JP2006046496A - Axial flow type non-contact seal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、小軸径の回転軸の軸シールに関する。より詳細には、小軸径のロータリージョイントに用いるための、コンパクトな軸流型非接触シールに関する。 The present invention relates to a shaft seal of a rotary shaft having a small shaft diameter. More particularly, the present invention relates to a compact axial flow type non-contact seal for use in a small shaft diameter rotary joint.
軸シールとしては、通常、軸封部にメカニカルシールを取り付けることが多い。しかし、小軸径のロータリージョイントなどに使用する軸シールにおいては、その寸法が小さいため冷却水などを確保できず、メカニカルシールを適用することができない。そのため、一般的には、リップシールを適用する場合が多い。しかし、リップシールの場合、リップの摩耗粉などのコンタミネーションが発生したり、リップが短寿命であるためメンテナンスの負荷が問題となっている。さらに、デッドエンド部(切口)があることから、滅菌の必要がある食品・医薬品の製造の分野への適用には不向きである。シール部品の摩耗によるコンタミを避けるために、ラビリンスシールなども使用されているが、現在のところ、完全なものはない。 As the shaft seal, a mechanical seal is usually attached to the shaft seal portion. However, in a shaft seal used for a rotary joint with a small shaft diameter, the size is small, so that cooling water cannot be secured and a mechanical seal cannot be applied. Therefore, in general, a lip seal is often applied. However, in the case of a lip seal, contamination such as abrasion powder of the lip is generated, and the lip has a short life, which causes a problem of maintenance load. Furthermore, since there is a dead end portion (cut), it is not suitable for application to the field of food / pharmaceutical manufacturing that requires sterilization. Labyrinth seals and the like are also used to avoid contamination due to wear of seal parts, but at present there is nothing perfect.
摩耗粉などによるコンタミネーションの発生の可能性が少ない非接触シールとしては、立て形回転機の固定部の軸貫通部で、外部の大気圧より機内圧の方が低く、機内を外部に対し密封するために、非接触シールリング軸封装置が開発されている(特許文献1)。この装置の平面断面図を図1に示す。回転軸1の周囲に隙間8をあけて配置されたシールリング2は、半径方向の導入穴3が複数個設けられている。シールリング2は、環状の収容室4内にピン6によって収容箱(図示せず)に固着され、この収容室4には、外部から圧力密封液体供給穴5を介して圧力密封液体7が供給される。供給された圧力密封液体7は、シールリング2の導入穴3を通って隙間8に供給される。しかし、回転軸1が回転すると、回転軸1はシールリング2との隙間8を半径方向に変動するが、この装置では、回転軸1が高速回転した場合に、シールリング2が回転軸1の変動に追従できなくなり、接触を起こす場合がある。
As a non-contact seal with little possibility of contamination due to wear powder, etc., the internal pressure of the vertical rotating machine is lower than the external atmospheric pressure at the shaft through part of the fixed part of the vertical rotating machine, and the inside of the machine is sealed from the outside Therefore, a non-contact seal ring shaft seal device has been developed (Patent Document 1). A plan sectional view of this device is shown in FIG. The seal ring 2 disposed with a gap 8 around the rotary shaft 1 is provided with a plurality of
そこで、さらに、シールリングの内周面に円周溝を形成して、回転軸とシールリングとの接触を防ぐシールリングが考案されている(特許文献2)。この装置の断面図を図2に示す。図2においては、ケーシング11の中に、回転軸12と隙間を有するシールリング15が配置されている。ケーシング11には、高圧室13側に軸封液の供給口14および低圧室17側に軸封液の流出口16が形成されている。シールリング15の内周面には、円周溝20が形成されているとともに、この円周溝20から低圧室17へ連通する排液孔21が複数個設けられ、さらにシールリング15の外周面から内周面に連通する導入孔18およびさらに穴径が小さい供給孔19が設けられている。そのため、供給口14から流入した軸封液は、回転軸12とシールリング15との隙間を通って円周溝20および排液孔21を介して、低圧室17側に流れる。あるいは、導入孔18および供給孔19を経由して低圧室17側に流れる。しかし、この装置は、ガス圧縮機、ポンプなどの比較的大きな寸法の回転軸に用いることを意図したものであり、小軸径の回転軸に適用する場合は、構造が複雑であるため、寸法上の問題がある。さらに、軸封するために流体として液を用いるため、軸封液自体のコンタミネーションのおそれもあり、医薬品の製造などへの使用には適していない。
本発明は、ロータリージョイントなどの回転機器の回転軸や往復軸を備えるディスペンサーの軸シールに用いるための、コンパクトな軸流型非接触シールを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a compact axial flow type non-contact seal for use in a shaft seal of a dispenser having a rotating shaft or a reciprocating shaft of a rotating device such as a rotary joint.
