JPH08121367A - リショルムコンプレッサ用シール装置 - Google Patents

リショルムコンプレッサ用シール装置

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JPH08121367A
JPH08121367A JP6266987A JP26698794A JPH08121367A JP H08121367 A JPH08121367 A JP H08121367A JP 6266987 A JP6266987 A JP 6266987A JP 26698794 A JP26698794 A JP 26698794A JP H08121367 A JPH08121367 A JP H08121367A
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JP
Japan
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ring
seal ring
square
seal
roughness
Prior art date
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Pending
Application number
JP6266987A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeru Takabe
茂 高部
Nobuo Takei
伸郎 武井
Takashi Kobayashi
堯 小林
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by IHI Corp filed Critical IHI Corp
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Priority to US08/635,486 priority patent/US5655782A/en
Publication of JPH08121367A publication Critical patent/JPH08121367A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3404Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal
    • F16J15/3408Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal at least one ring having an uneven slipping surface
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C27/00Sealing arrangements in rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C27/008Sealing arrangements in rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids for other than working fluid, i.e. the sealing arrangements are not between working chambers of the machine
    • F04C27/009Shaft sealings specially adapted for pumps

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ブリスタという膨らみが出来ないようにし
て、シール性能を向上させる。 【構成】 雄ロータ側軸5、雌ロータ側軸7の外周にカ
ーボン製のシールリング25と金属製のメインティング
リング26とを設け、シールリング25をメインティン
グリング26に押し付けてシールを行うようにしたリシ
ョルムコンプレッサ用シール装置24において、シール
リング25の表面粗さの二乗とメインティングリング2
6の表面粗さの二乗との和の平方根が0.8Sから2.
5Sの範囲になるようにして、シールリング25の表面
にブリスタが発生しないようにし、油漏れ量は漏れ許容
レベル以下に収める。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、リショルムコンプレッ
サのロータ軸部分のシールに使用するリショルムコンプ
レッサ用シール装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6及び図7はリショルムコンプレッサ
23の概要を示すもので、周面に複数の螺旋状の山部1
aを有する雄ロータ1と、周面に前記雄ロータ1の山部
1aと噛み合う複数の螺旋状の谷部2aを有する雌ロー
タ2とを互いに噛み合わせた状態でケーシング3の内部
に回転可能に収容し、前記雄ロータ1と雌ロータ2とを
図6中の矢印r,r’方向に回転することにより、軸心
方向の一端側から空気4を吸込み、この空気4を雄ロー
タ1と雌ロータ2との間で圧縮して、軸心方向の他端側
から軸と直角方向に吐出させるようにしたものであり、
前記雄ロータ1及び雌ロータ2は、図7に示すように軸
心方向の両端部に突設した雄ロータ側軸5,6及び雌ロ
ータ側軸7,8を軸受9,10及び軸受11,12を介
してケーシング3に支持されている。
【0003】ケーシング3の空気吸込み側とは反対側の
図7における左側には、入力軸13が設けられており、
この入力軸13の外側端部にリショルムコンプレッサの
プーリ14が取り付けられている。
【0004】入力軸13のプーリ14側の端部は、プー
リ側軸受15によって回転自在に支持されており、また
入力軸13のケーシング3内側端部は、増速装置側軸受
16によって回転自在に支持されている。
【0005】前記ケーシング3内側端部と、前記雄ロー
タ側軸5及び雌ロータ側軸7との間には、増速装置17
が配設されている。増速装置17は、入力軸13のケー
シング3内側端部に固定された増速ギヤ18と、前記雌
ロータ2の雌ロータ側軸7に固定されて前記増速ギヤ1
8に噛み合う増速ピニオン19と、この増速ピニオン1
