KR100500571B1

KR100500571B1 - Non-contact Seal with Swirl Restrict Annular Ring

Info

Publication number: KR100500571B1
Application number: KR10-2003-0031623A
Authority: KR
Inventors: 이용복; 김창호; 곽현덕; 신성광
Original assignee: 한국과학기술연구원
Priority date: 2003-05-19
Filing date: 2003-05-19
Publication date: 2005-07-18
Also published as: KR20040099592A

Abstract

본 발명은 유체기계 등의 회전축을 밀봉하여 유체의 축방향 흐름을 방지하는 비접촉식 실(non-contact seal)에 관한 것으로서, 회전축과 주변 하우징 사이의 일정한 틈새 내에서 회전축에 대해 축방향과 상하방향으로 자유롭게 이동 가능한 환상 링이 설치되고, 이 환상 링에는 이를 관통하는 다수개의 유체통로가 별도로 구비되어서, 회전축 구동시에 실(seal) 내측의 고압 유체가 상기 유체통로를 통해 실 간극 내로 직접 유입될 수 있도록 구성됨으로써, 회전축과 실의 접촉(rubbing)문제를 해결함과 동시에 실 간극 내에서 적용 시스템의 성능 및 안정성을 크게 저하시키는 유체의 접선방향 유동과 축방향 누설량이 최소화 될 수 있도록 한 스월 저지 환상 링을 가지는 비접촉식 실에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-contact seal that seals a rotating shaft of a fluid machine or the like to prevent axial flow of fluid. The present invention relates to an axial direction and a vertical direction with respect to a rotating shaft within a predetermined gap between the rotating shaft and a peripheral housing. A freely movable annular ring is provided, and the annular ring is provided with a plurality of fluid passages therethrough so that high pressure fluid inside the seal can be directly introduced into the seal gap through the fluid passage when the rotating shaft is driven. Swirl jersey annular ring to minimize tangential flow and axial leakage of fluid, which solves the problem of rubbing between the rotating shaft and the seal, and at the same time, greatly reduces the performance and stability of the application system within the seal gap. It relates to a contactless seal having.

Description

Non-contact Seal with Swirl Restrict Annular Ring

본 발명은 고속/고압의 환경에서 누설을 최소화 하기 위한 목적으로 사용되는 유체기계의 비접촉식 실에 관한 것으로서, 회전축과 주변 하우징 사이의 일정한 틈새 내에서 회전축에 대해 축방향과 상하방향으로 자유롭게 이동 가능한 환상 링이 설치되고, 이 환상 링에는 이를 관통하는 다수개의 유체통로가 별도로 구비되어서, 회전축 구동시에 실 내측의 고압 유체가 상기 유체통로를 통해 실 간극 내로 직접 유입될 수 있도록 구성됨으로써, 회전축과 실의 접촉(rubbing)문제를 해결함과 동시에 실 간극 내에서 적용 시스템의 성능 및 안정성을 크게 저하시키는 유체의 접선방향 유동과 축방향 누설량이 최소화 될 수 있도록 한 스월 저지 환상 링을 가지는 비접촉식 실에 관한 것이다.The present invention relates to a non-contact seal of a fluid machine, which is used for the purpose of minimizing leakage in a high speed / high pressure environment. The ring is provided, and the annular ring is provided with a plurality of fluid passages through it, so that the high pressure fluid inside the chamber can be directly introduced into the chamber gap through the fluid passage when the rotating shaft is driven, thereby providing A contactless seal having a swirl resistant annular ring that minimizes tangential flow and axial leakage of fluids that solves the problem of rubbing and significantly reduces the performance and stability of the application system within the seal gap. .

일반적으로 각종 유체기계나 공작기계 등에는 작동유체의 누설을 방지하거나 윤활유의 누설을 방지하기 위하여 회전부분의 밀봉을 담당하도록 된 실(seal)이 사용되고 있다.In general, various fluid machines or machine tools are used to seal the rotating parts to prevent the leakage of the working fluid or the leakage of the lubricating oil.

이러한 실에는 저속의 회전부분에 사용되는 실과 고속의 회전부분에 사용되는 실이 있으며, 실링(sealing)방법에 따라서는 크게 접촉식 실과 비접촉식 실로 구분될 수 있다.Such a thread includes a yarn used for a low speed rotating part and a thread used for a high speed rotating part, and may be classified into a contact thread and a non-contact thread according to a sealing method.

통상, 저속 회전을 하는 회전축에는 고압력의 실링방법을 채용한 접촉식 실이 사용되고 있고, 고속 회전을 하는 회전축에는 저압력의 실링방법을 채용한 비접촉식 실이 사용되고 있다.Usually, a contact type seal employing a high pressure sealing method is used for a rotating shaft that rotates at low speeds, and a non-contact seal employing a low pressure sealing method is used for a rotating shaft that performs a high speed rotation.

