JPH0743038B2 - Non-contact end face seal - Google Patents
Non-contact end face sealInfo
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- JPH0743038B2 JPH0743038B2 JP2188028A JP18802890A JPH0743038B2 JP H0743038 B2 JPH0743038 B2 JP H0743038B2 JP 2188028 A JP2188028 A JP 2188028A JP 18802890 A JP18802890 A JP 18802890A JP H0743038 B2 JPH0743038 B2 JP H0743038B2
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- spiral groove
- sealing surface
- pressure side
- ring
- sealing
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は非接触端面シールに関し、特に、回転軸ととも
に回転する回転環の密封面と、該回転環に相対する固定
環の密封面とから密封部を形成する非接触端面シールに
関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a non-contact end face seal, and more particularly, to a non-contact end face seal including a sealing face of a rotary ring that rotates together with a rotary shaft and a sealing face of a fixed ring that faces the rotary ring. The present invention relates to a non-contact end face seal forming a sealed portion.
［従来の技術］ 第３図及び第４図に従来の非接触端面シールが示されて
おり、回転環側にスパイラル溝を形成したタイプのもの
が示されている。[Prior Art] FIGS. 3 and 4 show a conventional non-contact end face seal, which shows a type in which a spiral groove is formed on the rotary ring side.
ケーシング９の内部に収容された回転軸１には軸スリー
ブ２が設けられている。そして、スプリングリテーナ６
との間に介在するバネ10によって、固定環４がシールリ
ングリテーナ５を介して回転環３に対して押しつけられ
ている。A shaft sleeve 2 is provided on the rotary shaft 1 housed inside the casing 9. And the spring retainer 6
The fixed ring 4 is pressed against the rotary ring 3 via the seal ring retainer 5 by the spring 10 interposed between the fixed ring 4 and the rotary ring 3.
回転環３はその端面が第４図に示されており、符号31は
シール流体をそのポンピング作用で巻き込むスパイラル
溝、符号34は巻き込まれたシール流体に絞り作用を与え
るダム部を形成する平面部を示している。The end surface of the rotary ring 3 is shown in FIG. 4, reference numeral 31 is a spiral groove that encloses the sealing fluid by its pumping action, and reference numeral 34 is a flat surface portion that forms a dam portion that exerts a throttling action on the entrained sealing fluid. Is shown.
第３図及び第４図において、符号Ｈは高圧側、符号Ｌは
低圧側をそれぞれ示しており、第４図において高圧側は
半径方向外側であり、低圧側は半径方向内側となってい
る。そして、前記スパイラル溝31は半径方向の高圧側に
形成されている。3 and 4, the symbol H indicates the high pressure side, and the symbol L indicates the low pressure side. In FIG. 4, the high pressure side is the radial outside and the low pressure side is the radial inside. The spiral groove 31 is formed on the high pressure side in the radial direction.
回転軸１の回転に際しては、スパイラル溝31に密封流体
を巻き込んで密封面に薄い流体膜を形成している。これ
に加えて各部分の寸法を適宜選定することにより、固定
環４と回転環３との密封面の隙間を極力小さくしてい
た。When the rotary shaft 1 rotates, the sealing fluid is wound into the spiral groove 31 to form a thin fluid film on the sealing surface. In addition to this, by appropriately selecting the dimensions of each portion, the gap between the sealing surfaces of the fixed ring 4 and the rotary ring 3 is made as small as possible.
第３図及び第４図の従来技術では、スパイラル溝31の諸
寸法を適宜設定し、回転環３及び固定環４の密封面の隙
間を極力少なくして、以て該密封面に形成される流体膜
の剛性を大きくしている。In the prior art of FIGS. 3 and 4, the dimensions of the spiral groove 31 are appropriately set, and the gap between the sealing surfaces of the rotary ring 3 and the fixed ring 4 is made as small as possible, so that the spiral ring 31 is formed on the sealing surface. The rigidity of the fluid film is increased.
しかし、この様な従来技術で密封面からのシール流体の
漏出を積極的に低減するためには密封面の隙間を少なく
する必要があったが、当然限界があった。そのため、上
述した様なタイプの非接触端面シールにおいて、密封面
からのシール流体の漏出をより低減する技術が要望され
ていたが、構成を煩雑にすることなく密封面からのシー
ル流体の漏出を低減することは困難であった。However, in order to positively reduce the leakage of the sealing fluid from the sealing surface in such a conventional technique, it was necessary to reduce the gap between the sealing surfaces, but naturally there was a limit. Therefore, in the non-contact end face seal of the type described above, a technique for further reducing the leakage of the sealing fluid from the sealing surface has been demanded, but the leakage of the sealing fluid from the sealing surface is not complicated. It was difficult to reduce.
