JPH04134963U - gas seal device - Google Patents

gas seal device

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JPH04134963U
JPH04134963U JP5041191U JP5041191U JPH04134963U JP H04134963 U JPH04134963 U JP H04134963U JP 5041191 U JP5041191 U JP 5041191U JP 5041191 U JP5041191 U JP 5041191U JP H04134963 U JPH04134963 U JP H04134963U
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JP
Japan
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ring
rotating ring
rotating
sliding surface
seal
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Withdrawn
Application number
JP5041191U
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Japanese (ja)
Inventor
善一 吉田
公良 佐々木
Original Assignee
三菱重工業株式会社
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Publication date
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  • Mechanical Sealing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転環の熱変形を極力抑制する。 【構成】 回転軸21に固定リング22及び支持環23
を介してナット24により固定した回転環25と、該回
転軸21を囲繞するケーシング26に取付けたシールリ
ング27とで軸封面を形成して、高圧室28と低圧室2
9との間をシールする。シールリング27に相対する回
転環25の摺動面に超硬合金等のコーティング層33を
施す。同様に、回転環25の、該摺動面と反対側の面に
も、該摺動面におけるコーティングと同一の材質のコー
ティング層35を施す。
(57) [Summary] [Purpose] To suppress thermal deformation of the rotating ring as much as possible. [Configuration] Fixed ring 22 and support ring 23 on rotating shaft 21
A shaft sealing surface is formed by a rotary ring 25 fixed with a nut 24 via a rotary ring 25 and a seal ring 27 attached to a casing 26 surrounding the rotary shaft 21, thereby sealing a high pressure chamber 28 and a low pressure chamber 2.
Seal between 9 and 9. A coating layer 33 of cemented carbide or the like is applied to the sliding surface of the rotating ring 25 facing the seal ring 27. Similarly, a coating layer 35 made of the same material as the coating on the sliding surface is also applied to the surface of the rotating ring 25 opposite to the sliding surface.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed explanation of the idea]

【0001】0001

【産業上の利用分野】[Industrial application field]

本考案は、ガス圧縮機等の高圧ガスの回転機械の軸封装置に適用されるガスシ ール装置に関する。 This invention is a gas system that is applied to shaft seal devices of high-pressure gas rotating machinery such as gas compressors. Regarding the tool equipment.

【0002】0002

【従来の技術】[Conventional technology]

図4に従来のガスシール装置の一例を示す。図4において、高圧室1と低圧室 2とをシールするために、回転軸3に固定リング4及び保護環5を介してナット 6により固定されている回転環7と、ケーシング8にシールケーシング9、ばね 10及びリテーナ11を介して取り付けられて、回転環7と密着しかつ回転軸3 の回転中に微小な軸方向隙間を介して相対するシールリング12とを備え、これ ら回転環7とシールリング12とにより軸封する構造となっている。 FIG. 4 shows an example of a conventional gas seal device. In Figure 4, high pressure chamber 1 and low pressure chamber 2, a nut is attached to the rotating shaft 3 through a fixing ring 4 and a protective ring 5. 6, a rotating ring 7 fixed to the casing 8, a seal casing 9, and a spring. 10 and the retainer 11, and is in close contact with the rotating ring 7 and the rotating shaft 3. and a seal ring 12 that faces each other through a small axial gap during rotation of the seal ring 12. The rotary ring 7 and the seal ring 12 form a shaft-sealing structure.

【0003】 また、回転環7のシールリング12と相対する摺動面には、回転により回転環 7の外周部のガスを巻き込む方向に回転環7の外周より内周方向に向かって円周 方向に複数個の微小深さのスパイラル溝13が設けられている。0003 In addition, the sliding surface of the rotating ring 7 facing the seal ring 12 is provided with a rotating ring due to rotation. Circumference from the outer circumference of the rotating ring 7 toward the inner circumference in the direction of involving the gas on the outer circumference of the rotating ring 7 A plurality of spiral grooves 13 with minute depths are provided in the direction.