本発明は、シールリングおよび弾性体でなる二次シールを少なくとも備え、該シールリングの内周面は、該回転軸の外周面と微小な隙間を形成し、該内周面の少なくとも一つの同一円周上には、該シールリングの外周面から内周面まで貫通する複数の穴が等間隔に配置された圧力溝が設けられ、加圧されたシールガスを、該シールリングの外周面から、該複数の穴を介して該圧力溝に供給することによって該シールリングの内周面と該回転軸の外周面との間の微小な隙間を維持し、そして、該二次シールが該回転軸の軸方向から該シールリングを挟持するように構成された軸流型シールを提供する。 The present invention includes at least a secondary seal composed of a seal ring and an elastic body, and the inner peripheral surface of the seal ring forms a minute gap with the outer peripheral surface of the rotating shaft, and at least one of the inner peripheral surfaces is the same On the circumference, there is provided a pressure groove in which a plurality of holes penetrating from the outer peripheral surface to the inner peripheral surface of the seal ring are arranged at equal intervals, and the pressurized seal gas is supplied from the outer peripheral surface of the seal ring. A minute gap between the inner peripheral surface of the seal ring and the outer peripheral surface of the rotating shaft is maintained by supplying the pressure groove through the plurality of holes, and the secondary seal is An axial flow type seal configured to sandwich the seal ring from an axial direction of the shaft is provided.
好ましい実施態様では、上記圧力溝は、それぞれの同一円周上で連続する溝または分断された溝である。 In a preferred embodiment, the pressure grooves are continuous grooves or divided grooves on the same circumference.
別の好ましい実施態様では、前記シールリングの内周面に、少なくとも一つの連続した補助溝が、前記圧力溝と平行に形成されている。 In another preferred embodiment, at least one continuous auxiliary groove is formed in parallel with the pressure groove on the inner peripheral surface of the seal ring.
さらに別の実施態様においては、前記シールリングの内周面に、2以上の圧力溝が平行に形成されている。 In still another embodiment, two or more pressure grooves are formed in parallel on the inner peripheral surface of the seal ring.
また、別の好ましい実施態様においては、前記圧力溝を挟んで2以上の前記補助溝が設けられている。 In another preferred embodiment, two or more auxiliary grooves are provided across the pressure groove.
好ましい実施態様では、前記シールリングの内周面と前記回転軸との微小な隙間は、10μmから500μmの間である。 In a preferred embodiment, the minute gap between the inner peripheral surface of the seal ring and the rotating shaft is between 10 μm and 500 μm.
別の好ましい実施態様では、上記複数の穴の外周面側にそれぞれ0.2mmから2mmのオリフィスが設けられている。 In another preferred embodiment, 0.2 mm to 2 mm orifices are respectively provided on the outer peripheral surface side of the plurality of holes.
より好適な実施態様では、上記圧力溝または補助溝の深さは、5μmから2mmである。 In a more preferred embodiment, the depth of the pressure groove or auxiliary groove is 5 μm to 2 mm.
好適な実施態様では、上記シールリングの材料が、炭化ケイ素、炭化タングステン、炭化チタン、および窒化ケイ素からなる群より選択される材料を含む。 In a preferred embodiment, the seal ring material comprises a material selected from the group consisting of silicon carbide, tungsten carbide, titanium carbide, and silicon nitride.
