JPH10318185A - 回転機械のシール装置 - Google Patents
回転機械のシール装置Info
- Publication number
- JPH10318185A JPH10318185A JP14316297A JP14316297A JPH10318185A JP H10318185 A JPH10318185 A JP H10318185A JP 14316297 A JP14316297 A JP 14316297A JP 14316297 A JP14316297 A JP 14316297A JP H10318185 A JPH10318185 A JP H10318185A
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- Japan
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- seal ring
- seal
- rotary
- pressure distribution
- sealing
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 回転シール環と静止シール環との間のシール
すきまにおける圧力分布を均一化することにより、静止
シール環及び回転体の軸方向長さを増大することなくシ
ールすきまを常時均一に保持し、確実なシール機能が得
られる回転機械のシール装置を提供する。 【解決手段】 回転体に固定されて回転する回転シール
環のシール面と、該回転シール環に対向して設けられた
静止シール環のシール面との間に形成されるシールすき
まにより、前記回転機械の機内と外部とのシールを行な
う回転機械のシール装置において、前記回転シール環の
シール面、あるいは前記静止シール環のシール面の何れ
か一方または双方に、形状の異なるスパイラル溝を円周
方向に沿って交互に設けて、前記シール面の全周で平均
した圧力分布が均一になるように構成する。
すきまにおける圧力分布を均一化することにより、静止
シール環及び回転体の軸方向長さを増大することなくシ
ールすきまを常時均一に保持し、確実なシール機能が得
られる回転機械のシール装置を提供する。 【解決手段】 回転体に固定されて回転する回転シール
環のシール面と、該回転シール環に対向して設けられた
静止シール環のシール面との間に形成されるシールすき
まにより、前記回転機械の機内と外部とのシールを行な
う回転機械のシール装置において、前記回転シール環の
シール面、あるいは前記静止シール環のシール面の何れ
か一方または双方に、形状の異なるスパイラル溝を円周
方向に沿って交互に設けて、前記シール面の全周で平均
した圧力分布が均一になるように構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機、送風機、
回転式ポンプ、タービン等の回転機械における機内と外
部との間のガスシールを行なうシール装置に関する。
回転式ポンプ、タービン等の回転機械における機内と外
部との間のガスシールを行なうシール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５〜図７は、圧縮機の機内と外部とを
シールするシール装置を示し、図５はその要部縦断面
図、図６は回転シール環のシール面の正面図、図７は静
止シール環の変形状況を示す説明図である。
シールするシール装置を示し、図５はその要部縦断面
図、図６は回転シール環のシール面の正面図、図７は静
止シール環の変形状況を示す説明図である。
【０００３】図５において３は回転体即ち回転軸であ
り、電動モ−タ、エンジン等の駆動源（図示省略）に直
結されて回転する。４は該回転体３の外周に固定された
シャフトスリーブであり、該シャフトスリーブ４には回
転シール環１が固定され、回転体３及びシャフトスリー
ブ４と一体で回転するようになっている。
り、電動モ−タ、エンジン等の駆動源（図示省略）に直
結されて回転する。４は該回転体３の外周に固定された
シャフトスリーブであり、該シャフトスリーブ４には回
転シール環１が固定され、回転体３及びシャフトスリー
ブ４と一体で回転するようになっている。
【０００４】５はハウジング、２は静止シール環であ
り、該静止シール環２はハウジング５の内周寄りの部位
に形成された凹部５ａ内に軸方向に微動可能かつ回転不
能に嵌合されるとともに、ばね６により前記回転シール
環１側に押圧されている。そして前記回転シール環１の
前記静止シール環２に対向するシール面１ａには、図６
（Ａ）あるいは（Ｂ）に示すように、円周方向に等間隔
に複数個のスパイラル溝１０（通常３μｍ〜５μｍの深
さを有する）が刻設されている。
り、該静止シール環２はハウジング５の内周寄りの部位
に形成された凹部５ａ内に軸方向に微動可能かつ回転不
能に嵌合されるとともに、ばね６により前記回転シール
環１側に押圧されている。そして前記回転シール環１の
前記静止シール環２に対向するシール面１ａには、図６
（Ａ）あるいは（Ｂ）に示すように、円周方向に等間隔
に複数個のスパイラル溝１０（通常３μｍ〜５μｍの深
さを有する）が刻設されている。
