WO2018155461A1 - シール装置 - Google Patents

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WO2018155461A1
WO2018155461A1 PCT/JP2018/006092 JP2018006092W WO2018155461A1 WO 2018155461 A1 WO2018155461 A1 WO 2018155461A1 JP 2018006092 W JP2018006092 W JP 2018006092W WO 2018155461 A1 WO2018155461 A1 WO 2018155461A1
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WO
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floating ring
rotating shaft
housing
ring
seal ring
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PCT/JP2018/006092
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English (en)
French (fr)
Inventor
雄一郎 徳永
井上 秀行
航 木村
井口 徹哉
英俊 笠原
純 弘松
康洋 黒木
菊池 竜
Original Assignee
イーグル工業株式会社
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/44Free-space packings
    • F16J15/441Free-space packings with floating ring
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08Sealings
    • F04D29/10Shaft sealings
    • F04D29/106Shaft sealings especially adapted for liquid pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/44Free-space packings
    • F16J15/445Free-space packings with means for adjusting the clearance

Definitions

  • the present invention relates to a seal device that seals between a housing and a rotary shaft that passes through the housing, and more particularly, to a seal device that includes a floating ring used for a rotary shaft of a fluid machine such as a pump.
  • This prior art includes a rotating shaft 45 of a fluid machine, a sleeve 44 attached to the outer periphery of the rotating shaft 45 and rotating integrally with the rotating shaft, a seal ring 41 loosely fitted to the sleeve 44 with a clearance, A plate spring 46 provided at four locations on the outer periphery of the seal ring 41 and a retainer 42 for storing the seal ring 41 are provided, and a protrusion 46A of the plate spring 46 is engaged with a groove 42A provided on the retainer 42. In this state, the seal ring 41 is supported by a leaf spring 46.
  • the seal ring 41 is restrained by the retainer 42, the seal ring 41 cannot follow the movement of the rotary shaft 45, the rotary shaft and the seal ring come into contact with each other, and the radial gap is an optimum value. There is a possibility that an appropriate sealing action may not be obtained due to an increase in size.
  • the present invention has been made paying attention to such problems, and an object of the present invention is to provide a sealing device in which a floating ring can follow the movement of a rotating shaft and exhibit a sealing action and a vibration damping function.
  • a sealing device of the present invention includes: A sealing device for sealing between a housing and a rotating shaft penetrating the housing, Comprising a floating ring disposed through a gap with respect to the rotating shaft;
  • the floating ring is provided with at least one elastic support means for supporting in the circumferential direction.
  • the sealing device of the present invention comprises:
  • the elastic support means is arranged symmetrically with respect to a vertical line passing through the center of the floating ring. According to this feature, since the floating ring is supported in the circumferential direction and the radial direction by the elastic support means, the clearance between the rotating shaft and the seal ring can be appropriately maintained and a sealing action can be exhibited.
  • the inner peripheral portion of the housing includes a recess formed outward in the radial direction
  • the outer peripheral portion of the floating ring includes a protruding portion that protrudes outward in the radial direction and engages with the recess.
  • the elastic support means includes an elastic member that is disposed between the concave portion and the protruding portion and that expands and contracts in the circumferential direction. According to this feature, the floating ring can be elastically supported in the circumferential direction.
  • the sealing device of the present invention comprises:
  • the floating ring is made of a material having high slidability. According to this feature, since the floating ring is made of a material having high slidability, it is possible to prevent the floating ring from adhering to the elastic support means, and the floating ring follows the movement of the rotating shaft without being constrained by the housing. Can be demonstrated.
  • FIG. 2 is an AA sectional view (side sectional view) of FIG. 1. It is a sectional side view of the conventional sealing device.
  • a sealing device 10 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • a rotating shaft 20 of the fluid machine is disposed so as to penetrate the casing 21, and the left side is the high pressure side and the right side is the low pressure side.
  • the sealing device 10 mainly includes a floating ring 15 and a housing 11 that houses the floating ring 15.
  • the housing 11 is mainly formed from a holder 11a and a flange 11b.
  • the holder 11 a is fixed to the casing 21 by fastening means 22.
