JPH10281300A - Mechanical seal device - Google Patents

Mechanical seal device

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Publication number
JPH10281300A
JPH10281300A JP9968097A JP9968097A JPH10281300A JP H10281300 A JPH10281300 A JP H10281300A JP 9968097 A JP9968097 A JP 9968097A JP 9968097 A JP9968097 A JP 9968097A JP H10281300 A JPH10281300 A JP H10281300A
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JP
Japan
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ring
groove
fluid
pressure
spiral
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP9968097A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akitami Kaneko
昭民 金子
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH10281300A publication Critical patent/JPH10281300A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To maintain high sealing performance even at low speed rotation and prevent sliding deterioration of a sealing surface even in the case of low fluid supply pressure by providing a spiral groove to face on a ring groove of a fixed ring on a shaft seal part of a rotary ring and providing a circumferential groove on the outer peripheral side of the spiral groove. SOLUTION: A plural number of spiral grooves 31 are provided on a shaft seal part 3A of a rotary ring 1 and more than one circumferential grooves 3B and a bank part 3C are provided on the outside of them. Fluid from a high pressure chamber 3 enters a ring groove 2A of a fixed ring 2 through a communicating hole 12, led to the inside of the spiral grooves 31 and generates dynamic pressure in the spiral grooves 31 by rotation of the rotary ring 1. Thereafter, fluid runs over the bank part 3C from the extreme outer periphery of the spiral grooves 31 and flows in the circumferential grooves 3B. Hereby, flow of fluid in the radial direction is disturbed, and high static pressure is generated. It is possible to provide specified floating quantity of the shaft seal part 3A even by low speed rotation by combining dynamic pressure in the spiral grooves 31 and static pressure in the circumferential grooves 3B. Additionally, it is possible to float the shaft seal part 3A by low speed rotation even in the case when supply pressure of fluid is low.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス圧縮機や各種
ポンプ等の回転機械の回転軸部に使用されるメカニカル
シール装置に関する。
The present invention relates to a mechanical seal device used for a rotary shaft of a rotary machine such as a gas compressor or various pumps.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガス圧縮機、高圧流体を送る各種ポンプ
等においては、作動あるいは操作流体が比較的高圧であ
り、より確実な軸封効果を要することからメカニカルシ
ール装置が使用されている。図5〜図6はかかる回転機
械のメカニカルシール装置の従来の一例を示し、図5は
その軸心線に沿う断面図(軸心よりも上半分)、図6は
回転リングの正面図である。
2. Description of the Related Art In a gas compressor, various pumps for sending a high-pressure fluid, etc., a mechanical seal device is used because an operating or operating fluid has a relatively high pressure and a more reliable shaft sealing effect is required. 5 and 6 show a conventional example of a mechanical seal device for such a rotary machine. FIG. 5 is a cross-sectional view (upper half of the axis) along the axis of the rotary machine, and FIG. 6 is a front view of the rotary ring. .

【0003】図5〜図6において、5はモ−タ等の駆動
源に(図示省略)に連結されて回転する回転軸、8は回
転機械のケーシングである。前記ケーシング8の嵌合穴
8aには環状のシールハウジング9が、その外周9aを
前記嵌合穴8aに固挿されることにより、該ケーシング
8に固定されている。
In FIGS. 5 and 6, reference numeral 5 denotes a rotating shaft which is connected to a driving source such as a motor (not shown) and rotates. Reference numeral 8 denotes a casing of a rotary machine. An annular seal housing 9 is fixed to the casing 8 by fitting an outer periphery 9 a of the seal housing 9 into the fitting hole 8 a of the casing 8.

【0004】前記環状のシールハウジング9の内側には
回転リング1、固定リング2及び可動リング22が軸方
向に並設されている。10は前記シールハウジング9と
可動リング22の側面との間に架設されてたバネで、円
周方向に沿って複数個設けられ、可動リング22及び固
定リング2を回転リング1側に押圧している。
A rotating ring 1, a fixed ring 2, and a movable ring 22 are arranged inside the annular seal housing 9 in the axial direction. Reference numeral 10 denotes a spring provided between the seal housing 9 and the side surface of the movable ring 22. A plurality of springs 10 are provided along the circumferential direction to press the movable ring 22 and the fixed ring 2 toward the rotating ring 1 side. I have.