【０００５】かかる従来のシール装置を備えた圧縮機の
運転時において、回転体３が回転すると、機内１２のガ
スが、図５の矢印のように、回転シール環１の外周側か
ら前記スパイラル溝１０内に導入され、その動圧効果に
よって、該回転シール環１のシール面１ａと静止シール
環２のシール面２ａ（図３参照）との間に図５の（Ｂ）
に示すような圧力分布Ｐが発生する。かかる圧力分布Ｐ
によって回転シール環１のシール面１ａと静止シール環
２のシール面２ａとの間に微小なすきま即ちシールすき
ま１１が形成され、このシールすきま１１を通して機内
１２のガス微量をリークさせることにより、圧縮機のシ
ールをなさしめている。
運転時において、回転体３が回転すると、機内１２のガ
スが、図５の矢印のように、回転シール環１の外周側か
ら前記スパイラル溝１０内に導入され、その動圧効果に
よって、該回転シール環１のシール面１ａと静止シール
環２のシール面２ａ（図３参照）との間に図５の（Ｂ）
に示すような圧力分布Ｐが発生する。かかる圧力分布Ｐ
によって回転シール環１のシール面１ａと静止シール環
２のシール面２ａとの間に微小なすきま即ちシールすき
ま１１が形成され、このシールすきま１１を通して機内
１２のガス微量をリークさせることにより、圧縮機のシ
ールをなさしめている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示される従来技術に係るシール装置にあっては、図５の
（Ｂ）に示すようにシールすきま１１における半径方向
の圧力分布Ｐが均一とならず、概ね内周寄りが大きい圧
力分布となる。このため図７に示されるように、静止シ
ール環２が同図破線のように変位し、シールすきま１１
が均一に保持できず、所望のシール機能が得られなくな
る。
示される従来技術に係るシール装置にあっては、図５の
（Ｂ）に示すようにシールすきま１１における半径方向
の圧力分布Ｐが均一とならず、概ね内周寄りが大きい圧
力分布となる。このため図７に示されるように、静止シ
ール環２が同図破線のように変位し、シールすきま１１
が均一に保持できず、所望のシール機能が得られなくな
る。
【０００７】一方、かかる不具合を解消し、図５の
（Ｂ）に示されるような不均一な圧力分布であってもシ
ールすきま１１を均一に保持する手段としては、静止シ
ール環２の剛性を増大して不均一な圧力分布であっても
変位不能とする手段が考えられる。しかしながら、通常
静止シール環２はカーボン系の材質からなるため、その
剛性を増大するには軸方向の厚さを大幅に増加する必要
がある。このため静止シール環２の軸方向長さの増大に
伴ない回転体３の長さも増大し、該回転体３の動的バラ
ンスの面での不安定発生の要因となる。
（Ｂ）に示されるような不均一な圧力分布であってもシ
ールすきま１１を均一に保持する手段としては、静止シ
ール環２の剛性を増大して不均一な圧力分布であっても
変位不能とする手段が考えられる。しかしながら、通常
静止シール環２はカーボン系の材質からなるため、その
剛性を増大するには軸方向の厚さを大幅に増加する必要
がある。このため静止シール環２の軸方向長さの増大に
伴ない回転体３の長さも増大し、該回転体３の動的バラ
ンスの面での不安定発生の要因となる。
【０００８】本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、回
転シール環と静止シール環との間のシールすきまにおけ
る圧力分布を均一化することにより、静止シール環及び
回転体の軸方向長さを増大することなくシールすきまを
常時均一に保持し、確実なシール機能が得られる回転機
械のシール装置を提供することを目的とする。
転シール環と静止シール環との間のシールすきまにおけ
る圧力分布を均一化することにより、静止シール環及び
回転体の軸方向長さを増大することなくシールすきまを
常時均一に保持し、確実なシール機能が得られる回転機
械のシール装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【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、回転機械の回転体に固定されて回転する回
転シール環のシール面と、該回転シール環に対向して設
けられた静止シール環のシール面との間に形成されるシ
ールすきまにより、前記回転機械の機内と外部とのシー
ルを行なう回転機械において、前記回転シール環のシー
ル面、あるいは前記静止シール環のシール面の何れか一
方または双方に、形状の異なるスパイラル溝を円周方向
に沿って交互に設けて、前記シール面の全周で合成した
（平均させた）圧力分布が均一になるように構成したこ
とを特徴とするシール装置を提案する。
決するため、回転機械の回転体に固定されて回転する回
転シール環のシール面と、該回転シール環に対向して設
けられた静止シール環のシール面との間に形成されるシ
ールすきまにより、前記回転機械の機内と外部とのシー
ルを行なう回転機械において、前記回転シール環のシー
ル面、あるいは前記静止シール環のシール面の何れか一
方または双方に、形状の異なるスパイラル溝を円周方向
