JPH08303606A

JPH08303606A - 軸封装置

Info

Publication number: JPH08303606A
Application number: JP12744395A
Authority: JP
Inventors: 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
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1995-04-28
Filing date: 1995-04-28
Publication date: 1996-11-22

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は従来例で生じていた異物１６
による固定リング８の面に及ぼすすじ状の磨耗傷発生の
懸念が回避され、安定したシール特性を示すメカニカル
シールを提供するにある。【構成】従来形のメカニカルシールにおいて、回転リ
ング３に設けられていた螺旋溝４の外周に排出溝５２を
新設するとともに、該螺旋溝４と該排出溝５２とに回転
時交さくするような固定リング８の対応面位置に連結溝
５１を新設したことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明の軸封装置は、ガス圧縮機
やポンプ等の回転機械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５は従来形のメカニカルシールの一例
を示す断面図、図６は図５におけるシール面側の回転リ
ング３表面図である。これらの図において１はケーシン
グ、２は回転軸、３は回転リングで複数の螺旋溝４をシ
ール面上に配設している。又該回転リング３は軸スリー
ブ５を介してナット６で回転軸２に固定されている。

【０００３】ケーシング１に図示しないボルトで固定さ
れたインサート７に固定リング８を嵌装し取付けてい
る。固定リング８の回転リングＢに対向する面には、環
状溝９が設けられ、又該環状溝９と高圧室Ｐ₁とを連通
する複数個の連通穴１０が固定リング８に放射方向に穿
設されている。

【０００４】１１はインサート７と固定リング８との間
に介装された圧縮ばね、１２は回転軸２と回転リング３
との間、ケーシング１とインサート７との間及びインサ
ート７と固定リング８との間にそれぞれ配設されたＯリ
ング、１３はケーシング１に穿設された給液穴、Ｐ₂は
低圧室（低圧側）を示す。

【０００５】回転リング３に設けた螺旋溝４の内径
Ｒ₁、外径Ｒ₃と固定リング８の環状溝９の内径Ｒ₀、
外径Ｒ₂、と固定リング８の外径Ｒ₄に対してＲ₀＜Ｒ
₁＜Ｒ₂，Ｒ₂＜Ｒ₃＜Ｒ₄の関係寸法に加工されてい
る。なおこの回転リング３と固定リング８の対向する面
の環状溝９で区画された外周側は軸受部１４、内周側は
軸封部１５となる。

【０００６】以上述べたメカニカルシールにおいて、固
定リング８に設けられた環状溝９の外周側の軸受部１４
は、螺旋溝４を有するスラスト軸受として作用し、環状
溝９の内周側の軸封部１５は、高圧室Ｐ₁と連通穴１０
を介して連通する環状溝９への流体が低圧室Ｐ₂へ流出
するのを抑制するためのシール部として作用している。

【０００７】そして固定リング８の背面に作用する高圧
室Ｐ₁の流体圧による軸方向の力及び圧縮ばね１１によ
る押圧力と、軸封する摺動隙間内で発生する軸封部１５
での流体圧及び回転軸２の回転により発生する軸受部１
４の流体圧による軸方向力とが釣り合うように、固定リ
ング８は軸方向に微小変位をして、回転リング３と固定
リング８との間の微小な摺動隙間が保持され、回転軸２
のメカニカルシールとして作用している。

【０００８】図７は前述した固定リング８の部分断面図
で、回転リング３に接する面の圧力分布も合わせて図示
している。この図で環状溝９の圧力Ｐｍ₁は高圧室Ｐ₁
と同じ圧力となっている。そして、軸封部１５は前記環
状溝９の圧力Ｐｍ₁から低圧室Ｐ₂側へほぼ直線的に低
下する圧力分布となっており、さらに、軸受部１４の圧
力分布は外周部がＰ₁、内周部は前記Ｐ₁とほぼ等しい
環状溝９の圧力Ｐｍ₁であり、中央部付近では、螺旋溝
４の効果で両端部より高い圧力分布となっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来形メカニカ
ルシールにおいては、高圧室Ｐ₁の流体流れは図８の矢
印のようになっている。即ち固定リング８の円周上に複
数個設けられた連通穴１０を介して環状溝９内に導入さ
れる高圧室Ｐ₁の流体の一部は、螺旋溝４の作用により
矢印のように再び高圧室Ｐ₁へもどされ循環する。

【００１０】ところが、前記循環流の配管中にはフィル
タを設置して異物を捕獲するようにしているが、一般的
には流体中にはさらに異物が混入していることが多く、
これが前述の流体流れに沿って連通穴１０を介して環状
溝９に導入され、螺旋溝４に流入する。この螺旋溝４に
流入された異物１０は、図９の回転リング３の側面図に
示すように従来のメカニカルシールにおいては、螺旋溝
４の最外周の下流側角部に溜まり易い構造となってい
る。

【００１１】この状態で該異物１６が回転リング３と共
に回転すると、相対する固定リング８の面を異物１６が
傷をつけ、円周方向にすじ状の磨耗１７を生じる。この
すじ状の磨耗１７が発生すると螺旋溝４の作用で起る軸
受面１４のスラスト軸受効果を低下させる。即ち従来の
メカニカルシールではその性能が劣化し易い欠点があっ
た。

