JPS6231775A - 軸封装置 - Google Patents
軸封装置Info
- Publication number
- JPS6231775A JPS6231775A JP17028685A JP17028685A JPS6231775A JP S6231775 A JPS6231775 A JP S6231775A JP 17028685 A JP17028685 A JP 17028685A JP 17028685 A JP17028685 A JP 17028685A JP S6231775 A JPS6231775 A JP S6231775A
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- Japan
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- pressure
- liquid
- spiral groove
- sealing
- space
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- Pending
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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】
〔発明の目的〕
「産業上の利用分野」
本発明は回転軸の軸封装置、特にメカニカルシールのよ
うに端面シールを行ない有毒とか可燃性の気体或は液体
のように絶対に漏らしては困る流体の軸封装置に関する
。
うに端面シールを行ない有毒とか可燃性の気体或は液体
のように絶対に漏らしては困る流体の軸封装置に関する
。
「従来の技術」
従来のこの種の装置例を縦断面図の第5図に示す。図に
おいて、ケーシング側内の一空間Hは高圧の密封流体が
封ぜられており、Aはケーシング弘の外部側の大気のあ
る空間であって、空間Hの密封流体を大気側空間Aへ流
出するのを防止しようとするものであり、回転軸3に一
体又は固定された回転リング/の密封rTJ//と静止
リングコの密封面2/が流体潤滑あるいは境界潤滑状態
で摺動するようになっている。
おいて、ケーシング側内の一空間Hは高圧の密封流体が
封ぜられており、Aはケーシング弘の外部側の大気のあ
る空間であって、空間Hの密封流体を大気側空間Aへ流
出するのを防止しようとするものであり、回転軸3に一
体又は固定された回転リング/の密封rTJ//と静止
リングコの密封面2/が流体潤滑あるいは境界潤滑状態
で摺動するようになっている。
静止リングコはケーシング弘に対してばね5で軸方向に
押されているが、ケーシング弘に不図示の廻り止め部材
で係止され回転はしないようになっている。また静止リ
ングλがケーシング亭に滑合し、軸方向にすべるところ
にはOリングtが設けてあり、空間Rと空間りを分けて
いる。空間りと大気側空間Aはケーシング弘に密封固定
したカバー/λの端面にフローティングリングシール6
がケーシング弘とフローティングリングシール6の間の
軸方向に配したばね/jJこより圧接されている。
押されているが、ケーシング弘に不図示の廻り止め部材
で係止され回転はしないようになっている。また静止リ
ングλがケーシング亭に滑合し、軸方向にすべるところ
にはOリングtが設けてあり、空間Rと空間りを分けて
いる。空間りと大気側空間Aはケーシング弘に密封固定
したカバー/λの端面にフローティングリングシール6
がケーシング弘とフローティングリングシール6の間の
軸方向に配したばね/jJこより圧接されている。
空間Hの密封流体の圧力pに対してp+Δp(Δpは数
Kg/am2)の圧力流体が供給孔りをとおり空間りに
供給されてセリ、回転リング/と静止リングコの密封面
//、コ1間は端面シール効果により、上記Δpの圧力
差によって、空間りの液体が空間■へ漏洩するのを防止
すると共にフローティングリングシール6と回転軸3間
の摺動面により空間りの液体の大気側空間人への漏洩を
抑えている。
Kg/am2)の圧力流体が供給孔りをとおり空間りに
供給されてセリ、回転リング/と静止リングコの密封面
//、コ1間は端面シール効果により、上記Δpの圧力
