JPH04337166A - 回転機械の軸封装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転機械のハウジング
と回転軸との隙間部を、ガス圧によってシールする回転
機械の軸封装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の軸封装置として、図３に
示す構成のものが知られている。すなわち、内部空間Ａ
に高圧ガスが収容されたハウジング１と、このハウジン
グ１内に挿入された回転軸２とを有する回転機械にあっ
て、前記空間Ａよりも低圧となっているハウジング１と
回転軸２との間の隙間部Ｂを、回転軸２に鍔状に設けら
れた回転環３と、ハウジング１に摺動可能に設けられた
固定環４とによってシールする構成のものである。

【０００３】回転環３は回転軸２にスリーブ５等によっ
て一体回転可能に保持され、固定環４はハウジング１に
Ｏリング６を介して摺接するとともに、常時スプリング
７で回転環３の一側面に当接する方向に付勢されている
。

【０００４】そして、回転軸２が停止状態にある時は、
固定環４がスプリング７の付勢力によって回転環３に押
付けられており、回転軸２が回転すると、ハイドロダイ
ナミック効果により、固定環４が回転環３から離間する
方向に移動する浮上状態となり、回転環３と固定環４と
の間のガス圧とスプリング７の付勢力とがバランスした
位置で、非接触シールが行われるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、以上述べた
従来の構成においては、回転軸２の回転開始時には、回
転環３と固定環４との間のガスにハイドロダイナミック
効果が生じないため、これら回転環３と固定環４とは互
いに接触した状態にある。この状態で回転数が上昇した
ような場合には、非接触シール状態に至る前に摩擦によ
る発熱で接触部の温度が上昇し、回転環３および固定環
４が変形することがある。このような変形が起こると、
回転環３と固定環４との間の動圧効果が減少し、高回転
数になっても固定環４が回転環３から浮上できず、破損
等によってシール不能状態となる可能性がある。

【０００６】このような事態を防止するためには、低速
回転時に固定環４が回転環３から確実に浮上するよう、
スプリング７による動圧発生機構を設計、製作する必要
がある。しかし、上記構成のガスシールの場合、ガス膜
が薄いため、高度の加工精度および材料の選定が要求さ
れる。また、発停時には接触シールとなるため、この時
に摩耗によるシール部材の損耗が発生し易い。さらに、
回転中においても、回転環３と固定環４との間のシール
部に、例えばスケール、油滴、炭化物等の異物が侵入し
て、シール面に過大な熱負荷が発生し、回転環３や固定
環４が損傷することもある。これらの事情により、従来
の軸封装置では耐用寿命が比較的短い等の問題があった
。

【０００７】本発明は、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、回転軸の起動時や停止時
、さらには回転中の異物侵入等によるシール部の破損を
防止でき、シール性の信頼性向上ひいては耐用寿命の長
期化が図れる回転機械の軸封装置を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、高圧ガスが収容されたハウジングと、
このハウジング内に挿入された回転軸とを有する回転機
械にあって、前記ハウジングと前記回転軸との隙間部を
、前記回転軸に鍔状に設けられた回転環と、前記ハウジ
ングに摺動可能に設けられ、スプリングで前記回転環の
一側面に当接する方向に付勢された固定環とによってシ
ールする回転機械の軸封装置において、前記固定環のハ
ウジング側に面する空間の圧力を前記固定環と前記回転
環との間の圧力よりも小さくする圧力調節機構を設け、
この圧力調節機構により前記固定環を前記スプリングの
付勢力に抗して前記回転環から離間する方向に移動可能
としたものである。

【０００９】

【作用】上記の手段によれば、固定環に作用する静圧力
を圧力調節機構によって変化させることができるので、
例えば起動時や停止時に、固定環を回転環から離間する
方向に移動させ、これらの間に隙間を生じさせることが
できる。そして、回転数が十分高くなり、固定環と回転
環との間にガス圧による動圧効果等で浮上力が発生した
時には、固定環に作用する静圧力を除去し、スプリング
による所定の面圧をもって固定環が回転環側でバランス
するようにする。

【００１０】また、回転中に異物がシールに侵入した場
合には、シール面の温度が上昇するので、この温度上昇
によって圧力調節機構が動作するようにしておけば、固
定環と回転環との隙間を増大させ、流出ガス流を増大さ
せることにより、異物をシール面から除去することがで
きる。この場合には、ガス流量も増大するので、シール
部の冷却効果も増大し、異常発熱は除去される。シール
面温度が低下すると、回転環と固定環との隙間は正常値
に復旧し、通常運転が続行される。

【００１１】

【実施例】以下、図１および図２を参照して本発明の実
施例について詳細に説明する。なお、これらの図におい
て、図３に示した従来のものと同一の部分には同一の符
号を付して、重複する説明は省略する。

【００１２】図１は本発明の第１実施例を示す。本実施
例では、固定環４が回転環３と反対側の端部にて段部８
を介して小径とされ、これにより固定環４のハウジング
１側に面する部位に圧力調節空間Ｃが形成されている。 この圧力調節空間Ｃは、一対のＯリング６ａ，６ｂで軸
方向に閉塞されている。なお、回転環３は従来と同様に
、スリーブ５等により回転軸２に固定されている。

