JPH10292867A - ガスシール装置 - Google Patents
ガスシール装置Info
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- JPH10292867A JPH10292867A JP9098937A JP9893797A JPH10292867A JP H10292867 A JPH10292867 A JP H10292867A JP 9098937 A JP9098937 A JP 9098937A JP 9893797 A JP9893797 A JP 9893797A JP H10292867 A JPH10292867 A JP H10292867A
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- Japan
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- ring
- rotating ring
- ceramic coating
- pressure chamber
- rotating
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 回転軸に装着された回転リング、同回転リン
グを囲むケーシング、同ケーシング内に設けられたシー
ルハウジング、同シールハウジング内に保持された可動
リング、同可動リングと上記回転リングとの間にもうけ
られた固定リング、上記固定リングを回転リングの方へ
押すバネ、上記固定リングの上記回転リングとの接触面
に設けられた環状溝、同環状溝に一端が連通し上記固定
リングと可動リングとを貫通し他端が高圧室に連通する
連通孔、及び上記回転リングの上記固定リングとの接触
面に設けられた複数個のらせん溝からなるガスシール装
置において、接触面の摺動抵抗の減少を図る。 【解決手段】 上記回転リングをステンレス鋼等の延性
材料によって製作し、同回転リングの軸封部の表面にセ
ラミックコーティングを施し、同セラミックコーティン
グの表面に固体潤滑膜を付着させる。
グを囲むケーシング、同ケーシング内に設けられたシー
ルハウジング、同シールハウジング内に保持された可動
リング、同可動リングと上記回転リングとの間にもうけ
られた固定リング、上記固定リングを回転リングの方へ
押すバネ、上記固定リングの上記回転リングとの接触面
に設けられた環状溝、同環状溝に一端が連通し上記固定
リングと可動リングとを貫通し他端が高圧室に連通する
連通孔、及び上記回転リングの上記固定リングとの接触
面に設けられた複数個のらせん溝からなるガスシール装
置において、接触面の摺動抵抗の減少を図る。 【解決手段】 上記回転リングをステンレス鋼等の延性
材料によって製作し、同回転リングの軸封部の表面にセ
ラミックコーティングを施し、同セラミックコーティン
グの表面に固体潤滑膜を付着させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス圧縮機やポン
プ等の軸封に適用されるガスシール装置に関するもので
ある。
プ等の軸封に適用されるガスシール装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来のガスシール装置の縦断面
図、図５は同装置に設けられている回転リングの正面図
であり、らせん溝の形状を示している。
図、図５は同装置に設けられている回転リングの正面図
であり、らせん溝の形状を示している。
【０００３】図４において、８はケーシング、９は同ケ
ーシングの内側に取付けられているシールハウジングで
ある。３は高圧室、４は低圧室、５は回転軸、６及び７
は回転軸に装着されているスリーブ、１は前記スリーブ
６，７によって挟まれて支持されている回転リングであ
る。２２は前記シールハウジング９の内側に保持されて
いる可動リング、２は回転リング１と可動リング２２と
の間に設けられている固定リングである。１０はバネで
あり、前記可動リング２２を介して固定リング２を回転
リング１の方へ押し付けて、ここに軸封部３Ａを形成
し、高圧室３と低圧室４との間をシールしている。
ーシングの内側に取付けられているシールハウジングで
ある。３は高圧室、４は低圧室、５は回転軸、６及び７
は回転軸に装着されているスリーブ、１は前記スリーブ
６，７によって挟まれて支持されている回転リングであ
