JP6941479B2 - Seal structure and mechanical seal - Google Patents

Seal structure and mechanical seal Download PDF

Info

Publication number
JP6941479B2
JP6941479B2 JP2017104503A JP2017104503A JP6941479B2 JP 6941479 B2 JP6941479 B2 JP 6941479B2 JP 2017104503 A JP2017104503 A JP 2017104503A JP 2017104503 A JP2017104503 A JP 2017104503A JP 6941479 B2 JP6941479 B2 JP 6941479B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
groove
seal
sealing ring
sealing
dynamic pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017104503A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018200068A (en
Inventor
淳矢 奥村
淳矢 奥村
博之 坂倉
博之 坂倉
鈴木 理
理 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Pillar Packing Co Ltd
Original Assignee
Nippon Pillar Packing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Pillar Packing Co Ltd filed Critical Nippon Pillar Packing Co Ltd
Priority to JP2017104503A priority Critical patent/JP6941479B2/en
Publication of JP2018200068A publication Critical patent/JP2018200068A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6941479B2 publication Critical patent/JP6941479B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Mechanical Sealing (AREA)

Description

本発明は、シール構造及びメカニカルシールに関する。 The present invention relates to a seal structure and a mechanical seal.

従来より、回転機器の内部の被密封流体をシールするものとして、ケーシング側に固定された静止密封環と、回転軸側に一体回転可能に取り付けられた回転密封環とを備え、静止密封環及び回転密封環の互いに対向するシール面間にシールガスを供給することによって当該シール面同士を非接触状態に保持する非接触メカニカルシールが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as a device for sealing the fluid to be sealed inside the rotating device, a static sealing ring fixed to the casing side and a rotary sealing ring rotatably attached to the rotating shaft side are provided. A non-contact mechanical seal that holds the sealing surfaces in a non-contact state by supplying a sealing gas between the sealing surfaces of the rotary sealing ring facing each other is known (see, for example, Patent Document 1).

このような非接触メカニカルシールでは、一方のシール面は平坦に形成され、他方のシール面にはシールガスが流入する動圧発生溝(「グルーブ」とも呼ばれる)が形成されている。そして、回転密封環の回転時に、動圧発生溝に発生するシールガスの動圧が、両シール面を互いに離間させようとする力(浮上力)として作用することで、両シール面同士は非接触状態に保持される。 In such a non-contact mechanical seal, one seal surface is formed flat, and a dynamic pressure generating groove (also referred to as “groove”) through which the seal gas flows is formed on the other seal surface. Then, when the rotary sealing ring is rotated, the dynamic pressure of the seal gas generated in the dynamic pressure generating groove acts as a force (levitation force) for separating the two sealing surfaces from each other, so that the two sealing surfaces are not separated from each other. It is held in contact.

特開平9−303571号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-303571

しかし、上記従来の非接触メカニカルシールでは、動圧発生溝へ供給されるシールガスの流量が不足したり、シール全体の大きさが制限されたりすることによって、両シール面を互いに離間させるために必要な動圧を得ることができない場合がある。このような状態でメカニカルシールが作動すると、両シール面が互いに接触して変形や損傷が生じ、シール性能が大幅に低下するという問題があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、両シール面同士を非接触状態に保持する動圧を増大させることができるシール構造及びメカニカルシールを提供することを目的とする。
However, in the conventional non-contact mechanical seal, the flow rate of the seal gas supplied to the dynamic pressure generation groove is insufficient, or the size of the entire seal is limited, so that both seal surfaces are separated from each other. It may not be possible to obtain the required dynamic pressure. When the mechanical seal is operated in such a state, there is a problem that both seal surfaces come into contact with each other to cause deformation or damage, and the seal performance is significantly deteriorated.
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a seal structure and a mechanical seal capable of increasing the dynamic pressure for holding both sealing surfaces in a non-contact state.

(1)本発明のシール構造は、互いに相対回転可能であり且つ軸方向に対向して配置された一対の密封環を備え、前記一対の密封環の互いに対向するシール面同士の間にシールガスが供給されることで、これら両シール面を非接触状態に保持させつつ当該両シール面の間をシールするシール構造であって、一方の前記密封環は、そのシール面において周方向に所定間隔をあけて複数形成され、前記シールガスが流入する動圧発生溝を有し、他方の前記密封環は、そのシール面において周方向に所定間隔をあけて複数形成され、前記シールガスが流入する第1溝部を有し、前記複数の第1溝部は、前記一対の密封環の相対回転中に、前記複数の動圧発生溝のいずれかに連通する連通状態と、前記複数の動圧発生溝のいずれとも連通しない非連通状態と、を交互に繰り返すように形成されている。 (1) The seal structure of the present invention includes a pair of sealing rings that can rotate relative to each other and are arranged so as to face each other in the axial direction, and seal gas is provided between the sealing surfaces of the pair of sealing rings that face each other. Is supplied to provide a sealing structure that seals between the two sealing surfaces while keeping the two sealing surfaces in a non-contact state, and one of the sealing rings has a predetermined interval in the circumferential direction on the sealing surface. The seal gas is formed in plurality at intervals, and has a dynamic pressure generating groove into which the seal gas flows. The plurality of first groove portions have a first groove portion, and the plurality of first groove portions communicate with one of the plurality of dynamic pressure generating grooves during the relative rotation of the pair of sealing rings, and the plurality of dynamic pressure generating grooves. It is formed so as to alternately repeat a non-communication state that does not communicate with any of the above.

このシール構造によれば、一対の密封環の相対回転中に、一方の密封環のシール面に形成された複数の動圧発生溝、及び他方の密封環のシール面に形成された複数の第1溝部が、互いに連通する連通状態と、互いに連通しない非連通状態とを交互に繰り返す。その際、非連通状態では、第1溝部内に滞留したシールガスが、前記相対回転に伴う慣性力によって高圧となり、この状態から連通状態となったときに、第1溝部内の高圧のシールガスが動圧発生溝内に流れ込む。これにより、動圧発生溝に発生する動圧を増大させることができる。その結果、両シール面の離間距離が増すので、両シール面の接触に起因するシール性能の低下を効果的に抑制することができる。 According to this sealing structure, during the relative rotation of the pair of sealing rings, a plurality of dynamic pressure generating grooves formed on the sealing surface of one sealing ring and a plurality of firsts formed on the sealing surface of the other sealing ring. 1 The groove portions alternately repeat a communicating state in which they communicate with each other and a non-communication state in which they do not communicate with each other. At that time, in the non-communication state, the seal gas staying in the first groove portion becomes high pressure due to the inertial force accompanying the relative rotation, and when the communication state is reached from this state, the high-pressure seal gas in the first groove portion Flows into the dynamic pressure generation groove. Thereby, the dynamic pressure generated in the dynamic pressure generation groove can be increased. As a result, the separation distance between the two sealing surfaces is increased, so that the deterioration of the sealing performance due to the contact between the two sealing surfaces can be effectively suppressed.