に沿って交互に設けて、前記シール面の全周で合成した
（平均させた）圧力分布が均一になるように構成したこ
とを特徴とするシール装置を提案する。
【００１０】かかる発明によれば、あるいは静止シール
環の円周方向に形状の異なるスパイラル溝を設けること
により、一方側のスパイラル溝における圧力分布と他方
側のスパイラル溝における圧力分布とが異なることとな
り、シール面の全周を平均するとかかる異なった圧力分
布が合成された形となって略均一な圧力分布となる。
環の円周方向に形状の異なるスパイラル溝を設けること
により、一方側のスパイラル溝における圧力分布と他方
側のスパイラル溝における圧力分布とが異なることとな
り、シール面の全周を平均するとかかる異なった圧力分
布が合成された形となって略均一な圧力分布となる。
【００１１】これによって、静止シール環は傾斜するこ
となくシール面の全面において略均一な変位となって、
シールすきまが均一に保持される。従って従来技術のよ
うに、静止シール環の長さを増大させて、その剛性を増
加させずにシールすきまを常時均一に保持することがで
きる。
となくシール面の全面において略均一な変位となって、
シールすきまが均一に保持される。従って従来技術のよ
うに、静止シール環の長さを増大させて、その剛性を増
加させずにシールすきまを常時均一に保持することがで
きる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施
形態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。
適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施
形態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。
【００１３】図１は本発明の実施形態に係る圧縮機のシ
ール装置の要部断面図、図２は回転シール環の正面図、
図３は静止シール環の変位の状況を示す説明図、図４は
シールすきまの圧力分布図である。図１において、３は
回転体であり、電動モータ、エンジン等の駆動源（図示
省略）に直結されて回転する。４は該回転体３の外周に
固定されたシャフトスリーブであり、該シャフトスリー
ブ４には回転シール環１が固定され、回転体３及びシャ
フトスリーブ４と一体で回転するようになっている。
ール装置の要部断面図、図２は回転シール環の正面図、
図３は静止シール環の変位の状況を示す説明図、図４は
シールすきまの圧力分布図である。図１において、３は
回転体であり、電動モータ、エンジン等の駆動源（図示
省略）に直結されて回転する。４は該回転体３の外周に
固定されたシャフトスリーブであり、該シャフトスリー
ブ４には回転シール環１が固定され、回転体３及びシャ
フトスリーブ４と一体で回転するようになっている。
【００１４】５はハウジング、２は静止シール環であ
り、該静止シール環２はハウジング５の内周寄りの部位
に形成された凹部５ａ内に軸方向に微動可能かつ回転不
能に嵌合されるとともに、ばね６により前記回転シール
環１側に押圧されている。以上の構成は図５〜図６に示
される従来技術に係るシール装置と同様である。
り、該静止シール環２はハウジング５の内周寄りの部位
に形成された凹部５ａ内に軸方向に微動可能かつ回転不
能に嵌合されるとともに、ばね６により前記回転シール
環１側に押圧されている。以上の構成は図５〜図６に示
される従来技術に係るシール装置と同様である。
【００１５】本発明の実施形態に係るシール装置では、
回転シール環１を次のように改良している。即ち、図２
において、回転シール環１の静止シール環２に対向する
シール面１ａには、形状の異なる２つのスパイラル溝１
５ａと１５ｂとを該回転シール環１の円周方向において
交互に配置し、刻設している。スパイラル溝は、図２の
（Ａ）に示す内周側に設けた円周溝１５ｃから外周側へ
向けて長さの異なるスパイラル溝１５ａと１５ｂとを円
周方向において交互に設けている。また、図２の（Ｂ）
に示すスパイラル溝は、外周面から内周側へ向けて長さ
の異なるスパイラル溝１５ａと１５ｂとを円周方向にお
いて交互に設けている。
回転シール環１を次のように改良している。即ち、図２
において、回転シール環１の静止シール環２に対向する
シール面１ａには、形状の異なる２つのスパイラル溝１
５ａと１５ｂとを該回転シール環１の円周方向において
交互に配置し、刻設している。スパイラル溝は、図２の
（Ａ）に示す内周側に設けた円周溝１５ｃから外周側へ
向けて長さの異なるスパイラル溝１５ａと１５ｂとを円
周方向において交互に設けている。また、図２の（Ｂ）
に示すスパイラル溝は、外周面から内周側へ向けて長さ
の異なるスパイラル溝１５ａと１５ｂとを円周方向にお
いて交互に設けている。
【００１６】即ちこの実施形態においては、長さの長い
形状のスパイラル溝１５ａと短い形状のスパイラル溝１
５ｂとを円周方向に沿ってほぼ等間隔に交互に配置して
いる。尚、上記形状の異なるスパイラル溝は、この実施
形態のように長さが異なるものの他、後述するような均
等な圧力分布が得られれば、深さの異なるもの、幅の異
