JP3305196B2 - Shaft sealing device - Google Patents

Shaft sealing device

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JP3305196B2
JP3305196B2 JP08652396A JP8652396A JP3305196B2 JP 3305196 B2 JP3305196 B2 JP 3305196B2 JP 08652396 A JP08652396 A JP 08652396A JP 8652396 A JP8652396 A JP 8652396A JP 3305196 B2 JP3305196 B2 JP 3305196B2
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circumferential groove
seal ring
seal
shaft
sealing device
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武朗 牧野
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
  • Sealing Of Bearings (AREA)

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、遠心圧縮機、その
他の高速ターボ機械などに適用される軸封装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shaft sealing device applied to a centrifugal compressor, other high-speed turbo machines, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】図2は遠心圧縮機、その他の高速ターボ
機械などに特にオイルフリー環境で使用されている従来
の軸封装置の説明図である。図において、回転軸06の
周りにはシールリング01が互いに隙間を隔てて配置さ
れ、ケーシング08内側の円周溝に嵌合している。シー
ルリング01は一般に2つ以上に分割されており、シー
ルリング01を纏めるために、またシールリング01を
円周溝内の壁面に軽く押圧して位置を安定させるため
に、与圧ばね機構として弦巻ばねによるガータースプリ
ング03がシールリング01の一方の側面の外周寄りに
装着されている。また、シールリング01が回転するの
を防止するため、回り止めピン02が使用されている。
このような軸封装置により液体を軸封する場合は、シー
ルリング01に比較的大きな圧力が作用するためにシー
ルリング01は一体に成型するか、ボルトなどによって
強固に結合するなどしてガータースプリング03は用い
ない。また、気体を軸封する場合は、パージガス供給孔
07から密封する機内側の気体よりも高い圧力の不活性
ガスを供給して機内側の気体が機外へ漏洩するのを遮断
する。
2. Description of the Related Art FIG. 2 is an explanatory view of a conventional shaft sealing device used particularly in an oil-free environment for a centrifugal compressor and other high-speed turbo machines. In the figure, a seal ring 01 is arranged around a rotating shaft 06 with a gap therebetween, and fitted in a circumferential groove inside the casing 08. The seal ring 01 is generally divided into two or more parts, and as a pressurized spring mechanism, in order to hold the seal ring 01 together and lightly press the seal ring 01 against the wall surface in the circumferential groove to stabilize the position. A garter spring 03 of a helical spring is mounted on one side of the seal ring 01 near the outer periphery. In order to prevent the seal ring 01 from rotating, a detent pin 02 is used.
When a liquid is sealed by such a shaft sealing device, a relatively large pressure acts on the seal ring 01, so that the seal ring 01 is molded integrally, or is firmly connected with bolts or the like to form a garter spring. 03 is not used. Also, when sealing the gas, purge gas supply hole
From 07 , an inert gas having a higher pressure than the gas inside the device to be sealed is supplied to prevent the gas inside the device from leaking out of the device.

【0003】また、特開平7−71621号公報には浮
動型シールリングを有する軸封装置が開示されている。
この軸封装置はシールリングと回転軸との隙間やシール
ハウジングとの隙間などを精密に限定し、段付きの回転
軸を用いることによりシールリング両端に掛かるガス圧
力によるスラスト力を軽減してシールリングを実質的に
浮動させるようになっている。
[0003] Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-71621 discloses a shaft sealing device having a floating seal ring.
