JP2001271939A - Self-excited oscillation preventing mechanism for multistage floating ring seal - Google Patents
Self-excited oscillation preventing mechanism for multistage floating ring sealInfo
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- Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、多段フローティン
グリングシールの自励振動防止機構に関する。The present invention relates to a self-excited vibration preventing mechanism for a multi-stage floating ring seal.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般にポンプにおいては、吐き出し液体
や気体がポンプ内部室から軸に沿って流出するのを防ぐ
ため、フローティングリングシールなどの軸シールを設
けているが、この効果を更に高めるため、フローティン
グリングを複数用いて多段としたものが使用されてい
る。2. Description of the Related Art In general, a pump is provided with a shaft seal such as a floating ring seal in order to prevent a discharged liquid or gas from flowing out of a pump inner chamber along an axis. A multi-stage structure using a plurality of floating rings is used.
【０００３】これを図８の４段フローティングリングシ
ールを例に説明すると、図中１はポンプなどの主軸、２
は主軸スリーブ、３１、３２、３３、３４はフローティ
ングリング、４１、４２、４３、４４はフローティング
リング受け、５１、５２、５ ３、５４はフローティング
リングが回転するのを防止する合ピン、６は座金、７は
ガスケットで、フローティングリング３は、シール水８
が図の上方から矢印のように流れる圧力により、シート
面（密封面）９１、９２、９３、９４がそれぞれ次段の
フローティングリング受け４２、４３、４４と座金６に
押しつけられ、密封される。なお、１０はＯリングであ
る。[0003] The four-stage floating ring system shown in FIG.
In the drawing, reference numeral 1 denotes a main shaft of a pump or the like;
Is the spindle sleeve, 31, 32, 33, 34Is floaty
Ngling, 41, 42, 43, 44Is floating
Ring receiver, 51, 52, 5 3, 54Is floating
Mating pin to prevent the ring from rotating, 6 is the washer, 7 is
In the gasket, the floating ring 3 is filled with sealing water 8
The sheet flows from the top of the figure as indicated by the arrow,
Surface (sealing surface) 91, 92, 93, 94Is the next
Floating ring receiver 42, 43, 44And washer 6
Pressed and sealed. 10 is an O-ring
You.
【０００４】シール水８は、フローティングリング３と
主軸スリーブ２の細隙部を通って図中下方へ流出する
が、流出量を少なくするため、この細隙部のクリアラン
スは小さくしてある。また、主軸スリーブ２とフローテ
ィングリング３の接触を避けるため、フローティングリ
ング３は主軸１と直角方向に動くようになっていて、フ
ローティングリング３と主軸スリーブ２のクリアランス
を一定にすることができる。[0004] The seal water 8 flows downward in the figure through the small gap between the floating ring 3 and the main spindle sleeve 2, but the clearance of this small gap is made small in order to reduce the outflow amount. In order to avoid contact between the main shaft sleeve 2 and the floating ring 3, the floating ring 3 moves in a direction perpendicular to the main shaft 1, so that the clearance between the floating ring 3 and the main shaft sleeve 2 can be made constant.
【０００５】しかしながらこのように構成した多段フロ
ーティングリングは、ある条件で自励振動が起き、異音
が発生したり、フローティングリング３、フローティン
グリング受け４、合ピン５から摩耗することがある。ま
た、自励振動が起きると、シール水８が流れにくくなる
ため、多段フローティングリングシール前後差圧が異常
に大きくなることがある。[0005] However, the multi-stage floating ring configured as described above may generate self-excited vibration under certain conditions, generate abnormal noise, or wear from the floating ring 3, the floating ring receiver 4 and the mating pin 5. In addition, when self-excited vibration occurs, the seal water 8 becomes difficult to flow, so that the differential pressure across the multi-stage floating ring seal may become abnormally large.
【０００６】すなわち、フローティングリング３が主軸
スリーブ２側に寄ると、通常はシール水８の流れから受
ける力で元の位置に戻ろうとするが、ある条件では、フ
ローティングリング３が寄ったときに、次段のフローテ
ィングリング３は逆方向に動く。そして、１段目と２段
目が逆に動いたとき、それにフィードバックがかかる
と、各フローティングリングの速度の向きと同じ向きに
力を受けるため、１段目と２段目が互い違いに自励的に
振動し、それがさらに次段に伝わって多段フローティン
グリング全体が自励振動を始めてしまう。That is, when the floating ring 3 moves toward the main spindle sleeve 2, it usually tries to return to the original position by the force received from the flow of the seal water 8. The next stage floating ring 3 moves in the opposite direction. When the first stage and the second stage move in the opposite direction and the feedback is applied, the force is applied in the same direction as the speed direction of each floating ring, so that the first stage and the second stage are self-excited alternately. The multi-stage floating ring starts self-excited vibration.
【０００７】このようなことを防止する技術として特開
昭５７−１５４５６２号公報には、フローティングリン
グ外周に板バネを設け、そのバネ力でフローティングリ
ングと主軸スリーブとが接触しないようにした構成が提
案されている。As a technique for preventing such a problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-154562 discloses a structure in which a leaf spring is provided on the outer periphery of a floating ring so that the floating ring does not come into contact with the main shaft sleeve by the spring force. Proposed.