【0005】かかるバネ10からの押圧力により、前記
固定リング2の側面とこれに対向する回転リング1の側
面との間には、円周方向に相対摺動する軸封部3Aが構
成され、高圧のガス、高圧油等が収容される高圧室3
と、大気等の低圧室4との間をシールしている。
[0005] Due to the pressing force from the spring 10, a shaft sealing portion 3A which slides in the circumferential direction is formed between the side surface of the fixed ring 2 and the side surface of the rotating ring 1 opposed thereto. High-pressure chamber 3 for storing high-pressure gas, high-pressure oil, etc.
And a low pressure chamber 4 such as the atmosphere.

【0006】前記回転軸5には、スリーブ6とスリーブ
7とが取り付けられ、このスリーブ6、7を介して、前
記回転リング1が回転軸5上に支持されている。そし
て、前記回転リング1に、図2に示すように軸封部3A
に沿って高圧室3側へ流体を移送するためのらせん溝3
1が円周方向等間隔に設けられている。
[0006] A sleeve 6 and a sleeve 7 are attached to the rotating shaft 5, and the rotating ring 1 is supported on the rotating shaft 5 via the sleeves 6 and 7. Then, as shown in FIG.
Spiral groove 3 for transferring fluid to the high pressure chamber 3 side along
1 are provided at equal intervals in the circumferential direction.

【0007】前記固定リング2及び可動リング22の軸
方向には、前記軸封部3Aと高圧室3側とを連結する複
数個の連通孔12が設けられており、前記回転リング1
のらせん溝31内に高圧室3側のガスが導入されるよう
になっている。また、前記固定リング2には、回転リン
グ1との対向面に環状溝2Aが設けられ、この環状溝2
Aが連通孔12に連結されている。5aは回転軸5の段
差部、6aは該段差部5aに当接するスリーブ6の前
面、21、23、24、25、26、27はOリングで
ある。
In the axial direction of the fixed ring 2 and the movable ring 22, a plurality of communication holes 12 for connecting the shaft sealing portion 3A and the high pressure chamber 3 side are provided.
The gas on the high pressure chamber 3 side is introduced into the spiral groove 31. The fixed ring 2 is provided with an annular groove 2 </ b> A on a surface facing the rotating ring 1.
A is connected to the communication hole 12. 5a is a step portion of the rotating shaft 5, 6a is a front surface of the sleeve 6 abutting on the step portion 5a, and 21, 23, 24, 25, 26, 27 are O-rings.

【0008】かかる従来のメカニカルシール装置を備え
た回転機械の運転時において、前記回転リング1に円周
方向等間隔に複数個設けられたらせん溝31には、該回
転リング1の回転によって高圧室3側の流体を連通孔1
2及び環状溝2Aを経由して軸封部3Aに沿って外径方
向へ移送せしめる。そして、回転リング1と固定リング
2との軸封部3A間においては、相対回転を許容しつ
つ、圧力差を維持し、回転リング1の回転中は前記らせ
ん溝31の動圧作用によって数μmの微小ギャップ(間
隔)を保持している。
During operation of a rotary machine equipped with such a conventional mechanical seal device, a plurality of helical grooves 31 provided at equal intervals in the circumferential direction on the rotary ring 1 are provided in a high-pressure chamber by rotation of the rotary ring 1. 3 side fluid through communication hole 1
2 and the outer circumferential direction along the shaft sealing portion 3A via the annular groove 2A. Then, a pressure difference is maintained between the shaft sealing portions 3A of the rotating ring 1 and the fixed ring 2 while allowing relative rotation. Of small gaps (intervals).

