JPS61256065A

JPS61256065A - 軸周形シ−ル装置

Info

Publication number: JPS61256065A
Application number: JP9743085A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Fuse; 敏彦布施
Original assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Current assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Priority date: 1985-05-08
Filing date: 1985-05-08
Publication date: 1986-11-13

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、複数の円弧状セグメントをリング状に連繋し
てなる拡径変形可能なシールリングを、回転軸に外嵌さ
せた状態で、シールハウジング側に回転不能に保持させ
てある軸周形シール装置に関するものである。

（従来技術）この種軸周形シール装置は、シールリングと回転軸との
相対回転部分で高圧側の流体を低圧側から遮蔽シールさ
せるように構成されたもので、従来からも種々の構造の
ものが提案されているが、一般には、シールリングと回
転軸とが常時接触状態に維持されるようにした接触形の
ものと、セグメントの内径部つまりシールリングの内周
部にレイリステップの如き動圧発生溝を形成して、回転
軸の回転に伴いこれとシールリングとの対向周面間に動
圧を生ぜしめ、もってシールリングが回転軸と非接触の
拡径変形状態に保持されるようにした非接触形のものと
に大別される。

ところで、このような軸周形シール装置にあっては、シ
ールリングつまりセグメントを回転軸の構成材（例えば
ステンレス鋼等）よりも軟質の材料（例えばカーボン等
）で−成形して、シールリングと回転軸との摩擦によっ
ては装置の維持管理上回転軸が摩損されないように図っ
ていると共に、シールリングの内周部がある程度摩耗し
た場合にも、シールリングがセグメントを緊縛するガー
タスプリングの弾性力によってその摩耗量に応じて縮径
変形せしめられて、所期のシール機走が維持されるよう
に図っている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、接触形のものでは、シールリングと回転
軸とが直接に接触しているため、シールリング内周部の
摩耗が激しく、短期間のうちにシールリングの縮径変形
ではカバーし切れない程に摩耗してしまい易く、装置寿
命が極めて短い、しかも、シールリングと回転軸との接
触部分での発熱が大きく、何らかの冷却手段を必要とす
る。

この点、非接触形のものでは、シールリングと回転軸と
の間の摩擦力が極めて小さいため、シールリングの摩耗
も少なく、冷却手段も必ずしも必要としないが、装置寿
命上なお問題がある。

すなわち、回転軸の発停時には、回転軸の回転速度が小
さいため、シールリングを回転軸と非接触の状態に保持
させるに十分な動圧が得られず、シールリングは回転軸
と接触せしめられることになる。したがって、回転軸の
発停が繰返されることにより、動圧発生溝は動圧を発生
させるため数ＪＬＩＩ乃至数十蒔鳳程度の溝深さの極め
て浅いものであることとも相俟って、比較的短期間のう
ちに、動圧発生溝が摩耗により消失してしまい、非接触
形としての利点を奏し得なくなり、装置寿命を、接触形
のものに比しては向、上させ得るものの、さほど有効に
向上させ得ることにはならない、しかも、セグメントの
形状ないしはこれを構成するカーボン等の性質上、上記
した如き極めて溝深さの浅い動圧発生溝を形成しておく
ことが困難であるといった溝加工上の問題もある。

本発明は、かかる従来のものにおける諸問題を解決し、
長期に亘って良好なシール機能を発揮しうる軸周形シー
ル装置を提供するものである。

（問題点を解決するための手段）この課題を解決した本発明の軸周形シール装置は、特に
、回転軸の外周部に、その円周方向に並列する複数の動
圧発生溝を、該各動圧発生溝の少なくとも一部がシール
リングの内周面と重合するように形成したものである。

（作用）かかる構成によれば、回転軸の回転時においては、動圧
発生溝の存在によりシールリングと回転軸との間に動圧
が生じ、この動圧の作用によってシールリングは回転軸
と非接触の拡径変形状態に保持される。このため、シー
ルリングの内周部はこれが摩耗されることは殆どない。