접촉식 실은 가스켓(gasket), O-링(ring) 등과 같이 회전축과 직접 접촉하여 실링을 이루도록 구성된 것으로서, 확실한 실링을 이룰 수 있으며, 저속 및 고압의 실링에 사용된다. Contact seals, such as gaskets (O-rings), such as gaskets (o-ring) is configured to form a seal in direct contact with the rotating shaft, it is possible to achieve a reliable sealing, it is used for low and high pressure sealing.

하지만, 회전축의 회전수가 고속으로 갈수록 마찰, 발열, 마모 등에 의해 접촉식 실의 사용은 불가능하며, 이에 유체기계 등의 실 메커니즘으로서 점차 비접촉식 실의 사용이 늘고 있는 추세이다.However, as the rotational speed of the rotating shaft increases at a high speed, it is impossible to use the contact seal due to friction, heat generation, abrasion, and the like, and thus, the use of the contactless seal is gradually increasing as a seal mechanism such as a fluid machine.

그러나, 비접촉식 실은 직접 접촉에 의한 손실이 없는 반면에 회전축과 일정한 간격의 틈새를 유지하고 있으므로 어느 정도의 누설은 감수해야 하는 단점이 있다.However, the non-contact type seal has no loss due to direct contact, while maintaining a gap between the rotating shaft and a predetermined gap.

따라서, 접촉식 실에서의 설계 관점이 재료의 내구성이나 표면조도 등에 관련한 문제가 주였다면, 비접촉식 실에서는 형상 설계를 최적화 하여 고속 및 고압의 환경에서도 가능한 한 최소의 누설을 이루도록 하는 것이 주가 된다. Therefore, if the design perspective of the contact seal is mainly related to the durability of the material, the surface roughness, etc., it is mainly to optimize the shape design in the non-contact seal so that the minimum leakage is possible even in a high speed and high pressure environment.

일반적으로 기존의 비접촉식 실에서는 회전축과 하우징 사이의 반경방향 간극을 줄임으로써 누설량을 최소화 하여 시스템의 효율을 증대시켜 왔으나, 이는 유체의 관성이나 비선형성, 실 간극 내의 급격한 압력 강하에 의해 동적 불안정성을 야기할 뿐만 아니라, 회전축과 실의 접촉(rubbing)으로 인한 불안정한 진동이 적용 시스템 전체에 악영향을 주는 심각한 문제를 발생시킨다. In general, conventional non-contact seals have minimized leakage by reducing the radial gap between the rotating shaft and the housing to increase the efficiency of the system, but this causes dynamic instability due to fluid inertia, nonlinearity, and rapid pressure drop in the seal gap. In addition, unstable vibrations due to rubbing of the rotating shaft and the seal create serious problems that adversely affect the entire application system.

이와 더불어, 고속으로 회전하는 회전축에 유체가 유입될 경우에는 관성의 영향으로 회전축을 따라 일정한 유체의 접선방향 유동을 가지게 되며, 회전속도가 증가함에 따라 비접촉식 실의 간극 내에서 유체의 접선방향 유동(swirl)이 점차 증가하는 바, 이는 회전축을 가진하는 불안정한 힘으로 작용하게 된다.In addition, when the fluid flows into the rotating shaft rotating at high speed, the fluid has a tangential flow of the fluid along the rotating shaft due to the inertia, and as the rotating speed increases, the tangential flow of the fluid in the gap of the non-contact seal ( The vortex increases gradually, which acts as an unstable force with an axis of rotation.

