JPH07180772A - 軸封装置 - Google Patents

軸封装置

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JPH07180772A
JPH07180772A JP5345693A JP34569393A JPH07180772A JP H07180772 A JPH07180772 A JP H07180772A JP 5345693 A JP5345693 A JP 5345693A JP 34569393 A JP34569393 A JP 34569393A JP H07180772 A JPH07180772 A JP H07180772A
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JP
Japan
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seal ring
groove
seal
rotary
circumference
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Withdrawn
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JP5345693A
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English (en)
Inventor
Akihiro Kawaguchi
昭博 川口
Kazunori Sakakibara
積徳 榊原
Mamoru Nishikawa
守 西川
You Konishi
揚 小西
Takaomi Sakuma
啓臣 佐久間
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 シール面の相対速度が大きくても摩耗や焼損
等が生じることなく、回転速度が変動しても漏れ封止性
能が変動しない。 【構成】 回転シールリング12と静止側シールリング
31とが接するシール面3sに、外周から入って外周に
抜ける外側溝3oを円周方向等間隔に形成し、この外側
溝3oの中間位置に内周から入って内周に抜ける内側溝
3iを形成した。また、内側溝3iの最外端部の回転中
心Oからの距離Riが外側溝3oの最内端部の回転中心
Oからの距離Ro以上となるように形成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、流体機械の回転軸と
ケーシングとの間から流体が漏れるのを阻止するメカニ
カルシール形式の軸封装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図2及び図3は従来の軸封装置を示す。
図2に示す軸封装置では、ケーシング50に軸方向に移
動可能に設けられた静止側シールリング31が回転軸1
1に固定された回転シールリング12にばね71により
圧接することにより流体の漏れを阻止する。
【0003】図3に示す軸封装置では、ケーシング50
に軸方向に移動可能に設けられた静止側シールリング3
1が、回転軸11に固定された回転シールリング12
に、ばね71により圧接して流体の漏れを阻止するが、
静止側シールリング31の回転シールリング12への対
向面には、内周側から順に、回転シールリング12に接
するようにシール面3sが形成され、給油穴3hにより
給油されるように環状溝3cが形成され、環状溝3cよ
り外径側である軸受面3b内に環状溝3cから外径方向
に延びる湾曲溝3rが形成されている。図3に示す軸封
装置では、回転軸11及び回転シールリング12の回転
に伴い、環状溝3cから湾曲溝3rを通って外径方向に
流れる潤滑油の動圧が軸受面3bに生じることにより、
負荷荷重を軸受面3bで持たせ、シール面3sの負荷荷
重を適当に低減させることにより、シール面3sの摩
耗,焼損等を防止しながら流体の漏れを阻止する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の軸封装置は上記
のようであるが、回転軸11の軸径,回転速度が大きく
なり静止側シールリング31と回転シールリング12と
の相対速度が大きくなると、図2に示す軸封装置では、
静止側シールリング31と回転シールリング12との摺
接又は滑接にともなう摩擦発熱が大きくなり、シール面
の摩耗,焼損等が生じるというような課題があった。ま
た、図3に示す軸封装置は、環状溝3cから湾曲溝3r
に潤滑油が流れて軸受面3bに生じる油膜の動圧により
シール面3sにおける負荷荷重が低減されて、シール面
3sの摩耗,焼損が防止されるが、回転速度によって軸
受面3bに生じる潤滑油の動圧力が変動するので、シー
ル面3sにおける接触圧力も変動して漏れ封止性能も変
動するというような課題があった。
【0005】この発明は上記課題を解消するためになさ
れたもので、回転軸11の軸径,回転速度が大きくな
り、静止側シールリング31と回転シールリング12と
の相対速度が大きくなっても、シール面の摩擦発熱によ
る摩耗や焼損の発生を防止し、また、回転速度の変動が
あっても、漏れ封止性能が変動することがない軸封装置
を得ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明に係る軸封装置
は、回転シールリングと静止側シールリングとが接する
シール面に、外周から入って外周に抜ける外側溝を円周
方向等間隔に形成し、この外側溝の中間位置に内周から
入って内周に抜ける内側溝を形成したものである。ま
た、前記内側溝及び外側溝は、前記内側溝の最外端部の
回転中心からの距離が前記外側溝の最内端部の回転中心
からの距離以上となるように形成したものである。
【0007】
【作用】この発明における軸封装置の回転シールリング
