JPH03140672A - 非接触メカニカルシール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は回転機器用非接触式メカニカルシールに係り、
特に密封端面の動圧発生溝及び静圧発生溝に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は特開昭６４−４９７０７号あるいは実開昭
６３−６０７６７号公報に記載のように、動圧発生溝あ
るいは静圧発生溝の加工をエツチングにより行っていた
。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は動圧または静圧発生溝の加工工程が、洗
浄、感光膜塗布及び乾燥、パターン作画縮写及び露光・
現像、エツチング加工、最後に感光膜ばくり作業という
ように多くの工程数があることから高価となる。また、
使用雰囲気が大気中で無潤滑で使用されることがかなり
多く、シかも金属材料同志という組合せから、万一回転
リングと静止リングが接触した場合には摩擦係数が１以
上にも上昇し、焼は付きを起こし、摩擦トルクの増大あ
るいは、メカニカルシールの破損を招くという問題があ
った。

本発明の目的は動圧及び静圧発生溝を安価に製作すると
ともに、万一接触が生じても焼は付きを防止できる非接
触メカニカルシールを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために１本発明の非接触メカニカル
シールはエツチング加工する代わりに、自己潤滑性樹脂
、二硫化モリブデン、軟金属などの固体潤滑剤を密封端
面の溝部外にコーティングし、動圧及び静圧発生溝を形
成したものである。

〔作用〕

固体潤滑剤のコーティング作業は非常に簡単で、基材の
洗浄後、溝形状にマスキイングを行い、その後、固体潤
滑剤をスプレー塗布あるいは基材を潤滑液中に浸せきさ
せて所定の厚さにコーティングするものである。密着強
度を向上させたい場合はブラスト及び２００℃能後での
乾燥工程が付加される０以上の工程からも察するように
エツチング加工に比ベニ程数が少なく安価となる。

また、万一、回転リングと静止リングが回転中に接触事
故を起こした場合でも、固体潤滑剤が介在している場合
は摩擦係数が非常に低く、樹脂系ではμ＝０．２以下、
二以下上二硫化モリブデン０．０５以下、軟金属系では
μ＝０．３以下の値であり、焼は付きには至らない。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図により説明する。

第１図は静圧形の代表であるオリフィスタイプシールに
実施した例を構造断面図で示す。また第２図は第１図の
静止リング密封端面の正面図であり、第１図と同符号の
ものは同一部分である。

回転軸１には回転リング２が固定され、ともに高速で回
転する。一方、静止側軸封要素である静止リング３は○
リング４及びスプリング５などによって支持され、ハウ
ジング６に装着される。このように構成された静圧タイ
プのシールにおいては、スプリング５と流体圧力により
回転リング２の方向へ静止リング３が押し付けられよう
とする。

これに対向して適当なシールすきまｈを確保するために
は、固定環３から外周から密封端面にかけて、オリフィ
ス絞り７を持つ流体の流路３ａを設け、密封面に内部あ
るいは外部高圧源からガスを導入しなければならない。

この際、十分な負荷容量を確保するために通常は密封端
面に静圧発生溝８を設ける。従来例の静圧発生溝は静止
リングの密封端面に、エツチング加工などにより直接施
されていた。エツチング加工は前にも述べたように。

加工工程数がかなり多く生産高となる。そこで。

エツチング加工に代えて固体潤滑剤９を静止リング３の
密封面にコーティングして静圧発生溝８を形成したのが
本実施例である。この方法はエツチング加工に比べ極め
て簡単なため安価な特徴がある。すなわち、静止リング
３を洗浄後、密封端面の静圧発生溝１０に相当する部分
をマスキングし、残りの部分に固体潤滑剤９をコーティ
ングする方法である。固体潤滑剤としては４フツ化エチ
レン樹脂（ＰＴＦＥ）、ポリイミド樹脂、二硫化モリブ
デン（Ｍ　ｏ　Ｓｚ）　、　二硫化タングステ’／　（
Ｗ　Ｓ　ｚ）　。

金、銀、鉛、錫、などかなり多くの種類があり。

運転条件・雰囲気条件、塗膜の寿命などを十分考慮して
選択しなければならない。また、コーティングの方法も
スプレー式、浸せき式、蒸着、スパッタ法など多種多用
である。また、密着強度を向上させたい場合は上記のコ
ーティング方法の選定も重要であるが、その他に、下地
材へのブラスト。

