JPH0642649A - 乾燥式ガスパッキン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ハウジングの壁を貫く箇所における軸に対す
る、改善された特性を有している乾燥式ガスパッキンを
得ること。 【構成】 ハウジングの壁２を貫く軸１のための無接触
のガスパッキンが、軸１に軸ブシュ３を介して取り付け
られたパッキン体５と、これと共同をするハウジングの
壁２に固着されたパッキン保持器１２により保持された
静止滑りリング７とから成り立っており、滑りリング体
７は、炭素を組み込まれたケイ素炭化物から成るリング
体４と、その上にパッキン体５の側において、銀−チタ
ニウム−ろうにより接合された炭素含有滑り体９とから
成り立っており、ろう継手１５はリング体４及び滑り体
９を緊密に組織的に結合している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転する、ハウジング
の壁を貫いて導かれた軸のための乾燥式ガスパッキンで
あって、シール面を有しているパッキン体の担体として
軸の回りを包囲している軸ブシュと、ガスによってシー
ル面に押圧され、このガスによって潤滑される滑り面と
を有している乾燥式ガスパッキンに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】このような乾燥式ガスパッキンは、例え
ば、ドイツ特許第３９ ４２ ４０８号から公知となっ
ており、ターボ機械、例えば、ターボコンプレッサー又
はタービンの、ある圧力の下にあるハウジングの室内
を、室内から媒体の流出することを阻止するために、軸
の外方への、又は、中間室への壁の開口に対してシール
するのに役立っている。このことは、阻止ガスとして役
立っているガスによって行われるが、このガスは、滑り
リングの滑り面をシール面に押圧し、従って、内部から
のガスの流出を最少とする。同時に、ガスを充填された
すきまが、パッキンの接触無しの回転のために形成され
ている。

【０００３】このようなパッキンの確実な、運転を安全
とする機能に対しては、シール体及び滑りリングの材料
特性が、本質的に重要である。特に、パッキンの中に形
成される十分な熱の排出が考慮されなければならず、他
方では、運転において、パッキン部分の有害な変形又は
延伸が何ら現れてはならないが、これらの変形や延伸
は、著しい摩耗や、損傷の結果となることがあり得るも
のである。

【０００４】公知の乾燥式ガスパッキンにおいては、例
えば、リング体としての滑りリングは鋼から形成され、
この鋼の中には、シール側において、例えば、黒鉛組織
を有する滑り体が挿入されている。しかしながら、鋼リ
ングの熱伝導率は、熱の運び去りによって滑りリングの
中に生ずる温度勾配を充分に小さく保持するためには、
しばしば、余りにも小さい。余りにも高い温度勾配の際
には、滑りリングは、特に、比較的に高い熱膨張の場合
に、許容し難く変形することがあり得る。

【０００５】滑りリングを炭素から一体に作ることが試
みられている。しかしながら、このことは、低い熱伝導
の外に、パッキンの低い強度及び低い負荷性を必然的に
伴う。ケイ素炭化物製の滑りリングの一体の構成も、ま
た、知られている。しかしながら、それによって、特
に、始動の際に必要である充分に良好な滑り特性は、何
ら達成されていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術の
ものにおける上記の欠点を回避し、特に、最初に挙げら
れた乾燥式ガスパッキンにおいて、滑り特性の改善によ
り、熱の運び去り及び圧力負荷のための変形を軽減し、
従って、確実な運転を可能とする乾燥式ガスパッキンを
得ることを、解決スベキ課題とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明においては、この
課題を解決するために、鋼と類似の弾性係数及び鋼に比
べてより高い熱伝導率及びより小さな熱膨張係数を有し
ているリング体から成り、そのシール面の方に向かって
いる滑り面に、リング体の上にろう継手によって固着さ
れた炭素含有材料から成る滑り体を保持している乾燥式
ガスパッキンを特徴とするものである。

