑向方向流動(dòng)的冷卻液在冷卻液排出槽174的內(nèi)部沿著轉(zhuǎn)軸200的旋轉(zhuǎn)方向在周向上流動(dòng)。此外，通過(guò)與擋塊175接觸來(lái)限制沿冷卻液排出槽174的流動(dòng)，但上述冷卻液會(huì)從形成于該部位的冷卻液流出孔176的開(kāi)口 177被引導(dǎo)至冷卻液流出孔176，并經(jīng)由冷卻液流出孔176而被排出至殼體110的外部。通過(guò)冷卻液排出槽174、冷卻液流出孔176及冷卻液流出孔176的開(kāi)口 177將流動(dòng)至少朝上述方向引導(dǎo)， 從而能增加冷卻液的流量。參照?qǐng)D3及圖4A 圖4C來(lái)對(duì)這種結(jié)構(gòu)的并聯(lián)葉輪160及冷卻液流路部170的尺寸和配置進(jìn)行說(shuō)明。圖4A 圖4C是用于對(duì)并聯(lián)葉輪160及冷卻液流路部170的尺寸和配置進(jìn)行說(shuō)明的圖，圖4A是為說(shuō)明冷卻液排出槽174、擋塊175和冷卻液流出孔176的開(kāi)口 177的配置以及冷卻液排出槽174與并聯(lián)葉輪槽161在軸向上的配置而平面表示殼體110內(nèi)周面的冷卻液排出槽174的擋塊175附近的圖，圖4B是表示并聯(lián)葉輪槽161的大氣側(cè)端部在徑向上的形狀的圖，圖4C是表示冷卻液排出槽174及并聯(lián)葉輪槽161的最深部在各自軸向上的剖面的圖。在本實(shí)施方式的機(jī)械密封裝置100中，作為用于確保例如600L/h(升/小時(shí))這樣的流量的結(jié)構(gòu)，對(duì)并聯(lián)葉輪160及冷卻液流路部170的尺寸和配置進(jìn)行如下限制。首先，對(duì)于構(gòu)成并聯(lián)葉輪160的并聯(lián)葉輪槽161，將并聯(lián)葉輪槽161的寬度Lgw與深度Lgd之比Lgw/Lgd設(shè)為2. 0以上5. 0以下的范圍來(lái)作為最大范圍。另外，對(duì)于并聯(lián)葉輪160及冷卻液排出槽174中的槽以外的部分的寬度，將并聯(lián)葉輪160的槽間的距離Lrw與冷卻液排出槽174的擋塊175的寬度Ldw之比Lrw/Ldw設(shè)為 0. 5以上3. 1以下來(lái)作為最大范圍。另外，將曲部葉輪160的槽161的合計(jì)長(zhǎng)度nLgw與并聯(lián)葉輪160的周面長(zhǎng)度2 π r 之比nLgw/2Jir設(shè)為0. 28以上0. 8以下的范圍來(lái)作為最大范圍。此外，將并聯(lián)葉輪160的槽161的前端的突出距離Lgs與冷卻液排出槽174靠殼體110 —側(cè)的寬度Ldl之比Lgs/Ldl設(shè)為大于0且0. 65以下的范圍來(lái)作為最大范圍。以下，示出實(shí)施例，并參照表示實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖5 圖IlB對(duì)將并聯(lián)葉輪160及冷卻液流路部170的尺寸和配置確定為上述值是優(yōu)選的根據(jù)進(jìn)行說(shuō)明。
實(shí)驗(yàn)按以下方式進(jìn)行在并聯(lián)葉輪160及冷卻液流路部170的各條件下，使用兩種泵即泵A及泵B，另外，還使用兩種殼體材料，并將上述泵與殼體各自組合，對(duì)并聯(lián)葉輪160 的流量進(jìn)行檢測(cè)，并進(jìn)行數(shù)小時(shí) 數(shù)百小時(shí)的泵的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)確認(rèn)腐蝕的狀況。泵A是在被密封流體的壓力為0. 235MPa、流體溫度為25°C、轉(zhuǎn)速為3600rpm這樣的條件下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的泵，泵B是在被密封流體的壓力為0. 