This shaft sealing device precisely limits the gap between the seal ring and the rotating shaft, the gap between the seal housing, etc., and uses a stepped rotating shaft to reduce the thrust force due to the gas pressure applied to both ends of the seal ring to seal. The ring is adapted to float substantially.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の軸
封装置において、前者の軸封装置を気体の軸封に用いる
場合はシールリング01がその側面間の差圧によって低
圧側に押圧されるとともに、ガータースプリング03に
軸方向の圧縮荷重による軽微な押し付け荷重が負荷され
る。回転軸06の位置が変位した場合はシールリング0
1の内周面と回転軸06の外周面との間に動圧気体軸受
作用による気体膜圧力が発生して接触が回避されるが、
軸方向に作用する押し付け荷重と摩擦係数との積に、こ
の動圧気体軸受作用による負荷能力が打ち勝つことがで
きなければシールリング01と回転軸06とが接触し、
シールリング01の摩耗が発生してシール性能が劣化す
るため、高速で高圧の軸封には適用し難い欠点がある。
また、特開平7−71621号公報に開示されている軸
封装置においては高圧側に太い回転軸が要求されるた
め、一軸多段型の圧縮機には適用できても回転軸のオー
バーハング部に翼車を有するような遠心圧縮機には適用
し難い。
In the conventional shaft sealing device as described above, when the former shaft sealing device is used for sealing a gas, the seal ring 01 is pressed to the low pressure side by a differential pressure between its side surfaces. At the same time, a slight pressing load is applied to the garter spring 03 due to an axial compressive load. When the position of the rotating shaft 06 is displaced, the seal ring 0
Although a gas film pressure is generated between the inner peripheral surface of No. 1 and the outer peripheral surface of the rotating shaft 06 by the action of the hydrodynamic gas bearing, contact is avoided,
If the load capacity of the dynamic pressure gas bearing cannot overcome the product of the pressing load acting in the axial direction and the coefficient of friction, the seal ring 01 and the rotating shaft 06 come into contact with each other,
The wear of the seal ring 01 deteriorates the sealing performance, and thus has a disadvantage that it is difficult to apply to high-speed and high-pressure shaft sealing.
Further, in the shaft sealing device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-71621, a thick rotating shaft is required on the high pressure side. It is difficult to apply to a centrifugal compressor having an impeller.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明に係る軸封装置は
上記課題の解決を目的にしており、回転軸と該回転軸
の外周に嵌装されたシールリングと、該シールリングの
軸方向の運動を制限するように該シールリングの低圧側
端面を遊嵌したシールハウジングとを具え、上記回転軸
と上記シールリングとの間に介装されたラビリンスによ
りシール流体を軸封する軸封装置において、上記シール
リングと上記シールハウジングとの軸方向の摺動面に設
けられた第1円周溝と、上記シールリングの回転軸面の
上記ラビリンス寄りに開口した第3円周溝と、上記第1
円周溝と第3円周溝との間の回転軸面に開口した第2円
周溝とを設け、上記第1円周溝と第3円周溝とを連通す
る細孔を介して上記第3円周溝にパージガスを供給する
とともに上記第2円周溝は排気通路を介して外部に連通
させた軸封装置を提供するールリングはシール流体
の圧力を前記第1円周溝と反対側の端面に受けるが、こ
第1円周溝に供給されるパージガスの静圧作用によっ
てシールリングは高圧側へ反力を生じ、第1円周溝周囲
の摺接面の面圧が軽減され、摺接に起因する摩擦力が小
さく抑えられる。これによって、シールリングの半径方
向への運動に対する抵抗力が軽減され、シールリング内
周面と回転軸外周面との間に形成される流体による潤滑
膜の反力で容易にシールリングと回転軸とが離反され易
くなる。また、ラビリンス寄りに開口した第3円周溝に
は、第1円周溝から細孔を介してパージガスが供給され
るので、シール流体がシールリング内周のラビリンスを
通って低圧側に流れようとするのを防ぐことができる。
更に、第1円周溝と第3円周溝の間の回転軸面には第2
円周溝が開口され、この第2円周溝は排気通路を介して
外部に連通されているので、前記したように第3円周溝
に供給されたパージガスの大半はこの第2円周溝から排
出される本発明は、また、前記した軸封装置におい
て、前記第1円周溝に供給するパージガスを、シール流
体よりも若干高い圧力を有するものとする。シール流体
はシールリング内周のラビリンスを通って低圧側に流れ
ようとするが、前記したようにシール流体よりも若干高
圧力を有するパージガスを第1円周溝に供給すること
により、このシール流体よりも若干高い圧力のパージガ
スが 円周溝内に供給されることによりラビリンスに
おける内側と外側との差圧を小さく保つことができる。
また、シール流体よりも若干圧力のパージガスが摺接面
第1円周溝内に供給されることにより第1円周溝内部
の静圧シール流体シールリングを摺接面へ押圧する
力を低減させる。なお、シールリングの半径方向への運
動を保証し、パージガスが円周溝外へリークするのを防
ぐため、シールリングに予圧を与えるばね機構を用
Shaft sealing apparatus according to the present invention SUMMARY OF THE INVENTION is the purpose of solving the above problems, a rotating shaft, a seal ring is fitted on the outer periphery of the rotating shaft, of the sealing ring
Low pressure side of the seal ring to limit axial movement
A seal housing having an end surface loosely fitted therein, and
And have you the shaft seal device for a shaft sealing a sealing fluid by labyrinth interposed between the said sealing ring, the first circumferential provided on the sliding surface in the axial direction of the said sealing ring and said sheet Lumpur housing Groove and the rotation axis surface of the seal ring.