差によって、空間りの液体が空間■へ漏洩するのを防止
すると共にフローティングリングシール6と回転軸3間
の摺動面により空間りの液体の大気側空間人への漏洩を
抑えている。
「発明が解決しようとする問題点」
この装置はの高圧流体を密封する場合にはそれを封じ込
む液体の圧力を上昇するための特別の供給装置を必要と
する。■密封流体とそれを封じ込む液体の差圧を常に一
様に制御する必要がある。■接触形シールであるために
密封条件が厳しければどうしても信頼性に欠け、寿命が
短かい。■空間りは高圧でありシール6で液体が漏れる
ことにより大気圧状態になるため損失が大である。等の
問題を持っている。
む液体の圧力を上昇するための特別の供給装置を必要と
する。■密封流体とそれを封じ込む液体の差圧を常に一
様に制御する必要がある。■接触形シールであるために
密封条件が厳しければどうしても信頼性に欠け、寿命が
短かい。■空間りは高圧でありシール6で液体が漏れる
ことにより大気圧状態になるため損失が大である。等の
問題を持っている。
本発明は回転軸の軸封を端面シールで行うような構成の
軸封装置における上記問題点を解消し、信頼性高く、特
別な昇圧装置を必要としない軸封装置を提供することを
目的とする。
軸封装置における上記問題点を解消し、信頼性高く、特
別な昇圧装置を必要としない軸封装置を提供することを
目的とする。
「問題点を解決するための手段」
本発明は回転軸とともに回転する回転リングと、ケーシ
ング側に取付けられた静止リングとの夫々の摺動面が押
圧されて摺動し該摺動面により密封を行う軸封装置にお
いて、何れかの摺動面に回転リングの回転により低圧側
の液体を高圧側へ向って巻き込むスパイラル溝を高圧側
で行止るように設けた軸封装置である。
ング側に取付けられた静止リングとの夫々の摺動面が押
圧されて摺動し該摺動面により密封を行う軸封装置にお
いて、何れかの摺動面に回転リングの回転により低圧側
の液体を高圧側へ向って巻き込むスパイラル溝を高圧側
で行止るように設けた軸封装置である。
「作用」
回転軸が回転すると回転リングが回転し、スパイラル溝
の効果によりスパイラル溝の行止まる高圧側に低圧側の
液体が移動して昇圧され動圧が発生する。この昇圧され
た液体により高圧側の密封流体の軸封を行なう。
の効果によりスパイラル溝の行止まる高圧側に低圧側の
液体が移動して昇圧され動圧が発生する。この昇圧され
た液体により高圧側の密封流体の軸封を行なう。
「実施例」
以下、本発明の実施例を図面により説明する。
第1図は縦断面図である。第3図の従来例と同様ケーシ
ング内の空間■には高圧の密封流体が封ぜられており、
Aはケーシング側の外部側の大気側空間である。空間り
には封入液体が供給されているが空間■の密封流体と同
圧以下の圧力でもよく大気圧と等しくてもよい。又空間
りには密封用の液体が封入されているのみでも差支えな
い。
ング内の空間■には高圧の密封流体が封ぜられており、
Aはケーシング側の外部側の大気側空間である。空間り
には封入液体が供給されているが空間■の密封流体と同
圧以下の圧力でもよく大気圧と等しくてもよい。又空間
りには密封用の液体が封入されているのみでも差支えな
い。
回転軸3に一体又は固定された回転リングlの密封面/
/と静止リングコの密封面コ/が液膜を介して摺動する
摺動面になっている。静止リングコとケーシング側間に
は軸方向にばね!が配され、ばね5により静止リング−
は回転リングlに向って軸方向に押されているかケーシ
ング側に不図示の回り止め部材で係止され回転しないよ
うになっている。また静止リングコがケーシング側に滑
合している部分には0リングtが設けてあり空間■と空
間りと分けている。
/と静止リングコの密封面コ/が液膜を介して摺動する
摺動面になっている。静止リングコとケーシング側間に
は軸方向にばね!が配され、ばね5により静止リング−
は回転リングlに向って軸方向に押されているかケーシ
ング側に不図示の回り止め部材で係止され回転しないよ
うになっている。また静止リングコがケーシング側に滑
合している部分には0リングtが設けてあり空間■と空
間りと分けている。
空間りと大気側空間Aは、回転軸3に滑合しているフロ
ーティングリングシール6がケーシング側に密封固定し
たカバーl−の端面にケーシングqとフローティングリ