9のボス部20に固定した雌ロータタイミングギヤ21
と、雄ロータ側軸5に固定され前記雌ロータタイミング
ギヤ21と噛み合う雄ロータタイミングギヤ22とから
構成されている。
【0006】増速装置17には潤滑油が充填されている
が、この潤滑油が雄ロータ1、雌ロータ2の方に漏れな
いようにするため、雄ロータ側軸5の軸受9と雄ロータ
1との間、及び雌ロータ側軸7の軸受11と雌ロータ2
との間には、シール装置24が設けられている。
【0007】シール装置24は図5の拡大断面図に示す
ように、夫々雄ロータ側軸5、雌ロータ側軸7の外周に
設けられたシールリング25とメインティングリング2
6とを備えていて、シールリング25は軸受9,11側
に回転しない状態で支持されており、メインティングリ
ング26は雄ロータ側軸5、雌ロータ側軸7と共に回転
するように支持されている。そしてシールリング25は
スプリング27でメインティングリング26に押し付け
られ、シールリング25とメインティングリング26と
の接触面でシールを行い、油漏れしないようにしてい
る。
【0008】シールリング25は耐磨耗性、耐熱性の優
れているカーボンを焼結したもので、シールリング25
の表面を0.8S程度以下の微小な表面粗さに磨き、同
様の表面粗さに磨いた金属製のメインティングリング2
6に押し付けることにより、シールリング25とメイン
ティングリング26との間でシールを完全に行うように
している。
【0009】前述したプーリ14はエンジンの出力軸に
ベルト28を介して連結され、エンジンの出力軸の回転
を入力軸13に伝達するようになっている。
【0010】ベルト28は図8に示すように、エンジン
の出力軸に固定されているクランクプーリ29に掛け渡
され、テンショヨナ30で張力が与えられ、上述のプー
リ14と共に他の補機に備えているプーリ(A)31、
プーリ(B)32に回転を伝達するようになっている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】シールリング25の表
面粗さが0.8S程度の平滑面に保たれている時には、
回転しないシールリング25と回転するメインティング
リング26との間には、図9に示すように油膜33が形
成され、この油膜33によってシールリング25の表面
とメインティングリング26の表面との間は、5μm程
度の微小間隔Lに保たれ、油漏れしない状態が保たれて
いる。
【0012】ところが図8で説明したように、クランク
プーリ29はエンジンの出力軸によって回転され、エン
ジンは回転数が急激に変化するため、メインティングリ
ング26が停止した状態から回転速度が急激に増加する
と、微小な油膜33により綺麗に磨かれたシールリング
25の表面に急激に大きな剪断力が作用し、カーボン製
のシールリング25の中に存在しているポーラス34が
亀裂を起こして広がる現象が発生する。
【0013】このためシールリング25の表面には、図
10に示すようなブリスタ35という膨らみが出来てし
まう。
【0014】シールリング25の表面にブリスタ35が
形成されてしまうと、油膜33の粘性によりシールリン
グ25は図11に矢印Pで示すようにメインティングリ
ング26から離れる方向に押され、ブリスタ35の頂上
からメインティングリング26の表面までの間隔が5μ
m程度の間隔Lとなるようにシールリング25の表面と
メインティングリング26の表面との間の間隔が広が
り、このために油漏れを生ずるようになって、シール性
能が低下してしまう問題があった。
【0015】本発明は、上述したようなブリスタという
膨らみが出来ないようにして、シール性能を向上させた
リショルムコンプレッサ用シール装置を提供することを
目的とするものである。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明のリショルムコン
プレッサ用シール装置は、雄ロータ側軸、雌ロータ側軸
の外周にカーボン製のシールリングと金属製のメインテ
ィングリングとを設け、前記シールリングをメインティ
ングリングに押し付けてシールを行うようにしたリショ
ルムコンプレッサ用シール装置において、シールリング
の表面粗さの二乗とメインティングリングの表面粗さの
二乗との和の平方根が、0.8Sから2.5Sの範囲に
なるようにしたことを特徴とするものである。
【0017】
【作用】シールリングの表面粗さの二乗とメインティン
グリングの表面粗さの二乗との和の平方根が、0.8S
から2.5Sの範囲になるようにすると、シールリング
の表面にブリスタの発生がなくなり、油漏れも許容範囲
に収まるようになる。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照しつつ説明
する。
【0019】本発明は、図5、図7、図9に示したシー
ル装置24と同様に、夫々雄ロータ側軸5、雌ロータ側
軸7の外周に設けられたカーボン製のシールリング25
と金属製のメインティングリング26とを備えていて、
シールリング25は軸受9,11側に回転しない状態で
支持されており、メインティングリング26は雄ロータ
側軸5、雌ロータ側軸7と共に回転するように支持され
ている。そしてシールリング25はスプリング27でメ
インティングリング26に押し付けられ、シールリング
25とメインティングリング26とで油膜を形成しシー
ルを行い、油漏れしないようにしている。そしてシール
リング25は耐磨耗性、耐熱性の優れているカーボンを
焼結したもので作られている。
【0020】従来はシールリング25及びメインティン
グリング26の表面を綺麗に磨き、0.8S程度以下の
表面粗さにしていたが、本発明においては、シールリン
グ25の表面粗さの二乗とメインティングリング26の
表面粗さの二乗との和の平方根が、0.8Sから2.5
Sの範囲になるようにしている。
【0021】すなわち、シールリング25の表面粗さを
S/R、メインティングリング26の表面粗さをRM/R
表すとき、次の数式(I)で表す代表粗さRを種々変化
させた場合におけるブリスタの発生及び油洩れについて
試験を行った結果を、図1に示した。
【0022】
【数1】
【0023】図1に示す試験では、油の種類とし10W
−20〜10W−40の通常のエンジンオイルを使用
し、また常温(25℃)の場合と苛酷な条件を想定した
−35℃の場合について複数回の試験を行った。
【0024】代表粗さRを0.5Sとした場合には、ブ
