JP2010255807A - Dry gas seal device - Google Patents

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rotating
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Shinichiro Ihara
慎一郎 井原
Tomonori Enoki
友謹 榎
Kanji Ozawa
寛二 小沢
Tsunehisa Satake
常久 佐竹
Takashi Manabe
敬 真鍋
Naoki Watanabe
直樹 渡邉
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IHI Corp
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  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dry gas seal device capable of maintaining the sealability between them for a long time, while reducing the abrasion of a rotary ring and a fixed ring, even if starting/stopping is repeated. <P>SOLUTION: This dry gas seal device includes the fixed ring 10 fixed to a fixing part 2 and having a cylindrical inner surface 11, a rotary ring base 12 fixed to a rotary body 1 and rotating together with the rotary body, a plurality of rotary ring segments 14 divided in the peripheral direction to a rotary shaft Z-Z and constituting a hollow cylindrical rotary ring positioned inside the cylindrical inner surface 11 as a whole, and an elastic body 16 for pulling the respective rotary ring segments inward in the radial direction. A dynamic pressure groove for forming a clearance by the dynamic pressure effect between both through the rotation of the rotary body 1, is arranged on the cylindrical inner surface 11 of the fixed ring 10 or the outer surface of the rotary ring segments 14. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、回転環及び固定環の摩耗が少ないドライガスシール装置に関する。   The present invention relates to a dry gas seal device with less wear on a rotating ring and a stationary ring.

ドライガスシール装置とは、圧縮空気、燃焼ガス、等のガスを、潤滑液を用いないドライ状態でシール（密封）する装置であり、例えば産業用の圧縮機において、回転体と固定部との間をシールするために用いられる。   The dry gas sealing device is a device that seals (seals) a gas such as compressed air or combustion gas in a dry state without using a lubricating liquid. For example, in an industrial compressor, a rotating body and a fixed part Used to seal between.

従来のドライガスシール装置には、種々の構造のものが既に提案されている（例えば、特許文献１〜３）。
As conventional dry gas sealing devices, those having various structures have already been proposed (for example, Patent Documents 1 to 3).

特開平１０−６１７８１号公報、「ドライガスシール」Japanese Patent Laid-Open No. 10-61781, “Dry Gas Seal” 特開平１１−３０４００６号公報、「ドライガスシール装置」JP-A-11-304006, “Dry Gas Sealing Device” 特開２００４−１９０７８３号公報、「ドライガスシール式回転機械の起動方法およびドライガスシール式回転機械」Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-190783, “Starting Method of Dry Gas Seal Type Rotary Machine and Dry Gas Seal Type Rotary Machine”

図１は、従来のドライガスシール装置の一般的な構成図である。この図において、１は回転体（例えば、回転軸）、２は固定部材、３は回転環、４は固定環、５は圧縮バネ、６はシール部材（例えばＯリング）である。   FIG. 1 is a general configuration diagram of a conventional dry gas sealing apparatus. In this figure, 1 is a rotating body (for example, a rotating shaft), 2 is a fixed member, 3 is a rotating ring, 4 is a fixed ring, 5 is a compression spring, and 6 is a sealing member (for example, an O-ring).

図１において、回転体１は、回転環３と共に回転軸Ｚ−Ｚを中心に回転する。また、固定環４は、軸方向に移動可能に構成され、固定部材２と固定環４の間をシール部材６でシールしながら、圧縮バネ５により固定部材２から回転環３に向けて押し付けられている。また、回転環３の固定環４との接触面には、図示しない動圧溝が設けられ、両者間の相対運動により、回転時には動圧効果でその間に微小なクリアランスが形成されるようになっている。
この構成により、回転体１の回転時には、回転環３と固定環４の接触面に微小なクリアランスが形成され、その間のガス漏れと摩耗を最小限に抑えることができる。 In FIG. 1, the rotating body 1 rotates together with the rotating ring 3 around the rotation axis ZZ. The fixed ring 4 is configured to be movable in the axial direction, and is pressed from the fixed member 2 toward the rotating ring 3 by the compression spring 5 while sealing between the fixed member 2 and the fixed ring 4 with the seal member 6. ing. In addition, a dynamic pressure groove (not shown) is provided on the contact surface of the rotary ring 3 with the stationary ring 4, and a relative clearance between the two causes a minute clearance to be formed between them due to the dynamic pressure effect during rotation. ing.
With this configuration, when the rotating body 1 rotates, a minute clearance is formed on the contact surface between the rotating ring 3 and the stationary ring 4, and gas leakage and wear between them can be minimized.

