JP2891900B2 - Non-contact type mechanical seal - Google Patents

Non-contact type mechanical seal

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JP2891900B2
JP2891900B2 JP7140949A JP14094995A JP2891900B2 JP 2891900 B2 JP2891900 B2 JP 2891900B2 JP 7140949 A JP7140949 A JP 7140949A JP 14094995 A JP14094995 A JP 14094995A JP 2891900 B2 JP2891900 B2 JP 2891900B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えばタービン,ブロ
ワ,遠心圧縮機等の主として気体(窒素,アルゴン,水
素,天然ガス,空気等)を扱う回転機器において好適に
使用される非接触形メカニカルシールに関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-contact type mechanical device which is preferably used in rotating equipment mainly dealing with gases (nitrogen, argon, hydrogen, natural gas, air, etc.) such as turbines, blowers, centrifugal compressors and the like. It is about a seal.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のこの種の非接触形メカニカルシー
ルとしては、図6〜図8に示す如く、回転軸2に固定さ
れた回転密封環3と、回転軸2に遊嵌されており、シー
ルケース1に形成した円形の保持孔1cに第一Oリング
7を介して二次シールされた状態で軸線方向移動自在に
挿通保持された筒状の被保持部5aとその前端部に形成
された環状の押圧部5bとからなる断面L字形の保持環
5と、シールケース1と保持環5の押圧部5bとの間に
介装されたスプリング6と、回転密封環3と保持環5と
の間に配して回転軸2に遊嵌されており、スプリング6
により保持環5を介して回転密封環3へと押圧附勢され
た静止密封環4と、押圧部5bの前面に形成した環状溝
11に保持されており、該押圧部5bの前面と静止密封
環4の背面との間を二次シールされた非接触状態に保持
する第二Oリング10と、を具備して、回転密封環3と
静止密封環4との対向端面である密封端面3a,4aに
おいて、その相対回転作用及び一方の密封端面3aに形
成した動圧発生溝3bの作用により、密封端面3a,4
aを非接触状態に保持させつつ、密封端面3a,4aの
外周側領域である第一流体領域Hと内周側領域である第
二流体領域Lとをシールさせるように構成されたもの
(以下「従来シール」という)がよく知られている。
2. Description of the Related Art As a conventional non-contact type mechanical seal of this kind, as shown in FIGS. 6 to 8, a rotary seal ring 3 fixed to a rotary shaft 2 and a rotary seal 2 are loosely fitted. A cylindrical holding portion 5a is formed in a circular holding hole 1c formed in the seal case 1 so as to be axially movably inserted and held in a state of being secondarily sealed via a first O-ring 7, and is formed at a front end portion thereof. A holding ring 5 having an L-shaped cross section and a spring 6 interposed between the seal case 1 and the pressing portion 5b of the holding ring 5, a rotary sealing ring 3, and a holding ring 5; And is loosely fitted to the rotating shaft 2, and the spring 6
The stationary sealing ring 4 is pressed and urged to the rotary sealing ring 3 via the holding ring 5 and the annular groove 11 formed on the front surface of the pressing portion 5b. A second O-ring 10 for maintaining a non-contact state of secondary sealing between the back face of the ring 4 and a sealing end face 3 a, which is an end face of the rotating sealing ring 3 and the stationary sealing ring 4. 4a, due to the relative rotation action and the action of the dynamic pressure generating groove 3b formed in one of the sealing end faces 3a, the sealing end faces 3a, 4
a to seal the first fluid region H, which is the outer peripheral region of the sealed end faces 3a, 4a, and the second fluid region L, which is the inner peripheral region, while keeping the a in a non-contact state (hereinafter, referred to as “the first fluid region H”). "Conventional seals" are well known.

【0003】ところで、回転密封環3、静止密封環4及
び保持環5は、その機能の違いから、夫々、熱膨張係
数,ヤング率の異なる異質材で構成されている。例え
ば、回転密封環3はWC,SiC等の超硬質材で、静止
密封環4は回転密封環3の構成材に比して軟質のカーボ
ン等で、保持環5はSUS304,Ti等の金属材で構
成されている。一方、回転密封環3、静止密封環4及び
保持環5には運転に伴う発熱や機器のシステム圧によっ
て熱歪みや圧力歪み(以下「歪み」というときは、これ
らの歪みをいうものとする)が生じるが、これらの歪み
量や歪み状態は同一ではなく、構成材質の違いから相異
する。特に、構成材質上、保持環5の歪み量は回転密封
環3及び静止密封環4のそれに比して極めて大きい。
The rotary seal ring 3, the stationary seal ring 4, and the holding ring 5 are made of different materials having different coefficients of thermal expansion and Young's modulus, respectively, due to their different functions. For example, the rotary seal ring 3 is made of an ultra-hard material such as WC or SiC, the stationary seal ring 4 is made of carbon or the like, which is softer than the components of the rotary seal ring 3, and the holding ring 5 is made of a metal material such as SUS304 or Ti. It is composed of On the other hand, the rotary seal ring 3, the stationary seal ring 4, and the holding ring 5 have thermal distortion and pressure distortion due to heat generated during operation and system pressure of equipment (hereinafter, these distortions are referred to as these distortions). However, these distortion amounts and distortion states are not the same, but differ from each other due to the difference in constituent materials. In particular, due to the constituent materials, the amount of distortion of the holding ring 5 is much larger than that of the rotating sealing ring 3 and the stationary sealing ring 4.

【0004】したがって、静止密封環4と保持環5とが
嵌合等により一体化されている場合には、両環4,5の
接触部分においてそれらの歪みが相互に干渉することに
なり、その結果、静止密封環4については、保持環5の
歪みの影響を強く受けて、それ自身の歪みとは全く異な
る歪み状態を呈することなる。このため、静止側密封端
面4aの平滑度や回転側密封端面3aに対する同心度,
平行度が損なわれて、密封端面3a,4a間に発生する
動圧が不均一となったり、極端な場合には、動圧発生不
良や密封端面3a,4aの局部的接触といった不測の事
態を生じて、長期に亘って良好なシール機能を発揮し得
ないといった問題が生じる。特に、かかる問題は高圧,
高速条件下において顕著に生じ、かかるシール条件下で
の使用をより困難とする。
Therefore, when the stationary sealing ring 4 and the holding ring 5 are integrated by fitting or the like, their strains interfere with each other at the contact portions of the two rings 4 and 5, and the As a result, the stationary sealing ring 4 is strongly affected by the distortion of the retaining ring 5 and exhibits a completely different distortion state from its own distortion. For this reason, the smoothness of the stationary sealing end face 4a and the concentricity with the rotating sealing end face 3a,
If the degree of parallelism is impaired, the dynamic pressure generated between the sealing end faces 3a, 4a becomes non-uniform, and in extreme cases, unexpected situations such as poor dynamic pressure generation or local contact of the sealing end faces 3a, 4a may occur. This causes a problem that a good sealing function cannot be exhibited over a long period of time. In particular, such problems are high pressure,
This occurs significantly under high speed conditions, making it more difficult to use under such sealing conditions.

【0005】そこで、従来シールでは、図6及び図7に
示す如く、第二Oリング10の一部を環状溝11から突
出させることによって、静止密封環4の背面と保持環5
の前面との間に微小なクリアランス12が形成されるよ
うに構成し、静止密封環4が保持環5の歪みによる悪影
響を受けることがないように図っている。すなわち、静
止密封環4と保持環5とが第二Oリング10を介して間
接的に接触しているのみであるから、圧力変動,温度変
化等により両環4,5に異なる歪みが生じた場合にも、
それらの歪みは第二Oリング10の弾性変形により吸収
されて相互に干渉せず、静止密封環4が保持環5の歪み
による悪影響を受けることがない。なお、第一Oリング
7は、図6〜図8に示す如く、シールケース1の保持孔
1cの内周面と保持環5の被保持部5aの外周面との間
に、保持孔1cの両側に設けた環状の係止部9a,9b
により第一流体領域方向及び第二流体領域方向への飛び
出しを阻止された状態で装填されている。
Therefore, in the conventional seal, as shown in FIGS. 6 and 7, a part of the second O-ring 10 protrudes from the annular groove 11 so that the back surface of the stationary sealing ring 4 and the holding ring 5 are formed.
A small clearance 12 is formed between the stationary sealing ring 4 and the front surface of the holding ring 5 so as not to be adversely affected by the distortion of the holding ring 5. That is, since the stationary sealing ring 4 and the holding ring 5 are only in indirect contact with each other via the second O-ring 10, different strains occur in the rings 4 and 5 due to pressure fluctuation, temperature change, and the like. In some cases,
These distortions are absorbed by the elastic deformation of the second O-ring 10 and do not interfere with each other, so that the stationary sealing ring 4 is not adversely affected by the distortion of the holding ring 5. As shown in FIGS. 6 to 8, the first O-ring 7 is provided between the inner peripheral surface of the holding hole 1 c of the seal case 1 and the outer peripheral surface of the held portion 5 a of the holding ring 5. Annular locking portions 9a, 9b provided on both sides
And is prevented from jumping out toward the first fluid region and the second fluid region.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来シール
は、第一流体領域Hと第二流体領域Lとの圧力関係が逆
転するような条件下では好適に使用することができず、
適用できるシール条件や機器が大幅に制限されるもので
あった。
However, the conventional seal cannot be suitably used under conditions where the pressure relationship between the first fluid region H and the second fluid region L is reversed.
Applicable sealing conditions and equipment were greatly limited.