ングシール6の間の軸方向に配したばねisにより圧接
されていることにより密封遮断されている。
ーティングリングシール6がケーシング側に密封固定し
たカバーl−の端面にケーシングqとフローティングリ
ングシール6の間の軸方向に配したばねisにより圧接
されていることにより密封遮断されている。
静止リングコの密封面コ/は正面図の第一図に示すよう
に平面の頂部9aとスパイラル溝9bが交互に並ぶスパ
イラル溝部9とその外側に位置して頂部9aと同一平面
のフラット部10から成る。スパイラル溝9bは中心側
が突抜けており、外周側が行止まるようになっている。
に平面の頂部9aとスパイラル溝9bが交互に並ぶスパ
イラル溝部9とその外側に位置して頂部9aと同一平面
のフラット部10から成る。スパイラル溝9bは中心側
が突抜けており、外周側が行止まるようになっている。
りはケーシング側に設けた空間りへ密封用に用いる液体
の供給孔であり、空間りには低圧液体が充満している。
の供給孔であり、空間りには低圧液体が充満している。
回転軸3の回転方向は第一図において反時計方向の回転
であってポンピング作用によりスパイラル溝tbは中心
側の開放端より液体を巻き込み、外周に向って動圧が発
生して昇圧し、スパイラル溝9bの終端部(最外周部)
では空間Hの密封流体の圧力よりもわずかに高い圧力が
発生し、また密封面//、コ1間には液膜が形成され、
両密封面//、−/間は流体潤滑される。
であってポンピング作用によりスパイラル溝tbは中心
側の開放端より液体を巻き込み、外周に向って動圧が発
生して昇圧し、スパイラル溝9bの終端部(最外周部)
では空間Hの密封流体の圧力よりもわずかに高い圧力が
発生し、また密封面//、コ1間には液膜が形成され、
両密封面//、−/間は流体潤滑される。
この流体潤滑の液膜の最大圧力は空間Hの密封流体が浸
入しないか、もしくは空間り側の液体が微小量空間H側
へ洩れるようにする。このようにすることにより、空間
H側の密封流体が有害、或は自体有害でなくとも洩れる
ことにより重大な支障を及ぼすものである場合に特効が
ある。
入しないか、もしくは空間り側の液体が微小量空間H側
へ洩れるようにする。このようにすることにより、空間
H側の密封流体が有害、或は自体有害でなくとも洩れる
ことにより重大な支障を及ぼすものである場合に特効が
ある。
密封面//、コlの負荷をW、スパイラル溝q1)終端
部の圧力をPgとすると、完全に密封面//、コ/に流
体膜が形成された場合には W=IL pg・・・■
となる。aはスパイラル溝9bの溝形状、溝本数、溝深
さ等によって決まる係数である。一方、密封面//、コ
/の押付荷重Wは密封圧力pとばね!のばね荷重Fによ
って W=S−p−)−F・・・@ となる。Sは空間
Hの密封流体の圧力による静止リングコの回転リング/
に対する押付部の面積で π(r2− rl) ただ
し、−r2=密封面//、2/の外径、コr1=静止リ
ングコとケーシングqの滑合部の直径、である。式の及
び@から aPg = 8−1)+1’ となる。
部の圧力をPgとすると、完全に密封面//、コ/に流
体膜が形成された場合には W=IL pg・・・■
となる。aはスパイラル溝9bの溝形状、溝本数、溝深
さ等によって決まる係数である。一方、密封面//、コ
/の押付荷重Wは密封圧力pとばね!のばね荷重Fによ
って W=S−p−)−F・・・@ となる。Sは空間
Hの密封流体の圧力による静止リングコの回転リング/
に対する押付部の面積で π(r2− rl) ただ
し、−r2=密封面//、2/の外径、コr1=静止リ
ングコとケーシングqの滑合部の直径、である。式の及
び@から aPg = 8−1)+1’ となる。
S = a =: k であるようにSを決めると
IP==k(1)g−p ) となり密封面のフラッ
ト部10における差圧△p=(pg−p) はばね荷
重Fを決めれば密封圧力に依らずに常に一定となる。ま
た密封面//、−/の流体膜の厚さはできる限り薄くな
るようにスパイラル溝?1)の溝形状、溝深さを決める
ものとする。従って密封面//、λlではスパイラル溝
9bのボンピング作用により密封流体の圧力pに対して
Δp(数Kff/67rL2)だけ常に高い圧力まで
昇圧されて密封流体を封じ込みかつ密封面//、21の