A third circumferential groove opening toward the labyrinth;
A second circle opened on the rotating shaft surface between the circumferential groove and the third circumferential groove
A circumferential groove is provided to communicate the first circumferential groove and the third circumferential groove.
Supplying a purge gas to the third circumferential groove through a narrow hole
And the second circumferential groove communicates with the outside through an exhaust passage.
A shaft sealing device is provided . Shi Ruringu is subjected to pressure of the sealing fluid to the end face opposite to the first circumferential groove, but the seal ring results in a reaction force to the high pressure side by electrostatic pressure effect of the purge gas supplied to the first circumferential groove, The surface pressure of the sliding contact surface around the first circumferential groove is reduced, and the frictional force caused by the sliding contact is reduced. As a result, the resistance of the seal ring to radial movement is reduced, and the seal ring and the rotating shaft can be easily moved by the reaction force of the lubricating film formed by the fluid formed between the inner peripheral surface of the seal ring and the outer peripheral surface of the rotating shaft. Are easily separated from each other. Also, in the third circumferential groove that opens toward the labyrinth
Is supplied with a purge gas from the first circumferential groove through a fine hole.
Therefore, the seal fluid reduces the labyrinth on the inner circumference of the seal ring.
It can be prevented from passing through to the low pressure side.
Further, the second axial groove is provided between the first circumferential groove and the third circumferential groove.
A circumferential groove is opened, and the second circumferential groove is opened through an exhaust passage.
Since it is communicated to the outside, as described above, the third circumferential groove
Most of the purge gas supplied to the second circumferential groove is exhausted from the second circumferential groove.
Will be issued . The present invention also relates to the shaft sealing device described above.
The purge gas supplied to the first circumferential groove is supplied to the seal flow.
It has a slightly higher pressure than the body . The seal fluid tends to flow to the low pressure side through the labyrinth on the inner circumference of the seal ring, but slightly higher than the seal fluid as described above.
Supplying a purge gas having had pressure to the first circumferential groove
Thus , the pressure difference between the inside and the outside of the labyrinth can be kept small by supplying the purge gas having a pressure slightly higher than the seal fluid into the third circumferential groove.
Moreover, the force static pressure within the first circumferential groove in which the sealing fluid by purge gas slightly pressure than the seal fluid is supplied to the first circumferential groove of the sliding surface presses the seal ring into sliding contact surface To reduce. Incidentally, assures movement in the radial direction of the seal ring, to prevent the purge gas from leaking to the outside of the circumferential groove, physicians use a spring mechanism to provide a preload to the seal ring
You .