(2)前記シール構造において、前記他方の密封環は、そのシール面において、前記第1溝部に連通するとともに前記一対の密封環の相対回転中に前記複数の動圧発生溝のいずれとも連通しないように形成された、前記シールガスが流入する第2溝部をさらに有しているのが好ましい。
この場合、第1溝部と動圧発生溝とが連通した連通状態において、第1溝部内で高圧となったシールガスが動圧発生溝に流出することで、第1溝部内の圧力は一時的に低下するが、その圧力を均一化しようと第2溝部内のシールガスが第1溝部内に流入する。これにより、連通状態から再び非連通状態となったときに、第1溝部内のシールガスを確実に高圧にすることができる。
(2) In the seal structure, the other sealing ring communicates with the first groove portion on the sealing surface and does not communicate with any of the plurality of dynamic pressure generating grooves during the relative rotation of the pair of sealing rings. It is preferable to further have a second groove portion into which the seal gas flows, which is formed as described above.
In this case, in the state of communication between the first groove and the dynamic pressure generating groove, the seal gas having a high pressure in the first groove flows out to the dynamic pressure generating groove, so that the pressure in the first groove is temporary. However, the seal gas in the second groove flows into the first groove in order to equalize the pressure. As a result, the seal gas in the first groove can be reliably increased in pressure when the communication state is changed to the non-communication state again.

(3)前記シール構造において、前記第2溝部は、軸方向から見た正面視において、前記複数の第1溝部の全てに連通するように、円環形状に形成されているのが好ましい。
この場合、第2溝部を各第1溝部に対応して複数形成する場合に比べて、簡単に形成することができる。
(3) In the seal structure, it is preferable that the second groove portion is formed in an annular shape so as to communicate with all of the plurality of first groove portions when viewed from the front in the axial direction.
In this case, it can be easily formed as compared with the case where a plurality of second groove portions are formed corresponding to each first groove portion.

(4)前記シール構造において、前記各第1溝部の外形は、軸方向から見た正面視において円弧形状に形成されているのが好ましい。
この場合、第1溝部を簡単に形成することができる。
(4) In the seal structure, it is preferable that the outer shape of each of the first groove portions is formed in an arc shape when viewed from the front in the axial direction.
In this case, the first groove portion can be easily formed.

(5)前記シール構造において、前記各第1溝部は、前記非連通状態の維持時間が前記連通状態の維持時間よりも短くなるように形成されているのが好ましい。
この場合、非連通状態において第1溝部内のシールガスが動圧発生溝に流入しない時間を短くすることができるので、シール性能が低下することを抑えることができる。
(5) In the seal structure, it is preferable that each of the first groove portions is formed so that the maintenance time of the non-communication state is shorter than the maintenance time of the communication state.
In this case, it is possible to shorten the time during which the seal gas in the first groove portion does not flow into the dynamic pressure generating groove in the non-communication state, so that it is possible to suppress deterioration of the sealing performance.

(6)本発明のメカニカルシールは、前記(1)〜(5)のいずれかに記載のシール構造を備える。
このメカニカルシールによれば、一対の密封環の相対回転中に、一方の密封環のシール面に形成された複数の動圧発生溝、及び他方の密封環のシール面に形成された複数の第1溝部が、互いに連通する連通状態と、互いに連通しない非連通状態とを交互に繰り返す。その際、非連通状態では、第1溝部内に滞留したシールガスが前記相対回転に伴う慣性力によって高圧となり、この状態から連通状態となったときに、第1溝部内の高圧のシールガスが動圧発生溝内に流れ込む。これにより、動圧発生溝に発生する動圧を増大させることができる。その結果、両シール面の離間距離が増すので、両シール面の接触に起因するシール性能の低下を効果的に抑制することができる。
(6) The mechanical seal of the present invention has the seal structure according to any one of (1) to (5) above.
According to this mechanical seal, during the relative rotation of the pair of sealing rings, a plurality of dynamic pressure generating grooves formed on the sealing surface of one sealing ring and a plurality of firsts formed on the sealing surface of the other sealing ring. 1 The groove portions alternately repeat a communicating state in which they communicate with each other and a non-communication state in which they do not communicate with each other. At that time, in the non-communication state, the seal gas staying in the first groove portion becomes high pressure due to the inertial force accompanying the relative rotation, and when the communication state is changed from this state, the high-pressure seal gas in the first groove portion is released. It flows into the dynamic pressure generation groove. Thereby, the dynamic pressure generated in the dynamic pressure generation groove can be increased. As a result, the separation distance between the two sealing surfaces is increased, so that the deterioration of the sealing performance due to the contact between the two sealing surfaces can be effectively suppressed.

本発明によれば、両シール面同士を非接触状態に保持する動圧を増大させることができる。 According to the present invention, it is possible to increase the dynamic pressure for holding both sealing surfaces in a non-contact state.

本発明の第1実施形態に係るシール構造を備えたメカニカルシールを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the mechanical seal provided with the seal structure which concerns on 1st Embodiment of this invention. 静止密封環のシール面を軸方向から見た正面図である。It is a front view which looked at the sealing surface of a static sealing ring from an axial direction. 回転密封環のシール面を軸方向から見た正面図である。It is a front view which looked at the sealing surface of a rotary sealing ring from an axial direction. 図1の要部拡大断面図である。It is an enlarged cross-sectional view of the main part of FIG. 回転密封環の回転中における、第1及び第2溝部と動圧発生溝との軸方向から見た位置関係を示しており、(a)は連通状態、(b)は非連通状態である。The positional relationship between the first and second groove portions and the dynamic pressure generating groove during rotation of the rotary sealing ring is shown, where (a) is a communicating state and (b) is a non-communication state. 本発明の第2実施形態に係るシール構造における静止密封環のシール面を軸方向から見た正面図である。It is a front view which looked at the sealing surface of the static sealing ring in the sealing structure which concerns on 2nd Embodiment of this invention from the axial direction. 第2実施形態に係るシール構造における回転密封環のシール面を軸方向から見た正面図である。It is a front view which looked at the sealing surface of the rotary sealing ring in the sealing structure which concerns on 2nd Embodiment from the axial direction. 第2実施形態の回転密封環の回転中における、第1及び第2溝部と動圧発生溝との軸方向から見た位置関係を示しており、(a)は連通状態、(b)は非連通状態である。The positional relationship between the first and second grooves and the dynamic pressure generating groove during the rotation of the rotary sealing ring of the second embodiment is shown, where (a) is a communicating state and (b) is a non-communication state. It is in communication.

次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係るシール構造を備えたメカニカルシールを示す断面図である。図1において、このメカニカルシールMは、タービン又は圧縮機等の高速回転機器に用いられ、この高速回転機器のケーシング1と、ケーシング1に挿入される回転軸2との間に配置されている。メカニカルシールMは、後述するシール面間を挟んで、径方向外側及び軸方向一方側の機内側(第1空間)Aと、径方向内側及び軸方向他端側の機外側(第2空間)Bとを仕切り、機内側Aを低圧、機外側Bを高圧にして、機内側Aに存在する被密封流体が機外側Bに漏れるのを防止する。
Next, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a mechanical seal having a seal structure according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the mechanical seal M is used for a high-speed rotating device such as a turbine or a compressor, and is arranged between a casing 1 of the high-speed rotating device and a rotating shaft 2 inserted into the casing 1. The mechanical seal M has an inner side of the machine (first space) A on the outer side in the radial direction and one side in the axial direction, and the outer side of the machine (second space) on the inner side in the radial direction and the other side in the axial direction, sandwiching between the seal surfaces described later. By partitioning from B, the inside A of the machine is set to low pressure and the outside B of the machine is set to high pressure to prevent the sealed fluid existing in the inside A of the machine from leaking to the outside B of the machine.

メカニカルシールMは、回転側ユニットとして、回転軸2に取り付けられた環状の回転密封環3と、回転軸2に外嵌して固定されているストッパーリング4と、このストッパーリング4に固定され、回転軸2に外嵌されたフランジ5a付きのスリーブ5とを備えている。 The mechanical seal M is fixed to an annular rotary seal ring 3 attached to the rotary shaft 2, a stopper ring 4 externally fitted and fixed to the rotary shaft 2, and the stopper ring 4 as a rotary side unit. A sleeve 5 with a flange 5a fitted to the rotating shaft 2 is provided.

