JPH0225019Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、軸封技術に係る非接触式シールの改
良に関する。

〔従来の技術〕

従来より、非接触式シールの一種として、回転
側部材である回転軸の外周面の一部に螺旋溝が形
設され、該部が固定側部材であるハウジングの軸
孔に遊挿されて、流体に対する該螺旋溝の相対的
な回転によつて流体内に圧力勾配を発生させ、該
流体の漏出を抑止する粘性シール型のものが知ら
れている。第５図はこの種の非接触式シールの一
例を示すもので、１は回転機器のハウジング、３
は該ハウジング１内に回転自在に遊挿され、該ハ
ウジング１の小径軸孔部２ａと対応する部位を、
螺旋溝５が形設されてなる回転側密封部材４とな
す回転軸である。前記螺旋溝５に相対応する螺旋
状嶺部５′（回転側密封部材４の最外周面）と、
前記ハウジング１の小径軸孔部２ａ内周面との間
には全周にわたつてわずかな空隙６が形成されて
おり、該空隙６から機外へ漏出せんとする流体
は、回転軸３の回転に伴なう螺旋溝５の回転によ
つて前記空隙６内に生じる圧力勾配（いわゆるネ
ジポンプ作用）および流体自らの粘性によりその
漏出を抑止される。

〔考案が解決しようとする問題点〕

上記したような非接触式シールからの漏れは、
空隙６を通しての圧力差によるポアズイユ流れで
あるから、ここで該空隙６の大きさをｈ、流体の
粘度をμ、密封部（空隙６）の軸方向長さをＬ、
該密封部両端の圧力差をΔPとすると、漏洩量Ｑ
は一般的に Ｑ∝h³／μ・ＬΔP の関係にある。この場合、圧力差ΔPおよび流体
粘度μは使用条件として与えられるものであり、
また密封部の長さＬにも制約があるため、漏洩量
Ｑを極小とするには空隙６の大きさｈを小さくす
るのが効果的であるが、回転側密封部材４外周面
（螺旋状嶺部５′）と小径軸孔部２ａ内周面との固
体接触防止の観点から、該両者（回転側密封部材
４と小径軸孔部２ａ）の中心合わせが必要である
ために、両者の周面の加工および組み立てが困難
となる問題を有することとなる。したがつて空隙
６を小さくするには限度があり、また小さくでき
たとしても精密かつ高度な機械加工が必要で、コ
ストが高騰するものであつた。

本考案は、上記問題に鑑み、密封部の空隙を小
さくして密封性能の向上を図るとともに、加工お
よび組み立ての容易な非接触式シールを提供せん
とするもので、このうち空隙６の大きさｈを小さ
くすることによる中心合わせの困難性は、第６図
に示すように、回転側密封部材４外周面（螺旋状
嶺部５′）との間に空隙６を形成するための固定
筒状体７をハウジング１と別体として設け、これ
を該ハウジング１の軸孔２ｂ内にゴム材製Ｏリン
グ８等弾性部材を介して径方向変位自在にかつ気
密的にフローテイング支持し、該固定筒状体７を
回転軸３（回転側密封部材４）の軸振れに対して
追随動作するよう構成することによつて解決可能
であると考えられる。この場合、密封部（空隙
６）内においては螺旋溝５のネジポンプ作用によ
る流体の密封を行なうとともに該流体の粘性によ
る軸受作用を営ませてハウジング１の軸孔２ｂ内
周面と回転側密封部材４外周面（螺旋状嶺部５′）
の固体接触を防止する必要がある。そのために
は、軸受としての流体の負荷容量が、フローテイ
ング支持された固定筒状体７の自重より大きくな
ければならない。ところが軸受作用を行なわんと
する密封部に螺旋溝５を有する当該非接触式シー
ルのような場合には、流体の軸受能力は幅ｌの狭
い螺旋状嶺部５′の外周部に限定され、すなわち、
幅の狭い軸受に適用される短軸受の理論によれ
ば、負荷容量Ｗは、 Ｗ∝μl³ （μ：流体の粘度） であるため、軸受能力はきわめて小さく、とくに
密封流体がたとえば水のように粘性が小さいもの
である場には、軸受能力はさらに小さくなり、固
定筒状体７の自重すら支持できない場合が生ず
る。したがつてこの問題を解決するには固定筒状
体７の自重を可能な限り軽減する必要があると考
えられる。

〔問題点を解決するための手段〕

以上の観点から、本考案は、回転側の外周面の
一部に螺旋溝を形設して該部を回転側密封部材と
なし、該回転側密封部材が固定側密封部材の内周
に環状の小空隙を残すよう遊挿されて、前記螺旋
溝のネジポンプ作用によつて機内流体の漏洩を抑
止する非接触式シールにおいて、前記固定側密封
部材を薄肉・軽量の筒状に形成するとともに、該
固定側密封部材の両端が機器ハウジングの軸孔部
にベローズを介して径方向変位自在にかつ気密的
にフローテイング支持してなる構成としたもので
ある。