【0009】かかるらせん溝31は、図6に示すよう
に、回転リング1が回転すると流体を外径方向へ移送す
ることのできる、いわゆる外向流形のらせん溝31で形
成されているが、前記ギャップ、つまり所定浮上量(数
μm)を得るための浮上回転数が高く、特に高圧室3側
の導入圧力が低い場合には、前記浮上回転数が極めて高
くなっている。ここで、前記所定浮上量とは、回転リン
グ1と固定リング2とが機械的に接触しなくなる浮上量
を示す。即ち、回転リング1及び固定リング2の表面は
極めて高い仕上精度で加工されているが、所定浮上量
(浮上回転数)に達するまでは該回転リング1と固定リ
ング2との表面は極微小ながら接触摺動している。
As shown in FIG. 6, the spiral groove 31 is formed by a so-called outward-flow spiral groove 31 that can transfer a fluid in an outer radial direction when the rotating ring 1 rotates. When the gap, that is, the floating rotation speed for obtaining a predetermined floating amount (several μm) is high, and especially when the introduction pressure on the high pressure chamber 3 side is low, the floating rotation speed is extremely high. Here, the predetermined floating amount indicates a floating amount at which the rotating ring 1 and the fixed ring 2 do not come into mechanical contact with each other. That is, the surfaces of the rotating ring 1 and the fixed ring 2 are processed with extremely high finishing accuracy, but the surfaces of the rotating ring 1 and the fixed ring 2 are extremely small until reaching a predetermined floating amount (floating rotation speed). Contact sliding.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】かかる従来のメカニカ
ルシール装置にあっては、前記のように、軸封部3Aの
所定浮上量(開き)に必要な負荷能力を発生させるため
の浮上回転数が極めて高くなっていた。このため、かか
る従来技術では回転機械の起動停止を繰り返している
と、前記浮上回転数以下の低速時に軸封部3Aのシール
面32が摺動劣化して、シール性能が悪化し、メカニカ
ルシールの信頼性が低下するという問題点があった。
In such a conventional mechanical seal device, as described above, the floating rotation speed for generating a load capacity required for a predetermined floating amount (opening) of the shaft sealing portion 3A is reduced. It was extremely high. For this reason, in the related art, when the starting and stopping of the rotating machine is repeated, the sealing surface 32 of the shaft sealing portion 3A is slidably deteriorated at a low speed equal to or lower than the floating rotation speed, and the sealing performance is deteriorated. There has been a problem that reliability is reduced.

【0011】前記のように、流体の供給圧力が低い場合
には、前記浮上回転数が極めて高くなっていたが、実際
のガス圧縮機等の運転では流体の供給圧力が大気圧状態
で起動される場合が多く、このため前記浮上回転数以下
の低速時にシール面32が摺動劣化し、前記と同様、メ
カニカルシールの信頼性が低くなるという問題点があっ
た。
As described above, when the supply pressure of the fluid is low, the floating speed is extremely high. However, in the actual operation of the gas compressor or the like, the supply pressure of the fluid is started at the atmospheric pressure. In many cases, the sealing surface 32 slides and deteriorates at a low speed equal to or lower than the floating rotation speed, and the reliability of the mechanical seal is reduced as described above.

【0012】さらに、蒸気タービン等において、駆動機
側の低速エージング運転が要求される場合には、前記浮
上回転数以下で長時間運転されるので、この場合もシー
ル面32が摺動劣化する。
Further, in the case where a low-speed aging operation on the driving device side is required in a steam turbine or the like, the operation is performed for a long time at the floating speed or lower, so that the sliding deterioration of the seal surface 32 also occurs in this case.