が回転軸と共に回転すると、回転方向に引きずられる流
体は、シール面に形成された外側溝及び内側溝内に流れ
込む。両溝内に入った流体は、回転シールリングと静止
側シールリングとの相対移動により、両シール面間に引
き込まれてシール面間に流体層を介在形成する。この流
体層の介在により両シール面の固体接触が避けられ、摩
擦抵抗及び発熱が低減する。また、両溝は、外周から入
って外周に抜け、内周から入って内周に抜ける通り抜け
の溝であり、シール面外から比較的低温の流体が上流側
から入って下流側に抜けるように流れるので、行き止ま
りの溝と異なり、シール面に生じる熱を流し去り冷却す
る。これらによりシール面の摩耗や焼損等の発生が防止
される。また、回転速度が変動してもシール面の押圧力
は関係ないので、漏れ封止性能が変動することはない。
また、内側溝の最外端部の回転中心からの距離が外側溝
の最内端部の回転中心からの距離以上となるように形成
されていると、これらの溝から両シール面間に引き込ま
れて形成される流体層は、シール面全面に存在すること
になり、上記摩擦抵抗,発熱の低減機能がより確実に発
揮される。
【0008】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1はこの発明の一実施例による軸封装置を示
し、(A)は縦断面図、(B)はシール面の正面図であ
る。図1において、50は流体機械等のケーシング、1
1は回転軸、12は回転軸11に固定されている回転シ
ールリング、30は静止側シール部材である。この軸封
装置は、回転軸11がケーシング50の穴を貫通する箇
所に設けられて、回転軸11とケーシング50との隙間
から流体が漏れるのを阻止するものである。
【0009】図1(A)に示すように、回転軸11には
回転シールリング12が嵌着され、スリーブ15を回転
シールリング12に押し付けるようにして焼嵌め等の手
段により回転軸11に取り付けることにより回転シール
リング12を回転軸11に固定している。また、回転シ
ールリング12と回転軸11との間にはOリング19を
入れて漏れを止めている。ケーシング50の回転軸11
が貫通する穴の内側には全体として円筒状の静止側シー
ル部材30が軸方向に移動可能に遊嵌されている。静止
側シール部材30は、リングホルダ35と、その先端
(図の右側)に一体的に固着された静止側シールリング
31とからなる。静止側シール部材30とケーシング5
0との間にはOリング59を入れて漏れを止めている。
ケーシング50とリングホルダ35との間には、ばね7
1及び回り止めピン73が周方向等間隔に設けられてい
る。ばね71は、静止側シール部材30を図の右方へ押
し出して、静止側シールリング31の先端面であるシー
ル面3sを回転シールリング12の図の左側のシール端
面に、漏れ止めをするために必要な所定の力で押しつけ
るように形成された圧縮ばねである。回り止めピン73
は、ケーシング50及びリングホルダ35に形成された
嵌合又は遊嵌穴に挿入されて、静止側シール部材30の
軸方向の移動は自由に回転は拘束するように設けられて
いる。
【0010】図1(A)において、回転シールリング1
2の図の左側の端面は、シール端面として滑らかで精密
な一平面に仕上げられている。このシール端面に接する
静止側シールリング31の先端面も、同様に滑らかで精
密な一平面に仕上げられたシール面3sに形成されてい
る。図1(B)に示すように、シール面3sには、円周
方向に等間隔に互い違い(千鳥状)に、外側溝3o及び
内側溝3iが彫り込んで形成されている。外側溝3oは
始端も終端も外周に開口し、内側溝3iは始端も終端も
内周に開口し、いずれも部分円形状に形成されている。
溝3o,3iの幅や深さは、すべり軸受の油溝などを参
考にして形成すればよい。また、外側溝3oの最内端部
の中心Oからの距離Roは、内側溝3iの最外端部の中
心Oからの距離Riより小さい距離になるように形成さ
れている。
【0011】次に、図1に示す実施例の動作について説
明する。図1(A)において、回転軸11が回転すれ
ば、回転軸11に固定されている回転シールリング12
も回転する。一体的な静止側シールリング31及びリン
グホルダ35からなる静止側シール部材30は、軸方向
に移動可能であり、ばね71で回転シールリング12に
押しつけられているが、ケーシング50に回り止めピン
73により止められて回転しない。回転軸11と回転シ
ールリング12との間はOリング19が漏れ止めをして
いる。静止側シール部材30は、軸方向に移動可能であ
るが、ケーシング50との間をOリング59が漏れ止め
をしている。
【0012】図1(A)及び(B)に示すように、外側
溝3o及び内側溝3iが削成された静止側シールリング
31のシール面3sが、回転シールリング12のシール
面に押しつけられて、回転シールリング12が回転軸1
1と共に回転すれば、流体には粘性があるので、回転シ
ールリング12の回転により流体は回転方向に引きずら
れる。引きずられて流れる外側及び内側の流体は、シー
ル面3sに形成された外側溝3o及び内側溝3i内に運
動の慣性によりそれぞれ流れ込む。両溝3o及び3i内
に入った流体は、回転シールリング12のシール面と静
止側シール部材30のシール面3sとの間の周方向の相
対移動により、すべり軸受における潤滑油のように、両
シール面の間に引き込まれる。両シール面間に引き込ま
れた流体は、固体面である両シール面の間に、すべり軸
受における油膜のような薄い流体層を介在形成する。こ
のようにして形成された流体層の介在により両シール面
の固体表面同士の直接接触が避けられ、摩擦抵抗及び発
熱が低減し、摩耗や焼損等の発生が防止される。
【0013】図1(B)に示すように、シール面3sに
削成された外側溝3o及び内側溝3iは、それぞれ外周
から入って外周に抜け、内周から入って内周に抜けるよ