リスタの発生が認められたが、代表粗さRを0.8S以
上とした場合にはブリスタの発生が全く認められなかっ
た。従って本発明では、ブリスタ防止範囲として代表粗
さRを0.8S以上とした。
【0025】また、代表粗さRを2.8S以上とする
と、市場での実使用条件を考慮した油漏れ許容レベルを
越えてしまい、これに対して代表粗さRを2.5S以下
とした場合には油漏れを許容レベル内に収めることがで
きた。従って本発明では、油漏れ許容範囲として代表粗
さRを2.5S以下とした。
【0026】前記シールリング25(静止側)及びメイ
ンティングリング26(回転側)の代表粗さRを、従来
のように0.8S以下に磨いて鏡面とした場合には、図
2において剪断分布を矢印で示したように、回転側であ
るメインティングリング26が急に立上がると、静止側
であるシールリング25の表面で剪断力が最大になるこ
とが分る。この剪断力によりシールリング25の内部の
微細な欠陥部に圧力集中を生じて局部的な破壊が生じ、
この局部的な破壊が伝播して表面が膨れるブリスタが発
生する。
【0027】これに対して、シールリング25並びにメ
インティングリング26の代表粗さRが0.8Sより大
きくなると、図3に示すように、油膜33の厚さが不連
続になることと、表面のV形状の谷Vに油が逃げ込むこ
とにより油による剪断力が図2の鏡面仕上げの場合より
小さくなり、これによってブリスタの発生が押えられ
る。
【0028】しかし、代表粗さRを大きくし過ぎると、
油膜33が厚くなり過ぎる部分(シールリング25とメ
インティングリング26の距離が離れ過ぎる部分)が生
じて適正な漏れ量を上回る油漏れが発生する。図3はシ
ールリング25並びにメインティングリング26の代表
粗さRと油漏れ量の関係を示したものであり、代表粗さ
Rが大きくなると油漏れ量が急激に増加する傾向を示し
ている。
【0029】このため、前記したように代表粗さRを
2.5S以下とすることによって油漏れを許容レベル内
に収めることができ、また代表粗さRを2.5S以下に
すると、ロータ側に漏れた油がたとえエンジン側に侵入
したとしても、車等のエミッション規制範囲に排ガスの
性状を押えることができる。
【0030】上述のように、代表粗さRを0.8Sから
2.5Sの設計許容範囲になるように設定した場合に
は、従来シールリングの表面に発生していたブリスタの
問題をなくすことができ、しかも油漏れ量を図1に示す
ように油漏れ許容範囲内に収めることができ、満足でき
るシール性能を発揮させることができる。
【0031】
【発明の効果】本発明は、メインティングリングの回転
速度が急激に変化した場合にも、シールリングの中のポ
ーラスが亀裂を起こして広がることがなく、シールリン
グの表面に、従来のようなブリスタが発生しなくなって
シールリングの表面とメインティングリングの表面との
間の間隔が広がることがなく、油漏れ量は漏れ許容レベ
ル以下に収まり、満足できるシール性能が発揮される効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】シールリング並びにメインティングリングの代
表粗さとブリスタの発生及び油漏れの関係を試験した結
果を示す線図である。
【図2】代表粗さが小さい鏡面の場合における剪断力を
示す拡大断面図である。
【図3】代表粗さが大きい場合における剪断力を示す拡
大断面図である。
【図4】代表粗さと油漏れ量との関係を示すグラフであ
る。
【図5】リショルムコンプレッサ用シール装置の一例の
拡大断面図である。
【図6】リショルムコンプレッサの要部を示す斜視図で
ある。
【図7】リショルムコンプレッサの横断平面図である。
【図8】ベルトの伝導系統を示す正面図である。
【図9】シールリングとメインティングリングとの接触
状態を示す拡大断面図である。
【図10】ブリスタが発生したシールリングの拡大断面
図である。
【図11】ブリスタが発生したシールリングとメインテ
ィングリングとの接触状態を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
5 雄ロータ側軸 7 雌ロータ側軸 24 シール装置 25 シールリング 26 メインティングリング

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 雄ロータ側軸、雌ロータ側軸の外周にカ
    ーボン製のシールリングと金属製のメインティングリン
    グとを設け、前記シールリングをメインティングリング
    に押し付けてシールを行うようにしたリショルムコンプ
    レッサ用シール装置において、シールリングの表面粗さ
    の二乗とメインティングリングの表面粗さの二乗との和
    の平方根が、0.8Sから2.5Sの範囲になるように
    したことを特徴とするリショルムコンプレッサ用シール
    装置。
JP6266987A 1994-10-31 1994-10-31 リショルムコンプレッサ用シール装置 Pending JPH08121367A (ja)

Priority Applications (2)

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JP6266987A JPH08121367A (ja) 1994-10-31 1994-10-31 リショルムコンプレッサ用シール装置
US08/635,486 US5655782A (en) 1994-10-31 1996-04-22 Seal device for Lysholm compressor

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JP6266987A JPH08121367A (ja) 1994-10-31 1994-10-31 リショルムコンプレッサ用シール装置
US08/635,486 US5655782A (en) 1994-10-31 1996-04-22 Seal device for Lysholm compressor

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US5655782A (en) 1997-08-12

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