JPH0667967U - メカニカルシール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 メカニカルシールにおいて、回転軸の正転、
逆転いずれの場合においても、スラスト軸受効果を発揮
するようにし、かつ、回転リングと固定リングとが接触
することを防止する。 【構成】 回転軸１に固定した回転リング１０ａと同回
転リング１０ａへ向って軸方向に押付けられる固定リン
グ１１ａとで軸封面を形成して高圧側Ａと低圧側Ｂとの
間をシールするメカニカルシールにおいて、固定リング
１１ａの軸封面に環状溝１４を設けるとともに環状溝１
４を高圧側Ａに連通する連通孔１３を固定リング１１ａ
に設け、かつ、回転リング１０ａの軸封面に外周より前
記環状溝１４に相対する半径位置まで、互いに連通して
いない円周方向に配置された複数の内方のらせん溝１２
ａと複数の外方のらせん溝１２ｂを設け、回転軸１の正
転、逆転のいずれの場合においても、らせん溝１２ａ又
はらせん溝１２ｂによって流体圧を上昇させてスラスト
軸受効果を発揮できるようにした。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はガス圧縮機、ポンプなどの回転機械の高圧部と低圧部との間の軸封部 に適用されるメカニカルシールに関する。

【０００２】

【従来の技術】

図３及び図４に従来のメカニカルシールの例を示す。このメカニカルシールは 、回転軸１に固定された回転リング１０と回転軸１を囲繞するケーシング２にシ ールハウジング３を介して固定された固定リング１１とで軸封面を構成し、高圧 側Ａと低圧側Ｂとの間をシールするメカニカルシールであり、固定リング１１の 回転リング１０に相対する軸封面に環状溝１４が設けられ、この環状溝１４と高 圧側Ａを連通する連通孔１３が設けられている。

【０００３】 前記固定リング１１の環状溝１４で区画された半径方向の高圧側の面に相対す る前記回転リング１０の固定リング１１に相対する軸封面に、図４中矢印で示す 回転軸１の回転とともに環状溝１４内の流体を半径方向に高圧側Ａの方向に移送 する複数のらせん溝１２を円周方向に配設している。固定リング１１は、高圧側 Ａと低圧側Ｂとの流体圧力の差により、また、ケーシング２を介してシールハウ ジング３に固定されたばね８の力により回転リング１０の方向に押付けられて固 定リング１１と回転リング１０は接近して位置し、高圧側Ａの流体が低圧側Ｂへ と流出するのを防止する。

【０００４】 また、前記のように、回転軸１の回転する際の回転リング１０に設けたらせん 溝１２の効果により、回転リング１０と固定リング１１間のすきま内で流体を移 送することにより発生する軸方向の流体力により両リング間のすきまを微小な大 きさで保持することにより、高圧側Ａから低圧側Ｂへ流体が流出することを防止 する。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

前記の従来のメカニカルシールにおいては、回転リングの軸封面に設けた複数 個のらせん溝は、回転軸の回転とともに固定リングの軸封面に設けた環状溝内の 流体を高圧側へ向って移送する方向に設けられており、前記環状溝内の流体を回 転軸の回転とともにらせん溝内を移送することにより、両リング間の摺動すきま 内の流体圧が上昇しスラスト軸受としての機能を発揮する。一方、回転軸の回転 の向きが逆のときには、流体が移送されないためスラスト軸受の機能が発揮され ず、軸封面間の流体圧力が上昇しないため、固定リングは背面に設けたばねの力 及び高圧側と低圧側との流体圧力の差により回転リングの軸封面に押付けられ両 リングが接触するという不具合がある。