うに形成されているので、上記回転シールリング12の
回転により回転方向に引きずられる流体は、溝3o及び
3iの上流側から入って下流側に抜けるように両溝内を
流れるので、図3に示す軸封装置の溝や軸受の油溝のよ
うな行き止まりの溝と異なり、溝内を通り抜けて流れる
大量の流体が摩擦発熱を流し去る冷却効果を発揮する。
また、このシール面3s外から溝3o及び3i内を通り
抜けるため大量に流れて比較的低温である流体が、シー
ル面間に流体層を形成するので、シール面の冷却能力は
大きく、過熱焼損を防止する。
【0014】図1において、静止側シール部材30の前
後の受圧半径に差がある形状であれば、内外の流体の圧
力差によってシール面の押圧力が変わるが、その他に
は、ばね71の押しつけ力によって決まり、溝3o及び
3i内の圧力やシール面間の流体層の圧力が変動しても
関係ないので、回転軸11の回転速度が変動しても、シ
ール面の押圧力は影響されず、漏れ封止性能が変動する
ことはない。
【0015】また、図1において、内側溝3iの最外端
部の回転中心Oからの距離Riが外側溝3oの最内端部
の回転中心Oからの距離Ro以上となるように形成され
ていると、内側溝3iと外側溝3oの間には径方向には
隙間がなく、これらの溝3i及び外側溝3oからシール
面間に引き込まれて形成される流体層は、シール面の全
面に存在することになり、上記摩擦抵抗,発熱の低減機
能がより確実に発揮される。
【0016】なお、図1(B)に示す実施例では、外側
溝3o及び内側溝3iの形状は部分円形状としたが、楕
円形状などとしてもよく、図1(C)に示すような四半
円形状、図1(D)に示すような三角形状などとしても
よい。矢印は流体の流れ方向を示し、回転方向はこの矢
印の反対方向である。また、図1(B)に示すように、
外側溝3oの高さ寸法Ho及び内側溝3iの高さ寸法H
iは、内外の流体の比重,粘度,圧力等の条件によって
決定すればよい。
【0017】また、図1に示す実施例では、静止側シー
ル部材30が軸方向に移動可能であり、静止側シールリ
ング31のシール面3sに外側溝3o及び内側溝3iを
形成したが、静止側シール部材30を固定とし、回転シ
ールリング12を軸方向に移動可能として静止側シール
部材30に押しつけるようにすることもできる。また、
静止側シールリング31のシール面は平滑に仕上げて、
回転シールリング12のシール面に外側溝3o及び内側
溝3iのような溝を形成することもできる。
【0018】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、シー
ル面に、外周から入って外周に抜ける外側溝及び内周か
ら入って内周に抜ける内側溝を形成したので、回転に引
きずられる流体がこれらの溝内を通り抜けるように大量
に流れてシール面を冷却し、シール面間に引き込まれて
流体層を介在形成するので、両シール面の固体接触が避
けられ、摩擦抵抗及び発熱が低減し、摩耗や焼損等の発
生が防止される。また、回転速度が変動してもシール面
の押圧力は関係ないので、漏れ封止性能が変動すること
はない。また、内側溝の最外端部の回転中心からの距離
が外側溝の最内端部の回転中心からの距離以上となるよ
うに形成すれば、上記流体層はシール面の全面に形成さ
れ、上記摩擦抵抗,発熱の低減機能がより確実に発揮さ
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例による軸封装置を示し、
(A)は縦断面図、(B)はシール面の正面図、(C)
は溝の他の形状を示す図、(D)は溝のさらに他の形状
を示す図である。
【図2】従来の軸封装置の縦断面図である。
【図3】従来の他の軸封装置を示し(A)は縦断面図、
(B)はシール面の正面図である。
【符号の説明】
11:回転軸、 12:回転シールリング、30:静止
側シール部材、31:静止側シールリング、 35:リ
ングホルダ、3s:シール面、 3o:外側溝、 3
i:内側溝、50:ケーシング、 71:ばね。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小西 揚 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)発明者 佐久間 啓臣 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

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転軸と共に回転する回転シールリング
    と回転しない静止側シールリングとを圧接させて流体の
    漏れを阻止する軸封装置において、前記回転シールリン
    グと前記静止側シールリングとが接するシール面に、外
    周から入って外周に抜ける外側溝を円周方向等間隔に形
    成し、この外側溝の中間位置に内周から入って内周に抜
    ける内側溝を形成したことを特徴とする軸封装置。
  2. 【請求項2】 回転軸と共に回転する回転シールリング
    と回転しない静止側シールリングとを圧接させて流体の
    漏れを阻止する軸封装置において、前記回転シールリン
    グと前記静止側シールリングとが接するシール面に、外
    周から入って外周に抜ける外側溝を円周方向等間隔に形
    成し、この外側溝の中間位置に内周から入って内周に抜
    ける内側溝を、この内側溝の最外端部の回転中心からの
    距離が前記外側溝の最内端部の回転中心からの距離以上
    となるように形成したことを特徴とする軸封装置。
JP5345693A 1993-12-22 1993-12-22 軸封装置 Withdrawn JPH07180772A (ja)

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