【０００８】しかしこの特開昭５７−１５４５６２号公
報に記載された方法では、主軸が振動してフローティン
グリングと接触するのを防ぐことはできるが、上述した
ような自励振動を防止することはできない。However, in the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-154562, it is possible to prevent the main shaft from vibrating and coming into contact with the floating ring, but it is possible to prevent the self-excited vibration as described above. Can not.
【０００９】また、多段ではないが、実開昭６１−１７
２２６１号公報には、フローティングリングと主軸との
接触を避けるため、フローティングリングを２つに分
け、両者をバネで分離させると共に２つ目のフローティ
ングリングにピストンリングを配設してシールし、第１
と第２のリングの間に中間圧部を設けて第１フローティ
ングリングの押圧力を弱め、軸振動の減衰性能を高める
ようにした技術が示されている。[0009] Although not multi-stage, Japanese Utility Model Application Laid-open No. 61-17 / 1986
In order to avoid contact between the floating ring and the main shaft, Japanese Patent No. 2261 discloses that the floating ring is divided into two parts, the two parts are separated by a spring, and a piston ring is disposed on the second floating ring and sealed. 1
There is disclosed a technique in which an intermediate pressure portion is provided between the first ring and the second ring to reduce the pressing force of the first floating ring to enhance the damping performance of the shaft vibration.
【００１０】しかしながらこの構造も、主軸が振動して
フローティングリングと接触するのを防ぐことはできる
が、同じ構造のものを多段としたときの自励振動を防止
することについては言及されていない。However, this structure can also prevent the main shaft from vibrating and coming into contact with the floating ring, but does not mention preventing self-excited vibration when the same structure is used in multiple stages.
【００１１】また、特表平７−５０１６０５号公報に
は、主軸から立ち上がった壁面と静止ケーシングの間に
フローティングリングを収容して完全なフローティング
構造にし、フローティングリングが主軸の略１／２以下
の回転数で回転するようにすると共に、表面を多孔性に
し、対摩耗性を増大させたフローティングリングシール
が示されている。Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-501605 discloses that a floating ring is housed between a wall surface rising from a main shaft and a stationary casing to form a completely floating structure, and the floating ring has approximately half or less of the main shaft. A floating ring seal is shown that rotates at a rotational speed, has a porous surface, and has increased wear resistance.
【００１２】しかしこれは防振を目的としてなしたもの
ではなく、また完全フローティング構造によって摩擦に
よる減衰が期待できないため、条件によっては前記した
自励振動が発生する場合があり、防止策とはなり得な
い。However, this is not for the purpose of preventing vibration, and since the damping due to friction cannot be expected due to the completely floating structure, the above-described self-excited vibration may occur depending on the conditions, which is a preventive measure. I can't get it.
【００１３】[0013]
【発明が解決しようとする課題】上述のように従来で
は、多段フローティングリングシールの自励振動を防止
する確実な方法がなく、そのため本発明は、簡単な構造
で前記自励振動を防止する機構を提供することを目的と
する。As described above, conventionally, there is no reliable method for preventing the self-excited vibration of the multi-stage floating ring seal. Therefore, the present invention has a simple structure for preventing the self-excited vibration. The purpose is to provide.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明者らがこの自励振
動を防止するためいろいろテストした結果、次のことが
判明した。As a result of various tests conducted by the present inventors to prevent this self-excited vibration, the following has been found.
【００１５】自励振動が起きているとき、１段目と２段
目、２段目と３段目、３段目と４段目のフローティング
リングは、前記したように互いに逆方向に振動してい
る。When self-excited vibration occurs, the first and second stages, the second and third stages, the third and fourth stages of the floating ring vibrate in opposite directions as described above. ing.
【００１６】そのため図９のように、２段目のフローテ
ィングリングを取り外すと、１段目の自励振動が停止
し、２段目と３段目のフローティングリングを同時に取
り外すと、残された１段目と４段目の自励振動が停止し
た。なお、図中、図８と同じ構成要素には同一番号を付
したTherefore, as shown in FIG. 9, when the second-stage floating ring is removed, the self-excited vibration of the first stage is stopped, and when the second-stage and third-stage floating rings are simultaneously removed, the remaining one is removed. The self-excited vibrations at the first and fourth stages stopped. In the drawing, the same components as those in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals.
【００１７】フローティングリング３とフローティング
リング受け４は、いずれも同じ材質、同じ形状であり、
以上の結果から勘案して、これらフローティングリング
３とフローティングリング受け４で構成される個々のブ
ロックは、皆同じ固有振動数を持つため、同じ振動数で
互いにエネルギをやりとりしてフィードバックがかかり
やすく、前記自励振動へと発展したと思われる。そのた
め図９のように２段目のフローティングリング３２を取
り外すと、エネルギをやりとりすべきフローティングリ
ング３２がなくなるためフィードバックがかからず、１
段目の自励振動は停止すると考えられる。The floating ring 3 and the floating ring receiver 4 are made of the same material and have the same shape.