本発明によれば、シールガスがシールリングに設けられた穴を通って内周面の溝に供給されるため、シールリングと軸との微小な隙間が均一に維持され、軸周に一定の圧力を有するシールガスバリアが形成される。本発明のシールリングは、このように比較的コンパクトな構造であるため、従来、リップシールしか取り付けることができなかった小軸径の回転軸や往復軸の軸封部に適用できる。本発明のシールリングは、非接触のため摩耗がなく長寿命でかつコンタミネーションの発生がない。さらにデッドエンド部を有さない構造にすることができるため、細菌の繁殖を防止でき、滅菌を要する場合にも適用可能である。また、シールガスによって完全にシール可能であるため、粉体をシールする場合にも対応できる。 According to the present invention, since the seal gas is supplied to the groove on the inner peripheral surface through the hole provided in the seal ring, a minute gap between the seal ring and the shaft is maintained uniformly, and the shaft circumference is constant. A seal gas barrier having a pressure is formed. Since the seal ring of the present invention has such a relatively compact structure, it can be applied to a small-shaft rotary shaft or a shaft seal portion of a reciprocating shaft, which can conventionally only be attached with a lip seal. Since the seal ring of the present invention is non-contact, it does not wear, has a long life, and does not generate contamination. Furthermore, since it can be made into a structure which does not have a dead end part, propagation of bacteria can be prevented and it is applicable also when sterilization is required. In addition, since it can be completely sealed with a sealing gas, it can cope with the case of sealing powder.
本発明の軸流型シールは、回転軸のまわりに配置される軸流型非接触シールであり、シールリングおよび二次シールを含む。本発明の第1の特徴は、シールリングの内周面の同一円周面上に、少なくとも一つの圧力溝を備える点であり、好ましくは、さらに、補助溝を含む。この圧力溝には、外周面から内周面まで貫通する複数の穴が等間隔に配置されている。そして、加圧されたシールガスを、シールリングの外周面から複数の穴を介して、内周面に設けられた圧力溝に供給することによって、シールリングの内周面と回転軸の外周面との間の微小な隙間が維持される。二次シールは弾性体で構成され、シールリングを回転軸の軸方向から挟持する。 The axial flow type seal of the present invention is an axial flow type non-contact seal disposed around a rotating shaft, and includes a seal ring and a secondary seal. A first feature of the present invention is that at least one pressure groove is provided on the same circumferential surface of the inner circumferential surface of the seal ring, and preferably an auxiliary groove is further included. In the pressure groove, a plurality of holes penetrating from the outer peripheral surface to the inner peripheral surface are arranged at equal intervals. Then, the pressurized seal gas is supplied from the outer peripheral surface of the seal ring to the pressure groove provided on the inner peripheral surface through a plurality of holes, whereby the inner peripheral surface of the seal ring and the outer peripheral surface of the rotary shaft A minute gap between the two is maintained. The secondary seal is made of an elastic body, and sandwiches the seal ring from the axial direction of the rotating shaft.
圧力溝は、それぞれの同一円周上で連続する溝であっても、あるいは分断された溝であってもよい。圧力溝が分断されている場合、分断された圧力溝は、同一円周上に等間隔に配置され、そして、この各圧力溝の内部に、加圧されたシールガスを供給するためのシールガス導入穴が等間隔で配置されること(すなわち、シールガス導入穴も同一円周上で等間隔に配置されること)が必須である。分断された圧力溝内におけるシールガス導入穴の位置は任意であり、適用される機器の特性とシール条件とを考慮して決定すればよい。 The pressure grooves may be continuous grooves on the same circumference, or may be divided grooves. When the pressure grooves are divided, the divided pressure grooves are arranged at equal intervals on the same circumference, and a seal gas for supplying pressurized seal gas to the inside of each pressure groove It is essential that the introduction holes are arranged at equal intervals (that is, the seal gas introduction holes are also arranged at equal intervals on the same circumference). The position of the seal gas introduction hole in the divided pressure groove is arbitrary, and may be determined in consideration of the characteristics of the equipment to be applied and the sealing conditions.
また、圧力溝に加えて、補助溝を少なくとも1つ設けてもよい。この補助溝は、外周面から内周面に貫通する穴を有しない点で、圧力溝と異なる。この補助溝を備えることにより、供給されたシールガスの軸方向の流れが補助溝に導入され、軸方向のシールガスの流れによる動圧を発生させることができ、かつ、補助溝がシールダムとして機能し、調芯効果と一層安定した軸の回転が可能となる。なお、補助溝の設置位置(圧力溝からの距離)は、圧力溝の位置、密封流体の圧力とシールガスの圧力などを考慮して、決定される。補助溝の機能を考慮すると、通常、シールリングの内周面の端部に設けることが好ましい In addition to the pressure groove, at least one auxiliary groove may be provided. This auxiliary groove is different from the pressure groove in that it does not have a hole penetrating from the outer peripheral surface to the inner peripheral surface. By providing this auxiliary groove, the axial flow of the supplied seal gas is introduced into the auxiliary groove, and dynamic pressure can be generated by the axial seal gas flow, and the auxiliary groove functions as a seal dam. Thus, the alignment effect and more stable shaft rotation are possible. The installation position (distance from the pressure groove) of the auxiliary groove is determined in consideration of the position of the pressure groove, the pressure of the sealing fluid, the pressure of the sealing gas, and the like. Considering the function of the auxiliary groove, it is usually preferable to provide it at the end of the inner peripheral surface of the seal ring.