【０００８】滑り体及びリング体が、類似の熱膨張係数
を有することが有利である。

【０００９】リング体が、炭化物、特に、ケイ素炭化物、タ
ングステンカ炭化物又はチタニウム炭化物の属あるいは
類似の焼結硬質金属から成ることが有利である。

【００１０】熱伝導率が鋼のそれよりも著しく大きく、
熱膨張係数が鋼のそれよりも明らかにより小さく、充分
に高い弾性係数、従って、対応して大きな硬度を有してい
る炭素を組み込まれたケイ素炭化物が、特別に有利であ
ることが分かった。純粋なケイ素炭化物又はケイ素ーケ
イ素炭化物化合物に比べ、炭素を組み込まれたケイ素炭
化物は、特に容易に炭素層にろう付けされ、この場合、一
方では、ろうと炭素を組み込まれたケイ素炭化物との間
に、また、他方では、炭素層との間に、特別に緊密な且つ
強固な組織的な結合が、合金化又は拡散又は化学的結合
により形成され、この結合は、滑り体の極端な運転状態に
おいても、リング体から離れることの無いような張力を
受け取ることが出来るものである。

【００１１】約２〜６重量％のチタニゥム含有量を有し
ている銀−チタニゥムーろうが、適当なろうであること
が分かったが、これは、約１，０５０°Ｃのろう付け温
度を有している。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を添付図面に示す本発明の１実
施例に基づいて、詳細に説明をする。なお、この図面
は、乾燥ガスパッキンとして実施された軸方向の軸パッ
キンを、軸の軸心に沿って切断した断面図を示すもので
ある。

【００１３】図示された実施例においては、軸１は、例
えば、ターボ機械のハウジングの壁２を貫いてシールさ
れて、より高い圧力Ｐｉの箇所から、より低い圧力Ｐａ
の箇所に導かれている。パッキンは、軸１の上に置かれ
た軸ブシュ３を有しており、この軸ブシュ３は、その外
側の上にパッキン体５を保持しているが、このパッキン
体５は、その外部側面の上に円環状のシール面６を形成
している。パッキン体５は、硬質金属、例えば、ケイ素
炭化物から成る硬質金属あるいは類似の滑り特性を有し
ている他の材料から成り立っていることが有利である。

【００１４】高い内圧Ｐｉのシールのために、パッキン
体５と軸ブシュ３との間には、軸ブシュ３の溝の中に入
れられた１個又は多数のＯリング状のパッキン８が設け
られている。

【００１５】軸１の案内を形成しているハウジングの壁
２の開口の中には、パッキン保持器１２が挿入されてい
るが、それはハウジングの壁２の一部分を形成してお
り、また、その中には、静止している、すなわち、回転
しないが、しかしながら、軸方向には若干しゅう動可能
である滑りリング７が置かれており、この滑りリング７
は、そのパッキン体５のシール面６に向いている側１０
の上に、良好な滑り特性を有している炭素含有材料、例
えば、黒鉛組織を有している炭素又は炭素セラミック材
料から成り立っている滑り体９を保持している。

【００１６】滑りリング７の背側１１は、内圧Ｐｉによ
り、場会によっては、ばね１３によって援助されて、パ
ッキン保持器１２からパッキン体５に向かって押圧され
ている。同時に、パッキン体５と滑り体９との間のシー
ルすきまＳの中に導入されたガスによって、数マイクロ
メータの厚さのガスフイルムが形成され、このガスフイ
ルムは、無接触シールを実現している。その場合、滑り
面の潤滑は、公知の様式で、例えば、空気力学的に滑り
面又はシール面の中のポケット又は溝を介してか、ある
いは、滑り体９を貫き滑り面までのガスの導入により空
気力学的にか行われる。シールすきまＳ及び種々のパッ
キンリングを貫いて流出する漏れガスは、導溝１４を経
て外部に排出される。

【００１７】滑りリング７は、鋼と類似な弾性係数を有
しているが、しかしながら、鋼よりもより高い熱伝導率
を有している材料製のリング体４から成り立っており、
従って、シールすきまＳ内に形成された熱によるリング
体４の中の温度勾配は、特に小さいようになる。これ
は、小さな熱膨張率と相待って、運転中にリング体４の
比較的小さな変形の結果となる。

【００１８】炭素を含有している滑り体９は、リング体
４にろう継手１５によって強固に且つ緊密に連結される
が、ろう継手１５は、極端な運転条件においても、ま
た、溶融することは無い。

【００１９】リング体４が、焼結炭化物材料、例えば、
ケイ素炭化物、タングステン炭化物又はチタニウム炭化
物ら形成されることが特に好適であり、有利であるが、
これらの炭化物は、適したろうにより、炭素又は炭素セ
ラミック材料から成り立っている滑り体９に良好にろう
付けされる。

【００２０】ろうに緊密な組織的な接合を与え、接着又
はセメント結合に比べ、形成された材料組織のために、
より良好な強度を有している材料の場合に、特別に強固
なろう継手が生ずる。

