JPH05231383A - 乾式ガス面シールユニツト用の静止シールリング装置 - Google Patents
乾式ガス面シールユニツト用の静止シールリング装置Info
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- JPH05231383A JPH05231383A JP3077021A JP7702191A JPH05231383A JP H05231383 A JPH05231383 A JP H05231383A JP 3077021 A JP3077021 A JP 3077021A JP 7702191 A JP7702191 A JP 7702191A JP H05231383 A JPH05231383 A JP H05231383A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
- F16J15/3404—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal
- F16J15/3408—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal at least one ring having an uneven slipping surface
- F16J15/3412—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal at least one ring having an uneven slipping surface with cavities
- F16J15/3416—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal at least one ring having an uneven slipping surface with cavities with at least one continuous groove
-
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- Y10S277/926—Seal including fluid pressure equalizing or balancing feature
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- Gasket Seals (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ガス圧力にさらされた時に、その結果として
生じる負荷及びシールリングの構造上の変形なしに、運
転できるようにした乾式ガス面シールユニツト用の静止
シールリング装置を提供する。 【構成】 回転する相リング25に協力する静止した面
シールリング28と、面シールリング28の周囲に取り
付けられたシユラウド43と、面シールリング28にシ
ユラウド43を取り付けるために、面シールリング28
とシユラウド43との間に連結された取り付け手段(4
7及び49)とからなる乾式ガス面シールユニツト用の
静止シールリング装置であり、面リングシール28が、
不釣り合いガス圧力にさらされた時、不釣り合いガス
が、面シールリング28の密封用表面27に均一に分布
されて、面シールリング28の接触面のゆがみ及び曲が
りが起きないようにする。
生じる負荷及びシールリングの構造上の変形なしに、運
転できるようにした乾式ガス面シールユニツト用の静止
シールリング装置を提供する。 【構成】 回転する相リング25に協力する静止した面
シールリング28と、面シールリング28の周囲に取り
付けられたシユラウド43と、面シールリング28にシ
ユラウド43を取り付けるために、面シールリング28
とシユラウド43との間に連結された取り付け手段(4
7及び49)とからなる乾式ガス面シールユニツト用の
静止シールリング装置であり、面リングシール28が、
不釣り合いガス圧力にさらされた時、不釣り合いガス
が、面シールリング28の密封用表面27に均一に分布
されて、面シールリング28の接触面のゆがみ及び曲が
りが起きないようにする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、回転するシヤフトと静
止したハウジングとの間の隙間を、高圧ガスの漏洩に対
して、密封するための乾式ガス面シールユニツトに関す
る。そのような乾式面シールは、広い範囲の運転圧力に
おいて、工業用の圧縮機及びガス又は蒸気タービンに使
用される。術語「乾式ガス面シール」は、シールの端面
と端面との間の潤滑材として、液体の潤滑材を使用しな
いで、代わりにガスを使用するので、乾いた端面シール
と定義される。特に、本発明は、静止したシールリング
装置の構造に関する。
止したハウジングとの間の隙間を、高圧ガスの漏洩に対
して、密封するための乾式ガス面シールユニツトに関す
る。そのような乾式面シールは、広い範囲の運転圧力に
おいて、工業用の圧縮機及びガス又は蒸気タービンに使
用される。術語「乾式ガス面シール」は、シールの端面
と端面との間の潤滑材として、液体の潤滑材を使用しな
いで、代わりにガスを使用するので、乾いた端面シール
と定義される。特に、本発明は、静止したシールリング
装置の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】いくつかの乾式ガス面シールは、簡単な
