JPH08303608A - 非接触環状シール - Google Patents
非接触環状シールInfo
- Publication number
- JPH08303608A JPH08303608A JP13285495A JP13285495A JPH08303608A JP H08303608 A JPH08303608 A JP H08303608A JP 13285495 A JP13285495 A JP 13285495A JP 13285495 A JP13285495 A JP 13285495A JP H08303608 A JPH08303608 A JP H08303608A
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- JP
- Japan
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- annular seal
- seal
- contact annular
- sealing surface
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- Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 軸系の安定性に寄与し、漏れ量が小さい非接
触環状シールを提供する。 【構成】 回転流体機械の羽根車段間等の流体の漏れ量
を低減して、自液で回転体１４を軸封する、非接触環状
シール１１であって、シール面１２，１３に規則的な孔
１５を設けてあり、固定子側、及び又は、回転子側シー
ル面１２，１３が軸方向にテーパ状に加工されており、
そのテーパ形状が漏れ流路入口から出口に向かって狭ま
っている末すぼまり型である。
触環状シールを提供する。 【構成】 回転流体機械の羽根車段間等の流体の漏れ量
を低減して、自液で回転体１４を軸封する、非接触環状
シール１１であって、シール面１２，１３に規則的な孔
１５を設けてあり、固定子側、及び又は、回転子側シー
ル面１２，１３が軸方向にテーパ状に加工されており、
そのテーパ形状が漏れ流路入口から出口に向かって狭ま
っている末すぼまり型である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は非接触環状シールに係
り、特にポンプ、コンプレッサ等の回転流体機械におけ
る、羽根車段間等の流体の漏れ量を低減すると共に、軸
系の安定性を高めることができる非接触環状シールに関
する。
り、特にポンプ、コンプレッサ等の回転流体機械におけ
る、羽根車段間等の流体の漏れ量を低減すると共に、軸
系の安定性を高めることができる非接触環状シールに関
する。
【０００２】
【従来の技術】非接触環状シールとして、平滑シール、
内周面に機械的に溝加工した平行溝付きシール、ネジ溝
付きシール、スパイラル溝付きシール等が知られてい
る。また、シール内周面に機械的または、エッチング等
化学的な表面処理法により表面粗さを設けたダンパーシ
ールや、ハニカム材を円筒面に溶接または接着したハニ
カムシール等のケーシングに固定した非接触環状シール
が知られている。
内周面に機械的に溝加工した平行溝付きシール、ネジ溝
付きシール、スパイラル溝付きシール等が知られてい
る。また、シール内周面に機械的または、エッチング等
化学的な表面処理法により表面粗さを設けたダンパーシ
ールや、ハニカム材を円筒面に溶接または接着したハニ
カムシール等のケーシングに固定した非接触環状シール
が知られている。
【０００３】平滑シールは、製造コストは低いが、漏れ
特性が相対的に悪く、軸系が異常振動を起こし、万が一
回転体が環状シールに接触した場合には、焼き付く危険
性が高い。平行溝付きシールなどの溝付きシールは、漏
れ特性が優れ、万が一回転体が環状シールに接触した場
合に焼き付く危険性が低い。ところが他の回転機械構成
要素が原因で軸系が振動を起こした場合に、軸系に対し
て、作用する安定化力の効果が相対的に小さく、軸系の
安定性には問題がある。
特性が相対的に悪く、軸系が異常振動を起こし、万が一
回転体が環状シールに接触した場合には、焼き付く危険
性が高い。平行溝付きシールなどの溝付きシールは、漏
れ特性が優れ、万が一回転体が環状シールに接触した場
合に焼き付く危険性が低い。ところが他の回転機械構成
要素が原因で軸系が振動を起こした場合に、軸系に対し
て、作用する安定化力の効果が相対的に小さく、軸系の
