JPH04272581A - 非接触形シール装置 - Google Patents
非接触形シール装置Info
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- JPH04272581A JPH04272581A JP3282891A JP3282891A JPH04272581A JP H04272581 A JPH04272581 A JP H04272581A JP 3282891 A JP3282891 A JP 3282891A JP 3282891 A JP3282891 A JP 3282891A JP H04272581 A JPH04272581 A JP H04272581A
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- ring
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- pressure
- sealing surface
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- 238000007789 sealing Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 9
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 5
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
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- Mechanical Sealing (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、たとえばタービン、ブ
ロワおよびコンプレッサ等の回転形空気機械の軸シール
に用いられるもので、回転軸心に対して垂直な面内での
漏れを制限するようになされた非接触形シール装置に関
するものである。
ロワおよびコンプレッサ等の回転形空気機械の軸シール
に用いられるもので、回転軸心に対して垂直な面内での
漏れを制限するようになされた非接触形シール装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、この種の装置では、ケーシング
を貫通した回転軸とともに回転する回転シールリングの
軸心に垂直な端面と、上記ケーシング側に保持された静
止リングにおける上記端面に対向する端面とを両者の非
接触シール面としている。
を貫通した回転軸とともに回転する回転シールリングの
軸心に垂直な端面と、上記ケーシング側に保持された静
止リングにおける上記端面に対向する端面とを両者の非
接触シール面としている。
【０００３】しかし、このような構成においては、ガス
タービンやコンプレッサのように高速、かつ高圧で運転
されるものでは、上記シール面同志の平行性が不安定に
なり、良好なシール性を発揮させにくい。
タービンやコンプレッサのように高速、かつ高圧で運転
されるものでは、上記シール面同志の平行性が不安定に
なり、良好なシール性を発揮させにくい。
【０００４】このため、すでに、特公平１−２２５０９
号公報等に開示されているように、回転シールリングと
静止リングとのシール面に自己整合機能をもたせるよう
に工夫したものがある。すなわち、たとえば、図５に示
すように回転シールリング５１のシール面５１ａに外周
側から内周側へ向かう動圧発生用のスパイラル状の溝５
２を形成し、回転シールリング５１の回転により、その
スパイラル状の溝５２によるポンピング作用により、シ
ール面間に圧力流体が強制的に取り込まれ、これにより
、シール面同志の平行状態が自己整合機能によって調整
されることになる。
号公報等に開示されているように、回転シールリングと
静止リングとのシール面に自己整合機能をもたせるよう
に工夫したものがある。すなわち、たとえば、図５に示
すように回転シールリング５１のシール面５１ａに外周
側から内周側へ向かう動圧発生用のスパイラル状の溝５
２を形成し、回転シールリング５１の回転により、その
スパイラル状の溝５２によるポンピング作用により、シ
ール面間に圧力流体が強制的に取り込まれ、これにより
、シール面同志の平行状態が自己整合機能によって調整
されることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の非接触形シール
装置は、上記のように構成されており、シール面間の安
定化に、動作発生用のスパイラル状溝５２が大きく貢献
している。しかし、上記スパイラル状溝５２が目詰まり
を起こしたり、シール面が磨耗した場合には、所定のポ