る。２２は前記シールハウジング９の内側に保持されて
いる可動リング、２は回転リング１と可動リング２２と
の間に設けられている固定リングである。１０はバネで
あり、前記可動リング２２を介して固定リング２を回転
リング１の方へ押し付けて、ここに軸封部３Ａを形成
し、高圧室３と低圧室４との間をシールしている。
【０００４】回転リング１の軸封部３Ａの面（固定リン
グ２と摺動する面）には図５に示されるらせん溝３１が
複数個設けてある。２Ａは固定リング２の軸封部に対向
する面に設けてある環状溝である。１２は、一端が環状
溝２Ａに連通し、固定リング２と可動リング２２とを貫
通し、他端が高圧室３に開口している連通孔である。
グ２と摺動する面）には図５に示されるらせん溝３１が
複数個設けてある。２Ａは固定リング２の軸封部に対向
する面に設けてある環状溝である。１２は、一端が環状
溝２Ａに連通し、固定リング２と可動リング２２とを貫
通し、他端が高圧室３に開口している連通孔である。
【０００５】本装置は回転リング１の回転によって高圧
室３側の流体を連通孔１２と環状溝２Ａを経由して軸封
部３Ａに沿って外周側へ移送し、回転リング１と固定リ
ング２の軸封部３Ａの間に回転を許容しつつ圧力差を維
持し、回転中はらせん溝３１の動圧作用でわずか数μｍ
のギャップを保持し、非接触で回転させると共に軸封さ
せるものである。３２はシール面である。
室３側の流体を連通孔１２と環状溝２Ａを経由して軸封
部３Ａに沿って外周側へ移送し、回転リング１と固定リ
ング２の軸封部３Ａの間に回転を許容しつつ圧力差を維
持し、回転中はらせん溝３１の動圧作用でわずか数μｍ
のギャップを保持し、非接触で回転させると共に軸封さ
せるものである。３２はシール面である。
【０００６】起動時及び低速回転の時には、発生する動
圧作用が小さいので、回転リング１と固定リング２の軸
封部３Ａが面接触し、固体潤滑状態で摺動しながら回転
している。この摺動抵抗を少なくするため、回転リング
１の材料には、摺動特性が良好で、かつ、高速回転に耐
える比強度の大きい材料が選定されており、例えば、タ
ングステンカーバイト（ＷＣ）や、セラミック材の炭化
ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）等の脆性
材料が使用されている。一方、固定リング２の材料は、
回転リング１の材料に対応して摺動特性に優れた材料が
選定されており、例えば、カーボン（Ｃ）材が使用され
ている
圧作用が小さいので、回転リング１と固定リング２の軸
封部３Ａが面接触し、固体潤滑状態で摺動しながら回転
している。この摺動抵抗を少なくするため、回転リング
１の材料には、摺動特性が良好で、かつ、高速回転に耐
える比強度の大きい材料が選定されており、例えば、タ
ングステンカーバイト（ＷＣ）や、セラミック材の炭化
ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）等の脆性
材料が使用されている。一方、固定リング２の材料は、
回転リング１の材料に対応して摺動特性に優れた材料が
選定されており、例えば、カーボン（Ｃ）材が使用され
ている
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来のガスシール装置
では、起動時及び低速回転時に、回転リングと固定リン
グの軸封部の摺動抵抗を少なくするために、回転リング
の材料として、例えば、タングステンカーバイト（Ｗ
Ｃ）や、セラミック材の炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケ
イ素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）等の脆性材料が使用されていたが、
長期運転後に、回転リングの脆性破壊によりガスシール
装置が破損し、シール性能を失うという問題があった。
本発明は、これらの問題点を解消し、長期運転しても脆
性的な破壊を生じない材料により回転リングを製作し、
信頼性の高いガスシール装置を提供することを目的とす
る。
では、起動時及び低速回転時に、回転リングと固定リン
グの軸封部の摺動抵抗を少なくするために、回転リング
の材料として、例えば、タングステンカーバイト（Ｗ
Ｃ）や、セラミック材の炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケ
イ素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）等の脆性材料が使用されていたが、
長期運転後に、回転リングの脆性破壊によりガスシール
装置が破損し、シール性能を失うという問題があった。
本発明は、これらの問題点を解消し、長期運転しても脆
性的な破壊を生じない材料により回転リングを製作し、
信頼性の高いガスシール装置を提供することを目的とす
る。
【０００８】
【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、高圧室と低圧室との間の回転軸に装
着された回転リング、同回転リングを囲むケーシング、
同ケーシング内に設けられたシールハウジング、同シー
ルハウジング内に保持された可動リング、同可動リング
と上記回転リングとの間にもうけられた固定リング、上
記シールハウジングと可動リングとの間に設けられ可動
リングを介して固定リングを回転リングの方へ押すバ
ネ、上記固定リングの上記回転リングとの接触面に設け
られた環状溝、同環状溝に一端が連通し上記固定リング
と可動リングとを貫通し他端が高圧室に連通する連通
孔、及び上記回転リングの上記固定リングとの接触面に
設けられその回転軸に近い端が上記環状溝に連通し上記
連通孔を経由した流体を回転リングの外周の高圧室の方
向へ移送するよう傾斜した複数個のらせん溝からなり、
上記回転リングと上記固定リングとの間に高圧室と低圧
室との間の軸封部を形成するガスシール装置において、
次の特徴を有するガスシール装置に関するものである。
したものであって、高圧室と低圧室との間の回転軸に装
着された回転リング、同回転リングを囲むケーシング、
同ケーシング内に設けられたシールハウジング、同シー
ルハウジング内に保持された可動リング、同可動リング
と上記回転リングとの間にもうけられた固定リング、上
記シールハウジングと可動リングとの間に設けられ可動
リングを介して固定リングを回転リングの方へ押すバ
ネ、上記固定リングの上記回転リングとの接触面に設け
られた環状溝、同環状溝に一端が連通し上記固定リング
と可動リングとを貫通し他端が高圧室に連通する連通
孔、及び上記回転リングの上記固定リングとの接触面に
設けられその回転軸に近い端が上記環状溝に連通し上記
連通孔を経由した流体を回転リングの外周の高圧室の方
向へ移送するよう傾斜した複数個のらせん溝からなり、
上記回転リングと上記固定リングとの間に高圧室と低圧
室との間の軸封部を形成するガスシール装置において、
次の特徴を有するガスシール装置に関するものである。
【０００９】（１） 回転リングをステンレス鋼等の延
性材料によって製作し、同回転リングの軸封部の表面に
セラミックコーティングを施し、同セラミックコーティ
ングの表面に固体潤滑膜を付着させた。
性材料によって製作し、同回転リングの軸封部の表面に
セラミックコーティングを施し、同セラミックコーティ
ングの表面に固体潤滑膜を付着させた。
【００１０】（２） 上記（１）項に記載のガスシール
装置において、固定リングをステンレス鋼等の延性材料
によって製作し、同固定リングの軸封部の表面にセラミ
ックコーティングを施し、同セラミックコーティングの
表面に固体潤滑膜を付着させた。
装置において、固定リングをステンレス鋼等の延性材料
によって製作し、同固定リングの軸封部の表面にセラミ
ックコーティングを施し、同セラミックコーティングの
表面に固体潤滑膜を付着させた。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の第１形態に
係るガスシール装置の縦断面図、図３は同装置の摩擦係
数の比較を表すグラフである。従来技術（図４〜５）と
同一部分には同一符号で示し、重複する説明は省略す
る。本発明のガスシール装置は、回転リング１の母材を
延性材料とし、軸封部面にセラミックコーティングを施
し、同セラミックコーティング面上に固体潤滑膜を付着
したことを特徴としている。上記以外の部分の構成は従
来技術と同じである。
係るガスシール装置の縦断面図、図３は同装置の摩擦係
数の比較を表すグラフである。従来技術（図４〜５）と
同一部分には同一符号で示し、重複する説明は省略す
る。本発明のガスシール装置は、回転リング１の母材を
延性材料とし、軸封部面にセラミックコーティングを施
し、同セラミックコーティング面上に固体潤滑膜を付着
したことを特徴としている。上記以外の部分の構成は従