上述したように、従来のドライガスシール装置では、回転体１の回転時には回転環３と固定環４の接触面に微小なクリアランスが形成される。しかし、回転体１の静止時及び低速回転時には回転環３と固定環４が接触しており、摩耗が発生する。そのため、起動／停止の多い航空用ガスタービンに適用した場合、この摩耗による損傷が激しく、これにより動圧効果が低下し、さらなる摩耗による損傷が増加し、最悪の場合破壊に至る可能性があると予想される。   As described above, in the conventional dry gas sealing device, a minute clearance is formed on the contact surface between the rotating ring 3 and the stationary ring 4 when the rotating body 1 rotates. However, the rotating ring 3 and the stationary ring 4 are in contact with each other when the rotating body 1 is stationary and when rotating at a low speed, and wear occurs. Therefore, when applied to aircraft gas turbines that are frequently started / stopped, the damage due to this wear is severe, which reduces the dynamic pressure effect, increases the damage due to further wear, and may lead to destruction in the worst case. It is expected to be.

本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、起動／停止を繰り返しても、回転環及び固定環の摩耗が少なく、両者間のシール性能を長時間維持することができるドライガスシール装置を提供することにある。   The present invention has been developed to solve the above-described problems. That is, an object of the present invention is to provide a dry gas seal device that can maintain the sealing performance between the two for a long time with little wear of the rotating ring and the stationary ring even when the start / stop is repeated.

本発明によれば、回転軸Ｚ−Ｚを中心に回転する回転体と固定部との間をドライ状態でシールするドライガスシール装置であって、
前記固定部に固定され円筒形内面を有する固定環と、
前記回転体に固定されこれと共に回転する回転環ベースと、
回転軸Ｚ−Ｚに対し周方向に分割され、全体として前記円筒形内面の内側に位置する中空円筒形の回転環を構成する複数の回転環セグメントと、
前記各回転環セグメントを半径方向内方に引っ張る弾性体と、を備え、
前記固定環の円筒形内面又は回転環セグメントの外面に、回転体の回転により両者間に動圧効果によりクリアランスを形成する動圧溝が設けられている、ことを特徴とするドライガスシール装置が提供される。 According to the present invention, there is provided a dry gas sealing device that seals between a rotating body that rotates about a rotation axis ZZ and a fixed portion in a dry state,
A stationary ring fixed to the stationary part and having a cylindrical inner surface;
A rotating ring base fixed to the rotating body and rotating together with the rotating body;
A plurality of rotating ring segments that form a hollow cylindrical rotating ring that is divided in the circumferential direction with respect to the rotation axis ZZ and is located inside the cylindrical inner surface as a whole;
An elastic body that pulls each rotating ring segment radially inward,
A dry gas seal device is characterized in that a dynamic pressure groove is formed on the cylindrical inner surface of the stationary ring or the outer surface of the rotating ring segment to form a clearance due to a dynamic pressure effect between the two by rotation of the rotating body. Provided.

本発明の好ましい実施形態によれば、前記回転環セグメントの周方向中央位置にそれぞれ位置し、前記回転環ベースに固定された複数の回転環ガイドを備える。
また、前記回転環セグメントの周方向端面間にそれぞれ設けられ、その間をシールする周方向端面シール部材、又は
前記回転環ベースの内面の低圧側に設けられ、回転環セグメントの軸方向端面との間をシールする軸方向端面シール部材を備える。 According to a preferred embodiment of the present invention, the rotating ring segment includes a plurality of rotating ring guides that are respectively positioned at the circumferential center positions of the rotating ring segments and are fixed to the rotating ring base.
Also, a circumferential end face seal member that is provided between the circumferential end faces of the rotating ring segment and seals between them, or provided on the low pressure side of the inner surface of the rotating ring base, and between the axial end faces of the rotating ring segments. An axial end face sealing member is provided.