【０００６】 このように、従来型シールでは、正逆回転をする回転機械の軸シールとしては 適用することができない。

【０００７】 本考案は、以上の問題点を解決することができるメカニカルシールを提供しよ うとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案のメカニカルシールは、回転軸に固定された回転リングと同回転リング へ向って押付けられる固定リングとで軸封面を形成して高圧側と低圧側との間を シールするメカニカルシールにおいて、前記固定リングの軸封面に環状溝を設け るとともに同環状溝と前記高圧側に連通する連通孔を前記固定リングに設け、か つ、前記環状溝によって区画された半径方向の高圧側に相対する前記回転リング の軸封面に、外周より前記固定リングの環状溝に相対する半径方向位置までらせ ん溝部が設けられ、同らせん溝部は、互いに連通していない円周方向に配置され た複数の内方のらせん溝と円周方向に配置された複数の外方のらせん溝を備えて いる。

【０００９】

【作用】 本考案では、回転リングの軸封面に設けた内方と外方の複数個のらせん溝によ り、回転軸が正転又は逆転する場合において、どちらか一方の複数のらせん溝に より流体をらせん溝内を移送してその内方端部又は外方端部でせき止めて流体圧 を上げる。従って、回転軸の正転と逆転のいずれの場合にも、内方又は外方のら せん溝のいずれか一方内の流体圧が上昇してスラスト軸受としての機能を発揮し 、回転リングと固定リングとが接触せずに作動することとなる。また、内方のら せん溝と外方のらせん溝は連通していないために、いずれの回転方向においても 一方の溝内で流体移送により立つ流体圧力が他方の溝内へ抜けることが防止され る。

【００１０】

【実施例】

本考案の１実施例を、図１及び図２によって説明する。本実施例は、Ａは高圧 側、Ｂは低圧側であり、回転軸１に軸スリーブ４，５を介して固定され回転軸１ と共に回転する回転リング１０ａと回転軸１を囲繞するケーシング２に組込まれ たシールハウジング３、ばね８、支持リング１８を介して前記回転リング１０ａ と相対する固定リング１１ａとの軸方向のすきまにより高圧側Ａから低圧側Ｂへ と流体が流出するのを防止するメカニカルシールに係る。

【００１１】 前記固定リング１１ａには、回転リング１０ａに相対するシール摺動面に環状 溝１４を設け、この環状溝１４と高圧側Ａを連通するために円周方向に複数個の 連通孔１３が設けられている。また、回転リング１０ａの固定リング１１ａに相 対する摺動面には、前記固定リング１１ａの摺動面の環状溝１４より半径方向高 圧側（半径方向外方）に相対する位置に、円周方向に複数の内方のらせん溝１２ ａが設けられている。このらせん溝１２ａは、図２に示すように同図２中実線矢 印方向の回転軸１の回転により固定リング１１ａの環状溝１４内の流体を高圧側 、即ち半径方向外方へ移送するために、外方へ行くに従って回転軸１の回転方向 に反対方向に半径方向に対して傾斜している。また、らせん溝１２ａの最外周部 の径は固定リング１１ａの摺動面の環状溝１４の外縁と固定リング１１ａの最外 周との中央の位置の径より小さく、かつ、最内周部の径は環状溝１４の外縁の径 より小さい。

【００１２】 更に、図２中点線矢印方向の軸１の逆回転により回転リング１０ａの外周側か ら内周側へ半径方向内方へ流体を移送するために、複数の外方のらせん溝１２ｂ が、前記回転リング１０ａの固定リング１１ａに相対する摺動面の環状溝１４よ り半径方向高圧側に相対する位置に、かつ、前記らせん溝１２ａの外方に円周方 向に設けられている。これらの各らせん溝１２ａは、前記各らせん溝１２ａの延 長線上にあるように配置され、その最内周部の径は前記らせん溝２ａの最外周部 の径より大きく設定され、かつ、その最外周部は回転リング１０ａの外周に位置 している。従って、らせん溝１２ａとらせん溝１２ｂとは半径方向に分断されて 互いに連通していなく、また、回転リング１０ａの固定リング１１ａに相対する 摺動面には、その外周より固定リング１１ａの環状溝１４に相対する半径位置ま でらせん溝１２ａとらせん溝１２ｂを備えたらせん溝部が形成されている。