최근, 기술이 발전함에 따라 유체를 작동매개로 하는 회전기계들이 점차 고속 및 고압화 되어 가고 있는 추세이나, 회전축과 실 표면의 접촉, 유체의 누설문제, 실에서 유발되는 불안정성 등이 큰 걸림돌이 되어 왔으며, 이에 고속 및 고압의 환경에서 회전축과 실간의 접촉문제가 적고 비접촉식 실의 누설량을 최소화 할 수 있으면서 유체의 접선방향 유동을 효과적으로 감소시킬 수 있는 방안이 절실히 요구되고 있는 실정이다. Recently, with the development of technology, rotating machines that use fluid as a medium for operation are gradually becoming high speed and high pressure, but contact with the rotating shaft and the surface of the seal, fluid leakage problem, and instability caused by the seal have become a big obstacle. Therefore, there is an urgent need for a method to effectively reduce the tangential flow of the fluid while minimizing the contact problems between the rotating shaft and the seal and minimizing the leakage of the non-contact seal in a high speed and high pressure environment.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 회전축과 주변 하우징 사이의 일정한 틈새 내에서 회전축에 대해 축방향과 상하방향으로 자유롭게 이동 가능한 환상 링이 설치되고, 이 환상 링에는 이를 관통하는 다수개의 유체통로가 별도로 구비되어서, 회전축 구동시에 실 내측의 고압 유체가 상기 유체통로를 통해 실 간극 내로 직접 유입될 수 있도록 구성됨으로써, 실 간극 내에서 적용 시스템의 성능 및 안정성을 크게 저하시키는 유체의 접선방향 유동과 축방향 누설량이 최소화 될 수 있는 스월 저지 환상 링을 가지는 비접촉식 실을 제공하는데 그 목적이 있다. Therefore, the present invention has been invented to solve the above problems, and is provided with an annular ring that is freely movable in the axial direction and the vertical direction with respect to the rotation axis within a predetermined gap between the rotation shaft and the peripheral housing. A plurality of penetrating fluid passages are separately provided so that the high pressure fluid inside the seal can be directly introduced into the seal gap through the fluid passage when the rotating shaft is driven, thereby greatly reducing the performance and stability of the application system in the seal gap. It is an object to provide a contactless seal having a swirl resistant annular ring in which tangential flow of fluid and axial leakage can be minimized.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 유체기계 등의 회전축(2)을 밀봉하여 유체의 축방향 흐름을 방지하도록 된 비접촉식 실에 있어서,The present invention provides a non-contact seal which seals the rotating shaft 2 of a fluid machine or the like to prevent axial flow of fluid.

상기 회전축(2) 주변의 하우징(10) 내 일정한 틈새 내에서 회전축(2)에 대해 축방향과 상하방향으로 자유롭게 이동 가능한 환상 링(16)이 설치되고, 이 환상 링(16)에는 이를 관통하는 다수개의 유체통로(18)가 환상 링(16)을 따라 등간격 배치되어 구비되며, 상기 각 유체통로(18)가 실(1) 내측의 유체 압력에 의해 환상 링(16) 내측면 상의 입구를 통해 유체가 유입되는 유입통로부(19a)와, 이 유입통로부(19a)와 연통되어 이로부터 유입된 유체를 환상 링(16) 내주면 상의 출구를 통해 회전축(2)과의 간극 내로 분사하는 하나 혹은 다수개의 분사통로부(19b)로 이루어진 것을 특징으로 한다.An annular ring 16 which is freely movable in the axial direction and the vertical direction with respect to the rotating shaft 2 is provided in a predetermined gap in the housing 10 around the rotating shaft 2, and the annular ring 16 penetrates it. A plurality of fluid passages 18 are arranged at equal intervals along the annular ring 16, and each of the fluid passages 18 is provided with an inlet on the inner surface of the annular ring 16 by the fluid pressure inside the chamber 1. An inflow passage portion 19a through which the fluid flows through and an inflow passage portion 19a in communication with the inflow passage portion 19a to inject fluid introduced therefrom into the gap with the rotation shaft 2 through an outlet on the inner peripheral surface of the annular ring 16. Or it is characterized by consisting of a plurality of injection passage (19b).

특히, 상기 유입통로부(19a)와 연통된 분사통로부(19b)가 출구쪽으로 가면서 회전축(2)의 반경방향을 기준으로 상기 회전축 회전의 역방향을 향해 기울어져 형성된 것을 특징으로 한다.In particular, the injection passage portion 19b in communication with the inflow passage portion 19a is characterized in that the inclined toward the reverse direction of the rotation axis rotation relative to the radial direction of the rotation shaft 2 toward the outlet.

또한, 상기 유입통로부(19a)와 연통된 분사통로부(19b)가 회전축(2)의 축방향과 직각인 방향으로 길게 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, the injection passage portion 19b in communication with the inflow passage portion 19a is characterized in that it is formed long in the direction perpendicular to the axial direction of the rotary shaft (2).

또한, 상기 유입통로부(19a)와 연통된 분사통로부(19b)가 출구쪽으로 가면서 회전축(2)의 축방향과 직각이 되는 방향을 기준으로 실(1) 내측의 방향으로 기울어져 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, the injection passage portion 19b in communication with the inflow passage portion 19a is inclined toward the inside of the chamber 1 with respect to the direction perpendicular to the axial direction of the rotating shaft 2 as it goes toward the outlet. It is done.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 유체기계 등의 회전축을 밀봉하여 유체의 축방향 흐름을 방지하는 비접촉식 실에 관한 것으로서, 회전축과 주변 하우징 사이의 일정한 틈새 내에서 회전축에 대해 축방향과 상하방향으로 자유롭게 이동 가능한 환상 링이 설치되고, 이 환상 링에는 실 내측의 고압 유체가 실의 간극 내로 직접 유입될 수 있도록 하는 다수개의 유체통로가 구비된 스월 저지 환상 링을 가지는 비접촉식 실에 관한 것이다.The present invention relates to a non-contact seal that seals a rotating shaft of a fluid machine or the like to prevent axial flow of fluid. The annular ring is provided with a non-contact seal having a swirl resistant annular ring having a plurality of fluid passages through which the high pressure fluid inside the seal can be directly introduced into the gap of the seal.