  • Each of the holder 11a and the flange 11b has a predetermined gap with the rotary shaft 20 and a hole through which the rotary shaft 20 passes.
  • An inner peripheral portion of the holder 11a has a storage portion 11f surrounded by the inner peripheral wall portion 11d and the radial wall portion 11e.
  • the floating ring 15 is housed in the space S surrounded by the inner peripheral wall 11 d of the housing 11, the radial wall 11 e and the flange 11 b that define the axial direction of the inner peripheral wall 11 d, and the rotary shaft 20 that penetrates the housing 11. .
  • a recess 11g having a substantially rectangular cross section having a pair of side walls 11j and a ceiling wall 11k is provided in the inner peripheral wall portion 11d of the storage portion 11f of the holder inner peripheral portion so as to be radially outward.
  • a plurality (four places in this embodiment) are formed at intervals.
  • the radial direction wall part 11e has the holder side secondary seal surface 11c which protruded slightly from the radial direction wall part 11e in the internal diameter side.
  • the floating ring 15 is mainly composed of a seal ring 13 and a retainer 12 fitted to the outer periphery of the seal ring 13.
  • the seal ring 13 is an annular member having a substantially rectangular cross section, and is made of a material having good slidability such as carbon.
  • the inner peripheral surface 13 a of the seal ring 13 is configured as a cylindrical surface having a minute radial gap h with respect to the outer peripheral surface 20 a of the rotating shaft 20.
  • the retainer 12 is an annular member made of a material such as FRP reinforced by a metal such as stainless steel, steel, copper, or aluminum, plastic, synthetic resin, carbon fiber, or glass fiber, and has a smaller diameter than the storage portion 11f of the holder 11a.
  • the retainer 12 applies a compressive force to the seal ring 13 by being fitted to the outer periphery of the seal ring 13 made of carbon or the like. Thereby, even if the seal ring 13 is made of a brittle material such as carbon, it is possible to prevent damage to the seal ring 13 due to contact with the rotary shaft 20 or the like.
  • a projecting portion 17 having a substantially rectangular cross section that protrudes radially outward and engages with a concave portion 11g formed in the housing portion 11f of the inner peripheral portion of the housing 11 is provided with the concave portion 11g.
  • the same number is formed and provided at equal intervals.
  • the projecting portion 17 is a convex projection having a substantially rectangular cross section having a pair of radially extending end walls 17a and an outer peripheral wall 17b connecting the pair of end walls 17a.
  • the protrusion 17 is formed narrower than the circumferential width of the recess 11g.
  • the protrusion part 17 is the space
  • the protruding portion 17 may be formed integrally with the retainer 12, or the protruding portion 17 formed separately from the retainer 12 may be attached to the retainer 12.
  • the elastic support means 18 of the present invention is constituted by the elastic member 14 disposed between the end wall 17a of the protrusion 17 and the side wall 11j of the recess 11g of the housing 11.
  • the elastic member 14 is made of a material having a high elasticity such as a coil spring, a leaf spring, or rubber, and is selected depending on the temperature conditions to be used and the required supporting force.
  • the protrusion part 17 provided in the outer peripheral part of the retainer 12 is engaged with the recessed part 11g of the holder 11a, and the side walls 11j and 11j of the recessed part 11g and the end walls 17a and 17a of the protrusion part 17 are connected.
  • the elastic member 14 is attached to both sides of the projecting portion 17 so as to expand and contract in the circumferential direction in the gap portion therebetween.
  • the floating ring 15 is not supported by the elastic support means 18.
  • the elastic support means 18 supported in a coupled manner and supported in the vertical direction and the elastic support means 18 supported in the horizontal direction can be supported without affecting each other.
  • the weight of the floating ring 15 can be supported by a pair of elastic support means 18 attached in the horizontal direction, and the deviation between the center of the floating ring 15 and the center of the housing 11 can be kept negligible.
  • a gap can be maintained over the entire circumference between the inner peripheral surface 13 a of the seal ring 13 and the outer peripheral surface 20 a of the rotating shaft 20.
  • the elastic support means 18 are arranged at equal intervals in four places, top, bottom, left and right.
  • any means can be used as long as the upper radial gap h1 between the floating ring 15 and the rotary shaft 20 can be secured.