また回転軸の発停時においては、回転軸の回転速度が低
く、シールリングは回転軸に接触せしめられ、シールリ
ングの内周部は摩耗することになるが、かかる摩耗は極
く僅かであるから、シールリングの縮径変形によって十
分カバーすることができ、シール機能を低下させること
はない、しかも、動圧発生溝は１回転軸の発停時に摩耗
されることとなるシールリングの内周部ではなく、摩耗
されない回転軸の外周部に形成されているから、上記発
停時におけるシールリングと回転軸との接触による摩耗
によっては消失されることがない。

したがって１回転軸の発停が繰返された場合にも、爾後
回転軸が所定の回転速度で回転されると、シールリング
は再び非接触の状態に保持され、非接触形の利点をその
まま担保しうるのである。

（実施例）以下、本発明の構成を第１図〜第３図に示す実施例につ
いて具体的に説明する。

すなわち、第１図に示す軸周形シール装置は。

シールリング１の円形内周部１５１とこれを同心的に貫
通する回転軸２の外周部との間に配設されており、シー
ルハウジング１の内周部１ａにＯリング３を介して内嵌
された有底円筒状のシールケース４と、該シールケース
４内に回転軸２に外嵌させた状態で回転不能に保持され
たシールリング５とを備えていて１回転軸２とシールリ
ング５との相対回転部分で高圧側Ａの流体を低圧側（大
気側）Ｂから遮蔽シールしうるように構成されている。

シールリング５は、第２図及び第３図に示す如く１両端
部に形成した突部８ａ及び凹部ｅｂを互いに係合させて
リング状に配置した複数の円弧状セグメント６・・・を
、各セグメント６の外径部に形成した凹溝８Ｃに係合さ
せたガータスプリング７でもって、拡径変形可能に緊縛
連繋させてなるもので、ガータスプリング７の弾性力に
抗して若干拡径変形させた状席（第２図状態）で回転軸
２に外嵌させると共に、シールケース４の底壁４ａに突
設せる各回り止めビン８を各セグメント６の係合凹部６
ｄに係合させることによって、シールハウジングｌ側つ
まりシールケース４に回転不泄に且つ軸線方向移動可能
に保持されている。各係合凹部８ｄはシールリング５の
径方向において各回り止めビン８が相対的に所定量移動
できる大ぎさのものとされていて、シールリング５の拡
径及び縮径変形を一定の範囲で許容しうるように工夫さ
れている。また、シールリング５は、シールケース４に
スナップリング３を介して取付けた押え板１０と各セグ
メント６との間に介装したスプリング１１・・・によっ
て、シールケース４の底壁４ａに押圧せしめられている
。さらに、各セグメント６のシールケース底壁４ａに接
触する面には、第１図及び第３図に示す如く、内径側縁
部に沿う凹溝６ｅと該凹溝６ｅから外径側縁部へと延び
る凹溝６ｆ・・・が形成されていて、高圧側Ａの流体に
よってシールリング５のシールケース底壁４ａへの接触
圧が必要以１；に高くならないように工夫しである。各
凹溝Ｂｅ、Ｂｆの溝深さは０．５〜１．０１曹であるこ
とが望ましい。

なお、回転軸２は、ステンレス鋼、タングステンカーバ
イド等の焼結合金等の硬質材料で成形されたもの、若し
くは表面を硬質クロムメッキ等の硬質材料で被覆した硬
質性のものであり、シールリング５つまり各セグメント
６は、回転軸２の構成材よりも軟質のカーボン、ホワイ
トメタル等の軟質材で成形されたものである。

而して、回転軸２の外周部には、第１図に示す如く、高
圧側Ａ方向且つ回転軸２の回転方向（矢印方向）へ傾斜
する直線状の複数の動圧発生溝１２・・・が、回転軸２
の円周方向に等間隔を隔てて並列形成されている。各動
圧発生溝１２の一端部１２ａはシールリング５の内周面
のシールケース底壁４ａ（ＩＩの端縁の近傍位に位置さ
れており、他端部１２ｂはシールリング５の内周面から
高圧側Ａ方向へ適宜量食み出した位置に位置されている
。