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の一形態に係
る軸封装置の説明図である。図において、本実施の形態
に係る軸封装置は遠心圧縮機、その他の高速ターボ機械
などに特にオイルフリー環境で使用されるもので、図に
示すようにシールリング1低圧側の端面に第1円周溝1
8が設けられ、その内周面に互いに連通しない2本の第
2円周溝20、第3円周溝14が設けられている。第1
円周溝18に近い側の円周溝を第2円周溝20とし、遠
い側の円周溝を第3円周溝14とする。これら第1円周
溝18と第3円周溝14とを細孔19で連通させ、また
第一円周溝18には機内側の高圧側のシールガスよりも
僅かに圧力の高いパージガスが導入されるようになって
いる。第2円周溝20とシールリング1外周面との間に
は両者を連通する排気通路13を設け、またシールリン
グ1の外周面と相対するシールハウジング4の内周面と
の間には空間を設けてシールリング1の半径方向への運
動を許容し、その空間は除外塔と連通している。シール
リング1には、第1円周溝18が設けられている端面を
シールハウジング4内部の端面よりも内外径の大きな端
面を有する油切りハウジング5またはシールハウジング
4に押圧するため、ドーナツ型の薄板円盤によるダイア
フラム型予圧用のばね機構3が設けられている。ばね機
構3内周のシールリング1を押圧する内周の部分にはエ
ラストマよりなる円輪状のシール片が介装されている。
このシール片はシールリング1に溶接などの手段で密封
的に接続したり、シールリング1との間に摺動を許容す
るようにして接触させたりすることができる。シールリ
ング1は回転軸6への追従性の観点からカーボンなどの
軽量で寸法変化の生じ難い材料で構成され、回転軸6に
適切な隙間を隔てて配置されている。シールリング1は
シールハウジング4内部に緩く嵌合されており、半径方
向に変位することが可能な状態になっている。シールリ
ング1の図における左側の空間には圧縮機翼車9で昇圧
されたシールガスが半径方向のラビリンス10を経て漏
れてくる。また、シールリング1の右側には油切りハウ
ジング5が設けられており、回転軸6の表面を伝わって
来る潤滑油などを油切りフィン7の遠心力で飛ばして油
抜き通路25,26,27などを経て潤滑油装置へ戻す
ようになっている。
FIG. 1 is an explanatory view of a shaft sealing device according to an embodiment of the present invention. In the figure, the shaft sealing device according to the present embodiment is used particularly in an oil-free environment for a centrifugal compressor, other high-speed turbomachines, etc., and as shown in FIG. Circumferential groove 1
8 are provided, and two second circumferential grooves 20 and a third circumferential groove 14 which are not communicated with each other are provided on the inner peripheral surface thereof. First
The circumferential groove closer to the circumferential groove 18 is referred to as a second circumferential groove 20, and the circumferential groove remote from the circumferential groove 18 is referred to as a third circumferential groove 14. The first circumferential groove 18 and the third circumferential groove 14 are communicated with each other through a fine hole 19, and a purge gas having a pressure slightly higher than the high-pressure side seal gas inside the machine is introduced into the first circumferential groove 18. It is supposed to be. An exhaust passage 13 is provided between the second circumferential groove 20 and the outer peripheral surface of the seal ring 1 for communicating the two, and a space is provided between the outer peripheral surface of the seal ring 1 and the inner peripheral surface of the seal housing 4 facing the same. Is provided to allow radial movement of the seal ring 1, the space of which is in communication with the exclusion tower. In order to press the end face provided with the first circumferential groove 18 on the seal ring 1 against the oil drain housing 5 or the seal housing 4 having an end face having a larger inner and outer diameter than the end face inside the seal housing 4, a donut type is used. A diaphragm type preload spring mechanism 3 using a thin disk is provided. A ring-shaped seal piece made of an elastomer is interposed in the inner peripheral portion of the spring mechanism 3 that presses the seal ring 1.
This seal piece can be hermetically connected to the seal ring 1 by welding or the like, or can be brought into contact with the seal ring 1 so as to allow sliding. The seal ring 1 is made of a material such as carbon which is lightweight and hardly undergoes a dimensional change from the viewpoint of followability with the rotating shaft 6, and is disposed at an appropriate gap from the rotating shaft 6. The seal ring 1 is loosely fitted inside the seal housing 4 and is capable of being displaced in the radial direction. In the space on the left side of the seal ring 1 in the drawing, the seal gas pressurized by the compressor wheel 9 leaks through the labyrinth 10 in the radial direction. An oil drain housing 5 is provided on the right side of the seal ring 1, and lubricating oil or the like transmitted on the surface of the rotating shaft 6 is blown off by centrifugal force of the oil drain fins 7, and oil drain passages 25, 26, 27 are provided. After returning to the lubricating oil device.