さらに、圧力溝はシールリングの内周面に複数設けてもよい。複数の圧力溝を有することにより、さらに安定した調芯作用が得られる。また、圧力溝と補助溝をそれぞれ複数、シールリングの内周面に設けてもよい。複数の圧力溝と複数の補助溝とを組合せることによって、上記各効果を相乗的に発揮することができ、困難なシール条件下においても、軸流型非接触シールとして、有効に機能する。なお、圧力溝および補助溝の設置位置は、密封流体の圧力とシールガスの圧力などを考慮して、決定される。 Further, a plurality of pressure grooves may be provided on the inner peripheral surface of the seal ring. By having a plurality of pressure grooves, a more stable alignment operation can be obtained. A plurality of pressure grooves and auxiliary grooves may be provided on the inner peripheral surface of the seal ring. By combining a plurality of pressure grooves and a plurality of auxiliary grooves, the above-mentioned effects can be exhibited synergistically and effectively function as an axial flow type non-contact seal even under difficult sealing conditions. The installation positions of the pressure groove and the auxiliary groove are determined in consideration of the pressure of the sealing fluid and the pressure of the sealing gas.
本発明の軸流型シールを構成するシールリングの内周面は、回転軸の外周面と10μmから500μmの微小な隙間を形成するサイズであることが好ましい。 The inner peripheral surface of the seal ring constituting the axial flow type seal of the present invention is preferably sized to form a minute gap of 10 μm to 500 μm with the outer peripheral surface of the rotating shaft.
また、シールリングに設けられる圧力溝および補助溝の深さは、シールガスの圧力を維持する観点から、5μm〜2mmであることが好ましく、シールガスの流体膜の乱れを排除できる30μm〜2mmであることがより好ましい。 Further, the depth of the pressure groove and the auxiliary groove provided in the seal ring is preferably 5 μm to 2 mm from the viewpoint of maintaining the pressure of the seal gas, and 30 μm to 2 mm which can eliminate the disturbance of the fluid film of the seal gas. More preferably.
シールガス導入穴の外周面側には、オリフィスが必要に応じて設けられる。オリフィスは、供給されるシールガスの流量を一定にする作用を有する。本発明においては、オリフィスの大きさは、0.2mmから2mmの大きさであることが好ましい。 An orifice is provided on the outer peripheral surface side of the seal gas introduction hole as necessary. The orifice has a function of making the flow rate of the supplied sealing gas constant. In the present invention, the size of the orifice is preferably 0.2 mm to 2 mm.
シールリングの材料としては、炭素、炭化ケイ素、炭化タングステン、炭化チタン、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、ステンレスなどが挙げられる。軸変動の追従に優れている点で、好ましくは、炭素、炭化ケイ素、炭化タングステン、炭化チタン、および窒化ケイ素などの比較的質量が小さい材料が用いられる。 Examples of the material for the seal ring include carbon, silicon carbide, tungsten carbide, titanium carbide, silicon nitride, aluminum oxide, and stainless steel. A material having a relatively small mass such as carbon, silicon carbide, tungsten carbide, titanium carbide, and silicon nitride is preferably used in that it is excellent in following the axial fluctuation.
弾性体からなる二次シール130としては、例えば、Oリング、ゴムシートなどが挙げられる。二次シールとして弾性体を用いることにより、回転軸の軸変動に追従しやすくなる。
Examples of the
以下、本発明の軸流型シールについて、これらの種々の実施態様を説明するが、シールリングの内周面の構造について主に説明し、その他の構造部分については、上記の説明が援用できるので、説明を省略する。 Hereinafter, the various embodiments of the axial flow type seal of the present invention will be described, but the structure of the inner peripheral surface of the seal ring will be mainly described, and the above description can be used for the other structural portions. The description is omitted.