すきまを極力小さくしてその漏れを少なくしである。な
おΔpの値は回転数、密封圧力及び封入液体の種類には
依−存せず、ばねりのばね荷重の大きさによってのみ決
まる。
IP==k(1)g−p ) となり密封面のフラッ
ト部10における差圧△p=(pg−p) はばね荷
重Fを決めれば密封圧力に依らずに常に一定となる。ま
た密封面//、−/の流体膜の厚さはできる限り薄くな
るようにスパイラル溝?1)の溝形状、溝深さを決める
ものとする。従って密封面//、λlではスパイラル溝
9bのボンピング作用により密封流体の圧力pに対して
Δp(数Kff/67rL2)だけ常に高い圧力まで
昇圧されて密封流体を封じ込みかつ密封面//、21の
すきまを極力小さくしてその漏れを少なくしである。な
おΔpの値は回転数、密封圧力及び封入液体の種類には
依−存せず、ばねりのばね荷重の大きさによってのみ決
まる。
空間りに封じ込む液体は密封流体が気体である場合には
油、水、その他の液体を、液体である場合には他の安全
な清浄液体を選ぶ。特に後者で異物を含む液体を清浄な
同種液体で密封することが望ましい。また密封流体のあ
る空間H側lこ漏れた空間りの封入液体は、空間Hの密
封流体が気体である場合には容易に分離でき効果大であ
り、液体の場合には少量混入しても構わない場合につい
て効果大である。
油、水、その他の液体を、液体である場合には他の安全
な清浄液体を選ぶ。特に後者で異物を含む液体を清浄な
同種液体で密封することが望ましい。また密封流体のあ
る空間H側lこ漏れた空間りの封入液体は、空間Hの密
封流体が気体である場合には容易に分離でき効果大であ
り、液体の場合には少量混入しても構わない場合につい
て効果大である。
空間りに封じ込む液体は大気圧状態にあっても良く、低
揚程ポンプで供給するか、あるいはポンプにこの密封装
置を使用する場合にはポンプの吸込側にある低圧状態の
流体そのものを導入しても良い。またこの液体は低圧状
態にあるのでフローティングリングシール6等の簡易な
シールで漏れを極力制限できる。この大気圧側のシール
はメカニカルシールあるいは他のシールでも勿論良くて
状況によって選定する。スパイラル溝qbは静止リング
コ側にあったが回転リング側でもよい。この実施例では
スパイラル溝9bの深さは3〜50μmとしてあり、摺
動面の液膜厚さは1〜3μm程度である。
揚程ポンプで供給するか、あるいはポンプにこの密封装
置を使用する場合にはポンプの吸込側にある低圧状態の
流体そのものを導入しても良い。またこの液体は低圧状
態にあるのでフローティングリングシール6等の簡易な
シールで漏れを極力制限できる。この大気圧側のシール
はメカニカルシールあるいは他のシールでも勿論良くて
状況によって選定する。スパイラル溝qbは静止リング
コ側にあったが回転リング側でもよい。この実施例では
スパイラル溝9bの深さは3〜50μmとしてあり、摺
動面の液膜厚さは1〜3μm程度である。
第3図は本発明の他の実施例の縦断面図である。前実施
例におけるスパイラル溝部デでの流れが外向き流れであ
るのに対し、この第3図の実施例では内向き流れとなっ
ている。
例におけるスパイラル溝部デでの流れが外向き流れであ
るのに対し、この第3図の実施例では内向き流れとなっ
ている。
空間Hは密封流体が存し、空間りには該密封流体を密封
するための液体が存し、空間Aには大気が存する。
するための液体が存し、空間Aには大気が存する。
ケーシングダに対する静止リングコの取付関係及び回転
軸3に対する回転リング/の関係は前実施例と同じであ
る。空間りは回転リング側に構成され、ケーシングyに
密封固定した部材亭1に対して密封固定したカバー/−
に対してフローティングリングシール6が押圧され、フ
ローティングリンクシール6と回転軸3間が回転シール
となっている。
軸3に対する回転リング/の関係は前実施例と同じであ
る。空間りは回転リング側に構成され、ケーシングyに
密封固定した部材亭1に対して密封固定したカバー/−
に対してフローティングリングシール6が押圧され、フ
ローティングリンクシール6と回転軸3間が回転シール
となっている。
第9図は静止リングλの正面図である。静止リングコに
設けたスパイラル溝9bは外周に突抜けており、中心側
では行止まっている。