安定性には問題がある。
【０００４】ダンパーシールやハニカムシールは、軸系
の安定性の向上に大きく寄与し、また、漏れ特性に優れ
たシールである。製造コストは高いが、減衰力が高い点
と、場合によっては、不安定化力が低いために、軸系の
安定化に大きく寄与するばかりでなく、そのシール面の
形状により大きく漏れ特性を改善することが可能であ
る。又、異常振動発生時に、回転体と接触しても、接触
面積が非常に小さいため、焼き付く危険性が極めて低
い。
の安定性の向上に大きく寄与し、また、漏れ特性に優れ
たシールである。製造コストは高いが、減衰力が高い点
と、場合によっては、不安定化力が低いために、軸系の
安定化に大きく寄与するばかりでなく、そのシール面の
形状により大きく漏れ特性を改善することが可能であ
る。又、異常振動発生時に、回転体と接触しても、接触
面積が非常に小さいため、焼き付く危険性が極めて低
い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した事情
に鑑みて為されたもので、更に軸系の安定性に寄与し、
更に漏れ量が小さい非接触環状シールを提供することを
目的とする。
に鑑みて為されたもので、更に軸系の安定性に寄与し、
更に漏れ量が小さい非接触環状シールを提供することを
目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の非接触環状シー
ルは、回転流体機械の羽根車段間等の流体の漏れ量を低
減して、自液で回転体を軸封する、非接触環状シールで
あって、シール面に規則的な孔を設けてあり、固定子
側、及び又は、回転子側シール面が軸方向にテーパ状に
加工されており、そのテーパ形状が漏れ流路入口から出
口に向かって狭まっている末すぼまり型であることを特
徴とする。
ルは、回転流体機械の羽根車段間等の流体の漏れ量を低
減して、自液で回転体を軸封する、非接触環状シールで
あって、シール面に規則的な孔を設けてあり、固定子
側、及び又は、回転子側シール面が軸方向にテーパ状に
加工されており、そのテーパ形状が漏れ流路入口から出
口に向かって狭まっている末すぼまり型であることを特
徴とする。
【０００７】又、シール面に設けてある孔の軸に垂直な
面に平行な側壁が、シール面に対して垂直な関係にある
ことを特徴とする。
面に平行な側壁が、シール面に対して垂直な関係にある
ことを特徴とする。
【０００８】又、シール面に設けてある孔の軸に平行な
側壁が回転体の回転方向に対して逆方向に傾いているこ
とを特徴とする。
側壁が回転体の回転方向に対して逆方向に傾いているこ
とを特徴とする。
【０００９】又、漏れ流路の入口に隣接している孔の入
口側の壁面が開放されていることを特徴とする。
口側の壁面が開放されていることを特徴とする。
【００１０】又、漏れ流路の入口側の固定子と回転子と
の半径方向隙間が、出口側のその隙間に比べて、１００
μｍ広いテーパ形状を有することを特徴とする。
の半径方向隙間が、出口側のその隙間に比べて、１００
μｍ広いテーパ形状を有することを特徴とする。
【００１１】
【作用】本発明の非接触環状シールは、シール面形状を
末すぼまり型のテーパ形状にすることにより、一定のシ
ール隙間を有するダンパーシールと比較して、シール隙
間内の軸方向流れと周方向流れに対して干渉する流れを
シール面に設けた孔内より発達させ、シール隙間内の軸
方向流れと周方向流れの発達をより効果的に抑制する。
その結果、一定のシール隙間を有するダンパーシールに
対し、漏れ量がより低減し、液膜の減衰作用が増し、軸
系の安定性をより高めることが可能になる。
末すぼまり型のテーパ形状にすることにより、一定のシ
ール隙間を有するダンパーシールと比較して、シール隙
間内の軸方向流れと周方向流れに対して干渉する流れを
シール面に設けた孔内より発達させ、シール隙間内の軸
方向流れと周方向流れの発達をより効果的に抑制する。
その結果、一定のシール隙間を有するダンパーシールに
対し、漏れ量がより低減し、液膜の減衰作用が増し、軸
系の安定性をより高めることが可能になる。
【００１２】又、万が一、異常振動が発生し、回転体と
の接触が起こった場合でも、接触面積がより小さいの
で、焼き付く危険性は小さい。従って、シール隙間を更
に狭めることが可能であり、漏れ流量を更に低減でき
る。
の接触が起こった場合でも、接触面積がより小さいの
で、焼き付く危険性は小さい。従って、シール隙間を更