本発明の軸流型シールは、シールリングおよび二次シールで少なくとも構成されている。図3は、本発明の軸流型シールの第1の実施態様であり、図3の(a)は全体の構成を示す縦断側面図、(b)は(a)におけるシールリングのA−A’断面図、並びに(c)および(d)は、シールリングの内径展開図である。 The axial flow type seal of the present invention comprises at least a seal ring and a secondary seal. 3A and 3B show a first embodiment of the axial flow type seal according to the present invention. FIG. 3A is a longitudinal side view showing the entire configuration, and FIG. 3B is an AA view of the seal ring in FIG. 'Cross sectional views and (c) and (d) are developed views of the inner diameter of the seal ring.
図3において、本発明の軸流型シール100は、回転軸500に取りつけられたシールリング120、シールリング120を回転軸方向から挟持する弾性体でなる二次シール130、シールリング120を覆うケーシング110、ケーシング110内の空間Xにシールガスを供給するシールガス供給口112から構成されている。シールリング120の内周面は、回転軸500の外周面と微小な隙間Yを形成している。そして、図3(b)に示すように、このシールリング100内周面の、少なくとも一つの同一円周上には、シールリング100の外周面から内周面まで貫通する複数の穴(シールガス導入穴)122が等間隔に配置された圧力溝126aが設けられている。
In FIG. 3, an axial flow type seal 100 of the present invention includes a
本発明の軸流型シール100は、シールリング120の内周面に圧力溝126aを有することが特徴である。加圧されたシールガスは、シールガス供給口112から整流部となるシールリング120の外側のスペースXに供給されてシールガスの圧力を均一化し、さらにオリフィス124を介して複数のシールガス導入穴122に入る。シールガスは、この導入穴122の内周側に設けられた圧力溝126aを介して、シールリング120と回転軸500とで形成される隙間Yに供給される。隙間Yに供給されたシールガスは、この圧力溝126aから機内側に流れ、回転軸500の周方向の同一円周上に剛性を有するシールガス層を形成することが可能となり、この結果、回転軸外周面とシールリングの内周面との平行を保つ作用(調芯作用)を発揮することができる。従って、シールリング120と回転軸500とは接触することがない。そのため、シールリングや軸の摩耗を生じることがなく、コンタミネーションの発生がない。さらにデッドエンド部を有さない構造にすることができるため、細菌の繁殖を防止でき、滅菌を要する場合にも適用可能である。また、弾性体で構成される二次シールを用いて、回転軸方向から挟持するので、調芯機能に影響を与えることなく、機内側のシールガスを機内に閉じ込める作用も奏する。従って、粉体をシールする場合にも対応できる。
The axial flow type seal 100 of the present invention is characterized by having a
この圧力溝126aは、連続的な溝でもよく、分断された溝でもよい。図3(c)および(d)は、分断された溝の例示であり、シールガス導入穴122が異なる位置に設けられた例である。圧力溝126aが分断されている場合、圧力溝126は、同一円周上に等間隔に配置され、そして、この各圧力溝126aの内部に、加圧されたシールガスを供給するためのシールガス導入穴122が等間隔で配置されること(すなわち、シールガス導入穴122も同一円周上で等間隔に配置されること)が必須である。分断された圧力溝126a内におけるシールガス導入穴122の位置は、図3(c)および(d)に示すように、任意であり、適用される機器の特性とシール条件とを考慮して決定すればよい。
The
圧力溝126aが分断されている場合、シールガス導入穴122から供給されるシールガスの静圧効果に加え、軸の回転により発生する周方向のシールガスの流れと分割溝との相互作用により動圧を発生させるため、高速回転時の安定性を大きくすることができる。
When the
上記圧力溝126aを有することにより、調芯作用が効果的に発揮されるが、この調芯機能をさらに効果的に発揮させるためには、シールリング120の内周面に、連続した補助溝(この補助溝はシールガス導入穴122を有しない)を、少なくとも一つ、圧力溝126aと平行に形成することが好ましい。また、さらに安定した調芯作用を奏するために、複数の圧力溝を設けることが好ましい。さらに、複数の圧力溝と補助溝とを備えた構成としてもよい。以下、これらの例について、説明する。
By having the
本発明の軸流型シールの第2の実施態様を説明する。この第2の態様は、圧力溝に加えて、少なくとも一つの補助溝を有する態様である。図4にその一例を示す。図4の(a)は装置全体の縦断側面図、(b)は、シールリング220の内径展開図である。この実施態様では、二次シール230として、Oリングを使用している。シールリング220の内周面には、この内周面の円周上に分断された圧力溝226aが設けられ、各圧力溝226aの中には、シールガス導入穴222が開口している。そして、この圧力溝226aに平行に、一つの連続する補助溝226bが設けられている。