また、スパイラル溝31を形成した部分と平面部34と面一
となっている。そのため起動時には、スパイラル溝31の
形成部分におけるリッジ部（溝でない部分であり、平面
部34と同じ高さを持つ部分）及び平面部34が、密封部
（第３図中の符号36で示す部分）において、固定環４の
密封面4sと固体接触している。Further, the flat groove 34 is flush with the portion where the spiral groove 31 is formed. Therefore, at the time of startup, the ridge portion (the portion that is not the groove and has the same height as the flat portion 34) and the flat portion 34 in the formation portion of the spiral groove 31 are the sealing portion (the portion indicated by reference numeral 36 in FIG. 3). ), It is in solid contact with the sealing surface 4s of the fixed ring 4.
しかし、この様に密封部において固体接触をしている
と、密封流体が密封部の接触面内に入り込めなくなって
しまう。そして、密封流体が圧力を持っている状態で起
動しようとすると、非常に大きなすべり抵抗が存在し、
起動に必要な動力も非常に大きなものになるという問題
があった。固定環側にスパイラル溝が形成されているタ
イプの場合も同様である。However, such solid contact in the sealing portion prevents the sealing fluid from entering the contact surface of the sealing portion. And when trying to start with the sealed fluid having pressure, there is a very large slip resistance,
There was a problem that the power required for startup would be extremely large. The same applies to the case where the spiral groove is formed on the fixed ring side.
一般にスパイラル溝を有するシール手段は種々知られて
おり、例えば特開昭49−43053号公報や特開昭53−12003
9号公報等に開示されている。しかしながら、かかる公
知技術はいずれも密封部において固体接触しており、起
動動力が大となる。Generally, various sealing means having a spiral groove are known, for example, JP-A-49-43053 and JP-A-53-12003.
It is disclosed in Japanese Patent Publication No. 9 and the like. However, in all of these known techniques, solid contact is made in the sealed portion, and the starting power is large.
［発明が解決しようとする課題］ したがって本発明の目的は、すべり抵抗が小さくて、起
動に必要な動力を小さくできる非接触端面シールを提供
するにある。[Problem to be Solved by the Invention] Therefore, an object of the present invention is to provide a non-contact end face seal which has a small slip resistance and can reduce the power required for starting.
［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、回転軸とともに回転する回転環の密封
面と、該回転環に相対する固定環の密封面とから密封部
を形成する非接触端面シールにおいて、一方の密封面の
半径方向外側及び半径方向内側にそれぞれスパイラル溝
を形成し、回転環の回転と共に外側のスパイラル溝は密
封面外周にある流体をそのポンピング作用で巻き込む方
向に、また内側のスパイラル溝は内周にある流体を巻き
込む方向に形成され、高圧側のスパイラル溝を形成した
部分はシールリング密封面の平面部に比べて３μｍ以下
の寸法だけ窪んでいる。[Means for Solving the Problems] According to the present invention, in a non-contact end face seal that forms a sealed portion from a sealing surface of a rotating ring that rotates together with a rotating shaft and a sealing surface of a stationary ring that faces the rotating ring. , Spiral grooves are formed on the outer side and the inner side in the radial direction of one sealing surface, respectively, and the spiral groove on the outer side rotates with the rotation of the rotary ring, and the spiral groove on the outer side of the sealing surface entrains the fluid on the outer circumference of the sealing surface by its pumping action, and the inner spiral. The groove is formed in the direction in which the fluid on the inner periphery is taken in, and the portion where the spiral groove on the high pressure side is formed is recessed by a dimension of 3 μm or less compared to the flat portion of the seal ring sealing surface.
［作用］ 上記したような構成を有する本発明によれば、半径方向
外側及び半径方向内側にスパイラル溝を形成することに
より、高圧側及び低圧側の双方にスパイラル溝が設けら
れる。そして、低圧側のスパイラル溝はそのポンピング
作用により高圧側から低圧側へ向う密封流体の漏出流れ
に抵抗を与える。これにより、密封面からの圧力流体の
漏出量が激減する。また、密封流体の流れに抵抗を与え
る結果、密封面に形成される流体膜の剛性が高められ
る。[Operation] According to the present invention having the above-described configuration, the spiral groove is formed on the outer side in the radial direction and the inner side in the radial direction, so that the spiral groove is provided on both the high pressure side and the low pressure side. The low pressure side spiral groove provides resistance to the leak flow of the sealed fluid from the high pressure side to the low pressure side due to its pumping action. This drastically reduces the amount of pressure fluid leaking from the sealing surface. Further, as a result of giving resistance to the flow of the sealing fluid, the rigidity of the fluid film formed on the sealing surface is increased.