In view of the above results, the individual blocks composed of the floating ring 3 and the floating ring receiver 4 all have the same natural frequency, so that energy is exchanged with each other at the same frequency and feedback is easily applied. It seems that the self-excited vibration has evolved. Removing the floating ring 3 2 of the second stage as the reason 9, not applied feedback for floating ring 3 2 should exchange energy is eliminated, 1
It is considered that the self-excited vibration at the stage stops.
【００１８】そのため本発明においては、請求項１に記
載したように、フローティングリングと、該フローティ
ングリングを収納するフローティングリング受けと、前
記フローティングリングの回転防止用合ピンとからなる
フローティングリングを複数連ねて多段とした静止側
と、主軸と主軸スリーブとからなる回転側とで構成され
る多段フローティングリングシールにおいて、それぞれ
のフローティングリングの固有振動数を異ならせて自励
振動防止を行わせることを特徴とする。Therefore, according to the present invention, a plurality of floating rings each including a floating ring, a floating ring receiver for accommodating the floating ring, and a mating pin for preventing the rotation of the floating ring are connected. In a multi-stage floating ring seal consisting of a multi-stage stationary side and a rotating side composed of a main shaft and a main shaft sleeve, self-excited vibration is prevented by making the natural frequency of each floating ring different. I do.
【００１９】そして、固有振動数を異ならせる具体的手
段として第２の発明においては、請求項２に記載したよ
うに、各フローティングリング間に、前段の圧力振動を
緩和するバッファ室を設けて固有振動数を異ならせたこ
とを特徴とする。According to the second aspect of the present invention, as a specific means for making the natural frequency different, a buffer chamber for alleviating the pressure vibration at the preceding stage is provided between each floating ring. It is characterized by having different frequencies.
【００２０】また、同様に固有振動数を異ならせる具体
的手段として第３の発明においては、請求項３に記載し
たように、２段目以降のフローティングリング受けを回
転軸方向に長くし、かつフローティングリング回転防止
用合ピンをそれに合わせて長くしてフローティングリン
グ受け内部に空間を設け、固有振動数を異ならせたこと
を特徴とする。According to the third aspect of the present invention, as a specific means for similarly varying the natural frequency, the second and subsequent floating ring receivers are elongated in the rotation axis direction, and It is characterized in that the floating ring anti-rotation dowel is lengthened in accordance with it and a space is provided inside the floating ring receiver to make the natural frequency different.
【００２１】ただし、この請求項２または３のように構
成すると、一定長さの場所に設置できるフローティング
リングの数が減少するので、それに対処するため第４の
発明においては、請求項４に記載したように請求項２ま
たは３の発明において、各フローティングリングと主軸
スリーブとの間隔を狭くしたことを特徴とする。However, with the configuration according to the second or third aspect, the number of floating rings that can be installed at a place of a fixed length is reduced. As described above, in the invention of claim 2 or 3, the distance between each floating ring and the spindle sleeve is reduced.
【００２２】このように構成することでフローティング
リング３と主軸スリーブ２の圧損が増え、フローティン
グリングの個数が減っても同一のシール効果が得られ
る。With this configuration, the pressure loss between the floating ring 3 and the spindle sleeve 2 increases, and the same sealing effect can be obtained even if the number of floating rings decreases.
【００２３】また、第５の発明においては、請求項５に
記載したように、各フローティングリング毎に主軸スリ
ーブとの間隔、あるいはフローティングリング受けとの
間隔を異ならせ、それによって固有振動数を異ならせた
ことを特徴とする。According to the fifth aspect of the present invention, as described in claim 5, the distance between the floating ring and the main shaft sleeve or the distance between the floating ring receiver and the natural frequency are different. It is characterized by having.
【００２４】さらに第６の発明においては、請求項６に
記載したように、各フローティングリング毎に回転軸方
向長さを変え、質量を変化させて固有振動数を異ならせ
たことを特徴とする。According to a sixth aspect of the present invention, as described in the sixth aspect, the length in the rotation axis direction is changed for each floating ring, and the natural frequency is changed by changing the mass. .
【００２５】また第７の発明においては、請求項７に記
載したように、各フローティングリング毎に材質を変え
て固有振動数を異ならせたことを特徴とする。According to a seventh aspect of the present invention, as described in claim 7, the material is changed for each floating ring to make the natural frequency different.
【００２６】また第８の発明においては、請求項８に記
載したように、各フローティングリング毎に主軸スリー
ブと対する面の形状を異ならせて固有振動数を異ならせ
たことを特徴とする。According to an eighth aspect of the present invention, as described in the eighth aspect, the shape of the surface facing the main spindle sleeve is changed for each floating ring so that the natural frequency is changed.
【００２７】また第９の発明においては、請求項９に記
載したように、前記固有振動数を異ならせる手段が、フ
ローティングリングの形状、材質の変更、フローティン
グリング受けの形状、空間の大きさの変更の複数の組み
合わせであることを特徴とする。According to a ninth aspect of the present invention, the means for varying the natural frequency includes changing the shape and material of the floating ring, the shape of the floating ring receiver, and the size of the space. It is characterized by a plurality of combinations of changes.