【0013】本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、
低速回転において従来技術のものよりも大きな浮上量を
得て軸封部のシール性能を高く維持し、また、流体の供
給圧力が低い場合にもシール面の摺動劣化の発生が無
く、信頼性の高いメカニカルシール装置を提供すること
を目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art,
At low speed rotation, a larger flying height than the conventional technology is obtained to maintain the sealing performance of the shaft sealing part high, and even when the supply pressure of the fluid is low, there is no sliding deterioration of the sealing surface and reliability is improved. It is an object of the present invention to provide a mechanical seal device with high performance.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するため、回転軸に装着された回転リングと、シール
ハウジングにバネを介して軸方向に移動可能に取付けら
れた可動リングと、前記バネにより該可動リングを介し
て前記回転リングに向かって押し付けられる固定リング
との間に軸封部を形成して高圧室と低圧室との間をシー
ルするように構成されたメカニカルシール装置におい
て、前記固定リングの軸封部には環状溝を設けるととも
に、該環状溝と前記高圧室とを連通する連通孔を少なく
とも前記固定リングに設け、前記回転リングの前記環状
溝に対向する軸封部には該環状溝内の流体を移送するら
せん状溝を内周方向に沿って複数個設けるとともに、該
らせん状溝の外周側に少なくとも1本の円周溝を設けて
なることを特徴とするメカニカルシール装置を提案す
る。
According to the present invention, there is provided a rotating ring mounted on a rotating shaft, a movable ring mounted on a seal housing via a spring so as to be movable in an axial direction, and In a mechanical seal device configured to form a shaft sealing portion between a fixed ring pressed toward the rotating ring through the movable ring by a spring to seal between the high-pressure chamber and the low-pressure chamber, An annular groove is provided in the shaft sealing portion of the fixing ring, and a communication hole communicating the annular groove and the high-pressure chamber is provided in at least the fixing ring, and a shaft sealing portion of the rotating ring facing the annular groove is provided. Is characterized in that a plurality of spiral grooves for transferring the fluid in the annular groove are provided along the inner circumferential direction, and at least one circumferential groove is provided on the outer peripheral side of the spiral groove. To propose a mechanical seal device.

【0015】かかる手段によれば、本発明のメカニカル
シールによれば、回転軸に装着された回転リングの軸封
部に設けられた複数個のらせん溝は、連通孔から固定リ
ングの環状溝内に導入された流体を、回転リングの回転
によって移送することにより、高圧室と低圧室との間を
シールしている。流体は高圧室から、固定リングの連通
孔を経て環状溝に導入される。同環状溝からの流体は外
向流のらせん溝に導かれ、回転リングの回転によってら
せん溝内には動圧が発生せしめられる。さらに、前記流
体はらせん溝の最外周から、これの外周側に設けられた
円周溝に向かい、該円周溝の内側の土手部を乗り越えて
円周溝内に流入する。ここで、かかる流体の半径方向へ
の流れは該円周溝によって乱されて高い静圧が発生す
る。この静圧によって浮上力が発生し、該浮上力によっ
て低速回転でも軸封部を浮上させることができ、らせん
溝に発生する動圧と、前記円周溝における静圧を合わせ
て、軸封部における所定浮上量を得ることができる。
According to such a means, according to the mechanical seal of the present invention, the plurality of helical grooves provided in the shaft sealing portion of the rotating ring mounted on the rotating shaft can be moved from the communication hole into the annular groove of the fixed ring. The high pressure chamber and the low pressure chamber are sealed by transferring the fluid introduced into the chamber by rotation of the rotating ring. Fluid is introduced from the high pressure chamber into the annular groove through the communication hole of the fixing ring. Fluid from the annular groove is guided to the outward spiral groove, and dynamic pressure is generated in the spiral groove by rotation of the rotating ring. Further, the fluid flows from the outermost periphery of the spiral groove toward a circumferential groove provided on the outer peripheral side of the spiral groove, flows over a bank portion inside the circumferential groove, and flows into the circumferential groove. Here, the radial flow of the fluid is disturbed by the circumferential groove, and a high static pressure is generated. A floating force is generated by this static pressure, and the floating force allows the shaft sealing portion to float even at low speed rotation. The dynamic pressure generated in the spiral groove and the static pressure in the circumferential groove are combined to form a shaft sealing portion. Can be obtained.