回転密封環3は、スリーブ5に外嵌されており、当該スリーブ5のフランジ5aとストッパーリング4とに挟まれて回転軸2に固定されている。これにより、回転密封環3は回転軸2と一体回転可能である。回転密封環3の機外側Bの端面は、シール面3aとされている。スリーブ5及びストッパーリング4は、ボルト6により固定されており、ストッパーリング4は、セットスクリュー7により回転軸2に固定されている。 The rotary sealing ring 3 is fitted on the sleeve 5 and is sandwiched between the flange 5a of the sleeve 5 and the stopper ring 4 and fixed to the rotary shaft 2. As a result, the rotary sealing ring 3 can rotate integrally with the rotary shaft 2. The end surface of the machine outer side B of the rotary sealing ring 3 is a sealing surface 3a. The sleeve 5 and the stopper ring 4 are fixed by bolts 6, and the stopper ring 4 is fixed to the rotating shaft 2 by a set screw 7.

回転密封環3とスリーブ5との間には、機内側Aと機外側Bとの間をシールするOリング8が介在している。また、回転軸2とスリーブ5との間には、機内側Aと機外側Bとの間をシールするOリング9が介在している。これらのOリング8,9により、回転密封環3と回転軸2と間で、機内側Aの被密封流体が機外側Bに漏れるのを防止している。 An O-ring 8 that seals between the machine inside A and the machine outside B is interposed between the rotary sealing ring 3 and the sleeve 5. Further, an O-ring 9 for sealing between the machine inside A and the machine outside B is interposed between the rotating shaft 2 and the sleeve 5. These O-rings 8 and 9 prevent the sealed fluid of the machine inside A from leaking to the machine outside B between the rotary sealing ring 3 and the rotary shaft 2.

メカニカルシールMは、静止側ユニットとして、回転密封環3と軸方向に対向する環状の静止密封環10と、この静止密封環10をケーシング1に取り付けるための環状のシールケース11と、静止密封環10を回転密封環3に向かって押圧する弾性部材であるスプリング12とを備えている。 As the stationary side unit, the mechanical seal M includes an annular static sealing ring 10 that faces the rotary sealing ring 3 in the axial direction, an annular seal case 11 for attaching the static sealing ring 10 to the casing 1, and a static sealing ring. It is provided with a spring 12 which is an elastic member that presses the 10 toward the rotary sealing ring 3.

シールケース11は、第1ケース13と第2ケース14とで構成されている。両ケース13、14は、円環形状に形成されており、ボルト15によってケーシング1に固定されている。第2ケース14は、静止密封環10に対して軸方向に対向する壁部17と、この壁部17の径方向内側において軸方向(機内側Aの方向)に延びる円筒部18とを有している。円筒部18の内周面と、静止密封環10の内周面との間にはOリング19が介在している。第2ケース14には、シールガス(例えばエア)を供給するガス供給孔16が径方向に貫通して形成されている。 The seal case 11 is composed of a first case 13 and a second case 14. Both cases 13 and 14 are formed in an annular shape and are fixed to the casing 1 by bolts 15. The second case 14 has a wall portion 17 that faces the static sealing ring 10 in the axial direction, and a cylindrical portion 18 that extends in the axial direction (in the direction of the machine inside A) inside the wall portion 17 in the radial direction. ing. An O-ring 19 is interposed between the inner peripheral surface of the cylindrical portion 18 and the inner peripheral surface of the static sealing ring 10. In the second case 14, a gas supply hole 16 for supplying a seal gas (for example, air) is formed so as to penetrate in the radial direction.

静止密封環10は、第1ケース13の径方向内側であって、第2ケース14と回転密封環3との間に挟まれて配置されている。第1ケース13の内周面と静止密封環10の外周面との間には、Oリング20が配設されている。 The static sealing ring 10 is radially inside the first case 13, and is arranged so as to be sandwiched between the second case 14 and the rotary sealing ring 3. An O-ring 20 is arranged between the inner peripheral surface of the first case 13 and the outer peripheral surface of the static sealing ring 10.

静止密封環10の機外側Bには、機外側Bから機内側Aに向かって軸方向に凹んでいる穴21が周方向に等間隔で複数形成されている。各穴21内には、前記スプリング12が配設されている。スプリング12の一端は穴21の底面に当接し、他端が第2ケース14の壁部17の機内側Aの壁面17aに当接している。スプリング12の弾性復元力により、静止密封環10は回転密封環3側へ押圧されている。 On the outer side B of the stationary sealing ring 10, a plurality of holes 21 recessed in the axial direction from the outer side B toward the inner side A are formed at equal intervals in the circumferential direction. The spring 12 is arranged in each hole 21. One end of the spring 12 is in contact with the bottom surface of the hole 21, and the other end is in contact with the wall surface 17a of the machine inside A of the wall portion 17 of the second case 14. The static sealing ring 10 is pressed toward the rotary sealing ring 3 by the elastic restoring force of the spring 12.

静止密封環10の内周面及び外周面は、前記Oリング19と前記Oリング20とによって径方向両側から支持されている。そして、静止密封環10は、前記スプリング12の弾性力に抗して軸方向に移動可能である。静止密封環10の機内側Aの端面は、回転密封環3のシール面3aに対向するシール面10aとされている。 The inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the static sealing ring 10 are supported from both sides in the radial direction by the O-ring 19 and the O-ring 20. Then, the static sealing ring 10 can move in the axial direction against the elastic force of the spring 12. The end surface of the machine inside A of the static sealing ring 10 is a sealing surface 10a facing the sealing surface 3a of the rotary sealing ring 3.

静止密封環10の機内側Aの内周面および円筒部18の内周面と、ストッパーリング4の外周面との間には、前記ガス供給孔16を通じてシールガスが供給される環状の空間Sが形成されている。静止密封環10のシール面10aには、前記空間Sからシールガスが流入する動圧発生溝24が形成されている。この動圧発生溝24に流入したシールガスは、回転密封環3の回転時に発生する動圧によって、両シール面3a,10aを互いに離間させる力(浮上力)を生じさせる。 An annular space S in which the sealing gas is supplied through the gas supply hole 16 between the inner peripheral surface of the machine inner surface A of the static sealing ring 10 and the inner peripheral surface of the cylindrical portion 18 and the outer peripheral surface of the stopper ring 4. Is formed. A dynamic pressure generating groove 24 into which the sealing gas flows from the space S is formed on the sealing surface 10a of the static sealing ring 10. The seal gas flowing into the dynamic pressure generating groove 24 generates a force (levitation force) that separates the sealing surfaces 3a and 10a from each other by the dynamic pressure generated when the rotary sealing ring 3 rotates.

具体的には、前記動圧によって、静止密封環10のシール面10aをスプリング12の弾性力に抗して機外側Bへ押圧する力が生じる。これにより、動圧発生溝24に流入したシールガスは、両シール面3a、10a間の隙間を通じて、径方向外側へ流出する。そして、シールガスが供給されている間、径方向内側の空間Sから両シール面3a、10aを経由して、径方向外側へと流出する流れが常に生じている。 Specifically, the dynamic pressure generates a force that presses the sealing surface 10a of the static sealing ring 10 toward the outside B of the machine against the elastic force of the spring 12. As a result, the seal gas that has flowed into the dynamic pressure generation groove 24 flows out in the radial direction through the gap between the two seal surfaces 3a and 10a. Then, while the seal gas is being supplied, a flow is always generated from the space S inside in the radial direction to the outside in the radial direction via both the sealing surfaces 3a and 10a.