【0007】例えば、従来シールをガスタービンの軸封
装置として使用した場合、タービンの運転時において
は、機内領域である第一流体領域Hの圧力(タービンガ
ス圧)が機外領域である第二流体領域Lの圧力(大気
圧)より高く、正圧が作用するが、タービンの起動時に
は、機内領域Hが負圧になって逆圧が作用することにな
る。このように両流体領域H,Lの圧力関係が逆転する
場合には、静止密封環4及び保持環5に作用する圧力分
布が、図7及び図8に示す如く、正圧作用時と逆圧作用
時とで大きく異なる。
For example, when a conventional seal is used as a shaft sealing device for a gas turbine, during operation of the turbine, the pressure (turbine gas pressure) in the first fluid region H, which is an in-machine region, is increased when the turbine is operated. Although a positive pressure is applied higher than the pressure (atmospheric pressure) of the fluid region L, when the turbine is started, the in-machine region H becomes a negative pressure and a counter pressure is applied. When the pressure relationship between the two fluid regions H and L is reversed in this way, the pressure distribution acting on the stationary sealing ring 4 and the holding ring 5 is, as shown in FIGS. It differs greatly from when it works.

【0008】すなわち、正圧が作用する場合には、静止
密封環4の前面及び背面に、図7(A)に示す如き圧力
分布をなす正圧(タービンガス圧)による押圧力F1
2が作用し、保持環5の前面及び背面に、同図(B)
に示す如き圧力分布をなす押圧力F3 ,F4 が作用す
る。押圧力F1 は、静止密封環4の密封端面4aに作用
するものであって、密封端面3a,4a間に発生する動
圧によるものであり、押圧力F2 は、静止密封環4の背
面における第一流体領域Hに臨む環状領域、つまり密封
端面4aの外周面に対応する箇所から第二Oリング10
によるシール箇所に至る環状領域に作用する正圧による
ものである。なお、静止密封環4の外径は密封端面4a
の外径より大きくなっているため、その外周側凸部4b
の前面及び背面にも押圧力F´1 ,F´2 が作用する
が、これらの押圧力F´1 ,F´2 は方向反対にして大
きさ同一のものであって相殺されることから、静止密封
環4には押圧力F1 ,F2 のみが作用するものとする。
また、押圧力F3 は、保持環5の前面における第一流体
領域Hに臨む環状領域、つまり押圧部5bの外周箇所か
ら第二Oリング10によるシール箇所に至る環状領域に
作用する正圧によるものであり、押圧力F4 は、保持環
5の背面における第一流体領域Hに臨む環状領域、つま
り押圧部5bの外周箇所から第一Oリング7によるシー
ル箇所に至る環状領域に作用する正圧によるものであ
る。
That is, when a positive pressure is applied, a pressing force F 1 , which is a positive pressure (turbine gas pressure) having a pressure distribution as shown in FIG.
F 2 acts on the front and back of the retaining ring 5, as shown in FIG.
The pressing forces F 3 and F 4 having the pressure distribution shown in FIG. Pressing force F 1 is for acting on the sealing end surface 4a of the stationary seal ring 4, the sealing end faces 3a, is due to the dynamic pressure generated between 4a, the pressing force F 2 is the back of the stationary seal ring 4 From the annular region facing the first fluid region H, that is, the portion corresponding to the outer peripheral surface of the sealed end face 4a.
This is due to the positive pressure acting on the annular area leading to the sealing location. The outer diameter of the stationary sealing ring 4 is the sealing end face 4a.
Is larger than the outer diameter of the outer peripheral side convex portion 4b.
The pressing forces F ′ 1 and F ′ 2 also act on the front and back surfaces of the, but since these pressing forces F ′ 1 and F ′ 2 are opposite in direction and have the same size and are offset, It is assumed that only the pressing forces F 1 and F 2 act on the stationary sealing ring 4.
Further, the pressing force F 3 is a positive pressure acting on an annular region facing the first fluid region H on the front surface of the holding ring 5, that is, an annular region from the outer peripheral portion of the pressing portion 5 b to the sealing portion by the second O-ring 10. The pressing force F 4 is a positive force acting on an annular area facing the first fluid area H on the back surface of the holding ring 5, that is, an annular area extending from the outer peripheral portion of the pressing portion 5 b to the sealing portion of the first O-ring 7. It is due to pressure.

【0009】一方、逆圧が作用する場合には、静止密封
環4の前面及び背面に、図8(A)に示す如き圧力分布
をなす逆圧による押圧力f1 ,f2 が作用し、保持環5
の前面及び背面に、同図(B)に示す如き圧力分布をな
す逆圧による押圧力f3 ,f 4 が作用する。押圧力f1
は、静止密封環4の密封端面4aに作用するものであっ
て、密封端面3a,4a間に作用する逆圧によるもので
あり、押圧力f2 は、静止密封環4の背面における第二
流体領域Lに臨む環状領域、つまり静止密封環4の内周
箇所から第二Oリング10によるシール箇所に至る環状
領域に作用する逆圧によるものである。また、押圧力f
3 は、保持環5の前面における第二流体領域Lに臨む環
状領域、つまり保持環5の内周箇所から第二Oリング1
0によるシール箇所に至る環状領域に作用する逆圧によ
るものであり、押圧力f4 は、保持環5の背面における
第二流体領域Lに臨む環状領域、つまり保持環5の内周
箇所から第一Oリング7によるシール箇所に至る環状領
域に作用する逆圧によるものである。
On the other hand, when back pressure is applied, static sealing is required.
A pressure distribution as shown in FIG.
Pressure f due to reverse pressure1, FTwoActs on the retaining ring 5
Pressure distribution as shown in FIG.
Pressing force f due to back pressureThree, F FourWorks. Pressing force f1
Acts on the sealing end face 4a of the stationary sealing ring 4.
And the back pressure acting between the sealing end faces 3a and 4a.
Yes, pressing force fTwoIs the second on the back of the stationary sealing ring 4.
An annular area facing the fluid area L, that is, the inner circumference of the stationary sealing ring 4
From the point to the sealing point by the second O-ring 10
This is due to the back pressure acting on the area. Also, the pressing force f
ThreeIs a ring facing the second fluid region L on the front surface of the holding ring 5.
The second O-ring 1
0 due to the back pressure acting on the annular area up to the sealing point
And the pressing force fFourOn the back of the retaining ring 5
An annular area facing the second fluid area L, that is, the inner circumference of the retaining ring 5
Annular area from the point to the sealing point by the first O-ring 7
This is due to the back pressure acting on the area.

【0010】このように静止密封環4及び保持環5に作
用する圧力分布が変化する条件下で所定のシール機能を
発揮させるためには、第一に、正圧作用時及び逆圧作用
時の何れにおいても密封端面3a,4a間が非接触状態
に保持されること、つまりF 1 >F2 及びf1 >f2
なること(以下「第一条件」という)が当然に必要であ
る。
In this manner, the stationary sealing ring 4 and the holding ring 5
Use the specified sealing function under conditions where the pressure distribution used changes.
First of all, in order to exert it,
No contact between the sealed end faces 3a and 4a at any time
, That is, F 1> FTwoAnd f1> FTwoWhen
(Hereinafter referred to as "first condition")
You.

【0011】而して、押圧力F2 ,f2 は静止密封環4
の背面において正圧及び逆圧が作用する環状領域の軸線
直交面への投影面積つまり受圧面積によって決定され、
かかる受圧面積は第二Oリング10によるシール箇所の
直径(以下「第二シール径」という)d0 により一義的
に且つ任意に決定することが可能である。したがって、
第二シール径d0 を適当に設定して、押圧力F2 ,f2
がF1 >F2 及びf1>f2 となるように構成しておく
ことができ、第一条件を満たすことは容易であり、格別
の困難はない。なお、第二シール径d0 は、上記した如
く第二Oリング10によるシール箇所(つまり第二Oリ
ング10と静止密封環4との接触箇所)の直径である
が、かかるシール箇所は、両環4,5の熱歪み,圧力
歪,振動等による相対変位に追従すること等による第二
Oリング10の変形,変位によって変動し、一義的に決
定することができないから、静止密封環4の背面に作用
する正圧,逆圧の分布ないし押圧力F2 ,f2 は、設計
上、環状溝11の内外径d1 ,d2 を第二シール径d0
として決定される。けだし、内径d1 をF1 >F2 とな
るように設定し、外径d2 をf1 >f2 となるように設
定しておくと、d1 <d 0 <d2 であるから、第二シー
ル径d0 が第二Oリング10の変形,変位により変動し
た場合にも、常に、第一条件が満足されることになるか
らである。当該非接触形メカニカルシールにあっては、
両流体領域H,Lの圧力関係が逆転することを予定しな
いものも含めて、環状溝11の内外径d1 ,d2 は、第
一条件が満たされるように、つまりF1 >F2 について
は当然に、f1 >f2 については他の条件を満足させる
結果、必然的に満たされることになる。例えば、環状溝
11の内外径d1 ,d2 を密封端面4aの外径に比して
相当以上小さくしておかないと、押圧力F2 が小さくな
りすぎて、動圧力F1 とのバランスが維持できないこと
から、必然的に、逆圧が作用した場合、f1 >f2 とな
る。
Therefore, the pressing force FTwo, FTwoIs stationary seal ring 4
Axis of the annular area where positive and reverse pressures act on the back of the
Determined by the projected area on the orthogonal plane, that is, the pressure receiving area,
The pressure receiving area is determined by the area of the seal by the second O-ring 10.
Diameter (hereinafter referred to as “second seal diameter”) d0More unique
And can be determined arbitrarily. Therefore,
Second seal diameter d0Is set appropriately and the pressing force FTwo, FTwo
Is F1> FTwoAnd f1> FTwoBe configured so that
Can meet the first condition easily and specially
There is no difficulty. The second seal diameter d0Is as described above
The second O-ring 10 seals (that is, the second O-ring 10).
(The contact point between the ring 10 and the stationary sealing ring 4).
However, such seal points are caused by thermal distortion and pressure of both rings 4 and 5.
Second by following relative displacement due to strain, vibration, etc.
It fluctuates due to deformation and displacement of the O-ring 10 and is uniquely determined.
Acting on the back of the stationary sealing ring 4
Distribution of positive and reverse pressures or pressing force FTwo, FTwoIs the design
Upper, inner and outer diameters d of the annular groove 111, DTwoIs the second seal diameter d0
Is determined as The inside diameter d1To F1> FTwoTona
So that the outer diameter dTwoTo f1> FTwoSo that
If you specify1<D 0<DTwoSo the second sea
Diameter d0Fluctuates due to deformation and displacement of the second O-ring 10.
If the first condition is always satisfied
It is. In the non-contact type mechanical seal,
It is not planned that the pressure relationship between the two fluid regions H and L is reversed.
Inner and outer diameters d of the annular groove 111, DTwoIs the
So that one condition is satisfied, that is, F1> FTwoabout
Is, of course, f1> FTwoAbout satisfy other conditions
As a result, it will inevitably be satisfied. For example, an annular groove
11 inner and outer diameter d1, DTwoIs smaller than the outer diameter of the sealing end face 4a.
If you do not make it much smaller, the pressing force FTwoIs small
Too much, dynamic pressure F1Inability to maintain balance with
Inevitably, if back pressure acts, f1> FTwoTona
You.