来技術と同じである。
【００１２】固定リング２の材料は、従来例と同様のカ
ーボン（Ｃ）材が使用されているが、回転リング１の母
材はステンレス鋼などの延性材料が用いられ、その軸封
部３Ａ面には、セラミックコーティング１Ｂが施され、
同セラミックコーティング１Ｂの表面には固体潤滑膜１
Ｃを付着させている。セラミックコーティング１Ｂの材
料としては、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭化チタン（Ｔｉ
Ｃ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）、酸化クロム
（Ｃｒ2 Ｏ3 ）、クロムカーバイト（Ｃｒ3 Ｃ2）等の
耐摩耗性に優れたものが使用される。これらのセラミッ
ク材料を適宜な溶射法により、回転リング１の軸封部３
Ａ面に溶射して、高密度、高硬度、高密着力の溶射膜と
してセラミックコーティング１Ｂを形成させる。その
後、そのセラミックコーティング１Ｂの表面を０．２Ｒ
ａ（中心線平均粗さ）よりも良好な仕上げ面になるよう
に精密研削、ラッピング仕上げ等を行う。表面粗さが
０．２Ｒａよりも悪いと、良好な軸封部面（摺動面）と
ならず、低速回転中の摺動抵抗が大きくなる。次に、セ
ラミックコーティング１Ｂの表面には固体潤滑膜１Ｃを
付着させる。固体潤滑膜１Ｃの材料としては、二硫化モ
リブデン（ＭｏＳ2 ）、ダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）
等の摩擦係数の小さいものを用い、これらの材料を物理
蒸着法（ＰＶＤ）、化学蒸着法（ＣＶＤ）等の手段によ
って、セラミックコーティング１Ｂの表面に強固に付着
させ、その厚さが約０．１〜１０μｍになるように形成
する。潤滑膜の厚さが０．１μｍ以下では安定した潤滑
膜の形成施工が困難であり、潤滑膜の摩耗消失が早く、
潤滑機能が不十分となる。また、１０μｍ以上では、運
転により潤滑膜が偏摩耗し動圧の生成が遅れる等の弊害
が起こることがある。
ーボン（Ｃ）材が使用されているが、回転リング１の母
材はステンレス鋼などの延性材料が用いられ、その軸封
部３Ａ面には、セラミックコーティング１Ｂが施され、
同セラミックコーティング１Ｂの表面には固体潤滑膜１
Ｃを付着させている。セラミックコーティング１Ｂの材
料としては、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭化チタン（Ｔｉ
Ｃ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）、酸化クロム
（Ｃｒ2 Ｏ3 ）、クロムカーバイト（Ｃｒ3 Ｃ2）等の
耐摩耗性に優れたものが使用される。これらのセラミッ
ク材料を適宜な溶射法により、回転リング１の軸封部３
Ａ面に溶射して、高密度、高硬度、高密着力の溶射膜と
してセラミックコーティング１Ｂを形成させる。その
後、そのセラミックコーティング１Ｂの表面を０．２Ｒ
ａ（中心線平均粗さ）よりも良好な仕上げ面になるよう
に精密研削、ラッピング仕上げ等を行う。表面粗さが
０．２Ｒａよりも悪いと、良好な軸封部面（摺動面）と
ならず、低速回転中の摺動抵抗が大きくなる。次に、セ
ラミックコーティング１Ｂの表面には固体潤滑膜１Ｃを
付着させる。固体潤滑膜１Ｃの材料としては、二硫化モ
リブデン（ＭｏＳ2 ）、ダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）
等の摩擦係数の小さいものを用い、これらの材料を物理
蒸着法（ＰＶＤ）、化学蒸着法（ＣＶＤ）等の手段によ
って、セラミックコーティング１Ｂの表面に強固に付着
させ、その厚さが約０．１〜１０μｍになるように形成
する。潤滑膜の厚さが０．１μｍ以下では安定した潤滑
膜の形成施工が困難であり、潤滑膜の摩耗消失が早く、
潤滑機能が不十分となる。また、１０μｍ以上では、運
転により潤滑膜が偏摩耗し動圧の生成が遅れる等の弊害
が起こることがある。
【００１３】本装置において、回転軸５に取付けられた
回転リング１の軸封部３Ａには、らせん溝３１が設けら
れており、回転リング１の回転によって固定リング２の
環状溝２Ａ内の流体を、軸封部３Ａの外周側へ移送する
ことにより、軸封部３Ａの軸方向軸受を形成している。
前記らせん溝３１は、高圧室３からの流体が可動リング