【0004】 そして、一般に、前述したシールリング12にはカーボン材、かつ回転環7に はカーボン材と摺動特性のよい超硬合金又はシリコンカーバイド等が使用されて いる。0004 Generally, the seal ring 12 described above is made of carbon material, and the rotating ring 7 is made of a carbon material. Carbon material and cemented carbide or silicon carbide with good sliding properties are used. There is.

【0005】 さらに、回転環7の外周部は、回転環7の破損による散逸防止のために前述し た保護環5が焼きばめ又はOリング4により弾性支持されている。[0005] Furthermore, the outer circumference of the rotating ring 7 is designed to prevent dissipation due to breakage of the rotating ring 7. A protective ring 5 is shrink-fitted or elastically supported by the O-ring 4.

【0006】 図5は、従来のガスシール装置の他の例を示し、図4に示したものとほぼ同一 構造であるが、回転環7において、シールリング12と相対する摺動面に、母材 のステンレス系材料の上に超硬合金のコーティング層14を設けている。[0006] Figure 5 shows another example of a conventional gas seal device, which is almost the same as that shown in Figure 4. The structure is such that the rotating ring 7 has a base material on the sliding surface facing the seal ring 12. A coating layer 14 of cemented carbide is provided on the stainless steel material.

【0007】 そして、本例では、回転環7の破壊強度が十分であるため、図4の例と異なり 、回転環7の外周に保護環5を設けてなく、回転環7の軸方向の固定のために支 持環15を用いている。なお、図4と同一部分には同一符号を付して、重複する 説明は省略する。[0007] In this example, the breaking strength of the rotating ring 7 is sufficient, so unlike the example in FIG. , the protective ring 5 is not provided on the outer periphery of the rotating ring 7, and a support is used to fix the rotating ring 7 in the axial direction. A mochi ring 15 is used. In addition, the same parts as in Fig. 4 are given the same reference numerals, and the parts that overlap Explanation will be omitted.

【0008】[0008]

【考案が解決しようとする課題】[Problem that the idea aims to solve]

しかるに、従来の図4に示した回転環7に超硬合金又はシリコンカーバイドを 用いた例では、材質の硬度が高く衝撃に対して破損することがあり、組立、運搬 に注意を要するという問題があった。また、比重量に対して強度が低いという特 性により、高速回転の使用は不向きであった。 However, the conventional rotating ring 7 shown in FIG. 4 is made of cemented carbide or silicon carbide. In the example used, the material is hard and may be damaged by impact, making it difficult to assemble and transport. There was a problem that required attention. It also has the characteristic of having low strength relative to its specific weight. Due to its nature, it was not suitable for high-speed rotation.

【0009】 そこで、図5に示す回転環7の摺動面に超硬合金をコーティングした構造が提 案されたものであり、この例では上記図4の例に示した問題は生じない。[0009] Therefore, a structure in which the sliding surface of the rotating ring 7 is coated with cemented carbide as shown in Fig. 5 has been proposed. In this example, the problem shown in the example of FIG. 4 does not occur.

【0010】 しかし、超硬合金と母材であるステンレス系材料との熱膨張率の相違により、 特に、シールリング12と回転環7が接触して回転するような摺動面での発熱の 大きい条件においては、図6の状態から図7に示すようなバイメタル効果により スパイラル溝13、超硬合金のコーティング層14を有する回転環7が熱変形す る。0010 However, due to the difference in thermal expansion coefficient between cemented carbide and the base material stainless steel, Particularly, heat generation occurs on sliding surfaces where the seal ring 12 and rotating ring 7 contact and rotate. Under large conditions, the state shown in Fig. 6 changes due to the bimetallic effect shown in Fig. 7. The rotating ring 7 having the spiral groove 13 and the cemented carbide coating layer 14 is thermally deformed. Ru.