【0012】第二に、正圧作用時及び逆圧作用時の何れ
においても第二Oリング10による二次シール機能が充
分に発揮されることが必要であり、そのためには、第一
条件(F1 >F2 及びf1 >f2 )を満足することを前
提として、F3 <F4 及びf 3 <f4 となること(以下
「第二条件」という)が必要である。すなわち、正圧作
用時においてF1 >F2 ,F3 <F4 となり、逆圧作用
時においてf1 >f2,f3 <f4 となっておれば、常
に、静止密封環4と保持環5とが接近方向に押圧された
状態となり、第二Oリング10が両環4,5間に挟圧さ
れた状態に保持されるため、第二Oリング10による二
次シール機能が充分に発揮されるからである。一方、こ
のような条件を満足しないときは、静止密封環4と保持
環5との相対間隔が第二Oリング10の弾性変形限度以
上に拡がって、第二Oリング10による二次シール機能
が低下したり、極端な場合には、第二Oリング10が環
状溝11から食み出したり脱落して、当該二次シール機
能が喪失する虞れがあるからである。
Second, either during positive pressure action or reverse pressure action
The secondary sealing function of the second O-ring 10 is
Needs to be fully demonstrated
Condition (F1> FTwoAnd f1> FTwoBefore satisfying
As a suggestion, FThree<FFourAnd f Three<FFour(Below
"Second condition") is required. In other words, positive pressure
In use, F1> FTwo, FThree<FFourAnd back pressure action
At time f1> FTwo, FThree<FFourIf it is
Then, the stationary sealing ring 4 and the retaining ring 5 are pressed in the approaching direction.
Then, the second O-ring 10 is pressed between both rings 4 and 5.
The second O-ring 10
This is because the next sealing function is sufficiently exhibited. On the other hand,
When the above conditions are not satisfied, the stationary sealing ring 4 is held.
The relative distance from the ring 5 is less than the elastic deformation limit of the second O-ring 10
Expanding upward, secondary sealing function by the second O-ring 10
Is reduced or in extreme cases, the second O-ring 10
The secondary sealing machine
This is because there is a possibility that the performance may be lost.

【0013】そして、押圧力F3 ,f3 及びF4 ,f4
は保持環5の前面及び背面において正圧及び逆圧が作用
する環状領域の軸線直交面への投影面積つまり受圧面積
によって決定され、かかる受圧面積は第二シール径d0
及び第一Oリング7によるシール箇所の直径(以下「第
一シール径」という)D0 により一義的に且つ任意に決
定することができる。ところで、設計上、保持環5の前
面に作用する正圧,逆圧による圧力分布ないし押圧力F
3 ,f3 は、上記した如く第二Oリング10の変形,変
位による第2シール径d0 の変動を考慮して、環状溝1
1の内外径d1,d2 を基準として決定される(d1
0 <d2 )が、保持環5の背面に作用する正圧,逆圧
による圧力分布ないし押圧力F4 ,f4 については、第
一Oリング7によるシール箇所が常に被保持部5aの外
周面であり、第二Oリング10のように保持環5との接
触箇所が変動しないから、第一シール径d0 のような配
慮をする必要がなく、被保持部5aの外径D1 で特定さ
れる第一シール径D0 (=D1 )を基準として決定され
る。
The pressing forces F 3 , f 3 and F 4 , f 4
Is determined by the projected area of the annular region on the front and back sides of the holding ring 5 where the positive pressure and the reverse pressure act on the plane orthogonal to the axis, that is, the pressure receiving area, and the pressure receiving area is the second seal diameter d 0.
And the diameter (hereinafter, referred to as “first seal diameter”) D 0 of the sealing portion by the first O-ring 7, and can be uniquely and arbitrarily determined. By the way, the pressure distribution or the pressing force F due to the positive pressure and the reverse pressure acting on the front surface of the holding ring 5 is designed.
3 and f 3 are determined by taking into account the variation of the second seal diameter d 0 due to the deformation and displacement of the second O-ring 10 as described above.
1 is determined based on the inner and outer diameters d 1 and d 2 (d 1 <
When d 0 <d 2 ), the pressure distribution or the pressing force F 4 , f 4 due to the positive pressure and the reverse pressure acting on the back surface of the holding ring 5, the sealing position by the first O-ring 7 is always the position of the held portion 5 a. Since it is the outer peripheral surface and the contact point with the holding ring 5 does not fluctuate like the second O-ring 10, there is no need to consider such as the first seal diameter d 0 and the outer diameter D 1 of the held portion 5a. Is determined based on the first seal diameter D 0 (= D 1 ) specified by

【0014】しかし、従来シールでは、第一シール径D
0 と第二シール径d0 との関係(つまり環状溝11の内
外径d1 ,d2 と被保持部5aの外径D1 との関係)を
如何に設定したとしても、当該シール構造上、第二条件
を満たすことは不可能である。すなわち、第二シール径
0 を第一条件(F1 >F2 ,f1 >f2 )を満足する
範囲において第一シール径D0 よりも大きくしておくこ
と或いは小さくしておくことは、何れも可能であるが、
0 >D0 (d1 ≧D1 )としておくと、F3<F4
なるもf3 4 となり、逆にd0 <D0 (d2
1 )としておくと、f3 <f4 となるもF3 4
なる。実際、従来シールでは、環状溝11の内径d1
被保持部5aの外径D1 と同一若しくは若干大きくして
いる(具体的には、d1 −D1 =0〜5mmとしてい
る)ため、正圧が作用する場合には、F3 4 となっ
て良好なシール機能が期待されるが、逆圧が作用する場
合には、f3 4 となって第二Oリング10による二
次シール機能が充分に発揮されない。
However, in the conventional seal, the first seal diameter D
No matter how the relationship between 0 and the second seal diameter d 0 (that is, the relationship between the inner and outer diameters d 1 and d 2 of the annular groove 11 and the outer diameter D 1 of the held portion 5 a) is set, It is impossible to satisfy the second condition. That is, it is not possible to make the second seal diameter d 0 larger or smaller than the first seal diameter D 0 in a range satisfying the first condition (F 1 > F 2 , f 1 > f 2 ). , Any of which is possible,
d 0> D 0 If (d 1 ≧ D 1) and to keep, F 3 <F 4 become even f 3> f 4 becomes, d 0 <D 0 (d 2 ≦ conversely
D 1 ), F 3 > F 4 even if f 3 <f 4 . In fact, in the conventional seal, the inner diameter d 1 of the annular groove 11 outer diameter D 1 and the same or slightly larger to that of the held portion 5a (specifically, is set to d 1 -D 1 = 0 to 5 mm) for When a positive pressure is applied, F 3 < F 4 and a good sealing function is expected. When a reverse pressure is applied, f 3 > f 4 and a second O-ring 10 is obtained. The secondary sealing function is not sufficiently exhibited.

【0015】このように、従来シールでは、第一条件を
満足させる構成となすことはできても、第二条件を満足
させる構成となすことは不可能であり、かかるシール機
能に直結する構造上の宿命的な欠陥があるために、第一
流体領域Hと第二流体領域Lとの圧力関係が逆転するよ
うな条件下や機器には到底適用することができない。
As described above, with the conventional seal, it is possible to achieve a configuration satisfying the first condition, but it is not possible to achieve a configuration satisfying the second condition. Therefore, the method cannot be applied to a condition or a device in which the pressure relationship between the first fluid region H and the second fluid region L is reversed.