  • the four elastic support means 18 in FIG. 2 may be inclined by 45 °, and the floating ring 15 may be disposed substantially symmetrically with respect to the vertical line CC passing through the center O of the housing 11. Further, when four or more elastic support means 18 are arranged, they may be arranged substantially symmetrically with respect to the vertical line CC passing through the center O of the housing 11.
  • the seal ring side secondary seal surface 13c and the holder side secondary seal surface 11c are in close contact with each other so that the seal ring 13 and the holder 11a are sealed.
  • a biasing means 19 such as a spring
  • the seal ring side secondary seal surface 13c and the holder side secondary seal surface 11c are in close contact with each other so that the seal ring 13 and the holder 11a are sealed.
  • the sealing means by the close contact between the seal ring side secondary seal surface 13c and the holder side secondary seal surface 11c is referred to as a secondary seal.
  • the sealing device 10 configured as described above will be described. While the rotary fluid machine is stopped, it is supported in the circumferential direction by the elastic repulsive force of the elastic support means 18 and can also support the own weight of the floating ring 15, so that the inner peripheral surface 13 a of the seal ring 13 is Alignment is performed in a state where minute radial gaps h1 and h2 are maintained with respect to the surface 20a (see FIG. 2).
  • the floating ring 15 since the floating ring 15 is supported both in the circumferential direction and in the radial direction only by the elastic support means 18, even when the wedge effect is not generated between the floating ring 15 and the rotating shaft 20, The seal ring 13 and the rotating shaft 20 of the floating ring 15 function so as to maintain minute radial gaps h1 and h2. As a result, it is possible to prevent the seal ring 13 from being worn even when the rotary fluid machine that does not generate dynamic pressure due to the wedge effect is started. Further, at the time of stop, the secondary seal is biased by the biasing means 19 such as a spring, so that the seal ring side secondary seal surface 13c and the holder side secondary seal surface 11c are in close contact with each other. Sealed.
  • the biasing means 19 such as a spring
  • the housing 11 and the floating ring 15 are supported in the circumferential direction by the elastic repulsive force of the elastic support means 18 and function to support the own weight of the floating ring 15.
  • the elastic repulsive force of the elastic support means 18 function to support the own weight of the floating ring 15.
  • the weight of the floating ring 15 due to the influence of the weight of the floating ring 15, even if the upper radial gap h1 is narrow and the lower radial gap h2 is wide, dynamic pressure due to the wedge effect is generated in the upper portion where the gap is small.
  • the radial gap h between the floating ring 15 and the rotary shaft 20 is aligned to be uniform.
  • the seal ring 13 of the floating ring 15 and the rotating shaft 20 maintain the radial gap h by both the elastic repulsive force of the elastic support means 18 and the dynamic pressure due to the wedge effect. Since it functions, the floating ring 15 exhibits the effect of restricting the movement of the rotating shaft 20 and can reduce the vibration of the rotating shaft 20.
  • the floating ring 15 is pushed by the pressure from the high-pressure fluid side to the low-pressure fluid side in addition to the pressing force of the urging means 19, so that the seal ring side secondary seal surface 13 c and the holder side Since the secondary seal surface 11c is further adhered, the sealing effect of the secondary seal is further enhanced.
  • the present invention has the following excellent effects.
  • the seal ring 13 and the rotary shaft 20 of the floating ring 15 function to maintain the radial gap h by the elastic repulsive force of the elastic support means 18, so even when the rotary fluid machine is started up Wear of the seal ring 13 can be prevented. Further, during operation of the rotary fluid machine, even if the radial gap h between the floating ring 15 and the rotary shaft 20 becomes uneven in the circumferential direction, dynamic pressure due to the wedge effect is generated in the portion where the gap is reduced. Therefore, the radial gap h between the floating ring 15 and the rotary shaft 20 is aligned to be uniform. Thereby, a favorable sealing state can be obtained during stoppage and operation, and wear of the seal ring 13 can be prevented.