支持されない炭素リングからなる静止したシールリング
装置を使用する。しかし、この構造は、密封されるべき
ガスの圧力にさらされた時に、リングの明らかな構造上
の変形及びたわみを許す。さらに、もし、広い範囲の圧
力に遭遇するならば、軸方向のリング圧力釣り合いが、
全圧力で困難になる。この種類の端面シール構造の例
が、1980年7月15日に発行されたアメリカ特許4
212475に開示されている。参考として、この特許
をここに組み入れる。従つて、圧力の影響下で、その結
果として生じる負荷及び密封用リングの構造上の変形な
しに運転できる静止した乾式ガスシール装置に対する要
求がある。さらに、このシール装置は、軸方向に釣り合
わされなければならず、また、広い範囲の運転圧力のも
とで、軸方向圧力の釣り合いの完全な状態を維持しなけ
ればならない。
支持されない炭素リングからなる静止したシールリング
装置を使用する。しかし、この構造は、密封されるべき
ガスの圧力にさらされた時に、リングの明らかな構造上
の変形及びたわみを許す。さらに、もし、広い範囲の圧
力に遭遇するならば、軸方向のリング圧力釣り合いが、
全圧力で困難になる。この種類の端面シール構造の例
が、1980年7月15日に発行されたアメリカ特許4
212475に開示されている。参考として、この特許
をここに組み入れる。従つて、圧力の影響下で、その結
果として生じる負荷及び密封用リングの構造上の変形な
しに運転できる静止した乾式ガスシール装置に対する要
求がある。さらに、このシール装置は、軸方向に釣り合
わされなければならず、また、広い範囲の運転圧力のも
とで、軸方向圧力の釣り合いの完全な状態を維持しなけ
ればならない。
【0003】
【発明の概要】本発明は、内部に乾式ガス面シールを納
めている静止したシールリング装置に関する。本発明
は、広い範囲の運転圧力のもとで機能する能力を持ち、
密封用リングの半径方向の面のいかなる変形も取り除く
か又は実質的に少なくし、それによつて、ガス漏洩を少
なくするという目的を持つ。この装置は、工業用の圧縮
機及びガス又は蒸気タービンにおける使用に特に適応で
きる。本発明の静止シールリング装置は、静止したシー
ルハウジングに取り付けられる。シールリング装置及び
シールハウジングが、両方とも、回転しないように適当
に固定される。密封されるべきガスが、その圧力を、シ
ールリング装置の外側の周囲の上、シールリングの半径
方向に延びた両面の上、及び、静止したシールリングの
内側の周囲の一部分の上に及ぼし、シールリングの内側
の周囲の残りの部分が、いくらか低い圧力にさらされ
る。普通は硬い材料で作られている回転可能な相リング
が、静止したシールハウジングを通つて延びる回転シヤ
フトに取り付けられる。回転する相リングの半径方向に
延びる平面の表面が、静止したシーリリングの半径方向
に延びる平面の表面と協力する。多数のばねが、静止し
たシールハウジングと静止したシールリングとの間に延
びて、静止したシールリングを回転する相リングの方に
押す。さらに、普通は炭素で作られてその中に切れ目を
持ち、ピストンリングのような形状をした密封用リング
31が、静止したハウジングの環状溝の中に取り付けら
れる。密封用リングは、半径方向に、静止したシールリ
ングの内側の周囲に対して、また、静止したシールハウ
ジングの環状溝の半径方向に延びる表面に対して、機械
力及び圧力によつて押される。
めている静止したシールリング装置に関する。本発明
は、広い範囲の運転圧力のもとで機能する能力を持ち、
密封用リングの半径方向の面のいかなる変形も取り除く
か又は実質的に少なくし、それによつて、ガス漏洩を少
なくするという目的を持つ。この装置は、工業用の圧縮
機及びガス又は蒸気タービンにおける使用に特に適応で
きる。本発明の静止シールリング装置は、静止したシー
ルハウジングに取り付けられる。シールリング装置及び
シールハウジングが、両方とも、回転しないように適当
に固定される。密封されるべきガスが、その圧力を、シ
ールリング装置の外側の周囲の上、シールリングの半径
方向に延びた両面の上、及び、静止したシールリングの
内側の周囲の一部分の上に及ぼし、シールリングの内側
の周囲の残りの部分が、いくらか低い圧力にさらされ
る。普通は硬い材料で作られている回転可能な相リング
が、静止したシールハウジングを通つて延びる回転シヤ
フトに取り付けられる。回転する相リングの半径方向に
延びる平面の表面が、静止したシーリリングの半径方向
に延びる平面の表面と協力する。多数のばねが、静止し
たシールハウジングと静止したシールリングとの間に延
びて、静止したシールリングを回転する相リングの方に
押す。さらに、普通は炭素で作られてその中に切れ目を
持ち、ピストンリングのような形状をした密封用リング
31が、静止したハウジングの環状溝の中に取り付けら
れる。密封用リングは、半径方向に、静止したシールリ
ングの内側の周囲に対して、また、静止したシールハウ
ジングの環状溝の半径方向に延びる表面に対して、機械
力及び圧力によつて押される。
【0004】静止したシールリング装置は、面シールリ
ングと、シユラウドと、支持リングと、保持リングと、
2つの固定シールとからなる。面シールリングは、通
常、炭素又は炭化ケイ素で作られる。シユラウド、支持
リング及び保持リングは、通常鋼のような適当な金属材
料で作られ、熱によるねじれを避けるために、一般に全
部同じ材料で作られる。2つの固定シールは、同じ設計