【0016】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、第一流体領域と第二流体領域との圧力関係が逆
転するような条件下においても好適に使用することがで
き、適用できるシール条件や機器が制限されない極めて
実用的な非接触形メカニカルシールを提供することを目
的とするものである。
The present invention has been made in view of such a point, and can be suitably used and applied even under conditions where the pressure relationship between the first fluid region and the second fluid region is reversed. An object of the present invention is to provide an extremely practical non-contact type mechanical seal in which sealing conditions and devices are not limited.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明は、回転軸に固定
された回転密封環と、シールケースに形成した保持孔に
第一Oリングを介して二次シールされた状態で軸線方向
移動可能に挿通保持された筒状の被保持部とその前端部
に形成された環状の押圧部とを有する保持環と、保持環
を介して回転密封環へと押圧附勢された静止密封環と、
前記押圧部の前面に形成した環状溝に保持されており、
該押圧部の前面と静止密封環の背面との間を二次シール
された非接触状態に保持する第二Oリングと、を具備し
て、回転密封環と静止密封環との対向端面である密封端
を相対回転させることにより、これに伴って発生する
動圧により密封端面間を非接触状態に保持させつつ、
封端面の外周側領域である第一流体領域とその内周側領
域である第二流体領域とをシールさせるように構成され
た非接触形メカニカルシールにおいて、上記の目的を達
成すべく、特に、第一流体領域と第二流体領域との間を
二次シールする第一Oリングを、前記保持孔の内周面と
これに対向する被保持部の外周面との間に、保持環側に
設けた外径を保持孔より若干小さくした円環状の第一係
止部により静止密封環に向かう方向への飛び出しを阻止
されると共にシールケース側に設けた第二係止部により
静止密封環から離間する方向への飛び出しを阻止された
状態で装填して、第一流体領域が第二流体領域より高圧
である場合においては第一流体領域の流体圧力により第
一Oリングが第二係止部に押し付けられ、両流体領域の
圧力関係が逆転した場合には第一Oリングが逆に第一係
止部に押し付けられるように構成し、第一流体領域と第
二流体領域との間を二次シールする第二Oリングを保持
する環状溝を、その内径d1 及び外径d2 が前記被保持
部の外径D1 及び保持孔の内径D2 に対してd1 ≧D1
及びd2 ≦D2 となるように構成しておくことことを提
案する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a rotary sealing ring fixed to a rotary shaft and an axially movable state in which a holding hole formed in a seal case is secondarily sealed via a first O-ring. A holding ring having a cylindrical held portion inserted and held therein and an annular pressing portion formed at the front end thereof, and a stationary sealing ring pressed and urged to the rotary sealing ring via the holding ring,
It is held in an annular groove formed on the front surface of the pressing portion,
A second O-ring for maintaining a secondary seal between the front surface of the pressing portion and the back surface of the stationary sealing ring in a non-contact state in which the secondary sealing is performed, and facing the rotating sealing ring and the stationary sealing ring. by rotating relative to the sealing end face, generated along with this
While held in a non-contact state between the seal end faces by dynamic pressure, non-contact, which is constituting the first fluid region that is the outer periphery region of the sealing end face and its inner a peripheral region second fluid region so as to seal In the mechanical seal, in order to achieve the above object, in particular, a space between the first fluid region and the second fluid region is provided.
A first O-ring to be secondary-sealed is formed between the inner peripheral surface of the holding hole and the outer peripheral surface of the portion to be held, which is opposed to the first O-ring. The first locking portion prevents the protrusion in the direction toward the stationary sealing ring, and the second locking portion provided on the seal case side prevents the projection in the direction away from the stationary sealing ring. Then, when the first fluid region is higher in pressure than the second fluid region, the first O-ring is pressed against the second locking portion by the fluid pressure of the first fluid region, and the pressure relationship between the two fluid regions is reversed. In such a case, the first O-ring is configured to be pressed against the first locking portion in reverse, so that the first fluid region and the
An annular groove for holding a second O-ring for secondary sealing between a two-fluid region and an inner diameter d 1 and an outer diameter d 2 of the annular groove relative to the outer diameter D 1 of the held portion and the inner diameter D 2 of the holding hole. D 1 ≧ D 1
And it is proposed that d 2 ≦ D 2 .

【0018】[0018]

【作用】第二流体領域の圧力より第一流体領域の圧力P
(第二流体領域圧力を基準とする)が高い場合、保持環
の前面に作用する押圧力F3 は、第二シール径d0 と押
圧部5bの外径D3 とで特定される受圧面積によって与
えられ、F3 =Pπ((D3 2 −(d0 2 ))/4
となるが、第二シール径d0 は第二Oリングを保持する
環状溝の内外径d1 ,d2 の範囲内で変動するから、そ
の変動(d1 <d0 <d2 )を考慮すれば、Pπ((D
3 2 −(d2 2 )/4<F3 <Pπ((D3 2
(d1 2 )/4となる。また、保持環の背面において
は、第一流体領域の流体が第一係止部と第一Oリングと
の間に侵入して、第一Oリングの内周面と被保持部の外
周面との接触箇所で二次シールされることになる。
お、第一Oリングは、従来シールと同様に、上記侵入流
体により、シールケース側の第二係止部に押し付けられ
ることになる。したがって、保持環の背面における圧力
Pの分布ないしこれによる押圧力F4 は、第一シール径
0 と押圧部の外径D3とによって決定され、F4 =P
π((D3 2 −(D0 2 )/4で得られるが、保持
環における第一Oリングによるシール箇所が被保持部の
外周面であり、第一シール径D0 が被保持部の外径D1
で特定されることから、F4 =Pπ((D3 2 −(D
1 2 )/4となる。
The pressure P in the first fluid region is larger than the pressure P in the second fluid region.
If (second fluid region pressure referenced to) is high, the pressing force F 3 acting on the front surface of the retaining ring, pressure receiving area that is specified by an outer diameter D 3 of the second sealing diameter d 0 and a pressing portion 5b F 3 = Pπ ((D 3 ) 2 − (d 0 ) 2 )) / 4
However, since the second seal diameter d 0 varies within the range of the inner and outer diameters d 1 and d 2 of the annular groove holding the second O-ring, the variation (d 1 <d 0 <d 2 ) is considered. Then, Pπ ((D
3 ) 2- (d 2 ) 2 ) / 4 <F 3 <Pπ ((D 3 ) 2-
(D 1 ) 2 ) / 4. On the back surface of the retaining ring, the fluid in the first fluid region invades between the first locking portion and the first O-ring, and the inner peripheral surface of the first O-ring and the outer peripheral surface of the held portion are in contact with each other. The secondary seal will be performed at the contact point of. What
The first O-ring is similar to the conventional seal,
Pressed against the second locking part on the seal case side by the body
Will be. Accordingly, the pressing force F 4 distribution or by which the pressure P in the back of the retaining ring is determined by the first sealing diameter D 0 and an outer diameter D 3 of the pressing portion, F 4 = P
π ((D 3 ) 2 − (D 0 ) 2 ) / 4, where the sealing portion of the holding ring by the first O-ring is the outer peripheral surface of the held portion, and the first seal diameter D 0 is Outside diameter D 1
, F 4 = Pπ ((D 3 ) 2 − (D
1 ) 2 ) / 4.

【0019】また、第一流体領域の圧力より第二流体領
域の圧力p(第一流体領域圧力を基準とする)が高い場
合、保持環の前面に作用する押圧力f3 は、第二シール
径d0 と保持環の内径D4 とで特定される受圧面積によ
って与えられ、f3 =pπ((d0 2 −(D4 2
/4となるが、第二シール径d0 の変動(d1 <d0
2 )を考慮すれば、pπ((d1 2 −(D4 2
/4<f3 <pπ((d2 2 −(D4 2 )/4とな
る。また、保持環の背面側においては、第二係止部と第
一Oリングとの間に侵入した第二流体領域の流体(圧力
p)により第一Oリングが第一係止部に押し付けられる
ことになる。そして、この押付力は、第一係止部が保持
環側に設けられていることから、保持環を静止密封環へ
押圧する力として作用する。つまり、圧力pが作用す
る領域の外周箇所が第一Oリングの外周面と保持孔の内
周面との接触箇所となり、保持環の背面に作用する圧力
pの分布ないしこれによる押圧力f4 を決定する要素で
ある第一シール径D0 は保持孔の内径D2 となる。した
がって、押圧力f4 は、第一シール径D0 たる保持孔の
内径D2 と保持環の内径D4 とで特定される受圧面積に
よって与えられ、f4 =pπ((D0 2
(D4 2 )/4=pπ((D2 2 −(D4 2 )/
4となる。
Further, if the pressure p of the second fluid region than the pressure of the first fluid region (a first fluid region pressure reference a) is high, the pressing force f 3 acting on the front surface of the retaining ring, the second seal Given by the pressure receiving area specified by the diameter d 0 and the inner diameter D 4 of the retaining ring, f 3 = pπ ((d 0 ) 2 − (D 4 ) 2 )
/ 4, but the fluctuation of the second seal diameter d 0 (d 1 <d 0 <
Considering d 2 ), pπ ((d 1 ) 2 − (D 4 ) 2 )
/ 4 <f 3 <pπ ((d 2 ) 2 − (D 4 ) 2 ) / 4. On the back side of the retaining ring, the second locking portion and the
Fluid in the second fluid region (pressure
The first O-ring is pressed against the first locking portion by p)
Will be. Then, since the first locking portion is provided on the holding ring side, the pressing force is applied to the holding ring to the stationary sealing ring.
To act as a force for pressing the. That is, the outer peripheral portion of the region where the pressure p acts is a contact portion between the outer peripheral surface of the first O-ring and the inner peripheral surface of the holding hole, and the distribution of the pressure p acting on the rear surface of the holding ring or the pressing force f 4 due to this first seal diameter D 0 is a factor that determines becomes the inner diameter D 2 of the holding hole. Therefore, the pressing force f 4 is given by the pressure receiving area specified by the inner diameter D 2 of the holding hole, which is the first seal diameter D 0, and the inner diameter D 4 of the holding ring, and f 4 = pπ ((D 0 ) 2
(D 4 ) 2 ) / 4 = pπ ((D 2 ) 2 − (D 4 ) 2 ) /
It becomes 4.

【0020】したがって、前者の場合、d1 ≧D1 とな
っており、d2 >D1 となるから、F3 −F4 <0とな
り、F3 <F4 となる。一方、後者の場合、d2 ≦D2
となっており、d1 <D2 となるから、f3 −f4 <0
となり、f3 <f4 となる。すなわち、d1 ≧D1 ,d
2 ≦D2 としておくことによって、第一流体領域と第二
流体領域との圧力関係に拘わらず、常に、第二条件が満
足されることになる。
Therefore, in the former case, d 1 ≧ D 1 and d 2 > D 1 , so that F 3 −F 4 <0 and F 3 <F 4 . On the other hand, in the latter case, d 2 ≦ D 2
Since d 1 <D 2 , f 3 −f 4 <0
And f 3 <f 4 . That is, d 1 ≧ D 1 , d
By setting 2 ≦ D 2 , the second condition is always satisfied regardless of the pressure relationship between the first fluid region and the second fluid region.

【0021】一方、環状溝の内外径d1 ,d2 を、
1 ,D2 との関係に拘わらず、第一条件を満足するよ
うに決定することは、冒頭で述べた如く容易であり、当
該非接触形メカニカルシールにおいても当然に行われて
いることである。したがって、d 1 ≧D1 ,d2 ≦D2
としておくことによって、第一流体領域と第二流体領域
との圧力関係に拘わらず、第一条件及び第二条件が満足
される構造となすことができ、常に、静止密封環と保持
環とを相互に押し合う状態に保持させることができ、も
って第二Oリングによる二次シール機能を良好に発揮,
維持させることができる。
On the other hand, the inner and outer diameters d of the annular groove1, DTwoTo
D1, DTwoSatisfies the first condition regardless of the relationship
The decision is easy, as mentioned at the outset.
Naturally, this is also done in the non-contact type mechanical seal.
It is that you are. Therefore, d 1≧ D1, DTwo≤DTwo
The first fluid region and the second fluid region
Conditions 1 and 2 are satisfied regardless of the pressure relationship
The structure can be made, always with stationary sealing ring and holding
The ring and the ring can be kept pressed against each other.
The secondary O-ring provides a good secondary sealing function.
Can be maintained.

