JPH09287405A - 非接触シール - Google Patents
非接触シールInfo
- Publication number
- JPH09287405A JPH09287405A JP9999396A JP9999396A JPH09287405A JP H09287405 A JPH09287405 A JP H09287405A JP 9999396 A JP9999396 A JP 9999396A JP 9999396 A JP9999396 A JP 9999396A JP H09287405 A JPH09287405 A JP H09287405A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- elastic body
- contact seal
- ring
- fluid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
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Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 流体機械の回転軸とそれを囲むケーシングと
の間に形成され高圧流体側と低圧流体側との間に設けら
れる非接触シールにおいて、回転軸との間の隙間が微小
隙間となるよう自ずから調節される非接触シールを提供
する。 【解決手段】 上記ケーシングに取り付けられた１個乃
至複数個の環状の弾性体ホルダ、同弾性体ホルダの内面
側に開口するよう設けられた溝形の環状空洞、同環状空
洞の開口を覆い且つ上記回転軸との間に両端部の断面積
が大きく中央部の断面積が小さい管状の流体通路を形成
するよう上記弾性体ホルダに取り付けられた管状の弾性
体、及び上記環状空洞内と上記弾性体ホルダの高圧側空
間とを連ねる連通孔とから成り、上記環状空洞内の圧力
と上記流体通路内の圧力との差によって上記管状弾性体
が変形し圧力がバランスして同環状弾性体と上記回転軸
との隙間が微小となるよう自ずから調節される。
の間に形成され高圧流体側と低圧流体側との間に設けら
れる非接触シールにおいて、回転軸との間の隙間が微小
隙間となるよう自ずから調節される非接触シールを提供
する。 【解決手段】 上記ケーシングに取り付けられた１個乃
至複数個の環状の弾性体ホルダ、同弾性体ホルダの内面
側に開口するよう設けられた溝形の環状空洞、同環状空
洞の開口を覆い且つ上記回転軸との間に両端部の断面積
が大きく中央部の断面積が小さい管状の流体通路を形成
するよう上記弾性体ホルダに取り付けられた管状の弾性
体、及び上記環状空洞内と上記弾性体ホルダの高圧側空
間とを連ねる連通孔とから成り、上記環状空洞内の圧力
と上記流体通路内の圧力との差によって上記管状弾性体
が変形し圧力がバランスして同環状弾性体と上記回転軸
との隙間が微小となるよう自ずから調節される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、タービン、ポン
プ、コンプレッサ等の流体機械の回転軸に用いられる非
接触シールに関するものである。
プ、コンプレッサ等の流体機械の回転軸に用いられる非
接触シールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図５は従来の非接触シールの縦断面図で
あり、非接触シールの代表例であるラビリンスシールを
示している。図において、１１は回転軸、１１ａは同回
転軸の周囲に設けられたラビリンス部、１２はケーシン
グ、１３は同ケーシングの内側に設けられているパッキ
ン環、１３ａは同パッキン環の内周側に設けられている
フィン先、１４はケーシングとパッキン環との間に装着
されている板バネである。ＰI は高圧側圧力、ＰO は低
圧側圧力、ＰO ’は中間部の圧力である。
あり、非接触シールの代表例であるラビリンスシールを
示している。図において、１１は回転軸、１１ａは同回
転軸の周囲に設けられたラビリンス部、１２はケーシン
グ、１３は同ケーシングの内側に設けられているパッキ
ン環、１３ａは同パッキン環の内周側に設けられている
フィン先、１４はケーシングとパッキン環との間に装着
されている板バネである。ＰI は高圧側圧力、ＰO は低
圧側圧力、ＰO ’は中間部の圧力である。
【０００３】図６は上記従来例において、回転軸方向に
沿ってラビリンス通路に生じる圧力の分布図である。従
来の非接触シールにおいては、回転軸１１に設けられた
ラビリンス部１１ａと、対向してケーシング１２に嵌合
されたパッキン環１３のフィン先１３ａとで形成される
ラビリンス通路の絞り効果で、図６に示されるように、
高圧側圧力ＰI と低圧側圧力ＰO を保持している。尚パ
ッキン環背面に設けられた板バネ１４は、回転軸と接触
した場合のダメージを軽減するための配慮である。
沿ってラビリンス通路に生じる圧力の分布図である。従
来の非接触シールにおいては、回転軸１１に設けられた