そして、前記隙間におけるシールガスのガス圧(動圧)と機内側Aの被密封流体による圧力との合力と、スプリング12の弾性力とが拮抗する位置まで静止密封環10が機外側Bへ移動した後に、当該位置で保持される。そして、前記隙間に充填されるシールガスによって、静止密封環10と回転密封環3とが非接触状態となり、この状態が保持されたまま、回転軸2及び回転密封環3が回転する。 Then, the static sealing ring 10 moves to the outside B of the machine to a position where the resultant force of the gas pressure (dynamic pressure) of the seal gas in the gap and the pressure of the sealed fluid of the inside A of the machine and the elastic force of the spring 12 antagonize each other. After that, it is held in that position. Then, the seal gas filled in the gap brings the static sealing ring 10 and the rotary sealing ring 3 into a non-contact state, and the rotary shaft 2 and the rotary sealing ring 3 rotate while maintaining this state.

したがって、回転軸2の回転時に両シール面3a,10a間にシールガスを供給することによって、両シール面3a,10a間をシールすることができる。本実施形態では、回転密封環3及び静止密封環10が、これら一対の密封環の互いに対向するシール面3a,10a同士を非接触状態に保持させつつ、両シール面3a,10aの間をシールするシール構造25を構成している。 Therefore, it is possible to seal between the sealing surfaces 3a and 10a by supplying the sealing gas between the sealing surfaces 3a and 10a when the rotating shaft 2 rotates. In the present embodiment, the rotary sealing ring 3 and the static sealing ring 10 seal between the sealing surfaces 3a and 10a while keeping the sealing surfaces 3a and 10a of the pair of sealing rings facing each other in a non-contact state. The seal structure 25 is configured.

図2は、静止密封環10のシール面10aを軸方向から見た正面図である。図2において、静止密封環10のシール面10aには、前記動圧発生溝24(図中のハッチングで示す部分)が周方向に等間隔をあけて複数(図例では8個)形成されている。各動圧発生溝24は、前記空間Sからシールガスが流入するように、静止密封環10の内周端で開口している。そして、各動圧発生溝24は、静止密封環10の内周端から、径方向外側であって、且つ回転密封環3の回転方向R側に向かって螺旋状に延びて形成されている。 FIG. 2 is a front view of the sealing surface 10a of the static sealing ring 10 as viewed from the axial direction. In FIG. 2, a plurality (8 in the example) of the dynamic pressure generating grooves 24 (portions indicated by hatching in the drawing) are formed on the sealing surface 10a of the static sealing ring 10 at equal intervals in the circumferential direction. There is. Each dynamic pressure generating groove 24 is opened at the inner peripheral end of the static sealing ring 10 so that the sealing gas flows in from the space S. Each dynamic pressure generating groove 24 is formed so as to extend radially outward from the inner peripheral end of the static sealing ring 10 and toward the rotational direction R side of the rotary sealing ring 3.

図3は、回転密封環3のシール面3aを軸方向から見た正面図である。図3において、回転密封環3のシール面3aには、複数の第1溝部31(図中のクロスハッチングで示す部分)と、1個の第2溝部32(図中のハッチングで示す部分)とが形成されている。第2溝部32は、シール面3aの径方向内側部分において、例えば、回転密封環3と同心の円環形状に形成されている。 FIG. 3 is a front view of the sealing surface 3a of the rotary sealing ring 3 as viewed from the axial direction. In FIG. 3, a plurality of first groove portions 31 (portions indicated by cross hatching in the figure) and one second groove portion 32 (portions indicated by hatching in the drawing) are formed on the sealing surface 3a of the rotary sealing ring 3. Is formed. The second groove portion 32 is formed in a radial inner portion of the sealing surface 3a, for example, in an annular shape concentric with the rotary sealing ring 3.

複数の第1溝部31は、第2溝部32の径方向外側において周方向に等間隔をあけて形成されており、これらの第1溝部31それぞれは、第2溝部32に連通している。各第1溝部31の外形は、第2溝部32の外周から径方向外側に突出するように円弧形状に形成されている。本実施形態の第1溝部31の個数は、動圧発生溝24の個数と同数(8個)である。 The plurality of first groove portions 31 are formed at equal intervals in the circumferential direction on the radial outer side of the second groove portion 32, and each of these first groove portions 31 communicates with the second groove portion 32. The outer shape of each first groove portion 31 is formed in an arc shape so as to project radially outward from the outer circumference of the second groove portion 32. The number of the first groove portions 31 of the present embodiment is the same as the number of the dynamic pressure generating grooves 24 (8).

図4は、図1の要部拡大断面図である。図4において、回転密封環3の第1溝部31及び第2溝部32の各軸方向(図中の左右方向)の深さは、同じ深さHに設定されている。そして、前記深さHは、静止密封環10の動圧発生溝24の軸方向の深さhよりも深く設定されている。 FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a main part of FIG. In FIG. 4, the depths of the first groove portion 31 and the second groove portion 32 of the rotary sealing ring 3 in each axial direction (left-right direction in the drawing) are set to the same depth H. The depth H is set deeper than the axial depth h of the dynamic pressure generating groove 24 of the static sealing ring 10.

図4に示すように、回転密封環3の第2溝部32は、その全周が上記空間Sに対応する位置に形成されており、当該空間Sに連通している。一方、回転密封環3の第1溝部31は、上記空間Sよりも径方向外側において、静止密封環10の動圧発生溝24に対応する位置に形成されており、当該動圧発生溝24に連通している。これにより、空間S内のシールガスは、図4中の破線矢印で示すように、第2溝部32から各第1溝部31を通過して動圧発生溝24に流入するようになっている。 As shown in FIG. 4, the second groove portion 32 of the rotary sealing ring 3 is formed at a position whose entire circumference corresponds to the space S, and communicates with the space S. On the other hand, the first groove portion 31 of the rotary sealing ring 3 is formed at a position corresponding to the dynamic pressure generating groove 24 of the static sealing ring 10 on the radial outer side of the space S, and is formed in the dynamic pressure generating groove 24. Communicating. As a result, as shown by the broken line arrow in FIG. 4, the seal gas in the space S passes through each of the first groove portions 31 from the second groove portion 32 and flows into the dynamic pressure generating groove 24.

図5(a)及び図5(b)は、回転密封環3の回転中における、第1及び第2溝部31,32と動圧発生溝24との軸方向から見た位置関係を示す説明図である。なお、図5(a)及び(b)では、第1溝部31をクロスハッチング(図5(b)では黒塗り部分も含む)、第2溝部32をハッチング、動圧発生溝24をハッチング無し、でそれぞれ示している。また、図5(a)及び(b)では、説明の便宜上、回転密封環3の第1及び第2溝部31,32以外の部分、及び静止密封環10のシール面10aよりも径方向外側の部分は図示を省略している。 5 (a) and 5 (b) are explanatory views showing the positional relationship between the first and second groove portions 31 and 32 and the dynamic pressure generating groove 24 as viewed from the axial direction during the rotation of the rotary sealing ring 3. Is. In FIGS. 5 (a) and 5 (b), the first groove 31 is cross-hatched (including the black-painted portion in FIG. 5 (b)), the second groove 32 is hatched, and the dynamic pressure generating groove 24 is not hatched. It is shown by. Further, in FIGS. 5A and 5B, for convenience of explanation, the portions other than the first and second groove portions 31 and 32 of the rotary sealing ring 3 and the radial outer side of the sealing surface 10a of the static sealing ring 10 The part is not shown.