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、同環状溝２Ａからの流体をらせん溝３１
に導き、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、軸封部３Ａの所定浮上量を得るもので
ある。
回転リング１の軸封部３Ａには、らせん溝３１が設けら
れており、回転リング１の回転によって固定リング２の
環状溝２Ａ内の流体を、軸封部３Ａの外周側へ移送する
ことにより、軸封部３Ａの軸方向軸受を形成している。
前記らせん溝３１は、高圧室３からの流体が可動リング
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、同環状溝２Ａからの流体をらせん溝３１
に導き、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、軸封部３Ａの所定浮上量を得るもので
ある。
【００１４】停止時及び回転開始時はシール面３２が閉
じた状態でシールされているが、回転し始めると回転リ
ング１と固定リング２の軸封部３Ａが面接触し摺動しな
がら回転する。この時、回転リング１のセラミックコー
ティング１Ｂの表面に付着した固体潤滑膜１Ｃと固定リ
ング２のカーボン材とが接触して摺動するので、これら
の潤滑作用によって摺動抵抗が小さく抑えられている。
そして、回転が上がるにつれてらせん溝３１内の動圧作
用によって浮上力が働き始め、シール面間の接触圧力が
小さくなり、やがて高速回転になると非接触で回転する
ことができる。また、回転リング１の母材が延性材料で
あるため、長期間にわたり運転負荷が変動して使用され
ても、回転リング１が脆性破壊を起こすことが回避さ
れ、ガスシール装置の破損が防止できる。
じた状態でシールされているが、回転し始めると回転リ
ング１と固定リング２の軸封部３Ａが面接触し摺動しな
がら回転する。この時、回転リング１のセラミックコー
ティング１Ｂの表面に付着した固体潤滑膜１Ｃと固定リ
ング２のカーボン材とが接触して摺動するので、これら
の潤滑作用によって摺動抵抗が小さく抑えられている。
そして、回転が上がるにつれてらせん溝３１内の動圧作
用によって浮上力が働き始め、シール面間の接触圧力が
小さくなり、やがて高速回転になると非接触で回転する
ことができる。また、回転リング１の母材が延性材料で
あるため、長期間にわたり運転負荷が変動して使用され
ても、回転リング１が脆性破壊を起こすことが回避さ
れ、ガスシール装置の破損が防止できる。
【００１５】図３はガスシール装置の軸封部３Ａの摩擦
係数の比較を表しており、三角印は従来技術によるガス
シール装置の場合を示し、回転リングはタングステンカ
ーバイト（ＷＣ）で、固定リングはカーボン材である。
黒丸印は本発明の第一実施形態によるガスシール装置の
場合で、一例として回転リングは、母材がステンレス鋼
で軸封部面に酸化クロム（Ｃｒ2 Ｏ3 ）を溶射してセラ
ミックコーティングを形成し、その表面に、二硫化モリ
ブデン（ＭｏＳ2 ）をスパッタリングにより付着させ固
体潤滑膜を形成したものである。
係数の比較を表しており、三角印は従来技術によるガス
シール装置の場合を示し、回転リングはタングステンカ
ーバイト（ＷＣ）で、固定リングはカーボン材である。
黒丸印は本発明の第一実施形態によるガスシール装置の
場合で、一例として回転リングは、母材がステンレス鋼
で軸封部面に酸化クロム（Ｃｒ2 Ｏ3 ）を溶射してセラ
ミックコーティングを形成し、その表面に、二硫化モリ
ブデン（ＭｏＳ2 ）をスパッタリングにより付着させ固
体潤滑膜を形成したものである。
【００１６】図３の試験結果のグラフから、本発明のガ
スシール装置は、従来技術の摩擦係数と比べても、略同
等の性能を維持していることを表している。本発明は、
上記のように回転リング１の母材を延性材料とし、軸封
部３Ａ面にセラミックコーティング１Ｂを施し、同セラ
ミックコーティング１Ｂ面上に固体潤滑膜１Ｃを付着さ
せたので、軸封部が摺動接触する際の摺動特性が、従来
例と略同等の性能を維持しながら、長期間にわたり運転
負荷を変動させても、回転リングの脆性破壊が回避さ
れ、ガスシール装置の破損が防止できる。
スシール装置は、従来技術の摩擦係数と比べても、略同
等の性能を維持していることを表している。本発明は、
上記のように回転リング１の母材を延性材料とし、軸封
部３Ａ面にセラミックコーティング１Ｂを施し、同セラ