127MPa、流體溫度為25°C、轉(zhuǎn)速為 4520rpm這樣的條件下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的泵。對(duì)于任意泵的運(yùn)轉(zhuǎn)條件，將被密封流體的壓力設(shè)定為會(huì)出現(xiàn)腐蝕的0. 1 0. 4MPa的范圍內(nèi)。另外，作為殼體，準(zhǔn)備以通常所使用的金屬材料(α)作為材料的殼體和以軟鋼 (β)作為材料的殼體，并將其應(yīng)用于各泵來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。使用以軟鋼(β)作為材料的殼體是為了進(jìn)行使腐蝕加速的加速試驗(yàn)。將使用軟鋼(β)的殼體的試驗(yàn)的試驗(yàn)時(shí)間設(shè)為5小時(shí)， 來(lái)對(duì)腐蝕深度的趨勢(shì)進(jìn)行檢驗(yàn)。另外，將采用通常所使用的金屬材料(α)的殼體的試驗(yàn)的試驗(yàn)時(shí)間設(shè)為300小時(shí)，來(lái)檢驗(yàn)出現(xiàn)腐蝕的狀況。在任意條件下，均以獲得流量600L/h作為目的。首先，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，來(lái)對(duì)構(gòu)成并聯(lián)葉輪160的一個(gè)并聯(lián)葉輪槽161的寬深比(寬度 Lgw與深度Lgd之比)Lgw/Lgd與流量及單位時(shí)間的腐蝕深度之間的關(guān)系進(jìn)行檢測(cè)。并聯(lián)葉輪槽161的形狀使用如圖2所示的將圓柱傾斜切割而成的形狀。在圖5、圖6A及圖6B中示出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖5是表示并聯(lián)葉輪槽161的寬深比 (寬度Lgw與深度Lgd之比)Lgw/Lgd與流量之間的關(guān)系的圖，圖6A和圖6B均是表示并聯(lián)葉輪槽161的寬深比(寬度Lgw與深度Lgd之比)Lgw/Lgd與單位時(shí)間的腐蝕深度的圖，圖 6A是表示使用軟鋼(β)的殼體的加速試驗(yàn)中的腐蝕深度的圖，圖6Β是表示采用通常所使用的金屬材料(α)的殼體的試驗(yàn)中的腐蝕深度的圖。由圖5可知，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的任意條件下，流量均超過(guò)600L/h，可確保必要流量。然而，在觀察相似線后可知，隨著葉輪槽161的寬度Lgw與深度Lgd之比Lgw/Lgd變大，流量減小，當(dāng)Lgw/Lgd為5. 0時(shí)，流量為大約600L/h。因此可知，為了確保必要流量，需將并聯(lián)葉輪槽161的寬度Lgw與深度Lgd之比Lgw/Lgd設(shè)為5. 0以下。另外，由圖6A可知如下趨勢(shì)隨著并聯(lián)葉輪槽161的寬度Lgw與深度Lgd之比 Lgw/Lgd的值變大，腐蝕深度變小。此外，由圖6B可知如下趨勢(shì)在并聯(lián)葉輪槽161的寬度Lgw與深度Lgd之比Lgw/ Lgd較小時(shí)也會(huì)出現(xiàn)腐蝕，并且Lgw/Lgd越小，單位時(shí)間的腐蝕深度越大。因此，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，為將單位時(shí)間的腐蝕深度抑制為零(測(cè)定臨界值以下)，需將并聯(lián)葉輪槽161的寬度 Lgw與深度Lgd之比Lgw/Lgd設(shè)為至少2. 0以上。接著，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，來(lái)對(duì)并聯(lián)葉輪160的槽161間距離Lrw (參照?qǐng)D3)和殼體110側(cè)的擋塊175寬度Ldw之比Lrw/Ldw，與流量及單位時(shí)間的腐蝕深度之間的關(guān)系進(jìn)行檢測(cè)。