JP2018013247A - 非接触環状シール - Google Patents
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Abstract
【構成】ポンプの回転部と固定部との対向部位の間隙をシールするための非接触環状シールであって、前記回転部に軸封特性の優れた第1のシール構造45を備え、前記固定部に振動特性の優れた第2のシール構造47を備えている、非接触環状シール。
こと。
【選択図】図3
Description
図1は、本実施形態に係る非接触環状シールが適用される、高圧ポンプ(多段遠心ポンプ)1の断面図を示す。この断面図を用いて、流体の流れ漏洩箇所について説明する。この高圧ポンプは、電動機に連結されて回転する主軸11と、主軸11に嵌合されてこの主軸11と共に回転する羽根車21a、21b、21cと、羽根車21a、21b、21cを収容するケーシング31と、ケーシング31に取り付けられて、主軸11を回転自在に支持する軸受41a、41bとを備えている。この高圧ポンプを回転駆動するための電動機(図示略)は、主軸11の左端に嵌合されたカップリング13を介して連結される。
第1の実施形態で用いる非接触環状シールとしては、軸封特性は優れているが振動特性については考慮しないシールとして、もっとも軸封性能の高いネジ溝シールを採用した。一方、軸封特性は考慮せず振動特性が優れたシールとして、ダンバーシールを採用した。ダンパーシールの中でも、特に軸封性能、振動特性が良好なハニカムパターンシールを採用した。
発揮して振動を低減するように働き、懸念された振動が抑えられる。尚、ダンパーシールは、そのシール構造が有する凹凸により圧力損失を生じさせ、流体の漏洩量を減少させる効果もある。
次に、図4に基づいて、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態は、固定部側にホールパターンシール46を用いた非接触環状シールである。回転部側のネジ溝シールは図3に開示したものと同一であるので、以下では固定部側の構造についてのみ説明する。固定部側には、回転軸11のネジ溝シールを取り囲むように、環状のホールパターンシール46が形成されている。ホールパターンシール46は、固定部側の内周面に多数の円形穴(ホールパターンの凹部)が形成された構造である。 本発明に用いた円形穴の直
径は3〜7mmであり、相互に隣接する円形穴の間の距離は4〜9mmである。但し、これらの値も一例であって、これらの値に限定されるものではない。
出願人は本実施形態に係る非接触環状シールを開発するにあたり、軸封特性と振動特性に関し、様々な種類のシール構造の比較を行った。比較は、軸封性能(漏洩流量)と振動特性(不安定性)に関して、従来技術(1)から(5)と、本実施形態(6)、(7)とによって行った。すなわち、従来技術としては、(1)平滑シール(回転部側:平滑+固定部側:平滑)
、(2)平行溝シール(回転部側:平滑+固定部側:平行溝)、(3)ダンパーシール(回転部側:平滑+固定部側:ハニカムパターン)、(4)回転部側ネジ溝シール(回転部側:ネジ
溝+固定部側:平滑)、(5)両側ネジ溝シール(回転部側:ネジ溝+固定部側:ネジ溝)
を比較例とした。一方、(6)および(7)が本実施形態に係る非接触環状シールであり、回転部側:ネジ溝+固定部側:ダンパーシールの組み合わせである。より詳しくは、(6)回転
部側:ネジ溝+固定部側:ホールパターン、(7)回転部側:ネジ溝+固定部側:ハニカム
パターンの性能を比較した。
に係る発明である(6)および(7)の回転部側:ネジ溝+固定部側:ダンパーシールの組み合わせは、従来技術の両側ネジ溝シール並みに良く、特に、(7)の回転部側:ネジ溝+固定
部側:ハニカムパターンシールが良いことがわかる。
ダンパーシール(ハニカム)がもっとも良好で、(1)両側平滑シールおよび(2)固定部側:平行溝シール+回転部側:平滑が続いて良い、ということである。本実施形態の回転部側:ネジ溝+固定部側:ダンパーシールの組み合わせは、これらに次いで良いことがわかる。
ニカム)がもっとも優れたシール構造であることが分かる。なお、(6)回転部側:ネジ溝
+固定部側:ダンパーシール(ホールパターン)の場合でも、(7)に比べて、軸封特性お
よび振動特性が僅かに劣るだけであって、両特性の調和は、従来技術の組み合わせ(1)か
ら(5)と比べて良好である。
21a 1段目羽根車
21b 2段目羽根車
21c 3段目羽根車
33 ポンプ吸込口
35a、35b、35c 流路
37 ポンプ吐出口
41 非接触シール
43 非接触シール
36 低圧側流路
45 ネジ溝シール
47 ダンパーシール(ホールパターン)
47 ダンパーシール(ハニカムパターン)
Claims (5)
- ポンプの回転部と固定部との対向部位の間隙をシールするための非接触環状シールであって、
前記回転部に軸封特性の優れた第1のシール構造を備え、
前記固定部に振動特性の優れた第2のシール構造を備えている、非接触環状シール。 - 前記第1のシール構造は、前記回転部に設けられたネジ溝シール構造であり、
前記第2のシール構造は、前記固定部に設けられたダンパーシール構造である、請求項1に記載の非接触環状シール。 - 前記ダンパーシール構造は、ハニカムパターン凹部又はホールパターン凹部である、請求項2に記載の非接触環状シール。
- 前記ハニカムパターン凹部を構成する六角形穴の最長対角線の長さ若しくはホールパターンを構成する円形穴の直径は3〜7mmであり、隣接する2つの六角形穴または2つの円形穴の相互間距離は4〜9mmである、請求項3に記載の非接触環状シール。
- 電動機と、
前記電動機と連結されて回転する主軸と、
前記主軸に嵌合されてこの主軸と共に回転する羽根車と、
前記羽根車を収容するケーシングと、
前記ケーシングに取り付けられて、前記主軸を回転自在に支持する軸受と、
上記請求項1から4の何れかに記載の非接触環状シールと、を備えている回転機械。
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