JPH06174107A - 非接触形軸封装置 - Google Patents

非接触形軸封装置

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JPH06174107A
JPH06174107A JP33182892A JP33182892A JPH06174107A JP H06174107 A JPH06174107 A JP H06174107A JP 33182892 A JP33182892 A JP 33182892A JP 33182892 A JP33182892 A JP 33182892A JP H06174107 A JPH06174107 A JP H06174107A
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dynamic pressure
sealing
sealing end
pressure generating
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Toshihiko Fuse
敏彦 布施
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転軸が正逆何れの方向に回転される場合に
おいても、両密封端面間に適正な動圧を発生させ得る非
接触形軸封装置を提供する。 【構成】 回転軸側の密封端面5aに、その円周方向に
並列する複数の動圧発生溝7…が形成されている。各動
圧発生溝7は、2以上の折り返し点7a,7bを有する
ジグザグ状をなして密封端面5aの高圧側周端縁から径
方向に延びる、浅い線状溝である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、コンプレッサ,タービ
ン,ブロワ等の回転機器において使用される非接触形軸
封装置に関するものであり、具体的には、シールケース
側の密封端面と回転軸側の密封端面とが高圧側密封流体
による流体膜を介在させた非接触状態で相対回転するよ
うに構成された非接触形軸封装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の非接触形軸封装置として
は、図7に示す如く、回転軸側の密封端面aにその円周
方向にヘリカル状に並列する動圧発生溝b…を形成して
おくことによって、両密封端面間にその相対回転に伴っ
て動圧を発生させ、これとシールケース側の密封端面に
作用する密封流体による背圧及びこれを回転軸側の密封
端面aに押圧するスプリング力とをバランスさせて、両
密封端面を流体膜を介して非接触状態に保持させるよう
に構成したものがよく知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、かかるヘリカ
ル状の動圧発生溝b…によっては、回転軸つまり密封端
面aを正転方向(A方向)に回転させた場合にのみ動圧
を発生させ得るのであり、逆転方向(反A方向)に回転
させた場合には、両密封端面間に動圧を発生させ得な
い。したがって、回転軸を正逆転させる必要のある回転
機器には適用できないといった不便があった。
【0004】本発明は、このような点に鑑み、回転軸が
正逆何れの方向に回転される場合においても、両密封端
面間に適正な動圧を発生させ得る非接触形軸封装置を提
供することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この課題を解決した本発
明のメカニカルシールは、一方の密封端面に、その円周
方向に並列する複数の動圧発生溝を形成したものであっ
て、特に、各動圧発生溝を、2以上の折り返し点を有す
るジグザグ状をなして密封端面の高圧側周端縁から径方
向に延びる、浅い線状溝としておくことを提案するもの
である。
【0006】
【作用】両密封端面が相対回転せしめられると、各動圧
発生溝における折り返し点であって、回転方向側の折り
返し点において動圧(正圧)が発生し、両密封端面を非
接触の状態に保持する。そして、各動圧発生溝が2以上
の折り返し点を有するジグザク状をなすものであるか
ら、両密封端面の相対回転が正逆何れの方向に行われた
場合にも、常に、動圧が発生する回転方向側の折り返し
点が存在することになる。すなわち、正逆何れの方向に
回転させる場合にあっても、両密封端面間に動圧を発生
させることができ、両密封端面を非接触の状態に保持す
ることができる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の構成を図1〜図3に示す実施
例に基づいて具体的に説明する。
【0008】図1に示す非接触形軸封装置おいて、1は
高圧側密封流体領域(例えば、タービン等の機内である