  • the floating ring 15 Even if the rotating shaft 20 swings around due to vibration, the floating ring 15 has a radial clearance between the seal ring 13 and the rotating shaft 20 of the floating ring 15 due to both the elastic repulsive force of the elastic support means 18 and the dynamic pressure due to the wedge effect. Since it functions so as to maintain h, the floating ring 15 exhibits the effect of restricting the movement of the rotating shaft 20 and can reduce the vibration of the rotating shaft 20.
  • the seal ring 13 is made of a material having excellent self-lubricating property and sliding property such as carbon, even if the holder side secondary seal surface 11c is constantly displaced during operation, it prevents wear, surface roughness, and the like.
  • the secondary seal function can be maintained over a long period of time.
  • the floating ring 15 is formed in an annular shape.
  • the floating ring 15 is not limited to this and may be assembled in an annular shape by dividing it in the circumferential direction.
  • the floating ring 15 is urged by the urging means 19, but without using the urging means 19, the pressure from the high pressure fluid side to the low pressure fluid side causes the secondary seal surface 13 c on the seal ring side.
  • the holder side secondary seal surface 11c may be further brought into close contact with each other to constitute a secondary seal.
  • the retainer 12 is made of a material having good slidability such as plastic or synthetic resin, but is not limited thereto.
  • the seal device is mainly used, but it may be used as a damping device for damping the vibration of the shaft.

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Abstract

フローティングリングが回転軸の動きに追従して、シール作用と振動減衰機能を発揮できるシール装置を提供する。 ハウジング(11)と該ハウジング(11)を貫通する回転軸(20)との間を封止するシール装置(10)であって、回転軸(20)に対して間隙hを介して配設されるフローティングリング(15)を具備し、フローティングリング(15)は周方向に向って支持する少なくとも一つの弾性支持手段(18)を備える。

Description

シール装置
 本発明は、ハウジングと該ハウジングを貫通する回転軸との間を封止するシール装置に関し、特に、ポンプ等の流体機械の回転軸に使用されるフローティングリングを備えたシール装置に関する。