이러한 본 발명의 구성을 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the configuration of the present invention in more detail as follows.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 스월 저지 환상 링을 가지는 비접촉식 실을 도시한 단면사시도이고, 도 2a는 회전축이 정지하고 있을 때 환상 링의 위치를 보여주는 단면도이며, 도 2b는 회전축이 회전할 때 환상 링의 위치를 보여주는 단면도이다.1 is a cross-sectional perspective view showing a non-contact seal having a swirl resistant annular ring according to the present invention, FIG. 2A is a cross-sectional view showing the position of the annular ring when the rotating shaft is stopped, and FIG. 2B is a rotating shaft rotating. A cross section showing the position of the annular ring.

먼저, 도 1을 참조하면, 회전축(2)의 주변에는 지지 링(supporting ring)(12)과 클램핑 링(clamping ring)(14)으로 구성되는 하우징(10)이 설치되어 있고, 이 하우징(10)과 회전축(2) 사이에는 사각단면의 환상 링(annular ring)(16)이 삽입되어 설치된다. First, referring to FIG. 1, a housing 10 composed of a supporting ring 12 and a clamping ring 14 is installed around the rotary shaft 2, and the housing 10 is provided. And an annular ring 16 of a rectangular cross section is inserted between the rotating shaft 2 and the rotating shaft 2.

상기 회전축(2)의 외주면과 그 주변으로 설치된 환상 링(16)의 내주면은 비접촉식 환상 실(non-contact annular seal)을 형성하게 된다.The outer circumferential surface of the rotating shaft 2 and the inner circumferential surface of the annular ring 16 provided around the rotation shaft 2 form a non-contact annular seal.

상기 환상 링(16)은 하우징(10)을 구성하는 지지 링(12)과 클램핑 링(14) 사이의 틈새 내에서 축방향으로 자유로이 이동할 수 있으며, 또한 회전축(2)의 외경과 환상 링(16)의 내경간 차이로 생기는 간극 내에서 상하방향으로 자유로이 이동할 수 있다.The annular ring 16 can move freely in the axial direction within the gap between the support ring 12 and the clamping ring 14 constituting the housing 10, and also the outer diameter of the rotating shaft 2 and the annular ring 16. It is possible to move freely in the vertical direction within the gap caused by the difference in inner diameter of).

즉, 상기 환상 링(16)은 하우징(10) 내 일정한 틈새 내에서 회전축(2)에 대해 축방향과 상하방향으로 자유로이 움직일 수 있게 되어 있는 것이다.That is, the annular ring 16 is to be able to move freely in the axial direction and the vertical direction with respect to the rotation axis (2) in a certain gap in the housing (10).

이러한 환상 링(16)은, 도 2a에 도시한 바와 같이, 회전축(2)이 정지하고 있을 때에는 그 자중에 의해 회전축(2)의 상부면에 환상 링(16)의 내주면이 접촉하고 있는 최대 편심위치에 있게 된다.As shown in Fig. 2A, the annular ring 16 has the maximum eccentricity in which the inner circumferential surface of the annular ring 16 is in contact with the upper surface of the rotating shaft 2 due to its own weight when the rotating shaft 2 is stopped. Will be in position.

반면에, 도 2b에 도시한 바와 같이, 회전축(2)이 회전할 때에는 환상 링(16)이 고압영역과 저압영역간 압력차에 의해 외측으로의 축방향으로 이동되어 지지 링(12)과 밀착됨과 동시에 환상 링(16)의 회전은 지지 링(12)의 고정 핀(locking pin)(13)에 의해 저지된다.On the other hand, as shown in FIG. 2B, when the rotating shaft 2 rotates, the annular ring 16 is moved in the axial direction to the outside due to the pressure difference between the high pressure region and the low pressure region, and is in close contact with the support ring 12. At the same time rotation of the annular ring 16 is prevented by a locking pin 13 of the support ring 12.

이때, 회전축(2)의 외주면과 환상 링(16)의 내주면간 간극 내에서는 유체 베어링(fluid bearing)에서와 같은 유체력(hydrodynamic force)이 반경방향으로 발생하게 되며, 이로 인해 환상 링(16)은 그 중심이 회전축(2)의 중심을 향해 이동하면서 부상(浮上)하게 된다.At this time, in the gap between the outer circumferential surface of the rotating shaft 2 and the inner circumferential surface of the annular ring 16, a hydrodynamic force, as in a fluid bearing, is generated in the radial direction, and thus the annular ring 16 As the center moves toward the center of the rotating shaft (2) is to rise.