高圧ガス領域)Hと低圧側密封流体領域(例えば、ター
ビン等の機外である大気領域)Lとを区画するシールケ
ース、2はシールケース1を洞貫する回転軸、3はシー
ルケース1に保持環4を介して軸線方向摺動可能に保持
された静止密封環、5は静止密封環3に対向して回転軸
2に固定された回転密封環、6はシールケース1と保持
環4との間に介挿されて、静止密封環3を回転密封環5
へと押圧附勢するスプリングである。なお、この実施例
のでは、静止密封環3がカーボン等の軟質材で、また回
転密封環5がWC,SiC等の硬質材で夫々成形されて
いる。
【0009】而して、回転密封環5の端面である回転側
密封端面5aには、図1及び図2に示す如く、その円周
方向に並列する複数の動圧発生溝7…が形成されてい
る。
【0010】各動圧発生溝7は、図2及び図3に示す如
く、2以上の折り返し点7a…,7b…を有するジグザ
グ状をなして回転側密封端面5aの高圧側周端縁たる外
周縁から径方向に延びている。この動圧発生溝7は浅い
線状溝であり、レーザ加工法,エッチング加工法,ショ
ットブラスト加工法等によって形成されている。動圧発
生溝7の溝深さD,溝幅Wは、夫々D=1〜10μm,
W=2mm以下としておくことが好ましい。折り返し点
7a…,7b…(溝7の始点及び終点を含む)は、密封
端面5aの中心を通過する直線上に等間隔を隔てて位置
されているが、円周方向における各動圧発生溝7の形成
範囲α及び隣接する動圧発生溝7,7の間隔β並び折り
返し点7a…,7b…の径方向間隔hは、密封端面5a
の径等に応じて適宜に設定される。この実施例では、α
=6.5°,β=1°,h=1mmに設定してある。折
り返し点7a,7b(溝7の始点及び終点を含む)間を
結ぶ線状溝部分7c…は、図3に示す如く、密封端面5
aの径等に応じた円弧状とされている。なお、折り返し
点7a…,7b…の数は、密封端面5aの径方向幅等に
応じて適宜に設定される。また、ダム比もシール条件等
に応じて適宜に設定されるが、一般には、高圧条件下で
は0.2〜0.5,低圧条件下では0.5〜0.8程度
とされる。
【0011】以上のように構成された非接触形軸封装置
にあっては、密封端面3a,5aが相対回転されると、
その回転方向に拘わらず、常に、動圧発生溝7…により
両密封端面3a,5a間に動圧(正圧)が発生せしめら
れる。すなわち、回転軸2つまり回転側密封端面5aが
正転方向(A方向)に回転すると、各動圧発生溝7にお
ける回転方向側の折り返し点7a…において動圧が発生
する。また、回転側密封端面5aが逆転方向(反A方
向)に回転すると、回転方向側の折り返し点7b…(及
び溝の終点)において動圧が発生する。
【0012】したがって、回転軸2を正逆何れの方向に
回転させた場合にも、密封端面3a,5a間に動圧が発
生し、これと静止密封環3に作用する背圧つまり保持環
4の背面に作用する高圧側密封流体による圧力及びスプ
リング6による附勢力とがバランスされて、両密封端面
3a,5aが高圧側密封流体による流体膜を介在した非
接触状態に保持され、この流体膜の形成部分において高
圧側密封流体領域Hと低圧密封流体領域Lとが良好に遮
蔽シールされることになる。
【0013】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲におい
て、適宜に変更,改良することができる。
【0014】例えば、図4に示す如く、隣接する動圧発
生溝7,7間に回転側密封端面5aの外周縁から中心方
向に延びる径方向溝7eを形成するようにしてもよい。
また、図5に示す如く、隣接する動圧発生溝7,7を円
周方向において一部重複させておいてもよい(例えば、
α=30°とした動圧発生溝7…を15°宛円周方向に
ずらせて形成しておく)。また、図6に示す如く、対称
形状の動圧発生溝7,7´を交互に配置させるようにし
てもよい。このようにすれば、正逆何れの回転の場合に
も、動圧発生溝7…による動圧発生特性が同一となり、
全く同一の条件で正逆運転させることができる。また、
動圧発生溝7…は静止側密封端面3aに形成することも
可能であるが、密封環3,5がカーボン等の軟質材から
なるものとWC,SiC等の硬質材からなるものとの組
み合わせである場合、硬質材製のものに形成しておくこ
とが好ましい。
【0015】
【発明の効果】以上の説明から容易に理解されるよう
に、本発明によれば、両密封端面の相対回転方向が正逆
何れであっても、密封端面間にこれを非接触状態に保持
させるに充分な動圧を発生させることができ、回転軸を
一定方向に回転させる機器においては勿論、これを正逆
転させる必要のある機器においても良好なシール機能を
発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る非接触形軸封装置の一実施例を示
す半截断面図である。