また、前記回転環セグメントはその周方向端面に、外周面に沿って延びる外周面シール溝と、軸方向端面に沿って延びる軸方向端面シール溝とを有し、
前記周方向端面シール部材は、隣接する回転環セグメントの外周面シール溝に周方向両端が嵌合する外周面シール板と、隣接する回転環セグメントの軸方向端面シール溝に周方向両端が嵌合する軸方向端面シール板とからなる。 The rotating ring segment has, on its circumferential end surface, an outer circumferential surface seal groove extending along the outer circumferential surface, and an axial end surface seal groove extending along the axial end surface;
The circumferential end face seal member is fitted with an outer peripheral face seal plate whose both ends in the circumferential direction fit into the outer peripheral face seal groove of the adjacent rotating ring segment, and both circumferential ends in the axial end face seal groove of the adjacent rotating ring segment. And an axial end face sealing plate.

上記本発明の構成によれば、回転体の停止時、起動時、及び低速回転時には、弾性体により各回転環セグメントが内方に引っ張られるので、回転環セグメントと固定環の間にクリアランスが確保され、その間の摩耗を防止することができる。
また、回転上昇時に遠心力によりクリアランスが狭まるが、動圧溝による動圧効果と弾性体の引っ張り力により回転環セグメントと固定環の間にクリアランスが維持されるので、その間の摩耗を防止することができる。
さらに、高速回転の状態が保持される場合には巻き込んだエアの動圧効果により、最適なクリアランスが保たれ、良好なシール性能が発揮される。
従って、回転体の起動から停止までのすべての運転状態において、固定環と回転環セグメントの接触を回避することができる。
According to the above configuration of the present invention, each rotating ring segment is pulled inward by the elastic body when the rotating body is stopped, started, and rotated at a low speed, so that a clearance is secured between the rotating ring segment and the fixed ring. It is possible to prevent wear during that time.
In addition, the clearance is narrowed by centrifugal force when the rotation rises, but the clearance is maintained between the rotating ring segment and the fixed ring by the dynamic pressure effect by the dynamic pressure groove and the tensile force of the elastic body, so that wear between them is prevented. Can do.
Further, when the state of high-speed rotation is maintained, the optimum clearance is maintained by the dynamic pressure effect of the entrained air, and good sealing performance is exhibited.
Accordingly, contact between the stationary ring and the rotating ring segment can be avoided in all operating states from starting to stopping of the rotating body.

従来のドライガスシール装置の一般的な構成図である。It is a general block diagram of the conventional dry gas sealing apparatus. 本発明によるドライガスシール装置の側面断面図である。1 is a side sectional view of a dry gas sealing device according to the present invention. 図２のＡ-Ａ線における断面図である。It is sectional drawing in the AA of FIG. 図２のＢ-Ｂ線における矢視図である。It is an arrow line view in the BB line of FIG.

以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図２は、本発明によるドライガスシール装置の側面断面図であり、図３は、図２のＡ-Ａ線における断面図、図４は図２のＢ-Ｂ線における矢視図である。   2 is a side cross-sectional view of the dry gas sealing device according to the present invention, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 2, and FIG. 4 is a view taken along the line BB of FIG.

本発明のドライガスシール装置は、回転軸Ｚ−Ｚを中心に回転する回転体１と固定部２の間に存在するガス（例えば二次空気）をドライ状態でシールする装置である。
図２〜図４において、本発明のドライガスシール装置は、固定環１０、回転環ベース１２、複数の回転環セグメント１４、弾性体１６、複数の回転環ガイド１８、周方向端面シール部材２０及び軸方向端面シール部材２２を備える。
図２では左側がシールするガスの高圧側、右側が低圧側である。 The dry gas sealing device of the present invention is a device that seals in a dry state a gas (for example, secondary air) that exists between the rotating body 1 that rotates about the rotation axis ZZ and the fixed portion 2.
2 to 4, the dry gas seal device of the present invention includes a stationary ring 10, a rotary ring base 12, a plurality of rotary ring segments 14, an elastic body 16, a plurality of rotary ring guides 18, a circumferential end face seal member 20, and An axial end face seal member 22 is provided.
In FIG. 2, the left side is the high pressure side of the gas to be sealed, and the right side is the low pressure side.

固定環１０は、固定部２に気密に固定されたリング状部材であり、その内面に円筒形内面１１を有する。
この例において、円筒形内面１１は、凹凸のない平滑な円筒面であるが、後述する動圧溝１５を設けてもよい。 The fixed ring 10 is a ring-shaped member that is airtightly fixed to the fixed portion 2, and has a cylindrical inner surface 11 on the inner surface thereof.
In this example, the cylindrical inner surface 11 is a smooth cylindrical surface without irregularities, but a dynamic pressure groove 15 described later may be provided.