在圖7、圖8A及圖8B中示出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖7是表示并聯(lián)葉輪160的槽161間距離Lrw和殼體110側(cè)的擋塊175寬度Ldw之比Lrw/Ldw與流量之間的關(guān)系的圖，圖8A和圖8B均是表示并聯(lián)葉輪160的槽161間距離Lrw和殼體110側(cè)的擋塊175寬度Ldw之比 Lrw/ldw與單位時(shí)間的腐蝕深度的圖，圖8A是表示使用軟鋼(β)的殼體的加速試驗(yàn)中的腐蝕深度的圖，圖8Β是表示采用通常所使用的金屬材料(α)的殼體的試驗(yàn)中的腐蝕深度的圖。
由圖7可知，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的任意條件下，流量均超過(guò)600L/h，可確保必要流量。然而，在觀察相似線后可知，隨著并聯(lián)葉輪160的槽161間距離Lrw與殼體110側(cè)的擋塊175 寬度Ldw之比Lrw/Ldw變小，流量減小，當(dāng)Lrw/Ldw為0. 5時(shí)，流量變?yōu)榇蠹s600L/h。因此可知，為了確保必要流量，需將并聯(lián)葉輪160的槽161間距離Lrw與殼體110側(cè)的擋塊175 寬度Ldw之比Lrw/Ldw設(shè)為0. 5以上。另夕卜，由圖8A可知如下趨勢(shì)隨著并聯(lián)葉輪160的槽161間距離Lrw與殼體110 側(cè)的擋塊175寬度Ldw之比Lrw/Ldw的值變大，腐蝕深度變大。另外，由圖8B可知如下趨勢(shì)在并聯(lián)葉輪160的槽161間距離Lrw與殼體110側(cè)的擋塊175寬度Ldw之比Lrw/Ldw較大時(shí)會(huì)出現(xiàn)腐蝕，并且Lrw/Ldw越大，單位時(shí)間的腐蝕深度越大。因此，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，為了將單位時(shí)間的腐蝕深度抑制為零(測(cè)定臨界值以下)，需將并聯(lián)葉輪160的槽161間距離Lrw與殼體110側(cè)的擋塊175寬度Ldw之比Lrw/ Ldw設(shè)為至少3. 1以下。接著，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，來(lái)對(duì)并聯(lián)葉輪160的槽161的合計(jì)長(zhǎng)度ηXLgwOiLgw)占并聯(lián)葉輪160的大氣側(cè)端面部的周面長(zhǎng)度2 π ΧΗ2 π r)的比例(之比)nLgw/2 π r與流量及單位時(shí)間的腐蝕深度之間的關(guān)系進(jìn)行檢測(cè)。在圖9、圖IOA及圖IOB中示出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖9是表示并聯(lián)葉輪160的槽161的合計(jì)長(zhǎng)度nLgw占并聯(lián)葉輪160的周面長(zhǎng)度2 π r的比例nLgW//2 π r與流量之間的關(guān)系的圖， 圖IOA及圖IOB均是表示并聯(lián)葉輪160的槽161的合計(jì)長(zhǎng)度nLgw占并聯(lián)葉輪160的周面長(zhǎng)度2 Jir的比例nLgw/2 Jir與單位時(shí)間的腐蝕深度的圖，圖IOA是表示使用軟鋼(β)的殼體的加速試驗(yàn)中的腐蝕深度的圖，圖IOB是表示采用通常所使用的金屬材料(α )的殼體的試驗(yàn)中的腐蝕深度的圖。由圖9可知，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的任意條件下，流量均超過(guò)600L/h，從而確保必要流量。 然而，在觀察相似線后可知，隨著并聯(lián)葉輪160的槽161的合計(jì)長(zhǎng)度nLgw占并聯(lián)葉輪160 的周面長(zhǎng)度2 π r的比例nLgw/2 π r變大，流量減小，當(dāng)nLgw/2 π r為0. 