JPH0634055A - Shaft sealing device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、回転軸の軸封装置に
関し、特に、揚水発電所等で使用されるポンプ水車のよ
うに両方向に回転する回転軸の軸封装置に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shaft seal device for a rotary shaft, and more particularly to a shaft seal device for a rotary shaft that rotates in both directions, such as a pump turbine used in a pumped storage power plant.
【0002】[0002]
【従来の技術】図5は従来の軸封装置を示す。ケーシン
グ10に固着したシールボックス21と回転軸50のス
リーブ51との間にグランドパッキン22及び中間リン
グ23を挿入し、パッキン押え24をボルト25で締込
んでグランドパッキン22を圧迫してスリーブ51とシ
ールボックス21とに密接させてシールする。この軸封
装置内への異物の進入排除等のため、清水供給装置27
から中間リング23に清水を圧入する。2. Description of the Related Art FIG. 5 shows a conventional shaft seal device. The gland packing 22 and the intermediate ring 23 are inserted between the seal box 21 fixed to the casing 10 and the sleeve 51 of the rotary shaft 50, and the packing presser 24 is tightened by the bolt 25 to press the gland packing 22 and press the gland packing 22. The seal box 21 is closely contacted and sealed. In order to prevent foreign matter from entering the shaft sealing device, the fresh water supply device 27
From here, fresh water is pressed into the intermediate ring 23.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】従来の軸封装置は上記
のようであるが、使用中グランドパッキン22の摩耗等
により漏れが多くなるので、その度にボルト25を増し
締めしなけらばならず、締め過ぎると摩擦発熱して損傷
が生じる。また、グランドパッキン22の交換や清水供
給装置27の保守等も必要であるというような課題があ
った。また、回転軸の回転方向が変わるものでは、その
度にグランドパッキン22の締め具合を調整する必要が
あるというような課題があった。The conventional shaft sealing device is as described above, but since the leakage increases due to wear of the gland packing 22 during use, the bolt 25 must be tightened each time. If it is not tightened too much, friction heat will be generated and damage will occur. In addition, there is a problem that it is necessary to replace the gland packing 22 and maintain the fresh water supply device 27. Further, when the rotation direction of the rotary shaft changes, there is a problem that the tightening degree of the gland packing 22 needs to be adjusted each time.
【0004】この発明は上記課題を解消するためになさ
れたもので、回転軸の回転方向が変わるものでも、常に
最適のシール性能を発揮し、調整,交換等の手間がかか
らない軸封装置を得ることを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above problems, and provides a shaft sealing device which always exhibits optimum sealing performance even when the rotation direction of a rotating shaft changes, and which does not require adjustment and replacement. The purpose is to
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】この発明に係る軸封装置
は、ケーシングに固着された固定シールリングと、回転
軸に固着された回転ハウジングに軸方向に移動可能に装
着された正転用及び逆転用の回転シールリングと、この
各回転シールリングを前記固定シールリングに圧接させ
る押圧ばねと、前記各回転シールリングに形成された傾
斜突起と、前記各回転シールリングと固定シールリング
とが対面するシール面に形成された動圧発生溝とを備え
たものである。SUMMARY OF THE INVENTION A shaft sealing device according to the present invention includes a fixed seal ring fixed to a casing and a rotating housing fixed to a rotary shaft for forward rotation and reverse rotation mounted axially movably. Rotary seal ring, a pressing spring for pressing each rotary seal ring against the fixed seal ring, an inclined projection formed on each rotary seal ring, and each rotary seal ring and the fixed seal ring face each other. And a dynamic pressure generating groove formed on the sealing surface.
【0006】[0006]
【作用】この発明における各回転シールリングは、押圧
ばねにより押圧されて固定シールリングに圧接し、流体
の漏れを制限する。回転軸が回転すると各回転シールリ
ングも回転し、各回転シールリングに形成された傾斜突
起に流体が当たり、一方の回転シールリングには、固定
シールリングに向かう方向に流体力が生じ、押圧ばねの
力と共にその回転シールリングを固定シールリングに押
しつけてシールする。逆方向に回転軸が回転すると、他
方の回転シールリングに固定シールリングに向かう方向
の流体力が生じ、押圧ばねの力と共にその他方の回転シ
ールリングを固定シールリングに押しつけてシールす
る。また、回転シールリングと固定シールリングとが対
面するシール面に形成された動圧発生溝には、回転軸が
回転すると、シール面を離間させようとする動圧が発生
し、微小なシール隙間が保持される。これにより、小さ
な摩擦で良好なシール性能が発揮される。Each rotating seal ring according to the present invention is pressed by the pressing spring and comes into pressure contact with the fixed seal ring to limit fluid leakage. When the rotary shaft rotates, each rotary seal ring also rotates, and the fluid hits the slanted projection formed on each rotary seal ring, and a fluid force is generated in one rotary seal ring in the direction toward the fixed seal ring. The rotating seal ring is pressed against the fixed seal ring with the force of to seal. When the rotary shaft rotates in the opposite direction, a fluid force in the direction toward the fixed seal ring is generated in the other rotary seal ring, and the other rotary seal ring is pressed against the fixed seal ring together with the force of the pressing spring to seal. Further, in the dynamic pressure generating groove formed on the seal surface where the rotary seal ring and the fixed seal ring face each other, when the rotary shaft rotates, a dynamic pressure that tends to separate the seal surfaces is generated, and a minute seal gap is generated. Is retained. As a result, good sealing performance is exhibited with a small amount of friction.