【0016】また、円周溝に流入した流体は周方向全周
にわたって均一な静圧となるため、軸封部の軸方向すき
まが均一化されて、回転リングと固定リングとは周方向
全周に片あたりの無い状態となり、良好な浮上状態が得
られ、低速回転でも軸封部を均一に浮上させることが出
来る。
Further, since the fluid flowing into the circumferential groove has a uniform static pressure over the entire circumference in the circumferential direction, the axial clearance of the shaft sealing portion is made uniform, and the rotating ring and the fixed ring are formed around the entire circumference in the circumferential direction. Thus, a good floating state can be obtained, and the shaft sealing portion can be uniformly levitated even at low speed rotation.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施例を例示的に詳しく説明する。但し、この実施
例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その
相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この
発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明
例にすぎない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be illustratively described in detail below with reference to the drawings. However, unless otherwise specified, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention thereto, but are merely illustrative examples. It's just

【0018】図1は本発明の実施形態に係るメカニカル
シールの回転軸心線に沿う上半分の断面図、図2は軸封
部の拡大断面図、図3は回転リングの軸封部側から視た
正面図、図4は軸封部の浮上量を示す線図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of the upper half of the mechanical seal according to the embodiment of the present invention along the axis of rotation, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the shaft sealing portion, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing the flying height of the shaft sealing portion.

【0019】図1〜図3において、5はモ−タ等の駆動
源(図示省略)に連結されている回転する回転軸、8は
回転機械のケーシングである。前記ケーシング8の嵌合
穴8aには環状のシールハウジング9が、その外周9a
を前記嵌合穴8aに固挿されることにより、該ケーシン
グ8に封止されている。
1 to 3, reference numeral 5 denotes a rotating rotary shaft connected to a driving source (not shown) such as a motor, and reference numeral 8 denotes a casing of a rotary machine. An annular seal housing 9 is fitted in the fitting hole 8a of the casing 8 and its outer periphery 9a.
Is sealed in the casing 8 by being firmly inserted into the fitting hole 8a.

【0020】前記環状のシールハウジング9の内側には
回転リング1、固定リング2及び可動リング22が軸方
向に並設されている。前記回転リング1は回転軸5の外
周に固挿され、肩部前面6aが回転軸5の段差面5aに
圧接されたスリーブ6と該スリーブ6の外周に固挿され
たスリーブ7との間に挟持されて、該回転軸5とともに
回転するようになっている。
A rotary ring 1, a fixed ring 2, and a movable ring 22 are arranged inside the annular seal housing 9 in the axial direction. The rotary ring 1 is fixedly inserted into the outer periphery of the rotary shaft 5, and between the sleeve 6 whose shoulder front surface 6 a is pressed against the stepped surface 5 a of the rotary shaft 5 and the sleeve 7 fixedly inserted in the outer periphery of the sleeve 6. It is pinched and rotates with the rotating shaft 5.

【0021】また前記固定リング2は、前記可動リング
22とシールハウジング9との間に架設されたバネ10
(円周方向に複数個設けられる)によって該可動リング
22を介して、前記回転リング1との軸封部3Aに押圧
されている。この軸封部3Aは、高圧のガス、圧油等の
高圧流体が収容される高圧室3と大気等の低圧室4との
間を流体室にシールしている。
The fixed ring 2 includes a spring 10 provided between the movable ring 22 and the seal housing 9.
(A plurality of them are provided in the circumferential direction) through the movable ring 22 to be pressed by the shaft sealing portion 3A with the rotating ring 1. The shaft sealing portion 3A seals a fluid chamber between a high-pressure chamber 3 in which a high-pressure fluid such as high-pressure gas and pressure oil is stored and a low-pressure chamber 4 such as the atmosphere.

【0022】前記固定リング2及び可動リング22の軸
方向には、前記軸封部3Aと高圧室3とを連結する複数
個の連通孔12が設けられ、また、前記固定リング2に
は、回転リング1との対向面に環状溝2Aが設けられ、
この環状溝2Aが連通孔12に連絡されている。
In the axial direction of the fixed ring 2 and the movable ring 22, a plurality of communication holes 12 for connecting the shaft sealing portion 3A and the high-pressure chamber 3 are provided. An annular groove 2A is provided on the surface facing the ring 1,
The annular groove 2A is connected to the communication hole 12.