8時(shí)，流量為大約 600L/h。因此可知，為了確保必要流量，需將并聯(lián)葉輪160的槽161的合計(jì)長(zhǎng)度nLgw占并聯(lián)葉輪160的周面長(zhǎng)度2 π r的比例nLgw/2 π r設(shè)為0. 8以下。另外，由圖IOA可知如下趨勢(shì)隨著并聯(lián)葉輪160的槽161的合計(jì)長(zhǎng)度nLgw占并聯(lián)葉輪160的周面長(zhǎng)度2 π r的比例nLgW//2 π r的值變大，腐蝕深度變小。另外，由圖IOB可知如下趨勢(shì)在并聯(lián)葉輪160的槽161的合計(jì)長(zhǎng)度nLgw占并聯(lián)葉輪160的周面長(zhǎng)度2 311~的比例111^ //2 311~較小時(shí)，腐蝕變大，并且111^ //2 311~越小，單位時(shí)間的腐蝕深度越大。因此，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，為了將單位時(shí)間的腐蝕深度抑制為零(測(cè)定臨界值以下)，需將并聯(lián)葉輪160的槽161的合計(jì)長(zhǎng)度nLgw占并聯(lián)葉輪160的周面長(zhǎng)度 2 π r的比例nLgw/2 π r設(shè)為0. 28以上。接著，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，來(lái)對(duì)并聯(lián)葉輪160的槽161前端的突出距離Lgs相對(duì)于殼體110 側(cè)的冷卻液排出槽174的寬度Ldl之比Lgs/Ldl與單位時(shí)間的腐蝕深度之間的關(guān)系進(jìn)行檢測(cè)。在圖IlA及圖IlB中示出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖IlA及圖IlB均是表示并聯(lián)葉輪160的槽161的前端突出距離Lgs相對(duì)于殼體110側(cè)的冷卻液排出槽174的寬度Ldl之比Lgs/Ldl 與單位時(shí)間的腐蝕深度的圖，圖IlA是表示使用軟鋼(β)的殼體的加速試驗(yàn)中的腐蝕深度的圖，圖IlB是表示采用通常所使用的金屬材料(α)的殼體的試驗(yàn)中的腐蝕深度的圖。由圖IlA可知，隨著并聯(lián)葉輪160的槽161的前端突出距離Lgs相對(duì)于殼體110 側(cè)的冷卻液排出槽174的寬度Ldl之比Lgs/Ldl的數(shù)值變大，腐蝕深度變小，但在Lgs/Ldl 的數(shù)值處于某一恒定的數(shù)值以上時(shí)，腐蝕深度變大。另外，由圖IlB可知，在并聯(lián)葉輪160的槽161的前端突出距離Lgs相對(duì)于殼體 110側(cè)的冷卻液排出槽174的寬度Ldl之比Lgs/Ldl較小和較大時(shí)，腐蝕深度均會(huì)變大。因此，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，為將單位時(shí)間的腐蝕深度抑制為零(測(cè)定臨界值以下)，需將并聯(lián)葉輪160的槽161的前端突出距離Lgs相對(duì)于殼體110側(cè)的冷卻液排出槽174的寬度Ldl之比Lgs/Ldl設(shè)為至少大于0且為0. 65以下。這樣，在本實(shí)施方式的機(jī)械密封裝置100中，通過(guò)如上所述對(duì)并聯(lián)葉輪160及冷卻液流路部170的尺寸和配置進(jìn)行限制，不僅能確保冷卻滑動(dòng)密封面所需的冷卻流體的流量，還能防止出現(xiàn)腐蝕。上述實(shí)施方式是為使本發(fā)明易于理解而記載的，并不對(duì)本發(fā)明作任何限定。本實(shí)施方式中公開(kāi)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)變更和類(lèi)似設(shè)計(jì)，另外， 還能進(jìn)行任何適當(dāng)?shù)母鞣N改變。