【0007】[0007]
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1において、50は回転軸であり、揚水発電所
等におけるポンプ水車のような流体機械の主軸である。
回転軸50の上方には図示しない発電機または電動機が
あり、回転軸50の下方には図示しないタービン(水
車)またはポンプの羽根がある。10はケーシングであ
り、図の下方に回転軸50に取り付けられた羽根が回転
するタービン室またはポンプ室を形成するものである。
回転軸50がケーシング10を貫通する箇所にこの軸封
装置が設けられている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, reference numeral 50 is a rotating shaft, which is a main shaft of a fluid machine such as a pump turbine in a pumped storage power plant.
Above the rotary shaft 50 is a generator or electric motor not shown, and below the rotary shaft 50 is a blade of a turbine (turbine) or pump not shown. Reference numeral 10 denotes a casing, which forms a turbine chamber or a pump chamber in which blades attached to a rotary shaft 50 rotate in the lower part of the drawing.
The shaft sealing device is provided at a position where the rotary shaft 50 penetrates the casing 10.
【0008】この軸封装置は、図1に示すように、ケー
シング10に固着された固定シールリング30と、固定
シールリング30の上方で回転軸50に固着された上回
転ハウジング61と、上回転ハウジング61に軸方向に
移動可能に設けられた上回転シールリング71と、上回
転シールリング71を固定シールリング30の上面に押
しつけるように設けられた押圧ばね81と、上回転ハウ
ジング61と上回転シールリング71との間をシールす
るOリング91と、固定シールリング30の下方で回転
軸50に固着された下回転ハウジング62と、下回転ハ
ウジング62に軸方向に移動可能に設けられた下回転シ
ールリング72と、下回転シールリング72を固定シー
ルリング30の下面に押しつけるように設けられた押圧
ばね82と、下回転ハウジング62と下回転シールリン
グ72との間をシールするOリング92とを備えてい
る。As shown in FIG. 1, this shaft seal device includes a fixed seal ring 30 fixed to the casing 10, an upper rotary housing 61 fixed to the rotary shaft 50 above the fixed seal ring 30, and an upper rotary ring. An upper rotary seal ring 71 provided on the housing 61 so as to be movable in the axial direction, a pressing spring 81 provided to press the upper rotary seal ring 71 against the upper surface of the fixed seal ring 30, an upper rotary housing 61 and an upper rotary ring. An O-ring 91 that seals the seal ring 71, a lower rotary housing 62 that is fixed to the rotary shaft 50 below the fixed seal ring 30, and a lower rotary housing that is axially movable in the lower rotary housing 62. The seal ring 72, a pressing spring 82 provided to press the lower rotary seal ring 72 against the lower surface of the fixed seal ring 30, And an O-ring 92 for sealing between the housing 62 and the lower rotary seal ring 72.
【0009】図1に示すように、固定シールリング30
は、回転軸50が通る穴あき厚円板状であり、固定シー
ルリング30の外周部は、ケーシング10との間にOリ
ング35やガスケット等を挾んで、取付ボルト34でケ
ーシング10にタイトに固着されている。固定シールリ
ング30の上方及び下方の箇所には、回転ハウジング6
1及び62が、固定シールリング30に対向するように
回転軸50に固着して設けられている。回転ハウジング
61及び62は、回転軸50に外嵌する小径円筒状の部
分と、回転シールリング71,72にそれぞれ外嵌する
大径円筒状の部分とを有する段違い円筒状に形成されて
いる。回転ハウジング61及び62は、小径円筒状の部
分で、Oリング65を挾んで止めねじ64によりタイト
に回転軸50に固着されている。回転シールリング71
及び72は、鍔状部を有する円筒状で、それぞれ回転ハ
ウジング61及び62に軸方向に移動可能に内嵌するよ
うに形成されている。回転ハウジング61,62と回転
シールリング71,72との間にはそれぞれ押圧ばね8
1,82が設けられ、それぞれ回転シールリング71及
び72を固定シールリング30の方へ押しつけている。
回転ハウジング61,62と回転シールリング71,7
2との間にはそれぞれOリング91,92が嵌挿され、
回転シールリング71及び72が軸方向に多少移動して
も回転ハウジング61,62と回転シールリング71,
72との間のシールが維持されるようになっている。As shown in FIG. 1, the fixed seal ring 30.
Is a perforated thick circular plate through which the rotary shaft 50 passes, and the outer periphery of the fixed seal ring 30 sandwiches the O-ring 35, a gasket, and the like with the casing 10, and tightly attaches to the casing 10 with the mounting bolts 34. It is fixed. The rotary housing 6 is provided above and below the fixed seal ring 30.
1 and 62 are fixedly provided to the rotary shaft 50 so as to face the fixed seal ring 30. The rotary housings 61 and 62 are formed in a stepped cylindrical shape having a small-diameter cylindrical portion fitted on the rotary shaft 50 and a large-diameter cylindrical portion fitted on the rotary seal rings 71, 72, respectively. The rotary housings 61 and 62 are small-diameter cylindrical parts, and are tightly fixed to the rotary shaft 50 with a set screw 64 sandwiching an O-ring 65. Rotating seal ring 71
Reference numerals 72 and 72 each have a cylindrical shape having a collar-shaped portion, and are formed so as to be fitted in the rotary housings 61 and 62 respectively so as to be movable in the axial direction. A pressing spring 8 is provided between the rotary housings 61 and 62 and the rotary seal rings 71 and 72, respectively.
1, 82 are provided to press the rotary seal rings 71 and 72 toward the fixed seal ring 30, respectively.
Rotating housings 61 and 62 and rotating seal rings 71 and 7
O-rings 91 and 92 are inserted between the two and
Even if the rotary seal rings 71 and 72 move a little in the axial direction, the rotary housings 61 and 62 and the rotary seal rings 71,
A seal with 72 is maintained.
【0010】図1及び図2に示すように、回転シールリ
ング71及び72の鍔状部の外周面には、それぞれ傾斜
突起71f及び72fが形成されている。この傾斜突起
71f及び72fは、図2に示すように、軸方向に斜め
に径方向にフィン状に突出して形成されている。図2
(B)に示すように、上回転シールリング71の傾斜突
起71fの傾斜方向と、下回転シールリング72の傾斜
突起72fの傾斜方向とは同じ方向である。As shown in FIGS. 1 and 2, inclined protrusions 71f and 72f are formed on the outer peripheral surfaces of the flange portions of the rotary seal rings 71 and 72, respectively. As shown in FIG. 2, the inclined projections 71f and 72f are formed so as to project obliquely in the axial direction and in the shape of fins in the radial direction. Figure 2
As shown in (B), the inclined direction of the inclined protrusion 71f of the upper rotary seal ring 71 and the inclined direction of the inclined protrusion 72f of the lower rotary seal ring 72 are the same direction.
【0011】図1及び図3に示すように、回転シールリ
ング71及び72が固定シールリング30に対面する面
はシール面となり、回転シールリング71及び72のシ
ール面には、それぞれ動圧発生溝71c及び72cが形
成されている。この動圧発生溝71c及び72cは、図
3に示すように、シール面内に凹楔状に削成されたもの
である。動圧発生溝71c及び72cのテーパー方向は
互いに逆方向である。傾斜突起71f及び72fの傾斜
方向が、図2に示すような右上がり傾斜であれば、動圧
発生溝71c及び72cのテーパー方向は、図3に示す
ように、動圧発生溝71cは左側で深く、右側で浅い右
下がりテーパー状に形成し、動圧発生溝72cは右側で
深く、左側で浅い右下がりテーパー状に形成する。動圧
発生溝71c及び72cの長さ,幅,深さ,テーパー角
度,個数等は模型試験などにより決定すればよい。ま
た、動圧発生溝71cの上記形状,個数等と、動圧発生
溝72cの上記形状,個数等とは同じである必要はな
く、正回転用及び逆回転用にそれぞれ最適のシール状態
が得られるように異ならせてもよい。なお、回転シール
リング71及び72の動圧発生溝71c及び72cの径
方向両側は、固定シールリング30のシール面に平行な
平面のシール面に形成され、これらのシール面は、滑ら
かな平面に形成されている。また、これらの平面は回転
軸50の軸心線に正確に垂直になるように組み立てられ
る。As shown in FIGS. 1 and 3, the surfaces of the rotary seal rings 71 and 72 facing the fixed seal ring 30 are seal surfaces, and the rotary seal rings 71 and 72 have dynamic pressure generating grooves on the seal surfaces. 71c and 72c are formed. As shown in FIG. 3, the dynamic pressure generating grooves 71c and 72c are formed in the seal surface in a concave wedge shape. The taper directions of the dynamic pressure generating grooves 71c and 72c are opposite to each other. If the inclined projections 71f and 72f are inclined upward to the right as shown in FIG. 2, the dynamic pressure generating grooves 71c and 72c are tapered on the left side as shown in FIG. The groove 72c is deep and shallow on the right side, and the dynamic pressure generating groove 72c is deep on the right side and is shallow on the left side. The length, width, depth, taper angle, number, etc. of the dynamic pressure generating grooves 71c and 72c may be determined by a model test or the like. Further, the above-mentioned shape, number, etc. of the dynamic pressure generating grooves 71c do not have to be the same as the above-mentioned shape, number, etc. of the dynamic pressure generating grooves 72c, and optimum sealing states for forward rotation and reverse rotation can be obtained. You may make it different so that it may be. It should be noted that both sides in the radial direction of the dynamic pressure generating grooves 71c and 72c of the rotary seal rings 71 and 72 are formed into flat seal surfaces parallel to the seal surface of the fixed seal ring 30, and these seal surfaces are smooth flat surfaces. Has been formed. Further, these planes are assembled so as to be exactly perpendicular to the axis of the rotary shaft 50.
【0012】次に、図1に示す実施例の作用について説
明する。この流体機械が発電機として動作するときは、
回転軸50の図の下方にある羽根はタービンの羽根とな
り、ケーシング10で囲われた水車室内を通過する落差
エネルギーを有する水により正方向に回転駆動され、回
転軸50を介して、図の上方にある発電機を正方向に回
転駆動し発電する。逆に、ポンプとして動作するとき
は、図の上方にある発電機は電動機となって逆方向に回
転し、回転軸50を介して、図の下方にある羽根を逆方
向に回転駆動し、ケーシング10で囲われた水車室であ
るポンプ室内の水をダム等に揚水する。Next, the operation of the embodiment shown in FIG. 1 will be described. When this fluid machine operates as a generator,
The blade on the lower side of the rotary shaft 50 in the figure becomes a blade of the turbine, which is rotationally driven in the forward direction by the water having the head energy passing through the water turbine chamber surrounded by the casing 10, and the upper side of the figure via the rotary shaft 50. To rotate the generator in the forward direction to generate electricity. On the contrary, when operating as a pump, the generator in the upper part of the figure becomes an electric motor and rotates in the opposite direction, and the blades in the lower part of the figure are rotationally driven in the opposite direction via the rotary shaft 50, and the casing is rotated. The water in the pump room, which is the water turbine room surrounded by 10, is pumped to a dam or the like.
【0013】図1において、回転軸50が回転していな
いときは、上回転シールリング71は押圧ばね81によ
り押し下げられて、上回転シールリング71のシール面
は固定シールリング30の上面のシール面に当たって密
接し、下回転シールリング72は押圧ばね82により押
し上げられて、下回転シールリング72のシール面は固
定シールリング30の下面のシール面に当たって密接す
る。この両シール面が密接することにより水等の流体の
漏れが封止または制限される。In FIG. 1, when the rotary shaft 50 is not rotating, the upper rotary seal ring 71 is pushed down by the pressing spring 81, and the seal surface of the upper rotary seal ring 71 is the seal surface of the upper surface of the fixed seal ring 30. The lower rotary seal ring 72 is pushed up by the pressing spring 82, and the seal surface of the lower rotary seal ring 72 contacts and comes into close contact with the seal surface of the lower surface of the fixed seal ring 30. The close contact between the two sealing surfaces seals or limits the leakage of fluid such as water.
【0014】次に、図1において、下方にある羽根は水
車の羽根となり、上方にあるものは発電機となって、正
方向に回転軸50が回転する場合について説明する。回
転軸50の回転にともない、回転軸50に固着された回
転ハウジング61及び62も、回転ハウジング61及び
62に軸方向に移動可能に設けられた回転シールリング
71及び72も回転軸50と共に回転する。図2及び図
3に矢印で示す方向が正回転方向であるとすれば、図2
に示すように、下回転シールリング72の右上がり傾斜
に形成された傾斜突起72fに衝突した水は上方へ流れ
を変えさせられ、その反動で傾斜突起72fには下向き
の流体力がかかる。この下向きの流体力は、押圧ばね8
2の下回転シールリング72を押し上げる力を相殺し、
下回転シールリング72が固定シールリング30に圧接
する力が小さくなる。これにより、固定シールリング3
0の下面のシール面及び下回転シールリング72のシー
ル面の発熱,摩耗などが少なくなる。Next, in FIG. 1, the case where the lower blade is a blade of a water turbine and the upper blade is a generator and the rotary shaft 50 rotates in the forward direction will be described. As the rotary shaft 50 rotates, both the rotary housings 61 and 62 fixed to the rotary shaft 50 and the rotary seal rings 71 and 72 movably provided in the rotary housings 61 and 62 in the axial direction rotate together with the rotary shaft 50. . If the direction indicated by the arrow in FIGS. 2 and 3 is the forward rotation direction,
As shown in FIG. 7, the water colliding with the inclined protrusion 72f formed on the lower rotation seal ring 72 in an upwardly inclined direction is caused to change its flow upward, and as a reaction thereof, a downward fluid force is applied to the inclined protrusion 72f. This downward fluid force is applied to the pressing spring 8
The force of pushing up the lower rotating seal ring 72 of 2 is offset,
The force with which the lower rotary seal ring 72 presses against the fixed seal ring 30 is reduced. As a result, the fixed seal ring 3
Heat generation and wear of the lower seal surface and the seal surface of the lower rotary seal ring 72 are reduced.
【0015】下回転シールリング72のシール面やOリ
ング92などの箇所を漏れて、回転軸50の外周に入っ
た水は、押圧ばね81で押しつけられた上回転シールリ
ング71と固定シールリング30の上面のシール面で封
止または漏れが制限される。上回転シールリング71か
ら漏れて出た水が上回転シールリング71の周囲に溜る
と、図2に示すように、上回転シールリング71の傾斜
突起71fに水が衝突して上方に流れが変えさせられ、
その反動として傾斜突起71fに下向きの流体力がかか
る。この下向きの流体力は押圧ばね81の力と共同して
上回転シールリング71を固定シールリング30に押し
つけ、上回転シールリング71のシール面は固定シール
リング30の上面のシール面に強く密接しようとする。
すると、図3に示すように、上回転シールリング71の
シール面の中の動圧発生溝71cに、くさび作用により
流体の動的圧力が生じる。この動的流体圧は、上回転シ
ールリング71と固定シールリング30のシール面間の
隙間が小さくなれば大きくなり、隙間が大きくなれば小
さくなるので、前記押圧ばね81の力と傾斜突起71f
に生じる流体力とで押し下げられる上回転シールリング
71のシール面が、固定シールリング30の上面のシー
ル面との間に微小な隙間で保持させられることになる。
したがって、押圧ばね81の力、傾斜突起71fの形状
及び個数、動圧発生溝71cの形状及び個数等を適当に
設定することにより、上回転シールリング71と固定シ
ールリング30のシール面の隙間または接触状態を最適
の状態とすることができ、シール性能を最適の状態に設
定することができる。Water leaking through the sealing surface of the lower rotary seal ring 72 and the O-ring 92 and entering the outer periphery of the rotary shaft 50, the upper rotary seal ring 71 and the fixed seal ring 30 are pressed by the pressing spring 81. The sealing surface on the top of the seal limits sealing or leakage. When the water leaking from the upper rotary seal ring 71 collects around the upper rotary seal ring 71, the water collides with the inclined projection 71f of the upper rotary seal ring 71 and the flow changes upward as shown in FIG. Made me
As a reaction, a downward fluid force is applied to the inclined protrusion 71f. This downward fluid force presses the upper rotary seal ring 71 against the fixed seal ring 30 in cooperation with the force of the pressing spring 81, and the sealing surface of the upper rotary seal ring 71 will be in close contact with the upper seal surface of the fixed seal ring 30. And
Then, as shown in FIG. 3, a dynamic pressure of the fluid is generated by the wedge action in the dynamic pressure generating groove 71c in the sealing surface of the upper rotary seal ring 71. This dynamic fluid pressure increases as the gap between the sealing surfaces of the upper rotary seal ring 71 and the fixed seal ring 30 decreases, and decreases as the gap increases. Therefore, the force of the pressing spring 81 and the inclined projection 71f are increased.
The sealing surface of the upper rotary seal ring 71, which is pushed down by the fluid force generated in the above, is held with a minute gap between the sealing surface of the upper surface of the fixed seal ring 30.
Therefore, by appropriately setting the force of the pressing spring 81, the shape and number of the inclined projections 71f, the shape and number of the dynamic pressure generating grooves 71c, and the like, the gap between the seal surfaces of the upper rotary seal ring 71 and the fixed seal ring 30 or The contact state can be set to the optimum state, and the sealing performance can be set to the optimum state.
【0016】次に、図1において、上方のものを電動機
として回転軸50を逆回転させ、下方の羽根を逆回転駆
動することにより、ポンプとして揚水する場合について
説明する。この場合は、図2及び図3において、矢印と
逆方向の回転になる。回転が逆方向になるので、前記と
逆に、下回転シールリング72の傾斜突起72fに当た
る流体は下向きに流れを変えさせられ、傾斜突起72f
には上向きの流体力がかかる。この流体力は押圧ばね8
2の力と共同して下回転シールリング72を固定シール
リング30の下面に押しつけ、下回転シールリング72
のシール面は固定シールリング30の下面のシール面に
強く当接しようとする。すると、図3に示すように、図
示矢印と逆の方向に回転する下回転シールリング72の
動圧発生溝72cに動的流体力が生じ、下回転シールリ
ング72と固定シールリング30の下面のシール面間に
微小な隙間を保持させようとする。これらの力のバラン
スにより、下回転シールリング72と固定シールリング
30の下面のシール面の相対状態を適当なものとするこ
とができ、シール性能を最適な状態とすることができ
る。なお、この場合、上回転シールリング71は押圧ば
ね81によって固定シールリング30に押しつけられて
おり、上回転シールリング71と固定シールリング30
の上面のシール面も水の漏れを制限する。また、上回転
シールリング71の外側に水が溜った場合、図2におい
て、回転が矢印と逆であるので、上回転シールリング7
1の傾斜突起71fにかかる流体力は、上方向となり、
押圧ばね81の力と相殺して、上回転シールリング71
の固定シールリング30に押しつける力が弱くなり、上
回転シールリング71と固定シールリング30上面のシ
ール面の発熱,摩耗等が少なくなる。Next, referring to FIG. 1, description will be given of a case where the upper one is used as an electric motor to reversely rotate the rotary shaft 50, and the lower blade is reversely driven to pump water as a pump. In this case, the rotation is in the direction opposite to the arrow in FIGS. 2 and 3. Since the rotation is in the opposite direction, conversely to the above, the fluid hitting the inclined protrusion 72f of the lower rotary seal ring 72 is caused to change its flow downward, and the inclined protrusion 72f is rotated.
An upward fluid force is applied to. This fluid force is applied to the pressure spring 8
The lower rotary seal ring 72 is pressed against the lower surface of the fixed seal ring 30 in cooperation with the force of 2.
The sealing surface of 1 tends to strongly contact the sealing surface of the lower surface of the fixed seal ring 30. Then, as shown in FIG. 3, a dynamic fluid force is generated in the dynamic pressure generating groove 72c of the lower rotary seal ring 72 which rotates in the direction opposite to the arrow shown in the figure, and the lower rotary seal ring 72 and the fixed seal ring 30 have lower surfaces. It tries to maintain a small gap between the sealing surfaces. By balancing these forces, the relative state between the lower rotary seal ring 72 and the lower seal surfaces of the fixed seal ring 30 can be made appropriate, and the sealing performance can be optimized. In this case, the upper rotary seal ring 71 is pressed against the fixed seal ring 30 by the pressing spring 81, and the upper rotary seal ring 71 and the fixed seal ring 30 are pressed.
The sealing surface on the top side also limits water leakage. When water collects on the outside of the upper rotary seal ring 71, the rotation is opposite to the arrow in FIG.
The fluid force applied to the inclined projection 71f of No. 1 is in the upward direction,
The upper rotation seal ring 71 is canceled by the force of the pressing spring 81.
The force of pressing against the fixed seal ring 30 is weakened, and heat generation, wear, etc. of the upper rotary seal ring 71 and the seal surface of the upper surface of the fixed seal ring 30 are reduced.
【0017】次に、図4に示す他の実施例について説明
する。図4において、ケーシング10に固着された固定
シールリング30、回転軸50に固着された回転ハウジ
ング61,62、回転ハウジング61,62に軸方向に
移動可能に設けられた回転シールリング71,72、回
転シールリング71,72を押圧する押圧ばね81,8
2等の形状,構成,機能等は図1乃至図3に示す軸封装
置とほぼ同様である。図4に示す実施例では、傾斜突起
71f及び72fが、回転シールリング71及び72の
内周面に複数列に形成されている。この傾斜突起71f
及び72fの機能,作用は前述と同様であるが、下回転
シールリング72から漏れた水が回転軸50の外周面と
上回転シールリング71の内周面との間に入れば、上回
転シールリング71の外側に水がなくても、傾斜突起7
1fがその機能を発揮する点が前述と異なる。この実施
例は、傾斜突起71fの機能は発揮させ、しかも、上回
転シールリング71の外側の水は排除したい場合に好都
合である。Next, another embodiment shown in FIG. 4 will be described. 4, the fixed seal ring 30 fixed to the casing 10, the rotary housings 61 and 62 fixed to the rotary shaft 50, the rotary seal rings 71 and 72 movably provided in the rotary housings 61 and 62 in the axial direction, Pressing springs 81, 8 for pressing the rotary seal rings 71, 72
The shapes, configurations, functions, etc. of the second and the like are almost the same as those of the shaft sealing device shown in FIGS. In the embodiment shown in FIG. 4, the inclined protrusions 71f and 72f are formed in a plurality of rows on the inner peripheral surfaces of the rotary seal rings 71 and 72. This inclined projection 71f
The functions and actions of 72 and 72f are similar to those described above, but if water leaking from the lower rotary seal ring 72 enters between the outer peripheral surface of the rotary shaft 50 and the inner peripheral surface of the upper rotary seal ring 71, the upper rotary seal Even if there is no water on the outside of the ring 71, the inclined projection 7
The difference is that 1f exerts its function. This embodiment is convenient when the function of the inclined protrusion 71f is to be exerted and the water outside the upper rotary seal ring 71 is desired to be removed.
【0018】なお、上記実施例において、傾斜突起71
f及び72fの傾斜角度,形状,個数等は、上回転シー
ルリング71と下回転シールリング72とで異ならせ
て、正方向回転,逆方向回転にそれぞれ最適のシール性
能が発揮されるように形成するのがよい。また、動圧発
生溝71c及び72cの長さ,幅,深さ,テーパー角
度,個数等も、最適の状態が得られるように異ならせて
るのがよい。また、上回転シールリング71の傾斜突起
71fは、条件によっては省略してもよい。なお、上記
実施例では、動圧発生溝71c及び72cの形状はテー
パー状としたが、段付き(Rayleigh step )としてもよ
い。In the above embodiment, the inclined protrusion 71
The upper and lower rotary seal rings 71, 72 have different inclination angles, shapes, numbers, etc., so that optimum sealing performance is exhibited for forward rotation and reverse rotation, respectively. Good to do. Further, the length, width, depth, taper angle, number, etc. of the dynamic pressure generating grooves 71c and 72c are preferably different so as to obtain an optimum state. The inclined protrusion 71f of the upper rotary seal ring 71 may be omitted depending on the conditions. Although the dynamic pressure generating grooves 71c and 72c are tapered in the above embodiment, they may be stepped (Rayleigh step).
【0019】図1乃至図4について説明したように、こ
の軸封装置は、押圧ばね81,82で押しつけられ、傾
斜突起71f,72fで回転方向によって異なる方向の
流体力を受け、シール面に動圧発生溝71c,72cが
形成された2組の回転シールリング71,72を備え、
正回転のときは上回転シールリング71で主としてシー
ルし、逆回転のときは下回転シールリング72で主とし
てシールするようにしたので、各押圧ばね81,82の
強さ,各傾斜突起71f,72fの形状等及び各動圧発
生溝71c,72cの形状等を、正回転,逆回転の流体
圧力等の条件に合わせて設定することにより、正回転で
も逆回転でも最適の状態で流体の漏れを制限することが
できる。なお、回転シールリング71,72及び固定シ
ールリング30を高硬度材質のものとすれば、さらに優
れた耐久性等が得られる。なお、この発明による軸封装
置では、回転軸50に対して摩擦する部分がないので、
従来必要であったスリーブ51は不要となる。As described with reference to FIGS. 1 to 4, the shaft sealing device is pressed by the pressing springs 81 and 82, receives the fluid force in different directions depending on the rotation direction by the inclined projections 71f and 72f, and moves on the sealing surface. Two sets of rotary seal rings 71, 72 having pressure generating grooves 71c, 72c are formed,
Since the upper rotary seal ring 71 mainly seals at the time of forward rotation, and the lower rotary seal ring 72 mainly seals at the time of reverse rotation, the strength of each pressing spring 81, 82, each inclined projection 71f, 72f. By setting the shape and the like and the shape and the like of each of the dynamic pressure generating grooves 71c and 72c according to the conditions such as the fluid pressure of the forward rotation and the reverse rotation, the fluid leakage can be performed in the optimum state even in the forward rotation and the reverse rotation. Can be restricted. If the rotary seal rings 71, 72 and the fixed seal ring 30 are made of a high hardness material, further excellent durability and the like can be obtained. In the shaft sealing device according to the present invention, since there is no portion that rubs against the rotating shaft 50,
The sleeve 51, which is conventionally required, is no longer necessary.
【0020】[0020]
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、シー
ル面に動圧発生溝を有し、回転方向によって異なる方向
の流体力を発生する傾斜突起を有する2組の回転シール
リングを備え、回転方向に応じていずれかの回転シール
リングで主としてシールさせるようにしたので、回転軸
の回転方向が変わるものでも、最適のシール性能を発揮
し、調整,交換等の手間がかからない軸封装置が得られ
る。As described above, according to the present invention, there are provided two sets of rotary seal rings each having a dynamic pressure generating groove on the sealing surface and an inclined projection for generating a fluid force in different directions depending on the rotating direction. Since a rotating seal ring is mainly used for sealing depending on the rotating direction, the shaft sealing device can achieve optimum sealing performance even if the rotating direction of the rotating shaft changes, and does not require adjustment and replacement. Is obtained.
【図1】この発明の一実施例による軸封装置の縦断面図
である。FIG. 1 is a vertical sectional view of a shaft sealing device according to an embodiment of the present invention.
【図2】この発明の一実施例による軸封装置の回転シー
ルリングの傾斜突起の作用を示し、(A)は斜視図、
(B)は側面図である。FIG. 2 shows the operation of the inclined projections of the rotary seal ring of the shaft sealing device according to the embodiment of the present invention, FIG.
(B) is a side view.
【図3】この発明の一実施例による軸封装置の回転シー
ルリングの動圧発生溝の作用を示し、(A)は側面図、
(B)は断面図である。FIG. 3 shows the action of the dynamic pressure generating groove of the rotary seal ring of the shaft sealing device according to the embodiment of the present invention, (A) is a side view,
(B) is a sectional view.
【図4】この発明の他の実施例による軸封装置の縦断面
図である。FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of a shaft sealing device according to another embodiment of the present invention.
【図5】従来の軸封装置の縦断面図である。FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of a conventional shaft sealing device.
10:ケーシング、 30:固定シールリング、 50:回転軸、 61:上回転ハウジング、 62:下回転ハウジング、 71:上回転シールリング、 72:下回転シールリン
グ、 71f,72f:傾斜突起、 71c,72c:動圧発生溝、 81,82:押圧ばね、 91,92:Oリング。10: casing, 30: fixed seal ring, 50: rotary shaft, 61: upper rotary housing, 62: lower rotary housing, 71: upper rotary seal ring, 72: lower rotary seal ring, 71f, 72f: inclined projections, 71c, 72c: Dynamic pressure generating groove, 81, 82: pressing spring, 91, 92: O-ring.
Claims (1)
グと、回転軸に固着された回転ハウジングに軸方向に移
動可能に装着された正転用及び逆転用の回転シールリン
グと、この各回転シールリングを前記固定シールリング
に圧接させる押圧ばねと、前記各回転シールリングに形
成された傾斜突起と、前記各回転シールリングと固定シ
ールリングとが対面するシール面に形成された動圧発生
溝とを備えたことを特徴とする軸封装置。1. A fixed seal ring fixed to a casing, a rotary seal ring for forward rotation and a reverse rotation mounted on a rotary housing fixed to a rotary shaft so as to be movable in the axial direction, and each rotary seal ring. A pressure spring that presses against the fixed seal ring; an inclined projection formed on each of the rotary seal rings; and a dynamic pressure generation groove formed on a seal surface where the rotary seal ring and the fixed seal ring face each other. A shaft sealing device characterized in that
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20695992A JPH0634055A (en) | 1992-07-13 | 1992-07-13 | Shaft sealing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20695992A JPH0634055A (en) | 1992-07-13 | 1992-07-13 | Shaft sealing device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0634055A true JPH0634055A (en) | 1994-02-08 |
Family
ID=16531847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20695992A Withdrawn JPH0634055A (en) | 1992-07-13 | 1992-07-13 | Shaft sealing device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0634055A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040016462A (en) * | 2002-08-17 | 2004-02-25 | 주식회사 피엠시코리아 | Shaft sealing device for dispersion tank |
| CN100350892C (en) * | 2003-03-07 | 2007-11-28 | 日本合成化学工业株式会社 | Primer for dental materials and pulp capping agent for dentin regeneration |
| KR100929972B1 (en) * | 2009-06-02 | 2009-12-04 | 조성규 | Mechanical seal |
| CN102410374A (en) * | 2011-11-22 | 2012-04-11 | 四川理工学院 | Tapered slip ring sealing structure with self-compensation performance |
| CN102991657A (en) * | 2012-12-11 | 2013-03-27 | 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 | Underwater internal pressure compensation miniature dynamic seal rotation device and underwater monitoring equipment |
| CN111810668A (en) * | 2020-07-25 | 2020-10-23 | 浙江中德自控科技股份有限公司 | Ball valve with replaceable sealing ring |
-
1992
- 1992-07-13 JP JP20695992A patent/JPH0634055A/en not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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