【００１３】 以上のように構成された本実施例において、回転軸１が図２中実線矢印方向に 回転する時には、らせん溝１２ａ，１２ｂ内の流体は半径方向外方へ移送される 。従って、環状溝１４ａ内の高圧側の流体はらせん溝１２ａ内を半径方向外方へ 移送されてその最外周部でせき止められらせん溝１２ａ内の流体圧が上昇する。 これによって、スラスト軸受としての機能が発揮され、回転リング１０ａと固定 リング１１ａの間のすき間を微小な大きさに保持して両者が接触することを防止 し、かつ、高圧側Ａから低圧側Ｂへ流体が流出することを防止することができる 。 また、回転軸１が図２中点線矢印方向に回転する時には、らせん溝１２ａ， １２ｂ内の流体は半径方向内方へ移送される。従って、高圧側Ａの流体はらせん 溝１２ｂ内を半径方向内方へ移送されてその最内周部でせき止められ、らせん溝 １２ｂ内の流体圧が上昇する。これによって、スラスト軸受の機能が発揮され、 回転リング１０ａと固定リング１１ａの間のすき間を微小な大きさに保持して両 者が接触することを防止し、かつ、高圧側Ａから低圧側Ｂへ流体が流出すること を防止することができる。

【００１４】 更に、複数のらせん溝１２ａは複数のらせん溝１２ｂとは連通していないため に、前記のように、それぞれの溝１２ａ，１２ｂ内で流体移送により立つ流体圧 力が他方の溝へ抜けることを防止することができる。

【００１５】 なお、前記実施例では、らせん溝１２ｂはらせん溝１２ａの延長線上に配置さ れているが、延長線より外れたずらした位置に配置することができる。

【００１６】

【考案の効果】

本考案では、回転リングの軸封面に円周方向にそれぞれ複数個配置した内方と 外方のらせん溝により、回転軸、即ち、回転リングの回転方向に応じて各らせん 溝において内周側から外周側へ又は外周側から内周側へと流体を移送する。内方 と外方の一方のらせん溝内で移送された流体がらせん溝を流れてその端部でせき 止められることにより流体圧が上昇し、これによって、スラスト軸受効果が発揮 され、かつ、この回転リングと固定リング間の摺動すきま内の流体圧力によって 両リングが接触するのを防止することができる。

【００１７】 また前記のようにらせん溝の端部で発生した圧力は、内方と外方のらせん溝が 半径方向に分離されて連通していないため、圧力の低下を来すことがない。

【００１８】 従って、本考案は、いずれの回転方向に対してもらせん溝によるスラスト軸受 の効果を発揮することができ、回転リングと固定リングの接触を防止することが できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係るメカニカルシールの組
立断面図である。

【図２】同実施例の回転リングの軸封面の正面図であ
る。

【図３】従来のメカニカルシールの組立断面図である。

【図４】同従来のメカニカルシールの回転リングの軸封
面の正面図である。

【符号の説明】

１ 回転軸 ２ ケーシング ３ シールケーシング ４，５ 軸スリーブ ７ ピン ８ ばね １０，１０ａ 回転リング １１，１１ａ 固定リング １２，１２ａ，１２ｂ らせん溝 １３ 連通孔 １４ 環状溝 １８ 支持リング Ａ 高圧側 Ｂ 低圧側

フロントページの続き (72)考案者 橋爪 啓 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)考案者 金子 昭民 広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱 重工業株式会社広島製作所内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸に固定された回転リングと同回転
   リングへ向って軸方向に押付けられる固定リングとで軸
   封面を形成して高圧側と低圧側との間をシールするメカ
   ニカルシールにおいて、前記固定リングの軸封面に環状
   溝を設けるとともに同環状溝を前記高圧側に連通する連
   通孔を前記固定リングに設け、かつ、前記環状溝によっ
   て区画された半径方向の高圧側に相対する前記回転リン
   グの軸封面に、外周より前記固定リングの環状溝に相対
   する半径方向位置までらせん溝部が設けられ、同らせん
   溝部は、互いに連通していない円周方向に配置された複
   数の内方のらせん溝と円周方向に配置された複数の外方
   のらせん溝を備えていることを特徴とするメカニカルシ
   ール。