【００２１】ある適当なろう、例えば、約２〜６重量％
のチタニウム含有量を有しており、約１，０５０°Ｃの
ろう付け温度を有している銀−チタニウム−ろうによ
り、炭素を含有している滑り体９に、ほとんど溶融不能
に特に良好に連結される、炭素を配合されたケイ素炭化
物から成るリング体４が、特に適当であることが分かっ
た。その上、リング体４及び滑り体９の接合により形成
されるろう中間層１５は、これらの部材が離れること無
しに熱膨張及び変形を取り上げることが出来るように、
十分に軟らかである。

【００２２】それ故、上記の材料の選択により、極端な
運転条件の下においても、また、何らの許容し難い変形
を有することが無く、従って、改善された運転の安全及
び拡大された応用範囲を有している乾燥式ガスパッキン
が作られる。

【００２３】滑り体９及びリング体４が、類似の熱膨張
係数を有する時は、特に有利である。このことは、ろう
付け過程の間に、ろう付けの場合に必要とされる高い温
度のために、滑り体９とリング体４との間の特別に小さ
な相対熱膨張の結果となる。

【００２４】

【発明の効果】本発明は、上記のような構成を有してい
るので.従来技術のものにおける欠点を回避し、特に、
最初に挙げられた乾燥式ガスパッキンにおいて、滑り特
性の改善により、熱の運び去り及び圧力負荷による変形
を軽減し、従って、確実な運転を可能とする乾燥式ガス
パッキンを提供するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例を示す略縦断面である。

【符号の説明】

１ 軸 ２ ハウジングの壁 ３ 軸ブシュ ４ 滑りリング ５ パッキン体 ６ シール面 ７ 滑りリング ８ パッキン ９ 滑り体 １０ シール体５に向いている側 １１ 滑りリング７の背側 １２ パッキン保持器 １３ ばね １４ 導溝 １５ ろう継手

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転する、ハウジングの壁（２）を貫い
   て導かれた軸（１）のための乾燥式ガスパッキンであっ
   て、シール面（６）を有しているパッキン体（５）の担
   体として軸（１）の回りを包囲している軸ブシュ（３）
   と、ガスによってシール面（６）に押圧され、このガス
   によって潤滑される滑り面（１０）とを有している乾燥
   式ガスパッキンにおいて、滑りリング（７）が、鋼に類
   似した弾性係数を有すると共に鋼に比べてより高い熱伝
   導率及びより小さな熱膨張係数を有している材料から成
   るリング体（４）から構成されており、また、リング体
   （４）のシール面（６）の方に向いている滑り面（１
   ０）に、リング体（４）の上にろう継手（１５）により
   固着された、炭素含有材料から成る滑り体（９）を有し
   ていることを特徴とする乾燥式ガスパッキン。
2. 【請求項２】 リング体（４）及び滑り体（９）が、類
   似の熱膨張係数を有している請求項１の乾燥式ガスパッ
   キン。
3. 【請求項３】 リング体（４）が、焼結硬質金属から成
   り立っている請求項１又は２の乾燥式ガスパッキン。
4. 【請求項４】 リング体（４）が、ケイ素炭化物又はタ
   ングステン炭化物又はチタニウム炭化物から成り立って
   いる請求項３の乾燥式ガスパッキン。
5. 【請求項５】 リング体（４）が、炭素を組み込まれた
   ケイ素炭化物から成り立っている請求項４の乾燥式ガス
   パッキン。
6. 【請求項６】 滑り体（９）が、黒鉛組織を有している
   炭素含有材料から成り立っている請求項１〜５のいずれ
   かの乾燥式ガスパッキン。
7. 【請求項７】 滑り体（９）が、炭素セラミック材料か
   ら成り立っている請求項１〜５のいずれかの乾燥式ガス
   パッキン。
8. 【請求項８】 ろう（１５）が、リング体（４）とも、
   滑り体（９）とも緊密な組織的な化合物となることが出
   来る材料から成り立っている請求項１〜７のいずれかの
   乾燥式ガスパッキン。
9. 【請求項９】 ろう（１５）が、銀−チタニウム−ろう
   である請求項８の乾燥式ガスパッキン。
10. 【請求項１０】 ろう（１５）のチタニウム含有量が、
    ２〜６重量％の範囲に横たわっている請求項９の乾燥式
    ガスパッキン。