 従来、ポンプ等の回転流体機械においては、流体をシールするため、フローティングシールが使用され、例えば、図3に示すものが知られている(以下、「従来技術1」という。例えば、特許文献1参照。)。この従来技術は、流体機械の回転軸45と、該回転軸45の外周に取付けられ回転軸と一体に回転するスリーブ44と、スリーブ44とクリアランスを有して遊嵌されたシールリング41と、該シールリング41の外周の4箇所に設けられた板バネ46と、シールリング41を収納するリテーナ42と、を備え、板バネ46の突起46Aがリテーナ42に設けた溝42Aに係合された状態でシールリング41は板バネ46によって支持されている。そして、シールリング41の内周面と回転軸45のスリーブ44との間に発生するくさび効果(くさび部に発生する動圧の効果)と、ロマキン効果(シール差圧が生じた際、シールリングと軸との表面間の流体の流動損失による調心効果)とにより、シールリング41の内周面と回転軸45との間の隙間を一定に保つとともに、シールリング41は高圧流体側からリテーナ42側へ軸方向に押し付けられ、シールリング41とリテーナ42は密封されている。また、シールリング41は回り止めピン43を有し、該回り止めピン43がリテーナの穴49に挿入され、シールリング41はリテーナ42に対して回転方向の移動が規制されている。
特開昭57-154562号公報
 しかしながら、特許文献1にあっては、回転軸45とシールリング41の隙間を流れる流体は回転軸45の回転速度に近い速度で回転するため、シールリング41は回転軸45とシールリング41の隙間を流れる流体の粘性によって周方向に引きずられる。このため、シールリング41に取付けられた回り止めピン43はリテーナの穴49に断続的に衝突し、回り止めピン43やリテーナ穴49に面荒れが生じて回り止めピン43がリテーナ穴49と固着してしまう虞がある。この結果、シールリング41がリテーナ42に拘束され、シールリング41は回転軸45の動きに追従することができず、回転軸とシールリングとが接触して損傷したり、径方向間隙が最適値より大きくなって適正なシール作用が得られない虞があった。
 本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、フローティングリングが回転軸の動きに追従して、シール作用と振動減衰機能を発揮できるシール装置を提供することを目的とする。
 前記課題を解決するために、本発明のシール装置は、
 ハウジングと該ハウジングを貫通する回転軸との間を封止するシール装置であって、
 前記回転軸に対して間隙を介して配設されるフローティングリングを具備し、
 前記フローティングリングは周方向に向って支持する少なくとも一つの弾性支持手段を備えるとしている。
 この特徴によれば、フローティングリングはハウジングに対して周方向に弾性支持されるので、フローティングリングはハウジングと衝突することがなくなり、フローティングリングはハウジングに拘束されることなく回転軸の動きに追従して、シール作用を発揮することができる。
 本発明のシール装置は、
 前記弾性支持手段は、前記フローティングリングの中心を通る鉛直線に対して対称に配置されることを特徴としている。
 この特徴によれば、フローティングリングは弾性支持手段によって周方向及び径方向に支持されるので、回転軸とシールリングのクリアランスを適正に保ち、シール作用を発揮することができる。
 前記ハウジングの内周部は径方向外側に向けて形成された凹部、前記フローティングリングの外周部は径方向外側に向けて突出するとともに前記凹部に係合する突状部を備え、
 前記弾性支持手段は、前記凹部と前記突状部の間に配設されるとともに周方向に伸縮する弾性部材を備えることを特徴としている。
 この特徴によれば、フローティングリングを周方向に弾性支持することができる。
 本発明のシール装置は、
 前記フローティングリングは摺動性の高い材料からなることを特徴としている。
 この特徴によれば、フローティングリングは摺動性の高い材料からなるので、弾性支持手段との固着を防止でき、フローティングリングはハウジングに拘束されることなく回転軸の動きに追従して、シール作用を発揮することができる。
本発明の実施の形態に係るシール装置の正面断面図である。 図1のA-A断面図(側断面図)である。 従来のシール装置の側断面図である。
 本発明に係るシール装置を実施するための形態を図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加えうるものである。
 本発明の実施の形態に係るシール装置10を図1及び図2を参照して説明する。ケーシング21を貫通するようにして流体機械の回転軸20が配設されており、左側が高圧側、右側が低圧側である。シール装置10は、フローティングリング15と、該フローティングリング15を収納するハウジング11から主に構成される。
 ハウジング11は、ホルダ11aとフランジ11bとから主に形成される。ホルダ11aは締結手段22によってケーシング21に固定される。ホルダ11a及びフランジ11bは、それぞれ回転軸20と所定の隙間を有し、回転軸20が貫通する孔を有する。ホルダ11aの内周部には、内周壁部11dと径方向壁部11eとによって囲まれる収納部11fを有する。そして、ハウジング11の内周壁11d、内周壁11dの軸方向をそれぞれ区画する径方向壁11e及びフランジ11b、並びに、ハウジング11を貫通する回転軸20によって囲まれる空間Sにフローティングリング15が収納される。ホルダ内周部の収納部11fの内周壁部11dには、径方向外側に向けて、一対の側方壁11jと天井壁11kを有する断面略矩形の凹部11gが、周方向に離間して等間隔で複数(本実施例では4箇所)形成されている。また、径方向壁部11eは、その内径側に径方向壁部11eよりわずかに飛び出たホルダ側2次シール面11cを有している