設けたスパイラル溝9bは外周に突抜けており、中心側
では行止まっている。
回転軸Jが第9図において時計方向に回転すると空間り
の液体はスパイラル溝9bに巻込まれ、中心側で動圧が
発生する。この圧力により密封面//、コlの中心側で
は空間Hの密封流体の圧力よりもわずかに高い圧力とな
り密封が行われる。
の液体はスパイラル溝9bに巻込まれ、中心側で動圧が
発生する。この圧力により密封面//、コlの中心側で
は空間Hの密封流体の圧力よりもわずかに高い圧力とな
り密封が行われる。
第コ実施例ζこおいてはスパイラル?JLqbの深さは
十分な動圧を発生しかつ極力薄い流体膜を形成するよう
に例えば封入液体の粘度により異るが3〜goμmの大
きさとする。摺動面間の液膜の厚さは/−Jμm程度で
ある。
十分な動圧を発生しかつ極力薄い流体膜を形成するよう
に例えば封入液体の粘度により異るが3〜goμmの大
きさとする。摺動面間の液膜の厚さは/−Jμm程度で
ある。
各実施例における回転リング/、静止リングコの材質は
スバ・イラル溝を設ける側を硬質材料、特にセラミック
ス(炭化珪素SiO又は窒化珪素81、N4が4才しい
)としその相手の摺動部材はアルミナセラミックス、超
硬合金、ステンレス、高鉛青銅、普通鋳鉄、カーボン或
はスパイラル溝9bを設けた側の材質と同材質の何れか
が好適である。回転リング/と静止リングコの摺動面は
鏡面仕上されてあり、摺動はスパイラル溝の動圧効果に
より完全な流体**によっているので実験によると摩擦
係数は0.003と逼めて低く冷却の必要が殆んどない
。又スパイラル溝を設けた部分は上記に右いてスパイラ
ル溝を設ける部材は薄肉の円板状として、静止リングλ
又は回転リングlに接着してもよく、この相手部材もセ
ラミックス系であるときは同様に板状にして接着しても
よい。
スバ・イラル溝を設ける側を硬質材料、特にセラミック
ス(炭化珪素SiO又は窒化珪素81、N4が4才しい
)としその相手の摺動部材はアルミナセラミックス、超
硬合金、ステンレス、高鉛青銅、普通鋳鉄、カーボン或
はスパイラル溝9bを設けた側の材質と同材質の何れか
が好適である。回転リング/と静止リングコの摺動面は
鏡面仕上されてあり、摺動はスパイラル溝の動圧効果に
より完全な流体**によっているので実験によると摩擦
係数は0.003と逼めて低く冷却の必要が殆んどない
。又スパイラル溝を設けた部分は上記に右いてスパイラ
ル溝を設ける部材は薄肉の円板状として、静止リングλ
又は回転リングlに接着してもよく、この相手部材もセ
ラミックス系であるときは同様に板状にして接着しても
よい。
本発明は回転軸とともに回転する回転リングと、ケーシ
ング側に取付けられた静止リングとの夫々の摺動面が押
圧されて摺動し該摺動面により密封を行う軸封装置にお
いて、何れ−かの摺動面に回転リングの回転により低圧
側の液体を高圧側へ向って巻き込むスパイラル溝を高圧
側で行止るように設けた軸封装置としたから、■ 封入
液体を昇圧する特別な供給装置を必要としない。
ング側に取付けられた静止リングとの夫々の摺動面が押
圧されて摺動し該摺動面により密封を行う軸封装置にお
いて、何れ−かの摺動面に回転リングの回転により低圧
側の液体を高圧側へ向って巻き込むスパイラル溝を高圧
側で行止るように設けた軸封装置としたから、■ 封入
液体を昇圧する特別な供給装置を必要としない。
■ 封入液体と密封流体との圧力差を制御する装置を必
要としない。
要としない。
■ 密封面は非接触状態にあるために信頼性に優れ、寿
命は長い。
命は長い。
■ 封入液体の外部への漏れは極めて少なく、損失も少
ない。
ない。
等の効果が生じた。
第1図は本発明の実施例の縦断面図、第一図は第1図の
静止リングの正面図、第3図は他の実施例の縦断面図、
第4図は第3図の静止リングの正面図、第3図は従来例
の縦断面図である。 /・・回転リング コ・・静止リング J・・回転軸
ダ・・ケーシング IIl・・部材 よ・・ばね 6・
・フローティングリングシール70.供給孔 to、0
リング 90.スパイラル溝部 9a・・頂部 vb・
・スパイラル溝 10・自フラット部 1i−−密封面
/コ・・カバー 75・・ばね コl・・密封面 A、
H,L・・空間。 特許出願人 株式会社荏原総合研究所株式会社荏原製
