JPS6237573A - Shaft seal device - Google Patents

Shaft seal device

Info

Publication number
JPS6237573A
JPS6237573A JP17817385A JP17817385A JPS6237573A JP S6237573 A JPS6237573 A JP S6237573A JP 17817385 A JP17817385 A JP 17817385A JP 17817385 A JP17817385 A JP 17817385A JP S6237573 A JPS6237573 A JP S6237573A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ring
stationary ring
sealing
pressure
space
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP17817385A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0219351B2 (en
Inventor
Yoshiichi Kimura
芳一 木村
Shotaro Mizobuchi
庄太郎 溝淵
Katsumi Sasaki
勝美 佐々木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebara Corp
Ebara Research Co Ltd
Original Assignee
Ebara Corp
Ebara Research Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ebara Corp, Ebara Research Co Ltd filed Critical Ebara Corp
Priority to JP17817385A priority Critical patent/JPS6237573A/en
Publication of JPS6237573A publication Critical patent/JPS6237573A/en
Publication of JPH0219351B2 publication Critical patent/JPH0219351B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Mechanical Sealing (AREA)

Abstract

PURPOSE:To eliminate the need of a sealed liquid pressure increasing device by providing spiral grooves extending from the vicinity of a boundary between sliding surfaces divided in the inside and outside diameter directions to the high pressure side where there is a sealed fluid on one of the inside and outside diameter sliding surfaces. CONSTITUTION:A plane sealing surface 11 of a rotary ring 1 fixed to a fixed shaft 3 and sealing surfaces 21a, 21b of static rings 2a, 2b divided in the directions of the inside and outside diameters are sliding surface which are adapted to slide through a liquid film. The sealing surface 21a comprises a spiral groove portion 9 where plane top portions 9a and spiral grooves 9b are alternately arranged, and a flat portion 10 which is positioned outside the spiral groove portion and on the same plane with the top portion 9a. The static ring 2a is provided with a supply hole 22 for connecting a space enclosing a spring 6 between the static rings 2a, 2b and a peripheral groove 19 disposed on the outer periphery of the static ring 2a, and the supply hole 22 is connected to a space L where there is a supply source for a sealed liquid by a supply hole 7 connecting the peripheral groove 19 and the space L.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 「産業上の利用分野」 本発明は回転軸の軸封装置、特にメカニカルシールのよ
うに端面シールを行ない有毒とか可燃性の気体或は液体
のように絶対に漏らしては困る流体の軸封装置に関する
[Detailed Description of the Invention] [Objective of the Invention] "Industrial Application Field" The present invention is a shaft sealing device for a rotating shaft, in particular, an end face seal such as a mechanical seal, and a sealing device for sealing a rotary shaft such as a toxic or flammable gas or liquid. This invention relates to a shaft sealing device for fluid that must never leak.

「従来の技術」 従来のこの種の装置例を縦断面図の第に図に示す。図に
おいて、ケーシングダ内の空間Hは高圧の密封流体が封
ぜられており、Aはケーシング弘の外部側の大気のある
空間であって、空間Hの密封流体を大気側空間Aへ流出
するのを防止しようとするものであり、回転軸3に一体
又は固定された回転リング/の密封面//と静止リング
コの密封面二/が流体潤滑あるいは境界潤滑状態で摺動
するようになっている。
``Prior Art'' An example of a conventional device of this kind is shown in Figure 1 in a vertical cross-sectional view. In the figure, a space H inside the casing is sealed with a high-pressure sealing fluid, and A is a space outside the casing where there is an atmosphere, and the sealing fluid in the space H flows out to the atmosphere side space A. The sealing surface of the rotating ring integrally or fixed to the rotating shaft 3 and the sealing surface 2 of the stationary ring slide in a state of fluid lubrication or boundary lubrication. There is.

静止リングコはケーシング弘に対してばね3で軸方向に
押されているが、ケーシング弘に不図示の廻り止め部材
で係止され回転はしないようになっている。また静止リ
ングコがケーシング弘に滑合し、軸方向にすべるところ
にはQ IJングtが設けてあり、空間Hと空間りを分
けている。空間りと大気側空間Aはケーシンググに密封
固定したカバー/lの端面にフローティングリングシー
ルコ6がケーシングlとフローティングリングシール2
乙の間の軸方向に配したばね/3により圧接されている
The stationary ring is pushed in the axial direction by a spring 3 against the casing rod, but is locked to the casing rod by a rotation stopper (not shown) so that it does not rotate. In addition, a Q IJ ring is provided where the stationary ring slides into the casing and slides in the axial direction, separating the space H from the space. A floating ring seal 6 is attached to the end face of the cover/l which is sealed and fixed to the casing l and the air side space A is connected to the casing l and the floating ring seal 2.
It is pressed by a spring /3 arranged in the axial direction between the two.

空間Hの密封流体の圧力pに対してp+△p(Δpは数
Kp/crR2)の圧力流体が供給孔7をとおり空間り
に供給されており、回転リング/と静止リングコの密封
面//、2/間は端面シール効果により、上記Δpの圧
力差によって、空間りの液体が空間Hへ漏洩するのを防
止すると共にフローティングリングシール2ふと回転軸
3間の摺動面により空間りの液体の大気側空間Aへの漏
洩を抑えている。
A pressure fluid of p+Δp (Δp is several Kp/crR2) relative to the pressure p of the sealing fluid in the space H is supplied to the space through the supply hole 7, and the sealing surfaces of the rotating ring/ and the stationary ring// , 2/, due to the end face sealing effect, the pressure difference of Δp prevents the liquid in the space from leaking into the space H, and the sliding surface between the floating ring seal 2 and the rotating shaft 3 prevents the liquid in the space from leaking. leakage into the atmosphere side space A is suppressed.