【0023】前記高圧室3と低圧室4とは前記軸封部3
Aの他、可動リング22とシールハウジング9との間の
O−リング25、可動リング22と固定リング2との間
のOリング26等によりシールされ、また互いに固定さ
れた各部材間にもシール用のOリング21、23、2
4、27が嵌装されている。以上の基本構成は図5〜図
6に示す従来技術に係るメカニカルシールと同様であ
る。
The high pressure chamber 3 and the low pressure chamber 4 are
A, in addition to an O-ring 25 between the movable ring 22 and the seal housing 9, an O-ring 26 between the movable ring 22 and the fixed ring 2, and the like, and a seal between the members fixed to each other. O-rings 21, 23, 2 for
4, 27 are fitted. The above basic configuration is the same as the mechanical seal according to the related art shown in FIGS.

【0024】本発明の実施形態においては前記軸封部3
Aをらせん溝31と円周溝3Bとを組み合わせて構成し
ている。即ち、前記回転リング1の軸封部3Aには図
2、3に示すように、複数個のらせん溝31と同らせん
溝31の外周側に設けられた1または複数条の円周溝3
B及び土手部(平坦面)3Cが形成されており、回転リ
ング1の回転により固定リング2の環状溝2A内の流体
を高圧室3側及び低圧室4側へ移送しシールできるよう
になっている。
In the embodiment of the present invention, the shaft sealing portion 3
A is configured by combining the spiral groove 31 and the circumferential groove 3B. That is, as shown in FIGS. 2 and 3, the shaft sealing portion 3A of the rotating ring 1 has a plurality of spiral grooves 31 and one or a plurality of circumferential grooves 3 provided on the outer peripheral side of the spiral groove 31.
B and a bank (flat surface) 3C are formed, so that the fluid in the annular groove 2A of the fixed ring 2 can be transferred to the high-pressure chamber 3 and the low-pressure chamber 4 by the rotation of the rotating ring 1 and sealed. I have.

【0025】かかる構成からなるメカニカルシール装置
を備えた回転機械の運転時において、回転リング1の軸
封部3Aに設けられた複数個のらせん溝31は、固定リ
ング1の回転によって外径方向へ移送することにより、
軸封部3Aの軸方向軸受を形成している。
During the operation of the rotary machine having the mechanical seal device having the above-described configuration, the plurality of spiral grooves 31 provided on the shaft sealing portion 3A of the rotary ring 1 are moved in the radial direction by the rotation of the fixed ring 1. By transferring
An axial bearing of the shaft sealing portion 3A is formed.

【0026】回転軸5の静止時及び回転時はシール面3
2が閉じた状態でシールされているが、回転し始めると
軸封部3Aが固体潤滑作用によって摺動し、極力、低速
回転数で浮上力が働き始め、シール面32間の接触圧力
を小さくし、シール面の摺動劣化を少なくするようにな
っている。回転時において、高圧室3からの流体は可動
リング22及び固定リング2の連通孔12を経て環状溝
2Aに入る。そして、該環状溝2Aからの流体はらせん
溝31内に導かれ、回転リング1の回転によってらせん
溝31内に動圧を発生させる。さらに、流体はらせん溝
31の最外周から、その外周側に設けられた円周溝3B
に向かい土手部3Cを乗り越えて円周溝3Bに流入す
る。ここで、流入した液体の半径方向への流れは円周溝
3Bによって乱されて高い静圧が発生し、この静圧によ
る浮上力によって低速回転でも軸封部3Aを浮上させる
ことができ、らせん溝31での動圧と円周溝3Bでの静
圧を合わせて、軸封部3Aの所定浮上量を得ることがで
きる。
When the rotating shaft 5 is stationary and rotating, the sealing surface 3
2 is closed, but when it starts to rotate, the shaft sealing portion 3A slides due to the solid lubrication action, the levitation force starts to work at the lowest possible rotational speed, and the contact pressure between the sealing surfaces 32 is reduced. In addition, the sliding deterioration of the seal surface is reduced. During rotation, the fluid from the high pressure chamber 3 enters the annular groove 2A via the communication hole 12 of the movable ring 22 and the fixed ring 2. Then, the fluid from the annular groove 2 </ b> A is guided into the spiral groove 31, and a dynamic pressure is generated in the spiral groove 31 by the rotation of the rotating ring 1. Further, the fluid flows from the outermost periphery of the spiral groove 31 to the circumferential groove 3B provided on the outer peripheral side.
And gets over the bank 3C and flows into the circumferential groove 3B. Here, the radial flow of the inflowing liquid is disturbed by the circumferential groove 3B, and a high static pressure is generated. The floating force by the static pressure allows the shaft sealing portion 3A to float even at a low speed rotation. By combining the dynamic pressure in the groove 31 and the static pressure in the circumferential groove 3B, a predetermined floating amount of the shaft sealing portion 3A can be obtained.