回転環ベース１２は、回転体１に固定され、回転体１と共に回転軸Ｚ−Ｚを中心に回転する。
この例において、回転環ベース１２は、回転体１の外面に気密に固定されたリング状部材１２ａと、その両端部に位置し半径方向に延びる２つ鍔状部材１２ｂとからなり、２つ鍔状部材１２ｂの間に外側が開いた空間を形成している。 The rotating ring base 12 is fixed to the rotating body 1 and rotates around the rotation axis ZZ together with the rotating body 1.
In this example, the rotating ring base 12 includes a ring-shaped member 12a that is airtightly fixed to the outer surface of the rotating body 1, and two hook-shaped members 12b that are located at both ends and extend in the radial direction. An open space is formed between the shaped members 12b.

図３に示すように、複数（この例では１２個）の回転環セグメント１４は、回転軸Ｚ−Ｚに対し周方向に分割され、全体として円筒形内面１１の内側に位置する中空円筒形の回転環を構成している。
この例において、回転環セグメント１４は周方向に等分割され、かつその端面は分割面からオフセットし、その間に周方向端面シール部材２０が収納されている。
なお、分割面からのオフセットは必須ではなく、周方向端面同士が接触した状態で、全体として中空円筒形の回転環を構成してもよい。 As shown in FIG. 3, a plurality (twelve in this example) of rotating ring segments 14 are divided in the circumferential direction with respect to the rotation axis ZZ, and have a hollow cylindrical shape located inside the cylindrical inner surface 11 as a whole. It constitutes a rotating ring.
In this example, the rotating ring segment 14 is equally divided in the circumferential direction, and its end face is offset from the dividing face, and the circumferential end face seal member 20 is accommodated therebetween.
Note that the offset from the dividing surface is not essential, and a hollow cylindrical rotating ring may be configured as a whole in a state where the circumferential end surfaces are in contact with each other.

弾性体１６は、この例では、コイルバネであり、各回転環セグメント１４の内面と回転環ベース１２のリング状部材１２ａとを連結し、各回転環セグメント１４を半径方向内方に引っ張る。この引っ張り力は、回転体の停止時、起動時、及び低速回転時に、各回転環セグメント１４の外面が固定環１０の円筒形内面１１と接触しないように設定する。   In this example, the elastic body 16 is a coil spring, connects the inner surface of each rotary ring segment 14 and the ring-shaped member 12a of the rotary ring base 12, and pulls each rotary ring segment 14 radially inward. This pulling force is set so that the outer surface of each rotating ring segment 14 does not contact the cylindrical inner surface 11 of the stationary ring 10 when the rotating body is stopped, started, and rotated at a low speed.

この例において、弾性体１６は、各回転環セグメント１４に１つずつ、回転環セグメントと同数が設けられている。しかし、本発明はこの構成に限定されず、複数の回転環セグメント１４を１つの弾性体１６で引っ張ってもよい。また、例えばリング状のコイルバネを用いて、回転環セグメント１４の全体を１つの弾性体で半径方向内方に引っ張ってもよい。さらに弾性体１６は、同様の機能を有する限り、その他のもの、例えば磁石、弾性体であってもよい。   In this example, the same number of elastic bodies 16 as the rotating ring segments are provided, one for each rotating ring segment 14. However, the present invention is not limited to this configuration, and a plurality of rotating ring segments 14 may be pulled by one elastic body 16. Further, for example, a ring-shaped coil spring may be used to pull the entire rotating ring segment 14 radially inward with one elastic body. Furthermore, as long as the elastic body 16 has the same function, another thing, for example, a magnet and an elastic body, may be sufficient.

複数（この例では１２個）の回転環ガイド１８は、回転環セグメント１４の周方向中央位置にそれぞれ位置し、回転環ベース１２の鍔状部材１２ｂの内面に固定され、各回転環セグメント１４が周方向に移動せず、かつ各回転環セグメント１４を半径方向に移動可能に案内する。
なお、回転環ガイドは、回転環セグメント１４の周方向移動を防止し、かつこれを半径方向に移動可能に案内できる限りで、他の構造（例えば、半径方向スプライン）であってもよい。 A plurality of (in this example, twelve) rotating ring guides 18 are respectively positioned at the circumferential center position of the rotating ring segment 14, and are fixed to the inner surface of the flange-shaped member 12 b of the rotating ring base 12. The rotating ring segments 14 are guided so as to be movable in the radial direction without moving in the circumferential direction.
The rotating ring guide may have another structure (for example, radial spline) as long as the rotating ring segment 14 is prevented from moving in the circumferential direction and can be guided so as to be movable in the radial direction.