「発明が解決しようとする問題点」 この装置は■高圧流体を密封する場合にはそれを封じ込
む液体の圧力を上昇するための特別の供給装置を必要と
する。■密封流体とそれを封じ込む液体の差圧を常に一
様に制御する必要がある。■接触形シールであるために
密封条件が厳しければどうしても信頼性に欠け、寿命が
短かい。■空間L LE高圧でありフローティングリン
グシール26で液体が漏れることにより大気圧状態にな
るため損失が大である。■高圧流体を密封するため、高
圧流体よりも高圧のそれを封じ込む液体を大気側空間に
対して密封するための軸封手段が必要であり、高圧であ
るため簡単なものでは済まされない場合もあり、軸封装
置全体の軸方向長さを極めて犬とせざるを得ないことも
ある。等の問題を持っている。
``Problems to be Solved by the Invention'' This device requires: (1) When sealing high-pressure fluid, a special supply device is required to increase the pressure of the liquid to be sealed. ■It is necessary to always control the differential pressure between the sealing fluid and the liquid that confines it. ■Since it is a contact type seal, if the sealing conditions are strict, it will inevitably lack reliability and have a short lifespan. ■Space L LE is under high pressure, and when liquid leaks from the floating ring seal 26, it becomes atmospheric pressure, resulting in large losses. ■In order to seal the high-pressure fluid, a shaft sealing means is required to seal the liquid, which has a higher pressure than the high-pressure fluid, from the atmosphere side space, and because of the high pressure, a simple one may not be enough. In some cases, the axial length of the entire shaft sealing device must be made extremely long. I have such problems.

本発明は回転軸の軸封を端面シールで行うような構成の
軸封装置における上記問題点を解消し、信頼性高く、特
別な昇圧装置を必要とせず且つ軸方向長さの短かい軸封
装置を提供することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned problems in a shaft sealing device configured to seal a rotating shaft with an end face seal, and provides a shaft sealing device that is highly reliable, does not require a special pressure booster, and has a short axial length. The purpose is to provide equipment.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

「問題点を解決するための手段」 本発明は回転リング又は静止リングの何れかが内外径方
向で分割されて内外径方向に端面の摺動面を構成し、内
外径方向に分割された夫々の摺動面と分割されない回転
リング又は静止リングの端面の摺動面とは夫々が押圧手
段により圧接しており、内外径方向に分割された回転リ
ング又は静止リングの内外径方向の分割部は摺動面間を
外部に対して遮断する如く密封され、内外径方向の摺動
面の何れかに内外径方向に分割されている摺動面の境界
附近より始まり、密封流体のある高圧側に向って行止る
ようにスパイラル溝を設け、且つ静止リング側に該境界
附近と低圧流体供給源とを連通ずる通路を設けた軸封装
置である。
``Means for Solving the Problems'' The present invention provides that either a rotating ring or a stationary ring is divided in the inner and outer radial directions to form sliding surfaces of end faces in the inner and outer radial directions, and each of the divided rings in the inner and outer radial directions is The sliding surface of the rotary ring or the sliding surface of the end face of the undivided rotating ring or stationary ring are in pressure contact with each other by pressing means, and the divided portion of the rotating ring or stationary ring that is divided in the internal and external radial directions is The sliding surface is sealed so as to isolate it from the outside, and the sliding surface is divided into either the inner or outer radial direction. This is a shaft sealing device in which a spiral groove is provided so as to end in one direction, and a passage is provided on the stationary ring side to communicate the vicinity of the boundary with a low-pressure fluid supply source.

「作 用」 低圧の液体の供給源から静止リングを含む通路を通って
内外径方向で分割された回転リング又は静止リングの摺
動面の境界附近でスパイラル溝の低圧側を連通ずる環状
隙間に低圧液体が送り込まれており、回転軸が回転する
と回転リングが回転し、スパイラル溝の効果によりスパ
イラル溝の行止まる高圧側に低圧側の液体が移動して昇
圧され動圧が発生する。この昇圧された液体により高圧
側の摺動面の対向平面部で密封流体の軸封を行なう。別
個押圧手段により押圧されている低圧側の摺動面の対向
平面部で大気側との軸封が行われる。
"Function" A low-pressure liquid is passed from a supply source through a passage containing a stationary ring to an annular gap that communicates the low-pressure side of a spiral groove near the boundary of the sliding surface of a rotating ring or a stationary ring that is divided in the radial direction. Low-pressure liquid is fed in, and when the rotating shaft rotates, the rotating ring rotates, and due to the effect of the spiral groove, the liquid on the low-pressure side moves to the high-pressure side where the spiral groove stops, increasing the pressure and generating dynamic pressure. This pressurized liquid seals the sealing fluid on the opposing flat surface of the sliding surface on the high pressure side. Shaft sealing with the atmosphere side is performed at the opposing flat portion of the sliding surface on the low pressure side that is pressed by a separate pressing means.

「実施例」 以下、本発明の実施例を図面により説明する。"Example" Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は縦断面図である。第5図の従来例と同様ケーシ
ング内の空間Hに(J高圧の密封流体が封ぜられており
、Aはケーシングダの外部側の大気側空間である。空間
りに備える供給装置から封入液体が供給されているが空
間Hの密封流体と同圧以下の圧力でもよく大気圧と等し
くてもよい。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view. As in the conventional example shown in Fig. 5, a high-pressure sealed fluid is sealed in the space H in the casing, and A is the space on the outside of the casing on the atmosphere side. is supplied, but the pressure may be equal to or lower than the pressure of the sealing fluid in space H, and may be equal to atmospheric pressure.