【0027】また、円周溝3Bに流入した流体には周方
向全周に亙って均一な静圧となるため、軸封部3Aの軸
方向のすきまが均一化されて、回転リング1と固定リン
グ2とは周方向全周に片あたりの無い状態となり、良好
な浮上状態が得られ、低速回転でも軸封部3Aを浮上さ
せることができる。なお、円周溝3B及び土手部3Cを
複数配設し、静圧による浮上力を増加させることもでき
るが、内周側から外周側に向かうほど円周溝3B及び土
手部3Cにより圧力損失が生じ、円周溝3Bの静圧は外
周側ほど低くなるので、最適な円周溝3Bの本数が選定
されている。
Further, since the fluid flowing into the circumferential groove 3B has a uniform static pressure over the entire circumference in the circumferential direction, the axial clearance of the shaft seal portion 3A is made uniform, and The fixed ring 2 is in a state where there is no contact on the entire circumference in the circumferential direction, a good floating state is obtained, and the shaft sealing portion 3A can be floated even at low speed rotation. A plurality of circumferential grooves 3B and banks 3C can be provided to increase the floating force due to static pressure. However, the pressure loss due to the circumferential grooves 3B and the banks 3C increases from the inner circumference toward the outer circumference. Since the static pressure of the circumferential groove 3B becomes lower toward the outer peripheral side, the optimal number of the circumferential grooves 3B is selected.

【0028】前記のように、本発明の実施形態において
は、らせん溝31の外周側に円周溝3Bが形成されてお
り、該円周溝3Bで発生する高い静圧によって低回転で
も浮上させることができ、らせん溝31で発生する動圧
と円周溝3Bで発生する静圧を合わせた浮上力によっ
て、図4の実線Bに示すように回転周速Vが小さい場合
にも、点線Aで示す従来技術のものよりも大きな浮上量
を得ることができる。
As described above, in the embodiment of the present invention, the circumferential groove 3B is formed on the outer peripheral side of the spiral groove 31, and the high-pressure generated in the circumferential groove 3B causes the spiral groove 31 to float even at low rotation. Due to the combined floating force of the dynamic pressure generated in the spiral groove 31 and the static pressure generated in the circumferential groove 3B, even when the rotational peripheral speed V is small as shown by the solid line B in FIG. It is possible to obtain a larger flying height than that of the prior art shown by.

【0029】なお、前記実施形態では、回転リング1側
にらせん溝31と円周溝3Bを設けた例を示したが、こ
れとは別に、固定リング2側にらせん溝31と円周溝3
Bを設けても同様の作用効果が得られる。
In the above-described embodiment, an example is shown in which the spiral groove 31 and the circumferential groove 3B are provided on the rotary ring 1 side, but separately from this, the spiral groove 31 and the circumferential groove 3 are provided on the fixed ring 2 side.
The same operation and effect can be obtained by providing B.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上の記載のごとく、本発明によれば回
転軸に固定された回転リングの軸封部にらせん溝を設け
ると共に、同らせん溝の外周側に少なくとも1本の円周
溝が設けられているので、前記円周溝で発生する高い静
圧によって浮上力が発生するとともに、周方向全周にわ
たって浮上量が均一化されることによって従来技術より
も低速回転で軸封部を浮上させることができ、前記らせ
ん溝で発生する動圧と、前記のように円周溝で発生する
静圧とを合わせた浮上力によって軸封部の所定浮上量を
得ることができる。
As described above, according to the present invention, a spiral groove is provided in a shaft sealing portion of a rotating ring fixed to a rotating shaft, and at least one circumferential groove is provided on an outer peripheral side of the spiral groove. The floating force is generated by the high static pressure generated in the circumferential groove, and the floating amount is uniformed over the entire circumference in the circumferential direction, so that the shaft sealing portion floats at a lower rotation speed than the conventional technology. A predetermined floating amount of the shaft sealing portion can be obtained by a floating force obtained by combining the dynamic pressure generated in the spiral groove and the static pressure generated in the circumferential groove as described above.