상기 환상 링(16)은 지지 링(12)과의 접촉면에서 발생하는 마찰력과 간극 내에서 발생하는 반경방향의 유체력이 평형을 이룰 때까지 이동한 후, 그 위치에서 고정되어, 임의의 편심율을 가지는 비접촉식 환상 실과 같은 역할을 하게 된다.The annular ring 16 moves until the frictional force generated at the contact surface with the support ring 12 and the radial fluid force generated in the gap are in equilibrium, and then fixed at that position, thereby providing an arbitrary eccentricity. It acts like a non-contact annular thread having.

이러한 상태에서 회전축(2)의 회전속도 혹은 작동압력의 변화, 불안정한 축의 진동과 같은 외란이 실(1)에 가해질 경우, 환상 링(16)은 새로운 평형위치를 찾아 자동적으로 고정되게 되며, 이는 회전축(2)과 실(1) 사이의 접촉(rubbing)을 야기하지 않는다.In this state, when disturbances such as a change in the rotational speed or operating pressure of the rotating shaft 2 or an unstable shaft vibration are applied to the seal 1, the annular ring 16 is automatically fixed in search of a new equilibrium position. It does not cause rubbing between (2) and thread (1).

한편, 본 발명에 따른 비접촉식 실(1)에서는, 누설의 특성을 개선함과 동시에 접선방향의 유동에 기인한 불안정성을 제어하기 위하여, 환상 링(16)에 유체가 관통할 수 있는 다수개의 유체통로(18)가 구비된다. On the other hand, in the non-contact seal 1 according to the present invention, a plurality of fluid passages through which the fluid can penetrate the annular ring 16 in order to improve leakage characteristics and to control instability due to tangential flow. 18 is provided.

이를 도면을 참조하여 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.This will be described in more detail with reference to the drawings.

첨부한 도 3은 본 발명에 따른 비접촉식 실의 일 실시예에서 유체의 유동상태를 보여주는 단면도이며, 도 4는 도 3의 선 'A-A'를 따라 취한 단면도이다.FIG. 3 is a cross-sectional view showing a fluid state in an embodiment of the non-contact seal according to the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line 'A-A' of FIG.

먼저, 유체통로(18)는 그 다수개가 환상 링(16)을 따라 등간격으로 배치되어 마련되며(도 4에 잘 도시됨), 각각 환상 링(16)을 관통하는 구조로 되어 있다.First, the plurality of fluid passages 18 are arranged at equal intervals along the annular ring 16 (as shown in FIG. 4), and have a structure that penetrates the annular ring 16, respectively.

상기 각 유체통로(18)는 크게 유입통로부(19a)와 분사통로부(19b)로 구분되는데, 물론 이 유입통로부(19a)와 분사통로부(19b)가 연통된 상태에서 하나의 유체통로(18)를 이루고 있으며, 이와 같이 각 유체통로(18)가 유입통로부(19a)와 분사통로부(19b)로 구분됨에 따라, 이후 상세히 설명되는 바와 같이, 환상 링(16)을 관통하는 유체의 유동방향이 유입방향에서 이와는 다른 배출방향으로 전환될 수 있다. Each of the fluid passages 18 is largely divided into an inflow passage 19a and an injection passage 19b. Of course, one fluid passage in the state in which the inflow passage 19a and the injection passage 19b communicate with each other. (18), and as each fluid passage 18 is divided into an inflow passage portion 19a and a spray passage portion 19b, the fluid passing through the annular ring 16, as will be described in detail later. The flow direction of can be switched from the inflow direction to another discharge direction.

상기 유입통로부(19a)는 실(1)의 내측으로 채워진 고압 유체의 일부를 받아들이는 부분으로, 입구가 환상 링(16)의 내측면 상에 위치되어 내측에서 외측으로 길게 형성되어 있고, 유체의 유입은 실(1) 내측의 유체 압력에 의해 이루어진다. The inflow passage portion 19a is a portion for receiving a portion of the high pressure fluid filled into the inside of the chamber 1, and the inlet is located on the inner side of the annular ring 16 and is formed long from the inner side to the outer side. Is introduced by the fluid pressure inside the chamber (1).