ラビリンス部１１ａと、対向してケーシング１２に嵌合
されたパッキン環１３のフィン先１３ａとで形成される
ラビリンス通路の絞り効果で、図６に示されるように、
高圧側圧力ＰI と低圧側圧力ＰO を保持している。尚パ
ッキン環背面に設けられた板バネ１４は、回転軸と接触
した場合のダメージを軽減するための配慮である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の非接触シール
（ラビリンスシール）では、フィン先を機械加工し、そ
れを組立てるので、機械加工時および組立時に周方向の
クリアランスにアンバランスが生じがちであった。また
起動時の危険速度通過時の大きな振動応答によりフィン
先がロータに接触することがあった。これらのことを回
避するため、クリアランスに制限があり、限度以下に小
さくすることはできなかった。このため、保持する圧力
差が大きい場合には、多くのラビリンスフィンが必要と
なり、シール部が長くなるため、ケーシングが大きくな
る、軸の振動特性が悪くなる等の不具合があった。
（ラビリンスシール）では、フィン先を機械加工し、そ
れを組立てるので、機械加工時および組立時に周方向の
クリアランスにアンバランスが生じがちであった。また
起動時の危険速度通過時の大きな振動応答によりフィン
先がロータに接触することがあった。これらのことを回
避するため、クリアランスに制限があり、限度以下に小
さくすることはできなかった。このため、保持する圧力
差が大きい場合には、多くのラビリンスフィンが必要と
なり、シール部が長くなるため、ケーシングが大きくな
る、軸の振動特性が悪くなる等の不具合があった。
【０００５】本発明は上記従来技術の欠点を解消し、回
転軸との間のクリアランスが微小となるよう自ずから調
節される非接触シールを提供しようとするものである。
転軸との間のクリアランスが微小となるよう自ずから調
節される非接触シールを提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
したものであって、流体機械の回転軸とそれを囲むケー
シングとの間に形成され高圧流体側と低圧流体側との間
に設けられる非接触シールにおいて、上記ケーシングに
取り付けられた１個乃至複数個の環状の弾性体ホルダ、
同弾性体ホルダの内面側に開口するよう設けられた溝形
の環状空洞、同環状空洞の開口を覆い且つ上記回転軸と
の間に両端部の断面積が大きく中央部の断面積が小さい
管状の流体通路を形成するよう上記弾性体ホルダに取り
付けられた管状の弾性体、及び上記環状空洞内と上記弾
性体ホルダの高圧側空間とを連ねる連通孔とから成り、
上記環状空洞内の圧力と上記流体通路内の圧力との差に
よって上記管状弾性体が変形し圧力がバランスして同環
状弾性体と上記回転軸との隙間が微小となるよう自ずか
ら調節されることを特徴とする非接触シールに関するも
のである。
したものであって、流体機械の回転軸とそれを囲むケー
シングとの間に形成され高圧流体側と低圧流体側との間
に設けられる非接触シールにおいて、上記ケーシングに
取り付けられた１個乃至複数個の環状の弾性体ホルダ、
同弾性体ホルダの内面側に開口するよう設けられた溝形
の環状空洞、同環状空洞の開口を覆い且つ上記回転軸と
の間に両端部の断面積が大きく中央部の断面積が小さい
管状の流体通路を形成するよう上記弾性体ホルダに取り
付けられた管状の弾性体、及び上記環状空洞内と上記弾
性体ホルダの高圧側空間とを連ねる連通孔とから成り、
上記環状空洞内の圧力と上記流体通路内の圧力との差に
よって上記管状弾性体が変形し圧力がバランスして同環
状弾性体と上記回転軸との隙間が微小となるよう自ずか
ら調節されることを特徴とする非接触シールに関するも
のである。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の一形態に係
る非接触シールの縦断面図、図２は図１の流体通路部分
の拡大図である。図において、１は回転軸、２はケーシ
ング、３は弾性体ホルダである。図１には弾性体ホルダ
は２個示してあるが、一般に複数個設けられる。４は同
ホルダに装着された管状弾性体、５は隣り合う弾性体ホ
ルダの間に設けられているデイスタンスピース、６は弾
性体ホルダ３とデイスタンスピース５とをまとめてケー
シング２に取付けているボルトである。
る非接触シールの縦断面図、図２は図１の流体通路部分
の拡大図である。図において、１は回転軸、２はケーシ
ング、３は弾性体ホルダである。図１には弾性体ホルダ
は２個示してあるが、一般に複数個設けられる。４は同
ホルダに装着された管状弾性体、５は隣り合う弾性体ホ
ルダの間に設けられているデイスタンスピース、６は弾
性体ホルダ３とデイスタンスピース５とをまとめてケー
シング２に取付けているボルトである。
【０００８】図２において、３ｂは上記弾性体ホルダ３
の内面側に開口するよう設けられた溝形の環状空洞、前
記管状弾性体４はこの溝形環状空洞の開口を覆って弾性
体ホルダに取り付けられている。３ａは上記環状空洞内