A second embodiment of the axial flow type seal of the present invention will be described. The second aspect is an aspect having at least one auxiliary groove in addition to the pressure groove. An example is shown in FIG. 4A is a longitudinal side view of the entire apparatus, and FIG. 4B is a developed view of the inner diameter of the
この第2の実施態様においては、加圧されたシールガスは、シールガス供給口212から整流部となるシールリング220の外側のスペースXに供給されてシールガスの圧力を均一化し、さらにオリフィス224を介して複数のシールガス導入穴222に入る。シールガスは、この導入穴222の内周側に設けられた分断された圧力溝226aを介して、回転軸との隙間Yに供給される。圧力溝226bと平行に、同一円周上に連続する補助溝226bが設けられているので、供給されたシールガスの軸方向の流れが補助溝226bに導入される。そのため、軸方向のシールガスの流れによる動圧を発生させることができるとともに、補助溝226bが軸方向に流れるシールガスを堰き止めるシールダムとして機能する。これによって、シールリング220の内周面に存在するガスにより形成される流体膜の剛性を高めることができ、負荷能力の向上による調芯効果と一層安定した軸の回転が可能となる。これによって、実施例1と同様に、シールの磨耗防止、コンタミネーションの発生の防止、細菌の繁殖防止、粉体のシール可能という効果ももたらす。
In this second embodiment, the pressurized seal gas is supplied from the seal
第2の実施態様において、補助溝を2つ設けた実施例を図5に示す。図5の(a)は全体の構成を示す縦断側面図、および(b)は(a)におけるシールリングの内径展開図である。図5(a)および(b)は、二次シールとしてゴムシートを用い、圧力溝326aが連続した形状であり、2つの補助溝326bが、圧力溝326aの両側に、圧力溝326aと平行に設けられている。図5(c)および(d)は、二次シールとしてOリングを用い、圧力溝326aが分断されていること以外は、図5(a)および(b)と同じである。
FIG. 5 shows an example in which two auxiliary grooves are provided in the second embodiment. FIG. 5A is a longitudinal side view showing the entire configuration, and FIG. 5B is a developed view of the inner diameter of the seal ring in FIG. 5 (a) and 5 (b), a rubber sheet is used as a secondary seal, and the
図5(a)および(b)において、軸流型非接触シール300は、回転軸500の周囲に配置され、ケーシング310内に、シールリング320および二次シール(ゴムシート)330を含む。シールリング320の内周面には、一つの円周上に連続する圧力溝326aが設けられ、この圧力溝326aを挟むように2つの補助溝326bが圧力溝326aに平行に(すなわち、同一円周上で連続するように)設けられている。
5A and 5B, the axial flow type
この軸流型非接触シール300において、加圧されたシールガスは、ケーシング310に設けられたシールガス供給口312からシールリングの外側のスペースXに供給され、さらにオリフィス324を介して複数のシールガス導入穴322に入る。シールガスは、この導入穴322の内周側に設けられた連続する圧力溝326aを介して、回転軸との隙間Yに供給される。供給されたシールガスの軸方向の流れは、2つの補助溝326bに導入される。そのため、軸方向のシールガスの流れによる動圧を発生させることができるとともに、2つの補助溝326bが軸方向に流れるシールガスを堰き止めるシールダムとして機能する。このため、補助溝326bが一つの場合に比べて、さらにシールリング320の内周面に存在するガスにより形成される流体膜の剛性を高めることができ、負荷能力の向上による調芯効果と一層安定した軸の回転が可能となる。これによって、上記と同様に、シールの磨耗防止、コンタミネーションの発生の防止、細菌の繁殖防止、粉体のシール可能という効果ももたらす。
In the axial flow type
図5(c)および(d)においては、図5(a)および(b)と、圧力溝326aが分断されている点が異なっている。上記のように、圧力溝326aが分断されている場合、高速回転時の安定性を大きくすることができる。
5 (c) and 5 (d) differ from FIGS. 5 (a) and 5 (b) in that the
なお、第2の実施態様において、圧力溝326aと補助溝326bとの距離(第4図においては、圧力溝226aと補助溝226bとの距離)は、上記の通り、密封流体の圧力とシールガスの圧力などを考慮して決定されるが、補助溝の機能を考慮すると、通常、シールリングの内周面の端部に設けることが好ましい。図5のような場合、圧力溝326aがシールリング320の中央部に設けられ、補助溝326bを圧力溝326aに対称に、かつ等間隔で、シールリング320の端部に設けてもよい。
In the second embodiment, the distance between the