図5(a)及び(b)に示すように、第2溝部32は、複数の動圧発生溝24よりも径方向内側に形成されている。つまり、第2溝部32は、回転密封環3と共に回転方向Rに回転しているとき、複数の動圧発生溝24のいずれとも連通しないように形成されている。 As shown in FIGS. 5A and 5B, the second groove portion 32 is formed radially inside the plurality of dynamic pressure generating grooves 24. That is, the second groove portion 32 is formed so as not to communicate with any of the plurality of dynamic pressure generating grooves 24 when rotating in the rotation direction R together with the rotary sealing ring 3.

複数の第1溝部31は、回転密封環3と共に回転方向Rに回転しているとき、複数の動圧発生溝24のいずれかに連通する連通状態(図5(a)の状態)と、複数の動圧発生溝24のいずれとも連通しない非連通状態(図5(b)の状態)とを交互に繰り返すように形成されている。 When the plurality of first groove portions 31 are rotating in the rotation direction R together with the rotary sealing ring 3, the plurality of first groove portions 31 are in a communicating state (state in FIG. 5A) in which they communicate with any of the plurality of dynamic pressure generating grooves 24. It is formed so as to alternately repeat a non-communication state (state of FIG. 5B) that does not communicate with any of the dynamic pressure generation grooves 24 of the above.

ここで、「連通状態」とは、図5(a)に示すように、第1溝部31の全体が動圧発生溝24に連通している(軸方向において重なり合っている )状態だけでなく、第1溝部31の一部が動圧発生溝24の一部と連通している状態も含む。
また、「非連通状態」とは、連通状態以外の場合をいい、図5(b)に示すように、第1溝部31の全体が隣り合う動圧発生溝24同士の間に位置している状態のみを含む。
Here, the “communication state” is not limited to the state in which the entire first groove portion 31 communicates with the dynamic pressure generating groove 24 (overlaps in the axial direction) as shown in FIG. 5 (a). A state in which a part of the first groove portion 31 communicates with a part of the dynamic pressure generating groove 24 is also included.
Further, the “non-communication state” refers to a case other than the communication state, and as shown in FIG. 5 (b), the entire first groove portion 31 is located between the adjacent dynamic pressure generating grooves 24. Includes states only.

本実施形態では、各第1溝部31の外形を可及的に大きくするために、図5(b)に示すように、非連通状態において、各第1溝部31と、その周方向両側にそれぞれ隣接する動圧発生溝24との間には僅かな隙間しか形成されていない。このため、図5(b)に示す非連通状態から、回転密封環3が僅かに回転すると、各第1溝部31の一部が隣接する動圧発生溝24の一部と連通することで、すぐに連通状態に切り替わる。 In the present embodiment, in order to make the outer shape of each first groove portion 31 as large as possible, as shown in FIG. 5B, each first groove portion 31 and both sides in the circumferential direction thereof are in a non-communication state. Only a small gap is formed between the adjacent dynamic pressure generating groove 24. Therefore, when the rotary sealing ring 3 rotates slightly from the non-communication state shown in FIG. 5B, a part of each first groove portion 31 communicates with a part of the adjacent dynamic pressure generating groove 24. It immediately switches to the communication state.

そして、回転密封環3がさらに回転して、各第1溝部31が、図5(a)に示す状態を経て、次の非連通状態(図5(b)に示す状態)となるまでの間、連通状態が維持される。したがって、本実施形態では、回転密封環3の回転中において、連通状態の維持時間は、非連通状態の維持時間よりも大幅に長くなっている。これにより、連通状態の間に、第1溝部31内の高圧のシールガスを動圧発生溝24に確実に流入させることができる。 Then, until the rotary sealing ring 3 further rotates and each first groove portion 31 goes through the state shown in FIG. 5 (a) to the next non-communication state (state shown in FIG. 5 (b)). , The communication state is maintained. Therefore, in the present embodiment, the maintenance time of the communicating state is significantly longer than the maintenance time of the non-communication state during the rotation of the rotary sealing ring 3. As a result, the high-pressure seal gas in the first groove portion 31 can be reliably flowed into the dynamic pressure generation groove 24 during the communication state.

以上の構成により、回転密封環3の回転中に、複数の第1溝部31が回転密封環3と共に回転することで、これら複数の第1溝部31、及び静止密封環10の複数の動圧発生溝24とが、互いに連通する連通状態と、互いに連通しない非連通状態とを交互に繰り返す。その際、非連通状態では、シールガスが第1溝部31内において動圧発生溝24へ流れずに滞留するため、第1溝部31内のシールガスは、回転密封環3の高速回転に伴う慣性力によって、図5(b)の黒塗り部分の領域で高圧となる。なお、この時点における、機内側Aの圧力、機外側B及び第2溝部32の圧力、第1溝部31の前記黒塗り部分(高圧領域)の圧力は、この順に高く(機内側Aの圧力<機外側B及び第2溝部32の圧力<第1溝部31の黒塗り部分の圧力)なっている。 With the above configuration, during the rotation of the rotary sealing ring 3, the plurality of first groove portions 31 rotate together with the rotary sealing ring 3, so that a plurality of dynamic pressures of the plurality of first groove portions 31 and the static sealing ring 10 are generated. The grooves 24 alternately repeat a communicating state in which they communicate with each other and a non-communication state in which they do not communicate with each other. At that time, in the non-communication state, the seal gas stays in the first groove portion 31 without flowing to the dynamic pressure generating groove 24, so that the seal gas in the first groove portion 31 has inertia due to the high-speed rotation of the rotary sealing ring 3. Due to the force, a high pressure is applied in the black-painted region of FIG. 5 (b). At this point, the pressure on the inside A of the machine, the pressure on the outside B and the second groove 32 , and the pressure on the black-painted portion (high pressure region) of the first groove 31 are higher in this order (pressure on the inside A < The pressure on the outside B of the machine and the pressure on the second groove 32 <the pressure on the black-painted portion on the first groove 31).

その後、第1溝部31の前記黒塗り部分の領域で高圧となったシールガスは、非連通状態(図5(b)参照)から連通状態(図5(a)参照)となったときに、動圧発生溝24内に流れ込む。これにより、動圧発生溝24に発生する動圧を増大させることができる。その結果、両シール面3a,10aの離間距離が増すので、両シール面3a,10aの接触に起因するシール性能の低下を効果的に抑制することができる。 After that, when the seal gas having a high pressure in the black-painted region of the first groove portion 31 changes from the non-communication state (see FIG. 5B) to the communication state (see FIG. 5A), It flows into the dynamic pressure generation groove 24. Thereby, the dynamic pressure generated in the dynamic pressure generation groove 24 can be increased. As a result, the separation distance between the two sealing surfaces 3a and 10a is increased, so that the deterioration of the sealing performance due to the contact between the two sealing surfaces 3a and 10a can be effectively suppressed.

また、非連通状態から連通状態となったとき、第1溝部31内で高圧となったシールガスが動圧発生溝24に流出することで、第1溝部31内の圧力は一時的に低下するが、その圧力を均一化しようと第2溝部32内のシールガスが第1溝部31内に流入する。これにより、第1溝部31内にシールガスを迅速に充填することができるので、連通状態から再び非連通状態となったときに、第1溝部31内のシールガスを迅速に高圧にすることができる。 Further, when the communication state is changed from the non-communication state, the seal gas having a high pressure in the first groove portion 31 flows out to the dynamic pressure generation groove 24, so that the pressure in the first groove portion 31 temporarily decreases. However, the seal gas in the second groove 32 flows into the first groove 31 in order to equalize the pressure. As a result, the seal gas in the first groove portion 31 can be quickly filled, so that the seal gas in the first groove portion 31 can be quickly increased in pressure when the communication state is changed to the non-communication state again. can.