例如，作為構(gòu)成并聯(lián)葉輪的槽，在上述實(shí)施方式等中，例示出將圓柱傾斜切割成后如圖2所示的形狀的槽。然而，槽的形狀不局限于此，也可以同樣使用圓柱狀的槽、圓錐狀的槽。另外，槽的截面形狀并不局限于半圓形狀，也能使用二次曲線等。此外，在上述實(shí)施方式中，在冷卻液排出槽174上僅在一處設(shè)置擋塊175，另外，在殼體110上也僅在一處形成冷卻液流出孔176。然而，也可具有多個(gè)擋塊及冷卻液流出孔。另外，在上述實(shí)施方式中，冷卻流體為水，但也可根據(jù)需要將任意的流體用于冷卻。工業(yè)上的應(yīng)用領(lǐng)域本發(fā)明能適用于對(duì)轉(zhuǎn)軸進(jìn)行密封的任意的機(jī)械密封，特別地，能適用于需使冷卻液循環(huán)而為此包括并聯(lián)葉輪的機(jī)械密封。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)械密封，對(duì)裝置的外殼與貫穿形成于所述外殼的孔的轉(zhuǎn)軸之間進(jìn)行密封，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，并在軸向的至少一個(gè)面上形成有密封面； 固定環(huán)，該固定環(huán)形成有與所述旋轉(zhuǎn)環(huán)的所述密封面緊貼且滑動(dòng)的密封面；以及并聯(lián)葉輪，該并聯(lián)葉輪形成在安裝于所述轉(zhuǎn)軸的環(huán)狀體的外周部，并在所述環(huán)狀體的外周部上沿周向等間隔地形成有多個(gè)從所述環(huán)狀體的一個(gè)端面至外周面的并聯(lián)葉輪槽，所述并聯(lián)葉輪槽的寬度(Lgw)與構(gòu)成所述并聯(lián)葉輪的所述并聯(lián)葉輪槽的深度(Lgd)的比例(Lgw/Lgd)為2. 0以上5. 0以下。
2.一種機(jī)械密封，對(duì)裝置的外殼與貫穿形成于所述外殼的孔的轉(zhuǎn)軸之間進(jìn)行密封，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，并在軸向上的至少一個(gè)面上形成有密封面； 固定環(huán)，該固定環(huán)形成有與所述旋轉(zhuǎn)環(huán)的所述密封面緊貼且滑動(dòng)的密封面； 殼體，該殼體設(shè)置有所述固定環(huán)，并將所述旋轉(zhuǎn)環(huán)收容于內(nèi)部空間，所述殼體安裝在所述外殼的所述孔的周?chē)?；冷卻流體流入孔，該冷卻流體流入孔貫穿所述殼體的外周部與所述內(nèi)部空間之間，并將冷卻流體從所述殼體的外部供給至所述內(nèi)部空間；冷卻流體流出孔，該冷卻流體流出孔貫穿所述殼體的外周部與所述內(nèi)部空間之間，并將所述冷卻流體從所述內(nèi)部空間排出至外部；并聯(lián)葉輪，該并聯(lián)葉輪形成在安裝于所述轉(zhuǎn)軸的環(huán)狀體的外周部，并在所述環(huán)狀體的外周部上沿周向等間隔地形成有多個(gè)從所述環(huán)狀體的一個(gè)端面至外周面的并聯(lián)葉輪槽；以及冷卻液流出孔，該冷卻液流出孔是沿周向形成在所述殼體內(nèi)周的與所述并聯(lián)葉輪相對(duì)的面上的環(huán)狀的槽，在該槽的一部分上形成有在寬度方向上覆蓋所述槽的具有規(guī)定寬度的擋塊，并在沿著所述轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)方向的所述擋塊前方形成有所述冷卻流體流出孔的靠所述內(nèi)部空間側(cè)的開(kāi)口，構(gòu)成所述并聯(lián)葉輪的所述并聯(lián)葉輪槽的槽間距離(Lrw)相對(duì)于所述殼體的所述擋塊寬度(Ldw)的比例(Lrw/Ldw)為0. 5以上3. 1以下。