なるもの等、種々の形状を探ることが可能である。ま
た、前記スパイラル溝１５ａ、１５ｂは静止シール環２
に設けてもよく、あるいは回転シール環１及び静止シー
ル環２の双方に設けてもよい。
形状のスパイラル溝１５ａと短い形状のスパイラル溝１
５ｂとを円周方向に沿ってほぼ等間隔に交互に配置して
いる。尚、上記形状の異なるスパイラル溝は、この実施
形態のように長さが異なるものの他、後述するような均
等な圧力分布が得られれば、深さの異なるもの、幅の異
なるもの等、種々の形状を探ることが可能である。ま
た、前記スパイラル溝１５ａ、１５ｂは静止シール環２
に設けてもよく、あるいは回転シール環１及び静止シー
ル環２の双方に設けてもよい。
【００１７】かかるシール装置を備えた圧縮機の運転時
において、回転体３が回転すると、機内１２のガスが、
図１の矢印のように、回転シール環１の外周側から前記
スパイラル溝１０内に導入され、その動圧効果によっ
て、該回転シール環１のシール面１ａと静止シール環２
のシール面２ａとの間に圧力分布が発生する。かかる圧
力分布Ｐによって回転シール環１のシール面１ａと静止
シール環２のシール面２ａとの間に微小なすきま即ちシ
ールすきま１１が形成され、このシールすきま１１を通
して機内１２のガスの微量をリークさせることにより、
圧縮機のシールをなさしめている。
において、回転体３が回転すると、機内１２のガスが、
図１の矢印のように、回転シール環１の外周側から前記
スパイラル溝１０内に導入され、その動圧効果によっ
て、該回転シール環１のシール面１ａと静止シール環２
のシール面２ａとの間に圧力分布が発生する。かかる圧
力分布Ｐによって回転シール環１のシール面１ａと静止
シール環２のシール面２ａとの間に微小なすきま即ちシ
ールすきま１１が形成され、このシールすきま１１を通
して機内１２のガスの微量をリークさせることにより、
圧縮機のシールをなさしめている。
【００１８】この圧力分布は、図２（Ｂ）に示すような
スパイラル溝を有するシール装置の場合、長さの長いス
パイラル溝１５ａ（図２（Ｂ）のＡ−Ａ線）では図４の
（ａ）のように概ね内周側が高く外周側が低くなり、長
さの短いスパイラル溝１５ｂ（図２（Ｂ）のＢ−Ｂ線）
では、図４の（ｂ）のように外周側高く、内周側が低く
なる。従ってかかる圧力分布を有するスパイラル溝１５
ａ、１５ｂを交互に配置することにより、シールすきま
１１の全周を平均すると、図４の（ｃ）に示すように台
形状の圧力分布となり、シールすきま１１の全面におい
て略均一な圧力分布となる。これにより、図３の破線に
示されるように静止シール環２は、半径方向に傾斜する
ことなくかかる均一な圧力分布によりほぼ平行に微小変
位してシールすきま１１は略均一に保持される。
スパイラル溝を有するシール装置の場合、長さの長いス
パイラル溝１５ａ（図２（Ｂ）のＡ−Ａ線）では図４の
（ａ）のように概ね内周側が高く外周側が低くなり、長
さの短いスパイラル溝１５ｂ（図２（Ｂ）のＢ−Ｂ線）
では、図４の（ｂ）のように外周側高く、内周側が低く
なる。従ってかかる圧力分布を有するスパイラル溝１５
ａ、１５ｂを交互に配置することにより、シールすきま
１１の全周を平均すると、図４の（ｃ）に示すように台
形状の圧力分布となり、シールすきま１１の全面におい
て略均一な圧力分布となる。これにより、図３の破線に
示されるように静止シール環２は、半径方向に傾斜する
ことなくかかる均一な圧力分布によりほぼ平行に微小変
位してシールすきま１１は略均一に保持される。
【００１９】
【発明の効果】以上記載のごとく本発明によれば、一方
側のスパイラル溝における圧力分布と、他方側の形状の
異なるスパイラル溝における圧力分布とが異なることと
なり、シール面の全周を平均すると、かかる異なった圧
力分布が合成された形となって、シール面全体では略均
一な圧力分布となる。
側のスパイラル溝における圧力分布と、他方側の形状の
異なるスパイラル溝における圧力分布とが異なることと
なり、シール面の全周を平均すると、かかる異なった圧
力分布が合成された形となって、シール面全体では略均
一な圧力分布となる。
【００２０】これによって、静止シール環は傾斜するこ
となくシール面の全体において略均一な変位となって、
シールすきまが均一に保持され、従来技術のように、静
止シール環の長さを増大にさせて、その剛性を増加させ
ることなくシールすきまを常時均一に保持することがで
きる。従って回転体の軸方向長さを増大させることな
く、シールすきまが均一で高いシール性能を備えたシー
ル装置を得ることができる。
となくシール面の全体において略均一な変位となって、
シールすきまが均一に保持され、従来技術のように、静
止シール環の長さを増大にさせて、その剛性を増加させ
ることなくシールすきまを常時均一に保持することがで
きる。従って回転体の軸方向長さを増大させることな
く、シールすきまが均一で高いシール性能を備えたシー
ル装置を得ることができる。
【図１】本発明の実施形態に係る圧縮機の回転体シール
装置の要部縦断面図である。
装置の要部縦断面図である。
【図２】上記実施形態における回転シール環の部分正面
図である。
図である。
【図３】上記実施形態における静止シール環の変位状況