【0011】 この場合、本形式のガスシールでは、通常、回転環7とシールリング12との 間の軸方向隙間が数ミクロンの範囲で作動しているため、この回転環7の熱変形 によりシールリング12と回転環7とがさらに接触し、回転環7の変形が進展す るという問題があった。[0011] In this case, in this type of gas seal, the rotation ring 7 and the seal ring 12 are usually Because the axial clearance between the rings is in the range of several microns, thermal deformation of the rotating ring 7 As a result, the seal ring 12 and the rotating ring 7 further come into contact, and the deformation of the rotating ring 7 progresses. There was a problem that

【0012】 本考案は、このような従来技術の課題を解決するためになされたもので、回転 環の熱変形を極力抑制することが可能なガスシール装置を提供することを目的と する。0012 This invention was devised to solve the problems of the conventional technology. The purpose is to provide a gas seal device that can suppress thermal deformation of the ring as much as possible. do.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】[Means to solve the problem]

上記の課題を解決するために、本考案は、回転軸に固定した回転環と、該回転 軸を囲繞するケーシングに取り付けたシールリングとで軸封面を形成して、高圧 室と低圧室との間をシールするガスシール装置において、前記シールリングに相 対する回転環の摺動面に超硬合金等の摺動性の良好な材質をコーティングすると 共に、回転環の、該摺動面と軸方向に反対側の面にも該摺動面におけるコーティ ングと同一の材質をコーティングしたものである。 In order to solve the above problems, the present invention includes a rotating ring fixed to a rotating shaft, and a rotating ring fixed to a rotating shaft. The seal ring attached to the casing surrounding the shaft forms a shaft sealing surface to prevent high pressure. In a gas seal device that seals between a chamber and a low pressure chamber, a On the other hand, if the sliding surface of the rotating ring is coated with a material with good sliding properties such as cemented carbide, At the same time, the surface of the rotating ring opposite to the sliding surface in the axial direction also has a coating on the sliding surface. It is coated with the same material as the ring.

【0014】[0014]

【作用】[Effect]

上記の手段によれば、回転環の摺動面には通常超硬合金等の熱伝導率が高く、 線膨張率の小さい材質がコーティングされており、さらに回転環の、該摺動面と は軸方向に反対の面にも同一材質をコーティングしていることによって、シール リングと回転環との接触回転による発熱による熱変形に対して、回転環の母材で ある、コーティング材より線熱膨張係数の大きいステンレス系材質の熱変形を軸 方向両面に設けたコーティング材が拘束し、回転環の熱変形を押さえることがで きる。 According to the above means, the sliding surface of the rotating ring is usually made of cemented carbide or the like with high thermal conductivity. It is coated with a material with a low coefficient of linear expansion, and the sliding surface of the rotating ring and seals by coating the same material on the axially opposite surface. The base material of the rotating ring protects against thermal deformation due to heat generation due to contact rotation between the ring and the rotating ring. Thermal deformation of stainless steel material, which has a higher coefficient of linear thermal expansion than the coating material, is the main focus. The coating material provided on both sides of the rotating ring restrains it and suppresses thermal deformation of the rotating ring. Wear.

【0015】[0015]

【実施例】【Example】

以下、図1〜図3を参照して本考案の一実施例について詳細に説明する。図1 は本実施例に係わるガスシール装置を示す断面図、図2は図1中の回転環の拡大 断面図、図3は該回転環の熱変形を示す図である。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3. Figure 1 is a sectional view showing the gas seal device according to this embodiment, and FIG. 2 is an enlarged view of the rotating ring in FIG. A cross-sectional view, FIG. 3, is a diagram showing thermal deformation of the rotating ring.

【0016】 図1、図2において、本ガスシールは、回転軸21に固定リング22及び支持 環23を介してナット24により固定された回転環25と、該回転軸21を囲繞 するケーシング26に取り付けられたシールリング27とで軸封面を形成して、 高圧室28と低圧室29との間をシールするよう構成されている。[0016] 1 and 2, this gas seal includes a rotating shaft 21, a fixing ring 22 and a support. A rotating ring 25 fixed by a nut 24 via a ring 23, and a rotating ring 25 surrounding the rotating shaft 21. A shaft sealing surface is formed with a seal ring 27 attached to a casing 26, It is configured to seal between the high pressure chamber 28 and the low pressure chamber 29.