3.一種機(jī)械密封，對(duì)裝置的外殼與貫穿形成于所述外殼的孔的轉(zhuǎn)軸之間進(jìn)行密封，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，并在軸向上的至少一個(gè)面上形成有密封面； 固定環(huán)，該固定環(huán)形成有與所述旋轉(zhuǎn)環(huán)的所述密封面緊貼且滑動(dòng)的密封面；以及并聯(lián)葉輪，該并聯(lián)葉輪形成在安裝于所述轉(zhuǎn)軸的環(huán)狀體的外周部，并在所述環(huán)狀體的外周部上沿周向等間隔地形成有多個(gè)從所述環(huán)狀體的一個(gè)端面至外周面的并聯(lián)葉輪槽，所述并聯(lián)葉輪槽的寬度的合計(jì)長(zhǎng)度(nLgw)占所述并聯(lián)葉輪的供所述并聯(lián)葉輪槽形成的周面的全長(zhǎng)(2 π r)的比例(nLgw/2 π r)為0. 28以上0. 8以下。
4.一種機(jī)械密封，對(duì)裝置的外殼與貫穿形成于所述外殼的孔的轉(zhuǎn)軸之間進(jìn)行密封，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，并在軸向上的至少一個(gè)面上形成有密封面； 固定環(huán)，該固定環(huán)形成有與所述旋轉(zhuǎn)環(huán)的所述密封面緊貼且滑動(dòng)的密封面；殼體，該殼體設(shè)置有所述固定環(huán)，并將所述旋轉(zhuǎn)環(huán)收容于內(nèi)部空間，所述殼體安裝在所述外殼的所述孔的周?chē)?；冷卻流體流入孔，該冷卻流體流入孔貫穿所述殼體的外周部與所述內(nèi)部空間之間，并將冷卻流體從所述殼體的外部供給至所述內(nèi)部空間；冷卻流體流出孔，該冷卻流體流出孔貫穿所述殼體的外周部與所述內(nèi)部空間之間，并將所述冷卻流體從所述內(nèi)部空間排出至外部；并聯(lián)葉輪，該并聯(lián)葉輪形成在安裝于所述轉(zhuǎn)軸的環(huán)狀體的外周部，并在所述環(huán)狀體的外周部上沿周向等間隔地形成有多個(gè)從所述環(huán)狀體的一個(gè)端面至外周面的并聯(lián)葉輪槽；以及冷卻液流出孔，該冷卻液流出孔是沿周向形成在所述殼體內(nèi)周的與所述并聯(lián)葉輪相對(duì)的面上的環(huán)狀的槽，在該槽的一部分上形成有在寬度方向上覆蓋所述槽的具有規(guī)定寬度的擋塊，并在沿著所述轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)方向的所述擋塊前方形成有所述冷卻流體流出孔的靠所述內(nèi)部空間側(cè)的開(kāi)口，所述并聯(lián)葉輪的所述并聯(lián)葉輪槽的前端部的突出距離(Lgs)相對(duì)于所述殼體的所述冷卻液排出槽的寬度(Ldl)的比例(Lgs/Ldl)為大于0且為0.65以下。
全文摘要
一種機(jī)械密封，能確保冷卻滑動(dòng)密封面所需的冷卻流體的流量，并能防止出現(xiàn)腐蝕。在本發(fā)明的機(jī)械密封中，將并聯(lián)葉輪槽的深度與寬度之比設(shè)為2.0以上5.0以下、或?qū)⒉⒙?lián)葉輪槽的槽間距離與殼體的擋塊寬度的比例設(shè)為0.5以上3.1以下、或?qū)⒉⒙?lián)葉輪槽的寬度的合計(jì)長(zhǎng)度占供并聯(lián)葉輪槽形成的周面全長(zhǎng)的比例設(shè)為0.28以上0.8以下、或?qū)⒉⒙?lián)葉輪槽的前端部的突出距離相對(duì)于殼體的冷卻液排出槽的寬度之間的比例設(shè)為大于0且為0.65以下。
文檔編號(hào)F16J15/34GK102472393SQ20108002915
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者中村勝, 井上秀行, 手島芳博, 松木琢史, 武野弘紀(jì), 青池浩 申請(qǐng)人:伊格爾工業(yè)股份有限公司