また、第2溝部32は、軸方向から見た正面視において、複数の第1溝部31の全てに連通するように円環形状に形成されているので、第2溝部32を各第1溝部31に対応して複数形成する場合に比べて、簡単に形成することができる。
また、各第1溝部31の外形は、軸方向から見た正面視において円弧形状に形成されているので、第1溝部31を簡単に形成することができる。
Further, since the second groove portion 32 is formed in an annular shape so as to communicate with all of the plurality of first groove portions 31 when viewed from the front in the axial direction, the second groove portion 32 is formed in each of the first groove portions 31. It can be easily formed as compared with the case where a plurality of pieces are formed corresponding to.
Further, since the outer shape of each first groove portion 31 is formed in an arc shape when viewed from the front in the axial direction, the first groove portion 31 can be easily formed.

また、動圧発生溝24の個数と同数の第1溝部31が周方向に等間隔に形成されているため、各第1溝部31の前記黒塗り部分の領域で高圧となったシールガスを、全ての動圧発生溝24に均等に流入させることができる。その結果、両シール面3a,10aの離間距離を周方向全体で均一に増すことができる。 Further, since the same number of first groove portions 31 as the number of dynamic pressure generating grooves 24 are formed at equal intervals in the circumferential direction, the seal gas having a high pressure in the black-painted portion region of each first groove portion 31 can be used. It can be evenly flowed into all the dynamic pressure generating grooves 24. As a result, the separation distance between the sealing surfaces 3a and 10a can be uniformly increased in the entire circumferential direction.

なお、本実施形態では、第1溝部31の外形を、可及的に大きく形成しているが、本実施形態よりも小さく形成してもよい。この場合、第1溝部31の全体が隣り合う動圧発生溝24同士の間に位置している時間、つまり非連通状態の維持時間が本実施形態に比べて長くなるので、その分だけ第1溝部31内のシールガスをより高圧にすることができる。これにより、動圧発生溝24に発生する動圧がさらに増大するので、両シール面3a,10aの離間距離をさらに増すことができる。 In the present embodiment, the outer shape of the first groove portion 31 is formed as large as possible, but it may be formed smaller than that of the present embodiment. In this case, the time during which the entire first groove portion 31 is located between the adjacent dynamic pressure generating grooves 24, that is, the maintenance time in the non-communication state is longer than that in the present embodiment, and therefore, the first groove portion 31 is correspondingly longer. The seal gas in the groove 31 can have a higher pressure. As a result, the dynamic pressure generated in the dynamic pressure generation groove 24 is further increased, so that the separation distance between the sealing surfaces 3a and 10a can be further increased.

[第2実施形態]
図6及び図7は、いずれも本発明の第2実施形態に係るシール構造25を示しており、特に図6は、静止密封環10のシール面10aを軸方向から見た正面図であり、図7は、回転密封環3のシール面3aを軸方向から見た正面図である。
第2実施形態のシール構造25は、静止密封環10及び回転密封環3の径方向外側を高圧の機外側Bとし、静止密封環10及び回転密封環3の径方向内側を、被密封流体が存在する低圧の機内側Aとしている点で、第1実施形態と異なる。したがって、第2実施形態では、図示を省略するが、静止密封環10及び回転密封環3の径方向外側に、外部からシールガスが流入する空間(第1実施形態の空間Sに相当)が形成されている。
[Second Embodiment]
6 and 7 both show the seal structure 25 according to the second embodiment of the present invention, and in particular, FIG. 6 is a front view of the seal surface 10a of the static sealing ring 10 as viewed from the axial direction. FIG. 7 is a front view of the sealing surface 3a of the rotary sealing ring 3 as viewed from the axial direction.
In the seal structure 25 of the second embodiment, the radial outside of the static sealing ring 10 and the rotary sealing ring 3 is a high-pressure machine outside B, and the radial inside of the static sealing ring 10 and the rotary sealing ring 3 is a sealed fluid. It differs from the first embodiment in that it is the existing low-pressure machine inside A. Therefore, in the second embodiment, although not shown, a space (corresponding to the space S in the first embodiment) in which the seal gas flows in from the outside is formed on the radial outer side of the static sealing ring 10 and the rotary sealing ring 3. Has been done.

図6において、静止密封環10のシール面10aには、複数(図例では8個)の動圧発生溝24’(図中のハッチングで示す部分)が、静止密封環10の径方向外側からシールガスが流入するように、静止密封環10の外周端で開口している。そして、各動圧発生溝24’は、静止密封環10の外周端から、径方向内側であって且つ回転密封環3の回転方向R側に向かって螺旋状に延びて形成されている。 In FIG. 6, a plurality of (8 in the example) dynamic pressure generating grooves 24'(portions indicated by hatching in the figure) are formed on the sealing surface 10a of the static sealing ring 10 from the radial outside of the static sealing ring 10. It is opened at the outer peripheral end of the static sealing ring 10 so that the sealing gas can flow in. Each dynamic pressure generating groove 24'is formed so as to spirally extend from the outer peripheral end of the static sealing ring 10 toward the rotational direction R side of the rotary sealing ring 3 and inside in the radial direction.

図7において、回転密封環3のシール面3aには、円環形状に形成された第2溝部32’(図中のハッチングで示す部分)の径方向内側において、複数の第1溝部31’(図中のクロスハッチングで示す部分)が周方向に等間隔をあけて形成されている。複数の第1溝部31’それぞれは、第2溝部32’に連通している。各第1溝部31’の外形は、第2溝部32’の内周から径方向内側に突出するように円弧形状に形成されている。 In FIG. 7, on the sealing surface 3a of the rotary sealing ring 3, a plurality of first groove portions 31'(parts indicated by hatching in the drawing) are radially inside the second groove portion 32'formed in an annular shape. (Parts shown by cross-hatching in the figure) are formed at equal intervals in the circumferential direction. Each of the plurality of first groove portions 31'communicates with the second groove portion 32'. The outer shape of each first groove portion 31'is formed in an arc shape so as to project radially inward from the inner circumference of the second groove portion 32'.

図8(a)及び図8(b)は、回転密封環3の回転中における、第1及び第2溝部31’,32’と動圧発生溝24’との軸方向から見た位置関係を示す説明図である。なお、図8(a)及び(b)では、第1溝部31’をクロスハッチング(図8(b)では黒塗り部分も含む)、第2溝部32’をハッチング、動圧発生溝24’をハッチング無し、でそれぞれ示している。また、図8(a)及び(b)では、説明の便宜上、回転密封環3の第1及び第2溝部31’,32’以外の部分は図示を省略している。 8 (a) and 8 (b) show the positional relationship between the first and second groove portions 31'and 32'and the dynamic pressure generating groove 24'when the rotary sealing ring 3 is rotating. It is explanatory drawing which shows. In FIGS. 8 (a) and 8 (b), the first groove portion 31'is cross-hatched (including the black-painted portion in FIG. 8 (b)), the second groove portion 32'is hatched, and the dynamic pressure generating groove 24'is formed. It is shown by no hatching. Further, in FIGS. 8A and 8B, for convenience of explanation, parts other than the first and second groove portions 31'and 32'of the rotary sealing ring 3 are not shown.

