JP2006077899A - 非接触型シール装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポンプAの回転軸2に一体回転状に外嵌された回転密封リング3と、ポンプAのケーシング1に回転軸2の軸方向への移動が可能に支持され、かつ、コイルバネ9で軸方向で回転密封リング3に付勢される固定密封リング5と、回転密封リング3と固定密封リング5とが対向するシール面Sに周方向で間隔をあけた状態で固定密封リング5に配置形成され、かつ、外部からシール流体が供給自在とされる複数の円弧状静圧溝12と、回転密封リング3の回転によって固定密封リング5をコイルバネ9の付勢力に抗して押し戻し可能な動圧を生じさせるべく回転密封リング3のシール面に形成される動圧溝Dとを有し、動圧溝Dには、シール面の領域外に延出された吸気部Kを形成する。
【選択図】図1
Description
被軸封機器Aの回転部材2と一体に回転する回転密封リング3と、
回転部材2の軸方向への移動が可能に前記被軸封機器Aのケーシング1側に支持され、かつ、前記軸方向において前記回転密封リング3に弾性機構9によって付勢される固定密封リング5と、
前記回転密封リング3と前記固定密封リング5とが対向するシール面Sに周方向で間隔をあけた状態で前記回転密封リング3又は前記固定密封リング5に配置形成され、かつ、外部からシール流体が供給自在とされる複数の円弧状静圧溝12と、
前記回転密封リング3の回転によって前記固定密封リング5を前記弾性機構9による付勢力に抗して押し戻し可能な動圧を生じさせるべく前記回転密封リング3又は前記固定密封リング5のシール面Sに形成される動圧溝Dと、
を有するとともに、前記動圧溝Dには、前記シール面Sの領域外に延出された吸気部Kが形成されていることを特徴とする。
図1には、ポンプ等の被軸封機器Aに採用されている複合型の非接触型シール装置Bの構造が示されている。図1において、1はケーシングであり、このケーシング1を貫通して設けられた軸心Xを有する回転軸(回転部材の一例)2には、回転密封環3が嵌装されている。4はOリングである。5はケーシング1と回転軸2との間に配設された固定密封環であり、回転密封環3の一側面3aとの対向面5aがシール面Sとして構成されている。この固定密封環5の他側面5bに形成された凹部6とケーシング1にボルト7等で固定されたばね受部材8との間には、固定密封環5に対して回転密封環3側への弾性力(ばね力)を常時付与するコイルバネ(弾性機構の一例)9が介装されている。10,11は、ケーシング1の内周面と固定密封環5の外周面との間に介在されたOリングである。
別実施例1による動圧溝19(D)は、図3(C)に示すように、回転密封リング3の矢印イ方向への回転を正回転、矢印ロ方向への回転を逆回転とすると、内径側が正方向に傾いた内進角傾斜溝19aと外進角傾斜溝19c、及びこれら内外の進角傾斜溝19a,19cの間に介装されて、内径側が逆方向に傾いた遅角傾斜溝19bとから成るクランク状の溝に形成されている。つまり、動圧溝19は、回転密封リング3の正方向の回転に伴って外気導入が可能となる形状に設定されている。そして、シール面3aの領域外に食み出す吸気部19k(K)は、内進角傾斜溝19aの内径側端部に、即ち動圧溝19の内径側端部に形成されている。
別実施例2による動圧溝21(D)は、図4(A)に示すように、周方向に沿う内外一対の円弧溝21a,21cと、これら内外の円弧溝21a,21cどうしを連結する径方向溝21bとから成る略逆「ヒ」字形状の正向き動圧溝21A、又は略「ヒ」字形状の逆向き動圧溝21Bに形成され、径方向溝21bの外径側端部に吸気部21k(K)が設けられている。正向き動圧溝21A溝においては、内外の円弧溝21a,21cの逆方向端部どうしが径方向溝21bで連結され、逆向き動圧溝21Bにおいては、内外の円弧溝21a,21cの正方向端部どうしが径方向溝21bで連結されている。そして、これら正逆向き動圧溝21A,21Bは、互いの径方向溝21bが周方向に背中合わせ状態で近接配置されており、この正逆向き動圧溝21A,21Bの対が周方向に均等角度毎に多数形成されている。
別実施例3による動圧溝22(D)は、図4(B)に示すように、吸気部22k(K)が径方向溝22bの内径側端部に設定されている以外は、別実施例2による動圧溝21と同じ構成であり、対応する箇所には対応する符号を付すものとする。つまり、実施例3による動圧溝21とは径方向で互いに反対向きとなる形状の動圧溝22であり、被軸封機器外部のガスが吸気部22kから吸込まれるようになる。
別実施例4による動圧溝23(D)は、図6(A)に示すように、周方向に沿う内外一対の円弧溝23a,23cと、これら内外の円弧溝23a,23cどうしの周方向中央部を連結する径方向溝23bとから成る「土」字形状の溝である。これは、図4(A)に示す別実施例3による一対の動圧溝21A,21Bを合体させたような動圧溝23であり、対応する箇所には対応する符号を付すものとする。この場合も吸気部23k(K)は径方向溝23bの外径端部に形成されており、回転密封リング3の正方向(矢印イ方向)及び逆方向(矢印ロ方向)いずれの方向の回転でも、被軸封機器内部のガスを吸入しての動圧発生が可能になる。即ち、吸気部23kは、軸心Xを通る直線に関して線対象となる形状に設定されている。
別実施例5による動圧溝24(D)は、図6(B)に示すように、吸気部24k(K)が径方向溝24bの内径側端部に設定されている以外は、別実施例4による動圧溝23と同じ構成であり、対応する箇所には対応する符号を付すものとする。つまり、実施例5による動圧溝23とは径方向で互いに反対向きとなる形状の動圧溝24であり、被軸封機器外部のガスが吸気部24k(K)から吸込まれるようになる。
