JPH0590049U - 両方向回転型ガスシール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 浮上力を大きくし、安定した摺動性能を保ち
得る両方向回転型ガスシールを提供する。 【構成】 摺動面間に浮上力を得るためのラジアル方向
に延びる動圧生成溝１１を円周方向に複数設けた両方向
回転型ガスシールにおいて、動圧生成溝１１の外径側に
外側ダム部９を設け、外側ダム部９にガス流入用の流路
１０を形成し、さらに動圧生成溝１１を、溝底に突出す
る内側ダム部１２を隔てて円周方向に互いに逆向きに傾
斜するテーパ面１１Ａ，１１Ｂを有するテーパステップ
状としてなることを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は回転軸の軸封装置等に使用されるガスシールに関し、特に両方向回転 型のガスシールに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来のこの種のガスシールとしては、たとえば図４に示すような構成となって いる。すなわち、固定側摺動部材１００と回転側摺動部材１０１の内、回転側摺 動部材１０１の摺動面１０１Ａに、摺動面間に浮上力を得るための動圧生成溝１ ０２が設けられている。

【０００３】 また、固定側摺動部材１００はスプリング１０３で支えられ、通常は摺動面１ ００Ａ，１０１Ａの間にガスＧを巻き込むことにより浮上し、固定側摺動部材１ ００と回転側摺動部材１０１の間には１〜１０ミクロン程度の隙間ｈを生じ、わ ずかな漏れを許容しつつシールしている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

図４(b) 〜(e) に、動圧生成溝１０２として、スパイラル溝１０２Ａとラジア ル方向溝１０２Ｂを示す。スパイラル溝１０２Ａでは回転によりガスＧは内周に 流れ込み浮上力を発生するが、ラジアル方向溝１０２Ｂでは溝幅が広く開いてお り、しかも外径側が開口しているために、浮上力の発生と同時に遠心力によりガ スＧの排出も起こる。特に、高速低圧条件では、遠心力が大きくかつガスを押し 込む力も弱いために、浮上力が弱く安定したシール性能が期待できない。

【０００５】 また、図４(f) ， (g)に示すように、動圧生成溝としてＴ字型溝１０２Ｃをも つものも存在する。このようなＴ字型溝１０２Ｃは、ラジアル方向溝１０２Ｂよ りも浮上力はよくなるが、スパイラル溝１０２Ａに比べると浮上力が劣るという 欠点を持っている。

【０００６】 本考案は、上記した従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目 的とするところは、摺動面に設けられたラジアル方向に延びる動圧生成溝の外周 部に外側ダム部を設けることにより外側へのガス漏れを防止し、さらに外側ダム 部に流路を設けることによって流入量を大きくして浮上力を大きくし、安定した 摺動性能を保ち得る両方向回転型ガスシールを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案にあっては、固定側摺動部材または回転側 摺動部材の摺動面に、回転時に摺動面間に浮上力を得るためのラジアル方向に延 びる動圧生成溝を円周方向に複数設けた両方向回転型ガスシールにおいて、 前 記動圧生成溝の外径側に外側ダム部を設け、該外側ダム部にガス流入用の通路を 形成し、さらに前記動圧生成溝を、溝底に突出する内側ダム部を隔てて円周方向 に互いに逆向きに傾斜するテーパ面を有するテーパステップ状としてなることを 特徴とする。

【０００８】 また、動圧生成溝の円周方向両端部の幅を絞ったことを特徴とする。

【０００９】

【作用】

上記構成のガスシールにあっては、、回転時に遠心力が作用しても、動圧生成 用溝の外径側に設けられた外側ダム部によって、摺動面間に巻き込まれたガスの 外側への漏れを防止できる。

【００１０】 一方、外側ダム部に流路を形成することによって、回転時に動圧生成溝に巻き 込まれるガスの量は大きく、テーパステップ溝形状に構成したことによるくさび 効果と相まって、浮上力をより大きくすることができる。