【００２８】このように、それぞれのフローティングリ
ングの固有振動数を異ならせることで、前記したように
フローティングリングシール自励振動を防止でき、所期
の目的を達成できる。As described above, by making the natural frequency of each floating ring different, self-excited vibration of the floating ring seal can be prevented as described above, and the intended purpose can be achieved.
【００２９】[0029]
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施の形
態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その
相対配置などは特に特定的な記載がない限りは、この発
明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明
例に過ぎない。Embodiments of the present invention will be illustratively described in detail below with reference to the drawings. However, unless otherwise specified, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative examples. It's just
【００３０】図１は、本発明の第１の実施の形態を示し
た装置の概略図である。同図において、前記図８または
図９と同一構成要素には同一番号を付した。図中１はポ
ンプなどの主軸、２は主軸スリーブ、３１、３２、
３３、３４はフローティングリング、４１、４２、
４３、４４はフローティングリング受け、５１、５２、
５３、５４はフローティングリングが回転するのを防止
する合ピン、６は座金、７はガスケット、１５１、１５
２、１５３は前段の圧力振動を緩和するバッファ室、４
０１、４０２、４０３はバッファ室１５１、１５２、１
５３を構成するバッファ室壁で、フローティングリング
受け４と同一のものを使用しても良い。また、バッファ
室１５１、１５２、１５３は、軸方向長さ（図上上下方
向）を変化させても良い。FIG. 1 is a schematic view of an apparatus showing a first embodiment of the present invention. 8, the same components as those in FIG. 8 or FIG. 9 are denoted by the same reference numerals. In the figure, 1 is a spindle such as a pump, 2 is a spindle sleeve, 3 1 , 3 2 ,
3 3, 3 4 floating ring 4 1, 4 2,
4 3, 4 4 receives floating ring, 5 1, 5 2,
5 3 , 5 4 are mating pins for preventing the floating ring from rotating, 6 is a washer, 7 is a gasket, 15 1 , 15
2, 15 3 the buffer chamber to relieve the pressure oscillation of the front, 4
0 1, 40 2, 40 3 buffer chamber 15 1, 15 2, 1
5 3 in the buffer chamber walls constituting the, may be used the same as the floating ring receiver 4. In addition, the buffer chambers 15 1 , 15 2 , and 15 3 may be changed in axial length (vertical direction in the figure).
【００３１】このように多段フローティングリングシー
ルを構成すると、たとえフローティングリング３１が振
動を始めても、それによって生じる圧力振動はバッファ
室１５１で緩和され、次段のフローティングリング３２
が振動を起こすことはなく、他のフローティングリング
３３、３４も全く同様である。[0031] By configuring in this way multistage floating ring seal, even start floating ring 3 1 vibration, pressure vibration caused thereby is mitigated by the buffer chamber 15 1, the next stage of the floating ring 3 2
There not cause vibrations, other floating ring 3 3, 3 4 are also quite similar.
【００３２】すなわちバッファ室１５１は、フローティ
ングリングのないただの空間のため、たとえフローティ
ングリング３１が振動しても、バッファ室１５１にはエ
ネルギをやりとりするフローティングリングがなく、単
に圧力振動を緩和するだけで振動は後段に伝わらない。
そのため自励振動は防止される。[0032] That buffer chamber 15 1, because the floating ring without mere space, even if the vibrating floating ring 3 1, no floating ring in the buffer chamber 15 1 to exchange energy, simply pressure oscillations The vibration is not transmitted to the subsequent stage only by relaxing.
Therefore, self-excited vibration is prevented.
【００３３】そのため、たとえフローティングリング３
２、３３、が振動しても、全く同様にバッファ室１
５２、１５３が圧力振動を緩和し、自励振動までいくこ
とがない。Therefore, even if the floating ring 3
Even if 2 , 3 3 vibrate, the buffer chamber 1
5 2, 15 3 relieve pressure oscillations, never go to self-excited vibration.
【００３４】図２は、本発明の第２の実施の形態を示し
た装置の概略図であり、同図において、前記図８または
図１と同一構成要素には同一番号を付した。図中１
６１、１６２、１６３は、軸方向長さを長くし、フロー
ティングリング３２、３３、３４の上部に空間を持たせ
られるようにしたフローティングリング受けで、１
７１、１７２、１７３は、このフローティングリング受
けが長くなった分長くすると共に強度を増した合ピンで
ある。FIG. 2 is a schematic view of an apparatus showing a second embodiment of the present invention. In FIG. 2, the same components as those in FIG. 8 or FIG. 1 in the figure
6 1, 16 2, 16 3, to lengthen the axial length, a floating ring 3 2, 3 3, 3 4 floating ring receiver which is adapted be to have a space at the top, 1
7 1, 17 2, 17 3 is in-focus with increased strength with the floating ring receiver is longer becomes long minute.
