JPS5920059B2 - ガス封止軸封装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、軸と共に回転しかつ回転しない環に対して平
らな半径方向間隙を形成する半径方向密封面をもつ環を
重重封止ガスにより密封間隙に生ずる軸方向ガス力と反
対の方向に向く押圧力を回転しない環が受けている、軸
封装置に関する。

このような軸封装置では、満足すべき機能にとって重要
な前提条件は、回転する密封環および静止部分またはハ
ウジングに対して回転しない密封環があらゆる方向に可
撓的に保持されていることである。

このような軸封装置において、１つあるいはそれ以上の
変形可能な密封壁によって、回転しない環を静止部分ま
たはハウジングと結合することは、公知である。

さらに封止ガスの供給管路または穴を三日月状溝または
凹所へ開口させて、回転する環と回転しない環との間の
密封間隙へ封止媒体を均一に分布することも公知である
。

この軸封装置では、軸方向力は、空気静力学的気体軸受
のように、主として気体の静圧により生ずる。

しかし空気静力学的軸封装置では、密封間隙の均一な間
隔を生ずるための安定化力は、比ΔＦ／Δｈ（ΔＦは軸
方向力の変化、Δｈは密封間隙の幅の変化）に関係し、
一定の封止ガス供給圧力でかつ小さい密封間隙では、小
さいので、回転しない密封環が傾斜していると、回転す
る密封環に接触する可能性がある。

しかし大きい密封間隙を常に維持することはできない。

なぜならば、封止ガスの供給圧力が大きくかつ押圧力が
大きいと、この大きい密封間隙により封止ガスの漏れが
大きくなりすぎ、また封止ガスの供給圧力が小さくかつ
押圧力が小さいと、不安定になる傾向があるからである
。

第１図には、このような空気静力学的軸封装置における
軸方向力Ｆを、密封間隙の幅りの関数として示しである
。

本発明の課題は、この無接触軸封装置を改良することに
ある。

化学処理ガスに対して密封を行なう軸封装置に２いて、
この課題を解決するため本発明によれば、回転しない密
封環の中間区域に設けられる三日月状溝の両側で外縁範
囲および（あるいは）内縁範囲において、回転しない密
封環の間隙側あるいは回転する密封環の間隙側に、渦巻
き状に湾曲する複数の溝状凹所が設けらへこれらの溝状
凹所が外方または内方から三日月状溝の方へ延びて、隣
接する空間にある媒体に対して中間区域の方向へ向く供
給流が形成される。

溝状凹所は（１００１ないし０．５７７１７７１の深さ
とすることができる。

これらの凹所は、比ΔＦ／Δｈによって特徴づけられて
密封間隙の均一の間隙を生ずる安定化力が密封間隙の小
さくなるにつれて増大するよらな空気動力学的気体軸受
のように、作用する。

しかしこの安定化力は、比較的高い回転数においてはじ
めて有効になる。

図面の第２図には、このような空気動力学的軸封装置に
おける軸方向力Ｆが、異なる回転数Ｎについて、密封間
隙の幅りの関数として示されている。

軸方向力が有効になると、封止ガスの消費をできるだけ
小さくするために、封止ガス供給圧力の低減によって、
ポケットへの封止ガス供給を減少することができる。

極端な場合、絞りによって封止ガスの供給を完全に絞る
ことができる。

それにより次の利点が得られる。

筐ず軸が静止しており、また回転数が低い場会空気静力
学的ポケット軸受の効果により、全周において確実な密
封を行ないながら大きい間隙が生ずる。

全回転数では、軸封装置の空気動力学的部分のこの全効
果が、高い支持能力でもって、封止ガスのできるだけ小
さい漏れ量で得られる。

すなわち密封環の中間範囲にある封止ガス区域を、隣接
空間からそれぞれこの中間範囲の両側へ供給されるこれ
ら隣接空間の媒体により区画されかつ三日月状溝により
助長される圧力クッションの形に形成することにより、
密封環相互の支持能力をそこなうことなく、三日月状溝
へ供給される封止ガスを著しく減少し、はとんど零にす
ることができる。