回転軸3に一体又は固定された回転リング/の平面の密
封面//と内外径方向で分割された静止リングコa、、
2bの密封面2/&、−7bが液膜を介して摺動する摺
動面になっている。静止リングコaとケーシング1間に
は軸方向にばねよが配され、ばねよにより静止リング2
aは回転リングlに向って軸方向に押されているかケー
シング弘に不図示の回り止め部材で係止され回転しない
ようになっている。また静止リング2aがケーシング弘
に滑合している円筒状部分には並列してQ IJングg
が設けである。
A flat sealing surface of a rotating ring integrally or fixed to the rotating shaft 3, and a stationary ring core a divided in the inner and outer radial directions.
The sealing surfaces 2/& and -7b of 2b are sliding surfaces that slide through the liquid film. A spring guard is disposed in the axial direction between the stationary ring core a and the casing 1, and the spring guard allows the stationary ring 2 to
A is pushed in the axial direction toward the rotating ring l, or is locked to the casing plate with a rotation stopper (not shown), so that it does not rotate. In addition, the cylindrical part where the stationary ring 2a is slidably fitted to the casing ring is parallel to the QIJ ring.
is the provision.

静止リングコbは静止リング、2aに円筒状部分で滑合
しており、滑合部で静止リング2bの円周方向の溝に嵌
入した○リング/Jにより、静止リング2a、コb間の
嵌合部を密封し、回転リングlと静止リング、2a、、
2bとの間の摺動面をその外部側の大気側空間Aと遮断
している。
The stationary ring b is slidably fitted to the stationary ring 2a at a cylindrical portion, and the ○ ring/J fitted into the circumferential groove of the stationary ring 2b at the sliding part creates a fit between the stationary ring 2a and b. Seal the joint and connect the rotating ring l and stationary ring 2a.
2b is isolated from the atmosphere side space A on the outside thereof.

静止リング2aの中心孔は拡径して円孔13となってお
り、静止リングλbの拡径軸部16がゆるく嵌入してい
る。静止リングJa、2bの拡径による肩部/7./l
に圧縮ばね6の座巻部が当接している。このばね6は回
転軸3を中心とするつるまきばね、又は皿ばね或は静止
リング2bの周上に適当数配したつるまきばね等何れで
もよい。
The center hole of the stationary ring 2a has an enlarged diameter to form a circular hole 13, into which the enlarged diameter shaft portion 16 of the stationary ring λb is loosely fitted. Shoulder portion due to diameter expansion of stationary ring Ja, 2b/7. /l
The end turn portion of the compression spring 6 is in contact with. The spring 6 may be a helical spring centered around the rotating shaft 3, a disc spring, or a suitable number of helical springs arranged around the stationary ring 2b.

静止リング、2aの密封面コ/aは正面図の第2図に示
すように平面の頂部9aとスパイラル溝91)が交互に
並ぶスパイラル溝部9とその外側に位置して頂部qaと
同一平面のフラット部/Qから成る。各スパイラル溝9
bは中心側で突抜けている。静止リングコaには静止リ
ングコa、J1+間のばね6を納めた空間とQIJング
j。
As shown in FIG. 2 in the front view, the sealing surface qa of the stationary ring 2a is located outside the spiral groove portion 9 in which the flat top portion 9a and the spiral groove 91 are arranged alternately and is flush with the top portion qa. Consists of flat part/Q. Each spiral groove 9
b penetrates through the center side. The stationary ring core a has a space containing a spring 6 between the stationary ring core a and J1+, and a QIJ ring j.

を間の静止リングコaの外周に設けた円周溝/デとを連
通ずる供給孔ココが設けられ、円周@/yと空間りを通
ずる供給孔7により、供給孔ココは図外の封入用液体の
供給源のある空間りに通じている。静止リング2bの密
封面21bは回転リングlの密封面//に接し得る平面
である。
A supply hole here is provided which communicates with the circumferential groove /D provided on the outer periphery of the stationary ring core a between. It opens into a space with a source of liquid for use. The sealing surface 21b of the stationary ring 2b is a plane that can touch the sealing surface // of the rotating ring l.

回転軸3の回転方向は第2図において反時計方向の回転
であってボンピング作用によりスパイラル溝?bは中心
側の開放端より液体を巻き込み、外周に向って動圧が発
生して昇圧し、スパイラル溝?bの終端部(最外周部)
では空間Hの密封流体の圧力よりもわずかに高い圧力が
発生し、また密封面//、コ/IL  間には液膜が形
成され、両密封面ii、、2ta間は流体潤滑される。
The direction of rotation of the rotating shaft 3 is counterclockwise in FIG. 2, and a spiral groove is formed due to the pumping action. b involves the liquid from the open end on the center side, generates dynamic pressure toward the outer periphery, increases the pressure, and forms a spiral groove? Terminal part of b (outermost part)
In this case, a pressure slightly higher than that of the sealing fluid in space H is generated, and a liquid film is formed between the sealing surfaces ii, 2ta, and fluid lubrication occurs between the sealing surfaces ii, 2ta.

この流体潤滑の液膜の最大圧力は空間Hの密封流体が浸
入しないか、もしくは空間り側の液体が微小量空゛間H
側へ洩れるようにする。このようにすることにより、空
間H側の密封流体が有害、或は自体有害でなくとも洩れ
ることにより重大な支障を及ぼすものである場合に特効
がある。密封面//、21b間は通常の端面シールと同
様ばね6及び封入液体の圧力により押圧される静止リン
グ、2bが回転リング/に圧接しようとすることにより
得られる密封作用である。
The maximum pressure of the liquid film of this fluid lubrication is determined by the fact that the sealing fluid in the space H does not enter, or the liquid on the space side is in a very small amount.
Allow it to leak to the side. This is particularly effective when the sealing fluid on the space H side is harmful, or even if it is not harmful in itself, it will cause serious problems if it leaks. The sealing effect between the sealing surfaces // and 21b is obtained when the stationary ring 2b, which is pressed by the pressure of the spring 6 and the sealed liquid, tries to come into pressure contact with the rotating ring /, similar to a normal end seal.