【００１１】 特に円周方向両端部を絞っておけば、生成される動圧をより大きくすることが できる。

【００１２】

【実施例】

以下に本考案を図示の実施例に基づいて説明する。

【００１３】 図１にガスシールの全体構成を示している。すなわち、１はシール全体を示し ており、概略、回転軸２に固定される回転側摺動部材３と、ハウジング４に取り つけられる固定側摺動部材５とから構成されている。回転側摺動部材３が密封対 象となるガスＧ側に配置され、ガスＧが摺動面の外周側から内周側に漏れるよう に構成されている。

【００１４】 回転側摺動部材３は保持部材６を介して回転軸２に対して軸方向および回転方 向に固定されるもので、保持部材６と回転側摺動部材３の背面との間には密封用 のＯリング７が装着されている。

【００１５】 一方、固定側摺動部材５は回転方向には固定で軸方向には可動に取りつけられ 、スプリング８のばね力によって回転側摺動部材３に対して押圧されている。

【００１６】 上記回転側摺動部材３と固定側摺動部材５の対向面は軸方向に対して直交する 平坦面で、互いに回転摺動する摺動面３１，５１を構成している。この摺動面３ １，５１間にてガスＧがシールされるようになっている。そして回転側摺動部材 ３と固定側摺動部材５のいずれかの摺動面、この実施例では回転側摺動部材３の 摺動面３１に、回転時に動圧を発生させるラジアル方向に延びる動圧生成溝１１ が円周方向に複数設けられている。

【００１７】 この動圧生成溝１１は、回転側摺動部材３の外径側から内径側に向けてその中 途位置まで延びており、摺動面３１の内径側の領域が溝の無い溝無し領域３２と なっている。したがって、回転軸２の停止中は溝無し領域３２において固定側摺 動部材５の摺動面５１と隙間なく密接してガスＧをシールし、回転時にはガスＧ が動圧生成溝１１に巻き込まれて動圧が生成され、摺動面３１，５１間に浮力を 働かせるようになっている。

【００１８】 さらに、この動圧生成溝１１の外径側には、回転時の遠心力によってガスＧを 外側に逃がさないように外側ダム部９が設けられている。

【００１９】 この外側ダム部９によって、巻き込んだガスが遠心力により逃げることを防ぎ 安定した摺動を保つことができる。また、この外側ダム９部には、外側空間と動 圧生成溝１１内部とを連通する流路１０が設けられている。この外側ダム部９の 位置は、図１(b) に示すように。固定側摺動部材５の外径端よりも外側に位置し ているが、図１(c) に示すように固定側摺動部材５の摺動面５１との対向位置に 設けてもよい。

【００２０】 図２，図３には、上記動圧生成溝１１の２つの実施例を示している。

【００２１】 いずれもテーパステップ形状の動圧生成溝１１を設けたものである。

【００２２】 すなわち、この動圧生成溝１１の平面形状は、図２(a) に示すように略Ｌ字形 状で、文字「Ｌ」のヨコ棒の部分が動圧生成溝１１として円周方向に設けられ、 動圧生成溝１１の外周部に円周方向に沿って延びる外側ダム部９が設けられ、さ らにこの外側ダム部９の中央に、文字「Ｌ」のタテ棒を描くように、動圧生成溝 １１内部と外部空間を連通する流路１０がラジアル方向に形成されている。

【００２３】 動圧生成溝１１の断面形状は、図２(b) に示すように、開き角度が大きいＶ字 溝の谷部にラジアル方向に延びる内側ダム部１２が突出したような断面形状とな っており、この内側ダム部１２を隔てて左右に互いに逆向きのテーパ面１１Ａ， １１Ｂを有している。内側ダム部１２は動圧生成溝１１の中央位置に設けられて おり、上記した流路１０は内側ダム部１２に沿って左右両側に一つづつ設けられ ている。