と弾性体ホルダの高圧側とを連ねる連通孔である。また
Ａは管状の流体通路である。この通路の断面積は両側で
大きく、中央部で小さくなっている。本装置の流体通路
Ａの形状は、弾性体の背面の空洞３ｂに高圧側より連通
孔３ａを経て導入された環状空洞内の圧力と、通路Ａ内
の圧力とのバランスに応じた管状弾性体の変形によって
変る。
の内面側に開口するよう設けられた溝形の環状空洞、前
記管状弾性体４はこの溝形環状空洞の開口を覆って弾性
体ホルダに取り付けられている。３ａは上記環状空洞内
と弾性体ホルダの高圧側とを連ねる連通孔である。また
Ａは管状の流体通路である。この通路の断面積は両側で
大きく、中央部で小さくなっている。本装置の流体通路
Ａの形状は、弾性体の背面の空洞３ｂに高圧側より連通
孔３ａを経て導入された環状空洞内の圧力と、通路Ａ内
の圧力とのバランスに応じた管状弾性体の変形によって
変る。
【０００９】図３は図１に示す２箇所の流体通路のうち
高圧側の流体通路の、回転軸方向の圧力分布図である。
高圧側圧力ＰI はスロート部で最小圧力ＰS となり、出
口圧力ＰO ’まで上昇する。ＰS は臨界圧力Ｐ* より大
きくなるよう弾性体４のバネ係数が調整される。低圧側
の流体通路の圧力分布も上記とほぼ同様である。弾性材
により形成される流体通路形状と圧力分布には、以下の
関係がある。
高圧側の流体通路の、回転軸方向の圧力分布図である。
高圧側圧力ＰI はスロート部で最小圧力ＰS となり、出
口圧力ＰO ’まで上昇する。ＰS は臨界圧力Ｐ* より大
きくなるよう弾性体４のバネ係数が調整される。低圧側
の流体通路の圧力分布も上記とほぼ同様である。弾性材
により形成される流体通路形状と圧力分布には、以下の
関係がある。
【００１０】
【数１】
【００１１】上式に示す様に、通路内圧力分布と背面の
圧力によりスロート面積が決まる。従って弾性体のバネ
係数を軸系の振動等より決まる軸との最小クリアランス
を保つ様に決めておけばコンパクトで高性能なシールが
実現出来る。
圧力によりスロート面積が決まる。従って弾性体のバネ
係数を軸系の振動等より決まる軸との最小クリアランス
を保つ様に決めておけばコンパクトで高性能なシールが
実現出来る。
【００１２】従来のラビリンスシールのクリアランスが
０．３mm程度であるのに比べ、本実施形態の非接触シー
ルは自調作用があるため、クリアランスは振動による振
れ及び表面粗土を回避する０．０３mm程度に設定出来
る。回転機械の起動発停時に危険速度を通過する場合に
は、この時の機内圧力が低ければ（この様な回転機械は
多い）、シール部クリアランスは大きく、接触は生じな
いよう設定出来る。通常の運転状態となり機内圧が上昇
すると、シール部クリアランスは小さくなり、高性能な
シールが実現出来る。
０．３mm程度であるのに比べ、本実施形態の非接触シー
ルは自調作用があるため、クリアランスは振動による振
れ及び表面粗土を回避する０．０３mm程度に設定出来
る。回転機械の起動発停時に危険速度を通過する場合に
は、この時の機内圧力が低ければ（この様な回転機械は
多い）、シール部クリアランスは大きく、接触は生じな
いよう設定出来る。通常の運転状態となり機内圧が上昇
すると、シール部クリアランスは小さくなり、高性能な
シールが実現出来る。
【００１３】図４は上記実施形態の非接触シールの横断
面図であり、環状弾性体４の中心Ｏ S と回転軸１の中心
ＯR とがｘだけずれている状態を示している。この場合
でも、クリアランスが狭い部分の圧力ＰS ’はクリアラ
ンスが拡い部分の圧力ＰS ''に比べ高くなるため、弾性
体４はＰS ’部でクリアランスを拡げ、ＰS ''部でクリ
アランスを狭くするよう変形し、中心のずれに対しても
自調能力を有する。この傾向はホルダのサポートにフレ
キシビリティを持たせることでさらに強化出来る。
面図であり、環状弾性体４の中心Ｏ S と回転軸１の中心
ＯR とがｘだけずれている状態を示している。この場合
でも、クリアランスが狭い部分の圧力ＰS ’はクリアラ
ンスが拡い部分の圧力ＰS ''に比べ高くなるため、弾性
体４はＰS ’部でクリアランスを拡げ、ＰS ''部でクリ
アランスを狭くするよう変形し、中心のずれに対しても
自調能力を有する。この傾向はホルダのサポートにフレ
キシビリティを持たせることでさらに強化出来る。
【００１４】
【発明の効果】本発明の非接触シールにおいては、上記
ケーシングに取り付けられた１個乃至複数個の環状の弾
性体ホルダ、同弾性体ホルダの内面側に開口するよう設
けられた溝形の環状空洞、同環状空洞の開口を覆い且つ
上記回転軸との間に両端部の断面積が大きく中央部の断
面積が小さい管状の流体通路を形成するよう上記弾性体
ホルダに取り付けられた管状の弾性体、及び上記環状空
洞内と上記弾性体ホルダの高圧側空間とを連ねる連通孔
とから成り、上記環状空洞内の圧力と上記流体通路内の
圧力との差によって上記管状弾性体が変形して同環状弾
性体と上記回転軸との隙間が調節されるので、芯ずれ
や、危険速度通過時においても、クリアランスは微小隙