塗膜の熱処理方法なども影響する。以上、エツチング加
工に比べ固体潤滑剤のコーティング方法が安価にできる
ことを述べたが、次に万一、密封端面が接触した場合の
効果について述べる。これまでの従来例ではほとんどの
密封端面材料が硬質炭素と金属もしくはセラミック、あ
るいは金属−金属、セラミックーセラミックなどの組み
合せである。上記材料の組み合せは無潤滑雰囲気では摩
擦係数が高く、焼は付きを起こしたり、最悪の場合には
破損したりする場合があった。それに比べ固体潤滑剤は
結晶構造上、低摩擦を維持できるものであり、接触して
、コーテイング膜が摩滅しないかぎり、焼は付きは生じ
にくい材料である。また、従来例では接触摺動した場合
を考え、端面材料そのものも高級な材料を選定しなけれ
ばならない。

それに対し、固体潤滑剤のコーティングによる方法では
ほとんどの材料にコーティングが可能であり、下地材そ
のものも安価なものを選定できる。

つぎに、本発明の第２の実施例を第３図に示す。

図において第１図と同符号のものは同一部品である、ま
た、第４図は第２実施例を示す第３図の回転リング密封
端面の半玉面図である。この実施例は動圧形の代表であ
るスパイラルグループシールに実施した例を構造断面図
で示す。このシールは密封端面にラセン状の浅い動圧発
生溝１０を施し回転によるポンプ作用を利用してシール
すきまｈを確保しようとするものであり１回転リング２
もしくは静止リング３の少なくともどちらか一方に溝を
設けるが、ここでは回転リング２に実施した例を示す。

第１実施例と同様、従来のエツチング加工による方法に
代え、固体潤滑剤１１をラセン状の動圧発生溝１０外に
コーティングしたものである。作用、効果などについて
は第１実施例と同様であり、説明は省略する。

つぎに本発明の第３の実施例を第５図に示す。

また、第６図は第３の実施例を示す第５図のＡ−Ａ断面
図であり、第５図と同符号のものは同一部分である。前
述した第１及び第２実施例が非接触メカニカルシールに
実施した例を示したが、原理的には軸受と同様であり、
先の２つの端面シールの実施例は軸受にも実施可能であ
る。この第３実施例は端面形ではなく、ラジアル、軸受
に実施した例を示すものであり、その代表としてヘリン
グボーン形動圧発生溝に実施した例を示す。回転軸１２
と軸受１３の半径すきまＣは、回転軸１２に設けたベリ
ングボーン形の動圧発生溝１４が回転軸１２が回転する
ことにより、前述した第２の実施例のスパイラルグルー
プ形の動圧発生溝と同様のポンプ作用により確保できる
ものである。回転軸１２もしくは軸受１３の少なくとも
どちらが一方に溝を設けるが、ここでは回転軸１２に実
施した例を示す。第１及び第２実施例と同様、固体潤滑
剤１５をへりグボーン形の動圧発生溝１４外にコーティ
ングしたものである。なお、第１及び第２の実施例と異
なるのはマスキイングの方法であり、第３実施例では回
転軸１２の外周面上に施さなければならない。なお１作
用、効果などについては第１及び第２実施例と同様であ
り、詳細な説明は省略する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、動圧発生溝及び静圧発生溝を固体潤滑
剤のコーティングにより形成できるので、これまでのエ
ツチング加工などに比べ非常に安価にできる。また、万
一接触摺動しても焼は付き及び破損などのトラブルを生
じない効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の第１実施例を示す非接触メカニカルシ
ールの縦断面図、第２図は第１図に示す静止リングの正
面図、第３図は第２の実施例を示す非接触メカニカルシ
ールの縦断面図、第４図は第３図に示す回転リングの正
面図、第５図は第３の実施例を示す軸受の部分縦断面図
、第６図は第５図の回転軸のＡ−Ａ線断面図である。 ２・・・回転リング、３・・・静止リング、８・・・静
圧発生溝、９，１１，１５・・・固体潤滑剤、１０．１
４・・・蓼１　図 第Ｚ詔 垢 ３ 図 ）１・−冒賞（閏オ卆Ａ 寥 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、回転軸に取付けられた回転リングと、ハウジング側
   に支持される静止リングを備える非接触式メカニカルシ
   ールにおいて、前記、回転リングあるいは静止リング密
   封端面の少なくともどちらか一方に溝形状のマスキイン
   グを行い、自己潤滑性のある樹脂、二硫化モリブデンあ
   るいは軟金属などの固体潤滑剤をコーティングして、動
   圧発生溝もしくは静圧発生溝を形成したことを特徴とす
   る非接触メカニカルシール。