ンピング作用が行なわれなくなって、動圧が不安定とな
り、シール面同志の偏当り現象でシール破壊を招くおそ
れがあった。
装置は、上記のように構成されており、シール面間の安
定化に、動作発生用のスパイラル状溝５２が大きく貢献
している。しかし、上記スパイラル状溝５２が目詰まり
を起こしたり、シール面が磨耗した場合には、所定のポ
ンピング作用が行なわれなくなって、動圧が不安定とな
り、シール面同志の偏当り現象でシール破壊を招くおそ
れがあった。
【０００６】本発明は上記の実情に鑑みてなされたもの
で、シール面の安定性を確保できるうえ、動圧発生用の
スパイラル状溝に目詰まり等があって、動圧が不安定に
なっても、シール面の接触による破損を防止でき、信頼
性の向上を図り得る非接触形シール装置を提供すること
を目的としている。
で、シール面の安定性を確保できるうえ、動圧発生用の
スパイラル状溝に目詰まり等があって、動圧が不安定に
なっても、シール面の接触による破損を防止でき、信頼
性の向上を図り得る非接触形シール装置を提供すること
を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明に係る非接触形シール装置は、対向するシール面
の一方に動圧発生用のスパイラル状の溝を形成したもの
において、上記シール面に、半径方向へ延びる複数の静
圧バランス用の溝を周方向に等間隔を隔てて複数個形成
したものである。
本発明に係る非接触形シール装置は、対向するシール面
の一方に動圧発生用のスパイラル状の溝を形成したもの
において、上記シール面に、半径方向へ延びる複数の静
圧バランス用の溝を周方向に等間隔を隔てて複数個形成
したものである。
【０００８】
【作用】上記構成においては、シール面に形成された動
圧発生用のスパイラル状の溝によって高圧流体が取り込
まれてシール面の平行状態が安定的に保持される。また
、この動圧発生用のスパイラル状の溝が目詰まりなどを
起こした場合でも、静止バランス用の溝により対向シー
ル面間に一定の拡開力が確保されるので、シール面の接
触にともなう破壊のおそれがなくなる。
圧発生用のスパイラル状の溝によって高圧流体が取り込
まれてシール面の平行状態が安定的に保持される。また
、この動圧発生用のスパイラル状の溝が目詰まりなどを
起こした場合でも、静止バランス用の溝により対向シー
ル面間に一定の拡開力が確保されるので、シール面の接
触にともなう破壊のおそれがなくなる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて
説明する。
説明する。
【００１０】図１は本発明に係る非接触形シール装置の
一例を示す要部の断面図である。同図において、１はケ
ーシング、２はケーシング１を貫通した回転軸、３は上
記ケーシング１の内壁に固定された固定リングである。 ４は上記固定リング３側に保持される静止リングであり
、軸心と垂直な端面４ａを有する。５は上記回転軸２の
外周側に装着されて該回転軸２と共に回転する回転シー
ルリングであり、上記静止リング４の端面４ａに対向す
る端面５ａを有する。これら両端面４ａ，５ａは互いに
シール面を構成している。
一例を示す要部の断面図である。同図において、１はケ
ーシング、２はケーシング１を貫通した回転軸、３は上
記ケーシング１の内壁に固定された固定リングである。 ４は上記固定リング３側に保持される静止リングであり
、軸心と垂直な端面４ａを有する。５は上記回転軸２の
外周側に装着されて該回転軸２と共に回転する回転シー
ルリングであり、上記静止リング４の端面４ａに対向す
る端面５ａを有する。これら両端面４ａ，５ａは互いに
シール面を構成している。
【００１１】上記固定リング３はストッパ部材６等で軸
方向の位置決めがなされており、ケーシング１との間は
Ｏリング７によりリークが防止されている。上記固定リ
ング３の軸心に垂直な面には、周方向に等間隔を隔てた
位置に複数のめくら孔８が形成されている。これら各め
くら孔８には、それぞればね部材９が着座されており、
これらばね部材９は上記静止リング４に重合・固定され
ている断面Ｌ形のディスク１０を介して上記静止リング
４に軸心方向へのばね力を付勢している。上記固定リン
グ３とディスク１０との間はＯリング１１によりシール
されている。１２は上記回転軸２に嵌装された第１のス
リーブ、１３は第１のスリーブ１２に嵌装された第２の
スリーブであり、第１のスリーブ１２のフランジ部１２
ａと上記第２のスリーブ１３とにより上記回転シールリ
ング５を軸方向に位置決めしている。１４は第１のスリ
ーブ１２と回転軸２との間からのリークを防止するため
のＯリング、１５，１６は回転シールリング５と第１の
スリーブ１２との間からのリークを防止するためのＯリ
ングである。１７は上記回転シールリング５を上記回転