周方向端面シール部材２０は、回転環セグメント１４の周方向端面間にそれぞれ設けられ、その間をシールする。   The circumferential end face seal member 20 is provided between the circumferential end faces of the rotary ring segment 14 and seals between them.

本発明において、複数の回転環セグメント１４は、回転軸Ｚ−Ｚに対し周方向に分割され、全体として中空円筒形の回転環を構成するので、回転環セグメント１４の周方向端面の間に隙間があるので、この隙間を通してガス漏れが発生する。
しかし、本発明では、回転環セグメント１４の周方向端面の間をシールする周方向端面シール部材２０を備えるので、その間のガス漏れを最小限に抑えることができる。 In the present invention, the plurality of rotating ring segments 14 are divided in the circumferential direction with respect to the rotation axis ZZ and constitute a hollow cylindrical rotating ring as a whole, so that there are gaps between the circumferential end faces of the rotating ring segments 14. As a result, gas leaks through this gap.
However, in the present invention, since the circumferential end face seal member 20 that seals between the circumferential end faces of the rotating ring segment 14 is provided, gas leakage between them can be minimized.

図２及び図４において、回転環セグメント１４はその周方向端面に、外周面に沿って延びる外周面シール溝１４ａと、軸方向端面に沿って延びる軸方向端面シール溝１４ｂとを有する。
また、周方向端面シール部材２０は、隣接する回転環セグメント１４の外周面シール溝１４ａに周方向両端が嵌合する外周面シール板２０ａと、隣接する回転環セグメント１４の軸方向端面シール溝１４ｂに周方向両端が嵌合する軸方向端面シール板２０ｂとからなる。
外周面シール溝１４ａの断面形状は、外周面シール板２０ａよりも大きく、軸方向端面シール溝１４ｂの断面形状は、軸方向端面シール板２０ｂよりも大きく、それぞれゆるい嵌合となっている。 2 and 4, the rotary ring segment 14 has, on its circumferential end surface, an outer peripheral surface seal groove 14a extending along the outer peripheral surface and an axial end surface seal groove 14b extending along the axial end surface.
In addition, the circumferential end face seal member 20 includes an outer peripheral face seal plate 20a in which both circumferential ends fit into the outer peripheral face seal groove 14a of the adjacent rotary ring segment 14, and an axial end face seal groove 14b of the adjacent rotary ring segment 14. And both ends in the circumferential direction are fitted with axial end face seal plates 20b.
The cross-sectional shape of the outer peripheral surface seal groove 14a is larger than that of the outer peripheral surface seal plate 20a, and the cross-sectional shape of the axial end surface seal groove 14b is larger than that of the axial end surface seal plate 20b.

この構成により、外周面シール板２０ａ及び２枚の軸方向端面シール板２０ｂにより、回転環セグメント１４の周方向端面間をシールしながら、回転環セグメント１４を半径方向に移動可能にすることができる。   With this configuration, the rotary ring segment 14 can be moved in the radial direction while sealing between the circumferential end faces of the rotary ring segment 14 by the outer peripheral face seal plate 20a and the two axial end face seal plates 20b. .

軸方向端面シール部材２２は、この例では回転環ベース１２の鍔状部材１２ｂの内面の低圧側に設けられたＯリングであり、回転環セグメント１４の軸方向端面との間をシールする。Ｏリングは好ましくは弾性材料（例えば、耐熱ゴム、シリコン）からなる。   In this example, the axial end face seal member 22 is an O-ring provided on the low pressure side of the inner surface of the flange-like member 12b of the rotary ring base 12, and seals between the axial end faces of the rotary ring segments 14. The O-ring is preferably made of an elastic material (for example, heat-resistant rubber, silicon).