【0022】[0022]

【実施例】以下、本発明の構成を図1〜図4に示す実施
例に基づいて具体的に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The construction of the present invention will be specifically described below with reference to the embodiments shown in FIGS.

【0023】この実施例は本発明をタービンの軸封を行
う非接触形メカニカルシールに適用した例に関するもの
であり、この非接触形メカニカルシールは、図1に示す
如く、シールケース1と、シールケース1を洞貫するタ
ービン軸である回転軸2に固定された円環状の回転密封
環3と、回転密封環3に軸線方向において直対向する円
環状の静止密封環4と、静止密封環4の背面側において
シールケース1に保持された保持環5と、シールケース
1と保持環5との間に介装された複数のコイル状のスプ
リング6(一のみ図示)と、を具備する。
This embodiment relates to an example in which the present invention is applied to a non-contact type mechanical seal for sealing a turbine shaft. As shown in FIG. 1, this non-contact type mechanical seal includes a seal case 1 and a seal case. An annular rotary seal ring 3 fixed to a rotary shaft 2 which is a turbine shaft penetrating the case 1, an annular stationary seal ring 4 axially opposed to the rotary seal ring 3 in the axial direction, and a stationary seal ring 4 A holding ring 5 held on the seal case 1 on the back side of the housing 1 and a plurality of coil-shaped springs 6 (only one is shown) interposed between the seal case 1 and the holding ring 5.

【0024】シールケース1は、図1に示す如く、円筒
状のガイド壁1a及び円形の保持孔1cを形成したリテ
ーナ壁1bとを有しており、回転軸2は、ガイド壁1a
及びリテーナ壁1bを同心状に貫通する。
As shown in FIG. 1, the seal case 1 has a cylindrical guide wall 1a and a retainer wall 1b in which a circular holding hole 1c is formed.
And penetrate the retainer wall 1b concentrically.

【0025】回転密封環3はWC,SiC等の超硬質材
で構成されたもので、図1及び図2に示す如く、静止密
封環4に軸線方向において対向する端面3aには、スパ
イラル状等の適宜形状をなす動圧発生溝3bが形成され
ている。この動圧発生溝3bの作用により、両密封環
3,4の相対回転に伴い動圧を発生せしめて、両密封環
3,4の対向端面たる密封端面3a,4a間を、流体膜
を介在形成させた非接触状態に保持する。而して、この
流体膜の形成部分において、密封端面3a,4aの外周
側領域である第一流体領域(つまり、タービンの機内で
ある高圧ガス領域)とその内周側領域である第二流体
領域(つまり、タービンの機外である大気領域)との
間をシールするようになっている。
The rotary seal ring 3 is made of a super-hard material such as WC or SiC. As shown in FIGS. 1 and 2, the end face 3a facing the stationary seal ring 4 in the axial direction has a spiral shape or the like. A dynamic pressure generating groove 3b having an appropriate shape is formed. By the action of the dynamic pressure generating groove 3b, a dynamic pressure is generated with the relative rotation of the sealing rings 3 and 4, and a fluid film is interposed between the sealing end faces 3a and 4a, which are the opposite end faces of the sealing rings 3 and 4. The formed non-contact state is maintained. Thus, in the portion where the fluid film is formed, the first fluid region H (that is, the high-pressure gas region inside the turbine of the turbine) that is the outer peripheral region of the sealed end faces 3a and 4a and the second fluid region that is the inner peripheral region thereof. A fluid region (that is, an atmospheric region outside the turbine) L is sealed.

【0026】静止密封環4は回転密封環3の構成材より
比較的軟質のカーボン等で構成されたもので、図1及び
図2に示す如く、シールケース1のガイド壁1aに極く
微小な隙間を有する状態で軸線方向移動自在に内嵌保持
されている。すなわち、静止密封環4の背面側における
外周部分及び内周部分には密封端面4aの外径及び内径
より大径とした環状凸部4b及び環状凹部4cが形成さ
れていて、環状凸部4bを、例えばJIS−B0401
にいうすき間ばめ程度の寸法公差をもってガイド壁1a
に嵌合させることによって、環状凸部4bの外周面とガ
イド壁1aの内周面との間に、静止密封環4の径方向変
位を可及的に阻止するも、その軸線方向移動並びに流体
の通過を許容する、極く微小な隙間が形成されるように
構成されている。なお、この隙間は静止密封環4の径や
シール条件等に応じて適宜に設定されるが、一般には、
環状凸部4bの外径寸法とガイド壁1aの内径寸法との
差を10〜100μm程度としておくことが好ましい。
The stationary sealing ring 4 is made of carbon or the like, which is relatively softer than the material of the rotating sealing ring 3, and as shown in FIGS. 1 and 2, extremely small guide walls 1a of the seal case 1 are formed. It is internally fitted and held movably in the axial direction with a gap. That is, an annular convex portion 4b and an annular concave portion 4c whose diameters are larger than the outer diameter and the inner diameter of the sealing end face 4a are formed on the outer peripheral portion and the inner peripheral portion on the back side of the stationary sealing ring 4, and the annular convex portion 4b is formed. For example, JIS-B0401
Guide wall 1a with a dimensional tolerance of about the clearance fit
To prevent the radial displacement of the stationary sealing ring 4 as much as possible between the outer peripheral surface of the annular convex portion 4b and the inner peripheral surface of the guide wall 1a. Is formed so as to allow an extremely small gap to be formed. Note that this gap is appropriately set in accordance with the diameter of the stationary sealing ring 4, sealing conditions, and the like.
It is preferable that the difference between the outer diameter of the annular projection 4b and the inner diameter of the guide wall 1a is set to about 10 to 100 μm.

【0027】保持環5はSUS304,Ti等の金属材
で構成されたもので、図1及び図2に示す如く、円筒状
の被保持部5aとその前端に形成された円環状の押圧部
5bとを備えた断面L字形状に成形されている。この保
持環5は、図2に示す如く、被保持部5aをシールケー
ス1の保持孔1cにゴム製の第一Oリング7を介して挿
通保持させることによって、シールケース1との間を二
次シールさせた状態で軸線方向移動可能とされている。
The holding ring 5 is made of a metal material such as SUS304 or Ti. As shown in FIGS. 1 and 2, a cylindrical holding portion 5a and an annular pressing portion 5b formed at the front end thereof. And has an L-shaped cross section. As shown in FIG. 2, the holding ring 5 inserts and holds the held portion 5 a into the holding hole 1 c of the seal case 1 through the first O-ring 7 made of rubber, so that the space between the holding ring 5 and the seal case 1 is maintained. It is possible to move in the axial direction with the next sealed state.

【0028】而して、第一Oリング7は、図2に示す如
く、保持孔1cの内周面とこれに対向する筒状部5aの
外周面との間に、保持環5側に設けた第一係止部8によ
静止密封環4に向かう方向である第一流体領域H方向
への飛び出しを阻止されると共にシールケース1側に設
けた第二係止部9により静止密封環4から離間する方向
である第二流体領域L方向への飛び出しを阻止された、
適度の圧縮状態で装填されている。第一係止部8は、外
径を保持孔1cより若干小さくした円環状をなすもの
で、押圧部5bの背面側に一体形成されている。第二係
止部9は、内径を被保持部5aの外径D1 より若干大き
くした円環状をなすもので、保持孔1cの端部に形成さ
れている。なお、第一Oリング7は、軸線方向において
は、両係止部8,9の対向面間に適度の余裕をもって装
填されている。
As shown in FIG. 2, the first O-ring 7 is provided on the holding ring 5 side between the inner circumferential surface of the holding hole 1c and the outer circumferential surface of the cylindrical portion 5a opposed thereto. The first locking portion 8 prevents the protrusion in the direction of the first fluid region H, which is a direction toward the stationary sealing ring 4, and the second locking portion 9 provided on the seal case 1 side causes the stationary sealing ring 4 to move from the stationary sealing ring 4. Separation direction
The pop-out to the second fluid region L direction was prevented is,
It is loaded in a moderately compressed state. The first locking portion 8 is formed in an annular shape having an outer diameter slightly smaller than that of the holding hole 1c, and is integrally formed on the back side of the pressing portion 5b. The second locking portion 9, an inner diameter intended to form a slightly larger the annular than the outer diameter D 1 of the held portion 5a, it is formed on the end portion of the holding hole 1c. In addition, the first O-ring 7 is mounted with an appropriate margin between the opposing surfaces of the locking portions 8 and 9 in the axial direction.

【0029】また、押圧部5bの前面5dに同心の環状
溝11を形成し、この環状溝11にゴム製の第二Oリン
グ10を若干突出させた状態で嵌合保持させることによ
って、図2に示す如く、静止密封環4の背面4dと保持
環5の前面5dとの間を適当なクリアランス12を有し
た非接触状態で二次シールしうるようになっている。
A concentric annular groove 11 is formed in the front surface 5d of the pressing portion 5b, and a rubber second O-ring 10 is fitted and held in this annular groove 11 with a slight protrusion. As shown in the figure, a secondary seal can be provided between the back surface 4d of the stationary sealing ring 4 and the front surface 5d of the holding ring 5 in a non-contact state having an appropriate clearance 12.