作所
静止リングの正面図、第3図は他の実施例の縦断面図、
第4図は第3図の静止リングの正面図、第3図は従来例
の縦断面図である。 /・・回転リング コ・・静止リング J・・回転軸
ダ・・ケーシング IIl・・部材 よ・・ばね 6・
・フローティングリングシール70.供給孔 to、0
リング 90.スパイラル溝部 9a・・頂部 vb・
・スパイラル溝 10・自フラット部 1i−−密封面
/コ・・カバー 75・・ばね コl・・密封面 A、
H,L・・空間。 特許出願人 株式会社荏原総合研究所株式会社荏原製
作所
Claims (1)
- 1、回転軸とともに回転する回転リングと、ケーシング
側に取付けられた静止リングとの夫々の摺動面が押圧さ
れて摺動し該摺動面により密封を行う軸封装置において
、何れかの摺動面に回転リングの回転により低圧側の液
体を高圧側へ向つて巻き込むスパイラル溝を高圧側で行
止るように設けた軸封装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17028685A JPS6231775A (ja) | 1985-07-31 | 1985-07-31 | 軸封装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17028685A JPS6231775A (ja) | 1985-07-31 | 1985-07-31 | 軸封装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6231775A true JPS6231775A (ja) | 1987-02-10 |
Family
ID=15902130
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17028685A Pending JPS6231775A (ja) | 1985-07-31 | 1985-07-31 | 軸封装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6231775A (ja) |
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US5224714A (en) * | 1990-07-18 | 1993-07-06 | Ebara Corporation | Noncontacting face seal |
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US5969478A (en) * | 1994-04-28 | 1999-10-19 | Matsushita Electronics Corporation | Gas discharge display apparatus and method for driving the same |
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WO2018139232A1 (ja) | 2017-01-30 | 2018-08-02 | イーグル工業株式会社 | 摺動部品 |
WO2018139231A1 (ja) | 2017-01-30 | 2018-08-02 | イーグル工業株式会社 | 摺動部品 |
WO2019044671A1 (ja) | 2017-08-28 | 2019-03-07 | イーグル工業株式会社 | 摺動部品 |
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WO2021215224A1 (ja) | 2020-04-22 | 2021-10-28 | イーグル工業株式会社 | 一対の摺動部品 |
WO2023026756A1 (ja) | 2021-08-25 | 2023-03-02 | イーグル工業株式会社 | 摺動部品 |
WO2023026755A1 (ja) | 2021-08-25 | 2023-03-02 | イーグル工業株式会社 | 一対の摺動部品 |
-
1985
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