JPH0735242A - 非接触形軸封装置 - Google Patents
非接触形軸封装置Info
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- JPH0735242A JPH0735242A JP18105993A JP18105993A JPH0735242A JP H0735242 A JPH0735242 A JP H0735242A JP 18105993 A JP18105993 A JP 18105993A JP 18105993 A JP18105993 A JP 18105993A JP H0735242 A JPH0735242 A JP H0735242A
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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】 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、回転軸側の密封端面５ａに、その周方向に
並列する偶数組の動圧発生溝群１０…を形成してある。
各動圧発生溝群１０は、密封端面５ａの高圧側周端縁か
ら径方向に延びる導入部１２と導入部１２の端部から周
方向に延びる動圧発生部１３とからなる複数の略Ｌ字状
の線状の動圧発生溝１１…を、互いに交差することな
く、径方向に並列させてなる。隣接する動圧発生溝群１
０1 ，１０2 は、周方向において対称形状をなしてい
る。
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】 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、回転軸側の密封端面５ａに、その周方向に
並列する偶数組の動圧発生溝群１０…を形成してある。
各動圧発生溝群１０は、密封端面５ａの高圧側周端縁か
ら径方向に延びる導入部１２と導入部１２の端部から周
方向に延びる動圧発生部１３とからなる複数の略Ｌ字状
の線状の動圧発生溝１１…を、互いに交差することな
く、径方向に並列させてなる。隣接する動圧発生溝群１
０1 ，１０2 は、周方向において対称形状をなしてい
る。
Description
【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。
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１１に示す如く、回転軸側の密封端面ａにその周
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（正圧）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。
は、図１１に示す如く、回転軸側の密封端面ａにその周
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（正圧）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。
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】また、複数の動圧発生領域が周方向に並列
しているものの、各動圧発生領域においては一の動圧発
生溝ｂが存在するのみであるから、つまり各動圧発生領
域には一の動圧発生箇所が存在するのみであるから、一
部の動圧発生溝ｂ…に密封流体中のゴミやチリが侵入，
堆積して発生動圧が減少した場合、その動圧発生溝ｂの
存在する動圧発生領域全体における発生動圧が減少する
ことになる。したがって、このような場合、周方向にお
ける発生動圧の圧力分布が著しく不均一となり、軸封機
能の低下，異常が生じる虞れがある。
しているものの、各動圧発生領域においては一の動圧発
生溝ｂが存在するのみであるから、つまり各動圧発生領
域には一の動圧発生箇所が存在するのみであるから、一
部の動圧発生溝ｂ…に密封流体中のゴミやチリが侵入，
堆積して発生動圧が減少した場合、その動圧発生溝ｂの
存在する動圧発生領域全体における発生動圧が減少する
ことになる。したがって、このような場合、周方向にお
ける発生動圧の圧力分布が著しく不均一となり、軸封機
能の低下，異常が生じる虞れがある。
【０００５】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て、常に良好な軸封機能
を発揮することができ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。
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て、常に良好な軸封機能