【0030】而して、環状溝11は、図2〜図4に示す
如く、断面矩形状のもので、その内外径d1 ,d2 は前
記被保持部5aの外径D1 及び保持孔1cの内径D2
対してd1 ≧D1 及びd2 ≦D2 となるように設定され
ている。また、第二Oリング10は、当然に、かかる環
状溝10に適正に保持できる寸法のものを使用するが、
特に、線径(非変形状態における断面径)が第一Oリン
グ7の線径と同一若しくはこれより小さいものを使用す
る。
As shown in FIGS. 2 to 4, the annular groove 11 has a rectangular cross section, and its inner and outer diameters d 1 and d 2 are the outer diameter D 1 of the held portion 5a and the holding hole. It is set so that d 1 ≧ D 1 and d 2 ≦ D 2 with respect to the inner diameter D 2 of 1c. The second O-ring 10 is of a size that can be appropriately held in the annular groove 10 as a matter of course.
In particular, a wire having a wire diameter (cross-sectional diameter in an undeformed state) equal to or smaller than the wire diameter of the first O-ring 7 is used.

【0031】ところで、冒頭で述べた如く、タービンの
運転時には第一流体領域Hの高圧ガスによる正圧が作用
し、またタービンの起動時には第一流体領域Hが負圧と
なって逆圧が作用して、静止密封環4の前面及び背面に
は、従来シールにおけると同様に、図3(A)又は図4
(A)に示す如く、正圧による押圧力F1 ,F2 又は逆
圧による押圧力f1 ,f2 が作用することになるが、環
状溝11の内外径d1,d2 は、d1 ≧D1 ,d2 ≦D
2 の範囲で、第一条件(F1 >F2 ,f1 >f 2 )を満
たすように設定されている。具体的には、d1 をd1
1 の範囲でF 1 >F2 となるように設定し、d2 をd
2 ≦D2 の範囲でf1 >f2 となるように設定してお
く。押圧力F2 ,f2 は、実際には、第二Oリング10
によるシール箇所の直径つまり第二シール径d0 によっ
て決定されるが、d1 >d0 >d2であるから、内外径
1 ,d2 を上記のように設定しておくと、第二Oリン
グ10の変形,変位による第二シール径d0 の変動に拘
らず、常に、F1 >F2 ,f 1 >f2 となる。なお、図
3(A)に示す如く、押圧力F1 は、静止密封環4の密
封端面4aに作用するものであって、密封端面3a,4
a間に作用する動圧によるものであり、押圧力F2 は、
静止密封環4の背面における第一流体領域Hに臨む環状
領域、つまり密封端面4aの外周面に対応する箇所から
第二Oリング10によるシール箇所に至る環状領域に作
用する正圧によるものである(環状凸部4bに作用する
押圧力F´1 ,F´2 は相殺される)。また、図4
(A)に示す如く、押圧力f1 は、静止密封環4の密封
端面4aに作用するものであって、密封端面3a,4a
間に作用する逆圧によるものであり、押圧力f2 は、静
止密封環4の背面における第二流体領域Lに臨む環状領
域、つまり静止密封環4の内周箇所から第二Oリング1
0によるシール箇所に至る環状領域に作用する逆圧によ
るものである。
By the way, as mentioned at the beginning,
During operation, positive pressure due to high-pressure gas in the first fluid area H acts
Also, when the turbine is started, the first fluid region H becomes negative pressure.
Back pressure acts on the front and back of the stationary sealing ring 4
FIG. 3A or FIG.
As shown in (A), the pressing force F due to the positive pressure1, FTwoOr vice versa
Pressing force f due to pressure1, FTwoWill work, but the ring
Inner and outer diameter d of the groove 111, DTwoIs d1≧ D1, DTwo≤D
TwoWithin the range of the first condition (F1> FTwo, F1> F TwoFull)
It is set to help. Specifically, d1To d1
D1F in the range 1> FTwoAnd set dTwoTo d
Two≤DTwoF1> FTwoAnd set it to
Good. Pressing force FTwo, FTwoIs actually the second O-ring 10
The diameter of the seal portion, ie, the second seal diameter d0By
Is determined by d1> D0> DTwoIs the inner and outer diameter
d1, DTwoIs set as above, the second O phosphorus
Seal diameter d due to deformation and displacement of0Due to changes in
Not always, F1> FTwo, F 1> FTwoBecomes The figure
As shown in FIG. 3 (A), the pressing force F1Is the density of the stationary sealing ring 4.
Acting on the sealing end face 4a, and
a, and the pressing force FTwoIs
An annular shape facing the first fluid region H on the back surface of the stationary sealing ring 4
From the region, that is, the location corresponding to the outer peripheral surface of the sealed end face 4a
Working in the annular area up to the seal location by the second O-ring 10
(Acting on the annular convex portion 4b)
Pressing force F '1, F 'TwoAre offset). FIG.
As shown in FIG.1Is the sealing of the stationary sealing ring 4
Acting on the end face 4a, the sealing end faces 3a, 4a
Due to the back pressure acting betweenTwoIs still
An annular region facing the second fluid region L on the back surface of the sealing ring 4
Region, that is, the second O-ring 1
0 due to the back pressure acting on the annular area up to the sealing point
Things.

【0032】また、押圧部5bの前面5dには、図2及
び図3に示す如く、環状溝11の内径側壁面に連なって
静止密封環4の環状凹部4cへと遊嵌状に突入する円環
状のOリング保持部5cが突設されている。このOリン
グ保持部5cにより、Oリング10が環状溝11から内
径方向に飛び出したり、脱落する虞れが確実に防止さ
れ、Oリング10の変形,変位が環状溝11の内外径d
1 ,d2 の範囲内に規制れる。また、環状凹部4cとO
リング保持部5cとの径方向隙間Sは、両部4c,5c
が両環4,5の熱歪み等による相対変位によっては干渉
しない範囲で可及的に小さく設定されている(具体的に
は、両部4c,5cが同心状態にあるときにおいてS=
0.3〜0.5mmに設定しておくことが好ましい)。
したがって、環状凹部4cとOリング保持部5cとの係
合により、静止密封環4と保持環5との相対偏心量が一
定範囲に規制されることから、Oリング10の周方向に
おける挟圧状態が著しく不均一となるようなことがな
い。
As shown in FIGS. 2 and 3, the front surface 5d of the pressing portion 5b is connected to the inner wall surface of the annular groove 11 and projects into the annular recess 4c of the stationary sealing ring 4 in a loosely fitting manner. An annular O-ring holding portion 5c protrudes. The O-ring holding portion 5c surely prevents the O-ring 10 from jumping out of the annular groove 11 in the radial direction or falling off, and the deformation and displacement of the O-ring 10 are prevented from being caused by the inner and outer diameters d of the annular groove 11.
Regulation is within 1, the range of d 2. Further, the annular concave portion 4c and O
The radial gap S between the ring holding portion 5c and the ring holding portion 5c is
Is set as small as possible without interfering with the relative displacement of the two rings 4 and 5 due to thermal distortion or the like (specifically, when both parts 4c and 5c are concentric, S =
It is preferably set to 0.3 to 0.5 mm).
Therefore, the relative eccentricity between the stationary sealing ring 4 and the holding ring 5 is restricted to a certain range by the engagement between the annular concave portion 4c and the O-ring holding portion 5c. Does not become significantly uneven.

【0033】なお、保持環5は、図2に示す如く、これ
に植設せる適当数の回り止めピン(一のみ図示)13a
をシールケース1のリテーナ壁1bに突入係合させてお
くことにより、シールケース1に対して相対回転不能と
されている。また、静止密封環4は、図2に示す如く、
これに保持環5の押圧部5bに植設せる適当数の回り止
めピン(一のみ図示)13bを突入係合させておくこと
により、保持環5に対して相対回転不能とされている。
これらの回り止めピン13a,13bは共通のものとし
てもよい。例えば、一方の回り止めピン13bを廃し
て、他方の回り止めピン13aを保持環5に貫通状に支
持させて、その両端部をリテーナ壁1b及び静止密封環
4に突入係合させておくようにしてもよい。
As shown in FIG. 2, the retaining ring 5 has an appropriate number of detent pins (only one is shown) 13a to be implanted therein.
Is engaged with the retainer wall 1b of the seal case 1 so that the seal case 1 cannot be rotated relative to the seal case 1. The stationary sealing ring 4 is, as shown in FIG.
When a suitable number of locking pins (only one is shown) 13b implanted in the pressing portion 5b of the holding ring 5 are engaged with this, the relative rotation with respect to the holding ring 5 is disabled.
These detent pins 13a and 13b may be common. For example, one of the detent pins 13b is discarded, the other detent pin 13a is supported by the holding ring 5 in a penetrating manner, and both ends of the detent pin 13a are engaged with the retainer wall 1b and the stationary sealing ring 4 in a projecting manner. It may be.

【0034】各スプリング6は、図1及び図2に示す如
く、シールケース1のリテーナ壁1bと保持環5の押圧
部5bとの間に介装されており、静止密封環4を保持環
5を介して回転密封環3に向かう方向に押圧附勢する。
Each of the springs 6 is interposed between the retainer wall 1b of the seal case 1 and the pressing portion 5b of the holding ring 5, as shown in FIGS. Urges in a direction toward the rotary seal ring 3 via the.

【0035】以上のように構成された非接触形メカニカ
ルシールにあっては、保持環5の前面及び背面に図3
(B)又は図4(B)に示す如き圧力分布をなして正圧
又は逆圧が作用するが、正圧による押圧力F3 ,F4
び逆圧による押圧力f3 ,f4は、何れも第二条件(F
3 <F4 及びf3 <f4 )を満足する。
In the non-contact type mechanical seal configured as described above, the front and back surfaces of the holding ring 5 are shown in FIG.
4B or a positive pressure or a reverse pressure acts as shown in FIG. 4B, and the pressing forces F 3 and F 4 by the positive pressure and the pressing forces f 3 and f 4 by the reverse pressure are In each case, the second condition (F
3 satisfies <F 4 and f 3 <f 4).