回転環セグメント１４の周方向端面の間と軸方向端面シール部材２２との間に隙間があるので、この隙間を通してガス漏れが発生するが、上述した構成により、回転環ベース１２の鍔状部材１２ｂの内面の低圧側に設けられたＯリングを備えるので、Ｏリングの弾性により、上記隙間におけるガス漏れを最小限に抑えることができる。   Since there is a gap between the circumferential end faces of the rotating ring segment 14 and the axial end face seal member 22, gas leakage occurs through this gap. However, with the above-described configuration, the flange-like member 12b of the rotating ring base 12 Since the O-ring provided on the low-pressure side of the inner surface is provided, the gas leakage in the gap can be minimized by the elasticity of the O-ring.

さらに、図４に示すように、この例では、回転環セグメント１４の外面に、回転体１の回転により両者（固定環１０と回転環セグメント１４）の間に動圧効果によりクリアランスを形成する動圧溝１５が設けられている。なお、この動圧溝１５を、固定環１０の円筒形内面１１に設けてもよい。
このとき、回転環セグメント１４は高圧側と低圧側の圧力差により、低圧側（右側）に押し付けられることになり、Ｏリングに押し付けられることでガス漏れを防ぐ。 Further, as shown in FIG. 4, in this example, the outer surface of the rotating ring segment 14 is moved to form a clearance by a dynamic pressure effect between the two (the fixed ring 10 and the rotating ring segment 14) by the rotation of the rotating body 1. A pressure groove 15 is provided. The dynamic pressure groove 15 may be provided on the cylindrical inner surface 11 of the fixed ring 10.
At this time, the rotating ring segment 14 is pressed against the low pressure side (right side) due to the pressure difference between the high pressure side and the low pressure side, and prevents gas leakage by being pressed against the O-ring.

上述した本発明の構成によれば、回転体１の停止時、起動時、及び低速回転時には、弾性体１６により各回転環セグメント１４が内方に引っ張られるので、回転環セグメント１４と固定環１０の間にクリアランスが確保され、その間の摩耗を防止することができる。
また、回転上昇時に遠心力によりクリアランスが狭まるが、動圧溝１５による動圧効果と弾性体１６の引っ張り力により回転環セグメント１４と固定環１０の間にクリアランスが維持されるので、その間の摩耗を防止することができる。
さらに、高速回転が維持された状態では巻き込んだエアの動圧効果により、最適なクリアランスが保たれ、良好なシール性能が発揮される。
従って、回転体１の起動から停止までのすべての運転状態において、固定環１０と回転環セグメント１４の接触を回避することができる。 According to the configuration of the present invention described above, each rotating ring segment 14 is pulled inward by the elastic body 16 when the rotating body 1 is stopped, started, and rotated at a low speed. A clearance is ensured during this period, and wear during that period can be prevented.
Further, the clearance is narrowed by centrifugal force when the rotation is increased, but the clearance is maintained between the rotating ring segment 14 and the stationary ring 10 by the dynamic pressure effect by the dynamic pressure groove 15 and the tensile force of the elastic body 16, so that wear between them is lost. Can be prevented.
Furthermore, in the state where the high-speed rotation is maintained, the optimum clearance is maintained by the dynamic pressure effect of the entrained air, and good sealing performance is exhibited.
Accordingly, contact between the stationary ring 10 and the rotating ring segment 14 can be avoided in all operating states from the start to the stop of the rotating body 1.

また、本発明の構成により、従来のラビリンスシールと比較した場合、同一条件で、ラビリンスシールのガス漏れ量の約１／６まで漏れ量を低減できることが、シミュレーションにより確認された。
すなわち、本発明の構成により、良好なシール性能を発揮しつつ、起動と停止を繰り返しても、回転環及び固定環の摩耗が少なく、両者間のシール性能を長時間維持することができる。 Moreover, it has been confirmed by simulation that the amount of leakage can be reduced to about 1/6 of the amount of gas leakage of the labyrinth seal under the same conditions when compared with the conventional labyrinth seal by the configuration of the present invention.
That is, with the configuration of the present invention, even when starting and stopping are repeated while exhibiting good sealing performance, there is little wear on the rotating ring and stationary ring, and the sealing performance between them can be maintained for a long time.

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。   In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, is shown by description of a claim, and also includes all the changes within the meaning and range equivalent to description of a claim.