【図2】動圧発生溝を形成した密封端面を示す正面図で
ある。
【図3】図2の一部を拡大して示す詳細図である。
【図4】他の実施例を示す密封端面の正面図である。
【図5】更に他の実施例を示す密封端面の一部切欠正面
図である。
【図6】更に他の実施例を示す密封端面の一部切欠正面
図である。
【図7】従来の非接触形軸封装置における密封端を示す
一部切欠正面図である。
【符号の説明】
1…シールケース、2…回転軸、3…静止密封環、3a
…静止側密封端面(シールケース側の密封端面)、5…
回転密封環、5a…回転側密封端面(回転軸側の密封端
面)、7…動圧発生溝、7a,7b…折り返し点。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年9月13日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0002
【補正方法】変更
【補正内容】
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の非接触形軸封装置として
は、図8に示す如く、回転軸側の密封端面aにその円周
方向にヘリカル状に並列する動圧発生溝b…を形成して
おくことによって、両密封端面間にその相対回転に伴っ
て動圧を発生させ、これとシールケース側の密封端面に
作用する密封流体による背圧及びこれを回転軸側の密封
端面aに押圧するスプリング力とをバランスさせて、両
密封端面を流体膜を介して非接触状態に保持させるよう
に構成したものがよく知られている。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】例えば、図4に示す如く、隣接する動圧発
生溝7,7間に回転側密封端面5aの外周縁から中心方
向に延びる径方向溝7eを形成するようにしてもよい。
また、図5に示す如く、隣接する動圧発生溝7,7を円
周方向において一部重複させておいてもよい(例えば、
α=30°とした動圧発生溝7…を15°宛円周方向に
ずらせて形成しておく)。また、図6に示す如く、密封
端面5aの直径線に対して対称形状の動圧発生溝7,7
´を円周方向に交互に配置させるようにしてもよい。
らに、図7に示す如く、密封端面5aの直径線に対して
対称形状をなす第1及び第2動圧発生溝群7…,7´…
を円周方向に交互に配置させるようにしてもよい。この
場合における各動圧発生溝群7…又は7´…は、図5に
示すものと同様に、隣接する動圧発生溝7,7又は7
´,7´を円周方向において一部重複させてなる。図6
又は図7に示す如くすれば、正逆何れの回転の場合に
も、動圧発生溝7…,7´…による動圧発生特性が同一
となり、全く同一の条件で正逆運転させることができ
る。また、動圧発生溝7…,7´…は静止側密封端面3
aに形成することも可能であるが、密封環3,5がカー
ボン等の軟質材からなるものとWC,SiC等のセラミ
ックスや超硬合金等の硬質材からなるものとの組み合わ
せである場合、硬質材製のものに形成しておくことが好
ましい。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る非接触形軸封装置の一実施例を示
す半截断面図である。
【図2】動圧発生溝を形成した密封端面を示す正面図で
ある。
【図3】図2の一部を拡大して示す詳細図である。
【図4】他の実施例を示す密封端面の正面図である。
【図5】更に他の実施例を示す密封端面の一部切欠正面
図である。
【図6】更に他の実施例を示す密封端面の一部切欠正面
図である。
【図7】更に他の実施例を示す密封端面の正面図であ
る。
【図8】 従来の非接触形軸封装置における密封端を示す
一部切欠正面図である。
【符号の説明】 1…シールケース、2…回転軸、3…静止密封環、3a
…静止側密封端面(シールケース側の密封端面)、5…
回転密封環、5a…回転側密封端面(回転軸側の密封端
面)、7,7´…動圧発生溝、7a,7b…折り返し
点。
【手続補正4】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図7
【補正方法】変更
【補正内容】
【図7】
【手続補正5】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図8
【補正方法】追加
【補正内容】
【図8】 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年9月14日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】変更
【補正内容】
【0005】
【課題を解決するための手段】この課題を解決した本発
明の非接触形軸封装置は、一方の密封端面に、その円周
方向に並列する複数の動圧発生溝を形成したものであっ