【００１２】本発明の目的は、従来例に生じていた異物
１６による固定リング８の面に及ぼすすじ状の磨耗傷発
生の懸念が回避され、安定したシール特性を示すメカニ
カルシールを提供するにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の軸封装置は、回
転軸２に固定した回転リング３と該回転軸を囲繞するケ
ーシング１にインサート７を介して取付けた固定リング
８とで軸封面を形成して高圧室Ｐ₁と低圧室Ｐ₂との間
をシールするものにおいて、前記固定リング８のシール
面に設けられた環状溝９と、前記固定リング８に設けら
れ前記環状溝と前記高圧室Ｐ₁とを連通する複数の連通
穴１０と、回転リング３に設けられ前記環状溝９で区画
された半径方向の高圧側の面に回転軸２の回転と共に前
記環状溝９内の流体を半径方向高圧側に移送する複数の
螺旋溝４と、該螺旋溝４の外周に設けられた排出溝５２
と、該螺旋溝と排出溝とに交さくするように設けられた
複数個の連結溝５１とを有してなることを特徴としてい
る。

【００１４】

【作用】回転リング３に排出溝５２を新設するととも
に、固定リング８に連結溝５１を新設したので、回転リ
ング３の回転により螺旋溝４と排出溝５２とに固定リン
グ８の連結溝５１が図４のように交さくする際、螺旋溝
４に溜らうとする異物が連結溝５１および排出溝５２を
通過する流体の流れに沿って軸受部から容易に排出され
る。また連結溝５１を通過した異物１６は流体の流れに
より回転リング３の排出溝５２に移る。該排出溝に移っ
た異物１６は流体の流れに加えて回転リング３の回転に
よる排出溝５２側の遠心力の作用により軸受部１４を容
易に通過できる。

【００１５】

【実施例】以下図１〜４を参照し本発明の第１実施例に
ついて説明する。図１は前記第１実施例のメカニカルシ
ールの縦断面図、図２は軸受部１４側の固定リング８の
表面図、図３は第１実施例の作用効果を説明するための
シール部の拡大図、図４は回転リング３の環状溝４と排
出溝５２と、固定リング８の連結溝５１との関係作用説
明図である。なお図１〜４において、従来例の図５〜９
と同一機能構成のものについては、同一符号をつけて説
明する。

【００１６】第１実施例の図１において、従来例と異な
る部分は、回転リング３の外周部に排出溝５２を新設
し、又固定リング８の軸受部１４に連結溝５１を新設し
た点である。即ち回転リング３の螺旋溝４の外周方向に
それぞれ排出溝５２を設けるとともに該螺旋溝４と排出
溝５２に交さくする連結溝５１を図４に示すような固定
リング上の位置に設けたものである。

【００１７】次に前記実施例の作用について説明する。
図４に示す異物１６は回転リング３が回転して該回転リ
ングの軸受部１４に設けられた螺旋溝４と排出溝５２と
に固定リング８の連結溝５１が交さくすると、異物１６
は軸受部１４の外周へ排出される。即ちこの異物１６は
螺旋溝４より連結溝５１をへて排出溝５２への流体流れ
により運ばれ、排出溝５２からは流体の流れと回転リン
グ３に発生している遠心力の効果でその外周側へ放出さ
れる。

【００１８】この結果軸受部１４の螺旋溝４に達した異
物１６は連結溝５１を介して回転リング３の排出溝５２
より排出されるため、従来例のように異物１６による固
定リング８の面にすじ状の磨耗傷が発生し、軸受性能低
下の懸念が回避され、安定したシール特性が確保でき
る。

【００１９】

【発明の効果】本発明を実施することにより軸受部１４
を通過する異物は螺旋溝４より連結溝５１および排出溝
５２をへて排出されるため、流体内の異物による固定リ
ング８のシール面に及ぼすすじ状の磨耗傷発生の懸念が
回避され、安定したシール特性を有するメカニカルシー
ルが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るメカニカルシールの
断面図。

【図２】図１における固定リング８のシール面側表面
図。

【図３】第１実施例の作用効果を説明するためのシール
部の拡大図。

【図４】回転リング３の環状溝４と排出溝５２と固定リ
ング８の連結溝５１との関係作用説明図。

【図５】従来例の図１応当図。

【図６】図５におけるシール面側の回転リング３表面
図。

【図７】従来例のシール面の圧力分布図。

【図８】従来例の図３応当図。

【図９】従来例の図４応当図。

【符号の説明】

５１…連結溝、５２…排出溝、１…ケーシング、２…回
転軸、３…回転リング、４…螺旋溝、５…軸スリーブ、
６…ナット、７…インサート、８…固定リング、９…環
状溝、１０…連通穴、１１…圧縮ばね、１２…Ｏリン
グ、１３…給液穴、１４…軸受部、１５…軸封部、１６
…異物。

───────────────────────────────────────────────────── 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

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転軸（２）に固定した回転リング
（３）と該回転軸を囲繞するケーシング（１）にインサ
ート（７）を介して取付けた固定リング（８）とで軸封
面を形成して高圧室（Ｐ₁）と低圧室（Ｐ₂）との間を
シールするものにおいて、前記固定リング（８）のシー
ル面に設けられた環状溝（９）と、前記固定リング
（８）に設けられ前記環状溝と前記高圧室（Ｐ₁）とを
連通する複数の連通穴（１０）と、回転リング（３）に
設けられ前記環状溝（９）で区画された半径方向の高圧
側の面に回転軸（２）の回転と共に前記環状溝（９）内
の流体を半径方向高圧側に移送する複数の螺旋溝（４）
と、該螺旋溝（４）の外周に設けられた排出溝（５２）
と、該螺旋溝と排出溝とに交さくするように設けられた
複数個の連結溝（５１）とを有してなる軸封装置。