이하, 실(1)의 '내측'과 '외측'의 구분은 환상 링(16)과 하우징(10)을 중심으로 하여 고압 유체가 채워진 안쪽을 '내측', 그 반대쪽의 바깥쪽을 '외측'이라 하고, 이에 도 3에서는 좌측의 고압영역이 실(1)의 내측, 우측의 저압영역이 실(1)의 외측이 됨을 미리 밝혀둔다.Hereinafter, the division between the 'inside' and 'outside' of the seal 1 is 'inside' inside the filled with the high-pressure fluid around the annular ring 16 and the housing 10, and 'outside' the outside of the opposite side. In FIG. 3, it is known in advance that the high pressure region on the left side is the inside of the chamber 1 and the low pressure region on the right side is the outside of the chamber 1.

또한, 이러한 내측/외측의 방향 구분은 환상 링(16)에서도 동일하게 적용되며, 환상 링(16)에서 회전축(2)의 외주면에 대향된 면을 '내주면'으로, 그 반대쪽 면을 '외주면'으로 하되, 실(1)의 내측/외측의 방향 구분처럼 그 안쪽 면을 '내측면'으로, 그 반대쪽의 바깥쪽 면을 '외측면'으로 정함을 미리 밝혀둔다. In addition, this inner / outer direction division is equally applicable to the annular ring 16, and the surface opposed to the outer circumferential surface of the rotating shaft 2 in the annular ring 16 is referred to as the 'inner peripheral surface' and the opposite surface is the 'outer peripheral surface'. However, it is known in advance that the inner surface is defined as an 'inner surface' and the outer surface of the opposite side as an 'outer surface' as the inner / outer direction division of the yarn 1.

상기 분사통로부(19b)는 유입통로부(19a)에 유입된 유체를 실(1)의 간극(회전축의 외주면과 환상 링의 내주면 사이의 공간임) 내로 배출하는 부분으로, 유입통로부(19a)에서 환상 링(16)의 내주쪽으로 길게 형성되어 그 출구, 즉 분사구가 환상 링(16)의 내주면 상에 위치된다. The injection passage 19b is a portion for discharging the fluid introduced into the inflow passage 19a into the gap (the space between the outer circumferential surface of the rotating shaft and the inner circumferential surface of the annular ring) of the seal 1, and the inflow passage 19a. Is formed long toward the inner circumference of the annular ring 16 so that its outlet, i.e., the injection port, is located on the inner circumferential surface of the annular ring 16.

특히, 회전축(2)의 회전에 따른 실 간극 내 유체의 접선방향 유동을 제어하기 위하여, 상기 분사통로부(19b)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 환상 링(16) 내에서 출구쪽으로 가면서 회전축(2)의 반경방향을 기준으로 회전축 회전의 역방향을 향해 소정의 각도만큼 기울어진 상태로 형성된다.In particular, in order to control the tangential flow of the fluid in the seal gap according to the rotation of the rotary shaft 2, the injection passage 19b, as shown in Figure 4, while going toward the outlet in the annular ring 16 It is formed in a state inclined by a predetermined angle toward the reverse direction of the rotation of the rotary shaft relative to the radial direction of the rotary shaft (2).

즉, 각 유체통로(18)의 유입통로부(19a)를 통해 유입된 고압 유체가 분사통로부(19b)를 통해 실(1)의 간극 내로 분사됨에 있어서, 상기와 같이 회전 역방향으로 기울어진 구조에 의해 고압 유체가 도 4의 화살표로 도시된 것처럼 회전축(2)의 회전에 대해 역방향으로 분사될 수 있게 되어 있는 것이다. That is, when the high pressure fluid introduced through the inflow passage 19a of each fluid passage 18 is injected into the gap of the seal 1 through the injection passage 19b, the structure is inclined in the rotational direction as described above. This allows high pressure fluid to be injected in the opposite direction to the rotation of the rotary shaft 2 as shown by the arrow in FIG.

이와 같이 분사되는 유체의 흐름은 회전축(2)의 회전시에 발생하는 유체의 접선방향 유동에 대항하는 것으로, 이에 의해 실(1)의 성능 및 안정성을 크게 저하시키는 유체의 접선방향 유동이 현저히 감소될 수 있게 된다. The flow of the fluid injected in this way is opposed to the tangential flow of the fluid generated during the rotation of the rotary shaft 2, thereby significantly reducing the tangential flow of the fluid, which greatly degrades the performance and stability of the seal 1 It becomes possible.

또한, 상기 분사통로부(19b)는 그 방향이 상기와 같이 회전의 역방향을 향해 기울어져 있는 것과 동시에 회전축(2)의 축방향과는 직각이 되도록 형성될 수 있다.In addition, the injection passage 19b may be formed such that its direction is inclined toward the reverse direction of rotation as described above and is perpendicular to the axial direction of the rotation shaft 2.