密封面//、−/aの負荷をW、スパイラル溝?b終端
部の圧力をpg  とすると、完全に密封面//、2/
FLに流体膜が形成された場合には W=a pg・・
・・の となる。aはスパイラル溝9bの溝形状、溝本
数、溝深さ等によって決まる係数である。一方、密封面
//、コ/ILの押付荷重Wは密封流体の圧力p、封入
液体の圧力po、Sl、s2は押付部の面積で81=π
(r22− r12)ただし。
Load on sealing surface //, -/a W, spiral groove? b If the pressure at the end is pg, then the completely sealed surface //, 2/
When a fluid film is formed on FL, W=a pg...
It becomes... a is a coefficient determined by the shape of the spiral groove 9b, the number of grooves, the groove depth, etc. On the other hand, the pressing load W of the sealing surface //, ko/IL is the pressure p of the sealing fluid, the pressure po of the sealed liquid, Sl, s2 is the area of the pressing part, 81 = π
(r22-r12) However.

コl”2=密封面の//、コ/aの外径、コrl =静
止リングコロとケーシング弘の滑合部の直径、82−π
(r42−r52)ただし、2r4=密封面//、λ/
1)の外径、2 rs =静止リング2a、コbの滑合
部の直径、FTばばね3の荷重、F2はばね6の荷重と
すると、W=131p−8zpa+F1−72・・・・
@ となる。の及び@から apg=S、p  E32
1)O+(I’+ 72 )となり、pa=0としかつ
 51=a=k  であるように81を決めると FT
 −72=]((pg−p)  である。静止リング2
aの環状フラット部10における差圧(pg−p)はば
ね荷重(FT−F’2)を決めれば密封圧力pに依らず
に常に一定となる。
ko l"2 = outer diameter of sealing surface //, ko/a, ko rl = diameter of sliding part of stationary ring roller and casing hiro, 82-π
(r42-r52) However, 2r4=sealing surface //, λ/
Assuming that the outer diameter of 1), 2 rs = diameter of the stationary ring 2a and the sliding portion of cob, the load of the FT spring 3, and F2 is the load of the spring 6, W = 131p-8zpa + F1-72...
becomes @. from and @ apg=S, p E32
1) O+(I'+72), pa=0, and 81 is determined so that 51=a=k, then FT
−72=]((pg−p). Stationary ring 2
The differential pressure (pg-p) in the annular flat portion 10 of a will always be constant regardless of the sealing pressure p if the spring load (FT-F'2) is determined.

また密封面//、2/の流体膜の厚さはできる限り薄く
なるようにスパイラル溝部bの溝形状、溝深さを決める
ものとする。従って密封面//。
Further, the groove shape and groove depth of the spiral groove b are determined so that the thickness of the fluid film on the sealing surfaces // and 2/ is as thin as possible. Therefore, the sealing surface //.

27B、ではスパイラル溝ybのボンピング作用により
密封流体の圧力pに対してΔp(数Kff/1ytt”
 )だけ常に高い圧力まで昇圧されて密封流体を封じ込
みかつ密封面/1,1/eLのすきまを極力小さくして
その漏れを少なくしである。なおΔpの値は回転数、密
封圧力及び封入液体の種類には依存せず、ばねよ、6の
ばね荷重の大きさによってのみ決まる。
27B, due to the pumping action of the spiral groove yb, Δp (several Kff/1ytt"
) is constantly raised to a high pressure to confine the sealing fluid and minimize the gap between the sealing surfaces /1, 1/eL to reduce leakage. Note that the value of Δp does not depend on the rotational speed, sealing pressure, or type of sealed liquid, but is determined only by the magnitude of the spring load of the spring 6.

供給孔7から、円周溝/95供給孔22、静止リング、
2a、2b間の隙間コダを介して密封面//、j/a、
コ/bに封じ込む液体は密封流体が気体である場合には
油、水、その他の液体を、液体である場合には他の安全
な清浄液体を選ぶ。
From the supply hole 7, the circumferential groove/95 supply hole 22, the stationary ring,
Through the gap between 2a and 2b, the sealing surface //, j/a,
If the sealing fluid is a gas, choose oil, water, or another liquid to seal in the co/b; if the sealing fluid is a liquid, choose another safe clean liquid.

特に後者で異物を含む液体を清浄な同種液体で密封する
ことが望ましい。また密封流体のある空間H側に漏れた
空間り側から送られる封入液体は、空間Hの密封流体が
気体である場合には容易に分離でき効果大であり、液体
の場合には少量混入しても構わない場合について効果大
である。
In particular, in the latter case, it is desirable to seal the liquid containing foreign matter with a clean liquid of the same kind. In addition, the sealed liquid sent from the space side leaking to the space H side where the sealed fluid is located can be easily separated if the sealed fluid in the space H is a gas, which is highly effective; It is very effective in cases where it is acceptable.

空間りから封じ込む液体は大気圧状態にあっても良く、
低揚程ポンプで供給するか、あるいはポンプにこの密封
装置を使用する場合にはポンプの吸込側にある低圧状態
の液体そのものを導入しても良い。従って、端面シール
部分となる密封面//、コ/b間のシール能力によって
封入液体の圧力を定めることができる。スパイラル溝9
bは静止リング2a側にあったが回転リング側でもよい
。この実施例ではスパイラル溝9bの深さは3〜goμ
mとしてあり、摺動面の液膜厚さは/〜3μm程度であ
る。
The liquid sealed from the space may be at atmospheric pressure,
It may be supplied by a low head pump or, if the pump uses this sealing device, the liquid itself may be introduced at low pressure on the suction side of the pump. Therefore, the pressure of the sealed liquid can be determined by the sealing ability between the sealing surfaces // and c/b that form the end seal portion. spiral groove 9
Although b was on the stationary ring 2a side, it may also be on the rotating ring side. In this embodiment, the depth of the spiral groove 9b is 3 to goμ.
m, and the liquid film thickness on the sliding surface is about 3 μm.

第3図は本発明の他の実施例の縦断面図である。前実施
例におけるスパイラル溝部デでの流れが外向きの流れで
あるのに対し、この第3図の実施例では内向き流れとな
っている。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of another embodiment of the invention. While the flow in the spiral groove portion D in the previous embodiment is an outward flow, in the embodiment shown in FIG. 3, it is an inward flow.

