JPH0656215B2 - 乾式ガスシール装置 - Google Patents

乾式ガスシール装置

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JPH0656215B2
JPH0656215B2 JP2182859A JP18285990A JPH0656215B2 JP H0656215 B2 JPH0656215 B2 JP H0656215B2 JP 2182859 A JP2182859 A JP 2182859A JP 18285990 A JP18285990 A JP 18285990A JP H0656215 B2 JPH0656215 B2 JP H0656215B2
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sliding
sealing
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sliding ring
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JP2182859A
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ハインリツヒ・ローレンツェン
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ズルツアー―エツシヤー・ウイス・アクチエンゲゼルシヤフト
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    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3436Pressing means
    • F16J15/346Pressing means the pressing force varying during operation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
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    • F01D11/003Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by packing rings; Mechanical seals
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ケーシング壁を通つて回転する軸のための、
軸方向滑りリングパツキンとして構成された乾式ガスシ
ール装置であつて、前記軸と共に回転しシール面の担体
として構成された軸ブシユと、ガスによつて前記シール
面に圧着される滑り面とを備え、かつ圧力増成によつて
前記シール面と滑り面を潤滑するために該シール面及び
/又は滑り面に、外周縁を起点として半径方向に対し斜
向して延びる複数の条溝を設けたものに関する。
〔従来の技術〕
このような軸方向の軸シール装置は例えば欧州特許第1
3678号明細書に基づいて公知であり、ターボ機械例
えばターボ圧縮機又はタービンの、或る圧力下にあるケ
ーシング内室を、外部へ又は中間室への軸貫通部のとこ
ろでシールしてケーシング内室からの圧力媒体の流出を
阻止するために使用される。この流出阻止は遮断媒体、
例えばシールガスを用いて行われ、該遮断媒体は滑りリ
ングの滑り面を軸ブシユのシール面に接圧し、ひいては
ケーシング内室からのガスの流出を最小限に抑え、その
場合シール装置の漏れは相応のパツキンリングによつて
最小可能値に保たれる。同時に、シール装置を無接触式
に相対運動させるためのギヤツプが形成される。
公知の軸シール装置では、空気動力学的なシール装置が
活用され、その場合、潤滑剤として使用されるガスは外
部から、傾斜した例えば斜向条溝又はスパイラル状条溝
を介してシール面もしくは滑り面に供給され、それによ
つて潤滑剤漏れ、つまりガス漏れは、公知の空気静力学
的なシール装置の場合よりも著しく僅かになる。半径方
向に対し斜向して延びる条溝によつて、その場合、軸回
転時に潤滑剤はポンプ作用によつて自動的に外部から内
部へ向つてシール面もしくは滑り面に分配されて、半径
方向での合目的的な圧力増成が生じ、それによつて摩擦
の少ないシール装置が形成される。しかしながら、この
ようなシール装置の欠点は、逆向きに運動する際、例え
ばターボ機械の逆転の際に滑り面に潤滑剤を充分に分配
することができず、それゆえに喰いついてロツクし、ひ
いては破損することである。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の課題は、先行技術の前記欠点を排除すると共
に、冒頭で述べた形式の乾式ガスシール装置を特に改良
して、所定の回転方向とは逆向きに軸が回転する際の軸
シール装置のロツク及びダメージを避けることである。
〔課題を解決するための手段〕
前記課題を解決する本発明の構成手段は、軸の回転方向
反転時又は前記シール面と滑り面との相対回動時に前記
シール面に対する滑りリングの圧着方向とは逆向きの力
を発生させる負荷解除装置が設けられている点にある。
〔作用〕
本発明の負荷解除装置によつて、軸の逆転時又は滑り面
とシール面との相対運動時には、摩擦を危険のない度合
に減少させ、或いは滑りリングをシール面から完全に離
間させるような、圧着方向とは逆向きの力が発生され
る。
〔有利な構成〕
本発明による負荷解除装置は、滑りリングの外リムと、
該外リムに対向した、パツキンホールダの内面とに設け
られた斜向ガイドを有しているのが特に有利である。シ
ール面と滑り面との間の摩擦によつて滑りリングにはト