また、高圧側及び低圧側の双方にスパイラル溝が設けら
れたため、平面部の面積すなわち起動時において固体接
触している部分の面積が減少し、起動の際のすべり抵抗
が減少する。Further, since the spiral groove is provided on both the high pressure side and the low pressure side, the area of the flat portion, that is, the area of the portion in solid contact at the time of startup is reduced, and the sliding resistance at the time of startup is reduced.
さらに本発明によれば、高圧側スパイラル溝を形成した
部分をシールリング密封面の平面部に比べて３μｍ以下
の寸法窪ませたことにより、密封流体が密封面内に充分
に入り込むようになっている。これにより起動時の抵抗
がより一層小さくなり、起動に必要な動力も小さくて済
むので、省エネルギの要請にも良く合致する。Further, according to the present invention, the portion in which the spiral groove on the high pressure side is formed is recessed by 3 μm or less as compared with the flat portion of the seal ring sealing surface, so that the sealing fluid can sufficiently enter into the sealing surface. There is. As a result, the resistance at the time of start-up is further reduced and the power required for start-up is also small, which is in good agreement with the demand for energy saving.
ここで、高圧側のスパイラル溝を形成した部分（のリッ
ジ部）がシールリング密封面と比較して窪んでいる寸法
が大きすぎると、スパイラル溝部にポンピング作用を減
少することになり非接触機能に支障を来す恐れがある。
これに対して本発明では該窪んでいる寸法が３μｍ以下
に構成されているため、スパイラル溝部のポンピング作
用に悪影響を及ぼす恐れが少ない。特に３μｍ以下の寸
法だけ窪んでいる様に構成してあるので、加工時の表面
あらさ或いはうねりを考慮する点からも好適である。Here, if the dimension where the spiral groove on the high-pressure side is formed (the ridge portion) is too large as compared with the seal ring sealing surface, the pumping action in the spiral groove portion will be reduced, and the non-contact function will be achieved. May cause trouble.
On the other hand, in the present invention, since the size of the recess is set to 3 μm or less, the pumping action of the spiral groove portion is less likely to be adversely affected. In particular, since it is configured to be recessed by a dimension of 3 μm or less, it is also suitable from the viewpoint of considering the surface roughness or waviness during processing.
［実施例］ 以下、主として第１図及び第２図を参照して本発明の一
実施例について説明する。なお、第３図及び第４図と同
一の部材には同一の符号が付されている。[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below mainly with reference to FIGS. 1 and 2. The same members as those in FIGS. 3 and 4 are designated by the same reference numerals.
第１図において、ケーシング９に収容された回転軸１に
は軸スリーブ２が設けられている。そして軸スリーブ２
はキー20を介して回転環３に接続しており、回転環３は
固定環４と向かい合って且つ密封面32Aにより面接触し
ている。In FIG. 1, a rotary shaft 1 housed in a casing 9 is provided with a shaft sleeve 2. And shaft sleeve 2
Is connected to the rotary ring 3 via a key 20. The rotary ring 3 faces the fixed ring 4 and is in surface contact with the sealing surface 32A.
ここで固定環４はシールリングリテーナ５に接触してお
り、シールリングリテーナ５とケーシング９に取り付け
られたスプリングリテーナ６との間にはバネ10が介在し
ている。そして、バネ10及びシールリングリテーナ５を
介して、固定環４は回転環３に押しつけられている。Here, the fixed ring 4 is in contact with the seal ring retainer 5, and the spring 10 is interposed between the seal ring retainer 5 and the spring retainer 6 attached to the casing 9. The fixed ring 4 is pressed against the rotary ring 3 via the spring 10 and the seal ring retainer 5.