空間Hは密封流体が存し、空間りには該密封流体を密封
するための液体が存し、空間Aには大気が存する。
A sealing fluid exists in the space H, a liquid for sealing the sealing fluid exists in the space, and the atmosphere exists in the space A.

ケーシングlの円筒孔には静止リング2bが滑合し、滑
合面は静止リング−すの円筒形外周に設けた円周方向の
溝に嵌入した○リングgにより密封されており、静止リ
ング21:lとケーシングダの間で軸方向に挿入された
圧縮ばねjにより静止リングコbはその密封面21bが
回転リング/の密封面//に押しつけられている。
A stationary ring 2b is slidably fitted into the cylindrical hole of the casing l, and the sliding surface is sealed by a ring g fitted into a circumferential groove provided on the cylindrical outer periphery of the stationary ring 21. The sealing surface 21b of the stationary ring b is pressed against the sealing surface // of the rotating ring / by a compression spring j inserted in the axial direction between the rotary ring b and the casing da.

静止リングコbの内円筒部には静止リング2aが滑合し
、静止リング2aの円筒形外周の円周方向に設けた溝に
嵌入したQ IJングlコにより密封されており、静止
リング2a、コbの段軸部及び段孔部の屑λり、コtζ
こ夫々尚接するように圧縮ばね6が挿入され、静止リン
グコaはその密封面コ/aが回転リングlの密封面/l
に押しつけられている。封入液体は空間りにある供給源
より供給孔り、供給孔7に連通ずる静止リングコbの外
周の円周溝/?、円周溝/9とばね6を納める空間を通
じる静止リングxb中の供給孔コJをとおり、ばねtを
納めた空間から静止リング2a、21間の隙間214を
通じて摺動面における静止リングコa、2bの内外径方
向の境界附近に通じるようになっている。
A stationary ring 2a is slidably fitted into the inner cylindrical portion of the stationary ring b, and is sealed by a QIJ ring fitted into a groove provided in the circumferential direction on the cylindrical outer periphery of the stationary ring 2a. Waste λ on the corrugated shaft part and corrugated hole part of cob, cod tζ
A compression spring 6 is inserted so that these are still in contact with each other, and the stationary ring core a has its sealing surface Ko/a aligned with the sealing surface/l of the rotating ring L.
is being forced on. The sealed liquid is supplied from a supply hole in the space through a circumferential groove on the outer periphery of the stationary ring b that communicates with the supply hole 7. , passes through the supply hole J in the stationary ring xb through the circumferential groove /9 and the space housing the spring 6, and from the space housing the spring t through the gap 214 between the stationary rings 2a and 21, the stationary ring core a on the sliding surface. , 2b in the vicinity of the boundaries in the inner and outer radial directions.

第グ図は静止リング−〇正面図である。静止リングコa
の内周側に配したフラット部10が回転リングlの端面
と摺動して空間Hの密封流体を密封する側となっている
。各スパイラル溝?1)の外周側は突抜けており内周側
は行止まっている。静止リング、21)の密封面u/1
)は回転リング/の密封面l/に密着する平面である。
Fig. 3 is a front view of the stationary ring. Stationary ring core a
A flat portion 10 disposed on the inner circumferential side of the rotary ring l slides on the end face of the rotary ring l to seal the sealing fluid in the space H. Each spiral groove? 1) The outer periphery side penetrates through, and the inner periphery side stops. Sealing surface u/1 of stationary ring, 21)
) is a plane that comes into close contact with the sealing surface l/ of the rotating ring /.

回転軸3が第1図において時計方向に回転すると空間り
から静止リングコa、、2bの摺動面の内外径部方向の
境界附近に送られている封入液体はスパイラル溝qbに
巻込まれ、中心側で動圧が発生する。この圧力により密
封面1/ 、2/aの中心側では空間Hの密封流体の圧
力よりもわずかに高い圧力となり密封が行われる。封入
液体と大気側空間乙の間は通常の端面シールと同様ばね
よ及び封入液体の圧力により圧される静止リング2bの
密封面コ/1)と回転リングlの密封面l/により密封
される。
When the rotary shaft 3 rotates clockwise in FIG. Dynamic pressure is generated on the side. Due to this pressure, a pressure slightly higher than the pressure of the sealing fluid in the space H is created on the center side of the sealing surfaces 1/ and 2/a, and sealing is performed. The space between the sealed liquid and the atmosphere side space B is sealed by the sealing surface 1 of the stationary ring 2b, which is pressed by the spring and the pressure of the sealed liquid, and the sealing surface 1 of the rotating ring 1, similar to a normal end seal. .

第コ実施例においてはスパイラル溝9bの深さは十分な
動圧を発生しかつ極力薄い流体膜を形成するように例え
ば封入液体の粘度により異るが3〜30μmの大きさと
する。摺動面間の液膜の厚さは/〜3μm程度である。
In the fourth embodiment, the depth of the spiral groove 9b is set to 3 to 30 .mu.m, depending on the viscosity of the sealed liquid, so as to generate sufficient dynamic pressure and form a fluid film as thin as possible. The thickness of the liquid film between the sliding surfaces is approximately 3 μm.