本発明の軸流型シールの第3の実施態様を説明する。この第3の態様は、2以上の圧力溝を有する態様である。図6にその一例を示す。図6(a)において、シールリング420の内周面には、シールガスの導入穴422を備えた圧力溝426aが2つ平行に設けられている。複数の圧力溝426aを有することにより、シールリング420の内周面(隙間Y)におけるシールガスの分布を均等にすることができ、安定性に優れた調芯効果を奏することができる。
A third embodiment of the axial flow type seal of the present invention will be described. This third aspect is an aspect having two or more pressure grooves. An example is shown in FIG. In FIG. 6A, two
図6(b)は、図6(a)と同様、2つの圧力溝426aが平行に設けられている態様である。この位置は、密封流体の圧力とシールガスの圧力などを考慮して決定される。
FIG. 6B shows an embodiment in which two
図6(c)は、シールリング420の内周面に、2つの圧力溝426aと1つの補助溝426bを有する場合を示す。補助溝426bは複数あってもよい。このように、複数の圧力溝と複数の補助溝とを組合せ、さらに、圧力溝の構造(連続あるいは分断)とを組合せることによって、上記各効果を相乗的に発揮することができ、困難なシール条件下においても、軸流型非接触シールとして、有効に機能する。複数の圧力溝および複数の補助溝を配置すると、調芯作用と軸の回転安定性が高められるが、さらにこの効果を高めるために、圧力溝を挟んで、補助溝が複数、圧力溝と平行に形成されることが好ましい。補助溝の位置は、圧力溝の位置、密封流体の圧力とシールガスの圧力などを考慮して、決定される(すなわち、圧力溝との距離が決定される)が、通常のシール条件では、圧力溝と隣接する補助溝の距離が等しい場合でも、充分な調芯効果と安定したシール性能が期待される。圧力溝と補助溝をそれぞれ2つ有する場合を図6(d)に示す。図6(d)のシールリング420は、圧力溝426aと補助溝426bとの距離aを等しくした例である。このような形態のシールリングは、通常のシール条件下において安定したシール性能と調芯効果が期待される。
FIG. 6C shows a case where two
本発明の軸流型非接触シールは、比較的コンパクトな構造であるため、従来、リップシールしか取り付けることができなかった小軸径の回転軸の軸封部に適用できる。本発明のシールリングは、非接触のため摩耗がなく、したがって、長寿命でありかつコンタミネーションを発生しない。さらにデッドエンド部を有さない構造にすることができるため、細菌の増殖を防止でき、滅菌を要する場合にも適用可能である。また、シールガスによって完全にシール可能であるため、粉体にも対応できる。このように、比較的小型でありかつ滅菌の必要がある食品・医薬品の製造の分野で使用される装置に適する。 Since the axial flow type non-contact seal of the present invention has a relatively compact structure, it can be applied to a shaft seal portion of a rotary shaft having a small shaft diameter, to which only a lip seal can be conventionally attached. The seal ring of the present invention has no wear due to non-contact, and therefore has a long life and does not generate contamination. Furthermore, since it can be set as a structure which does not have a dead end part, the proliferation of bacteria can be prevented and it is applicable also when sterilization is required. Further, since it can be completely sealed with a sealing gas, it can also be used for powder. Thus, it is suitable for an apparatus used in the field of manufacturing foods and pharmaceuticals that are relatively small and need to be sterilized.
1 回転軸
2 シールリング
3 導入穴
4 収容室
5 圧力密封液体供給穴
6 ピン
7 圧力密封液体
8 隙間
11 ケーシング
12 回転軸
13 高圧室
14 軸封液の供給口
15 シールリング
16 軸封液の流出口
17 低圧室
18 導入孔
19 供給孔
20 円周溝
21 排液孔
100、300、400 軸流型シール
110、310 ケーシング
112、212、312 シールガス供給口
120、220、320、420 シールリング
122、222、322、422 シールガス導入穴
124、224、324、424 オリフィス
126a、226a、326a、426a 圧力溝
126b、226b、326b、426b 連続溝
130、230、330、430 二次シール
500 回転軸
X 外側のスペース
Y 隙間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating shaft 2
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