ルクが加えられ、該トルクは所定の回転方向では、特に
周方向の力を滑りリングに生ぜしめるが、逆向きの回転
方向では、軸ブシユに対する滑りリングの圧着方向とは
逆向きの力成分を付加的に発生させる。このような斜向
ガイドは、滑りリングの全周にわたつて分配されて回転
軸線に対して斜向していて他方の部材の対応エレメント
と協働する単数又は複数の摺動面を有しているのが有利
である。
〔実施例〕
次に図面に基づき本発明の実施例を詳説する。
第1図の図示例では軸1は例えばターボ機械のケーシン
グ壁2を通つて、高圧部位Piから低圧部位Paへ気密にガ
イドされている。シール装置は、軸1に装着された軸ブ
シユ3を有し、該軸ブシユは軸1を半径方向ギヤツプ4
を以て内包し、該軸ブシユのスリーブ状端部3′は外部
寄りで軸1にばね弾性的に支承されている。軸ブシユ3
は外周面にシール体5を支持し、該シール体はその外周
面に円環状シール面6を形成している。
またシール装置は、ケーシング壁2内に挿入されたパツ
キンホールダ2′内に周方向では定位に、すなわち回転
不能に配置されているが、周方向で僅かな遊びをもつて
いて軸方向には摺動可能な滑りリング7を有し、該滑り
リングは内周面側7′でパツキンホールダ2′の付加部
8に対してセンタリングされている。滑りリング7は内
部寄りの両側に、円環状シール面6に向いた滑り面9′
を有する滑り体9を保持し、該滑り体は良好な滑り特性
の材料から成つている。
軸シール装置には導管10を介してケーシング壁2を通
してシールガスが圧力Psで供給され、該圧力はターボ機
械のシールすべき高圧Piよりも僅かに高くてもよい。そ
の場合圧力Psはターボ機械自体から取出されるか又は外
部ガスとして供給されてもよい。シールガスは滑りリン
グ7の背面を押圧して該滑りリングを軸ブシユ3に圧着
するので、円環状シール面6は滑り体9の滑り面9′に
当接し、こうしてケーシング内部からのガスの流出が充
分に防止される。それにも拘らず流出する微量ガスは導
管13を介して導出される。
本実施例では前記シール装置以外に、シール効果を一層
改善するために、あるいは非常シール装置として、ほぼ
同様に構成された滑りリングシール装置14が設けられ
ているが、該滑りリングシール装置は、場合によつては
省くことができる。
第2図に示すように円環状シール面6又は滑り面9′に
は、外周縁17を起点とする例えばスパイラル状の複数
の条溝18が設けられている。該条溝18は半径方向R
に対して斜向して延びており、これによつて所定の正規
の回転方向ではガスがポンプ作用によつて外側から条溝
内へ圧送され、かつ圧力増成によつて前記シール面6及
び滑り面9′の充分なガス潤滑が保証される。
逆回転方向の場合にはギヤツプ内の圧力増成は不充分に
なつて、前記シール面と滑り面が触接し、従つて潤滑が
充分に行われず、パツキンの喰いつき又は固着の危険が
生じ、その結果シール装置は破損しダメージを受けるこ
とになる。これを避けるために逆回転防止手段として、
滑りリング7の外リム11及びパツキンホールダ2′の
対応内面20に負荷解除装置19が設けられている。該
負荷解除装置19は、回転方向の反転時に自動的に滑り
リング7に反力を及ぼして、滑りリング7は円環状シー
ル面6に対する滑り面9′の負荷を解除し、該シール面
6から滑り面9′を完全に引戻す。
前記負荷解除装置19は滑りリング7の外リム11に設
けた複数の楔部21から成ることができ、該楔部は、パ
ツキンホールダ2′の対応内面20に設けた複数の楔形
凸設部22が協働する。前記楔部21及び楔形凸設部2
2は夫々一方の側に、軸方向Aに対して斜向した摺動面
21′,22′を、また他方の側には軸方向のストツパ面2
1″,22″を有している。
第3a図には、正常運転時すなわち軸1の所定の順方向
回転時における負荷解除装置が示されている。滑りリン
グ7は円環状シール面6によつて摩擦連動されるので、
この場合はストツパ面21″と22″が互いに当接してい
る。両ストツパ面は軸方向に方位づけられているので、
実質的に周方向Pの力だけが生じる。従つて該ストツパ
面21″及び22″は滑りリング7のための回動防止手段と
して働く。
軸1の回転方向反転時には、第3b図に示すように滑り
リング7は、回転する軸ブシユ3のシール体5によつて
やはり摩擦運動され、かつ摺動面21′と22′は触接しか
つ或る所定の力で互いに押圧し合う。しかしながら両摺
動面21′と22′は軸1の軸線に対して斜向しているの
で、軸方向Aの力成分が発生し、該力成分はシール面6
にかかる滑りリング7の負荷を解除しかつ充分な力の場
合にはシール面6から滑りリング7を離間させる。それ
ゆえにシール装置を摩損又は破損させるような乾式摩擦
は全然又は僅かしか生じない。
第4図に示すように、楔部21の代りに他の形式の部材
例えばピン又はローラ23を設けることも可能である。
ただその場合の前提条件は、この対応部材が斜向した摺
動面22′を滑動可能又は転動可能であることである。
念のために付記しておくが、ストツパ面22″は別の形式
で、例えばローラ23′として、かつ/又は摺動面22′に
対して逆向きに斜向した面として構成されていてもよ
く、これによつて正常運転中に円環状シール面6に対す
る滑りリング7の付加的な圧着力又は負荷解除力が発生
することになる。
滑りリング7の円周に沿つて複数の負荷解除装置19
を、殊に外リム11に対称配列して設けること、例えば
力の導入を均等にしかつ傾倒モーメントを避けるために
2つの負荷解除装置を直径方向に対向配列するか、比較
的多数の負荷解除装置を星形に配列して設けるのが有利
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は軸線に沿つた軸シール装置の断面図、第2図は
