JPS61108807A - 回転流体機械のシ−ル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、シール装置に供給される油を利用し、／−ル
装置の中に別の軸受の作用をする組立品を組み込み、こ
れを油圧の作用により下方に押し付け、軸車の動力学的
な支点を増し、従来の両端軸受の２個から支点を４個に
して、軸車の危険速度を上昇させて高速安定運転を実現
する技術分野で利用される。

従来の技術 従来のシール装置の概要について第６図及び第７図によ
り説明する。

圧縮機、送風機、タービン等の回転流体機械で。

車室の両端部に設置された２個の軸受を有し、車室の中
を貫通する回転脚を有するものにあっては、流体力学的
な効率を向上するために、細くて長い回転軸を高速回転
で運転したい要求が強い。所が、細長い軸を、両端の軸
受のみで支承して運転する一合は、軸の危険速度が低下
し、これを危険速度より高い回転数で運転すると、車室
内を流れる流体により発生する制御し難い旋回力により
回転軸系の不安定振動が発生し、この振動は、時間と共
に発散し、車室と軸車との間に設置されたシールを破損
したり、回転体と静止部の強い接触を起し、これらを破
損したりして運転不能となる。

この様な現象を防止するために、通常軸の危険速度を上
げるために、流体力学的な性能を犠牲にして軸を太くし
たり、また性能を達成するために、単室の数を増したり
していた。

従来のものを、遠心圧縮機の例にっ〜・て第６図に全体
断面を示す。１は単室、２は回転軸車、３は車室１の両
端部に設置された軸受、４はシークである。

従来ノシールは、第７図に示す様に、ハウジング５の中
に配設された大気側のシールリング６と車室内側のシー
ルリング７を有し、これらは軸車２に微小な隙間を有し
て嵌込まれてあり、両シールリング６．７０間に高圧油
を供給し、車室内の流体の外部への洩れを防止している
。両シールリング６．７は軸車２の振れまわりに対して
、軸車２に追従してハウジング５の軸車中心に垂直なハ
ウジングの内面を自由にすべる様にされている。

従って、このような油膜シールは、軸車の振りまわりに
対しては、何等軸車に対して反力を発生することはない
。

発明が解決しようとする問題点 本発明は、高効率で安価な高速回転流体機械を実現する
ために、シール装置に供給される油を有効に利用し安定
運転を可能とすることにある。

問題点を解決するための手段 本発明は、上述の問題を解決するために、次のような手
段を採っている。すなわち、回転軸車が車室を貫通する
部分に車室内部の圧力より高い圧力の流体を供給する流
体シールを有し、同シール装置の中間又は近接部位に通
常の動圧形軸受を配設し、その軸受本体はシール装置の
ハウジング内径内に設置され、ハウジングと軸受本体内
の円周上の間隙を軸方向及び円周方向を閉ループで囲み
、軸受体が供給される流体の圧力と車室外部の圧力との
差圧により下方に押し下げる伸縮性ある０−リングによ
り仕切られ、この仕切りによっての差圧による押し下げ
により軸車の動力学的支点を増加して危険速度を高くも
たせる。

作用 以上述べた手段によれば、したがって、軸車が回転させ
られ、油が供給され始めると、軸受ハウジングは、周囲
に加゛わる高圧油による圧力と、ハウジングの貫通穴に
より給油室の圧力との差により、下方に押し付けられる
作用を発生する。この場合、軸受９は軸車２に対して、
この間に発生する油膜を介して下方に押し付ける力を伝
達する。

シール作用はシールリングにより働（ので、動力　　゛
学的には軸受の作用を発生するので、高速安定運転を可
能とする。

実施例 次に、第１図より第５図を参照して本発明の実施例につ
いて詳述する。

第１図に本発明に係る新たに追設される軸受部分を示す
。

図により構成を説明すれば、１は車室、４は軸車２が車
室１を貫通する部位に設置された、従来のシール装置用
ハウジングに相当するハウジングで、６．７は従来と同
様の作用をする油膜式シールリングである。

８は本発明により設置される新たな軸受ハウジングを示
し、このハウジング８の内部に通常使用される油膜軸受
９が設置される。

第２図は第１図における■−■線矢視の断面を示し、部
分符号は上記第１図にて説明したものと同一のものを示
す。但し、１０はゴム等で製造された伸縮性を有する０
−ＩＪリング示す。軸受ハウジングＳとハウジング４の
内径間には隙間が設けてあり、軸受ハウジング８はハウ
ジング４に対して相対的に可動となっている。１１はハ
ウジング４に加工された貫通穴であり、大気圧側に連絡
されている。

上記部構成の詳細について、第２図の■−■断面を示す
第３ａ図及びそのＥ矢視の第３ｂ図に示す。０−リング
１０は第２図に示す円周方向の位置と第３ａ図に示す軸
方向の位置を通る閉ループを構成するように設置さ、れ
る。

このような構成で運転される場合、軸車２が回転させら
れて矢印にて示すようにシール用油が供給され始めると
、軸受・・ウジング８は、周囲に加わる高圧油による圧
力と、貫通穴１１により大気圧の給油室１２の圧力との
差により、下方に押し付けられる作用を発生する。この
場合、軸受９は軸車２に対してこの間に発生する油膜を
介して、下方に押し付ける力を伝達する。給油口より供
給される高圧油は軸受９を潤滑し、それぞれ大気側及び
車室内側のシールリング６．７に作用し、これらのシー
ルリング６．７は従来と同様の働きにより車室内のガス
洩れを防止する役目を果す。