を発揮することができ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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のメカニカルシー
ルにあっては、上記の目的を達成すべく、シールケース
側の密封端面又は回転軸側の密封端面に、その周方向に
並列する偶数組の動圧発生溝群を形成しておくことを提
案するものである。而して、各動圧発生溝群は、密封端
面の高圧側周端縁から径方向に延びる導入部と導入部の
端部から周方向に延びる動圧発生部とからなる複数の略
Ｌ字状の線状の動圧発生溝を、互いに交差することな
く、径方向に並列させてなるものであり、且つ隣接する
動圧発生溝群と周方向において対称形状をなしているも
のである。
ルにあっては、上記の目的を達成すべく、シールケース
側の密封端面又は回転軸側の密封端面に、その周方向に
並列する偶数組の動圧発生溝群を形成しておくことを提
案するものである。而して、各動圧発生溝群は、密封端
面の高圧側周端縁から径方向に延びる導入部と導入部の
端部から周方向に延びる動圧発生部とからなる複数の略
Ｌ字状の線状の動圧発生溝を、互いに交差することな
く、径方向に並列させてなるものであり、且つ隣接する
動圧発生溝群と周方向において対称形状をなしているも
のである。
【０００７】
【作用】動圧発生溝が形成された密封端面（以下「溝付
密封端面」という）が相対回転せしめられると、高圧側
密封流体が導入部から動圧発生溝に導入されて、導入部
から溝付密封端面の回転方向（相手密封端面との相対回
転方向）に延びる動圧発生部の終端部において動圧（正
圧）が発生し、密封端面間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に保持されることになる。
密封端面」という）が相対回転せしめられると、高圧側
密封流体が導入部から動圧発生溝に導入されて、導入部
から溝付密封端面の回転方向（相手密封端面との相対回
転方向）に延びる動圧発生部の終端部において動圧（正
圧）が発生し、密封端面間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に保持されることになる。
【０００８】ところで、偶数組の動圧発生溝群が周方向
に並列されており、且つ隣接する動圧発生溝群が周方向
に対称形状をなしていることから、すべての動圧発生溝
は、導入部から溝付密封端面の一定回転方向（以下「正
転方向」という）に延びる動圧発生部を有する動圧発生
溝（以下「第１動圧発生溝」という）のグループと、導
入部から上記正転方向と逆方向（以下「逆転方向」とい
う）に延びる動圧発生部を有する動圧発生溝（以下「第
２動圧発生溝」という）のグループとに区別される。そ
して、両グループにおける動圧発生溝の形態（導入部及
び動圧発生部の数，形状，長さ，位置関係）は全く同一
である。
に並列されており、且つ隣接する動圧発生溝群が周方向
に対称形状をなしていることから、すべての動圧発生溝
は、導入部から溝付密封端面の一定回転方向（以下「正
転方向」という）に延びる動圧発生部を有する動圧発生
溝（以下「第１動圧発生溝」という）のグループと、導
入部から上記正転方向と逆方向（以下「逆転方向」とい
う）に延びる動圧発生部を有する動圧発生溝（以下「第
２動圧発生溝」という）のグループとに区別される。そ
して、両グループにおける動圧発生溝の形態（導入部及
び動圧発生部の数，形状，長さ，位置関係）は全く同一
である。
【０００９】したがって、動圧発生溝群が形成された密
封端面である溝付密封端面が正転方向に相対回転せしめ
られると、各第１動圧発生溝における動圧発生部の終端
部で動圧が発生し、溝付密封端面が逆転方向に相対回転
せしめられると、各第２動圧発生溝における動圧発生部
の終端部で動圧が発生するが、上記した如く第１動圧発
生溝と第２動圧発生溝とは数，形状等が同一であること
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、同一の条件で動圧が発生されることにな
る。すなわち、回転軸が正逆何れの方向に回転される場
合においても、常に、同一条件で両密封端面間に適正な
動圧を発生させ得て、良好な軸封機能が発揮されること
になる。
封端面である溝付密封端面が正転方向に相対回転せしめ
られると、各第１動圧発生溝における動圧発生部の終端
部で動圧が発生し、溝付密封端面が逆転方向に相対回転
せしめられると、各第２動圧発生溝における動圧発生部
の終端部で動圧が発生するが、上記した如く第１動圧発
生溝と第２動圧発生溝とは数，形状等が同一であること
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、同一の条件で動圧が発生されることにな
る。すなわち、回転軸が正逆何れの方向に回転される場
合においても、常に、同一条件で両密封端面間に適正な
動圧を発生させ得て、良好な軸封機能が発揮されること
になる。
【００１０】また、動圧発生溝が占有面積の極く小さな
線状溝であるから、周方向に並列する動圧発生溝群の各