ミックコーティング１Ｂ面上に固体潤滑膜１Ｃを付着さ
せたので、軸封部が摺動接触する際の摺動特性が、従来
例と略同等の性能を維持しながら、長期間にわたり運転
負荷を変動させても、回転リングの脆性破壊が回避さ
れ、ガスシール装置の破損が防止できる。
【００１７】なお、固定リング２のカーボン材として、
特に摺動特性に優れたアンチモン（Ｓｂ）等を含浸した
高摺動性カーボン材を用いる場合には、回転リング１の
固体潤滑膜１Ｃを付着させないで省略しても、略同等の
摺動特性が得られるものである。
特に摺動特性に優れたアンチモン（Ｓｂ）等を含浸した
高摺動性カーボン材を用いる場合には、回転リング１の
固体潤滑膜１Ｃを付着させないで省略しても、略同等の
摺動特性が得られるものである。
【００１８】図２は本発明の実施の第２形態に係るガス
シール装置の縦断面図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）
は要部拡大図である。図３は摩擦係数の比較を表すグラ
フである。以下、図において、第１実施形態の図１及び
従来技術の図４〜５と同一部分には同一符号で示し、重
複する説明は省略する。
シール装置の縦断面図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）
は要部拡大図である。図３は摩擦係数の比較を表すグラ
フである。以下、図において、第１実施形態の図１及び
従来技術の図４〜５と同一部分には同一符号で示し、重
複する説明は省略する。
【００１９】この第２実施形態では、第１実施形態に対
し、回転リング１の材料構成を固定リング２へも適用
し、両者とも同じ材料構成としたものである。図２にお
いて、回転リング１及び固定リング２の母材は両者とも
ステンレス鋼などの延性材料が用いられ、その各々の軸
封部３Ａ面には、セラミックコーティング１Ｂ及び２Ｂ
が施され、同セラミックコーティング１Ｂ及び２Ｂの表
面には、固体潤滑膜１Ｃ及び２Ｃを付着させている。セ
ラミックコーティング１Ｂ，２Ｂ及び固体潤滑膜１Ｃ，
２Ｃの材料は、前記第一実施形態と同様の材料が使用さ
れ、同様の製法でセラミックコーティング１Ｂ，２Ｂ及
び固体潤滑膜１Ｃ，２Ｃが形成され仕上げられている。
上記以外の部分の構成は前記第一実施形態と同じであ
る。
し、回転リング１の材料構成を固定リング２へも適用
し、両者とも同じ材料構成としたものである。図２にお
いて、回転リング１及び固定リング２の母材は両者とも
ステンレス鋼などの延性材料が用いられ、その各々の軸
封部３Ａ面には、セラミックコーティング１Ｂ及び２Ｂ
が施され、同セラミックコーティング１Ｂ及び２Ｂの表
面には、固体潤滑膜１Ｃ及び２Ｃを付着させている。セ
ラミックコーティング１Ｂ，２Ｂ及び固体潤滑膜１Ｃ，
２Ｃの材料は、前記第一実施形態と同様の材料が使用さ
れ、同様の製法でセラミックコーティング１Ｂ，２Ｂ及
び固体潤滑膜１Ｃ，２Ｃが形成され仕上げられている。
上記以外の部分の構成は前記第一実施形態と同じであ
る。
【００２０】本装置において、回転リング１の停止時及
び回転開始時においては軸封部３Ａのシール面３２が閉
じた状態でシールされているが、回転し始めると可動リ
ング１と固定リング２の軸封部３Ａが面接触し固体潤滑
状態で摺接しながら回転する。この時、回転リング１の
セラミックコーティング１Ｂの表面に付着した固体潤滑
膜１Ｃと、固定リング２のセラミックコーティング２Ｂ
の表面に付着した固体潤滑膜２Ｃとが接触して摺動する
ので、これらの潤滑作用によって摺動抵抗が上記と略同
等に抑えられている。そして、回転が上がるにつれてら
せん溝３１内の動圧作用によって浮上力が働き始め、シ
ール面間の接触圧力が小さくなり、やがて高速回転にな
ると非接触で回転する。
び回転開始時においては軸封部３Ａのシール面３２が閉
じた状態でシールされているが、回転し始めると可動リ
ング１と固定リング２の軸封部３Ａが面接触し固体潤滑
状態で摺接しながら回転する。この時、回転リング１の
セラミックコーティング１Ｂの表面に付着した固体潤滑
膜１Ｃと、固定リング２のセラミックコーティング２Ｂ
の表面に付着した固体潤滑膜２Ｃとが接触して摺動する
ので、これらの潤滑作用によって摺動抵抗が上記と略同
等に抑えられている。そして、回転が上がるにつれてら
せん溝３１内の動圧作用によって浮上力が働き始め、シ
ール面間の接触圧力が小さくなり、やがて高速回転にな
ると非接触で回転する。