各実施例における回転リングl、静止リング2aの材質
はスパイラル溝を設ける側を硬質材料、特にセラミック
ス(炭化珪素SiO又は窒化珪素5isN4が望ましい
)としその相手の摺動部材はアルミナセラミックス、超
硬合金、ステンレス、高鉛青銅、普通鋳鉄、カーボン或
はスパイラル溝9bを設けた側の材質と同材質の何れか
が好適である。回転リング/と静止リングコaの摺動面
は鏡面仕上されており、摺動はスパイラル溝の動圧効果
により完全な流体摩擦によっているので実験によると摩
擦係数は0.00 jと極めて低く冷却の必要が殆んど
ない。又スパイラル溝を設けた部分は上記においてスパ
イラル溝を設ける部材は薄肉の円板状として、静止リン
グλa又は回転リングlに接着してもよく、この相手部
材もセラミックス系であるときは同様に板状にして接着
してもよい。
The material of the rotating ring l and stationary ring 2a in each embodiment is that the side on which the spiral groove is provided is made of a hard material, especially ceramics (preferably silicon carbide SiO or silicon nitride 5isN4), and the mating sliding member is made of alumina ceramics or cemented carbide. , stainless steel, high lead bronze, ordinary cast iron, carbon, or the same material as the side on which the spiral groove 9b is provided are suitable. The sliding surfaces of the rotating ring/ and the stationary ring core a have a mirror finish, and the sliding is based on complete fluid friction due to the dynamic pressure effect of the spiral groove, so experiments have shown that the coefficient of friction is extremely low at 0.00 j, making it easy to cool. There's almost no need. In addition, the part provided with the spiral groove may be formed into a thin disk shape and bonded to the stationary ring λa or the rotating ring l, and if this mating member is also made of ceramics, it may be a plate as well. It may also be glued together.

各実施例は静止リング、2a、、2bを相互に滑合した
が夫々静止リング側に滑合してもよく、又静止リング2
a、21)の滑合はそのま\で静止リング2a、、2b
を共にケーシングダに対して密封するようにしてもよい
。ばねよ、6等の弾撥手段の配列方法についても同様で
ある。
In each of the embodiments, the stationary rings 2a, 2b are slid together with each other, but they may be slid on the stationary ring side, or the stationary rings 2a, 2b may be slid together with each other.
A, 21) remain as they are with the stationary rings 2a, 2b.
may be sealed together to the casing. The same applies to the method of arranging the resilient means such as springs, 6, etc.

各実施例は端面シールの摺動面を押圧するのに夫々静止
リング側を弾撥して回転リングに押圧しているが、回転
リング側を静止リングに弾撥押圧するようにしてもよい
In each of the embodiments, in order to press the sliding surface of the end seal, the stationary ring side is elastically pressed against the rotating ring, but the rotating ring side may be elastically pressed against the stationary ring.

即ち、本発明は多様な変形が可能なものであり若干の例
をあげれば第3図乃至第7図の如くである。
That is, the present invention is capable of various modifications, and some examples are shown in FIGS. 3 to 7.

第3図はスパイラル溝部デでは封入液体が外向きの流れ
の場合で静止リングコa、25間のOリングを静止リン
グxbとケーシングダ間のOリング/2に置き変え、静
止リングコbを押圧するばね6をケーシングダを基準に
弾撥するようにしたものであり、静止リングコa、コb
は滑合している。
Figure 3 shows a case where the sealed liquid flows outward in the spiral groove part D, and the O-ring between the stationary ring cores a and 25 is replaced with the O-ring/2 between the stationary ring xb and the casing holder, and the stationary ring core b is pressed. The spring 6 is elastically repelled with respect to the casing da, and the stationary ring cores a and b
are in good agreement.

第を図はスパイラル溝部りでの封入液体は外向きの流れ
の場合で静止リングコa、コbは接触していない。静止
リングJaの内円筒部を静止リング、2bが挿通してお
り、静止リング2bは静止リングJaが滑合しているケ
ーシングダの円筒孔と滑合して0リング/コにより密封
され、ケーシングダを基準に弾撥するばね6により押圧
されている。
In the figure, the liquid enclosed in the spiral groove is flowing outward, and the stationary ring cores A and B are not in contact with each other. A stationary ring 2b is inserted through the inner cylindrical part of the stationary ring Ja, and the stationary ring 2b is slidably fitted with the cylindrical hole of the casing da, which is fitted with the stationary ring Ja, and sealed by the O-ring/co. It is pressed by a spring 6 which is elastically repelled based on da.

第3図、第6図の実施例では静止リングλbの押圧力を
与えるばね6の押付力は静止リングコロに影響を与えな
いのでばね!、6は夫々独立してその要項を定めること
ができる。
In the embodiments shown in FIGS. 3 and 6, the pressing force of the spring 6 that applies the pressing force of the stationary ring λb does not affect the stationary ring rollers, so the spring! , 6 can be determined independently.

以上は密封面の流れが外向きの場合であるが第3図の実
施例の変形としても第3図、第6図の考え方を用いて変
形することができる。
The above is a case in which the flow on the sealing surface is directed outward, but the embodiment shown in FIG. 3 can be modified using the concepts shown in FIGS. 3 and 6.

第7図は回転リング側の部材で密封面を内外に分割する
ように二重のリングとしたものである。回転軸3には回
転リング/bが滑合し、回転軸3との間に挿入されたば
ね乙により軸方向に弾撥してその密封面llbがケーシ
ングダに固定した静止リングコの密封面!/に抑圧され
ていて1回転軸3に対して回転しないように回り止めさ
れている。回転リング/bには回転リング/aが滑合し
、かつ回転リング/a、/bの間に設けたO IJソン
グ2で密封され、回転リング3との間に挿入されたばね
jによりその内径端より外周側で行止まるようにスパイ
ラル溝ybを設けた密封面//aを静止リングコの平面
の密封面コ/に押圧されている。
In FIG. 7, the member on the rotating ring side is a double ring so that the sealing surface is divided into inner and outer parts. A rotary ring /b is slidably fitted to the rotary shaft 3, and is elastically repelled in the axial direction by a spring inserted between the rotary shaft 3 and the sealing surface llb of the stationary ring fixed to the casing. / and is prevented from rotating with respect to the one-rotation axis 3. The rotating ring /a is slidably fitted to the rotating ring /b, and is sealed with an O IJ song 2 provided between the rotating rings /a and /b, and its inner diameter is fixed by a spring j inserted between the rotating ring 3. A sealing surface //a provided with a spiral groove yb so as to stop at the outer circumferential side from the end is pressed against a flat sealing surface //a of the stationary ring.