【００３５】このように多段フローティングリングの上
部に空間を持たせると、たとえフローティングリング３
１が振動を始めても、それによって生じる圧力振動は、
次段のフローティングリング３２の上部の空間がバッフ
ァとなって緩和され、フローティングリング３２に伝わ
らない。他のフローティングリング３３、３４も全く同
様である。When a space is provided above the multi-stage floating ring, even if the floating ring 3
Even if 1 starts to vibrate, the resulting pressure vibration is
Next space above the floating ring 3 2 is relieved by a buffer, not transferred to the floating ring 3 2. Other floating ring 3 3, 3 4 are also quite similar.
【００３６】すなわち、各フローティングリング３２、
３３、３４の上部に空間があることで、３１と３２のフ
ローティングリングの固有振動数が変わり、前記図１の
場合と同様な効果が得られるわけである。That is, each floating ring 3 2 ,
3 3, 3 by the fourth upper there is room, 3 1 and 3 natural frequency of the second floating ring changes, the same effect as the case of FIG. 1 is not obtained.
【００３７】しかしながらこの図１、図２のように多段
フローティングリングシールを構成すると、図８に示し
た従来のものに較べてどうしても全長が長くなる。しか
し、フローティングリングシールは設置空間に制約があ
るものも多く、単純に全長をのばすことができない場合
もある。However, when the multi-stage floating ring seal is constructed as shown in FIGS. 1 and 2, the overall length is inevitably longer than that of the conventional one shown in FIG. However, the installation space of the floating ring seal is often limited, and it may not be possible to simply extend the entire length.
【００３８】図３は、このような場合に備えて対処した
本発明の第３の実施の形態を示した装置の概略図であ
り、同図において、前記図８または図１と同一構成要素
には同一番号を付した。図中１５は図１に示したバッフ
ァ室で、１８１、１８２は、フローティングリングの内
径を縮小させた上でシール水の流れる隙間、すなわちフ
ローティングリング１８と主軸スリーブ２との間隔を狭
くし、圧損を増やしたフローティングリングである。FIG. 3 is a schematic view of an apparatus showing a third embodiment of the present invention which is prepared for such a case. In FIG. 3, the same components as those in FIG. 8 or FIG. Have the same numbers. In the drawing, reference numeral 15 denotes the buffer chamber shown in FIG. 1. Reference numerals 18 1 and 18 2 denote the gaps in which the seal water flows, that is, the gap between the floating ring 18 and the main shaft sleeve 2 after reducing the inner diameter of the floating ring. , A floating ring with increased pressure loss.
【００３９】このように多段フローティングリングシー
ルを構成することで、フローティングリングの数は減少
してもそれぞれのフローティングリングの圧損が増え、
シール効果が図１に示した４段のフローティングリング
シールと同一にできる。そのため、自励振動を防止する
と共に、シール効果を減少させることなく全長を短くし
た多段フローティングリングシールが得られる。By configuring the multi-stage floating ring seal in this way, even if the number of floating rings decreases, the pressure loss of each floating ring increases,
The sealing effect can be the same as the four-stage floating ring seal shown in FIG. Therefore, a multi-stage floating ring seal whose total length is shortened without preventing self-excited vibration and reducing the sealing effect can be obtained.
【００４０】なお上記説明では、フローティングリング
３３、３４を省いた場合を説明したが、もちろん３３を
残して３４だけを省く構成としても良いことはもちろん
であり、こうするとフローティングリング３と主軸スリ
ーブ２の間隔は、フローティングリングが２個の場合に
比較して広くできる。It should be noted in the above description, a case has been described omitted floating ring 3 3, 3 4, of course 3 3 may be 3 4 only save configuration leaving it is of course, floating ring 3 This way The distance between the shaft ring 2 and the main shaft sleeve 2 can be made wider as compared with the case where there are two floating rings.
【００４１】また、同様なことは図２に示した実施例の
場合にも当てはまり、図２におけるフローティングリン
グ３１、３２の主軸スリーブ２との間隔を狭くして圧損
を増やしてやることで、フローティングリング３３、３
４をはぶいた構成とすることができる。こうすることで
前記したのと同様、自励振動を防止すると共に、シール
効果を減少させることなく全長を短くした多段フローテ
ィングリングシールが得られる。Further, same is true for the embodiment shown in FIG. 2, that by narrowing the gap between the floating ring 3 1, 3 2 of the spindle sleeve 2 in FIG. 2'll increase the pressure loss , Floating ring 3 3 , 3
4 can be adopted. By doing so, a multi-stage floating ring seal having a reduced overall length without reducing self-excited vibration can be obtained as described above.
【００４２】なお上記説明では、フローティングリング
３３、３４を省いた場合を説明したが、前記したように
３３を残して３４だけを省く構成としても良いことは同
じである。[0042] Note that in the above description, a case has been described omitted floating ring 3 3, 3 4, wherein the way 3 3 also may be a 3 4 only save configuration leaving is the same.