【0036】すなわち、正圧Pが作用する場合、保持環
5の前面においては押圧力F3 が作用するが、この押圧
力F3 は、図3(B)に示す如く、保持環5の前面にお
ける第一流体領域Hに臨む環状領域、つまり押圧部5b
の外周箇所から第二Oリング10によるシール箇所に至
る環状領域に作用する正圧Pによるものである。したが
って、押圧力F3 は、第二シール径d0 と押圧部5bの
外径D3 とで特定される受圧面積によって与えられる
(F3 =Pπ((D3 2 −(d0 2 )/4)が、第
二シール径d0 の変動(d1 <d0 <d2 )を考慮すれ
ば、Pπ((D32 −(d2 2 )/4<F3 <Pπ
((D3 2 −(d1 2 )/4となる。
That is, when the positive pressure P acts, the pressing force F 3 acts on the front surface of the holding ring 5, and this pressing force F 3 is, as shown in FIG. In the annular region facing the first fluid region H, ie, the pressing portion 5b
This is due to the positive pressure P acting on the annular region from the outer peripheral portion to the sealing portion by the second O-ring 10. Accordingly, the pressing force F 3 is provided by the pressure receiving area that is specified by an outer diameter D 3 of the second sealing diameter d 0 and a pressing portion 5b (F 3 = Pπ (( D 3) 2 - (d 0) 2 ) / 4) is Pπ ((D 3 ) 2 − (d 2 ) 2 ) / 4 <F 3 <Pπ, considering the variation (d 1 <d 0 <d 2 ) of the second seal diameter d 0.
((D 3 ) 2 − (d 1 ) 2 ) / 4.

【0037】また、保持環5の背面においては、第一流
体領域Hの流体(タービンガス)が第一係止部8と第一
Oリング7との間に侵入して、第一Oリング7の内周面
と被保持部5aの外周面との接触箇所で二次シールされ
ることになる。したがって、保持環5の背面における正
圧の分布ないしこれによる押圧力F4 は、第一シール径
0 と押圧部5bの外径D3 とによって決定され、これ
らD0 ,D3 で特定される受圧面積によって与えられる
(F4 =Pπ((D3 2 −(D0 2 )/4)が、保
持環5における第一Oリング7によるシール箇所が上記
した如く被保持部5aの外周面であり、第一シール径D
0 が被保持部5aの外径D1 で特定されることから、F
4 =Pπ((D3 2 −(D1 2 )/4となる。
On the back surface of the retaining ring 5, the fluid (turbine gas) in the first fluid region H enters between the first engaging portion 8 and the first O-ring 7, and Is secondarily sealed at the contact point between the inner peripheral surface of the base member and the outer peripheral surface of the held portion 5a. Accordingly, the pressing force F 4 positive pressure distribution or which by the rear surface of the retaining ring 5 is determined by the outer diameter D 3 of the first sealing diameter D 0 and the pressing portion 5b, it is identified by these D 0, D 3 (F 4 = Pπ ((D 3 ) 2 − (D 0 ) 2 ) / 4) given by the pressure receiving area, the sealing position of the holding ring 5 with the first O-ring 7 is determined as described above. Outer peripheral surface, first seal diameter D
Since 0 is specified by an outer diameter D 1 of the held portion 5a, F
4 = Pπ ((D 3 ) 2 − (D 1 ) 2 ) / 4.

【0038】したがって、Pπ(−(d2 2
(D1 2 +)/4<F3 −F4 <Pπ(−(d1 2
+(D1 2 )/4となるが、上記した如くd1 ≧D1
となっており、d2 >D1 となるから、明らかにF3
4 <0となり、F3 <F4 となる。
Therefore, Pπ (− (d 2 ) 2 +
(D 1 ) 2 +) / 4 <F 3 −F 4 <Pπ (− (d 1 ) 2
+ (D 1 ) 2 ) / 4, but as described above, d 1 ≧ D 1
Since d 2 > D 1 , it is apparent that F 3
F 4 <0, and F 3 <F 4 .

【0039】一方、逆圧pが作用する場合、保持環5の
前面においては押圧力f3 が作用するが、この押圧力f
3 は、図4(B)に示す如く、保持環5の前面における
第二流体領域Lに臨む環状領域、つまり保持環5の内周
箇所から第二Oリング10によるシール箇所に至る環状
領域に作用する逆圧pによるものである。したがって、
押圧力f3 は、第二シール径d0 と保持環5の内径D4
とで特定される受圧面積によって与えられる(f3 =p
π((d0 2 −(D4 2 )/4)が、第二シール径
0 の変動(d1 <d0 <d2 )を考慮すれば、pπ
((d1 2 −(D4 2 )/4<f3 <pπ
((d2 2 −(D4 2 )/4となる。
On the other hand, when the back pressure p acts, the pressing force f 3 acts on the front surface of the holding ring 5.
3 is an annular region facing the second fluid region L on the front surface of the retaining ring 5, that is, an annular region extending from the inner peripheral portion of the retaining ring 5 to the sealing position by the second O-ring 10, as shown in FIG. This is due to the back pressure p acting. Therefore,
The pressing force f 3 is determined based on the second seal diameter d 0 and the inner diameter D 4 of the holding ring 5.
(F 3 = p
π ((d 0 ) 2 − (D 4 ) 2 ) / 4) is pπ, considering the variation of the second seal diameter d 0 (d 1 <d 0 <d 2 ).
((D 1 ) 2 − (D 4 ) 2 ) / 4 <f 3 <pπ
((D 2 ) 2 − (D 4 ) 2 ) / 4.

【0040】また、保持環5の背面側においては、逆圧
pが被保持部5aの後端面のみならず、第一Oリング7
と第二係止部9との間にまで作用して、第一Oリング7
を第一係止部8へと押し付ける。この押付力は、第一係
止部8が保持環5に設けられていることから、保持環5
の押圧力として作用する。つまり、逆圧pが作用する領
域の外周箇所が第一Oリング7の外周面と保持孔1cの
内周面との接触箇所となり、保持環5の背面に作用する
逆圧pの分布ないしこれによる押圧力f4 を決定する要
素である第一シール径D0 は保持孔1cの内径D2 とな
る。したがって、押圧力f4 は、第一シール径D0 たる
保持孔1cの内径D2 と保持環5の内径D4 とで特定さ
れる受圧面積によって与えられ、f4 =pπ((D0
2 −(D 4 2 )/4=pπ((D2 2
(D4 2 )/4となる。
On the back side of the retaining ring 5, a reverse pressure
p is not only the rear end face of the held portion 5a, but also the first O-ring 7
Between the second O-ring 7 and the first O-ring 7
To the first locking portion 8. This pressing force is
Since the retaining portion 8 is provided on the retaining ring 5, the retaining ring 5
Acts as a pressing force. In other words, the area where the back pressure p acts
The outer peripheral portion of the region is located between the outer peripheral surface of the first O-ring 7 and
Acts as a contact point with the inner peripheral surface and acts on the back surface of the retaining ring 5
Distribution of the back pressure p or the resulting pressing force fFourKey to determine
First seal diameter D0Is the inner diameter D of the holding hole 1c.TwoTona
You. Therefore, the pressing force fFourIs the first seal diameter D0Barrel
Inner diameter D of holding hole 1cTwoAnd inner diameter D of holding ring 5FourAnd identified with
Given by the pressure receiving areaFour= Pπ ((D0)
Two− (D Four)Two) / 4 = pπ ((DTwo)Two
(DFour)Two) / 4.

【0041】したがって、pπ((d1 2 −(D2
2 )/4<f3 −f4 <pπ((d 2 2
(D2 2 )/4となるが、上記した如くd2 ≦D2
なっており、d 1 <D2 となるから、明らかにf3 −f
4 <0となり、f3 <f4 となる。
Therefore, pπ ((d1)Two− (DTwo)
Two) / 4 <fThree−fFour<Pπ ((d Two)Two
(DTwo)Two) / 4, but as described above, dTwo≤DTwoWhen
And d 1<DTwoIs clearly fThree−f
Four<0 and fThree<FFourBecomes

【0042】このように、一般的な非接触形メカニカル
シールにあっても満足させることができ且つ当然に満足
される第一条件(F1 >F2 及びf1 >f2 )について
は勿論のこと、従来シールでは構造上不可能とされてい
た第二条件(F3 <F4 及びf3 <f4 )をも満足させ
ることができるから、正圧作用時及び逆圧作用時の何れ
においても、静止密封環4と保持環5とが相互に押し合
う状態に保持されることになり、第二Oリング10によ
る二次シール機能が低下したり喪失したりすることがな
い。
As described above, the first condition (F 1 > F 2 and f 1 > f 2 ) that can be satisfied and naturally satisfied even in a general non-contact type mechanical seal is, of course, satisfied. In addition, since the second condition (F 3 <F 4 and f 3 <f 4 ), which has been considered to be structurally impossible with the conventional seal, can be satisfied, both in the case of the positive pressure action and the counter pressure action Also, the stationary sealing ring 4 and the holding ring 5 are held in a state where they are pressed against each other, so that the secondary sealing function of the second O-ring 10 is not reduced or lost.

【0043】なお、本発明に係る非接触形メカニカルシ
ールは上記実施例に限定されるものではなく、本発明の
基本原理を逸脱しない範囲において適宜に改良,変更す
ることができる。
The non-contact type mechanical seal according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be appropriately improved and changed without departing from the basic principle of the present invention.