【００１３】そして、圧力調節空間Ｃの圧力を、固定環
４と回転環３との間の圧力よりも小さくする圧力調節機
構９が設けられている。この圧力調節機構９は、図示し
ないブロア等に基端側が連結された吸引配管１０を包含
する。この吸引配管１０の先端側は、開閉用弁１１の先
で二手に分岐して、その一方の配管１０ａが圧力調節空
間Ｃに開口し、また他方の配管１０ｂがハウジング１内
の空間Ａのうち回転環３と固定環４との対向部位に開口
している。なお、両配管１０ａ，１０ｂはオリフィス１
２によって空間Ａに連通している。

【００１４】このような圧力調節機構９によって、固定
環４がスプリング７の付勢力に抗して、回転環３から離
間する方向に移動可能とされている。なお、１３は離間
距離を設定するためのストッパである。

【００１５】しかして、回転軸２の起動時、または停止
時には、弁１１に開信号ａが入力され、弁１１が開とな
り、圧力調節空間Ｃの圧力がＡ部より低くなる。そして
、固定環４が回転環３から離間する方向に移動してし、
非接触状態となる。なお、固定環４と回転環３との隙間
が過度に大きくならないよう、ストッパ１３で移動距離
が制限される。

【００１６】回転数が所定の値より大きくなった時には
、回転数スイッチ等からの信号ａが入力されて弁１１が
閉になる。この場合、圧力調節空間Ｃの圧力がオリフィ
ス１２を通してハウジング１内の空間Ａに通じているた
め、両空間は同圧力となり、固定環４が適切な面圧で回
転環３に押付けられる。

【００１７】したがって、本実施例によれば、発停低時
においても、回転環３と固定環４とが非接触シール状態
となるので、接触熱変形防止が確実に図れるようになる
。また、そのための設計上の制約（材料選定、加工精度
等含む）も従来に比して減少される。更に、シール寿命
に最も大きな影響を持つ発低時に非接触となることによ
り、回転環３および固定環４が、いわば半無限の寿命と
なる。

【００１８】次に、図２は本発明の第２実施例を示す。 本実施例が前記した第１実施例と異なる点は、固定環４
に温度検出プローブ１４が装入されている点である。そ
して、例えば回転環３と固定環４とのシール面に異物が
侵入し、温度が上昇した場合には、設定温度と比較され
るようになっている。この比較により、異常と判断され
た場合には、信号ａにより弁１１が開とされ、これによ
り圧力調節空間Ｃの圧力がハウジング１内の空間Ａの圧
力よりも低下し、固定環４はストッパ１３に当るまで移
動し、シールクリアランスが増大する。これにより、流
出ガス流が増大して異物が流出し、シール温度が低下し
た場合には、再度弁１１が閉となり、所定のシール隙間
に設定される。

【００１９】したがって、異物侵入時には、シール部の
異常発熱のもとになる異物を流出させ、また、冷却能力
を増大させることにより、シール破損を防止することが
可能となる。従来、シール部に異物が侵入した場合には
シール部が発熱により損傷するため、プラントを停止し
て開放点検する等の必要があったが、本実施例によれば
自動的に異物が除かれ、停止することなく運転を続行す
ることができる。

【００２０】このように、本実施例によれば、シール面
に異物が侵入した時のシール損傷防止のため回転環３あ
るいは固定環４の温度が計測され、その値が設定レベル
を越えた場合に、固定環４に作用する静圧力を変化させ
、固定環４と固定環３との間のクリアランスを大きくし
て異物を流出させることが可能となる。

【００２１】なお、その他の構成は図１に示した第１実
施例と同様であるので、同一の部分には同一の符号を付
して、重複する説明は省略する。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、回
転機械の軸封装置において、固定環のハウジング側に面
する空間の圧力を固定環と回転環との間の圧力よりも小
さくする圧力調節機構を設け、この圧力調節機構により
固定環をスプリングの付勢力に抗して回転環から離間す
る方向に移動可能な構成とし、固定環に作用する静圧力
を圧力調節機構によって変化させることができるので、
起動時や停止時、または回転中に異物がシールに侵入し
たような場合に、固定環を回転環から離間する方向に移
動させ、これらの間に隙間を生じさせることができるの
で、シール部の破損を防止でき、シール性の信頼性向上
ひいては耐用寿命の長期化が図れるという優れた効果が
奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る回転機械の軸封装置
を示す断面図である。

【図２】本発明の第２実施例に係る回転機械の軸封装置
を示す断面図である。

【図３】従来の回転機械の軸封装置を示す断面図である
。

【符号の説明】

１　　ハウジング ２　　回転軸 ３　　回転環 ４　　固定環 ７　　スプリング ９　　圧力調節機構 １４　　温度検出プローブ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高圧ガスが収容されたハウジングと、この
   ハウジング内に挿入された回転軸とを有する回転機械に
   あって、前記ハウジングと前記回転軸との隙間部を、前
   記回転軸に鍔状に設けられた回転環と、前記ハウジング
   に摺動可能に設けられ、スプリングで前記回転環の一側
   面に当接する方向に付勢された固定環とによってシール
   する回転機械の軸封装置において、前記固定環のハウジ
   ング側に面する空間の圧力を前記固定環と前記回転環と
   の間の圧力よりも小さくする圧力調節機構を設け、この
   圧力調節機構により前記固定環を前記スプリングの付勢
   力に抗して前記回転環から離間する方向に移動可能とし
   たことを特徴とする回転機械の軸封装置。
2. 【請求項２】圧力調節機構は、回転軸の起動時および停
   止時、ならびに固定環の一定以上の温度上昇時に、固定
   環を回転環から離間する方向に移動させる圧力を付与す
   べく設定されていることを特徴とする請求項１記載の回
   転機械の軸封装置。