間となるよう自ずから調節される。
ケーシングに取り付けられた１個乃至複数個の環状の弾
性体ホルダ、同弾性体ホルダの内面側に開口するよう設
けられた溝形の環状空洞、同環状空洞の開口を覆い且つ
上記回転軸との間に両端部の断面積が大きく中央部の断
面積が小さい管状の流体通路を形成するよう上記弾性体
ホルダに取り付けられた管状の弾性体、及び上記環状空
洞内と上記弾性体ホルダの高圧側空間とを連ねる連通孔
とから成り、上記環状空洞内の圧力と上記流体通路内の
圧力との差によって上記管状弾性体が変形して同環状弾
性体と上記回転軸との隙間が調節されるので、芯ずれ
や、危険速度通過時においても、クリアランスは微小隙
間となるよう自ずから調節される。
【図１】本発明の実施の一形態に係る非接触シールの縦
断面図。
断面図。
【図２】図１の流体通路部分の拡大図。
【図３】上記実施形態における流体通路の回転軸方向の
圧力分布図。
圧力分布図。
【図４】上記実施形態の非接触シールにおいて、環状弾
性体の中心と回転軸の中心とがずれた場合の横断面図。
性体の中心と回転軸の中心とがずれた場合の横断面図。
【図５】従来の非接触シールの代表例であるラビリンス
シールの縦断面図。
シールの縦断面図。
【図６】上記従来の非接触シールの回転軸方向の圧力分
布図。
布図。
１ 回転軸 ２ ケーシング ３ 弾性体ホルダ ３ａ 連通孔 ３ｂ 環状空洞 ４ 管状弾性体 ５ デイスタンスピース ６ ボルト Ａ 流体通路
Claims (1)
- 【請求項１】 流体機械の回転軸とそれを囲むケーシン
グとの間に形成され高圧流体側と低圧流体側との間に設
けられる非接触シールにおいて、上記ケーシングに取り
付けられた１個乃至複数個の環状の弾性体ホルダ、同弾
性体ホルダの内面側に開口するよう設けられた溝形の環
状空洞、同環状空洞の開口を覆い且つ上記回転軸との間
に両端部の断面積が大きく中央部の断面積が小さい管状
の流体通路を形成するよう上記弾性体ホルダに取り付け
られた管状の弾性体、及び上記環状空洞内と上記弾性体
ホルダの高圧側空間とを連ねる連通孔とから成り、上記
環状空洞内の圧力と上記流体通路内の圧力との差によっ
て上記管状弾性体が変形し圧力がバランスして同環状弾
性体と上記回転軸との隙間が微小となるよう自ずから調
節されることを特徴とする非接触シール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9999396A JPH09287405A (ja) | 1996-04-22 | 1996-04-22 | 非接触シール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9999396A JPH09287405A (ja) | 1996-04-22 | 1996-04-22 | 非接触シール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09287405A true JPH09287405A (ja) | 1997-11-04 |
Family
ID=14262169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9999396A Withdrawn JPH09287405A (ja) | 1996-04-22 | 1996-04-22 | 非接触シール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09287405A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013164012A (ja) * | 2012-02-10 | 2013-08-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 軸シール装置およびこれを備えたタービン装置 |
| CN108291647A (zh) * | 2015-12-03 | 2018-07-17 | Nok株式会社 | 轴和密封构造 |
-
1996
- 1996-04-22 JP JP9999396A patent/JPH09287405A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013164012A (ja) * | 2012-02-10 | 2013-08-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 軸シール装置およびこれを備えたタービン装置 |
| CN108291647A (zh) * | 2015-12-03 | 2018-07-17 | Nok株式会社 | 轴和密封构造 |
| CN108291647B (zh) * | 2015-12-03 | 2019-08-30 | Nok株式会社 | 轴和密封构造 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030701 |