に狭めることが可能であり、漏れ流量を更に低減でき
る。
【００１３】又、シール面の孔の軸に垂直な面に平行な
側壁がシール面に対して垂直な関係にあり、軸に平行な
側壁が回転体の回転方向に対して傾いていることによ
り、より効果的に旋回流を抑制することにより、回転体
の前振れまわり運動を助長する不安定化力を低減し、軸
系の安定性を高めることが可能になる。
側壁がシール面に対して垂直な関係にあり、軸に平行な
側壁が回転体の回転方向に対して傾いていることによ
り、より効果的に旋回流を抑制することにより、回転体
の前振れまわり運動を助長する不安定化力を低減し、軸
系の安定性を高めることが可能になる。
【００１４】又、漏れ流路入口の壁面を開放することに
より、その孔の流入成分が予旋回流を抑制するように作
用し、同様の理由で軸系の安定性を高めることが可能に
なる。
より、その孔の流入成分が予旋回流を抑制するように作
用し、同様の理由で軸系の安定性を高めることが可能に
なる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の一実施例について添付図面を
参照しながら説明する。尚、各図中同一符号は、同一又
は相当部分を示す。
参照しながら説明する。尚、各図中同一符号は、同一又
は相当部分を示す。
【００１６】図１は、本発明の一実施例の非接触環状シ
ールを回転流体機械に適用した状態を示す。ポンプ等の
回転流体機械の羽根車段間等の流体の漏れ量を低減し
て、自液で回転体を軸封する非接触環状シール１１が用
いられている。回転軸１０には羽根車等の回転体１４を
備え、羽根車段間等の高圧側と低圧側とを、固定側シー
ル内周面１２と回転側シール外周面１３との間に自液が
介在して非接触で高圧側と低圧側とを軸封（シール）し
ている。
ールを回転流体機械に適用した状態を示す。ポンプ等の
回転流体機械の羽根車段間等の流体の漏れ量を低減し
て、自液で回転体を軸封する非接触環状シール１１が用
いられている。回転軸１０には羽根車等の回転体１４を
備え、羽根車段間等の高圧側と低圧側とを、固定側シー
ル内周面１２と回転側シール外周面１３との間に自液が
介在して非接触で高圧側と低圧側とを軸封（シール）し
ている。
【００１７】図２は、この非接触環状シールの構造の詳
細を示し、軸に沿った縦断面を示す。固定子側のシール
内周面１２と、回転子側のシール外周面１３の軸に沿っ
た断面は、それぞれテーパ状を為しており、高圧側の漏
れ流路入口１６から、低圧側の漏れ流路出口１７に向か
って狭まっている末すぼまり型を為している。尚、図示
する例では、シール内周面１２と外周面１３の双方をテ
ーパ状としているが、内周面１２を平坦として外周面１
３のみをテーパ状としてもよく、又、外周面１３を平坦
として、内周面１２のみをテーパ状としてもよい。
細を示し、軸に沿った縦断面を示す。固定子側のシール
内周面１２と、回転子側のシール外周面１３の軸に沿っ
た断面は、それぞれテーパ状を為しており、高圧側の漏
れ流路入口１６から、低圧側の漏れ流路出口１７に向か
って狭まっている末すぼまり型を為している。尚、図示
する例では、シール内周面１２と外周面１３の双方をテ
ーパ状としているが、内周面１２を平坦として外周面１
３のみをテーパ状としてもよく、又、外周面１３を平坦
として、内周面１２のみをテーパ状としてもよい。
【００１８】図３は、固定側シール内周面の展開図を示
す。図示するように固定側シール内周面１２には、規則
的な多数の孔１５を設けてある。この孔１５は、図示す
るように正方形状に設けてあるが、ハニカム状等として
も勿論よい。又、孔１５は、固定側シール面１２に又は
回転側シール面１３のいずれか一方に設けて、他方は平
滑面としてもよく、又、双方の面１２，１３に共に設け
てもよい。
す。図示するように固定側シール内周面１２には、規則
的な多数の孔１５を設けてある。この孔１５は、図示す
るように正方形状に設けてあるが、ハニカム状等として
も勿論よい。又、孔１５は、固定側シール面１２に又は
回転側シール面１３のいずれか一方に設けて、他方は平
滑面としてもよく、又、双方の面１２，１３に共に設け
てもよい。
【００１９】図４（Ａ）（Ｂ）は、固定側シール内周面
１２に設けられた孔１５の拡大図を示す。図４（Ａ）
は、軸方向に沿った隙間側シール内周面１２の孔１５の
構造を示し、孔１５の軸に垂直な面に平行な側壁１８
は、固定子シール内周面１２に対して、垂直な幾何的関
係にある。図４（Ｂ）は、図２のＢＢ線に沿った軸に垂