【００２１】図３はガスシール装置の軸封部３Ａの摩擦
係数の比較を表しており、三角印は従来技術によるガス
シール装置の場合を示し、回転リングはタングステンカ
ーバイト（ＷＣ）で、固定リング２はカーボン材であ
る。白丸印は本発明の第２実施形態によるガスシール装
置の場合で、一例として回転リング及び固定リングは、
両者とも母材がステンレス鋼で、その各々の軸封部面に
酸化クロム（Ｃｒ2 Ｏ3）を溶射してセラミックコーテ
ィングを形成し、その表面に、二硫化モリブデン（Ｍｏ
Ｓ2 ）をスパッタリングにより付着させ固体潤滑膜を形
成したものである。図３の試験結果のグラフから、本発
明のガスシール装置は、上記例の摩擦係数と比べても、
略同等の性能を維持できることを表している。
係数の比較を表しており、三角印は従来技術によるガス
シール装置の場合を示し、回転リングはタングステンカ
ーバイト（ＷＣ）で、固定リング２はカーボン材であ
る。白丸印は本発明の第２実施形態によるガスシール装
置の場合で、一例として回転リング及び固定リングは、
両者とも母材がステンレス鋼で、その各々の軸封部面に
酸化クロム（Ｃｒ2 Ｏ3）を溶射してセラミックコーテ
ィングを形成し、その表面に、二硫化モリブデン（Ｍｏ
Ｓ2 ）をスパッタリングにより付着させ固体潤滑膜を形
成したものである。図３の試験結果のグラフから、本発
明のガスシール装置は、上記例の摩擦係数と比べても、
略同等の性能を維持できることを表している。
【００２２】
【発明の効果】本発明のガスシール装置においては、回
転リングをステンレス鋼等の延性材料によって製作し、
同回転リングの軸封部の表面にセラミックコーティング
を施し、同セラミックコーティングの表面に固体潤滑膜
を付着させているので、軸封部が摺動接触する際の摺動
抵抗を小さくすることができると共に、長期間にわたり
運転負荷を変動させても、回転リングの脆性破壊が起こ
らず、ガスシール装置の破損が防止され、信頼性の高い
ガスシール装置を提供することができる。
転リングをステンレス鋼等の延性材料によって製作し、
同回転リングの軸封部の表面にセラミックコーティング
を施し、同セラミックコーティングの表面に固体潤滑膜
を付着させているので、軸封部が摺動接触する際の摺動
抵抗を小さくすることができると共に、長期間にわたり
運転負荷を変動させても、回転リングの脆性破壊が起こ
らず、ガスシール装置の破損が防止され、信頼性の高い
ガスシール装置を提供することができる。
【００２３】また、さらに固定リングもステンレス鋼等
の延性材料によって製作し、同固定リングの軸封部の表
面にセラミックコーティングを施し、同セラミックコー
ティングの表面に固体潤滑膜を付着させたものにおいて
は、上記と略同等に摺動抵抗が小さく抑えられ、長期間
にわたり運転負荷を変動させてもガスシール装置の破損
が防止できる。
の延性材料によって製作し、同固定リングの軸封部の表
面にセラミックコーティングを施し、同セラミックコー
ティングの表面に固体潤滑膜を付着させたものにおいて
は、上記と略同等に摺動抵抗が小さく抑えられ、長期間
にわたり運転負荷を変動させてもガスシール装置の破損
が防止できる。
【図１】本発明の実施の第１形態に係るガスシール装置
の縦断面図。
の縦断面図。
【図２】本発明の実施の第２形態に係るガスシール装置
の縦断面図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は要部拡大
図である。
の縦断面図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は要部拡大
図である。
【図３】本発明と従来技術との摩擦係数の比較図。
【図４】従来のガスシール装置の縦断面図。
【図５】回転リングの正面図。
１ 回転リング １Ｂ セラミックコーティング １Ｃ 固体潤滑膜 ２ 固定リング ２Ａ 環状溝 ２Ｂ セラミックコーティング ２Ｃ 固体潤滑膜 ３ 高圧室 ３Ａ 軸封部 ４ 低圧室 ５ 回転軸 ８ ケーシング ９ シールハウジング １０ バネ １２ 連通孔 ２２ 可動リング ３１ らせん溝 ３２ シール面
Claims (2)
- 【請求項１】 高圧室と低圧室との間の回転軸に装着さ
れた回転リング、同回転リングを囲むケーシング、同ケ
ーシング内に設けられたシールハウジング、同シールハ
ウジング内に保持された可動リング、同可動リングと上
記回転リングとの間にもうけられた固定リング、上記シ