더욱 바람직하게는, 회전축(2)의 유선을 따라 유출되는 누설량을 제어하기 위하여, 회전의 역방향을 향해 기울어져 있는 것과 동시에, 도 3에 도시한 바와 같이, 출구쪽으로 가면서 축방향과 직각이 되는 방향을 기준으로 실(1) 내측의 방향을 향해 소정의 각도만큼 기울어진 상태로 형성될 수 있다. More preferably, in order to control the amount of leakage flowing out along the streamline of the rotating shaft 2, the direction is inclined toward the reverse direction of rotation, and as shown in FIG. It may be formed in a state inclined by a predetermined angle toward the direction of the inside of the seal 1 on the basis.

즉. 각 유체통로(18)의 유입통로부(19a)를 통해 유입된 고압 유체가 분사통로부(19b)를 통해 실(1)의 간극 내로 분사됨에 있어서, 상기와 같이 실(1) 내측을 향해 기울어진 구조에 의해 고압 유체가 도 3의 화살표로 도시된 것처럼 유체의 축방향 누설에 어느 정도 역방향으로 분사될 수 있게 되어 있는 것이다. In other words. When the high pressure fluid introduced through the inflow passage portion 19a of each fluid passage 18 is injected into the gap of the chamber 1 through the injection passage portion 19b, it is inclined toward the inside of the chamber 1 as described above. The high pressure fluid allows the high pressure fluid to be injected to the opposite direction to the axial leakage of the fluid as shown by the arrow in FIG. 3.

결국, 이와 같이 분사되는 유체의 흐름은 실(1)의 내측과 외측간 압력차에 의해 실(1)의 간극 내에서 축방향을 따라 흐르는 유체의 유동에 대항하는 것으로, 이에 의해 유체의 누설량이 감소될 수 있게 된다.As a result, the flow of the fluid injected in this way is opposed to the flow of the fluid flowing along the axial direction in the gap of the chamber 1 by the pressure difference between the inside and the outside of the chamber 1, whereby the amount of fluid leakage Can be reduced.

한편, 첨부한 도 5 내지 도 8은 본 발명에 따른 비접촉식 실에서 환상 링의 다양한 실시예를 도시한 것이다.Meanwhile, FIGS. 5 to 8 show various embodiments of the annular ring in the contactless seal according to the present invention.

도 5는 일 실시예로 앞서 상세히 설명한 도 4의 실에 채용된 1열 분사의 환상 링(16)만을 도시한 것이며, 도 6은 다른 실시예로 도 5의 1열 분사통로 대신 2열 분사통로(19b)를 가지는 환상 링(16)을 도시한 것이다.FIG. 5 shows only one annular ring 16 of one row injection employed in the yarn of FIG. 4 described above in detail as an embodiment, and FIG. 6 is a two row injection passage instead of one row injection passage of FIG. 5 in another embodiment. An annular ring 16 having 19b is shown.

도 7은 분사통로부(19b)의 방향이 회전축 회전에 대해 역방향으로 기울어져 있는 동시에 축방향과는 직교되는 1열 분사의 환상 링(16)을 도시한 것이며, 도 8은 도 7의 1열 분사통로 대신 축방향과 직교되는 2열 분사통로(19b)를 가지는 환상 링(16)을 도시한 것이다.FIG. 7 shows the annular ring 16 of a single row injection in which the direction of the injection passage 19b is inclined in the opposite direction to the rotation of the rotational axis and is orthogonal to the axial direction. FIG. 8 is the first row of FIG. It shows an annular ring 16 having a two-row injection passage 19b orthogonal to the axial direction instead of the injection passage.

아울러, 본 발명의 실에 채용되는 환상 링은 상기와 같이 1열 및 2열은 물론 그 이상의 분사통로를 가질 수 있으며, 환상 링 내의 유입통로부와 분사통로부의 형상, 크기 및 갯수 등이 본 발명이 적용되는 시스템의 특성에 따라 다양하게 변형될 수 있다.In addition, the annular ring employed in the seal of the present invention may have a plurality of injection passages as well as one row and two rows as described above, the shape, size and number of the inflow passage portion and the injection passage portion in the annular ring, etc. This may be variously modified depending on the characteristics of the system to which it is applied.

