JPH0450559A - 動圧非接触形メカニカルシール - Google Patents
動圧非接触形メカニカルシールInfo
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- JPH0450559A JPH0450559A JP16046990A JP16046990A JPH0450559A JP H0450559 A JPH0450559 A JP H0450559A JP 16046990 A JP16046990 A JP 16046990A JP 16046990 A JP16046990 A JP 16046990A JP H0450559 A JPH0450559 A JP H0450559A
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- Japan
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- seal
- dynamic pressure
- rotary
- pressure
- sealing surface
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- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 65
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 5
- 230000003068 static effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
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- Mechanical Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、例えばガスタービン、ブロアーおよびニアコ
ンプレッサなどの高圧流体用回転機器の軸封部に適用さ
れる動圧非接触形メカニカルシールに関するものである
。
ンプレッサなどの高圧流体用回転機器の軸封部に適用さ
れる動圧非接触形メカニカルシールに関するものである
。
[従来の技術]
従来より、例えばガスタービン、ブロアーおよびニアコ
ンプレッサなどの高圧流体用回転機器の軸封部に適用さ
れるシール装置として、日本機械学会論文集(0編)5
3巻491号、論文No。
ンプレッサなどの高圧流体用回転機器の軸封部に適用さ
れるシール装置として、日本機械学会論文集(0編)5
3巻491号、論文No。
86−0778Aの第1487〜1493頁に掲載され
た「リバースステップ付きレイリーステップ端面シール
」が知られている。
た「リバースステップ付きレイリーステップ端面シール
」が知られている。
上記文献に記載されたシール装置は、81図に示すよう
に、被軸封機器の回転部材1(図示例では回転軸IAと
同時回転する回転スリーブIB)と一体に回転する回転
密封環2Aを設けた回転側シール要素2と、被軸封機器
のケーシング3側に固定されたスプリングリテーナ3A
に、周方向に等間隔で配置した回り止めビン3Bを介し
て回転不能に保持され、かつスプリング3Cにより回転
密封環2A側に常時移動付勢される静止密封環4Aを設
けた固定側シール要素4とを有し、上記回転密封環2A
のシール面2aに、第4図に示すように、円周方向に等
間隔で径方向にのびる幅狭深底の流体導入溝5を複数形
成し、これら流体導入溝5のそれぞれに連通し、かつ円
周方向の一方、例えば矢印aで示す回転方向の反対側に
のびる浅底の動圧発生グルーブ6を、径方向に一段で発
生動圧を大きくするために径方向に回旋な限り幅広に形
成してなる動圧非接触形メカニカルシールである。
に、被軸封機器の回転部材1(図示例では回転軸IAと
同時回転する回転スリーブIB)と一体に回転する回転
密封環2Aを設けた回転側シール要素2と、被軸封機器
のケーシング3側に固定されたスプリングリテーナ3A
に、周方向に等間隔で配置した回り止めビン3Bを介し
て回転不能に保持され、かつスプリング3Cにより回転
密封環2A側に常時移動付勢される静止密封環4Aを設
けた固定側シール要素4とを有し、上記回転密封環2A
のシール面2aに、第4図に示すように、円周方向に等
間隔で径方向にのびる幅狭深底の流体導入溝5を複数形
成し、これら流体導入溝5のそれぞれに連通し、かつ円
周方向の一方、例えば矢印aで示す回転方向の反対側に
のびる浅底の動圧発生グルーブ6を、径方向に一段で発