【0007】圧縮機翼車9で昇圧されたシールガスはシ
ールリング1内周のラビリンス2を通って第3円周溝1
4へ侵入しようとするが、シールガスよりも若干高い圧
力を有するパージガスがパージガス供給孔16、パージ
ガス連通孔17、第1円周溝18、細孔19などを介し
て第3円周溝14内に供給されており、このパージガス
の流れは第3円周溝14から圧縮機翼車9側と第2円周
溝20との二手に分かれる。このパージガスの圧力を圧
縮機翼車9側のシールガスの圧力と連動させて第3円周
溝14内と圧縮機翼車9側の空間との差圧を小さく保つ
ようにコントロールすることにより、隙間が小さくても
ラビリンスシールにおける粘性による発熱を抑えてラビ
リンスシールを採用することができる。第2円周溝20
内のパージガスは排気通路13,12,11を経て低圧
の除外塔へ導かれるので、第3円周溝14へ供給される
パージガスの大半は第2円周溝20から排出される。な
お、パージガスが第1円周溝18内に供給され、この第
1円周溝18内の静圧がシールガスの圧力がシールリン
グ1を圧縮機翼車9側から油切りハウジング5側へ押圧
する力を低減するので、シールリング1がシールハウジ
ング4内で半径方向へ追従することが容易になり、回転
軸6の振動や変位などによるシールリング1と回転軸6
との接触が気体による潤滑作用で回避することができ
る。なお、予圧用のばね機構3を用いることにより、シ
ールリング1の半径方向への追従を保証するとともに、
シールガスが排気通路側11,12へリークするのを防
いでいる。
The seal gas pressurized by the compressor wheel 9 passes through the labyrinth 2 on the inner periphery of the seal ring 1 and the third circumferential groove 1
4, the purge gas having a pressure slightly higher than the seal gas is supplied to the third circumferential groove 14 through the purge gas supply hole 16, the purge gas communication hole 17, the first circumferential groove 18, the fine hole 19, and the like. The flow of the purge gas is divided from the third circumferential groove 14 into two parts: the compressor wheel 9 side and the second circumferential groove 20. By controlling the pressure of the purge gas in conjunction with the pressure of the seal gas on the compressor wheel 9 side to maintain a small differential pressure between the third circumferential groove 14 and the space on the compressor wheel 9 side, Even if the gap is small, the labyrinth seal can be adopted while suppressing heat generation due to viscosity in the labyrinth seal. Second circumferential groove 20
Most of the purge gas supplied to the third circumferential groove 14 is discharged from the second circumferential groove 20 because the purge gas in the inside is guided to the low-pressure exclusion tower through the exhaust passages 13, 12, 11. The purge gas is supplied into the first circumferential groove 18, and the static pressure in the first circumferential groove 18 causes the pressure of the seal gas to press the seal ring 1 from the compressor wheel 9 side to the oil drain housing 5 side. Therefore, the seal ring 1 can easily follow the seal ring 4 in the radial direction in the seal housing 4, and the seal ring 1 and the rotary shaft 6
Can be avoided by the lubricating action of the gas. In addition, by using the spring mechanism 3 for preload, while following the seal ring 1 in the radial direction is guaranteed,
The seal gas is prevented from leaking to the exhaust passage sides 11 and 12.