回転環３の端面（密封面32A）については、第２図で詳
細に示されており、符号31は高圧側のスパイラル溝、符
号32は低圧側のスパイラル溝を示している。ここで第３
図及び第４図と同様に、第１図及び第２図においても高
圧側は半径方向外側であり、低圧側は半径方向内側とな
っている。そして、高圧側スパイラル溝31と低圧側スパ
イラル溝32との間は平面部33となっている。The end surface (sealing surface 32A) of the rotary ring 3 is shown in detail in FIG. 2, and reference numeral 31 is a spiral groove on the high pressure side, and reference numeral 32 is a spiral groove on the low pressure side. The third here
Similar to FIGS. 4 and 5, in FIGS. 1 and 2, the high pressure side is the outer side in the radial direction and the low pressure side is the inner side in the radial direction. A flat portion 33 is formed between the high pressure side spiral groove 31 and the low pressure side spiral groove 32.
また、高圧側スパイラル溝31の表面（スパイラル溝31の
リッジ部）は、平面部33に比べてhtだけ窪んでいる（低
い）。ここで、htは３μｍ以下の寸法に設定されてい
る。Further, the surface of the high-pressure side spiral groove 31 (the ridge portion of the spiral groove 31) is recessed (lower) by h t than the flat surface portion 33. Here, h t is set to a dimension of 3 μm or less.
なお、第１図で符号42はシール部材を示している。この
ような構成により、高圧側Ｈにある高い圧力を持つ流体
は低圧側空間Ｌに漏出しない様になっている。Incidentally, reference numeral 42 in FIG. 1 denotes a seal member. With such a configuration, the fluid having a high pressure on the high pressure side H does not leak to the low pressure side space L.
次にこの実施例の作用を説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.
回転軸１が回転することにより、回転環３と固定環４と
が相対運動する。これにより、回転環３に形成した高圧
側スパイラル溝31が高圧流体を巻き込んで、回転環３の
密封面32Aに流体膜を形成する。この流体膜により、該
密封面32Aは固定環４の密封面50に対して非接触状態と
なる。When the rotary shaft 1 rotates, the rotary ring 3 and the fixed ring 4 move relative to each other. As a result, the high-pressure spiral groove 31 formed in the rotary ring 3 entrains the high-pressure fluid and forms a fluid film on the sealing surface 32A of the rotary ring 3. Due to this fluid film, the sealing surface 32A is not in contact with the sealing surface 50 of the fixed ring 4.
ここで、回転環３の密封面32Aに低圧側スパイラル溝32
を設けてあり、該スパイラル溝32はそのポンピング作用
により高圧側Ｈから低圧側Ｌへの密封流体の漏出流れに
対して抵抗を与えるので、密封流体の漏出量が減少す
る。Here, the low pressure side spiral groove 32 is formed on the sealing surface 32A of the rotary ring 3.
Since the spiral groove 32 provides resistance to the leak flow of the sealing fluid from the high pressure side H to the low pressure side L by its pumping action, the leak amount of the sealing fluid is reduced.
この結果、回転環３の密封面32Aと固定環４の密封面50
とを非接触状態に維持されるが、密封流体の漏れは極力
制限されるのである。As a result, the sealing surface 32A of the rotary ring 3 and the sealing surface 50 of the fixed ring 4 are
However, the leakage of the sealing fluid is limited as much as possible.
これに加えて、高圧側スパイラル溝31を平面部33に比較
してhtだけ窪ませたことにより、その窪みに高圧側Ｈの
密封流体が流入する。その結果、密封面32Aの負荷を低
減することができ、その分だけ起動時のすべり抵抗を緩
和できる。In addition to this, the high-pressure side spiral groove 31 is recessed by h t as compared with the flat portion 33, so that the sealing fluid on the high-pressure side H flows into the recess. As a result, the load on the sealing surface 32A can be reduced, and the slip resistance at the start can be alleviated accordingly.
ここで、htを大きくすることはスパイラル溝31のポンピ
ング作用を減少することになり、非接触機能に支障を来
す恐れがある。すなわち、htは極力小さいことが望まし
い。加工時の表面あらさやうねりをも考慮すればht＝３
μｍ以下が好適である。Here, increasing h t reduces the pumping action of the spiral groove 31, which may impair the non-contact function. That is, it is desirable that h t is as small as possible. If surface roughness and undulation during processing are taken into consideration, h t = 3
μm or less is preferable.
図示の実施例では回転環の端面に高圧側及び低圧側のス
パイラル溝を設けているが、固定環の端面に設けても構
わない。また図示の実施例では、シールリングの半径方
向外側が高圧で半径方向内側が低圧であるが、半径方向
外側を低圧にして半径方向内側を高圧にしても良い。In the illustrated embodiment, the spiral groove on the high pressure side and the spiral groove on the low pressure side are provided on the end surface of the rotary ring, but they may be provided on the end surface of the fixed ring. Further, in the illustrated embodiment, the outer side in the radial direction of the seal ring has a high pressure and the inner side in the radial direction has a low pressure, but the outer side in the radial direction may have a lower pressure and the inner side in the radial direction may have a higher pressure.