封入液体は供給孔7、円周溝/9、供給孔りを通じ、摺
動面の境界附近、即ち回転リングia、ibの滑合部の
密封面に現われる側附近に供給される。この実施例にお
いて、回転リング/1)を回転軸3に固定し、静止リン
グコをケーシングダに滑合してケーシングダと静止リン
グコの間に二点鎖線で示すようにばね51を備えるよう
にしてもよい。
The sealed liquid is supplied through the supply hole 7, the circumferential groove/9, and the supply hole to the vicinity of the boundary of the sliding surface, that is, the vicinity of the side appearing on the sealing surface of the sliding portion of the rotating rings ia and ib. In this embodiment, the rotating ring 1) is fixed to the rotating shaft 3, the stationary ring is slid onto the casing, and a spring 51 is provided between the casing and the stationary ring as shown by the chain double-dashed line. Good too.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は回転リング又は静止リングの何れかが内外径方
向で分割されて内外径方向に端面の摺動面を構成し、内
外径方向に分割された夫々の摺動面と分割されない回転
リング又は静止リングの端面の摺動面とは夫々が押圧手
段により圧接しており、内外径方向に分割された回転リ
ング又は静止リングの内外径方向の分割部は摺動面間を
外部に対して遮断する如く密封され、内外径方向の摺動
面の何れかに内外径方向に分割されている摺動面の境界
附近より始まり、密封流体のある高圧側に向って行止る
ようにスパイラル溝を設け、且つ静止リング側に該境界
附近と低圧流体供給源とを連通ずる通路を設けた軸封装
置としたから の 封入液体を昇圧する特別な供給装置を必要としない
In the present invention, either a rotating ring or a stationary ring is divided in the inner and outer radial directions to form sliding surfaces of end faces in the inner and outer radial directions, and the rotating ring or the undivided rotating ring or The sliding surfaces on the end faces of the stationary ring are in pressure contact with each other by pressing means, and the rotating ring divided in the inner and outer radial directions or the divided parts in the inner and outer radial directions of the stationary ring isolate the sliding surfaces from the outside. A spiral groove is provided on one of the sliding surfaces in the inner and outer radial directions, starting near the boundary of the sliding surface that is divided into the inner and outer radial directions and ending toward the high pressure side where the sealing fluid is present. Moreover, since the shaft sealing device is provided with a passage on the stationary ring side that communicates the vicinity of the boundary with the low-pressure fluid supply source, a special supply device for increasing the pressure of the sealed liquid is not required.

■ 封入液体と密封流体との圧力差を制御する装置を必
要としない。
■ No device is required to control the pressure difference between the sealed liquid and the sealed fluid.

■ 密封流体を封入するための低圧液体昇圧部の密封面
は非接触状態にありかつ該低圧液体を外部側に対して密
封する密封面の外部側との差圧は極めて小さく、信頼性
に秀れ、寿命も長くできる。
■ The sealing surface of the low-pressure liquid booster for sealing the sealed fluid is in a non-contact state, and the differential pressure between the sealing surface and the outside that seals the low-pressure liquid from the outside is extremely small, resulting in excellent reliability. Therefore, the lifespan can be extended.

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

第1図は本発明の実施例の縦断面図、第2図は第1図の
静止リングの正面図、第3図は他の実施例の縦断面図、
第弘図は第3図の静止リングの正面図、第5図乃至第7
図は夫々が更に他の実施例の縦断面図、第に図は従来例
の縦断面図である。 メ、/a、/b・・回転リング コ、コa、コb・・静
止リング 3・・回転軸 ダ・・ケーシングj−,j’
、A・・ばね 7・・供給孔 j・・Q IJソングタ
・・スパイラル溝部 9a・・頂部9b・・スパイラル
溝 IO・・フラット部//、//fL、//b−−密
封面 /2−−0リング /ダ争−カバー /3参−ば
ね 16・普拡径軸部 /7./l・・肩部 /9・・
円周溝、2/、2/a、J/b # −密封面 22.
23−−供給孔 コト・隙間 コロ・・フローティング
リング コア、コg・・肩 A、H,L・・空間。 特許出願人  株式会社荏原総合研究所株式会社荏原製
作所
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view of the stationary ring of FIG. 1, and FIG. 3 is a longitudinal sectional view of another embodiment.
Figure 3 is a front view of the stationary ring in Figure 3, Figures 5 to 7.
Each figure is a longitudinal sectional view of another embodiment, and the first figure is a longitudinal sectional view of a conventional example. Me, /a, /b... Rotating ring C, Ko a, Co b... Stationary ring 3... Rotating axis Da... Casing j-, j'
, A...Spring 7...Supply hole j...Q IJ Songta...Spiral groove part 9a...Top part 9b...Spiral groove IO...Flat part //, //fL, //b--Sealing surface /2 --0 ring / da war - cover / 3rd reference - spring 16. Expanded diameter shaft part /7. /l...Shoulder /9...
Circumferential groove, 2/, 2/a, J/b # - Sealing surface 22.
23--Supply hole Column/Gap Colo... Floating ring Core, Cog... Shoulder A, H, L... Space. Patent applicant Ebara Research Institute, Ltd. Ebara Corporation