【0008】従来の軸封装置において、前者の軸封装置
を気体の軸封に用いる場合はシールリングがその側面間
の差圧によって低圧側に押圧されるとともに、ガーター
スプリングに軸方向の圧縮荷重による軽微な押し付け荷
重が負荷される。回転軸の位置が変位した場合はシール
リングの内周面と回転軸の外周面との間に動圧気体軸受
作用による気体膜圧力が発生して接触が回避されるが、
軸方向に作用する押し付け荷重と摩擦係数との積に、こ
の動圧気体軸受作用による負荷能力が打ち勝つことがで
きなければシールリングと回転軸とが接触し、シールリ
ングの摩耗が発生してシール性能が劣化するため、高速
で高圧の軸封には適用し難い欠点がある。また、特開平
7−71621号公報に開示されている軸封装置におい
ては高圧側に太い回転軸が要求されるため、一軸多段型
の圧縮機には適用できても回転軸のオーバーハング部に
翼車を有するような遠心圧縮機には適用し難いが、本軸
封装置においては回転軸6の外周に隙間を隔てて設けた
円筒状のシールリング1と、シールリング1の軸方向の
運動を制限するようにシールリング1と嵌合するシール
ハウジング4によって構成され、このシールリング1の
一方の端面に第一円周溝18を設け、シールリング1の
内周面に互いに連通しない2本の第2,第3円周溝2
0,14を設け、シールリング1端面の第1円周溝18
よりも遠い側に設けた第3円周溝14と端面の第1円周
溝18とを連通する細孔19を設け、シールリング1端
面の第1円周溝18に近い側に設けた第2円周溝20と
シールリング1の外周面とを連通する排気通路13を設
け、シールリング1の外周面と相対するシールハウジン
グ4の内周面との間には空間を設けてシールリング1の
半径方向の運動を許容し、その空間と系外の除外塔とが
連通している。シールリング1端面の第1円周溝18を
シールハウジング4内部にあってシールハウジング4の
端面よりも内外径の大きな端面を有する油切りハウジン
グ5に押圧し、シールリング1端面の第1円周溝18と
押圧されたシールハウジング4端面との間に生じる空間
に外部からパージガスが導入されるようになっており、
シールリング1端面の第1円周溝18は低圧側に存在
し、シールリング1はシールガスの圧力を第1円周溝1
8と反対側の端面に受けるが、この第1円周溝18内に
導入される圧力がシールガスよりも高いパージガスの静
圧作用によってシールリング1が高圧側への圧力を生じ
て第1円周溝18内外の接触部の面圧が軽減され、この
面圧に起因する摩擦力が小さく抑えられる。これによ
り、シールリング1の半径方向への移動に対する抵抗力
が軽減されてシールリング1内周面と回転軸6外周面と
の間に形成される気体潤滑膜の反力で容易にシールリン
グ1と回転軸6とが離反され易くなる。第2円周溝20
は排気通路13を介してシールリング1外周面とシール
ハウジング4とばね機構3とで形成される空間および排
気通路11,12と連通しており、第1円周溝18から
細孔19を通して第3円周溝14でシール作用を行った
パージガスの一部と、予圧のばね機構3のシール片を接
触型にした場合は、このシール片とシールリング1との
接触する隙間からこの空間へ僅かに漏れるシールガスと
を除外塔へ導く通路となる。これらにより、周面型の軸
封装置において非接触のシールリング1が容易に構成で
き、廉価なドライガスシールシステムを提供することが
できる。
In the conventional shaft sealing device, when the former shaft sealing device is used for sealing a gas, the seal ring is pressed to a low pressure side by a differential pressure between its side surfaces, and an axial compression load is applied to the garter spring. A small pressing load is applied. When the position of the rotating shaft is displaced, gas film pressure is generated between the inner peripheral surface of the seal ring and the outer peripheral surface of the rotating shaft due to the action of the dynamic pressure gas bearing, thereby avoiding contact.
If the load capacity of the dynamic pressure gas bearing cannot overcome the product of the pressing load acting in the axial direction and the coefficient of friction, the seal ring and the rotating shaft will come into contact with each other, causing the wear of the seal ring and the sealing. There is a disadvantage that it is difficult to apply to high-speed and high-pressure shaft sealing because the performance is deteriorated. Further, in the shaft sealing device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-71621, a thick rotating shaft is required on the high pressure side. Although it is difficult to apply to a centrifugal compressor having an impeller, in this shaft sealing device, a cylindrical seal ring 1 provided on the outer periphery of a rotating shaft 6 with a gap therebetween, and axial movement of the seal ring 1 Is formed by a seal housing 4 fitted to the seal ring 1 so as to limit the diameter of the seal ring 1. Second and third circumferential grooves 2
0, 14 and a first circumferential groove 18 on the end face of the seal ring 1.
A small hole 19 is provided for communicating the third circumferential groove 14 provided on the farther side with the first circumferential groove 18 on the end face, and the fine hole 19 provided on the end face of the seal ring 1 on the side closer to the first circumferential groove 18. An exhaust passage 13 communicating between the two circumferential grooves 20 and the outer peripheral surface of the seal ring 1 is provided, and a space is provided between the outer peripheral surface of the seal ring 1 and the inner peripheral surface of the seal housing 4 facing the seal ring 1. In the radial direction, and the space is communicated with the excluded column outside the system. The first circumferential groove 18 on the end face of the seal ring 1 is pressed against the oil drain housing 5 having an end face inside and outside of the seal housing 4 having a larger inner and outer diameter than the end face of the seal housing 4, and the first circumferential groove 18 on the end face of the seal ring 1. A purge gas is introduced from the outside into a space generated between the groove 18 and the pressed end surface of the seal housing 4,
The first circumferential groove 18 on the end face of the seal ring 1 exists on the low pressure side, and the seal ring 1 reduces the pressure of the seal gas to the first circumferential groove 1.
8, the pressure introduced into the first circumferential groove 18 is higher than the seal gas by the static pressure of the purge gas, so that the seal ring 1 generates a pressure to the high pressure side, and The surface pressure of the contact portion inside and outside the peripheral groove 18 is reduced, and the frictional force caused by this surface pressure is suppressed to a small value. Thereby, the resistance to the radial movement of the seal ring 1 is reduced, and the seal ring 1 can be easily formed by the reaction force of the gas lubricating film formed between the inner peripheral surface of the seal ring 1 and the outer peripheral surface of the rotating shaft 6. And the rotating shaft 6 are easily separated from each other. Second circumferential groove 20
Communicates with the space formed by the outer peripheral surface of the seal ring 1, the seal housing 4 and the spring mechanism 3 and the exhaust passages 11, 12 via the exhaust passage 13, and from the first circumferential groove 18 through the fine holes 19. When a part of the purge gas that has performed the sealing action in the three circumferential grooves 14 and the seal piece of the preload spring mechanism 3 are of a contact type, a slight gap is formed from the gap between the seal piece and the seal ring 1 into this space. It is a passage leading the sealing gas leaking to the exclusion tower. Thus, the non-contact seal ring 1 can be easily formed in the peripheral surface type shaft sealing device, and an inexpensive dry gas sealing system can be provided.

【0009】[0009]

【発明の効果】本発明に係る軸封装置は前記のように構
成されており、シール流体はシールリング内周のラビリ
ンスを通って低圧側に流れようとするが、ラビリンス寄
りの第3円周溝にはパージガス、特にシール流体よりも
若干高い圧力を有するパージガスが供給されていること
によりラビリンスにおける内側と外側との差圧を小さく
保つことができるので、ラビリンスシールを適用するこ
とができ、隙間が小さいことによる隙間内における粘性
による発熱を抑えることができる。また、パージガスが
摺接面の第1円周溝内に供給されることにより第1円周
溝内部の静圧シール流体シールリングを摺接面へ押
圧する力を低減させるので、シールリングがシールハウ
ジング内部で半径方向へ容易に追従することができ、回
転軸の振動や変位などによって生ずるシールリングと回
転軸との接触が流体の潤滑作用により回避される。
Shaft sealing apparatus according to the present invention is constituted as described above, although sealing fluid tries to flow to the low pressure side through the labyrinth inner periphery of the seal ring, a labyrinth Distance
In the third circumferential groove, the purge gas, especially the seal fluid ,
Since the pressure difference between the inside and outside of the labyrinth can be kept small by supplying the purge gas having a slightly high pressure, a labyrinth seal can be applied, and the heat generated due to the viscosity in the gap due to the small gap. Can be suppressed. Further, since the purge gas static pressure inside the first circumferential groove by being supplied to the first circumferential groove of the sliding contact surface reduces the force that seals the fluid presses the seal ring into sliding contact surface, the seal ring Can easily follow the radial direction inside the seal housing, and the contact between the seal ring and the rotating shaft caused by vibration or displacement of the rotating shaft is avoided by the lubricating action of the fluid.

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

【図1】図1は本発明の実施の一形態に係る軸封装置の
横断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a shaft sealing device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図2は従来の軸封装置の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a conventional shaft sealing device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シールリング 2 ラビリンス 3 ばね機構 4 シールハウジング 5 油切りハウジング 6 回転軸 7 油切りフィン 8 ケーシング 9 圧縮機翼車 10 ラビリンス 11 排気通路 12 排気通路 13 排気通路 14 第3円周溝 15 Oリング 16 パージガス供給孔 17 パージガス連通孔 18 第1円周溝 19 細孔 20 第2円周溝 21 Oリング 22 Oリング 23 Oリング 24 Oリング 25 油抜き通路 26 油抜き通路 27 油抜き通路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Seal ring 2 Labyrinth 3 Spring mechanism 4 Seal housing 5 Oil drain housing 6 Rotating shaft 7 Oil drain fin 8 Casing 9 Compressor impeller 10 Labyrinth 11 Exhaust passage 12 Exhaust passage 13 Exhaust passage 14 Third circumferential groove 15 O-ring 16 Purge gas supply hole 17 Purge gas communication hole 18 First circumferential groove 19 Fine hole 20 Second circumferential groove 21 O-ring 22 O-ring 23 O-ring 24 O-ring 25 Oil drain passage 26 Oil drain passage 27 Oil drain passage

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16J 15/34 - 15/38 F16J 15/40 - 15/453 F16J 15/54 - 15/56 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) F16J 15/34-15/38 F16J 15/40-15/453 F16J 15/54-15/56

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 回転軸と該回転軸の外周に嵌装された
シールリングと、該シールリングの軸方向の運動を制限
するように該シールリングの低圧側端面を遊嵌したシー
ルハウジングとを具え、上記回転軸と上記シールリング
の間に介装されたラビリンスによりシール流体を軸封
する軸封装置において、上記シールリングと上記シール
ハウジングとの軸方向の摺動面に設けられた第1円周溝
と、上記シールリングの回転軸面の上記ラビリンス寄り
に開口した第3円周溝と、上記第1円周溝と第3円周溝
との間の回転軸面に開口した第2円周溝とを設け、上記
第1円周溝と第3円周溝とを連通する細孔を介して上記
第3円周溝にパージガスを供給するとともに上記第2円
周溝は排気通路を介して外部に連通させたことを特徴と
する軸封装置。
Limitations and 1. A rotary shaft, a seal ring is fitted on the outer periphery of the rotary shaft, the axial movement of the seal ring
The seal with the low-pressure end face of the seal ring loosely fitted
A rotary housing and the seal ring.
The first circumferential groove in the shaft sealing device for shaft-sealing the sealing fluid by interposed labyrinth, provided on the sliding surface in the axial direction of the said sealing ring and said sheet Lumpur housing between
And the above-mentioned labyrinth on the rotation axis surface of the seal ring
A third circumferential groove opened in the first, the first circumferential groove and the third circumferential groove
And a second circumferential groove opened on the rotation shaft surface between
The above-mentioned via a fine hole communicating the first circumferential groove and the third circumferential groove.
A purge gas is supplied to the third circumferential groove and the second circular groove is supplied.
A shaft sealing device wherein the circumferential groove communicates with the outside via an exhaust passage .
【請求項2】 請求項1において、上記第1円周溝には
シール流体よりも若干高い圧力のパージガスを供給する
とともに、上記シールリングを上記シールハウジングと
の接触面に押圧するばね機構を具えたことを特徴とする
軸封装置
2. The method according to claim 1, wherein the first circumferential groove has
Supply purge gas at a slightly higher pressure than the sealing fluid
At the same time, the seal ring and the seal housing
Characterized by having a spring mechanism to press against the contact surface of
Shaft sealing device .
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