シール面もしくは滑り面の平面図、第3a図は規定の順
方向回転時における滑りリングの環部の平面図、第3b
図は逆方向回転時における滑りリングの環部の平面図、
第4図は異つた実施例による環部の平面図である。 Pi…高圧部位、Pa…低圧部位、Ps…シールガスの圧力、
1…軸、2…ケーシング壁、2′…パツキンホールダ、
3…軸ブシユ、3′…スリーブ状端部、4…半径方向ギ
ヤツプ、5…シール体、6…円環状シール面、7…滑り
リング、7′…内周面側、8…付加部、9…滑り体、
9′…滑り面、10…導管、11…外リム、13…導
管、14…滑りリングシール装置、17…外周縁、18
…スパイラル状の条溝、R…半径方向、19…負荷解除
装置、20…対応内面、A…軸方向、21…楔部、22
…楔形凸設部、21′,22′…摺動面、21″,22″…スト
ツパ面、23,23′…ローラ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ケーシング壁(2)を通つて回転する軸
    (1)のための、軸方向滑りリングパツキンとして構成
    された乾式ガスシール装置であつて、前記軸(1)と共
    に回転しシール面(6)の担体として構成された軸ブシ
    ユ(3)と、ガスによつて前記シール面に圧着される滑
    り面(9′)とを備え、かつ圧力増成によつて前記シール
    面(6)と滑り面(9′)を潤滑するために該シール面
    (6)及び/又は滑り面(9′)に、外周縁(17)を起
    点として半径方向(R)に対し斜向して延びる複数の条
    溝(18)を設けたものにおいて、軸(1)の回転方向
    反転時又は前記シール面(6)と滑り面(9′)との相対
    回動時に前記シール面(6)に対する滑りリング(9′)
    の圧着方向とは逆向きの力を発生させる負荷解除装置
    (19)が設けられていることを特徴とする、乾式ガス
    シール装置。
  2. 【請求項2】負荷解除装置(19)が、滑りリング
    (7)の外リム(11)にか又は、該外リムに対向し
    た、パツキンホールダ(7)の内面(20)に設けられ
    た斜向ガイド(21′,22′)を有し、該斜向ガイドが、
    軸(1)の所定の回転方向とは逆向きの回転方向の際
    に、前記シール面(6)と滑り面(9′)との摩擦により
    前記滑りリング(7)に加えられるトルクによつて、前
    記シール面(6)に対する滑りリング(7)の圧着方向
    とは逆向きの力成分を発生させるように構成されてい
    る、請求項1記載の乾式ガスシール装置。
  3. 【請求項3】斜向ガイドが、滑りリング(7)の円周
    (11)にわたつてか又はこれに対面するケーシング壁
    (20)に分配されて回転軸線に対して斜向していて他
    方の部材の対応エレメントと協働する単数又は複数の摺
    動面(21′,22′)を有している、請求項2記載の乾式
    ガスシール装置。
  4. 【請求項4】摺動面が、滑りリング(7)の外リム(1
    1)にか又はパツキンホールダ(2′)の対向内面(2
    0)に設けられていて軸方向に対して斜向した少なくと
    も1つの面(21′)と、該面と協働する他方の部材の対
    応エレメント(22′,23)とから成る、請求項3記載の
    乾式ガスシール装置。
  5. 【請求項5】対応エレメントが、斜向した摺動面(2
    1′)に相応した斜向対応面(22′)を有している、請
    求項4記載の乾式ガスシール装置。
  6. 【請求項6】対応エレメントが、斜向した摺動面(2
    1′)と協働するローラ(23)を有している、請求項
    4記載の乾式ガスシール装置。
  7. 【請求項7】滑りリング(7)の全周(11)にわたつ
    て対称的に分配された複数の負荷解除装置(19)が設
    けられている、請求項1から6までのいずれか1項記載
    の乾式ガスシール装置。
JP2182859A 1989-07-12 1990-07-12 乾式ガスシール装置 Expired - Lifetime JPH0656215B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH261289A CH680607A5 (ja) 1989-07-12 1989-07-12
CH2612/89-0 1989-07-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0351583A JPH0351583A (ja) 1991-03-05
JPH0656215B2 true JPH0656215B2 (ja) 1994-07-27

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ID=4237688

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2182859A Expired - Lifetime JPH0656215B2 (ja) 1989-07-12 1990-07-12 乾式ガスシール装置

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CH (1) CH680607A5 (ja)
DE (1) DE3925404A1 (ja)

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DE3925404A1 (de) 1991-01-24
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