生動圧を大きくするために径方向に回旋な限り幅広に形
成してなる動圧非接触形メカニカルシールである。
上記構成の動圧非接触形メカニカルシールでは、被軸封
機器の回転部材1の回転にともない回転密封環2Aが回
転する。この回転により高圧側Yの流体が流体導入溝5
から動圧発生グルーブ6に流入して、上記回転密封環2
Aのシール面2aど、静止密封環4Aのシール面4aと
の間に動圧が発生されて、シール面4aをシール面2a
から離す方向の付勢力が作用し、この付勢力とシール面
4aをシール面2aに当接させる方向に移動付勢力して
いるスプリング3Cのばね力とのバランス点の圧力によ
って、両シール面2a、4a間に例えば5〜20pm程
度の狭いシール間隙を形成して低圧側Xと高圧側Yとを
非接触状態でシールするものである。
機器の回転部材1の回転にともない回転密封環2Aが回
転する。この回転により高圧側Yの流体が流体導入溝5
から動圧発生グルーブ6に流入して、上記回転密封環2
Aのシール面2aど、静止密封環4Aのシール面4aと
の間に動圧が発生されて、シール面4aをシール面2a
から離す方向の付勢力が作用し、この付勢力とシール面
4aをシール面2aに当接させる方向に移動付勢力して
いるスプリング3Cのばね力とのバランス点の圧力によ
って、両シール面2a、4a間に例えば5〜20pm程
度の狭いシール間隙を形成して低圧側Xと高圧側Yとを
非接触状態でシールするものである。
[発明が解決しようとする課題]
上記構成の従来の動圧非接触形メカニカルシールでは1
回転密封環2Aのシール面2aに、流体導入溝5に連通
させて径方向に幅広の一段の動圧発生グルーブ6が形成
されているだけであるから、両シール面2a、4aが平
行に対面している正常な状態では、第5図(a)に示す
ように、発生動圧を十分に大きくし、かつ隙間剛性も高
くできる反面、回転密封環2Aに径方向に不均等で高い
圧力が付加されることに起因して、この回転密封環2A
が歪むことなどによってシール面2a。
回転密封環2Aのシール面2aに、流体導入溝5に連通
させて径方向に幅広の一段の動圧発生グルーブ6が形成
されているだけであるから、両シール面2a、4aが平
行に対面している正常な状態では、第5図(a)に示す
ように、発生動圧を十分に大きくし、かつ隙間剛性も高
くできる反面、回転密封環2Aに径方向に不均等で高い
圧力が付加されることに起因して、この回転密封環2A
が歪むことなどによってシール面2a。
4aが相対的に傾いたとき、両シール面2a。
4aの平行性がくずれて発生動圧が対面シール間隙の大
きい側から逃げるために、第5図(b)に示すように、
急激な圧力低下を呈する。これによって、シール面2a
、4aを開けようとする力がスプリング3Cのばね力を
含む静止密封環4Aの背面側からのシール面2a、4a
を閉じようとする力に対して著しく弱まり、また、シー
ル面2a 、4aを平行な対面姿勢に戻す作用も働かな
い。その結果、シール面2a 、4a同士が接触してシ
ール破壊やシール面2a、4aの損傷などのトラブルを
生じ易い問題があった。なお、第5図中の実線は、動圧
発生グルーブ6で発生する平均圧力分布を示している。
きい側から逃げるために、第5図(b)に示すように、
急激な圧力低下を呈する。これによって、シール面2a
、4aを開けようとする力がスプリング3Cのばね力を
含む静止密封環4Aの背面側からのシール面2a、4a
を閉じようとする力に対して著しく弱まり、また、シー
ル面2a 、4aを平行な対面姿勢に戻す作用も働かな
い。その結果、シール面2a 、4a同士が接触してシ
ール破壊やシール面2a、4aの損傷などのトラブルを
生じ易い問題があった。なお、第5図中の実線は、動圧
発生グルーブ6で発生する平均圧力分布を示している。
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、シ
ール面が傾いたときの動圧の低下を抑制するどともに、
シール面の平行対面姿勢への復元力を働かせて、シール
間隙の確保およびシ・−ル面同士の接触トラブルの回避
を確実なものにできる動圧非接触形メカニカルシールを
提供することを目的としている。
ール面が傾いたときの動圧の低下を抑制するどともに、
シール面の平行対面姿勢への復元力を働かせて、シール
間隙の確保およびシ・−ル面同士の接触トラブルの回避
を確実なものにできる動圧非接触形メカニカルシールを
提供することを目的としている。
[課題を解決するための手段]
上記目的を達成するために、本発明に係る動圧非接触形
メカニカルシールは、回転密封環のシール面に円周方向