１ 回転体、２ 固定部、
１０ 固定環、１１ 円筒形内面、
１２ 回転環ベース、
１２ａ リング状部材、１２ｂ 鍔状部材、
１４ 回転環セグメント、
１４ａ 外周面シール溝、１４ｂ 軸方向端面シール溝、
１５ 動圧溝、１６ 弾性体、
１８ 回転環ガイド、２０ 周方向端面シール部材、
２０ａ 外周面シール板、２０ｂ 軸方向端面シール板、
２２ 軸方向端面シール部材（Ｏリング） 1 rotating body, 2 fixed part,
10 fixed ring, 11 cylindrical inner surface,
12 rotating ring base,
12a ring-shaped member, 12b hook-shaped member,
14 rotating ring segment,
14a outer peripheral surface seal groove, 14b axial end surface seal groove,
15 dynamic pressure grooves, 16 elastic bodies,
18 rotating ring guide, 20 circumferential end face seal member,
20a outer peripheral surface sealing plate, 20b axial end surface sealing plate,
22 Axial end face seal member (O-ring)

Claims (4)

回転軸Ｚ−Ｚを中心に回転する回転体と固定部との間をドライ状態でシールするドライガスシール装置であって、
前記固定部に固定され円筒形内面を有する固定環と、
前記回転体に固定されこれと共に回転する回転環ベースと、
回転軸Ｚ−Ｚに対し周方向に分割され、全体として前記円筒形内面の内側に位置する中空円筒形の回転環を構成する複数の回転環セグメントと、
前記各回転環セグメントを半径方向内方に引っ張る弾性体と、を備え、
前記固定環の円筒形内面又は回転環セグメントの外面に、回転体の回転により両者間に動圧効果によりクリアランスを形成する動圧溝が設けられている、ことを特徴とするドライガスシール装置。 A dry gas sealing device that seals between a rotating body that rotates about a rotation axis ZZ and a fixed portion in a dry state,
A stationary ring fixed to the stationary part and having a cylindrical inner surface;
A rotating ring base fixed to the rotating body and rotating together with the rotating body;
A plurality of rotating ring segments that form a hollow cylindrical rotating ring that is divided in the circumferential direction with respect to the rotation axis ZZ and is located inside the cylindrical inner surface as a whole;
An elastic body that pulls each rotating ring segment radially inward,
A dry gas seal device, wherein a dynamic pressure groove is formed on a cylindrical inner surface of the stationary ring or an outer surface of a rotating ring segment so as to form a clearance between them by a dynamic pressure effect by rotation of a rotating body. 前記回転環セグメントの周方向中央位置にそれぞれ位置し、前記回転環ベースに固定された複数の回転環ガイドを備える、ことを特徴とする請求項１に記載のドライガスシール装置。   2. The dry gas seal device according to claim 1, further comprising a plurality of rotating ring guides that are respectively positioned at circumferential center positions of the rotating ring segments and are fixed to the rotating ring base. 前記回転環セグメントの周方向端面間にそれぞれ設けられ、その間をシールする周方向端面シール部材、又は
前記回転環ベースの内面の低圧側に設けられ、回転環セグメントの軸方向端面との間をシールする軸方向端面シール部材を備える、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のドライガスシール装置。 A circumferential end face seal member that is provided between the circumferential end faces of the rotating ring segments and seals between them, or is provided on the low pressure side of the inner surface of the rotating ring base and seals between the axial end faces of the rotating ring segments. The dry gas seal device according to claim 1, further comprising an axial end face seal member. 前記回転環セグメントはその周方向端面に、外周面に沿って延びる外周面シール溝と、軸方向端面に沿って延びる軸方向端面シール溝とを有し、
前記周方向端面シール部材は、隣接する回転環セグメントの外周面シール溝に周方向両端が嵌合する外周面シール板と、隣接する回転環セグメントの軸方向端面シール溝に周方向両端が嵌合する軸方向端面シール板とからなる、ことを特徴とする請求項３に記載のドライガスシール装置。 The rotating ring segment has an outer peripheral surface seal groove extending along the outer peripheral surface and an axial end surface seal groove extending along the axial end surface on the circumferential end surface thereof,
The circumferential end face seal member is fitted with an outer peripheral face seal plate whose both ends in the circumferential direction fit into the outer peripheral face seal groove of the adjacent rotating ring segment, and both circumferential ends in the axial end face seal groove of the adjacent rotating ring segment. The dry gas sealing device according to claim 3, wherein the dry gas sealing device comprises an axial end face sealing plate.
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