直な断面を示し、シール内周面１２に設けてある孔１５
の側壁１９が回転体１３の回転方向と逆方向に傾いてい
る。
１２に設けられた孔１５の拡大図を示す。図４（Ａ）
は、軸方向に沿った隙間側シール内周面１２の孔１５の
構造を示し、孔１５の軸に垂直な面に平行な側壁１８
は、固定子シール内周面１２に対して、垂直な幾何的関
係にある。図４（Ｂ）は、図２のＢＢ線に沿った軸に垂
直な断面を示し、シール内周面１２に設けてある孔１５
の側壁１９が回転体１３の回転方向と逆方向に傾いてい
る。
【００２０】図５は、他の実施例の固定子側シール面１
２に設けた孔１５の配置を示す。図示するように、漏れ
流路の入口部に隣接している孔１５Ａの入口側の側壁２
０が開放されている。
２に設けた孔１５の配置を示す。図示するように、漏れ
流路の入口部に隣接している孔１５Ａの入口側の側壁２
０が開放されている。
【００２１】次にこの非接触環状シールの動作について
説明する。一実施例として、シール長さが３８ｍｍ、シ
ール直径３９６ｍｍ、入口側隙間０．４０ｍｍ、出口側
隙間０．３０ｍｍについてのものである。即ち、本実施
例においては、漏れ流路の入口と出口の半径方向隙間
が、１００μｍだけ、末すぼまり形状となっている。シ
ール面形状を末すぼまり型のテーパ形状にすることによ
り、一定のシール隙間間隔を有するダンパーシールと比
較して、シール隙間１２，１３間に発生する軸方向流れ
と円周方向流れ成分の双方を、より発達させることがで
きる。この発達した流れにより、旋回流を抑圧すること
ができ、高圧側から低圧側への漏れ量をより低減するこ
とができる。同時に、この発達した流れは、回転体の前
振れまわり運動を助長する不安定化力を低減し、回転軸
の振動に対して、減衰力を付与することができる。
説明する。一実施例として、シール長さが３８ｍｍ、シ
ール直径３９６ｍｍ、入口側隙間０．４０ｍｍ、出口側
隙間０．３０ｍｍについてのものである。即ち、本実施
例においては、漏れ流路の入口と出口の半径方向隙間
が、１００μｍだけ、末すぼまり形状となっている。シ
ール面形状を末すぼまり型のテーパ形状にすることによ
り、一定のシール隙間間隔を有するダンパーシールと比
較して、シール隙間１２，１３間に発生する軸方向流れ
と円周方向流れ成分の双方を、より発達させることがで
きる。この発達した流れにより、旋回流を抑圧すること
ができ、高圧側から低圧側への漏れ量をより低減するこ
とができる。同時に、この発達した流れは、回転体の前
振れまわり運動を助長する不安定化力を低減し、回転軸
の振動に対して、減衰力を付与することができる。
【００２２】このため、隙間が一定のダンパーシールと
本実施例の非接触環状シールの動特性を比較すると次の
ようになる。 バネ定数 減衰係数 負荷質量 漏れ量 (107)Ｎ/m (103)Ｎs/m kg m3/sec Kxx Kxy Cxx Cxy Mxx Q ダンパーシール 0.28 0.10 18 0.48 7.5 0.428 本 実 施 例 0.47 0.10 20 0.56 7.4 0.409
本実施例の非接触環状シールの動特性を比較すると次の
ようになる。 バネ定数 減衰係数 負荷質量 漏れ量 (107)Ｎ/m (103)Ｎs/m kg m3/sec Kxx Kxy Cxx Cxy Mxx Q ダンパーシール 0.28 0.10 18 0.48 7.5 0.428 本 実 施 例 0.47 0.10 20 0.56 7.4 0.409
【００２３】上記表に示すように、本実施例ではダンパ
シールと比較して漏れ量が低減し、バネ定数が増大し減
衰係数が高くなることが判る。
シールと比較して漏れ量が低減し、バネ定数が増大し減
衰係数が高くなることが判る。
【００２４】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、従来のダンパーシールに比べて、流体の漏れ量を低
減して回転体を軸封することができ、且つ、安定性を更
に向上させることが可能になる。
ば、従来のダンパーシールに比べて、流体の漏れ量を低
減して回転体を軸封することができ、且つ、安定性を更
に向上させることが可能になる。
【図１】本発明の非接触環状シールを回転流体機械に適
用した一実施例の縦断面図を示す。
用した一実施例の縦断面図を示す。
【図２】本発明の一実施例の非接触環状シールの断面図
を示す。
を示す。
【図３】本発明の一実施例の非接触環状シールのシール
面の展開図の一例を示す。
面の展開図の一例を示す。