に等間隔で外端が径外側に開口しかつ内端がシール面内
に存在するように径方向にのびる流体導入溝が複数形成
され、これら流体導入溝にそれぞれ連通しかつ円周方向
の少なくとも一方にのびる動圧発生グルーブが形成され
、これら動圧発生グルーブはそれぞれ径方向に独立して
複数個に分割されたものである。
メカニカルシールは、回転密封環のシール面に円周方向
に等間隔で外端が径外側に開口しかつ内端がシール面内
に存在するように径方向にのびる流体導入溝が複数形成
され、これら流体導入溝にそれぞれ連通しかつ円周方向
の少なくとも一方にのびる動圧発生グルーブが形成され
、これら動圧発生グルーブはそれぞれ径方向に独立して
複数個に分割されたものである。
[作用]
上記構成の本発明によれば、回転密封環の回転により、
流体導入溝に連通ずる動圧発生グルーブに径外側(高圧
側)から流体が侵入して動圧を発生し、この動圧によっ
て所定のシール隙間を形成して非接触状態で所定どおり
のシールを行なわせる。
流体導入溝に連通ずる動圧発生グルーブに径外側(高圧
側)から流体が侵入して動圧を発生し、この動圧によっ
て所定のシール隙間を形成して非接触状態で所定どおり
のシールを行なわせる。
このとき、例えば回転密封環に歪が生じるなどしてシー
ル面が傾き、シール隙間が径方向で不均一になった場合
、そのシール隙間の広い側の動圧発生グルーブでの発生
動圧は著しく低下するものの、シール隙間の狭い側の動
圧発生グルーブでの発生動圧の低下はそのグルーブの幅
が狭いゆえに抑制され、したがって、全体としてシール
面同士が接触しないだけの動圧を確保できるとともに、
径方向での動圧の差によってシール面を平行な対面姿勢
に戻すに十分なモーメントが働き、所定のシール性能を
確保することができる。
ル面が傾き、シール隙間が径方向で不均一になった場合
、そのシール隙間の広い側の動圧発生グルーブでの発生
動圧は著しく低下するものの、シール隙間の狭い側の動
圧発生グルーブでの発生動圧の低下はそのグルーブの幅
が狭いゆえに抑制され、したがって、全体としてシール
面同士が接触しないだけの動圧を確保できるとともに、
径方向での動圧の差によってシール面を平行な対面姿勢
に戻すに十分なモーメントが働き、所定のシール性能を
確保することができる。
[実施例]
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は動圧非接触形メカニカルシールの全体構成を示
す縦断側面図、第2図は本発明の回転密封環の正面図で
あり、本発明では5回転密封環のシール面に形成される
動圧発生グルーブを径方向で複数個に分割した点が従来
例と相違するだけで、この点を除く他の部材および構成
は従来例と同一であるため、第1図は本発明の実施例と
従来例とを共用するものとし、また5第2図において、
第4図に相当する部分には、それぞれ同一の符号を付し
て、それらの詳しい説明を省略する。
す縦断側面図、第2図は本発明の回転密封環の正面図で
あり、本発明では5回転密封環のシール面に形成される
動圧発生グルーブを径方向で複数個に分割した点が従来
例と相違するだけで、この点を除く他の部材および構成
は従来例と同一であるため、第1図は本発明の実施例と
従来例とを共用するものとし、また5第2図において、
第4図に相当する部分には、それぞれ同一の符号を付し
て、それらの詳しい説明を省略する。
第2図において5回転密封環2Aのシール面2aには5
円周方向に等間隔で外端がシール面2aの径外側(高圧
側Y)に開口し、内端がシール面2a内に存在するよう
に径方向にのびる流体導入溝5が複数(例えば12)形
成されている。
円周方向に等間隔で外端がシール面2aの径外側(高圧
側Y)に開口し、内端がシール面2a内に存在するよう
に径方向にのびる流体導入溝5が複数(例えば12)形
成されている。
この流体導入溝5はシール面2aの外端から径方向にの
び、その深さは57zmx l mmに設定されている
。
び、その深さは57zmx l mmに設定されている
。
また、上記各流体導入溝5のそれぞれに連通させて、円
周方向の一方(反時計方向)にのび、深さ2〜2、Og
mに設定された動圧発生グルーブ6が形成されている。
周方向の一方(反時計方向)にのび、深さ2〜2、Og
mに設定された動圧発生グルーブ6が形成されている。
これら動圧発生グルーブ6は、回転密封環2Aのシール
面2aでその径方向に等間隔を隔てて各々独立的に分割
形成された複数個(図示例では3債で示すが、4個以上
であってもよい)の狭幅グルーブ6A、6B、6Cから
構成され、それらのグルーブの幅の和は、シール面2a