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図４】上記実施形態におけるシールすきまの圧力分布
図である。
図である。
【図５】従来のシール装置を示す図１対応図である。
【図６】従来のシール装置における回転シール環の部分
正面図である。
正面図である。
【図７】従来のシール装置における静止シール環の変位
状況の説明図である。
状況の説明図である。
１ 回転シール環 １ａ シール面 ２ 静止シール環 ２ａ シール面 ３ 回転体 ４ シャフトスリーブ ５ ハウジング ６ ばね １１ シールすきま
Claims (1)
- 【請求項１】 回転機械の回転体に固定されて回転する
回転シール環のシール面と、該回転シール環に対向して
設けられた静止シール環のシール面との間に形成される
シールすきまにより、前記回転機械の機内と外部とのシ
ールを行なう回転機械のシール装置において、 前記回転シール環のシール面、あるいは前記静止シール
環のシール面の何れか一方または双方に、形状の異なる
スパイラル溝を円周方向に沿って交互に設けて、前記シ
ール面の全周で合成させた圧力分布が均一になるよう
に、一方側のスパイラル溝における圧力分布と他方側の
スパイラル溝における圧力分布とを異なさせて構成した
ことを特徴とする回転機械のシール装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14316297A JPH10318185A (ja) | 1997-05-16 | 1997-05-16 | 回転機械のシール装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14316297A JPH10318185A (ja) | 1997-05-16 | 1997-05-16 | 回転機械のシール装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10318185A true JPH10318185A (ja) | 1998-12-02 |
Family
ID=15332364
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14316297A Pending JPH10318185A (ja) | 1997-05-16 | 1997-05-16 | 回転機械のシール装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10318185A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4861315B2 (ja) * | 2004-06-30 | 2012-01-25 | ツェットエフ、フリードリッヒスハーフェン、アクチエンゲゼルシャフト | 油供給装置 |
| CN103470773A (zh) * | 2013-08-23 | 2013-12-25 | 浙江工业大学 | 仿鸟翼型多通道槽端面密封结构 |
| CN105508617A (zh) * | 2016-02-03 | 2016-04-20 | 张家港市鑫泉密封件有限公司 | 防止二次污染的集装式机械密封 |
| CN107228197A (zh) * | 2017-06-12 | 2017-10-03 | 淮海工学院 | 一种基于槽底微造型设计的干气密封开槽方法及其装置 |
-
1997
- 1997-05-16 JP JP14316297A patent/JPH10318185A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4861315B2 (ja) * | 2004-06-30 | 2012-01-25 | ツェットエフ、フリードリッヒスハーフェン、アクチエンゲゼルシャフト | 油供給装置 |
| CN103470773A (zh) * | 2013-08-23 | 2013-12-25 | 浙江工业大学 | 仿鸟翼型多通道槽端面密封结构 |
| CN105508617A (zh) * | 2016-02-03 | 2016-04-20 | 张家港市鑫泉密封件有限公司 | 防止二次污染的集装式机械密封 |
| CN107228197A (zh) * | 2017-06-12 | 2017-10-03 | 淮海工学院 | 一种基于槽底微造型设计的干气密封开槽方法及其装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20040907 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20041108 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050812 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20051202 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |