JPH0440044Y2 - - Google Patents

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JPH0440044Y2
JPH0440044Y2 JP15831588U JP15831588U JPH0440044Y2 JP H0440044 Y2 JPH0440044 Y2 JP H0440044Y2 JP 15831588 U JP15831588 U JP 15831588U JP 15831588 U JP15831588 U JP 15831588U JP H0440044 Y2 JPH0440044 Y2 JP H0440044Y2
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segment
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  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、回転体の外周面との間に微小なクリ
アランスを介在させた状態で軸封機能を営むフロ
ート型セグメントシールに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a float-type segment seal that performs a shaft sealing function with a minute clearance interposed between it and the outer peripheral surface of a rotating body.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

回転体(回転軸または回転軸に外装したスリー
ブなど)の外周面に非回転の環状体を配置し、該
環状体を回転体外周面から僅かにフロートさせた
状態で軸封を行なう軸封装置の一種として、フロ
ート型セグメントシールがある。
A shaft sealing device that arranges a non-rotating annular body on the outer peripheral surface of a rotating body (such as a rotating shaft or a sleeve attached to the rotating shaft) and performs shaft sealing with the annular body slightly floating from the outer peripheral surface of the rotating body. One type of seal is the float type segment seal.

第5図および第6図はこのフロート型セグメン
トシールの一例を概略的に示すもので、ハウジン
グ101の内周に形成された環状の収容部102
内に、内周方向に複数のセグメント103′に分
割されその分割部104が密閉状に互いに合接す
るとともに外周のエキステンシヨンスプリング1
05で円周方向に結束された環状体103が収容
されている。この環状体103は、一端がハウジ
ング101内周の端盤107に支持されたコンプ
レツシヨンスプリング106によつて低圧空間B
側へ押圧されて、一端面103bがハウジング1
01の端面101aと密接し、また、内周面10
3aが微小なクリアランスCを介して回転体10
8の外周面108aと対向している。110は、
前記環状体103の一端面103bに形成した穴
111と係合して該環状体103の回り止めをな
すピンで、前記ハウジング101の端面101a
に植え込まれている。
5 and 6 schematically show an example of this float type segment seal, in which an annular accommodating portion 102 formed on the inner periphery of the housing 101 is shown.
The inside is divided into a plurality of segments 103' in the inner circumferential direction, and the divided parts 104 are hermetically joined to each other, and the extension spring 1 on the outer circumference is divided into a plurality of segments 103'.
An annular body 103 bound in the circumferential direction at 05 is accommodated. This annular body 103 is connected to the low pressure space B by a compression spring 106 whose one end is supported by an end plate 107 on the inner periphery of the housing 101.
The one end surface 103b is pressed toward the housing 1.
It is in close contact with the end surface 101a of 01, and the inner peripheral surface 10
3a connects to the rotating body 10 through a minute clearance C.
It faces the outer circumferential surface 108a of No.8. 110 is
A pin that engages with a hole 111 formed in one end surface 103b of the annular body 103 to prevent rotation of the annular body 103.
is implanted in.

〔考案が解決しようとする課題〕[The problem that the idea attempts to solve]

上記セグメントシールは、環状体103が、回
転している回転体108の外周面108aから流
体の動圧により僅かにフロートした状態で軸封を
行なうもので、環状体103の内周面103aと
回転体108の外周面108aとの間のクリアラ
ンスCは、環状体103の内径を回転体108の
外径よりも僅かに大きくすることによつて形成さ
れる。そして、シール性を向上する観点から、こ
のクリアランスCはその径方向幅C1を極力小さ
くすることが望ましい。
The above-mentioned segment seal performs shaft sealing in a state where the annular body 103 is slightly floating from the outer circumferential surface 108a of the rotating rotary body 108 due to the dynamic pressure of the fluid. A clearance C between the body 108 and the outer peripheral surface 108a is formed by making the inner diameter of the annular body 103 slightly larger than the outer diameter of the rotating body 108. From the viewpoint of improving sealing performance, it is desirable that the radial width C 1 of this clearance C is made as small as possible.

しかし、環状体103の内周面103aおよび
回転体108の外周面108aの機械加工の精度
の限界等から、前記クリアランスCの径方向幅
C1を微小に設定することはきわめて困難であつ
た。また、クリアランスCの軸方向幅C2を大き
くすることもシール性の向上には有効であるが、
この場合は、シールの装着スペースが大きくなつ
てしまい、また、回転体108の振動の増大を惹
き起こすといつた問題があつた。
However, due to limitations in machining accuracy of the inner circumferential surface 103a of the annular body 103 and the outer circumferential surface 108a of the rotating body 108, the radial width of the clearance C is
It was extremely difficult to set C 1 to a minute value. In addition, increasing the axial width C2 of the clearance C is also effective in improving sealing performance, but
In this case, there were problems in that the mounting space for the seal became large and the vibration of the rotating body 108 increased.

本考案は、以上のような問題に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、環状体の内周
面の摺動による初期摩耗を利用して、該環状体の
内周面と回転体の外周面の間に介在させるクリア
ランスの径方向幅をきわめて小さく形成し、シー
ル性の向上を図ることにある。
The present invention was developed in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to utilize the initial wear due to the sliding of the inner circumferential surface of the annular body to improve rotation between the inner circumferential surface and rotation of the annular body. The purpose is to form a clearance interposed between the outer circumferential surfaces of the body with an extremely small radial width to improve sealing performance.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本考案によるフロート型セグメントシールは、
ハウジングの内周に形成された環状の収容部内
に、円周方向に複数のセグメントに分割されると
ともにエキステンシヨンスプリングで円周方向に
結束された非回転の環状体が収容され、該環状体
の一端面をハウジングの端面と密接し、該環状体
の内周面を微小なクリアランスを介して回転体の
外周面と対向させるフロート型セグメントシール
において、前記各セグメントの内周面の曲率半径
を前記回転体の外周面の半径よりも僅かに小径と
し、かつ前記各分割部に、前記各セグメントの内
周面が摩耗により前記回転体の外周面と同芯の円
筒面となつたときに消滅する僅かな隙間を形成し
たことを特徴とするものである。
The float type segment seal according to this invention is
A non-rotating annular body that is circumferentially divided into a plurality of segments and bound together in the circumferential direction with an extension spring is housed in an annular housing formed on the inner periphery of the housing. In a float type segment seal in which one end surface is in close contact with the end surface of the housing and the inner circumferential surface of the annular body faces the outer circumferential surface of the rotating body through a minute clearance, the radius of curvature of the inner circumferential surface of each segment is The diameter is slightly smaller than the radius of the outer circumferential surface of the rotating body, and the inner circumferential surface of each segment disappears when the inner circumferential surface of each segment becomes a cylindrical surface concentric with the outer circumferential surface of the rotating body due to wear. It is characterized by the formation of a slight gap.

〔作用〕[Effect]

本考案のフロート型セグメントシールによる
と、使用初期において、環状体の分割部には僅か
な隙間が形成されていて、該環状体を構成する各
セグメントは、エキステンシヨンスプリングの張
力により径方向内側へ向けて、かつ前記隙間を円
周方向に縮小するように締め付けられているの
で、曲率半径が回転体外周面の半径よりも僅かに
小径である各セグメントの内周面は、その円周方
向両端部分において回転体外周面と接触する。こ
のため、各セグメントの内周面は、円周方向両端
部分から急速に初期摩耗してゆき、前記エキステ
ンシヨンスプリングの張力により、前記摩耗に追
随して各セグメントが径方向内側へ変位するとと
もに、前記分割部の隙間が縮小してゆく。そして
各セグメントの内周面が回転体の外周面と同芯の
円筒面となるまで初期摩耗が進行すると、前記分
割部の隙間が消滅して各セグメントが円周方向に
互いに密接した状態となるので、それ以後は前記
摩耗も殆ど起こらなくなり、前記内周面と回転体
の外周面との間には前記摩耗によるきわめて微小
なクリアランスが形成される。
According to the float type segment seal of the present invention, at the beginning of use, a slight gap is formed between the divided parts of the annular body, and each segment constituting the annular body is moved radially inward by the tension of the extension spring. The inner peripheral surface of each segment, whose radius of curvature is slightly smaller than the radius of the outer peripheral surface of the rotating body, is tightened so as to reduce the gap in the circumferential direction. It contacts the outer peripheral surface of the rotating body at both end portions. As a result, the inner circumferential surface of each segment undergoes rapid initial wear from both end portions in the circumferential direction, and due to the tension of the extension spring, each segment is displaced radially inward to follow the wear. , the gap between the divided portions decreases. When the initial wear progresses until the inner circumferential surface of each segment becomes a cylindrical surface concentric with the outer circumferential surface of the rotating body, the gap between the divided parts disappears and each segment becomes in close contact with each other in the circumferential direction. Therefore, after that, the wear hardly occurs, and an extremely small clearance is formed between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the rotating body due to the wear.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本考案のフロート型セグメントシール
を、図示の実施例を参照しながら説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The float type segment seal of the present invention will be described below with reference to illustrated embodiments.

第1図に示す実施例において、1はハウジング
で、その内周に形成された環状の収容部2内には
環状体としてのシールリング3が収容されてい
る。このシールリング3は、カーボン等の摺動材
料からなり、円周方向に複数のセグメント3′に
分割されるとともに、その外周面に巻装したエキ
ステンシヨンスプリング4で円周方向に結束され
ており、さらに、図示しないコンプレツシヨンス
プリングの押圧力によつて、第5図に示す従来の
ものと同様、一端面3bが前記収容部2を囲むハ
ウジング1の端面と密接している。また、各セグ
メント3′における前記一端面3bには係合穴5
が形成されていて、この係合穴5と、ハウジング
1の前記端面に突設したピン6とを遊嵌すること
によつてシールリング3の回り止めがなされてい
る。
In the embodiment shown in FIG. 1, 1 is a housing, and a seal ring 3 as an annular body is accommodated in an annular accommodating portion 2 formed on the inner periphery of the housing. This seal ring 3 is made of a sliding material such as carbon, and is divided into a plurality of segments 3' in the circumferential direction, and bound together in the circumferential direction with an extension spring 4 wound around the outer circumferential surface of the seal ring 3. Further, due to the pressing force of a compression spring (not shown), one end surface 3b is brought into close contact with the end surface of the housing 1 surrounding the accommodation portion 2, similar to the conventional one shown in FIG. Further, an engagement hole 5 is provided in the one end surface 3b of each segment 3'.
A pin 6 protruding from the end surface of the housing 1 is loosely fitted into the engagement hole 5 to prevent the seal ring 3 from rotating.

各セグメント3′の内周面3aの曲率半径r1は、
回転軸または回転軸に外装されたスリーブなど回
転体8の外周面8aの半径r2よりも僅かに小さく
設定されており、また、この回転体8外周に装着
した図示の状態において、シールリング3の分割
部7、すなわち隣り合うセグメント3′,3′同士
の間には僅かな隙間δ1が形成されている。
The radius of curvature r 1 of the inner peripheral surface 3a of each segment 3' is
It is set to be slightly smaller than the radius r2 of the outer circumferential surface 8a of the rotating body 8, such as the rotating shaft or a sleeve mounted on the rotating shaft. A slight gap δ 1 is formed between the dividing portion 7, that is, the adjacent segments 3', 3'.

上記構成によると、使用初期の段階では、エキ
ステンシヨンスプリング4により外周側から締め
付けられている各セグメント3′の内周面3aは、
その円周方向両端部分3a′においてのみ回転体8
の外周面8aと接触することとなるので、前記両
周面3a,8a間には三日月状態間δ2が形成さ
れ、かつ前記分割部7には隙間δ1が形成されてい
る。そして、回転体8が回転することによつて、
各セグメント3′の内周面3aは、接触負荷が集
中している前記両端部分3a′から急速に初期摩耗
が進行し、エキステンシヨンスプリング4の張力
により、該摩耗に追随して各セグメント3′が径
方向内側へ変位し、前記三日月状隙間δ2が次第に
縮小して行くとともに、分割部7の隙間δ1も円周
方向に次第に縮小して行く。分割部7は、前記摩
耗の進行によつて前記三日月状隙間δ2がほぼ消滅
した時点で隣り合うセグメント3′,3′同士が密
接状態となるように、その隙間δ1の大きさが設定
されている。そして、各セグメント3′同士が円
周方向に互いに密接して、シールリング3が単一
のリング状となることによつて、それ以後は、前
記初期摩耗の進行が殆ど起こらなくなる。このと
き、理論的にはシールリング3の内径と回転体8
の外径が一致することになるが、実際には回転に
伴なう振動等の影響により、シールリング3の内
周面3aと回転体8の外周面8aとの間に径方向
幅が数十μm程度の微小なクリアランスが介在す
るスロート型シールとなる。
According to the above configuration, at the initial stage of use, the inner circumferential surface 3a of each segment 3', which is tightened from the outer circumferential side by the extension spring 4,
The rotating body 8 only at both end portions 3a' in the circumferential direction
Since it comes into contact with the outer circumferential surface 8a of the two circumferential surfaces 3a and 8a, a crescent-shaped gap δ2 is formed between the two circumferential surfaces 3a and 8a, and a gap δ1 is formed in the divided portion 7. Then, as the rotating body 8 rotates,
Initial wear of the inner circumferential surface 3a of each segment 3' rapidly progresses from the end portions 3a' where the contact load is concentrated, and due to the tension of the extension spring 4, each segment 3 ' is displaced inward in the radial direction, the crescent-shaped gap δ 2 gradually decreases, and the gap δ 1 of the divided portion 7 also gradually decreases in the circumferential direction. In the divided portion 7, the size of the gap δ 1 is set so that when the crescent-shaped gap δ 2 almost disappears due to the progress of the wear, the adjacent segments 3', 3 ' are in close contact with each other. has been done. Then, since the segments 3' are brought into close contact with each other in the circumferential direction, and the seal ring 3 has a single ring shape, the initial wear hardly occurs thereafter. At this time, theoretically, the inner diameter of the seal ring 3 and the rotating body 8
However, due to the influence of vibrations caused by rotation, the radial width between the inner circumferential surface 3a of the seal ring 3 and the outer circumferential surface 8a of the rotary body 8 is actually several. This results in a throat-type seal with a minute clearance of about 10 μm.

次に、第2図は、上記実施例のフロート型セグ
メントシールと、従来のフロート型セグメントシ
ールの静止エアリーク試験の結果を表わすグラフ
である。このうち、実施例タイプのセグメントシ
ールとしては、1800r.p.m.で150時間運転するこ
とにより、シールリングの内周面に初期摩耗を与
えたものを用い、また、従来例タイプのセグメン
トシールとしては、あらかじめ機械加工によりシ
ールリングの内周面と回転体の外周面の間に径方
向幅が約0.05mmのクリアランスを設けたものを用
い、その他の試験条件は以下のとおりである。
Next, FIG. 2 is a graph showing the results of a static air leak test of the float type segment seal of the above embodiment and the conventional float type segment seal. Among these, the example type segment seal used was one in which the inner circumferential surface of the seal ring was subjected to initial wear by operating at 1800 rpm for 150 hours, and the conventional example type segment seal was A clearance of approximately 0.05 mm in radial width was used between the inner circumferential surface of the seal ring and the outer circumferential surface of the rotating body by machining in advance, and other test conditions were as follows.

シールリングのサイズ:内径100mm 軸方向幅12mm 密封対象流体 :エア 温 度 :20℃ シール外部の圧力 :大気圧 回 転 体 :停止状態 第2図のグラフから明らかなように、上記試験
の結果、加工によつてあらかじめシールリングと
回転体の間にクリアランスを設けた従来のフロー
ト型セグメントシールに比較し、実施例のフロー
ト型セグメントシールはエアリーク量が少量に抑
えられることが確認された。
Seal ring size: Inner diameter 100mm Axial width 12mm Fluid to be sealed: Air Temperature: 20℃ Pressure outside the seal: Atmospheric pressure Rotating body: Stopped state As is clear from the graph in Figure 2, the results of the above test, It was confirmed that the float type segment seal of the example suppressed the amount of air leakage to a small amount compared to the conventional float type segment seal in which a clearance was created in advance between the seal ring and the rotating body by processing.

なお、上記実施例は、ハウジング1の収容部2
内に収容された環状体がシールリング3のみから
なる、所謂1−リング構造となつているが、第3
図に示すように、前記環状体がシールリング9と
その外周面に密接させたカバーリング10からな
る(両リング9,10は互いに異なる位相で円周
方向に分割されている)、所謂2−リング構造の
ものについても、シールリング9を第1図のシー
ルリング3と同様に構成することができ、さら
に、第4図に示すように、シールリング9および
カバーリング10のほか、該両リング9,10と
軸方向に対接し円周方向に分割されたバツクリン
グ11を有する、所謂3−リング構造のものにつ
いても、シールリング9とバツクリング11のう
ちの少なくとも一方を第1図におけるシールリン
グ3と同様に構成することができる。
In addition, in the above embodiment, the accommodating portion 2 of the housing 1
The annular body housed inside has a so-called 1-ring structure consisting only of a seal ring 3.
As shown in the figure, the annular body consists of a seal ring 9 and a cover ring 10 closely attached to its outer peripheral surface (both rings 9 and 10 are divided in the circumferential direction at mutually different phases), so-called 2- In the case of a ring structure, the seal ring 9 can be constructed in the same manner as the seal ring 3 shown in FIG. 1, and as shown in FIG. Also in the case of a so-called three-ring structure having a back ring 11 that faces the seal rings 9 and 10 in the axial direction and is divided in the circumferential direction, at least one of the seal ring 9 and the back ring 11 is replaced with the seal ring 3 in FIG. It can be configured in the same way as .

〔考案の効果〕[Effect of idea]

以上、本考案のフロート型セグメントシールに
よると、環状体内周面の初期摩耗を利用して、該
内周面と回転体外周面との間のクリアランスをき
わめて微小に、かつ速やかに形成することができ
るため、軸方向における装着スペースを大きくす
ることなく優れたシール性を発揮することができ
る。
As described above, according to the float type segment seal of the present invention, by utilizing the initial wear of the annular inner circumferential surface, the clearance between the inner circumferential surface and the rotating body outer circumferential surface can be formed extremely minutely and quickly. Therefore, excellent sealing performance can be achieved without increasing the mounting space in the axial direction.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本考案フロート型セグメントシールの
一実施例を示す概略的な正面図、第2図は試験結
果を表わすグラフ、第3図は2−リング構造のフ
ロート型セグメントシールを示す部分断面図、第
4図は3−リング構造のフロート型セグメントシ
ールを示す部分断面図、第5図は従来のフロート
型セグメントシールを示す部分断面図、第6図は
同じく概略的な正面図である。 1……ハウジング、2……収容部、3,9……
シールリング(環状体)、3′……セグメント、3
a……内周面、4……エキステンシヨンスプリン
グ、7……分割部、8……回転体、11……バツ
クリング(環状体)、δ1……隙間。
Fig. 1 is a schematic front view showing an embodiment of the float type segment seal of the present invention, Fig. 2 is a graph showing test results, and Fig. 3 is a partial sectional view showing a float type segment seal with a two-ring structure. , FIG. 4 is a partial sectional view showing a float type segment seal having a three-ring structure, FIG. 5 is a partial sectional view showing a conventional float type segment seal, and FIG. 6 is a schematic front view. 1...Housing, 2...Accommodating section, 3, 9...
Seal ring (annular body), 3'...Segment, 3
a...Inner peripheral surface, 4...Extension spring, 7...Divided portion, 8...Rotating body, 11...Buckling (annular body), δ1 ...Gap.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] ハウジングの内周に形成された環状の収容部内
に、円周方向に複数のセグメントに分割されると
ともにエキステンシヨンスプリングで円周方向に
結束された非回転の環状体が収容され、該環状体
の一端面をハウジングの端面と密接し、該環状体
の内周面を微小なクリアランスを介して回転体の
外周面と対向させるフロート型セグメントシール
において、前記各セグメントの内周面の曲率半径
を前記回転体の外周面の半径よりも僅かに小径と
し、かつ前記各分割部に、前記各セグメントの内
周面が摩耗により前記回転体の外周面と同芯の円
筒面となつたときに消滅する僅かな隙間を形成し
たことを特徴とするフロート型セグメントシー
ル。
A non-rotating annular body that is circumferentially divided into a plurality of segments and bound together in the circumferential direction with an extension spring is housed in an annular housing formed on the inner periphery of the housing. In a float type segment seal in which one end surface is in close contact with the end surface of the housing and the inner circumferential surface of the annular body faces the outer circumferential surface of the rotating body through a minute clearance, the radius of curvature of the inner circumferential surface of each segment is The diameter is slightly smaller than the radius of the outer circumferential surface of the rotating body, and the inner circumferential surface of each segment disappears when the inner circumferential surface of each segment becomes a cylindrical surface concentric with the outer circumferential surface of the rotating body due to wear. A float-type segment seal that is characterized by the formation of a small gap.
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