であり、リングがさらされる温度によつて、通常、弾性
材料からできたオーリング又は類似物、又は、炭素ピス
トンリングのような適当な材料からできたリングであ
る。シユラウドは、面シールリングの最も外側の周囲の
上に、面シールリングの半径方向の面に接近している固
定シールと動きばめにより、嵌合される。固定シール
は、また、面シールリングの外側の周囲の上に取り付け
られたシユラウドの内側の周囲に接近する。固定シール
55は、面シールリング28の最も半径方向に延びた平
面の密封用表面27に隣接し、固定シール55の反対側
の面が、シユラウド43の内側の半径方向の面に隣接す
る。面シールリング28の半径方向に延びる平面の密封
用表面27は、半径方向に延びて外側の環状溝93及び
内側の環状溝99と連通している多数の窪み105を含
む。3つの平面の表面が、半径方向に延びる密封用面2
7に、結果として生じる。先に記述されたように、最も
外側の表面が固定シールと隣接する。最も内側の表面
が、或る外側直径及び内側直径を持つ密封用表面29と
一緒に、回転する境界面において密封作用を遂行する。
また、前記密封用表面27の残りの中央の平面の表面
が、回転する相リングと係合して、軸受用表面として働
き、単位負荷を小さくする。この軸受用表面27は、も
し必要がおきるならば、各種の空気力学の形式、フイル
ムライデング形式を含むことができる。相リング25の
半径方向に延びる平面の密封用表面29は、面シールリ
ング28の中心の平面の密封用表面の外側の周辺を越え
て、半径方向に延びる。面シールリング28の向かい合
つて半径方向に延びる表面、すなわち、平面の密封用表
面のサイドカウンターは、外側及び内側の窪んだ環状の
段を含む。内側の窪んだ環状の段は、向き合つて半径方
向に延びる密封用表面の最も内側の平面の密封用表面の
内側及び外側の直径と一定の隙間関係を持つ。この一定
の隙間関係が、軸方向の圧力釣り合いに寄与する。外側
の窪んだ環状の段によつて生じた半径方向に延びる表面
は、静止したシールハウジングの中に取り付けられたシ
ールリングと、軸方向に一定の隙間関係を持つ。多数の
穴が、半径方向に面シールリングを通つて、最も外側の
周囲から最も内側の周囲に延び、2つの固定シールの場
所で起きるガス漏洩を全部、低圧側に排出するように働
く。それ故に、圧力負荷はシユラウドによつて実質的に
調節され、その結果として、面シールリングに影響する
負荷は本質的に生じない。また、それ故に、シールリン
グ28の構造の変形は、どの方向にもほとんど起きな
い。
ングと、シユラウドと、支持リングと、保持リングと、
2つの固定シールとからなる。面シールリングは、通
常、炭素又は炭化ケイ素で作られる。シユラウド、支持
リング及び保持リングは、通常鋼のような適当な金属材
料で作られ、熱によるねじれを避けるために、一般に全
部同じ材料で作られる。2つの固定シールは、同じ設計
であり、リングがさらされる温度によつて、通常、弾性
材料からできたオーリング又は類似物、又は、炭素ピス
トンリングのような適当な材料からできたリングであ
る。シユラウドは、面シールリングの最も外側の周囲の
上に、面シールリングの半径方向の面に接近している固
定シールと動きばめにより、嵌合される。固定シール
は、また、面シールリングの外側の周囲の上に取り付け
られたシユラウドの内側の周囲に接近する。固定シール
55は、面シールリング28の最も半径方向に延びた平
面の密封用表面27に隣接し、固定シール55の反対側
の面が、シユラウド43の内側の半径方向の面に隣接す
る。面シールリング28の半径方向に延びる平面の密封
用表面27は、半径方向に延びて外側の環状溝93及び
内側の環状溝99と連通している多数の窪み105を含
む。3つの平面の表面が、半径方向に延びる密封用面2
7に、結果として生じる。先に記述されたように、最も
外側の表面が固定シールと隣接する。最も内側の表面
が、或る外側直径及び内側直径を持つ密封用表面29と
一緒に、回転する境界面において密封作用を遂行する。
また、前記密封用表面27の残りの中央の平面の表面
が、回転する相リングと係合して、軸受用表面として働
き、単位負荷を小さくする。この軸受用表面27は、も
し必要がおきるならば、各種の空気力学の形式、フイル
ムライデング形式を含むことができる。相リング25の
半径方向に延びる平面の密封用表面29は、面シールリ
ング28の中心の平面の密封用表面の外側の周辺を越え
て、半径方向に延びる。面シールリング28の向かい合
つて半径方向に延びる表面、すなわち、平面の密封用表
面のサイドカウンターは、外側及び内側の窪んだ環状の
段を含む。内側の窪んだ環状の段は、向き合つて半径方
向に延びる密封用表面の最も内側の平面の密封用表面の
内側及び外側の直径と一定の隙間関係を持つ。この一定
の隙間関係が、軸方向の圧力釣り合いに寄与する。外側
の窪んだ環状の段によつて生じた半径方向に延びる表面
は、静止したシールハウジングの中に取り付けられたシ
ールリングと、軸方向に一定の隙間関係を持つ。多数の
穴が、半径方向に面シールリングを通つて、最も外側の
周囲から最も内側の周囲に延び、2つの固定シールの場
所で起きるガス漏洩を全部、低圧側に排出するように働
く。それ故に、圧力負荷はシユラウドによつて実質的に
調節され、その結果として、面シールリングに影響する
負荷は本質的に生じない。また、それ故に、シールリン
グ28の構造の変形は、どの方向にもほとんど起きな
い。
【0005】