이와 같이 하여, 본 발명의 실은 기존 비접촉식 실의 가장 큰 약점이었던 회전축과의 접촉문제를 해결함과 동시에 유체의 접선방향 유동과 축방향 유동을 능동적으로 제어하기 위한 것으로, 유체통로의 변형 및 조절을 통해 적용 시스템의 특성에 따른 누설 특성의 최적화가 가능할 뿐만 아니라, 유체의 접선방향 유동을 크게 감소시켜 시스템의 성능 및 안정성을 향상시킬 수 있게 된다.In this way, the seal of the present invention is to solve the problem of contact with the rotating shaft, which is the weakest point of the conventional non-contact seal, and to actively control the tangential flow and the axial flow of the fluid. This not only enables the optimization of the leakage characteristics according to the characteristics of the applied system, but also greatly reduces the tangential flow of the fluid, thereby improving the performance and stability of the system.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 스월 저지 환상 링을 가지는 비접촉식 실에 의하면, 회전축과 주변 하우징 사이의 일정한 틈새 내에서 회전축에 대해 축방향과 상하방향으로 자유롭게 이동 가능한 환상 링이 설치되어 있으면서 이 환상 링에는 실 내측의 유체 압력에 의해 유체가 회전축과의 간극 내로 직접 유입될 수 있도록 하는 다수개의 유체통로가 별도로 구비되어 이루어짐으로써, 회전축과 실의 접촉문제를 해결함과 동시에 실 간극 내에서 유체의 접선방향 유동과 축방향 누설량이 최소화 될 수 있는 효과가 있고, 따라서 적용 시스템의 성능 및 안정성이 크게 향상되는 장점이 있게 된다. As described above, according to the non-contact seal having a swirl blocking annular ring according to the present invention, the annular ring which is freely movable in the axial direction and the vertical direction with respect to the rotating shaft is provided within a predetermined gap between the rotating shaft and the peripheral housing. The annular ring is provided with a plurality of fluid passages that allow the fluid to flow directly into the gap with the rotating shaft by the fluid pressure inside the seal, thereby solving the problem of contact between the rotating shaft and the seal and at the same time fluid within the seal gap. The tangential flow and axial leakage can be minimized, and thus the performance and stability of the applied system can be greatly improved.

도 1은 본 발명에 따른 비접촉식 실을 도시한 단면사시도이고,1 is a cross-sectional perspective view showing a contactless seal according to the present invention,

도 2a는 회전축이 정지하고 있을 때 환상 링의 위치를 보여주는 단면도이며,Figure 2a is a cross-sectional view showing the position of the annular ring when the rotating shaft is stopped,

도 2b는 회전축이 회전할 때 환상 링의 위치를 보여주는 단면도이고,Figure 2b is a cross-sectional view showing the position of the annular ring when the rotation axis rotates,

도 3은 본 발명에 따른 비접촉식 실의 일 실시예에서 유체의 유동상태를 보여주는 단면도이며,3 is a cross-sectional view showing the flow of fluid in an embodiment of a non-contact seal according to the present invention,

도 4는 도 3의 선 'A-A'를 따라 취한 단면도이고,4 is a cross-sectional view taken along the line 'A-A' of FIG. 3,

도 5 ∼ 도 8은 본 발명에 따른 비접촉식 실에서 환상 링의 다양한 실시예를 도시한 도면이다. 5 to 8 show various embodiments of an annular ring in a contactless seal according to the invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1 : 실 2 : 회전축1 thread 2: rotating shaft

10 : 하우징 16 : 환상 링10 housing 16 annular ring

18 : 유체통로 19a : 유입통로부18: fluid passage 19a: inflow passage portion

19b : 분사통로부19b: injection passage part

Claims

An annular ring 16 is installed around the rotating shaft 2 in the housing 10, and a plurality of fluid passages 18 penetrating the annular ring 16 are disposed at equal intervals along the annular ring 16. Each of the fluid passages 18 includes an inflow passage portion 19a through which the fluid flows through an inlet on the inner surface of the annular ring 16 by the fluid pressure inside the seal 1, and the inflow passage portion 19a. It consists of one or a plurality of injection passages (19b) in communication with and injects the fluid introduced therefrom through the outlet on the inner circumferential surface of the annular ring 16 into the gap with the rotating shaft (2), the rotating shaft (2) In a non-contact seal, which is designed to seal the

The annular ring 16 is a non-contact type having a swirl resistant annular ring, characterized in that freely movable in the axial direction and the vertical direction with respect to the rotation axis (2) in a predetermined gap in the housing 10 around the rotation axis (2) room.

The spray passage portion 19b communicating with the inflow passage portion 19a is inclined toward the reverse direction of rotation of the rotation shaft with respect to the radial direction of the rotation shaft 2 while going toward the outlet. Contactless seal with swirl jersey annular ring.

The contactless seal according to claim 1, wherein the injection passage (19b) communicating with the inflow passage (19a) is elongated in a direction perpendicular to the axial direction of the rotation shaft (2).

The method of claim 1, wherein the injection passage (19b) in communication with the inflow passage (19a) is inclined in the direction of the inside of the chamber 1 on the basis of the direction perpendicular to the axial direction of the rotary shaft (2) toward the outlet A contactless seal having a swirl jersey annular ring, characterized in that it is formed.