の面幅W(径方向の寸法)に対して、30〜70%の割
合(図示例では約59%)に設定されている。
面2aでその径方向に等間隔を隔てて各々独立的に分割
形成された複数個(図示例では3債で示すが、4個以上
であってもよい)の狭幅グルーブ6A、6B、6Cから
構成され、それらのグルーブの幅の和は、シール面2a
の面幅W(径方向の寸法)に対して、30〜70%の割
合(図示例では約59%)に設定されている。
上記のような構成であれば、回転密封環2Aを矢印a方
向に回転させることによって、流体導入溝5から高圧側
Yの流体が動圧発生グルーブ6の各分割狭幅グルーブ6
A 、6B 、6Cに流入して、回転密封環2Aのシー
ル面2aと、静圧密封環4Aのシール面4aとの間に動
圧を発生させ、その動圧によりシール面2aをシール面
4aから離す方向に付勢して、この付勢力とスプリング
3Cのばね力とのバランス点の圧力によって、シール面
2a 、4a間に例えば5〜20pm程度の狭いシール
隙間を形成して、低圧側又と高圧側Yとを非接触状態で
シールする。
向に回転させることによって、流体導入溝5から高圧側
Yの流体が動圧発生グルーブ6の各分割狭幅グルーブ6
A 、6B 、6Cに流入して、回転密封環2Aのシー
ル面2aと、静圧密封環4Aのシール面4aとの間に動
圧を発生させ、その動圧によりシール面2aをシール面
4aから離す方向に付勢して、この付勢力とスプリング
3Cのばね力とのバランス点の圧力によって、シール面
2a 、4a間に例えば5〜20pm程度の狭いシール
隙間を形成して、低圧側又と高圧側Yとを非接触状態で
シールする。
ここで、例えば回転密封環2Aが既述のような理由によ
り歪を生じるなどして、対面するシール面2a、4aが
第3図のように、相対的に傾いた場合、シール隙間の広
い側、つまり、径方向内方側の分割狭幅グルーブ6B、
6Gでの発生動圧は低下するものの、径方向外方側の分
割狭幅グルーブ6Aでの発生動圧の低下は抑制され、両
シール面2a、4a同士を接触させないだけの十分な動
圧を発生させることができるとともに、両シール面2a
、4aを互いに平行な対面姿勢に復元させようとする
モーメン)Mが発生されるので、所定のシール隙間が確
保されてシール破壊やシール面2a、4aの損傷を確実
に防止することができる。
り歪を生じるなどして、対面するシール面2a、4aが
第3図のように、相対的に傾いた場合、シール隙間の広
い側、つまり、径方向内方側の分割狭幅グルーブ6B、
6Gでの発生動圧は低下するものの、径方向外方側の分
割狭幅グルーブ6Aでの発生動圧の低下は抑制され、両
シール面2a、4a同士を接触させないだけの十分な動
圧を発生させることができるとともに、両シール面2a
、4aを互いに平行な対面姿勢に復元させようとする
モーメン)Mが発生されるので、所定のシール隙間が確
保されてシール破壊やシール面2a、4aの損傷を確実
に防止することができる。
[発明の効果]
以上のように、本発明によれば、動圧発生グルーブを径
方向で複数個の独立したものに分割することにより、シ
ール面が傾いたときでも、シール隙間の狭い側の幅狭グ
ルーブで発生する動圧の低下を抑制して、シール面同士
の接触トラブルを確実に回避させることができるととも
に、シール面同士を平行な対面姿勢に復元させようとす
るモーメントを発生させて所定のシール隙間に戻すこと
ができる。したがって、簡単な構成改良を施すだけで、
シール破壊およびシール面の損傷を防止し、長期に亘っ
て信頼性および安全性の高いシール性能を確保すること
ができる。
方向で複数個の独立したものに分割することにより、シ
ール面が傾いたときでも、シール隙間の狭い側の幅狭グ
ルーブで発生する動圧の低下を抑制して、シール面同士
の接触トラブルを確実に回避させることができるととも
に、シール面同士を平行な対面姿勢に復元させようとす
るモーメントを発生させて所定のシール隙間に戻すこと
ができる。したがって、簡単な構成改良を施すだけで、
シール破壊およびシール面の損傷を防止し、長期に亘っ
て信頼性および安全性の高いシール性能を確保すること
ができる。
第1図は本発明および従来例を共用して示す全体構成の
縦断側面図、第2図は本発明の回転密封環の拡大正面図
、第3図は本発明のシール面が傾いた場合の圧力分布特
性図、第4図は従来の回転密封環の拡大正面図、第5図
(a)、(b)は従え@、)エカ分布特性IN?(a)
!よ工常ヶ□動状態における圧力分布特性図、(b)は
シール面が傾いた場合の圧力分布特性図である。また、
第3図、第5図において、2点鎖線はシール面に対応す
る連続的な圧力分布であり、実線はシール面をグルーブ