【実施例】さて、図面、特に図1及び図2を参照する
と、図面には、ガス高圧側17と低圧側19とを持つ固
定のケーシング15の中で、回転するシヤフト13を密
封するための乾式ガス面シール装置11が示される。乾
式ガス面シール装置11は、シールハウジング23に取
り付けられた固定のシールリング装置21と、シヤフト
13に付けられて一緒に回転可能な回転する相リング2
5とからなる。固定シール26が、回転可能な相リング
25とシヤフト13との間に、高圧側17から低圧側1
9へのガスの希望されない寄生損失を防止するために設
けられる。ハウジング23が固定のケーシング15に付
けられて、固定シール、又はオーリング20が、ハウジ
ング23と固定のケーシング15との間に、ハウジング
23とケーシング15との間のどんな空所でも通り抜け
る高圧側17から低圧側19へのガスの希望されない寄
生損失を防止するために設けられる。固定のシールリン
グ装置21のシールリング28の半径方向に延びる密封
用平面27は、回転する相リング25の半径方向に延び
る密封用平面29と協力して、シールリング28と相リ
ング25と間及びそれらの密封用平面27と密封用平面
29との間に、希望された密封を提供する。多数のばね
30が、ハウジング23の中に取り付けられて静止した
シールリング28と接し、密封用平面27が、密封用平
面25と接触して密封できるように、静止したシールリ
ング28を相リング25の方に押す。第2のシールリン
グ31、好ましくは、切れ目を持つたピストンリングの
ような形状に炭素又は炭化ケイ素で作られたシールリン
グが、ハウジング23の下方のアーム42の環状の溝3
3の中に取り付けられて、最も外側の周囲35に対して
希望された密封を提供するために、静止したシールリン
グ28の内側の周囲37に突き当たり、高圧側17から
低圧側17へのガスの通過を防止する。第2のシールリ
ング31の半径方向に延びる平面の密封用面39が、溝
33の半径方向に延びる面41に突き当たり、それらの
間の密封を提供して、この場所における高圧側17から
低圧側19へのガスの損失を防止する。静止シールリン
グ装置21は、シールハウジング23の下方のアーム4
2の上に取り付けられる。
と、図面には、ガス高圧側17と低圧側19とを持つ固
定のケーシング15の中で、回転するシヤフト13を密
封するための乾式ガス面シール装置11が示される。乾
式ガス面シール装置11は、シールハウジング23に取
り付けられた固定のシールリング装置21と、シヤフト
13に付けられて一緒に回転可能な回転する相リング2
5とからなる。固定シール26が、回転可能な相リング
25とシヤフト13との間に、高圧側17から低圧側1
9へのガスの希望されない寄生損失を防止するために設
けられる。ハウジング23が固定のケーシング15に付
けられて、固定シール、又はオーリング20が、ハウジ
ング23と固定のケーシング15との間に、ハウジング
23とケーシング15との間のどんな空所でも通り抜け
る高圧側17から低圧側19へのガスの希望されない寄
生損失を防止するために設けられる。固定のシールリン
グ装置21のシールリング28の半径方向に延びる密封
用平面27は、回転する相リング25の半径方向に延び
る密封用平面29と協力して、シールリング28と相リ
ング25と間及びそれらの密封用平面27と密封用平面
29との間に、希望された密封を提供する。多数のばね
30が、ハウジング23の中に取り付けられて静止した
シールリング28と接し、密封用平面27が、密封用平
面25と接触して密封できるように、静止したシールリ
ング28を相リング25の方に押す。第2のシールリン
グ31、好ましくは、切れ目を持つたピストンリングの
ような形状に炭素又は炭化ケイ素で作られたシールリン
グが、ハウジング23の下方のアーム42の環状の溝3
3の中に取り付けられて、最も外側の周囲35に対して
希望された密封を提供するために、静止したシールリン
グ28の内側の周囲37に突き当たり、高圧側17から
低圧側17へのガスの通過を防止する。第2のシールリ
ング31の半径方向に延びる平面の密封用面39が、溝
33の半径方向に延びる面41に突き当たり、それらの
間の密封を提供して、この場所における高圧側17から
低圧側19へのガスの損失を防止する。静止シールリン
グ装置21は、シールハウジング23の下方のアーム4
2の上に取り付けられる。
【0006】図2に言及すると、静止シールリング装置
21は、シユラウド43と、シールリング28と、支持
リング47と、保持リング49と、2個の同形の固定シ
ール51及び53とを含む。図1及び図2に示された静
止シールリング装置21の構造は、図1の固定シール5
5及び57が、低温度のガスを密封するために、好まし
くは弾性を持つたオーリングであり、図2の固定シール
51及び53が、高温度のガスを密封するために、好ま
しくはピストンリングのように切れ目を持ち炭素から作
られたリングであるという程度だけ異なる。これらを除
くと、図1及び図2の静止シールリング装置の構造は同
一である。シユラウド43、支持リング47及び保持リ
ング49は、好ましくは、同じ膨張係数を持つために、
鋼のような同じ金属材料で全部作られる。面シールリン
グ28は、好ましくは炭素又は炭化ケイ素で作られる。
シユラウド43は、動きばめで、面シールリング28の
最も外側の周囲59の上に取り付けられて、固定シール
51を納める内側に突き出した半径方向のフランジ部分
61を持つ。また、シユラウド43は、外側に突き出し