 フローティングリング15は、シールリング13、シールリング13の外周に嵌合されるリテーナ12から主に構成される。
 シールリング13は、断面略矩形の円環状の部材で、カーボンなどの摺動性の良い材料から構成される。シールリング13の内周面13aは、回転軸20の外周面20a対し微小な径方向間隙hを有する円筒面に構成されている。
 リテーナ12はステンレス、鋼、銅、アルミニウム等の金属やプラスチック、合成樹脂、カーボン繊維、ガラス繊維によって補強されたFRP等の材料からなる環状部材であり、ホルダ11aの収納部11fより小径に形成される。リテーナ12はカーボン等からなるシールリング13の外周にしまり嵌めされることによって、シールリング13に圧縮力を付加している。これにより、シールリング13をカーボンのような脆い材料から構成しても、回転軸20と接触等によるシールリング13の破損を防止することができる。リテーナ12の外周部には、径方向外側に向けて突出するとともにハウジング11の内周部の収納部11fに形成された凹部11gと係合する断面略矩形の突状部17が、凹部11gと同数個形成され、等間隔で設けられている。突状部17は一対の径方向に延びる端部壁17aと一対の端部壁17aを接続する外周壁17bを有する断面略矩形の凸状の突起である。突状部17は、凹部11gの周方向幅より幅狭に形成される。そして、突状部17は、凹部11gに係合された状態で、凹部11gの側方壁11j、11jと突状部17の端部壁17a、17aとの間に弾性部材14を収納する空隙部が形成される。なお、突状部17は、リテーナ12と一体で形成してもよいし、リテーナ12と別体で形成した突状部17をリテーナ12に取付けてもよい。
 突状部17の端部壁17aとハウジング11の凹部11gの側方壁11jとの間に配設された弾性部材14によって本発明の弾性支持手段18が構成される。弾性部材14は、たとえばコイルスプリング、板バネ、ゴム等の伸縮性に富んだ材料からなり、使用される温度条件、要求される支持力によって選択される。そして、リテーナ12の外周部に設けられた突状部17は、ホルダ11aの凹部11gに係合され、凹部11gの側方壁11j、11jと突状部17の端部壁17a、17aとの間の空隙部に、弾性部材14は周方向に伸縮するように突状部17の両側に取付けられる。
 図2に示すように、フローティングリング15はハウジング11の中心Oを通る鉛直線C-Cに対し、弾性支持手段18は略対称に取り付けられているので、フローティングリング15は弾性支持手段18によって非連成支持され、縦方向に支持する弾性支持手段18と横方向に支持する弾性支持手段18は互いの影響を及ぼすことなく支持できる。また、フローティングリング15の自重は水平方向に取付けられた一対の弾性支持手段18によって支持することができ、フローティングリング15の中心とハウジング11の中心のずれを無視できる程度に保つことができるので、シールリング13の内周面13aと回転軸20の外周面20aとの間に全周に亘って隙間を保つことができる。したがって、フローティングリング15と回転軸20との上側径方向間隙h1が確保できるように弾性支持手段18の個数(たとえば、2以上の自然数)、寸法、形状を適切に決定すれば、フローティングリング15と回転軸20は停止中においても接触しないようにすることができる。なお、本実施例においては、弾性支持手段18は上下左右の4箇所に等間隔に配置しているが、フローティングリング15と回転軸20との上側径方向間隙h1を確保できるものであればよい。たとえば、図2の4個の弾性支持手段18を45°傾けてフローティングリング15をハウジング11の中心Oを通る鉛直線C-Cに対し略対称に配置してもよい。また、4個以上の弾性支持手段18を配置する場合もハウジング11の中心Oを通る鉛直線C-Cに対し略対称に配置すればよい。
 また、フローティングリング15はバネなど付勢手段19によって付勢されているので、シールリング側2次シール面13cとホルダ側2次シール面11cとが密着してシールリング13とホルダ11aは密封される。以下、シールリング側2次シール面13cとホルダ側2次シール面11cとの密着による密封手段を二次シールと記す。
 次に前述のような構成のシール装置10の作用を説明する。回転流体機械の停止中において、弾性支持手段18の弾性反発力によって周方向に支持されるとともに、フローティングリング15の自重も支持できるので、シールリング13の内周面13aは、回転軸20の外周面20a対し微小な径方向間隙h1、h2を保った状態で調心される(図2参照)。すなわち、弾性支持手段18のみよって、フローティングリング15は周方向にも、径方向にも支持されるので、フローティングリング15と回転軸20との間にくさび効果が発生しない停止中であっても、フローティングリング15のシールリング13と回転軸20は微小な径方向間隙h1、h2が保つように機能する。これにより、くさび効果による動圧が発生しない回転流体機械の起動時においてもシールリング13の摩耗を防ぐことができる。また、停止時において、二次シールは、フローティングリング15はバネなど付勢手段19によって付勢されているので、シールリング側2次シール面13cとホルダ側2次シール面11cとが密着して密封される。