領域とその他の領域に分割した場合の平均圧力分布であ
る。 1・・・回転部材、2・・・回転側シール要素、2A・
・・回転密封環、2a・・・シール面、3C・・・スプ
リング14・・・固定側シール要素、4A・・・静止密
封環、5・・・流体導入溝、6・・・動圧発生グルーブ
、6A。 6B 、6C・・・分割狭幅グルーブ。 特許 出願人 日本ビラーエ業株式会社代理人 弁
理士 鈴 江 孝 − (ほか1名) 一一一シーーー、 ■ −J
縦断側面図、第2図は本発明の回転密封環の拡大正面図
、第3図は本発明のシール面が傾いた場合の圧力分布特
性図、第4図は従来の回転密封環の拡大正面図、第5図
(a)、(b)は従え@、)エカ分布特性IN?(a)
!よ工常ヶ□動状態における圧力分布特性図、(b)は
シール面が傾いた場合の圧力分布特性図である。また、
第3図、第5図において、2点鎖線はシール面に対応す
る連続的な圧力分布であり、実線はシール面をグルーブ
領域とその他の領域に分割した場合の平均圧力分布であ
る。 1・・・回転部材、2・・・回転側シール要素、2A・
・・回転密封環、2a・・・シール面、3C・・・スプ
リング14・・・固定側シール要素、4A・・・静止密
封環、5・・・流体導入溝、6・・・動圧発生グルーブ
、6A。 6B 、6C・・・分割狭幅グルーブ。 特許 出願人 日本ビラーエ業株式会社代理人 弁
理士 鈴 江 孝 − (ほか1名) 一一一シーーー、 ■ −J
Claims (1)
- 被軸封機器の回転部材と一体回転する回転密封環を設け
た回転側シール要素と、被軸封機器のケーシング側に回
転不能に保持され、かつスプリングにより上記回転密封
環側に常時、移動付勢される静止密封環を設けた固定側
シール要素とを有するメカニカルシールにおいて、上記
回転密封環のシール面に円周方向に等間隔で外端が径外
側に開口しかつ内端がシール面内に存在するように径方
向にのびる流体導入溝が複数形成され、これら流体導入
溝にそれぞれ連通しかつ円周方向の少なくとも一方にの
びる動圧発生グルーブが形成され、これら動圧発生グル
ーブはそれぞれ径方向に独立して複数個に分割されてい
ることを特徴とする動圧非接触形メカニカルシール。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16046990A JPH0660690B2 (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | 動圧非接触形メカニカルシール |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16046990A JPH0660690B2 (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | 動圧非接触形メカニカルシール |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0450559A true JPH0450559A (ja) | 1992-02-19 |
JPH0660690B2 JPH0660690B2 (ja) | 1994-08-10 |
Family
ID=15715625
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16046990A Expired - Lifetime JPH0660690B2 (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | 動圧非接触形メカニカルシール |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0660690B2 (ja) |
Cited By (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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WO2020166589A1 (ja) | 2019-02-14 | 2020-08-20 | イーグル工業株式会社 | 摺動部品 |
WO2020166588A1 (ja) | 2019-02-15 | 2020-08-20 | イーグル工業株式会社 | 摺動部品 |
CN113330224A (zh) * | 2019-02-04 | 2021-08-31 | 伊格尔工业股份有限公司 | 滑动部件 |
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