た半径方向のフランジ63を持ち、フランジ61及び6
3がシユラウド43を構造的に強くして、適用されたガ
ス圧力に起因する応力及び変形を少なくするように働
く。環状の溝65が、保持リング49を密封するために
シユラウド43に組み込まれる。支持リング47は、固
定リング53と保持リング49との間に取り付けられ
て、固定リング53をリング28に向けて押す。支持リ
ング47の外側の周囲67は、シユラウド43の内側の
周囲69の中に嵌まる。軸方向の予備圧縮は、弾性があ
るオーリングの固定シール55及び57の場合には好ま
しいが、ピストンリング形式の固定リング51及び53
の場合には好ましくない。固定シール51及び53の最
も外側の周囲79及び81は、シユラウド43の内側の
周囲69に接し、それらの間に希望された密封をもたら
す。固定シール51の半径方向の面83は、面シールリ
ング28の外側の周囲に59近い所で、半径方向に延び
る平面の密封用表面27に接して、ガスの通過に対する
希望された密封をもたらす。固定シール53の面85
は、シールリング28の半径方向に延びる面87に接し
て、希望された密封をもたらし、ガスの通過を妨害す
る。多数の半径方向の穴91が、シールリング28に組
み込まれて、その最も外側の周囲59からその内側の周
囲37までシールリング28を通つて連通して、高圧側
17から、固定シール51及び55、又は固定シール5
5及び57を横断して、起きるかもしれない低圧側19
のどんなガス漏洩をも排出するように働く。
21は、シユラウド43と、シールリング28と、支持
リング47と、保持リング49と、2個の同形の固定シ
ール51及び53とを含む。図1及び図2に示された静
止シールリング装置21の構造は、図1の固定シール5
5及び57が、低温度のガスを密封するために、好まし
くは弾性を持つたオーリングであり、図2の固定シール
51及び53が、高温度のガスを密封するために、好ま
しくはピストンリングのように切れ目を持ち炭素から作
られたリングであるという程度だけ異なる。これらを除
くと、図1及び図2の静止シールリング装置の構造は同
一である。シユラウド43、支持リング47及び保持リ
ング49は、好ましくは、同じ膨張係数を持つために、
鋼のような同じ金属材料で全部作られる。面シールリン
グ28は、好ましくは炭素又は炭化ケイ素で作られる。
シユラウド43は、動きばめで、面シールリング28の
最も外側の周囲59の上に取り付けられて、固定シール
51を納める内側に突き出した半径方向のフランジ部分
61を持つ。また、シユラウド43は、外側に突き出し
た半径方向のフランジ63を持ち、フランジ61及び6
3がシユラウド43を構造的に強くして、適用されたガ
ス圧力に起因する応力及び変形を少なくするように働
く。環状の溝65が、保持リング49を密封するために
シユラウド43に組み込まれる。支持リング47は、固
定リング53と保持リング49との間に取り付けられ
て、固定リング53をリング28に向けて押す。支持リ
ング47の外側の周囲67は、シユラウド43の内側の
周囲69の中に嵌まる。軸方向の予備圧縮は、弾性があ
るオーリングの固定シール55及び57の場合には好ま
しいが、ピストンリング形式の固定リング51及び53
の場合には好ましくない。固定シール51及び53の最
も外側の周囲79及び81は、シユラウド43の内側の
周囲69に接し、それらの間に希望された密封をもたら
す。固定シール51の半径方向の面83は、面シールリ
ング28の外側の周囲に59近い所で、半径方向に延び
る平面の密封用表面27に接して、ガスの通過に対する
希望された密封をもたらす。固定シール53の面85
は、シールリング28の半径方向に延びる面87に接し
て、希望された密封をもたらし、ガスの通過を妨害す
る。多数の半径方向の穴91が、シールリング28に組
み込まれて、その最も外側の周囲59からその内側の周
囲37までシールリング28を通つて連通して、高圧側
17から、固定シール51及び55、又は固定シール5
5及び57を横断して、起きるかもしれない低圧側19
のどんなガス漏洩をも排出するように働く。
【0007】シールリング28の窪んだ面87(図2)
は、半径方向の圧力を釣り合わすために、溝33の中で
面39、41(図1)と軸方向の間隙関係を持つ。図3
を参照することにより、この間隙関係が、面積JHML
によつて表わされた半径方向に内向きに働く圧力と、面
積UVWXによつて表わされた半径方向に外向きに働く
圧力とを作ることは、理解されることができるだろう。
これらの力は等しくて向き合い、それ故に釣り合う。軸
方向における圧力の釣り合い幾何学図形は、シールリン
グ28の上に全部置かれて、多数の部品には分布されな
いことが、注目されなければならない。図2及び図4を
参照すると、上方の環状の溝93が、面シールリング2
8の密封用面27に形成されて、外側の周囲又はリム9
5と内側の周囲又はリム97とを持つ。下方の環状の溝
99が、面シールリング28の密封用面27に形成され
て、外側の周囲101と内側の周囲103とを持つ。多
数の窪み105(図4)が、半径方向に、上方の環状溝
93と下方の環状溝99との間に延びて、高圧ガスを下
方の環状溝99に分配して、高圧ガスが、下方の環状溝
99の内側の周囲103にその力を及ぼし、半径方向の
密封用面27を横切るガス圧力を釣り合わす。上方の環
状溝93の内側の周辺97は、相リング25の外側の周
囲107(図1)よりも直径が小さい。上方の環状溝9