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、回転リング又は静止リングの何れかが内外径方向で
分割されて内外径方向に端面の摺動面を構成し、内外径
方向に分割された夫々の摺動面と分割されない回転リン
グ又は静止リングの端面の摺動面とは夫々が押圧手段に
より圧接しており、内外径方向に分割された回転リング
又は静止リングの内外径方向の分割部は摺動面間を外部
に対して遮断する如く密封され、内外径方向の摺動面の
何れかに内外径方向に分割されている摺動面の境界附近
より始まり、密封流体のある高圧側に向つて行止るよう
にスパイラル溝を設け、且つ静止リング側に該境界附近
と低圧流体供給源とを連通する通路を設けた軸封装置。
1. Either a rotating ring or a stationary ring is divided in the inner and outer radial directions to form a sliding surface of the end face in the inner and outer radial directions, and the rotating ring or the stationary ring that is not divided into the respective sliding surfaces divided in the inner and outer radial directions The sliding surfaces on the end faces of the rings are in pressure contact with each other by pressing means, and the divided portions of the rotating ring or the stationary ring in the radially inner and outer directions isolate the sliding surfaces from the outside. A spiral groove is provided on one of the sliding surfaces in the inner and outer radial directions so as to start near the boundary of the sliding surface and end toward the high pressure side where the sealing fluid is present. The shaft sealing device further includes a passage on the stationary ring side that communicates the vicinity of the boundary with a low-pressure fluid supply source.
JP17817385A 1985-08-12 1985-08-12 Shaft seal device Granted JPS6237573A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17817385A JPS6237573A (en) 1985-08-12 1985-08-12 Shaft seal device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17817385A JPS6237573A (en) 1985-08-12 1985-08-12 Shaft seal device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6237573A true JPS6237573A (en) 1987-02-18
JPH0219351B2 JPH0219351B2 (en) 1990-05-01

Family

ID=16043882

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP17817385A Granted JPS6237573A (en) 1985-08-12 1985-08-12 Shaft seal device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6237573A (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03277874A (en) * 1990-03-27 1991-12-09 Nippon Pillar Packing Co Ltd Composite type noncontact sealing device
WO2001084025A1 (en) * 2000-05-02 2001-11-08 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Shaft sealing mechanism of compressor by mechanical seal
WO2006004052A1 (en) * 2004-07-02 2006-01-12 Nippon Pillar Packing Co., Ltd. Mechanical seal
WO2006040865A1 (en) * 2004-10-08 2006-04-20 Nippon Pillar Packing Co., Ltd. Static pressure type non-contact gas seal
JP2011163467A (en) * 2010-02-10 2011-08-25 Nippon Pillar Packing Co Ltd Mechanical seal
CN103527792A (en) * 2013-11-06 2014-01-22 南京林业大学 Rotating seal ring with upstream pumping mechanical seal and end face type grooves thereof
JP2016516958A (en) * 2013-04-22 2016-06-09 カール・フロイデンベルク・カーゲーCarl Freudenberg KG Slide ring seal
WO2018074395A1 (en) * 2016-10-17 2018-04-26 Nok株式会社 Sealing device
CN109070032A (en) * 2016-05-13 2018-12-21 株式会社神户制钢所 The leak-proof device of closed mixing and blending machine

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03277874A (en) * 1990-03-27 1991-12-09 Nippon Pillar Packing Co Ltd Composite type noncontact sealing device
WO2001084025A1 (en) * 2000-05-02 2001-11-08 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Shaft sealing mechanism of compressor by mechanical seal
US6688602B2 (en) 2000-05-02 2004-02-10 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Shaft sealing mechanism of compressor with mechanical seal
US7883093B2 (en) 2004-07-02 2011-02-08 Nippon Pillar Packing Co., Ltd. Mechanical seal
WO2006004052A1 (en) * 2004-07-02 2006-01-12 Nippon Pillar Packing Co., Ltd. Mechanical seal
WO2006040865A1 (en) * 2004-10-08 2006-04-20 Nippon Pillar Packing Co., Ltd. Static pressure type non-contact gas seal
US7726659B2 (en) 2004-10-08 2010-06-01 Nippon Pillar Packing Co., Ltd. Static pressure type non-contact gas seal
JP2011163467A (en) * 2010-02-10 2011-08-25 Nippon Pillar Packing Co Ltd Mechanical seal
JP2016516958A (en) * 2013-04-22 2016-06-09 カール・フロイデンベルク・カーゲーCarl Freudenberg KG Slide ring seal
CN103527792A (en) * 2013-11-06 2014-01-22 南京林业大学 Rotating seal ring with upstream pumping mechanical seal and end face type grooves thereof
CN109070032A (en) * 2016-05-13 2018-12-21 株式会社神户制钢所 The leak-proof device of closed mixing and blending machine
EP3434359A4 (en) * 2016-05-13 2019-10-02 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Dust blocking device for sealed kneader
CN109070032B (en) * 2016-05-13 2021-08-20 株式会社神户制钢所 Leakproof device of closed mixing stirrer
US11148325B2 (en) 2016-05-13 2021-10-19 Kobe Steel, Ltd. Dust stop device for sealed kneader
WO2018074395A1 (en) * 2016-10-17 2018-04-26 Nok株式会社 Sealing device

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0219351B2 (en) 1990-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4837250B2 (en) Fluid coolant union
US6446976B1 (en) Hydrodynamic face seal with grooved sealing dam for zero-leakage
US6494460B2 (en) Rotary barrier face seal
KR20190071793A (en) Sliding parts
TW464742B (en) Rotary joint for alternating media
US3967842A (en) High pressure tubular swivel joint
CN104769340A (en) Sliding component
JP2008539378A (en) Magnetic fluid seal
JPS6231775A (en) Shaft seal device
WO2018088350A1 (en) Sliding component
JPS6237573A (en) Shaft seal device
JPS6237572A (en) Shaft seal device
CN111188653A (en) Gas lubrication dynamic pressure sealing device for miniature high-speed turboexpander
US4289445A (en) Rotary pump assembly
JPH09292034A (en) Mechanical seal
US4384820A (en) Rotary pump assembly container
JPH045846B2 (en)
EP0221198B1 (en) Seal with pressure fluid feed
US4509897A (en) Rotary pump assembly container
US2583019A (en) Sealing assembly
KR102565526B1 (en) sliding member
JPH10281300A (en) Mechanical seal device
JPS6237574A (en) Shaft seal device
JPH07243536A (en) Floating ring seal
JPS6228569A (en) Shaft seal device