【００４３】図４は、本発明の第４の実施の形態を示し
た装置の概略図であり、同図において、前記図８または
図１と同一構成要素には同一番号を付した。図中３１、
３３は図８と同じフローティングリング、１９はフロー
ティングリングの内径と外径を縮小させた上でシール水
の流れる隙間、すなわちフローティングリング１９と主
軸スリーブ２との間隔を狭くして圧損を増やすと共に、
フローティングリング受け４１との間隔を広げたフロー
ティングリング、２０はフローティングリングの内径と
外径を大きくし、主軸スリーブ２との間隔を広げると共
にフローティングリング受け４４の図中右側の壁との間
隔を狭くしたフローティングリングシールである。FIG. 4 is a schematic view of an apparatus showing a fourth embodiment of the present invention. In FIG. 4, the same components as those in FIG. 8 or FIG. Figure 3 1,
3 3 are the same floating ring and FIG. 8, 19 is a gap of flow of seal water on which has reduced the inner diameter and the outer diameter of the floating ring, i.e. with increased pressure loss to reduce the distance between the floating ring 19 and the main shaft sleeve 2 ,
Floating ring widening the gap between the floating ring receiver 4 1, 20 increases the inner diameter and the outer diameter of the floating ring, the distance between the floating ring receiver 4 4 of FIG right side wall with widening the gap between the spindle sleeve 2 This is a floating ring seal with a narrower.
【００４４】このように構成することで、フローティン
グリング１９、２０は、主軸スリーブ２との間の液体に
よるばね効果がフローティングリング３１、３３とは異
なり、そのため固有振動数も異なってくる。そのため、
フローティングリング３１で振動が起こっても、フロー
ティングリング１９は振動せず、同様にフローティング
リング１９が振動してもフローティングリング３３は振
動することがなく、自励振動は防止できる。[0044] With this configuration, the floating ring 19, 20, the spring effect of the liquid between the main shaft sleeve 2 is different from the floating ring 3 1, 3 3, therefore come or different natural frequency. for that reason,
Take place vibration floating ring 3 1, the floating ring 19 is not vibrating, likewise floating ring 3 3 floating ring 19 is also vibrated without vibrating, self-excited vibration can be prevented.
【００４５】図５は、本発明の第５の実施の形態を示し
た装置の概略図であり、同図において、前記図８または
図１と同一構成要素には同一番号を付した。図中３３、
４３は、図８に示したのと同じフローティングリングと
フローティングリング受け、２１、２２、２４は、軸方
向長さを前記した図８に示したフローティングリング３
より、例えば１．５倍、０．５倍、２倍などに変化させ
たフローティングリング、２５、２６、２８は、それぞ
れのフローティングリングに対応した長さとしたフロー
ティングリング受けである。FIG. 5 is a schematic view of an apparatus showing a fifth embodiment of the present invention. In FIG. 5, the same components as those in FIG. 8 or FIG. Figure 3 3,
4 3 receives the same floating ring and floating ring as shown in FIG. 8, 21, 22, 24 are floating ring 3 shown an axial length in FIG. 8 described above
The floating rings 25, 26, and 28, for example, 1.5 times, 0.5 times, 2 times, etc. are floating ring receivers having lengths corresponding to the respective floating rings.
【００４６】このように各フローティングリングの長さ
を変えることで、各フローティングリングは重さ（質
量）が異なるようになることに加えて、液体のばね効果
が異なる為、必然的にそれぞれのフローティングリング
の固有振動数が異なって、たとえフローティングリング
２１が振動したとしても、その振動は次段のフローティ
ングリング２２とエネルギのやりとりを起こしにくく、
フィードバックがかからないため、自励振動が防止でき
る。By changing the length of each floating ring in this way, each floating ring has a different weight (mass) and, in addition, has a different spring effect of the liquid. Even if the natural frequency of the ring is different, even if the floating ring 21 vibrates, the vibration hardly causes the exchange of energy with the floating ring 22 in the next stage,
Since no feedback is applied, self-excited vibration can be prevented.
【００４７】図６は、本発明の第６の実施の形態を示し
た装置の概略図であり、同図において、前記図８または
図１と同一構成要素には同一番号を付した。図中２９、
３０、３１、３２は、それぞれ比重が異なる材料で作っ
たフローティングリングで、例えば２９と３１が同じ比
重の材料だとしたら、３０は２９より大きく、３２は２
９より小さい比重の材料で作る。FIG. 6 is a schematic view of an apparatus showing a sixth embodiment of the present invention. In this figure, the same components as those in FIG. 8 or FIG. 29 in the figure,
Numerals 30, 31, and 32 denote floating rings made of materials having different specific gravities. For example, if 29 and 31 are materials having the same specific gravity, 30 is larger than 29 and 32 is 2
It is made of a material having a specific gravity smaller than 9.
【００４８】このように各フローティングリングの比重
を変えることで、各フローティングリングは重さ（質
量）が異なるようになる為、必然的にそれぞれのフロー
ティングリングの固有振動数が異なって、たとえフロー
ティングリング２９が振動したとしても、その振動は次
段のフローティングリング３０とエネルギのやりとりを
起こしにくく、フィードバックがかからないため、自励
振動が防止できる。By changing the specific gravity of each floating ring in this way, each floating ring has a different weight (mass), so that the natural frequency of each floating ring is inevitably different. Even if 29 vibrates, the vibration hardly causes the exchange of energy with the floating ring 30 of the next stage, and no feedback is applied, so that self-excited vibration can be prevented.