ールハウジングと可動リングとの間に設けられ可動リン
グを介して固定リングを回転リングの方へ押すバネ、上
記固定リングの上記回転リングとの接触面に設けられた
環状溝、同環状溝に一端が連通し上記固定リングと可動
リングとを貫通し他端が高圧室に連通する連通孔、及び
上記回転リングの上記固定リングとの接触面に設けられ
その回転軸に近い端が上記環状溝に連通し上記連通孔を
経由した流体を回転リングの外周の高圧室の方向へ移送
するよう傾斜した複数個のらせん溝からなり、上記回転
リングと上記固定リングとの間に高圧室と低圧室との間
の軸封部を形成するガスシール装置において、上記回転
リングをステンレス鋼等の延性材料によって製作し、同
回転リングの軸封部の表面にセラミックコーティングを
施し、同セラミックコーティングの表面に固体潤滑膜を
付着させたことを特徴とするガスシール装置。 - 【請求項２】 上記固定リングをステンレス鋼等の延性
材料によって製作し、同固定リングの軸封部の表面にセ
ラミックコーティングを施し、同セラミックコーティン
グの表面に固体潤滑膜を付着させたことを特徴とする請
求項１に記載のガスシール装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9098937A JPH10292867A (ja) | 1997-04-16 | 1997-04-16 | ガスシール装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9098937A JPH10292867A (ja) | 1997-04-16 | 1997-04-16 | ガスシール装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10292867A true JPH10292867A (ja) | 1998-11-04 |
Family
ID=14233042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9098937A Pending JPH10292867A (ja) | 1997-04-16 | 1997-04-16 | ガスシール装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10292867A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001073702A (ja) * | 1999-08-03 | 2001-03-21 | General Electric Co <Ge> | ガスタービンの熱媒体供給部品の潤滑システム |
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| US11619308B2 (en) | 2018-02-01 | 2023-04-04 | Eagle Industry Co., Ltd. | Sliding components |
| US11852244B2 (en) | 2019-02-04 | 2023-12-26 | Eagle Industry Co., Ltd. | Sliding component and method of manufacturing sliding member |
| US11852241B2 (en) | 2019-02-04 | 2023-12-26 | Eagle Industry Co., Ltd. | Sliding component |
| US11913454B2 (en) | 2020-07-06 | 2024-02-27 | Eagle Industry Co., Ltd. | Sliding component |
| US11933303B2 (en) | 2020-07-06 | 2024-03-19 | Eagle Industry Co., Ltd. | Sliding component |
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1997
- 1997-04-16 JP JP9098937A patent/JPH10292867A/ja active Pending
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