3の面109(図2)は、下方の環状溝99の面111
と明確な軸方向の隙間関係を持つ。上方の環状溝93の
外側の周辺95に働く圧力は、半径方向に外向きに作用
する。内側の環状溝99の内側の周囲103に働く圧力
は、半径方向に内向きに作用する。これらの力は、等し
くかつ向き合い、釣り合う。軸受パツド113が、上方
の環状溝93と下方の環状溝99との間で、面シールリ
ング28の密封用面27に形成される。軸受パツド11
3は、ユニツト面軸受荷重を下げるように働く。環状の
シールダム115が、密封用面27の内側又は外側に形
成される。密封用面27は、下方の環状溝99の内側の
周囲103になる外側の周囲と内側の周囲117とを持
つ。周囲103及び117は、シールリング28の内側
の周囲37と明確な半径方向の隙間関係を持つ。図3を
参照すると、明確な半径方向の隙間関係があるので、密
封用面27に働く圧力は面積ABFDによつて表わされ
る。面シールリング28の反対側に働く圧力は面積NO
TSによつて表わされる。これらの面積は等しくかつ向
かい合い、力が釣り合う。面シールリング28、それ故
に、静止リング装置21は、シールハウジング23に取
り付けられたロツクピン121と係合される面シールリ
ング28の多数の穴119(図1)によつて、回転しな
いように固定される。穴119の端面123は、面シー
ルリング28の面87及び溝33の面41と明確な軸方
向の隙間関係を持ち、穴119の一部分を圧力の不釣合
にさらすことによつて面シールリング28の圧力のねじ
れを回避する。本発明に従つて組み立てられた静止シー
ルリング21によれば、シユラウド43は、適用された
ガス圧力を受け入れて、面シールリング28を、大部分
が圧力に対して構造的に影響されないままに残るように
する。
は、半径方向の圧力を釣り合わすために、溝33の中で
面39、41(図1)と軸方向の間隙関係を持つ。図3
を参照することにより、この間隙関係が、面積JHML
によつて表わされた半径方向に内向きに働く圧力と、面
積UVWXによつて表わされた半径方向に外向きに働く
圧力とを作ることは、理解されることができるだろう。
これらの力は等しくて向き合い、それ故に釣り合う。軸
方向における圧力の釣り合い幾何学図形は、シールリン
グ28の上に全部置かれて、多数の部品には分布されな
いことが、注目されなければならない。図2及び図4を
参照すると、上方の環状の溝93が、面シールリング2
8の密封用面27に形成されて、外側の周囲又はリム9
5と内側の周囲又はリム97とを持つ。下方の環状の溝
99が、面シールリング28の密封用面27に形成され
て、外側の周囲101と内側の周囲103とを持つ。多
数の窪み105(図4)が、半径方向に、上方の環状溝
93と下方の環状溝99との間に延びて、高圧ガスを下
方の環状溝99に分配して、高圧ガスが、下方の環状溝
99の内側の周囲103にその力を及ぼし、半径方向の
密封用面27を横切るガス圧力を釣り合わす。上方の環
状溝93の内側の周辺97は、相リング25の外側の周
囲107(図1)よりも直径が小さい。上方の環状溝9
3の面109(図2)は、下方の環状溝99の面111
と明確な軸方向の隙間関係を持つ。上方の環状溝93の
外側の周辺95に働く圧力は、半径方向に外向きに作用
する。内側の環状溝99の内側の周囲103に働く圧力
は、半径方向に内向きに作用する。これらの力は、等し
くかつ向き合い、釣り合う。軸受パツド113が、上方
の環状溝93と下方の環状溝99との間で、面シールリ
ング28の密封用面27に形成される。軸受パツド11
3は、ユニツト面軸受荷重を下げるように働く。環状の
シールダム115が、密封用面27の内側又は外側に形
成される。密封用面27は、下方の環状溝99の内側の
周囲103になる外側の周囲と内側の周囲117とを持
つ。周囲103及び117は、シールリング28の内側
の周囲37と明確な半径方向の隙間関係を持つ。図3を
参照すると、明確な半径方向の隙間関係があるので、密
封用面27に働く圧力は面積ABFDによつて表わされ
る。面シールリング28の反対側に働く圧力は面積NO
TSによつて表わされる。これらの面積は等しくかつ向
かい合い、力が釣り合う。面シールリング28、それ故
に、静止リング装置21は、シールハウジング23に取
り付けられたロツクピン121と係合される面シールリ
ング28の多数の穴119(図1)によつて、回転しな
いように固定される。穴119の端面123は、面シー
ルリング28の面87及び溝33の面41と明確な軸方
向の隙間関係を持ち、穴119の一部分を圧力の不釣合
にさらすことによつて面シールリング28の圧力のねじ
れを回避する。本発明に従つて組み立てられた静止シー
ルリング21によれば、シユラウド43は、適用された
ガス圧力を受け入れて、面シールリング28を、大部分
が圧力に対して構造的に影響されないままに残るように
する。
【0008】
【発明の効果】本発明の静止シールリング装置において
は、高圧ガスを上方の環状溝から下方の環状溝に流すた
めに、シールリングの一方の表面に、上方の環状溝と下
方の環状溝との間に延びる多数の半径方向の窪みが設け
られ、そのために、ガスは、上方の環状溝の上方のリム
に対し、また、下方の環状溝の下方のリムに対して、釣
り合つた圧力を及ぼす。扁平なダム部分が、下方の環状
溝の下側に設けられる。前記ダムは、回転するリングの
半径方向の面と関連してハウジングを密閉する。本発明
のシールリング装置は、静止シールリングの外側の周囲