［発明の効果］ 本発明の効果を以下に列挙する。[Effects of the Invention] The effects of the present invention are listed below.
（１） 高圧側スパイラル溝部が密封面の他の部分と比
較して窪んでいるため、シール流体が密封面内の高圧側
スパイラル溝部に充分に入り込むようになっているの
で、起動時のすべり抵抗が極力小さくなり、起動に必要
な動力も小さくて済む。そのため、省エネルギの要請に
良く合致する。(1) Since the spiral groove on the high-pressure side is recessed compared to other parts of the sealing surface, the sealing fluid is designed to sufficiently enter into the spiral groove on the high-pressure side within the sealing surface, so that the slip resistance at the time of startup is reduced. Is as small as possible, and the power required for startup is also small. Therefore, it meets the demand for energy saving well.
（２） 前記窪みの深さ寸法を３μｍ以下としたので、
スパイラル溝部におけるポンピング作用が減少すること
は少ない。そして、非接触機能に支障を来す恐れも少な
い。(2) Since the depth dimension of the depression is 3 μm or less,
The pumping action in the spiral groove is less likely to decrease. Moreover, there is little risk of impairing the non-contact function.
第１図は本発明の一実施例を一部破断して示す断面正面
図、第２図は回転環端面に形成されたスパイラル溝を示
す端面図、第３図は従来技術を一部破断して示す断面正
面図、第４図は従来技術における回転環端面に形成され
たスパイラル溝を示す端面図である。 １……回転軸、３……回転環、４……固定環、31……高
圧側スパイラル溝、32……低圧側スパイラル溝、33……
平面部、50……密封面、ht……スパイラル溝を形成した
部分の窪み寸法、Ｈ……高圧側、Ｌ……低圧側FIG. 1 is a partially cutaway front view showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an end view showing a spiral groove formed on an end face of a rotary ring, and FIG. 4 is an end view showing a spiral groove formed on the end face of the rotary ring in the prior art. 1 ... Rotary shaft, 3 ... Rotating ring, 4 ... Fixed ring, 31 ... High pressure side spiral groove, 32 ... Low pressure side spiral groove, 33 ...
Flat part, 50 ... Sealing surface, ht ... Dimple dimension of spiral groove formed, H ... High pressure side, L ... Low pressure side
Claims (1)
と、該回転環に相対する固定環の密封面とから密封部を
形成する非接触端面シールにおいて、一方の密封面の半
径方向外側及び半径方向内側にそれぞれスパイラル溝を
形成し、回転環の回転と共に外側のスパイラル溝は密封
面外周にある流体をそのポンピング作用で巻き込む方向
に、また内側のスパイラル溝は内周にある流体を巻き込
む方向に形成され、高圧側のスパイラル溝を形成した部
分はシールリング密封面の平面部に比べて３μｍ以下の
寸法だけ窪んでいることを特徴とする非接触端面シー
ル。1. A non-contact end face seal forming a sealed portion from a sealing surface of a rotary ring rotating with a rotary shaft and a sealing surface of a fixed ring facing the rotary ring, and a radial outside of one sealing surface and Spiral grooves are formed on the inner side in the radial direction. As the rotary ring rotates, the outer spiral groove entrains the fluid on the outer periphery of the sealing surface in its pumping action, and the inner spiral groove entrains the fluid on the inner periphery. The non-contact end face seal characterized in that the portion formed with the spiral groove on the high pressure side is recessed by a dimension of 3 μm or less compared to the flat portion of the seal ring sealing surface.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2188028A JPH0743038B2 (en) | 1990-07-18 | 1990-07-18 | Non-contact end face seal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2188028A JPH0743038B2 (en) | 1990-07-18 | 1990-07-18 | Non-contact end face seal |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0478379A JPH0478379A (en) | 1992-03-12 |
| JPH0743038B2 true JPH0743038B2 (en) | 1995-05-15 |
Family
ID=16216402
Family Applications (1)
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| JP2188028A Expired - Lifetime JPH0743038B2 (en) | 1990-07-18 | 1990-07-18 | Non-contact end face seal |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPH0743038B2 (en) |
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