図8(a)及び(b)に示すように、第2溝部32’は、複数の動圧発生溝24’よりも径方向外側に形成されている。つまり、第2溝部32’は、回転密封環3と共に回転方向Rに回転しているとき、複数の動圧発生溝24’のいずれとも連通しないように形成されている。 As shown in FIGS. 8A and 8B, the second groove portion 32'is formed radially outside the plurality of dynamic pressure generating grooves 24'. That is, the second groove portion 32'is formed so as not to communicate with any of the plurality of dynamic pressure generating grooves 24'when rotating in the rotation direction R together with the rotary sealing ring 3.

複数の第1溝部31’は、回転密封環3と共に回転方向Rに回転しているとき、複数の動圧発生溝24’のいずれかに連通する連通状態(図8(a)の状態)と、複数の動圧発生溝24’のいずれとも連通しない非連通状態(図8(b)の状態)とを交互に繰り返すように形成されている。なお、第2実施形態のその他の構成は、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。 When the plurality of first groove portions 31'are rotating in the rotation direction R together with the rotary sealing ring 3, the plurality of first groove portions 31'communicate with any of the plurality of dynamic pressure generating grooves 24' (the state of FIG. 8A). , The non-communication state (state of FIG. 8B) that does not communicate with any of the plurality of dynamic pressure generation grooves 24'is formed so as to alternately repeat. Since the other configurations of the second embodiment are the same as those of the first embodiment, the description thereof will be omitted.

以上の構成により、回転密封環3の回転中に、複数の第1溝部31’が回転密封環3と共に回転することで、これら複数の第1溝部31’、及び静止密封環10の複数の動圧発生溝24’とが、互いに連通する連通状態と、互いに連通しない非連通状態とを交互に繰り返す。その際、非連通状態では、シールガスが第1溝部31’内において動圧発生溝24’へ流れずに滞留するため、第1溝部31’内のシールガスは、回転密封環3の高速回転に伴う慣性力によって、図8(b)の黒塗り部分の領域で高圧となる。なお、この時点における、機内側Aの圧力、機外側B及び第2溝部32’の圧力、第1溝部31’の前記黒塗り部分の圧力は、この順に高くなっている。 With the above configuration, during the rotation of the rotary sealing ring 3, the plurality of first groove portions 31'rotate together with the rotary sealing ring 3, so that the plurality of first groove portions 31'and the plurality of static sealing rings 10 move. The pressure generating groove 24'alternately repeats a communicating state in which they communicate with each other and a non-communication state in which they do not communicate with each other. At that time, in the non-communication state, the seal gas stays in the first groove portion 31'without flowing to the dynamic pressure generating groove 24', so that the seal gas in the first groove portion 31' rotates at high speed of the rotary sealing ring 3. Due to the inertial force that accompanies this, the pressure becomes high in the black-painted region of FIG. 8 (b). At this point, the pressure on the inside A of the machine, the pressure on the outside B of the machine and the pressure of the second groove 32' , and the pressure of the black-painted portion of the first groove 31'are higher in this order.

その後、第1溝部31’の前記黒塗り部分の領域で高圧となったシールガスは、非連通状態(図8(b)参照)から連通状態(図8(a)参照)となったときに、動圧発生溝24’内に流れ込む。これにより、動圧発生溝24’に発生する動圧を増大させることができる。その結果、両シール面3a,10aの離間距離が増すので、両シール面3a,10aの接触に起因するシール性能の低下を効果的に抑制することができる。 After that, when the seal gas having a high pressure in the black-painted region of the first groove portion 31'changes from the non-communication state (see FIG. 8B) to the communication state (see FIG. 8A). , Flows into the dynamic pressure generation groove 24'. Thereby, the dynamic pressure generated in the dynamic pressure generation groove 24'can be increased. As a result, the separation distance between the two sealing surfaces 3a and 10a is increased, so that the deterioration of the sealing performance due to the contact between the two sealing surfaces 3a and 10a can be effectively suppressed.

また、非連通状態から連通状態となったとき、第1溝部31’内で高圧となったシールガスが動圧発生溝24’に流出することで、第1溝部31’内の圧力は一時的に低下するが、その圧力を均一化しようと第2溝部32’内のシールガスが第1溝部31’内に流入する。これにより、第1溝部31’内にシールガスを迅速に充填することができるので、連通状態から再び非連通状態となったときに、第1溝部31’内のシールガスを迅速に高圧にすることができる。 Further, when the communication state is changed from the non-communication state, the seal gas having a high pressure in the first groove portion 31'flows out to the dynamic pressure generation groove 24', so that the pressure in the first groove portion 31'is temporary. However, the seal gas in the second groove portion 32'flows into the first groove portion 31'in order to equalize the pressure. As a result, the seal gas can be quickly filled in the first groove 31', so that the seal gas in the first groove 31'is quickly increased in pressure when the communication state is changed to the non-communication state again. be able to.

[その他]
上記各実施形態における回転密封環3には、第1溝部31(31’)と第2溝部32(32’)とが形成されているが、少なくとも第1溝部31(31’)が形成されていればよい。この場合、外部からメカニカルシールM内に供給されたシールガスを第1溝部31に直接流入させればよい。また、上記実施形態のシール構造25は、メカニカルシールMに用いる場合について説明したが、他のシール装置にも適用することができる。
[others]
The rotary sealing ring 3 in each of the above embodiments is formed with a first groove portion 31 (31') and a second groove portion 32 (32'), but at least a first groove portion 31 (31') is formed. Just do it. In this case, the seal gas supplied from the outside into the mechanical seal M may be directly flowed into the first groove portion 31. Further, although the case where the seal structure 25 of the above embodiment is used for the mechanical seal M has been described, it can also be applied to other seal devices.

上記各実施形態におけるシール構造25では、静止密封環10側に動圧発生溝24(24’)が形成され、回転密封環3側に第1及び第2溝部31,32(31’,32’)が形成されているが、静止密封環10側に第1及び第2溝部31,32(31’,32’)が形成され、回転密封環3側に動圧発生溝24(24’)が形成されていてもよい。 In the seal structure 25 in each of the above embodiments, the dynamic pressure generating groove 24 (24') is formed on the static sealing ring 10 side, and the first and second groove portions 31, 32 (31', 32') are formed on the rotary sealing ring 3 side. ) Is formed, but the first and second groove portions 31, 32 (31', 32') are formed on the static sealing ring 10 side, and the dynamic pressure generating groove 24 (24') is formed on the rotary sealing ring 3 side. It may be formed.

上記各実施形態における第1溝部31(31’)の個数は、動圧発生溝24(24’)の個数と同数であるが、動圧発生溝24(24’)の個数よりも少なくしてもよい。また、第1溝部31(31’)の外形は、円弧形状に限定されるものではなく、回転密封環3の回転に伴う慣性力により高圧となる領域が存在していれば、多角形状等の他の形状に形成されていてもよい。 The number of the first groove portions 31 (31') in each of the above embodiments is the same as the number of the dynamic pressure generating grooves 24 (24'), but is smaller than the number of the dynamic pressure generating grooves 24 (24'). May be good. Further, the outer shape of the first groove portion 31 (31') is not limited to the arc shape, and if there is a region where the pressure is high due to the inertial force accompanying the rotation of the rotary sealing ring 3, the outer shape may be a polygonal shape or the like. It may be formed in another shape.

上記各実施形態における第2溝部32(32’)は、円環形状に形成されているが、多角環形状等の他の環形状に形成されていてもよい。また、上記実施形態では、1つの第2溝部32(32’)が複数の第1溝部31(31’)の全てに連通するように形成されているが、各第1溝部31(31’)に個別に連通する複数の第2溝部32(32’)が形成されていてもよい。 The second groove portion 32 (32') in each of the above embodiments is formed in an annular shape, but may be formed in another ring shape such as a polygonal ring shape. Further, in the above embodiment, one second groove portion 32 (32') is formed so as to communicate with all of the plurality of first groove portions 31 (31'), but each first groove portion 31 (31') A plurality of second groove portions 32 (32') that communicate with each other individually may be formed.