実施例2による複合型の非接触型シール装置Bは、図7に示すように、静圧溝12が回転密封リング3に形成されている以外は、図1に示す実施例1による複合型の被接触シール装置と同じであり、対応する箇所には対応する符号を付すものとする。即ち、固定密封リング5のシール面5a(S)には、図8に示すように、導入路14の開口部が形成されるだけであり、回転密封リング3のシール面3a(S)には、図9(A)に示すように、静圧溝12と動圧溝17(D)との双方による複合溝Mが形成される構造である。
別実施例6による複合溝Mは、図9(C)に示すように、別実施例1による動圧溝19(D)[図3(C)を参照]と静圧溝12[図2又は図9(A)を参照]との組合せである。
〔別実施例7
別実施例8よる複合溝Mは、図10(B)に示すように、別実施例3による動圧溝22(D)[図4(B)を参照]と、静圧溝12[図2又は図9を参照]との組合せである。
別実施例9よる複合溝Mは、図12(A)に示すように、別実施例4による動圧溝23(D)[図6(A)を参照]と、静圧溝12[図2又は図9を参照]との組合せである。
別実施例10よる複合溝Mは、図12(B)に示すように、別実施例5による動圧溝24(D)[図6(B)を参照]と、静圧溝12[図2又は図9を参照]との組合せである。
実施例3による複合型の非接触型シール装置Bは、図13に示すように、動圧溝Dが固定密封リング5のシール面5a(S)に形成された構造のものである。図13(A)に示すものは、動圧溝Dに加えて、静圧溝12も固定密封リング5のシール面5aに形成して複合溝Mとされた構造であり、図13(B)に示すものは、静圧溝12が回転密封リング3のシール面3a(S)に形成された構造である。図示は省略するが、この実施例3による非接触型シール装置Bの動圧溝Dの形状も、前述した種々の形状のもの(図2〜図6等を参照)を設定することが自在である。
2 回転部材
3 回転密封リング
5 固定密封リング
9 弾性機構
12 静圧溝
21a,22a 内円弧溝
21b 径方向溝
21c,22c 外円弧溝
22b 径方向溝
A 被軸封機器
B 非接触型シール装置
D 動圧溝
K 吸気部
KC 軸心Xを通る直線
S シール面
X 回転部材の軸心
α 正方向の前進角
β 逆方向の前進角
Claims (14)
- 被軸封機器の回転部材と一体に回転する回転密封リングと、
回転部材の軸方向への移動が可能に前記被軸封機器のケーシング側に支持され、かつ、前記軸方向において前記回転密封リングに弾性機構によって付勢される固定密封リングと、
前記回転密封リングと前記固定密封リングとが対向するシール面に周方向で間隔をあけた状態で前記回転密封リング又は前記固定密封リングに配置形成され、かつ、外部からシール流体が供給自在とされる複数の円弧状静圧溝と、
前記回転密封リングの回転によって前記固定密封リングを前記弾性機構による付勢力に抗して押し戻し可能な動圧を生じさせるべく前記回転密封リング又は前記固定密封リングのシール面に形成される動圧溝と、
を有するとともに、前記動圧溝には、これの端部を前記シール面の領域外に延出することで成る吸気部が形成されている非接触型シール装置。 - 前記吸気部が前記動圧溝の外径側端部に形成されている請求項1に記載の非接触型シール装置。
- 前記吸気部が前記動圧溝の内径側端部に形成されている請求項1又は2に記載の非接触型シール装置。
- 前記吸気部は、その径方向で前記動圧溝から遠ざかる部分ほど、径方向で前記回転密封リングの正回転方向の下手側に寄る状態の前進角が付けられた傾斜溝に形成されている請求項1〜3の何れか一項に記載の非接触型シール装置。
- 前記吸気部は、その径方向で前記動圧溝から遠ざかる部分ほど、径方向で前記回転密封リングの逆回転方向の下手側に寄る状態の前進角が付けられた傾斜溝に形成されている請求項1〜3の何れか一項に記載の非接触型シール装置。
- 前記吸気部は、回転部材の軸心を通る直線に関して線対象となる形状に設定されている請求項1〜3の何れか一項に記載の非接触型シール装置。
- 前記動圧溝は、周方向に沿う内外一対の円弧溝と、これら内外の円弧溝どうしを連結する径方向溝とから成る形状の溝に形成され、前記径方向溝の外径側端部に前記吸気部が設けられている請求項1〜6の何れか一項に記載の非接触型シール装置。
- 前記動圧溝は、周方向に沿う内外一対の円弧溝と、これら内外の円弧溝どうしを連結する径方向溝とから成る形状の溝に形成され、前記径方向溝の内径側端部に前記吸気部が設けられている請求項1〜6の何れか一項に記載の非接触型シール装置。
- 前記径方向溝の深さが前記円弧溝の深さよりも深いものに設定されている請求項7又は8に記載の非接触型シール装置。
- 前記静圧溝の深さが前記径方向溝の深さよりも深いものに設定されている請求項9に記載の非接触型シール装置。
- 前記動圧溝が前記固定密封リングのシール面に形成されている請求項1〜10の何れか一項に記載の非接触型シール装置。
- 前記動圧溝が前記回転密封リングのシール面に形成されている請求項1〜10の何れか一項に記載の非接触型シール装置。
- 前記静圧溝が前記固定密封リングのシール面に形成されている請求項1〜12の何れか一項に記載の非接触型シール装置。
- 前記静圧溝が前記回転密封リングのシール面に形成されている請求項1〜12の何れか一項に記載の非接触型シール装置。
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