【0031】また、軸封部におけるシール面の接触摺動
が軽減されるため、高いシール性能が維持され、メカニ
カルシールの寿命が長くなる。さらに、流体の供給圧力
が低い場合にも低速回転で軸封部を浮上させることがで
きる。以上により軸封部のシール性能を確実に維持し、
信頼性が高いメカニカルシール装置を得ることができ
る。
Further, since the contact sliding of the seal surface in the shaft sealing portion is reduced, high sealing performance is maintained and the life of the mechanical seal is extended. Furthermore, even when the supply pressure of the fluid is low, the shaft sealing portion can be floated at low speed rotation. With the above, the sealing performance of the shaft sealing part is reliably maintained,
A highly reliable mechanical seal device can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態に係るメカニカルシールの回
転軸心線に沿う上半分の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an upper half of a mechanical seal according to an embodiment of the present invention along a rotation axis.

【図2】前記実施形態における軸封部の拡大断面図であ
る。
FIG. 2 is an enlarged sectional view of a shaft sealing portion in the embodiment.

【図3】前記実施形態における回転リングの正面図であ
る。
FIG. 3 is a front view of a rotating ring in the embodiment.

【図4】軸封部の浮上量と回転周連との関係を示す図で
ある。
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a floating amount of a shaft sealing portion and a rotating circumferential link;

【図5】従来のメカニカルシール装置を示す図1に対応
する図である。
FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 1 showing a conventional mechanical seal device.

【図6】従来のメカニカルシール装置における回転リン
グの正面図である。
FIG. 6 is a front view of a rotating ring in a conventional mechanical seal device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 回転リング 2 固定リング 3 高圧室 3A 軸封部 3B 円周部 3C 土手部 4 低圧室 5 回転軸 6 スリーブ 7 スリーブ 8 ケーシング 9 シールハウジング 10 バネ 12 連通孔 31 らせん溝 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating ring 2 Fixed ring 3 High pressure chamber 3A Shaft sealing part 3B Circumference part 3C Bank part 4 Low pressure chamber 5 Rotating shaft 6 Sleeve 7 Sleeve 8 Casing 9 Seal housing 10 Spring 12 Communication hole 31 Spiral groove

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 回転軸に装着された回転リングと、シー
ルハウジングにバネを介して軸方向に移動可能に取付け
られた可動リングと、前記バネにより該可動リングを介
して前記回転リングに向かって押し付けられる固定リン
グとの間に軸封部を形成して高圧室と低圧室との間をシ
ールするように構成されたメカニカルシール装置におい
て、 前記固定リングの軸封部には環状溝を設けるとともに、
該環状溝と前記高圧室とを連通する連通孔を少なくとも
前記固定リングに設け、 前記回転リングの前記環状溝に対向する軸封部には該環
状溝内の流体を移送するらせん状溝を内周方向に沿って
複数個設けるとともに、該らせん状溝の外周側に少なく
とも1本の円周溝を設けてなることを特徴とするメカニ
カルシール装置。
1. A rotating ring mounted on a rotating shaft, a movable ring attached to a seal housing via a spring so as to be movable in an axial direction, and the spring moving toward the rotating ring via the movable ring. In a mechanical seal device configured to form a shaft sealing portion between the pressing ring and the sealing ring to seal between the high-pressure chamber and the low-pressure chamber, the shaft sealing portion of the fixing ring is provided with an annular groove. ,
A communication hole for communicating the annular groove and the high-pressure chamber is provided at least in the fixing ring, and a spiral groove for transferring fluid in the annular groove is provided in a shaft sealing portion of the rotating ring facing the annular groove. A mechanical seal device comprising a plurality of grooves provided along a circumferential direction, and at least one circumferential groove provided on an outer peripheral side of the spiral groove.
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