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time should be considered to be exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of claims, not the above-mentioned meaning, and is intended to include the meaning equivalent to the scope of claims and all modifications within the scope.

3 回転密封環(密封環)
3a シール面
10 静止密封環(密封環)
10a シール面
24,24’ 動圧発生溝
25 シール構造
31,31’ 第1溝部
32,32’ 第2溝部
M メカニカルシール
3 Rotating sealed ring (sealed ring)
3a Sealing surface 10 Static sealing ring (sealing ring)
10a Seal surface 24, 24'Dynamic pressure generating groove 25 Seal structure 31, 31' First groove 32, 32' Second groove M Mechanical seal

Claims (3)

互いに相対回転可能であり且つ軸方向に対向して配置された一対の密封環を備え、前記一対の密封環のシール面同士の互いに対向する対向部分、その径方向一端から径方向他端に向けてシールガスが供給されることで、これら両シール面の前記対向部分を非接触状態に保持させつつ当該対向部分をシールするシール構造であって、
一方の前記密封環は、そのシール面において、前記対向部分の前記径方向一端から前記径方向他端側の途中までの間に形成され、かつ、周方向に所定間隔をあけて複数形成され、前記シールガスが流入する動圧発生溝を有し、
他方の前記密封環は、そのシール面において、前記対向部分の前記径方向一端から前記径方向他端側の途中までの間に形成され、かつ、周方向に所定間隔をあけて複数形成され、前記シールガスが流入する第1溝部を有し、
前記複数の第1溝部は、前記一対の密封環の相対回転中に、前記複数の動圧発生溝のいずれかに連通する連通状態と、前記複数の動圧発生溝のいずれとも連通しない非連通状態と、を交互に繰り返すように形成されており、
他方の前記密封環は、そのシール面において、前記第1溝部の前記径方向一端に連通するとともに前記一対の密封環の相対回転中に前記複数の動圧発生溝のいずれとも連通しないように形成された、前記シールガスが流入する第2溝部をさらに有し、
前記第2溝部は、軸方向から見た正面視において、前記複数の第1溝部の全てに連通するように、円環形状に形成されている、シール構造。
A pair of seal rings disposed opposite and and axially rotatable relative to one another, the opposing portion of opposing sealing faces of the pair of seal rings, radially from the other end thereof radial one A seal structure that seals the facing portions while holding the facing portions of both sealing surfaces in a non-contact state by supplying the sealing gas toward the seal gas.
One of the sealing rings is formed on the sealing surface between the radial end of the facing portion and the middle of the radial other end side, and a plurality of the sealing rings are formed at predetermined intervals in the circumferential direction . , Has a dynamic pressure generating groove into which the seal gas flows,
The other sealing ring was formed on the sealing surface between the radial end of the facing portion and the middle of the radial other end side, and a plurality of the sealing rings were formed at predetermined intervals in the circumferential direction . , Has a first groove into which the seal gas flows,
The plurality of first groove portions communicate with each of the plurality of dynamic pressure generating grooves and non-communication not communicating with any of the plurality of dynamic pressure generating grooves during the relative rotation of the pair of sealing rings. It is formed so that the state and the state are repeated alternately.
The other sealing ring is formed so as to communicate with the radial end of the first groove portion and not to communicate with any of the plurality of dynamic pressure generating grooves during the relative rotation of the pair of sealing rings on the sealing surface. Further having a second groove portion into which the seal gas flows in,
The second groove portion is a seal structure formed in an annular shape so as to communicate with all of the plurality of first groove portions when viewed from the front in the axial direction.
前記各第1溝部の外形は、軸方向から見た正面視において円弧形状に形成されている、請求項1に記載のシール構造。 The seal structure according to claim 1, wherein the outer shape of each first groove portion is formed in an arc shape when viewed from the front in the axial direction. 請求項1又は2に記載のシール構造を備えるメカニカルシール。 A mechanical seal having the seal structure according to claim 1 or 2.
JP2017104503A 2017-05-26 2017-05-26 Seal structure and mechanical seal Active JP6941479B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017104503A JP6941479B2 (en) 2017-05-26 2017-05-26 Seal structure and mechanical seal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017104503A JP6941479B2 (en) 2017-05-26 2017-05-26 Seal structure and mechanical seal

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018200068A JP2018200068A (en) 2018-12-20
JP6941479B2 true JP6941479B2 (en) 2021-09-29

Family

ID=64668010

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017104503A Active JP6941479B2 (en) 2017-05-26 2017-05-26 Seal structure and mechanical seal

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6941479B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220120313A1 (en) * 2019-02-15 2022-04-21 Eagle Industry Co., Ltd. Sliding components

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7084276B2 (en) 2018-10-24 2022-06-14 株式会社Soken Object tracking device
US11767916B2 (en) 2019-02-14 2023-09-26 Eagle Industry Co., Ltd. Sliding components

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56124767A (en) * 1980-02-29 1981-09-30 Akira Washida Shaft seal
JPH05164249A (en) * 1991-12-13 1993-06-29 Nippon John Kureen Kk Non-contact mechanical seal
JPH08303606A (en) * 1995-04-28 1996-11-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Shaft sealing device
JP2000161501A (en) * 1998-11-25 2000-06-16 Nikuni:Kk Mechanical seal
US6494460B2 (en) * 2000-12-26 2002-12-17 Karl E. Uth Rotary barrier face seal
WO2016072325A1 (en) * 2014-11-08 2016-05-12 イーグル工業株式会社 Sliding parts

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220120313A1 (en) * 2019-02-15 2022-04-21 Eagle Industry Co., Ltd. Sliding components
US11821461B2 (en) * 2019-02-15 2023-11-21 Eagle Industry Co., Ltd. Sliding components

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018200068A (en) 2018-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6861730B2 (en) Sliding parts
JP6224568B2 (en) mechanical seal
JP7242658B2 (en) Seal ring
US10605105B2 (en) Bi-directional shaft seal
WO2014142265A1 (en) Mechanical seal device
JP6941479B2 (en) Seal structure and mechanical seal
JPWO2019221231A1 (en) Seal ring
WO2012132832A1 (en) Seal device
JP5548596B2 (en) Shaft seal device for submersible pump
JP2010121463A (en) Gas seal structure of centrifugal compressor with built-in speed increaser
US9447886B2 (en) Sealing device
WO2017122458A1 (en) Oil-free screw compressor
JPH09292034A (en) Mechanical seal
JP7055579B2 (en) Segment seal
JP2010084802A (en) Rotary seal
JP5985288B2 (en) Rotating shaft seal
JP6857054B2 (en) Mechanical seal for slurry fluid
JP7166985B2 (en) Anti-rotation pin for mechanical seal
JP2008281028A (en) Shaft seal device
JP7350446B2 (en) mechanical seal
JP7350449B2 (en) mechanical seal
JP7350447B2 (en) mechanical seal
JP7353726B2 (en) sliding parts
WO2022080278A1 (en) Sliding component
JP2016148429A (en) Friction roller type transmission

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191213

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200916

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201013

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201119

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210209

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20210525

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210714

C60 Trial request (containing other claim documents, opposition documents)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60

Effective date: 20210714

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20210726

C21 Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21

Effective date: 20210727

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210831

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210906

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6941479

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150