て、特に、各動圧発生溝を、2以上の折り返し点を有す
るジグザグ状をなして密封端面の高圧側周端縁から径方
向に延びる、浅い線状溝としておくことを提案するもの
である。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正内容】
【0008】図1に示す非接触形軸封装置おいて、1
は高圧側密封流体領域(例えば、タービン等の機内であ
る高圧ガス領域)Hと低圧側密封流体領域(例えば、タ
ービン等の機外である大気領域)Lとを区画するシール
ケース、2はシールケース1を洞貫する回転軸、3はシ
ールケース1に保持環4を介して軸線方向摺動可能に保
持された静止密封環、5は静止密封環3に対向して回転
軸2に固定された回転密封環、6はシールケース1と保
持環4との間に介挿されて、静止密封環3を回転密封環
5へと押圧附勢するスプリングである。なお、この実施
例では、静止密封環3がカーボン等の軟質材で、また回
転密封環5がWC,SiC等の硬質材で夫々成形されて
いる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0012
【補正方法】変更
【補正内容】
【0012】したがって、回転軸2を正逆何れの方向に
回転させた場合にも、密封端面3a,5a間に動圧が発
生し、これと静止密封環3に作用する背圧つまり保持環
4の背面に作用する高圧側密封流体による圧力及びスプ
リング6による附勢力とがバランスされて、両密封端面
3a,5aが高圧側密封流体による流体膜を介在した非
接触状態に保持され、この流体膜の形成部分において高
圧側密封流体領域Hと低圧密封流体領域Lとが良好に
遮蔽シールされることになる。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年9月16日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シールケース側の密封端面と回転軸側の
    密封端面とが高圧側密封流体による流体膜を介在させた
    非接触状態で相対回転するように構成された非接触形軸
    封装置において、一方の密封端面に、その円周方向に並
    列する複数の動圧発生溝が形成されており、各動圧発生
    溝が、2以上の折り返し点を有するジグザグ状をなして
    密封端面の高圧側周端縁から径方向に延びる、浅い線状
    溝であることを特徴とする非接触形軸封装置。
JP33182892A 1992-12-11 1992-12-11 非接触形軸封装置 Expired - Lifetime JPH0769021B2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33182892A JPH0769021B2 (ja) 1992-12-11 1992-12-11 非接触形軸封装置
US08/160,195 US5501470A (en) 1992-12-11 1993-12-02 Non-contacting shaft sealing device with grooved face pattern
EP93309778A EP0601821B1 (en) 1992-12-11 1993-12-06 Non-contacting shaft sealing device
DE69311512T DE69311512T2 (de) 1992-12-11 1993-12-06 Kontaktlose Wellendichtung

Applications Claiming Priority (1)

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JP33182892A JPH0769021B2 (ja) 1992-12-11 1992-12-11 非接触形軸封装置

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JPH06174107A true JPH06174107A (ja) 1994-06-24
JPH0769021B2 JPH0769021B2 (ja) 1995-07-26

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ID=18248105

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JP33182892A Expired - Lifetime JPH0769021B2 (ja) 1992-12-11 1992-12-11 非接触形軸封装置

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