【００４９】図７は、本発明の第７の実施の形態を示し
た装置の概略図であり、同図において、前記図８または
図１と同一構成要素には同一番号を付した。図中３３、
３５は、図に示したように主軸スリーブ２と相対する面
を例えば図上下側を狭く、上側を広くしたフローティン
グリングで、３４、３６は、主軸スリーブ２と相対する
面を例えば図上上下に丸みを持たせた形状としたフロー
ティングリングである。FIG. 7 is a schematic view of an apparatus showing a seventh embodiment of the present invention. In FIG. 7, the same components as those in FIG. 8 or FIG. 33 in the figure,
35 is a floating ring whose surface facing the main spindle sleeve 2 is narrowed, for example, on the upper and lower sides in the figure and whose upper side is widened, as shown in the figure. This is a floating ring with a rounded shape.
【００５０】このようにフローティングリングの主軸ス
リーブ２と相対する面の形状を異ならせることにより、
シール水８のばね効果がフローティングリングによって
異なり、固有振動数が異なって自励振動が防止できる。As described above, by changing the shape of the surface of the floating ring facing the main shaft sleeve 2,
The spring effect of the seal water 8 differs depending on the floating ring, the natural frequency differs, and self-excited vibration can be prevented.
【００５１】以上が本発明の実施の形態であるが、本発
明においては、フローティングリングの形状、材質、質
量、主軸スリーブ２と相対する面の間隔などと、フロー
ティングリング受けの形状、空間の大きさなどを変化さ
せてそれぞれのフローティングリングの固有振動数を異
ならせるようにしており、以上説明してきた実施例を複
数組み合わせて固有振動数を異ならせるようにしても良
いことは明らかである。The embodiments of the present invention have been described above. In the present invention, the shape, material, and mass of the floating ring, the distance between the surfaces facing the spindle sleeve 2, the shape of the floating ring receiver, and the size of the space are described. The natural frequency of each floating ring is varied by changing the length of the floating ring, and it is apparent that the natural frequency may be varied by combining a plurality of the embodiments described above.
【００５２】[0052]
【発明の効果】以上記載の如く本発明によれば、簡単な
構成で多段フローティングリングの自励振動を防止で
き、異音が発生したり、フローティングリング、フロー
ティングリング受け、合ピンが摩耗するなどの問題を未
然に防ぎ、大きな効果をもたらすものである。As described above, according to the present invention, the self-excited vibration of the multi-stage floating ring can be prevented with a simple structure, and abnormal noise is generated, and the floating ring, the floating ring receiver, and the mating pin are worn. The problem is prevented beforehand and brings great effect.
【図１】 本発明の第１の実施の形態を示した概略図FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図２】 本発明の第２の実施の形態を示した概略図FIG. 2 is a schematic diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図３】 本発明の第３の実施の形態を示した概略図FIG. 3 is a schematic diagram showing a third embodiment of the present invention.
【図４】 本発明の第４の実施の形態を示した概略図FIG. 4 is a schematic diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
【図５】 本発明の第５の実施の形態を示した概略図FIG. 5 is a schematic diagram showing a fifth embodiment of the present invention.
【図６】 本発明の第６の実施の形態を示した概略図FIG. 6 is a schematic view showing a sixth embodiment of the present invention.
【図７】 本発明の第７の実施の形態を示した概略図FIG. 7 is a schematic view showing a seventh embodiment of the present invention.
【図８】 従来の多段フローティングリングシールの概
略図FIG. 8 is a schematic view of a conventional multi-stage floating ring seal.
【図９】 本発明の基本的な考え方を示した概略図FIG. 9 is a schematic diagram showing the basic concept of the present invention.
１ 主軸 ２ 主軸スリーブ ３ フローティングリング ４ フローティングリング受け ５ 合ピン ６ 座金 ７ ガスケット ８ シール水 ９ シート面（密封面） １０ Ｏリング １５ バッファ室 １６ フローティングリング受け １７ 合ピン １８ フローティングリング １９、２０ フローティングリング ２１、２２、２３、２４ フローティングリング ２５、２６、２７、２８ フローティングリング受け ２９、３０、３１、３２ フローティングリング ３３、３４、３５、３６ フローティングリング ４０ バッファ室壁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main shaft 2 Main shaft sleeve 3 Floating ring 4 Floating ring receiver 5 Mating pin 6 Washer 7 Gasket 8 Seal water 9 Seat surface (sealing surface) 10 O ring 15 Buffer chamber 16 Floating ring receiver 17 Mating pin 18 Floating ring 19, 20 Floating ring 21, 22, 23, 24 Floating ring 25, 26, 27, 28 Floating ring receiver 29, 30, 31, 32 Floating ring 33, 34, 35, 36 Floating ring 40 Buffer chamber wall
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 友道 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 Ｆターム(参考） 3J042 AA04 BA02 CA02 3J048 AB01 CB23 EA08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Tomomichi Nakamura 2-1-1, Shinhama, Arai-machi, Takasago-shi, Hyogo F-term in Takasago Research Laboratory, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. 3J042 AA04 BA02 CA02 3J048 AB01 CB23 EA08
Claims (9)
ングリングを収納するフローティングリング受けと、前
記フローティングリングの回転防止用合ピンとからなる
フローティングリングを複数連ねて多段とした静止側
と、主軸と主軸スリーブとからなる回転側とで構成され
る多段フローティングリングシールにおいて、 それぞれのフローティングリングの固有振動数を異なら
せて自励振動防止をおこなわせることを特徴とする多段
フローティングリングシール自励振動防止機構。1. A stationary side in which a plurality of floating rings each including a floating ring, a floating ring receiver for housing the floating ring, a mating pin for preventing rotation of the floating ring, and a main shaft and a main shaft sleeve are provided. A multi-stage floating ring seal self-excited vibration prevention mechanism, wherein a self-excited vibration is prevented by making the natural frequency of each floating ring different in a multi-stage floating ring seal composed of a rotating side and a rotating side.