〔作用〕

上記した構成によれば、回転側密封部材との間
に小空隙を形成する筒状の固定側密封部材がハウ
ジングと別体として設けられ、かつ該ハウジング
の軸孔部にベローズにより気密的に支持されてい
て、該ベローズの自在な撓み変形により、回転側
密封部材の軸振れにきわめて応答よく追随動作す
ることができ、また薄肉・軽量であるため密封流
体の負荷容量（軸受能力）が小さくても前記追随
動作が良好に行なわれ、両密封部材の固体接触は
回避される。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を図面にもとづいて説明
する。

まず第１図は第１の実施例を示し、１は機器ハ
ウジング、３は一部が螺旋溝５を形設されてなる
回転側密封部材４をなす回転軸である。軸方向に
対向するハウジング１，１間には、第２図に示す
ように、軸孔２，２と同芯配置された薄肉・軽量
の円筒状の固定側密封部材９が設けられるととも
に、この固定側密封部材９の両端部９′は、金属
材、樹脂材もしくはゴム材製の断面波形の筒状の
ベローズ１０，１０を介して、ハウジング１，１
の軸孔部端面１′，１′に弾性的かつ気密的にフロ
ーテイング支持されており、前記回転軸３の回転
側密封部材４部分は、該固定側密封部材９の内周
面との間に全周にわたつてわずかな空隙６を残す
よう該固定側密封部材９に遊挿されている。この
構成によれば、固定側密封部材９は、空隙６内に
介在する密封流体の軸受機能によつて、回転側密
封部材４の軸振れに対してきわめて良好に追随動
作を行なうため、空隙６の大きさｈをすべり軸受
と同程度すなわち回転側密封部材４の外径Ｄの1/
５００〜1/1000まで小さくすることが可能となり、
したがつて密封性は飛躍的に向上する。

つぎに、第３図に示す第２の実施例は、固定側
密封部材９を、内径部が該固定側密封部材９の端
部９′に、外径部がハウジング１の端面１′に固着
され、同心状の波面が形成された金属材、樹脂材
もしくはゴム材製の第４図に示すような波形円板
状のベローズ１１，１１を介して前記ハウジング
１の軸孔２内周に弾性的かつ気密的にフローテイ
ング支持してなるもので、本実施例においても、
固定側密封部材が薄肉・軽量の円筒状を呈し、ハ
ウジングに径方向変位自在にフローテイング支持
されているため、第１の実施例と同様、軸振れに
対する固定側密封部材追随性が良好であり、回転
側密封部材との間の空隙をきわめて小さくするこ
とができる。

〔考案の効果〕

本考案非接触式シールは、以上説明したとお
り、螺旋溝が形設されネジポンプ作用を有する回
転側密封部材の外周にあつて該回転側密封部材と
の間に小空隙を形成する固定側密封部材を、薄
肉・軽量の筒状になすとともにハウジングにベロ
ーズを介して支持したもので、該ベローズはハウ
ジングと固定側密封部材の間を圧縮によつて気密
保持するものではないので、自在に撓み変形が可
能であり、このため前記空隙内に介在する密封流
体の負荷容量（軸受能力）が低い場合でも、回転
側密封部材の軸振れに対する固定側密封部材の径
方向への追随動作が良好に行なわれ、したがつて
前記空隙を小さくして密封性を飛躍的に向上させ
ることができるほか、両密封部材の加工が簡単
で、該加工時および組み立て時における中心合わ
せも容易となるためコストの低廉化にも貢献する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る非接触式シールの第１の
実施例を示す縦断面図、第２図は同じく回転軸を
取り去つた状態の縦断面図、第３図は第２の実施
例を示す縦断面図、第４図は同じく回転軸を取り
去つた状態の断面斜視図、第５図は従来の非接触
式シールの一例を示す縦断面図、第６図はハウジ
ングと別体の固定筒状体を設けた場合の非接触式
シールを示す縦断面図である。 １……ハウジング、２……軸孔、３……回転
軸、４，４′……回転側密封部材、５，５′……螺
旋溝、６……空隙、８……Ｏリング、９……固定
側密封部材、１０，１１……ベローズ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 回転側の外周面の一部に螺旋状溝を形設して該
   部を回転側密封部材となし、該回転側密封部材が
   固定側密封部材の内周に環状の小空隙を残すよう
   遊挿された非接触式シールにおいて、前記固定側
   密封部材が薄肉・軽量の筒状に形成されるととも
   に、該固定側密封部材の両端が機器ハウジングの
   軸孔部にベローズを介して径方向変位自在にかつ
   気密的にフローテイング支持されてなることを特
   徴とする非接触式シール。