【0017】 また、シールリング27は、シールケーシング30とリテーナ31との間に配 置されたばね32によって、常時回転環25と密着した構成となっている。[0017] Further, the seal ring 27 is disposed between the seal casing 30 and the retainer 31. The spring 32 is placed in such a way that it is in close contact with the rotating ring 25 at all times.

【0018】 さらに、回転環25のシールリング27と相対する摺動面には、超硬合金等の コーティング層33が施されており、該摺動面には回転軸21の回転により回転 環25の外周から内周方向へガスを巻き込む方向にスパイラル溝34を円周方向 に複数個設けている。[0018] Furthermore, the sliding surface of the rotating ring 25 facing the seal ring 27 is made of cemented carbide or the like. A coating layer 33 is applied to the sliding surface, and the sliding surface is rotated by the rotation of the rotating shaft 21. The spiral groove 34 is formed in the circumferential direction in a direction that draws in gas from the outer circumference of the ring 25 to the inner circumference. There are multiple locations.

【0019】 そして、前記回転環25の、該摺動面と反対側の面にも、該摺動面と同様に同 一材質をコーティングしたコーティング層35が設けられている。[0019] The surface of the rotating ring 25 opposite to the sliding surface is also provided with the same structure as the sliding surface. A coating layer 35 coated with one material is provided.

【0020】 次に、作用について説明する。今、回転環25とシールリング27とが接触し た状態で回転軸21が回転すると、両者の摺動面での発熱により回転環25の温 度が上昇する。[0020] Next, the effect will be explained. Now, the rotating ring 25 and the seal ring 27 are in contact with each other. When the rotating shaft 21 rotates in this state, the temperature of the rotating ring 25 increases due to heat generation on both sliding surfaces. degree increases.

【0021】 このとき、回転環25の軸方向両面に設けたコーティング層33、35の材質 として熱伝導性の良い材質が用いられるため、回転環25の母材及び軸方向両面 のコーティング層33、35も温度上昇する。しかるに、該コーティング層33 、35の材質は回転環25の母材より線膨張係数が小さいので、該母材の熱変形 を抑制する方向に作用する。[0021] At this time, the material of the coating layers 33 and 35 provided on both sides of the rotating ring 25 in the axial direction Since a material with good thermal conductivity is used as the base material of the rotating ring 25 and both axial surfaces The temperature of the coating layers 33 and 35 also increases. However, the coating layer 33 , 35 has a smaller coefficient of linear expansion than the base material of the rotating ring 25, so thermal deformation of the base material acts in the direction of suppressing

【0022】 この場合、回転環25の摺動面にのみコーティング層33をコーティングした 場合に比べ、回転環25の軸方向両面にコーティング層33、35を設けること により、回転環25の熱変形を抑える効果が大きい。[0022] In this case, the coating layer 33 is coated only on the sliding surface of the rotating ring 25. Compared to the case, coating layers 33 and 35 are provided on both sides of the rotating ring 25 in the axial direction. This is highly effective in suppressing thermal deformation of the rotating ring 25.

【0023】 すなわち、本実施例の構造によれば、シールリング27と回転環25との接触 回転による発熱のための熱変形に対しては、図3に示すように、回転環25の軸 方向両面に設けたコーティング層33,35の変形拘束効果によって、回転環2 5自身の熱変形を確実に抑えることが可能となる。[0023] That is, according to the structure of this embodiment, the contact between the seal ring 27 and the rotating ring 25 is reduced. For thermal deformation due to heat generation due to rotation, as shown in FIG. Due to the deformation restraining effect of the coating layers 33 and 35 provided on both sides in the direction, the rotating ring 2 It becomes possible to reliably suppress thermal deformation of 5 itself.