したがって、かかる動圧発生溝１２・・・の存在により
、回転軸２が所定の回転速度で回転せしめられると、回
転軸２とシールリング５との対向周面間には、高圧側Ａ
の流体の粘性と相俟ったボンピング作用によって動圧が
発生し、この動圧の作用によってシールリング５が回転
軸２と非接触の状態に拡径変形され、ガータスプリング
７の弾性力及びシールリング５の外周部に作用する流体
圧力と前記動圧による拡径変形力とがバランスされて、
かかる非接触状態に保持されるのである。

ところで、各動圧発生溝１２の溝深さは、回転軸２の回
転速度、ガータスプリング７の弾性力及び高圧側Ａの流
体の圧力つまりシールリング５の外周部に作用する流体
圧力等の諸条件に応じて、シールリング５をこれと回転
軸２との相対回転部分で良好なシール機能を発揮しうる
非接触状態に保持させるに足る動圧が発生せしめられる
ように設定しておくものであり、通常は数、＋４１乃至
十数ｐ層の範囲内で設定される。！ｈ圧発生溝１２・・
・の傾斜角度、巾、長さ及び間隔等も、かかる条件を満
足しうるように設定しておくものである。

なお、動圧発生溝１２・・・は１回転軸２がスリーブを
備えたものであるときはスリーブの外周部に形成してお
くこと勿論であり、直線状とせず曲線状のものとしても
、回転軸２の軸線に平行状のものとしてもよい。また、
各動圧発生溝１２は、その少なくとも一部がシールリン
グ５の内周面と重合するように形成されておればよいも
ので、例えば全体がシールリング５の内周面と完全に重
合していてもよい。

また、本発明は、前記実施例の軸周形シール装置が対向
状に並列せしめられ、その間にＮ７等のパージガスを射
入するように構成されたタイプのものにも、前記実施例
同様に適用できる。

（発明の効果）以上の説明からも容易に理解されるように、本発明の軸
周形シール装置にあっては、シールリングの内周部が、
回転軸の回転時においては殆ど摩耗されることがなく、
回転軸の発停時において僅かに摩耗されるにすぎない、
しかも、動圧発生溝が、シールリングと回転軸との間の
摩擦によって摩耗され易いシールリングの内周部ではな
く、回転軸の外周部に形成されていることから、回転軸
の発停の繰返しによって消失するようなことがない。

したがって、本発明によれば、シールリングの摩耗を極
力少なからしめ、長期に亘って良好なシール機能を発揮
し得る軸周形シール装置を提供できるのである。しかも
、動圧発生溝を正確且つ容易に形成しておくことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明に係る軸周形シール装置の一実
施例を示したもので、第１図は装置の縦断側面図、第２
図は第１図の■−■線に沿う要部の縦断背面図、第３図
はセグメントの斜視図である。ｌ・・・シールハウジング２・・・回転軸４・・・シールケース（シールハウジング側）５・・・
シールリング６・・・セグメント７・・・ガータスプリング８・・・回り止めピン！２・・・動圧発生溝特許出願人　　　　日本ピラー工業株式会社代　理　人
　　　　弁理士　　鈴江　孝−第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

複数の円弧状セグメントをリング状に連繋してなる拡径
変形可能なシールリングを、回転軸に外嵌させた状態で
シールハウジング側に回転不能に保持させてある軸周形
シール装置において、回転軸の外周部に、その円周方向
に並列する複数の動圧発生溝を、該各動圧発生溝の少な
くとも一部がシールリングの内周面と重合するように形
成して、回転軸の回転に伴いこれとシールリングとの対
向周面間に動圧を生ぜしめるように構成したことを特徴
とする軸周形シール装置。