軸２に対して廻り止めさせるピン、１８は補助シール（
ラビリンスシール）である。
方向の位置決めがなされており、ケーシング１との間は
Ｏリング７によりリークが防止されている。上記固定リ
ング３の軸心に垂直な面には、周方向に等間隔を隔てた
位置に複数のめくら孔８が形成されている。これら各め
くら孔８には、それぞればね部材９が着座されており、
これらばね部材９は上記静止リング４に重合・固定され
ている断面Ｌ形のディスク１０を介して上記静止リング
４に軸心方向へのばね力を付勢している。上記固定リン
グ３とディスク１０との間はＯリング１１によりシール
されている。１２は上記回転軸２に嵌装された第１のス
リーブ、１３は第１のスリーブ１２に嵌装された第２の
スリーブであり、第１のスリーブ１２のフランジ部１２
ａと上記第２のスリーブ１３とにより上記回転シールリ
ング５を軸方向に位置決めしている。１４は第１のスリ
ーブ１２と回転軸２との間からのリークを防止するため
のＯリング、１５，１６は回転シールリング５と第１の
スリーブ１２との間からのリークを防止するためのＯリ
ングである。１７は上記回転シールリング５を上記回転
軸２に対して廻り止めさせるピン、１８は補助シール（
ラビリンスシール）である。
【００１２】上記静止リング４および回転シールリング
５の各シール面４ａ，５ａのうち、一方のシール面５ａ
には、図２に示すように外周側から内周側へ向かうスパ
イラル状の複数の動圧発生用の溝１９が形成されている
。この例では、１対の溝１９，１９を１組とする複数組
のものが周方向に等間隔で形成されている。この動圧発
生用のスパイラル状の溝１９の深さは、５〜１０μｍで
あり、高圧側よりシール面５ａの幅の０．２〜０．５倍
の長さに設定されている。
５の各シール面４ａ，５ａのうち、一方のシール面５ａ
には、図２に示すように外周側から内周側へ向かうスパ
イラル状の複数の動圧発生用の溝１９が形成されている
。この例では、１対の溝１９，１９を１組とする複数組
のものが周方向に等間隔で形成されている。この動圧発
生用のスパイラル状の溝１９の深さは、５〜１０μｍで
あり、高圧側よりシール面５ａの幅の０．２〜０．５倍
の長さに設定されている。
【００１３】さらに、上記シール面５ａには、図２に示
すように半径方向へ延びる複数の静圧バランス用の直線
状の溝２０がそれぞれ上記スパイラル状の溝１９の各組
間に配置されて形成されている。この静圧バランス用の
溝２０はその深さが０．１〜１ｍｍ、幅が０．５〜２ｍ
ｍであり、また、半径方向の長さは、高圧側よりシール
面５ａの幅の０．６〜０．８倍に設定されている。
すように半径方向へ延びる複数の静圧バランス用の直線
状の溝２０がそれぞれ上記スパイラル状の溝１９の各組
間に配置されて形成されている。この静圧バランス用の
溝２０はその深さが０．１〜１ｍｍ、幅が０．５〜２ｍ
ｍであり、また、半径方向の長さは、高圧側よりシール
面５ａの幅の０．６〜０．８倍に設定されている。
【００１４】このような構成において、回転軸２が回転
すると、これに伴って回転シールリング５が回転する。 この回転シールリング５のシール面５ａには、動圧発生
用のスパイラル状の溝１９が形成されているので、この
溝１９のポンピング作用により、シール面４ａ，５ａ間
に流体が強制的に流入される。その結果、両シール面４
ａ，５ａ間に一定の密封流体圧（図３）の膜が確保され
て微小ギャップによる所望リークが許容される。
すると、これに伴って回転シールリング５が回転する。 この回転シールリング５のシール面５ａには、動圧発生
用のスパイラル状の溝１９が形成されているので、この
溝１９のポンピング作用により、シール面４ａ，５ａ間
に流体が強制的に流入される。その結果、両シール面４
ａ，５ａ間に一定の密封流体圧（図３）の膜が確保され
て微小ギャップによる所望リークが許容される。
【００１５】上記スパイラル状の溝１９によって流体圧
の変動があった場合でも、自己整合機能によって抑制化
されて安定した運転が行なえる。このスパイラル状溝１
９に関する３つのパラメータ、すなわち、溝１９の深さ
、シールバランスおよびダム幅を特定することにより、
良好な自己整合機能をもたせることができ、この結果、
シール面４ａ，５ａ間は、小さいギャップとリークのも
とに十分平行な整合状態に保たれる。
の変動があった場合でも、自己整合機能によって抑制化
されて安定した運転が行なえる。このスパイラル状溝１
９に関する３つのパラメータ、すなわち、溝１９の深さ
、シールバランスおよびダム幅を特定することにより、
良好な自己整合機能をもたせることができ、この結果、
シール面４ａ，５ａ間は、小さいギャップとリークのも
とに十分平行な整合状態に保たれる。
【００１６】ところで、上記動圧発生用のスパイラル状
の溝１９の深さは、上述したように５〜１０μｍ程度の
浅いものであり、この溝１９が目詰まりを起こしたり、
シール面５ａが長期の使用のうちに磨耗したりすると、
動圧が不安定になる。
の溝１９の深さは、上述したように５〜１０μｍ程度の
浅いものであり、この溝１９が目詰まりを起こしたり、
シール面５ａが長期の使用のうちに磨耗したりすると、
動圧が不安定になる。
【００１７】ここで、上記シール面４ａには、半径方向
に向けて静圧バランス用の溝２０が周方向に等間隔を隔
てて形成されているので、上記シール面４ａ，５ａ間に
は、密封流体圧をシール面積で平均化した程度の拡開力
が確保される（図４）。したがって、上記動圧が不安定
になっても、シール面４ａ，４ｂ間の平行状態が保たれ
、シール面４ａ，４ｂの接触による破損を生じることが
なくなる。
に向けて静圧バランス用の溝２０が周方向に等間隔を隔
てて形成されているので、上記シール面４ａ，５ａ間に
は、密封流体圧をシール面積で平均化した程度の拡開力
が確保される（図４）。したがって、上記動圧が不安定
になっても、シール面４ａ，４ｂ間の平行状態が保たれ
、シール面４ａ，４ｂの接触による破損を生じることが
なくなる。
【００１８】なお、上記の実施例では、回転シールリン
グ５のシール面５ａに動圧発生用のスパイラル状溝１９
および静圧バランス用の溝２０を形成したもので示した
が、これらの溝１９，２０を静圧リング４のシール面４
ａに形成しても、同様の効果を奏する。
グ５のシール面５ａに動圧発生用のスパイラル状溝１９
および静圧バランス用の溝２０を形成したもので示した
が、これらの溝１９，２０を静圧リング４のシール面４
ａに形成しても、同様の効果を奏する。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、静
止リングおよび回転シールリングのシール面のいずれか
一方に、動圧発生用のスパイラル状の溝を形成するだけ
でなく、半径方向に延びる静圧バランス用の溝を設けた
ので、シール面間の平行状態を自己整合機能で安定的に
保つことができるうえ、動圧発生用のスパイラル溝の目
詰まり等に起因して動圧が不安定になった場合でも、シ
ール間の圧力バランスがとれ、シール面同志の接触によ
る破損、ひいてはシール破壊のおそれを解消することが
できる。
止リングおよび回転シールリングのシール面のいずれか
一方に、動圧発生用のスパイラル状の溝を形成するだけ
でなく、半径方向に延びる静圧バランス用の溝を設けた
ので、シール面間の平行状態を自己整合機能で安定的に
保つことができるうえ、動圧発生用のスパイラル溝の目
詰まり等に起因して動圧が不安定になった場合でも、シ
ール間の圧力バランスがとれ、シール面同志の接触によ
る破損、ひいてはシール破壊のおそれを解消することが
できる。
【図１】本発明の一実施例による非接触形シール装置の
要部を示す断面図である。
要部を示す断面図である。
【図２】回転シールリングのシール面を示す正面図であ
る。
る。
【図３】動圧発生用のスパイラル状の溝のみによってシ
ール面に作用する平均流体圧力分布を示す図である。
ール面に作用する平均流体圧力分布を示す図である。
【図４】静圧バランス用の溝が付加されたシール面に作
用する平均流体圧力分布を示す図である。
用する平均流体圧力分布を示す図である。
【図５】従来のシール面を示す正面図である。
１ ケーシング
２ 回転軸
４ 静止リング
４ａ，５ａ シール面
５ 回転シールリング
１９ 動圧発生用のスパイラル状溝
２０ 静圧バランス用の溝
Claims (1)
- 【請求項１】 ケーシングを貫通した回転軸と共に回
転する回転シールリングにおける軸心に垂直な端面と、
上記ケーシング側に保持された静止リングにおける上記
端面に対向する端面とを両者のシール面とし、上記シー
ル面のいずれか一方に、高圧流体を外周側から内周側へ
取り込む動圧発生用のスパイラル状の溝を形成した非接
触形シール装置において、上記スパイラル状の溝が形成
された側のシール面に、半径方向へ延びる複数の静圧バ
ランス用の溝を周方向に等間隔を隔てて複数個形成した
ことを特徴とする非接触形シール装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3032828A JPH07117165B2 (ja) | 1991-02-27 | 1991-02-27 | 非接触形シール装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3032828A JPH07117165B2 (ja) | 1991-02-27 | 1991-02-27 | 非接触形シール装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04272581A true JPH04272581A (ja) | 1992-09-29 |