【0024】 なお、本考案は図4に示したガスシール装置にも適用できることは勿論である 。すなわち、図4中の回転環7の軸方向両面に図1中のコーティング層33,3 5を設けた構成とすれば、該コーティング層33,35の変形拘束効果によって 、回転環自身の熱変形を抑制することが可能となる。[0024] It goes without saying that the present invention can also be applied to the gas seal device shown in Figure 4. . That is, the coating layers 33, 3 in FIG. 1 are coated on both sides in the axial direction of the rotating ring 7 in FIG. 5, due to the deformation restraining effect of the coating layers 33 and 35, , it becomes possible to suppress thermal deformation of the rotating ring itself.

【0025】[0025]

【考案の効果】[Effect of the idea]

以上述べたように、本考案によれば、ガスシール装置におけるシールリングに 相対する回転環の摺動面に超硬合金等の摺動性の良好な材質をコーティングする と共に、回転環の、該摺動面と軸方向に反対側の面にも該摺動面におけるコーテ ィングと同一の材質をコーティングした構成としたことにより、シールリングと 回転環との接触回転による発熱による回転環の熱変形を極力抑制することができ るという優れた効果を奏する。 As described above, according to the present invention, the seal ring in the gas seal device The sliding surfaces of opposing rotating rings are coated with a material with good sliding properties, such as cemented carbide. At the same time, the coating on the sliding surface is also applied to the surface of the rotating ring opposite to the sliding surface in the axial direction. The structure is coated with the same material as the seal ring, making it similar to the seal ring. Thermal deformation of the rotating ring due to heat generation due to contact rotation with the rotating ring can be suppressed as much as possible. It has the excellent effect of

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

【図1】本考案の一実施例に係わるガスシール装置を示
す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a gas seal device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1中の回転環の拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged sectional view of the rotating ring in FIG. 1;

【図3】該回転環の熱変形を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing thermal deformation of the rotating ring.

【図4】従来のガスシール装置の一例を示す断面図であ
る。
FIG. 4 is a sectional view showing an example of a conventional gas seal device.

【図5】従来のガスシール装置の他の例を示す断面図で
ある。
FIG. 5 is a sectional view showing another example of a conventional gas seal device.

【図6】図5中の回転環の拡大断面図である。6 is an enlarged sectional view of the rotating ring in FIG. 5. FIG.

【図7】該回転環の熱変形を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing thermal deformation of the rotating ring.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21 回転軸 25 回転環 26 ケーシング 27 シールリング 28 高圧室 29 低圧室 33 コーティング層 35 コーティング層 21 Rotation axis 25 Rotating ring 26 Casing 27 Seal ring 28 Hyperbaric chamber 29 Low pressure chamber 33 Coating layer 35 Coating layer

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】回転軸に固定した回転環と、該回転軸を囲
繞するケーシングに取り付けたシールリングとで軸封面
を形成して、高圧室と低圧室との間をシールするガスシ
ール装置において、前記シールリングに相対する回転環
の摺動面に超硬合金等の摺動性の良好な材質をコーティ
ングすると共に、回転環の、該摺動面と軸方向に反対側
の面にも該摺動面におけるコーティングと同一の材質を
コーティングしたことを特徴とするガスシール装置。
Claim 1: A gas seal device that seals between a high pressure chamber and a low pressure chamber by forming a shaft sealing surface with a rotating ring fixed to a rotating shaft and a seal ring attached to a casing surrounding the rotating shaft. The sliding surface of the rotating ring facing the seal ring is coated with a material with good sliding properties such as cemented carbide, and the surface of the rotating ring opposite to the sliding surface in the axial direction is also coated. A gas seal device characterized by being coated with the same material as the coating on the sliding surface.
JP5041191U 1991-06-03 1991-06-03 gas seal device Withdrawn JPH04134963U (en)

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