力振動を緩和するバッファ室を設けて固有振動数を異な
らせたことを特徴とする請求項１に記載した多段フロー
ティングリングシール自励振動防止機構。2. The multi-stage floating ring seal self-excited vibration preventing mechanism according to claim 1, wherein a buffer chamber for alleviating the pressure vibration in the preceding stage is provided between each floating ring to make the natural frequency different. .
を回転軸方向に長くし、かつフローティングリング回転
防止用合ピンをそれに合わせて長くしてフローティング
リング受け内部に空間を設け、固有振動数を異ならせた
ことを特徴とする請求項１に記載した多段フローティン
グリングシール自励振動防止機構。3. The floating ring receivers of the second and subsequent stages are lengthened in the direction of the rotation axis, and the floating ring anti-rotating dowel pins are lengthened in accordance therewith to provide a space inside the floating ring receiver so that the natural frequencies are different. 2. The multi-stage floating ring seal self-excited vibration prevention mechanism according to claim 1, wherein:
との間隔を狭くしたことを特徴とする請求項２または３
に記載した多段フローティングリングシール自励振動防
止機構。4. The space between each floating ring and the spindle sleeve is narrowed.
Multi-stage floating ring seal self-excited vibration prevention mechanism described in.
ブとの間隔、あるいはフローティングリング受けとの間
隔を異ならせて固有振動数を異ならせたことを特徴とす
る請求項１に記載した多段フローティングリングシール
自励振動防止機構。5. The multi-stage floating ring seal according to claim 1, wherein the natural frequency is changed by changing the distance between the main sleeve and the floating ring receiver for each floating ring. Excitation vibration prevention mechanism.
長さを変えて固有振動数を異ならせたことを特徴とする
請求項１に記載した多段フローティングリングシール自
励振動防止機構。6. The multi-stage floating ring seal self-excited vibration prevention mechanism according to claim 1, wherein the natural frequency is varied by changing the length in the rotation axis direction for each floating ring.
て固有振動数を異ならせたことを特徴とする請求項１に
記載した多段フローティングリングシール自励振動防止
機構。7. The multi-stage floating ring seal self-excited vibration preventing mechanism according to claim 1, wherein the natural frequency is changed by changing the material for each floating ring.
ブと対する面の形状を異ならせて固有振動数を異ならせ
たことを特徴とする請求項１に記載した多段フローティ
ングリングシール自励振動防止機構。8. The multi-stage floating ring seal self-excited vibration preventing mechanism according to claim 1, wherein the shape of the surface facing the main spindle sleeve is changed for each floating ring to make the natural frequency different.
ローティングリングの形状、材質の変更、フローティン
グリング受けの形状、空間の大きさの変更の複数の組み
合わせであることを特徴とする請求項１に記載した多段
フローティングリングシール自励振動防止機構。9. The method according to claim 1, wherein the means for varying the natural frequency is a plurality of combinations of changes in the shape and material of the floating ring, shapes of the floating ring receiver, and changes in the size of the space. Multi-stage floating ring seal self-excited vibration prevention mechanism described in.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000083700A JP2001271939A (en) | 2000-03-24 | 2000-03-24 | Self-excited oscillation preventing mechanism for multistage floating ring seal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000083700A JP2001271939A (en) | 2000-03-24 | 2000-03-24 | Self-excited oscillation preventing mechanism for multistage floating ring seal |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001271939A true JP2001271939A (en) | 2001-10-05 |
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ID=18600294
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| JP (1) | JP2001271939A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7300263B2 (en) | 2004-04-23 | 2007-11-27 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Pump |
| CN113090575A (en) * | 2021-05-12 | 2021-07-09 | 西安航天动力研究所 | Double-floating-ring sealing blowing isolation device and turbopump |
-
2000
- 2000-03-24 JP JP2000083700A patent/JP2001271939A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7300263B2 (en) | 2004-04-23 | 2007-11-27 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Pump |
| CN113090575A (en) * | 2021-05-12 | 2021-07-09 | 西安航天动力研究所 | Double-floating-ring sealing blowing isolation device and turbopump |
| CN113090575B (en) * | 2021-05-12 | 2022-07-19 | 西安航天动力研究所 | Double-floating-ring sealing blowing isolation device and turbopump |
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