【図４】本発明の一実施例の非接触環状シールのシール
面に設けられた孔の（Ａ）軸方向に沿った拡大図と、
（Ｂ）軸に垂直な面に沿った拡大図を示す。
面に設けられた孔の（Ａ）軸方向に沿った拡大図と、
（Ｂ）軸に垂直な面に沿った拡大図を示す。
【図５】本発明の他の実施例の非接触環状シールのシー
ル面の展開図の一例を示す。
ル面の展開図の一例を示す。
１１ 非接触環状シール １２，１３ シール面 １４ 回転体 １５ 孔
Claims (5)
- 【請求項１】 回転流体機械の羽根車段間等の流体の漏
れ量を低減して、自液で回転体を軸封する、非接触環状
シールであって、シール面に規則的な孔を設けてあり、
固定子側、及び又は、回転子側シール面が軸方向にテー
パ状に加工されており、そのテーパ形状が漏れ流路入口
から出口に向かって狭まっている末すぼまり型であるこ
とを特徴とする非接触環状シール。 - 【請求項２】 シール面に設けてある孔の軸に垂直な面
に平行な側壁が、シール面に対して垂直な関係にあるこ
とを特徴とする請求項１に記載の非接触環状シール。 - 【請求項３】 シール面に設けてある孔の軸に平行な側
壁が回転体の回転方向に対して逆方向に傾いていること
を特徴とする請求項１又は２に記載の非接触環状シー
ル。 - 【請求項４】 漏れ流路の入口に隣接している孔の入口
側の壁面が開放されていることを特徴とする請求項１乃
至３のいずれか一項に記載の非接触環状シール。 - 【請求項５】 漏れ流路の入口側の固定子と回転子との
半径方向隙間が、出口側のその隙間に比べて、１００μ
ｍ広いテーパ形状を有することを特徴とする請求項１乃
至４のいずれか一項に記載の非接触環状シール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13285495A JPH08303608A (ja) | 1995-05-02 | 1995-05-02 | 非接触環状シール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13285495A JPH08303608A (ja) | 1995-05-02 | 1995-05-02 | 非接触環状シール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08303608A true JPH08303608A (ja) | 1996-11-22 |
Family
ID=15091082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13285495A Pending JPH08303608A (ja) | 1995-05-02 | 1995-05-02 | 非接触環状シール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08303608A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013115361A1 (ja) * | 2012-02-03 | 2013-08-08 | 三菱重工業株式会社 | シール構造及びこれを備えた回転機械 |
| JP2015132304A (ja) * | 2014-01-10 | 2015-07-23 | 三菱重工業株式会社 | シール装置及びこれを備える回転機械 |
| JP2018013247A (ja) * | 2017-10-12 | 2018-01-25 | 株式会社荏原製作所 | 非接触環状シール |
-
1995
- 1995-05-02 JP JP13285495A patent/JPH08303608A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013115361A1 (ja) * | 2012-02-03 | 2013-08-08 | 三菱重工業株式会社 | シール構造及びこれを備えた回転機械 |
| JP2015132304A (ja) * | 2014-01-10 | 2015-07-23 | 三菱重工業株式会社 | シール装置及びこれを備える回転機械 |
| JP2018013247A (ja) * | 2017-10-12 | 2018-01-25 | 株式会社荏原製作所 | 非接触環状シール |
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