なぜならば、封止ガスの両側には、隣接する空間から流
入する媒体が存在するからである。

第３図ないし第６図に示された実施例について本発明を
以下に説明する。

第３図には、軸と結合されて回転する密封環が１で、ま
た回転しない密封環が２で示されている。

回転しない密封環２は、ベロー３により軸封装置ハウジ
ング４と結合されている。

このベロー３は、回転しない密封環２に対して、回転す
る密封環１の方へ軸方向の押圧力を及ぼす。

封止ガスの供給は、静止状態および低回転においては、
回転しない密封環２にある三日月状溝６ニ開口する管路
５によって行なわれる。

この溝６へ入る前に、封止ガスは絞りＩを通って流れる
。

封止ガスはある圧力を受けるので、半径方向密封面に圧
力パッドが形成され、押圧力に抗して密封環２を密封環
１からある間隔だけ離した状態に保ち、それにより半径
方向密封間隙８も維持される。

密封環２の外方部分には、空気動力学的に作用する複数
の凹所９が切込まれており、この実施例テハ、これらの
凹所は渦巻き状溝として形成され、半径方向密封間隙８
に隣接する空間１０から封止ガスがこれらの溝へ流入し
・内方部分には、類似の凹所１１があり、これらの凹所
へは、封止される機械の内部にあるガスが流入する。

これらの溝状凹所は０．００１ないしｏ、！５ｍｍの深
さであるのがよい。

回転数が高くなると、これらの凹所９，１１の範囲には
動力学的圧力パッドが形成され、この圧力パッドにより
、供給管路５を通しての封止ガス供給が減少する場合に
も、密封環１と２との接触を防止する軸方向力が生ずる
。

空間１２に封止ガスが存在し、空間１０に機械内部のガ
スが存在する場合にも、同じことが当てはまる。

必要な軸方向力があまり大きくなく、密封に対する要求
があまり大きくない場合には、動力学的に作用する内方
あるいは外方の凹所を省略することもできる。

本発明の別の構成では、動力学的に作用する凹所が回転
する密封環に設けられ、一方回転しない密封環はこの範
囲に平らな終端面をもっている。

第５図および第６図には、回転する密封環１の外方範囲
にのみ、動力学的に作用する凹所１３をもつような軸封
装置が示されている。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来および本発明のガス封止軸封
装置の密封間隙の幅と軸方向力との関係を示す線図、第
３図は本発明による軸封装置の断面図、第４図は第３図
のＩ−Ｉ線に沿う回転しない密封環の平面図、第５図は
本発明による軸封装置の他の実施例の断面図、第６図は
第５図の■■−■線に沿う平面図である。 １・・・・・・回転する密封環、２・・・・・・回転し
ない密封環、３・・・・・・ベロー、４・・・・・・軸
封装置・・ウジング、５・・・・・・封止ガス管路、６
・・・・・・三日月状溝、７・・・・・・絞り、８・・
・・・・半径方向密封間隙、９，１１．１３・・・・・
・溝状凹所。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 軸封装置の平なら半径方向密封間隙が、軸と共に回
   転する密封環と、あらゆる方向へ可撓的で同時に密封を
   行なう素子を介して押付けられる回転しない密封環とに
   より形成され、封止ガスが、絞りを備えた供給穴を通っ
   て、回転しない密封環の間隙側を形成する面にある三日
   月状溝へ供給される軸封装置において、回転しない密封
   ＠２の中間区域に設けられる三日月状溝６０両側で外縁
   範囲および（あるいは）内縁範囲において、回転しない
   密封環２０間隙側あるいは回転する密封環１０間隙側に
   、渦巻き状に湾曲する複数の溝状凹所９．１１が設けら
   れ、これらの溝状凹所９，１１が外方または内方から三
   日月状溝６の方へ延びて、隣接する空間１０または１１
   にある媒体に対して中間区域の方向へ向く供給流が形成
   されることを特徴とする、ガス封止軸封装置。 ２ 溝状凹所９，１１が０．００１ないし０．５７７１
   ７７１の深さであることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載のガス封止軸封装置。