々における動圧発生溝数（特に、径方向における動圧発
生部の並列数）を極めて多くすることができる。したが
って、一部の動圧発生溝に密封流体中のゴミやチリが一
部の動圧発生溝に侵入，堆積して、その動圧発生溝にお
ける発生動圧が減少した場合にも、各動圧発生溝が独立
したものであることとも相俟って、周方向における発生
動圧の圧力分布が著しく不均一となるようなことがな
く、圧力分布不良による軸封機能の低下，異常はこれが
生じることがない。すなわち、周方向に並列する動圧発
生領域の各々に多くの独立した動圧発生箇所（つまり径
方向に並列する動圧発生部）が存在することから、一の
動圧発生領域においては、一部の動圧発生溝における発
生動圧がゴミ等の侵入，堆積により減少したときにも、
かかる動圧発生溝以外の動圧発生溝（適正な動圧を発生
する動圧発生溝）が多く存在することから、この動圧発
生領域全体としては発生動圧が殆ど減少せず、周方向の
圧力分布が著しく不均一となるようなことがない。
線状溝であるから、周方向に並列する動圧発生溝群の各
々における動圧発生溝数（特に、径方向における動圧発
生部の並列数）を極めて多くすることができる。したが
って、一部の動圧発生溝に密封流体中のゴミやチリが一
部の動圧発生溝に侵入，堆積して、その動圧発生溝にお
ける発生動圧が減少した場合にも、各動圧発生溝が独立
したものであることとも相俟って、周方向における発生
動圧の圧力分布が著しく不均一となるようなことがな
く、圧力分布不良による軸封機能の低下，異常はこれが
生じることがない。すなわち、周方向に並列する動圧発
生領域の各々に多くの独立した動圧発生箇所（つまり径
方向に並列する動圧発生部）が存在することから、一の
動圧発生領域においては、一部の動圧発生溝における発
生動圧がゴミ等の侵入，堆積により減少したときにも、
かかる動圧発生溝以外の動圧発生溝（適正な動圧を発生
する動圧発生溝）が多く存在することから、この動圧発
生領域全体としては発生動圧が殆ど減少せず、周方向の
圧力分布が著しく不均一となるようなことがない。
【００１１】
【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。
例に基づいて具体的に説明する。
【００１２】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等のセラミックス，超硬合金
等の硬質材で夫々成形されている。
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等のセラミックス，超硬合金
等の硬質材で夫々成形されている。
【００１３】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、その周方
向に一定間隔を隔てて近接状に並列する偶数組の動圧発
生溝群１０…が形成されていて、回転側密封端面５ａと
これに対向する静止密封環３の端面である静止側密封端
面３ａとの間に動圧を発生させうるようになっている。
密封端面５ａには、図１及び図２に示す如く、その周方
向に一定間隔を隔てて近接状に並列する偶数組の動圧発
生溝群１０…が形成されていて、回転側密封端面５ａと
これに対向する静止密封環３の端面である静止側密封端
面３ａとの間に動圧を発生させうるようになっている。
【００１４】各動圧発生溝群１０は、図２及び図３に示
す如く、密封端面５ａの高圧側周端縁たる外周縁から径
方向に延びる導入部１２と導入部１２の端部から周方向
に延びる動圧発生部１３とからなる複数の略Ｌ字状の動
圧発生溝１１…を、互いに交差することなく径方向に並
列させてなる。各導入部１２は直線形状をなし、各動圧
発生部１３は密封端面５ａの中心Ｏを中心とする円弧形
状をなしている。各動圧発生溝１１は、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
形成された浅い線状溝である。この線状溝の溝深さＤ，
溝幅Ｗは、一般に、Ｄ＝０．１〜２０μｍ，Ｗ＝０．０
０１〜２ｍｍとしておくことが好ましく、特に、動圧発
生部１３の溝深さは０．１〜１０μｍとしておくことが
好ましい。また、各動圧発生群１０における線状溝１１
の本数及び溝幅、特に、動圧発生部１３の本数及び溝幅
は、シール条件等に応じて設定されるが、一般には、グ
ルーブ比が０．１〜０．９（より好ましくは０．１１〜
０．６）となるように設定しておくことが好ましい。な
お、グルーブ比＝（径方向に並列する動圧発生部１３…
の溝幅の合計）／（シール面幅つまり両密封端面３ａ，
５ａが重合する環状面の径方向幅）である。
す如く、密封端面５ａの高圧側周端縁たる外周縁から径
方向に延びる導入部１２と導入部１２の端部から周方向
に延びる動圧発生部１３とからなる複数の略Ｌ字状の動
圧発生溝１１…を、互いに交差することなく径方向に並
列させてなる。各導入部１２は直線形状をなし、各動圧
発生部１３は密封端面５ａの中心Ｏを中心とする円弧形
状をなしている。各動圧発生溝１１は、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
形成された浅い線状溝である。この線状溝の溝深さＤ，
溝幅Ｗは、一般に、Ｄ＝０．１〜２０μｍ，Ｗ＝０．０
０１〜２ｍｍとしておくことが好ましく、特に、動圧発
生部１３の溝深さは０．１〜１０μｍとしておくことが
好ましい。また、各動圧発生群１０における線状溝１１
の本数及び溝幅、特に、動圧発生部１３の本数及び溝幅
は、シール条件等に応じて設定されるが、一般には、グ
ルーブ比が０．１〜０．９（より好ましくは０．１１〜
０．６）となるように設定しておくことが好ましい。な
お、グルーブ比＝（径方向に並列する動圧発生部１３…
の溝幅の合計）／（シール面幅つまり両密封端面３ａ，
５ａが重合する環状面の径方向幅）である。
【００１５】而して、隣接する動圧発生溝群１０1 ，１
０2 は、図３に示す如く、周方向において対称形状をな
している、つまり径方向に延びる境界線１４に対して対
称形状をなしている。すなわち、各動圧発生溝群１
０1 ，１０2 における動圧発生溝１１…の形成範囲α
（密封端面５ａの中心Ｏを基準とする）並びに導入部１
２…の周方向間隔及び動圧発生部１３…の径方向間隔は
夫々同一とされている。一方の動圧発生溝群１０1 は、
動圧発生部１３…が各導入部１２から正転方向（Ａ方
向）に延びる第１動圧発生溝１１1 …のみで構成されて
おり、他方の動圧発生溝群１０2 は、動圧発生部１３…
が各導入部１２から逆転方向（反Ａ方向）に延びる第２
動圧発生溝１１2 …のみで構成されている。各第１動圧
発生溝１１1 における導入部１２は直径線に対して正転
方向に一定角β傾斜しており、各第２動圧発生溝１１2
における導入部１２は直径線に対して逆転方向に同一角
β傾斜している。
０2 は、図３に示す如く、周方向において対称形状をな
している、つまり径方向に延びる境界線１４に対して対
称形状をなしている。すなわち、各動圧発生溝群１
０1 ，１０2 における動圧発生溝１１…の形成範囲α
（密封端面５ａの中心Ｏを基準とする）並びに導入部１
２…の周方向間隔及び動圧発生部１３…の径方向間隔は
夫々同一とされている。一方の動圧発生溝群１０1 は、
動圧発生部１３…が各導入部１２から正転方向（Ａ方
向）に延びる第１動圧発生溝１１1 …のみで構成されて
おり、他方の動圧発生溝群１０2 は、動圧発生部１３…
が各導入部１２から逆転方向（反Ａ方向）に延びる第２
動圧発生溝１１2 …のみで構成されている。各第１動圧
発生溝１１1 における導入部１２は直径線に対して正転
方向に一定角β傾斜しており、各第２動圧発生溝１１2
における導入部１２は直径線に対して逆転方向に同一角
β傾斜している。
【００１６】ところで、動圧発生機能を充分に発揮させ
るためには、少なくとも、動圧発生溝１１の数を可及
的に多く設けておくこと、動圧発生部１３を動圧発生
に必要な助走距離を確保できるに充分な長さを有するも
のとしておくことが必要である。したがって、動圧発生
溝群１０…の形成形態は、かかる点及び前記グルー
ブ比を考慮した上で、密封端面５ａの径やシール条件等
に応じて適宜に設定しておくことが必要である。例え
ば、導入部１２…の周方向間隔及び動圧発生部１３…の
径方向間隔は、を考慮して、可及的に小さく設定して
おくことが好ましく、この実施例では溝幅Ｗ程度に設定
してある。また、各導入部１２の傾斜角度βは、一般に
０〜４５°としておくことが好ましい。何故なら、β＞
４５°とすると、導入部１２が必然的に長くなって、
の何れかを犠牲にせざるを得ず、発生動圧の減少に繋
がることになるからである。この実施例ではβ＝１５°
に設定してある。また、動圧発生溝１１…の形成範囲α
もを考慮して適宜に設定されるが、一般には、α＝
５〜３０°としておくことが好ましく、この実施例では
α＝１３°に設定してある。
るためには、少なくとも、動圧発生溝１１の数を可及
的に多く設けておくこと、動圧発生部１３を動圧発生
に必要な助走距離を確保できるに充分な長さを有するも
のとしておくことが必要である。したがって、動圧発生
溝群１０…の形成形態は、かかる点及び前記グルー
ブ比を考慮した上で、密封端面５ａの径やシール条件等
に応じて適宜に設定しておくことが必要である。例え
ば、導入部１２…の周方向間隔及び動圧発生部１３…の
径方向間隔は、を考慮して、可及的に小さく設定して
おくことが好ましく、この実施例では溝幅Ｗ程度に設定
してある。また、各導入部１２の傾斜角度βは、一般に
０〜４５°としておくことが好ましい。何故なら、β＞
４５°とすると、導入部１２が必然的に長くなって、
の何れかを犠牲にせざるを得ず、発生動圧の減少に繋
がることになるからである。この実施例ではβ＝１５°
に設定してある。また、動圧発生溝１１…の形成範囲α
もを考慮して適宜に設定されるが、一般には、α＝
５〜３０°としておくことが好ましく、この実施例では
α＝１３°に設定してある。
【００１７】以上のように構成された軸封装置によれ
ば、回転軸２が正転されたときには、第１動圧発生溝１
１1 …に導入された高圧側密封流体により、第１動圧発
生溝１１1 …における各動圧発生部１３の終端部で動圧
が発生し、回転軸２が逆転されたときには、第１動圧発
生溝１１1 …と数，形状等を同じくする第２動圧発生溝
１１2 …に導入された高圧側密封流体により、第２動圧
発生溝１１2 …における各動圧発生部１３の終端部で動
圧が発生することになる。また、各動圧発生溝１１が占
有面積の極めて小さな且つ独立した線状溝であり、密封
端面５ａに極めて多くの動圧発生溝１１1 …，１１2 …
を形成しておくことができることから、両密封端面３
ａ，５ａを非接触状態に保持するに充分な動圧を発生さ
せることができる。しかも、第１動圧発生溝１１1 …又
は第２動圧発生溝１１2 …が周方向及び径方向に独立し
て多数形成されているため、一部の動圧発生溝１１…に
密封流体中のゴミやチリが侵入，堆積して、その動圧発
生溝１１…における発生動圧が減少したとしても、全体
としては、周方向における発生動圧の圧力分布が著しく
不均一となることがない。したがって、回転軸２が正逆
何れの方向に回転されたときにも、同一条件で密封端面
３ａ，５ａ間に動圧が発生せしめられることになり、こ
の発生動圧と静止密封環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。
ば、回転軸２が正転されたときには、第１動圧発生溝１
１1 …に導入された高圧側密封流体により、第１動圧発
生溝１１1 …における各動圧発生部１３の終端部で動圧
が発生し、回転軸２が逆転されたときには、第１動圧発
生溝１１1 …と数，形状等を同じくする第２動圧発生溝
１１2 …に導入された高圧側密封流体により、第２動圧
発生溝１１2 …における各動圧発生部１３の終端部で動
圧が発生することになる。また、各動圧発生溝１１が占
有面積の極めて小さな且つ独立した線状溝であり、密封
端面５ａに極めて多くの動圧発生溝１１1 …，１１2 …
を形成しておくことができることから、両密封端面３
ａ，５ａを非接触状態に保持するに充分な動圧を発生さ
せることができる。しかも、第１動圧発生溝１１1 …又
は第２動圧発生溝１１2 …が周方向及び径方向に独立し
て多数形成されているため、一部の動圧発生溝１１…に
密封流体中のゴミやチリが侵入，堆積して、その動圧発
生溝１１…における発生動圧が減少したとしても、全体
としては、周方向における発生動圧の圧力分布が著しく
不均一となることがない。したがって、回転軸２が正逆
何れの方向に回転されたときにも、同一条件で密封端面
３ａ，５ａ間に動圧が発生せしめられることになり、こ
の発生動圧と静止密封環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。
【００１８】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、特に、動圧発生
溝群１０の数，形態は任意であり、例えば、図４〜図１
０に示す如き形態としておくことができる。
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、特に、動圧発生
溝群１０の数，形態は任意であり、例えば、図４〜図１
０に示す如き形態としておくことができる。
【００１９】すなわち、図４に示すものでは、各導入部
１２の直径線に対する傾斜方向を上記実施例におけると
逆にしてある。この場合における傾斜角度β（４５°以
下）も任意に設定できる。また、図５に示すものでは、
この傾斜角度βを０°としてある。また、図６〜図９に
夫々示すものでは、各動圧発生溝群１０において、正転
方向に延びる動圧発生部１３を有する第１動圧発生溝１
１1 …と逆転方向に延びる動圧発生部１３を有する第２
動圧発生溝１１2 …とを混在させてある。また、図１０
に示すものでは、各動圧発生溝１１における導入部１２
と動圧発生部１３との接合部分を円弧形状としてある。
何れの場合にも、前記及びグルーブ比を考慮すべき
ことは勿論である。
１２の直径線に対する傾斜方向を上記実施例におけると
逆にしてある。この場合における傾斜角度β（４５°以
下）も任意に設定できる。また、図５に示すものでは、
この傾斜角度βを０°としてある。また、図６〜図９に
夫々示すものでは、各動圧発生溝群１０において、正転
方向に延びる動圧発生部１３を有する第１動圧発生溝１
１1 …と逆転方向に延びる動圧発生部１３を有する第２
動圧発生溝１１2 …とを混在させてある。また、図１０
に示すものでは、各動圧発生溝１１における導入部１２
と動圧発生部１３との接合部分を円弧形状としてある。
何れの場合にも、前記及びグルーブ比を考慮すべき
ことは勿論である。
【００２０】また、動圧発生溝群１０…は静止側密封端
面３ａに形成することも可能であるる。但し、密封環
３，５がカーボン等の軟質材からなるものとＷＣ，Ｓｉ
Ｃ等のセラミックス，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。
面３ａに形成することも可能であるる。但し、密封環
３，５がカーボン等の軟質材からなるものとＷＣ，Ｓｉ
Ｃ等のセラミックス，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。
【００２１】
【発明の効果】以上の説明から容易に理解されるよう
に、本発明の軸封装置にあっては、隣接する動圧発生溝
群が周方向に対称形状をなしているから、回転軸が正逆
何れの方向に回転されるときにも、密封端面間に動圧を
発生させることができる。しかも、回転軸の回転方向に
拘わらず、動圧発生条件が同一となり、正転時と逆転時
とで軸封機能が異なることがない。
に、本発明の軸封装置にあっては、隣接する動圧発生溝
群が周方向に対称形状をなしているから、回転軸が正逆
何れの方向に回転されるときにも、密封端面間に動圧を
発生させることができる。しかも、回転軸の回転方向に
拘わらず、動圧発生条件が同一となり、正転時と逆転時
とで軸封機能が異なることがない。
【００２２】また、各動圧発生溝が占有面積の極めて小
さな略Ｌ字状の線状溝であるから、密封端面上に極めて
多くの動圧発生溝つまり動圧発生箇所を確保することが
でき、両密封端面を適正な非接触状態に保持するに充分
な発生動圧を容易且つ確実に得ることができる。しか
も、動圧発生溝が各々独立したものであることとも相俟
って、両密封端面の径方向位置関係が変化した場合に
も、一の動圧発生溝群におけるすべての動圧発生溝から
圧力が抜けるようなことがなく、密封端面が傾いた場合
における復元力も大きい。
さな略Ｌ字状の線状溝であるから、密封端面上に極めて
多くの動圧発生溝つまり動圧発生箇所を確保することが
でき、両密封端面を適正な非接触状態に保持するに充分
な発生動圧を容易且つ確実に得ることができる。しか
も、動圧発生溝が各々独立したものであることとも相俟
って、両密封端面の径方向位置関係が変化した場合に
も、一の動圧発生溝群におけるすべての動圧発生溝から
圧力が抜けるようなことがなく、密封端面が傾いた場合
における復元力も大きい。
【００２３】さらに、独立した動圧発生溝を周方向及び
径方向に多数並列形成させておくことができるから、一
部の動圧発生溝に密封流体中のゴミやチリが侵入，堆積
して、部分的に発生動圧が減少した場合にも、全体とし
て、周方向における発生動圧の圧力分布が著しく不均一
になることがなく、圧力分布不良による軸封機能の低
下，異常を生じることがない。
径方向に多数並列形成させておくことができるから、一
部の動圧発生溝に密封流体中のゴミやチリが侵入，堆積
して、部分的に発生動圧が減少した場合にも、全体とし
て、周方向における発生動圧の圧力分布が著しく不均一
になることがなく、圧力分布不良による軸封機能の低
下，異常を生じることがない。
【００２４】したがって、本発明の軸封装置を使用する
ことにより、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
も極めて良好な軸封を行いうる。
ことにより、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
も極めて良好な軸封を行いうる。
【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。
す半截断面図である。
【図２】動圧発生溝群を形成した密封端面を示す正面図
である。
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一部切欠正面図で
ある。
ある。
【図５】更に他の実施例を示す密封端面の正面図であ
る。
る。
【図６】更に他の実施例を示す密封端面の正面図であ
る。
る。
【図７】更に他の実施例を示す密封端面の正面図であ
る。
る。
【図８】更に他の実施例を示す密封端面の正面図であ
る。
る。
【図９】更に他の実施例を示す密封端面の正面図であ
る。
る。
【図１０】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。
面図である。
【図１１】従来の非接触形軸封装置における密封端面を
示す一部切欠正面図である。
示す一部切欠正面図である。
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）、１０…動圧発生溝群、１１…動圧発生溝、１２…
導入部、１３…動圧発生部。
…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）、１０…動圧発生溝群、１１…動圧発生溝、１２…
導入部、１３…動圧発生部。
─────────────────────────────────────────────────────
【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】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の非接触形軸封装
置にあっては、上記の目的を達成すべく、シールケース
側の密封端面又は回転軸側の密封端面に、その周方向に
並列する偶数組の動圧発生溝群を形成しておくことを提
案するものである。而して、各動圧発生溝群は、密封端
面の高圧側周端縁から径方向に延びる導入部と導入部の
端部から周方向に延びる動圧発生部とからなる複数の略
Ｌ字状の線状の動圧発生溝を、互いに交差することな
く、径方向に並列させてなるものであり、且つ隣接する
動圧発生溝群と周方向において対称形状をなしているも
のである。
置にあっては、上記の目的を達成すべく、シールケース
側の密封端面又は回転軸側の密封端面に、その周方向に
並列する偶数組の動圧発生溝群を形成しておくことを提
案するものである。而して、各動圧発生溝群は、密封端
面の高圧側周端縁から径方向に延びる導入部と導入部の
端部から周方向に延びる動圧発生部とからなる複数の略
Ｌ字状の線状の動圧発生溝を、互いに交差することな
く、径方向に並列させてなるものであり、且つ隣接する
動圧発生溝群と周方向において対称形状をなしているも
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】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】図１に示す非接触形軸封装置において、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等のセラミックス，超硬合金
等の硬質材で夫々成形されている。
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等のセラミックス，超硬合金
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】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】以上のように構成された軸封装置によれ
ば、回転軸２が正転されたときには、第１動圧発生溝１
１1 …に導入された高圧側密封流体により、第１動圧発
生溝１１1 …における各動圧発生部１３の終端部で動圧
が発生し、回転軸２が逆転されたときには、第１動圧発
生溝１１1 …と数，形状等を同じくする第２動圧発生溝
１１2 …に導入された高圧側密封流体により、第２動圧
発生溝１１2 …における各動圧発生部１３の終端部で動
圧が発生することになる。また、各動圧発生溝１１が占
有面積の極めて小さな且つ独立した線状溝であり、密封
端面５ａに極めて多くの動圧発生溝１１1 …，１１2 …
を形成しておくことができることから、両密封端面３
ａ，５ａを非接触状態に保持するに充分な動圧を発生さ
せることができる。しかも、第１動圧発生溝１１1 …又
は第２動圧発生溝１１2 …が周方向及び径方向に独立し
て多数形成されているため、一部の動圧発生溝１１…に
密封流体中のゴミやチリが侵入，堆積して、その動圧発
生溝１１…における発生動圧が減少したとしても、全体
としては、周方向における発生動圧の圧力分布が著しく
不均一となることがない。したがって、回転軸２が正逆
何れの方向に回転されたときにも、同一条件で密封端面
３ａ，５ａ間に動圧が発生せしめられることになり、こ
の発生動圧と静止密封環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と低圧側密封流体領域Ｌとが良好に
遮蔽シールされることになる。
ば、回転軸２が正転されたときには、第１動圧発生溝１
１1 …に導入された高圧側密封流体により、第１動圧発
生溝１１1 …における各動圧発生部１３の終端部で動圧
が発生し、回転軸２が逆転されたときには、第１動圧発
生溝１１1 …と数，形状等を同じくする第２動圧発生溝
１１2 …に導入された高圧側密封流体により、第２動圧
発生溝１１2 …における各動圧発生部１３の終端部で動
圧が発生することになる。また、各動圧発生溝１１が占
有面積の極めて小さな且つ独立した線状溝であり、密封
端面５ａに極めて多くの動圧発生溝１１1 …，１１2 …
を形成しておくことができることから、両密封端面３
ａ，５ａを非接触状態に保持するに充分な動圧を発生さ
せることができる。しかも、第１動圧発生溝１１1 …又
は第２動圧発生溝１１2 …が周方向及び径方向に独立し
て多数形成されているため、一部の動圧発生溝１１…に
密封流体中のゴミやチリが侵入，堆積して、その動圧発
生溝１１…における発生動圧が減少したとしても、全体
としては、周方向における発生動圧の圧力分布が著しく
不均一となることがない。したがって、回転軸２が正逆
何れの方向に回転されたときにも、同一条件で密封端面
３ａ，５ａ間に動圧が発生せしめられることになり、こ
の発生動圧と静止密封環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と低圧側密封流体領域Ｌとが良好に
遮蔽シールされることになる。
Claims (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、その周方向に並列
する偶数組の動圧発生溝群が形成されており、各動圧発
生溝群は、密封端面の高圧側周端縁から径方向に延びる
導入部と導入部の端部から周方向に延びる動圧発生部と
からなる複数の略Ｌ字状の線状の動圧発生溝を、互いに
交差することなく、径方向に並列させてなるものであ
り、且つ隣接する動圧発生溝群と周方向において対称形
状をなしているものであることを特徴とする非接触形軸
封装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5181059A JP2639883B2 (ja) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | 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 |
| DE69311512T DE69311512T2 (de) | 1992-12-11 | 1993-12-06 | Kontaktlose Wellendichtung |
| EP93309778A EP0601821B1 (en) | 1992-12-11 | 1993-12-06 | Non-contacting shaft sealing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5181059A JP2639883B2 (ja) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | 非接触形軸封装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0735242A true JPH0735242A (ja) | 1995-02-07 |
| JP2639883B2 JP2639883B2 (ja) | 1997-08-13 |
Family
ID=16094068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5181059A Expired - Fee Related JP2639883B2 (ja) | 1992-12-11 | 1993-07-22 | 非接触形軸封装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2639883B2 (ja) |
Cited By (19)
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| US6494469B1 (en) | 1999-10-12 | 2002-12-17 | Takano Co., Ltd. | Rolling walker |
| JP2009014183A (ja) * | 2007-07-09 | 2009-01-22 | Canon Machinery Inc | 摺動面構造 |
| US7654535B2 (en) | 2003-07-22 | 2010-02-02 | Cross Manufacturing Company (1938) Limited | Non-contacting face seals and thrust bearings |
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| WO2013031530A1 (ja) * | 2011-09-03 | 2013-03-07 | イーグル工業株式会社 | 摺動部品 |
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| WO2014042045A1 (ja) * | 2012-09-11 | 2014-03-20 | イーグル工業株式会社 | 摺動部品 |
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| WO2014148316A1 (ja) * | 2013-03-17 | 2014-09-25 | イーグル工業株式会社 | 摺動部品 |
| JPWO2013035503A1 (ja) * | 2011-09-10 | 2015-03-23 | イーグル工業株式会社 | 摺動部品 |
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- 1993-07-22 JP JP5181059A patent/JP2639883B2/ja not_active Expired - Fee Related
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