【0044】例えば、第一係止部8は、図5に示す如
く、保持環5と別体の環状体に構成して、押圧部5aと
第一Oリング7との間に配して被保持部5aに嵌挿保持
させておくようにしてもよい。この場合、第一係止部8
は、保持環5に接着手段や焼嵌手段等により固着させて
おく必要はなく、極端な場合、被保持部5aに軸線方向
移動可能に遊嵌させただけでもよい。要するに、第一係
止部8は、第一Oリング7の保持孔1cから第一流体領
域方向への飛び出しを阻止できるものであればよい。ま
た、保持環5の前面に突設したOリング保持部5cは、
第二Oリング10の内径方向への飛び出しを確実に防止
すると共に、静止密封環4と保持環5との相対偏心量を
規制する上で有効なものであるが、シール条件等によっ
ては特に必要とされない。したがって、本発明は、この
ようなOリング保持部5cを有しない構造の非接触形メ
カニカルシール(例えば、図6に示す従来シールと同一
構造のもの)にも当然に適用することができる。また、
本発明は、第一流体領域Hと第二流体領域Lとの圧力関
係が上記実施例の如く消極的に逆転するようなシール条
件や用途の非接触形メカニカルシール(第一流体領域H
を被密封流体領域とし、第二流体領域Lを非密封流体領
域とするのが常態であるような構成,使用態様のもの)
に限らず、両流体領域H,Lの圧力関係が積極的に逆転
するようなシール条件や用途の非接触形メカニカルシー
ル(例えば、或る状態では第一流体領域Hが第二流体領
域Lより高圧となり、或る状態では第一流体領域Hが第
二流体領域Lより高圧となり、何れの流体領域H,Lも
被密封流体領域となるのが常態であるような構成,使用
態様のもの)にも、上記実施例同様に適用することがで
きる。
For example, as shown in FIG. 5, the first locking portion 8 is formed as an annular body separate from the holding ring 5, and is disposed between the pressing portion 5a and the first O-ring 7 to be covered. You may make it fit and hold in the holding part 5a. In this case, the first locking portion 8
Does not need to be fixed to the holding ring 5 by an adhesive means or a shrink fitting means or the like, and in an extreme case, may simply be loosely fitted to the held part 5a so as to be movable in the axial direction. In short, the first locking portion 8 only needs to be able to prevent the first O-ring 7 from protruding from the holding hole 1c toward the first fluid region. The O-ring holding portion 5c protruding from the front surface of the holding ring 5 is
This is effective in reliably preventing the second O-ring 10 from protruding in the inner diameter direction and regulating the relative eccentricity between the stationary sealing ring 4 and the holding ring 5, but is particularly necessary depending on sealing conditions and the like. And not. Therefore, the present invention can naturally be applied to a non-contact type mechanical seal having no such O-ring holding portion 5c (for example, the same structure as the conventional seal shown in FIG. 6). Also,
The present invention provides a non-contact type mechanical seal (first fluid region H) for sealing conditions and applications in which the pressure relationship between the first fluid region H and the second fluid region L is passively reversed as in the above embodiment.
Is a fluid region to be sealed, and the second fluid region L is a non-sealed fluid region.
However, the present invention is not limited to such a non-contact type mechanical seal for sealing conditions and applications in which the pressure relationship between the two fluid regions H and L is positively reversed (for example, in a certain state, the first fluid region H is higher than the second fluid region L). High pressure, and in a certain state, the first fluid region H has a higher pressure than the second fluid region L, and both fluid regions H and L are normally sealed fluid regions. The present invention can be applied similarly to the above embodiment.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上の説明から容易に理解されるよう
に、本発明によれば、消極的であると積極的であるとを
問わず第一流体領域と第二流体領域との圧力関係が逆転
する場合にも、第一条件については勿論、第二条件も満
足する構造となすことができる。したがって、従来シー
ルでは使用できなかったシール条件や用途にも好適に使
用することができ、極めて実用性の高い非接触形メカニ
カルシールを提供することができる。
As will be easily understood from the above description, according to the present invention, the pressure relationship between the first fluid region and the second fluid region is determined regardless of whether it is passive or positive. Even in the case of reverse rotation, a structure that satisfies not only the first condition but also the second condition can be obtained. Therefore, it can be suitably used for sealing conditions and applications that could not be used with conventional sealing, and it is possible to provide a highly practical non-contact type mechanical seal.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る非接触形メカニカルシールの一実
施例を示す半截の縦断側面図である。
FIG. 1 is a half sectional vertical side view showing one embodiment of a non-contact type mechanical seal according to the present invention.

【図2】図1の要部を拡大して示す縦断側面図である。FIG. 2 is a longitudinal sectional side view showing a main part of FIG. 1 in an enlarged manner.

【図3】同メカニカルシールの静止密封環及び保持環に
作用する正圧の分布図である。
FIG. 3 is a distribution diagram of positive pressure acting on a stationary sealing ring and a holding ring of the mechanical seal.

【図4】同メカニカルシールの静止密封環及び保持環に
作用する逆圧の分布図である。
FIG. 4 is a distribution diagram of a back pressure acting on a stationary sealing ring and a holding ring of the mechanical seal.

【図5】変形例を示す図2相当の縦断側面図である。FIG. 5 is a longitudinal sectional side view showing a modification and corresponding to FIG. 2;

【図6】従来シールを示す図1相当の縦断側面図であ
る。
FIG. 6 is a longitudinal sectional side view corresponding to FIG. 1 showing a conventional seal.

【図7】同従来シールの静止密封環及び保持環に作用す
る正圧の分布図である。
FIG. 7 is a distribution diagram of positive pressure acting on a stationary sealing ring and a holding ring of the conventional seal.

【図8】同従来シールの静止密封環及び保持環に作用す
る逆圧の分布図である。
FIG. 8 is a distribution diagram of a back pressure acting on a stationary sealing ring and a holding ring of the conventional seal.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…シールケース、1c…保持孔、2…回転軸、3…回
転密封環、3a,4a…密封端面、3b…動圧発生溝、
4…静止密封環、4d…静止密封環の背面、5…保持
環、5a…被保持部、5b…押圧部、5d…押圧部の前
面、6…スプリング、7…第一Oリング、10…第二O
リング、11…環状溝、D0 …第一シール径、D1 …被
保持部の外径、D2 …保持孔の内径、D3 …押圧部の外
径、D4 …保持環の内径、H…第一流体領域、L…第二
流体領域、d0 …第二シール径、d 1 …環状溝の内径、
2 …環状溝の外径。
 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Seal case, 1c ... Holding hole, 2 ... Rotary shaft, 3 ... times
Rolling seal ring, 3a, 4a: sealing end face, 3b: dynamic pressure generating groove,
4: stationary seal ring, 4d: back of stationary seal ring, 5: holding
Ring, 5a: held portion, 5b: pressing portion, 5d: before pressing portion
Surface, 6 ... Spring, 7 ... First O-ring, 10 ... Second O
Ring, 11 ... annular groove, D0… First seal diameter, D1… Received
Outer diameter of holding part, DTwo... Inner diameter of holding hole, DThree… Outside the pressing part
Diameter, DFour... inside diameter of holding ring, H ... first fluid area, L ... second
Fluid region, d0... second seal diameter, d 1… Inner diameter of annular groove,
dTwo… The outer diameter of the annular groove.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F16J 15/34 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) F16J 15/34

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 回転軸に固定された回転密封環と、シー
ルケースに形成した保持孔に第一Oリングを介して二次
シールされた状態で軸線方向移動可能に挿通保持された
筒状の被保持部とその前端部に形成された環状の押圧部
とを有する保持環と、保持環を介して回転密封環へと押
圧附勢された静止密封環と、前記押圧部の前面に形成し
た環状溝に保持されており、該押圧部の前面と静止密封
環の背面との間を二次シールされた非接触状態に保持す
る第二Oリングと、を具備して、回転密封環と静止密封
環との対向端面である密封端面を相対回転させることに
より、これに伴って発生する動圧により密封端面間を非
接触状態に保持させつつ、密封端面の外周側領域である
第一流体領域とその内周側領域である第二流体領域とを
シールさせるように構成された非接触形メカニカルシー
ルにおいて、第一流体領域と第二流体領域との間を二次シールする
一Oリングを、前記保持孔の内周面とこれに対向する被
保持部の外周面との間に、保持環側に設けた外径を保持
孔より若干小さくした円環状の第一係止部により静止密
封環に向かう方向への飛び出しを阻止されると共にシー
ルケース側に設けた第二係止部により静止密封環から離
間する方向への飛び出しを阻止された状態で装填して、 第一流体領域が第二流体領域より高圧である場合におい
ては第一流体領域の流体圧力により第一Oリングが第二
係止部に押し付けられ、両流体領域の圧力関係が逆転し
た場合には第一Oリングが逆に第一係止部に押し付けら
れるように構成し、第一流体領域と第二流体領域との間を二次シールする
二Oリングを保持する環状溝を、その内径d1 及び外径
2 が前記被保持部の外径D1 及び保持孔の内径D2
対してd1 ≧D1 及びd2 ≦D2 となるように構成した
ことを特徴とする非接触形メカニカルシール。
1. A rotary sealing ring fixed to a rotary shaft, and a cylindrical shape inserted and held in a holding hole formed in a seal case so as to be axially movable in a state of being secondarily sealed via a first O-ring. A holding ring having a held portion and an annular pressing portion formed at the front end thereof; a stationary sealing ring pressed and urged to a rotary sealing ring via the holding ring; A second O-ring held in the annular groove and holding a secondary seal between the front surface of the pressing portion and the back surface of the stationary sealing ring in a non-contact state, the rotating sealing ring and the stationary O-ring. by relative rotation of the seal end faces are opposite end faces of the sealing ring, the non between seal end faces by dynamic pressure generated in association with this
In the non-contact type mechanical seal configured to seal the first fluid region which is the outer peripheral region of the sealed end face and the second fluid region which is the inner peripheral region thereof while maintaining the contact state , the first fluid A first O-ring for secondary sealing between the region and the second fluid region is provided between the inner peripheral surface of the holding hole and the outer peripheral surface of the portion to be retained, which is provided on the retaining ring side. An annular first locking portion having a diameter slightly smaller than the holding hole prevents projection in the direction toward the stationary sealing ring, and a direction separating from the stationary sealing ring by a second locking portion provided on the seal case side. When the first fluid region is higher in pressure than the second fluid region, the first O-ring is pressed against the second locking portion by the fluid pressure in the first fluid region. When the pressure relationship between the two fluid regions is reversed In this case, the first O-ring is configured to be pressed in reverse to the first locking portion, and the annular groove for holding the second O-ring for secondary sealing between the first fluid region and the second fluid region is formed. The inner diameter d 1 and the outer diameter d 2 are set so that d 1 ≧ D 1 and d 2 ≦ D 2 with respect to the outer diameter D 1 of the held portion and the inner diameter D 2 of the holding hole. Non-contact type mechanical seal.
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