 回転流体機械の運転中においても、ハウジング11とフローティングリング15は、弾性支持手段18の弾性反発力によって周方向に支持されるとともに、フローティングリング15の自重も支持するように機能する。このとき、フローティングリング15の自重の影響によって、上側径方向間隙h1は狭く、下側径方向間隙h2は広くなっても、間隙が小さくなった上側部分にくさび効果による動圧が発生するので、フローティングリング15と回転軸20との径方向間隙hを均等になるように調心される。
 また、回転軸20が振動によって振れ回ると、弾性支持手段18の弾性反発力とくさび効果による動圧の両方によって、フローティングリング15のシールリング13と回転軸20は径方向間隙hを保つように機能するので、フローティングリング15は回転軸20の動きも規制する効果を発揮し、回転軸20の振動を低減することができる。
 また、運転中においては、フローティングリング15は、付勢手段19の押圧力に加えて、さらに高圧流体側から低圧流体側への圧力によって押されるので、シールリング側2次シール面13cとホルダ側2次シール面11cとがさらに密着するので、二次シールのシール効果はさらに高まる。
 本発明は、以下のような優れた効果を奏する。 
 回転流体機械が停止中において、弾性支持手段18の弾性反発力によって、フローティングリング15のシールリング13と回転軸20は径方向間隙hを保つように機能するので、回転流体機械の起動時においてもシールリング13の摩耗を防ぐことができる。また、回転流体機械の運転中において、フローティングリング15と回転軸20との径方向間隙hが周方向に不均一になったとしても、間隙が小さくなった部分にくさび効果による動圧が発生するので、フローティングリング15と回転軸20との径方向間隙hを均等になるように調心される。これにより、停止中及び運転中において良好なシール状態が得ることができ、シールリング13の摩耗を防ぐことができる。
 フローティングリング15は、回転軸20が振動によって振れ回ったとしても、弾性支持手段18の弾性反発力とくさび効果による動圧の両方によって、フローティングリング15のシールリング13と回転軸20は径方向間隙hを保つように機能するので、フローティングリング15は回転軸20の動きも規制する効果を発揮し、回転軸20の振動を低減することができる。
 シールリング13は、カーボン等の自己潤滑性、摺動性に優れた材料から構成されるので、運転中にホルダ側2次シール面11cと常に相対変位しても、摩耗、面荒れ等を防止でき、長期間に亘って二次シールの機能を維持することができる。
 以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
 例えば、上記実施例において、フローティングリング15は環状一体に構成したが、これに限らず周方向に分割して構成したものを環状に一体に組み立ててもよい。
 上記実施例において、フローティングリング15は付勢手段19によって付勢されていたが、付勢手段19を使用しないで、高圧流体側から低圧流体側への圧力によって、シールリング側2次シール面13cとホルダ側2次シール面11cとがさらに密着させて、二次シールを構成してもよい。
 上記実施例において、リテーナ12はプラスチック、合成樹脂等の摺動性の良い材料から構成したが、これに限らない。たとえば、リテーナ12をステンレス、鋼、銅、アルミニウム等の金属から構成してもよい。
 また、本発明はシール装置を主目的として用いるが、軸の振動を減衰する減衰装置として用いてもよい。
10       シール装置
11       ハウジング
11a      ホルダ
11b      フランジ
12       リテーナ
13       シールリング
14       弾性部材
15       フローティングリング
17       突状部
18       弾性支持手段
19       付勢手段
20       回転軸
21       ケーシング
22       締結手段
h        間隙
S        空間

Claims (4)

  1.  ハウジングと該ハウジングを貫通する回転軸との間を封止するシール装置であって、
     前記回転軸に対して間隙を介して配設されるフローティングリングを具備し、
     前記フローティングリングは周方向に向って支持する少なくとも一つの弾性支持手段を備えることを特徴とするシール装置。
  2.  前記弾性支持手段は、前記フローティングリングの中心を通る鉛直線に対して対称に配置されることを特徴とする請求項1に記載のシール装置。
  3.  前記ハウジングの内周部は径方向外側に向けて形成された凹部、前記フローティングリングの外周部は径方向外側に向けて突出するとともに前記凹部に係合する突状部を備え、
     前記弾性支持手段は、前記凹部と前記突状部の間に配設されるとともに周方向に伸縮する弾性部材を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載のシール装置。
  4. 前記フローティングリングは摺動性の高い材料からなることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のシール装置。
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