| JPH07117165B2 JPH07117165B2 (ja) | 1995-12-18 |
Family
ID=12369691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3032828A Expired - Lifetime JPH07117165B2 (ja) | 1991-02-27 | 1991-02-27 | 非接触形シール装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07117165B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5501470A (en) * | 1992-12-11 | 1996-03-26 | Nippon Pillar Packing Co., Ltd. | Non-contacting shaft sealing device with grooved face pattern |
| WO2019221226A1 (ja) * | 2018-05-17 | 2019-11-21 | イーグル工業株式会社 | シールリング |
| US11525512B2 (en) | 2018-05-17 | 2022-12-13 | Eagle Industry Co., Ltd. | Seal ring |
| US11530749B2 (en) | 2018-05-17 | 2022-12-20 | Eagle Industry Co., Ltd. | Seal ring |
| US11644100B2 (en) | 2018-05-17 | 2023-05-09 | Eagle Industry Co., Ltd. | Seal ring |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102797336A (zh) * | 2012-08-31 | 2012-11-28 | 苏州多凯复合材料有限公司 | 一种易粘接型纤维增强复合材料 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01295079A (ja) * | 1988-05-20 | 1989-11-28 | Nippon Pillar Packing Co Ltd | 非接触式メカニカルシール |
-
1991
- 1991-02-27 JP JP3032828A patent/JPH07117165B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01295079A (ja) * | 1988-05-20 | 1989-11-28 | Nippon Pillar Packing Co Ltd | 非接触式メカニカルシール |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5501470A (en) * | 1992-12-11 | 1996-03-26 | Nippon Pillar Packing Co., Ltd. | Non-contacting shaft sealing device with grooved face pattern |
| WO2019221226A1 (ja) * | 2018-05-17 | 2019-11-21 | イーグル工業株式会社 | シールリング |
| JPWO2019221226A1 (ja) * | 2018-05-17 | 2021-06-10 | イーグル工業株式会社 | シールリング |
| US11293553B2 (en) | 2018-05-17 | 2022-04-05 | Eagle Industry Co., Ltd. | Seal ring |
| US11525512B2 (en) | 2018-05-17 | 2022-12-13 | Eagle Industry Co., Ltd. | Seal ring |
| US11530749B2 (en) | 2018-05-17 | 2022-12-20 | Eagle Industry Co., Ltd. | Seal ring |
| US11644100B2 (en) | 2018-05-17 | 2023-05-09 | Eagle Industry Co., Ltd. | Seal ring |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07117165B2 (ja) | 1995-12-18 |
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