の近くで、静止シールリングの密封面及び他方の面に対
して固定シールを保持するため、また、静止シールリン
グをゆがまないように保持するために、静止シールリン
グの外側の周囲に取り付けられたシユラウドを備える。
静止シールリングの半径方向のガス抜き穴は、シールユ
ニツトの高圧側から固定シールを通り抜けるガスを、全
部、大気に排出する。また、第2のシールリングがハウ
ジングの中に置かれ、半径方向に延びて、静止シールリ
ングの穴と連絡して、静止したシールリングを半径方向
に密封する。静止シールリングの内側の面は、シユラウ
ド装置によつて、静止シールリングの他方の面に対して
保持された内側の固定シールの内側の面と同じ平面の中
にある。運転の際は、シールリング28に対する力は、
その密封用面に上で、その他方の面の上で、その穴の上
で、その上方の環状溝の上方のリムの上で、また、その
下方の環状溝の下方のリムの上で、実質的に、均一に釣
り合つている。シールリング28に対する力のこの釣り
合いが、シールリング28の上方部分を一方に、シール
リング28の下方部分を他方に、支えることになるかも
しれない要求されずかつ希望されない応力から、シール
リング28を救う。
は、高圧ガスを上方の環状溝から下方の環状溝に流すた
めに、シールリングの一方の表面に、上方の環状溝と下
方の環状溝との間に延びる多数の半径方向の窪みが設け
られ、そのために、ガスは、上方の環状溝の上方のリム
に対し、また、下方の環状溝の下方のリムに対して、釣
り合つた圧力を及ぼす。扁平なダム部分が、下方の環状
溝の下側に設けられる。前記ダムは、回転するリングの
半径方向の面と関連してハウジングを密閉する。本発明
のシールリング装置は、静止シールリングの外側の周囲
の近くで、静止シールリングの密封面及び他方の面に対
して固定シールを保持するため、また、静止シールリン
グをゆがまないように保持するために、静止シールリン
グの外側の周囲に取り付けられたシユラウドを備える。
静止シールリングの半径方向のガス抜き穴は、シールユ
ニツトの高圧側から固定シールを通り抜けるガスを、全
部、大気に排出する。また、第2のシールリングがハウ
ジングの中に置かれ、半径方向に延びて、静止シールリ
ングの穴と連絡して、静止したシールリングを半径方向
に密封する。静止シールリングの内側の面は、シユラウ
ド装置によつて、静止シールリングの他方の面に対して
保持された内側の固定シールの内側の面と同じ平面の中
にある。運転の際は、シールリング28に対する力は、
その密封用面に上で、その他方の面の上で、その穴の上
で、その上方の環状溝の上方のリムの上で、また、その
下方の環状溝の下方のリムの上で、実質的に、均一に釣
り合つている。シールリング28に対する力のこの釣り
合いが、シールリング28の上方部分を一方に、シール
リング28の下方部分を他方に、支えることになるかも
しれない要求されずかつ希望されない応力から、シール
リング28を救う。
【0009】
【図1】本発明の静止シールリング装置を機械要素の1
つとして持つ代表的な乾式ガス面シール装置を示す断面
図である。
つとして持つ代表的な乾式ガス面シール装置を示す断面
図である。
【図2】図1の装置に類似している別の本発明の静止シ
ールリング装置を示す断面図である。
ールリング装置を示す断面図である。
【図3】本発明の静止シールリング装置の静止面シール
リングを示す断面図に、静止面シールリングに作用する
半径方向の圧力及び軸方向の圧力を示す圧力分布曲線を
加えた説明図である。
リングを示す断面図に、静止面シールリングに作用する
半径方向の圧力及び軸方向の圧力を示す圧力分布曲線を
加えた説明図である。
【図4】図1の装置の静止面シールリングの密封用表面
の一部分を示す拡大された立面図である。
の一部分を示す拡大された立面図である。
11 乾式ガス面シールユニツト 13 シヤフト 15 ハウジング 17 高圧側 19 低圧側 23 ハウジング 25 相リング 27 密封用表面 28 面シールリング 29 密封用表面 31 第2のシールリング 39 密封用表面 41 表面 42 シールハウジング 43 シユラウド 47 支持リング 49 保持リング 87 面 91 逃がし穴 93 外側の環状溝 95 上方のリム 97 下方のリム 99 内側の環状溝 101 上方のリム 103 下方のリム 105 窪み 113 軸受用パツド 115 シールダム
Claims (7)
- 【請求項1】 シヤフト13に取り付けられた回転する
相リング25に協力する面シールリング28と、面シー
ルリング28が不釣り合いガス圧力にさらされた時、曲
がつたり片寄つたりするのを防止するために、面シール
リング28の周囲に取り付けられたシユラウド43と、
面シールリング28にシユラウド43を取り付けるため
に、面シールリング28とシユラウド43との間に連結
された取り付け手段とからなる乾式ガス面シールユニツ
ト用の静止シールリング装置。 - 【請求項2】 前記取り付け手段が、支持リング47と
保持リング49とからなり、支持リング47と保持リン
グ49とが、シユラウド43と一緒に、1対の固定シー
ル83及び85を、静止した面シールリング28の背中
合わせの両面に押し付けるようにした請求項1記載の静
止シールリング装置。 - 【請求項3】 面シールリング28が、炭素又は炭化ケ
イ素で作られる請求項1記載の静止シールリング装置。 - 【請求項4】 面シールリング28が、その密封用表面
27に形成された外側の環状溝93及び内側の環状溝9