【００２４】 このような、テーパステップ状の溝の場合には、回転時にガスＧが外側ダム部 ９に設けられた流路１０を通じて動圧生成溝１１内に巻き込まれ、動圧が生成さ れて摺動面３１，５１間を浮上させる。摺動面間に生成される動圧の圧力分布は 、図２(b) に示すように、ガス流の上流側のテーパ面１１Ｂにおいて圧力が低下 して負の圧力が作用し、内側ダム部１２を越えた下流側のテーパ面１１Ａには、 テーパ面１１Ａのくさび作用によって圧力が増大して正の浮力が発生する。そし て、内側ダム部１２の作用によって負の圧力は小さく、正の圧力が大きくなり、 この動圧生成溝１１全体としては正の圧力が作用し、大きな浮力を得ることがで きることが知られている。

【００２５】 そして、動圧生成溝１１に巻き込まれたガスの外側への漏れは外側ダム部９に よって規制され、低圧，高速条件下でも十分な浮上力を得ることができ、隙間が 確保されて安定した摺動性能を保持することができる。

【００２６】 図３(a) ，(b) は、動圧生成溝１１の円周方向両端部の幅を絞って溝の外側縁 １１Ｃ，１１Ｄをテーパ状に形成し、溝底のテーパ面１１Ａ，１１Ｂのくさび作 用と相まって生成される動圧を増大させるようにしたものである。

【００２７】

【考案の効果】

本考案は以上の構成および作用を有するもので、動圧生成用溝の外径側にダム 部を設けてガス漏れを規制し、さらにダム部にガス流入用の流路を形成してガス の流入量を確保し、さらに溝断面形状をテーパステップ形状として生成される動 圧の増大を図ったので、低圧高速条件でも安定した性能が得ることができる。

【００２８】 また、摺動面間の浮力を増すことにより、従来の使用範囲を拡げることができ る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１(a) は本考案の一実施例に係るガスシール
の半断面図、同図(b) は同図(a) の摺動面間に浮力が作
用している状態を模式的に示す図、同図(c) は同図(b)
の他の態様を示す図である。

【図２】図２は動圧生成溝の一実施例を示すもので、同
図(a) は平面図、同図(b) はＡーＡ断面図である。

【図３】図３は動圧生成溝の他の実施例を示すもので、
同図(a) は平面図、同図(b) はＢーＢ断面図である。

【図４】図４は従来のガスシールを示すもので、同図
(a) は全体構成を示す半断面図、同図(b) はスパイラル
溝の平面図、同図(c) は同図(b) のＣーＣ線断面図、同
図(d) は従来のラジアル方向溝の平面図、同図(e) は同
図(d) のＤーＤ線断面図、同図(f) はＴ字型溝の平面
図、同図 (g)は同図(f) のＥーＥ線断面図である。

【符号の説明】

１ ガスシール ２ 回転軸 ３ 回転側摺動部材 ３１ 摺動面 ４ ハウジング ５ 固定側摺動部材 ５１ 摺動面 ９ 外側ダム部 １０ 流路 １１ 動圧生成溝 １１Ａ，１１Ｂ テーパ面 １２ 内側ダム部 Ｇ ガス

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定側摺動部材または回転側摺動部材の
   摺動面に、回転時に摺動面間に浮上力を得るためのラジ
   アル方向に延びる動圧生成溝を円周方向に複数設けた両
   方向回転型ガスシールにおいて、 前記動圧生成溝の外径側に外側ダム部を設け、該外側ダ
   ム部にガス流入用の通路を形成し、さらに前記動圧生成
   溝を、溝底に突出する内側ダム部を隔てて円周方向に互
   いに逆向きに傾斜するテーパ面を有するテーパステップ
   状としてなることを特徴とする両方向回転型ガスシー
   ル。
2. 【請求項２】 動圧生成溝の円周方向両端部の幅を絞っ
   たことを特徴とする請求項１に記載の両方向回転型ガス
   シール。