9と、外側の環状溝93と内側の環状溝99との間に延
びた多数の窪み105とを備えて、それによつて、外側
の環状溝93及び内側の環状溝99の半径方向の面及び
軸方向の面に向けられた高圧ガスを、静止した面シール
リング28の密封用表面27に均一に分布させて、静止
した面シールリング28の接触面のゆがみ及び曲がりを
防止するようにした請求項1記載の静止シールリング装
置。 - 【請求項5】 ユニツト11の高圧側17を低圧側19
から密封するため、ガスタービン、圧縮機又は類似機械
のケーシング又はハウジング15の中に、回転するシヤ
フト13を密封するようにした乾式ガス面シールユニツ
ト11用の静止シールリング装置であつて、シールハウ
ジング23に取り付けられた静止面シールリング28
と、シヤフト13に取り付けられてシヤフト13と一緒
に回転できる回転可能な相リング25と、希望の密封を
もたらすために、相リング25の密封用表面29に協力
するようにした静止面シールリング28の密封用表面2
7と、静止面シールリング28をゆがまないように保持
するために、静止面シールリング28の外側の周囲に取
り付けられたシユラウド43と、シユラウド43を静止
面シールリング28の外側の周囲に密封できるように取
り付ける取り付け手段と、シールユニツト11の高圧側
17からシユラウド43と静止面シールリング28との
間のガス密封を通過したガスを全部、大気19に排出す
る静止面シールリング28の半径方向に延びた逃がし穴
91と、ハウジング23の中に置かれて半径方向に延
び、静止面シールリング28の口径に接触して高圧ガス
が逃げないように静止面シールリング28の口径を半径
方向に密封する第2のシールリング31と、静止面シー
ルリング28の密封用表面27に形成され、上方のリム
95及び下方のリム97を持つた外側の環状溝93と、
静止シールリング28の密封用面27に形成され、上方
のリム101及び下方のリム103を持つた内側の環状
溝99と、外側の環状溝93と内側の環状溝99との間
に延び、高圧ガスを外側の環状溝93と内側の環状溝9
9との間に流し、そのために、高圧ガスが、外側の環状
溝93の上方のリム95及び内側の環状溝99の下方の
リム103に対して、釣り合つた圧力を及ぼすようにし
た半径方向の窪み105と、外側の環状溝93と内側の
環状溝99と間の密封用表面に形成された軸受用パツド
113と、内側の環状溝99の下で静止面シールリング
28の密封用表面29の下方部分に形成された環状のシ
ールダム115とからなる静止シールリング装置。 - 【請求項6】 第2のシールリング31が、ピストンリ
ングのように切れ目を持つた形状に炭素又は炭化ケイ素
で作られたこと、及び、ピストンリングの形状をした第
2のシールリング31が、シールハウジング42の溝3
3の中に置かれ、溝33の半径方向に延びる表面41に
隣接して協力する半径方向に延びた平面の密封用表面3
9を備えて、密封用表面39と表面41とが、静止面シ
ールリング28の半径方向に延びる面87と軸方向の隙
間関係を持ち、それによつて、半径方向の圧力を釣り合
わすようにしたことを特徴とする請求項5記載の静止シ
ールリング装置。 - 【請求項7】 外側の環状溝93の下方のリム97が、
回転する相リング25のリム107の下に位置決めさ
れ、それによつて、静止面シールリング28の密封用表
面29に段が形成されないようにしたことを特徴とする
請求項5記載の静止シールリング装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/495,436 US5137284A (en) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | Stationary seal ring assembly for use in dry gas face seal assemblies |
US495,436 | 1990-03-16 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05231383A true JPH05231383A (ja) | 1993-09-07 |
Family
ID=23968644
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3077021A Pending JPH05231383A (ja) | 1990-03-16 | 1991-03-15 | 乾式ガス面シールユニツト用の静止シールリング装置 |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5137284A (ja) |
EP (1) | EP0447272B1 (ja) |
JP (1) | JPH05231383A (ja) |
DE (2) | DE4190417T1 (ja) |
ES (1) | ES2106052T3 (ja) |
FR (1) | FR2674930B1 (ja) |
GB (1) | GB2242944B (ja) |
NL (1) | NL9120001A (ja) |
WO (1) | WO1991014119A1 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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