以上の説明では、軸受９はチルチングパッド形軸受でｆ
ＦＩＪ示したが、これの形式は、通常の油膜を利用する
動圧式ラジアル軸受であれば、何でも上記した作用、効
果に変りがない事は容易に理解されるであろう。

第４ａ、４ｂ図に上記同様の原理に従った別の形式例を
図示する。この場合は、大気側シールリング６の外側（
大気側）に軸受組立品（ハウジング８、軸受９）を配設
した場合を示す。この場合の構成及び作用を説明すると
、シールリング６．７のシ〒ルに給油される高圧油は従
来と同様に作用する。高圧油の一部は貫通穴１１を通っ
て給油室１２に入る。給油室１２は軸受ハウジング８と
ハウジング４０間の空間で形成されろが１周方向及び軸
方向を閉ループとする。０−リング１０により密閉され
た空間となり、給油圧力を保持する。

従って給油室１２は軸受への給油と同時に軸受組立品を
下方向に押し付ける作用を発生する。

軸受ハウジング８とハウジング４０間で形成される空間
で、０−リング１１より下方は完全に大気圧に通じてい
るので、大気ＩＩＩシールリング６を通過した排油は、
この空間を通過して外部に排出される。

この様に、軸受組立品の配設位置をシール装置の外側に
しても前記と同様の作用があることが容易に理解される
であろう。

また、以上は、シール装置は流体膜シール装置について
例示したが第５図は別の形式、すなわち、メカニカルコ
ンタクトシールに軸受を組み込んだ例を示す。

この場合も原理釣には前記の場合と同様である。

即ち、高圧給油はコンタクトシール６を潤滑すると同時
に単室内圧に対抗して内部の流体を封入し、また一方、
本発明の新たに追設された軸受９に給油される。軸受９
を保持している軸受ハウジング８は前記したように下部
に周方向及び軸方向を閉ループで囲むＯ−リング１０に
より形成し１貫通穴１１により、大気圧の空間１２を形
成し、前記した作用により、軸受ハウジング８は軸受９
と共に、下方に圧力差により押し付けられる。

７は、大気圧側への油の漏出を制御するシールである。

この様に、メカニカルコンタクトシールの場合にもシー
ル装置の中に軸受組立品を組み込み、軸車２を下方に押
し付ける作用を持たせることが出来る。

以上の実施例は、シール及び潤滑用流体として油を使用
した場合及び被シール流体の低圧側圧力を大気の場合に
ついて説明したが、油取外のシール流体を使用し、低圧
側圧力が大気圧以外の場合も上記原理を利用すれば本発
明の応用は可能である事はゴ易に理解されるであろう。

また、以上説明した原理を応用して、車室の片方のみに
、本発明の軸受を用いて動力学的支点を３個にする場合
も本発明より容易に考えられる。

発明の効果 本発明は、上記したような作用により軸受９は、軸受ハ
ウジング８と共に、下方に押し付けられ、シールの作用
はシールリング６．７により働くので、軸車２に対して
動力学的には軸受の作用を発生する。この様な組立品を
第６図に例示した様な従来の回転機械のハウジング４の
位置に配設すれば、この回転機械の軸受は動力学的には
第６図の“ＣＩ＋、Ｄ　Ｉ＋、“Ｄ”、“Ｃ１１点の４
個所に設置されたと同様の効果を発揮する。

この事により回転軸は、動力学的には４点支持となり、
軸車２の危険速度は動力学の原理に基づいて従来のもの
より格段高くなる。

従って、この回転軸は、従来例より高速回転が可能とな
る。もしくは、この様な作用を利用して、従来より細長
い軸車形状にしても上記の作用により危険速度が高−・
ので、高速安定運転が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図より第５図は本発明に関し、第１図は軸受部分の
構成を示す断面図、第２図は第１図の■−ｎ線における
断面図、第３ａ図は朱２図のｍ　−■線矢視断面図、第
３ｂ図は第３ａ図のＥ矢視図、第４ａ図は別の形式を示
す断面図、第４ｂ図は第４ａ図のＩＶ　＝ＩＶ線矢視の
断面図、第５図は別の形式でメカニカルコンタクトシー
ルに軸受を組込んだ例の断面図、第６図は従来例の全体
を示す断面図、第７図はそのシール装置を示す断面図で
ある。 １・・車室、２・・軸車、４・・ハウジング、６．７・
・シールリング、８・・軸受ハウジング、９・・軸受、
１０・・Ｑ　−リング、１１・・貫通第１図 第２図 ■−ＴＩ断面図 第３α図 に−１＠面図 第３ｂ図 第７図 手続補正書（自発） 昭和６１年　　１月　１６［１ 特許庁長官　宇　賀　　道　部　殿 ■　事件の表示　　　特願昭５９年２２８０２０号２、
発明の名称　　　回転流体機械のシール装置　　　　３
、補正をする者　　事件との関係　特許出願人名称　　
　三菱重工業株式会社 ４　復代理人　　〒１００東京都千代田区有楽町−丁目
８番１号５゜補正の対象　　　明細書の「発明の詳細な
説明」、「図面の簡単な説明」の欄 および図面 ６、補正の内容 、・− ゛〈　　・ 明細書を次のように訂正します。 （＋）第３頁第２０行、「軸車の振り」を「軸車の振れ
」と訂正。 （２）第５頁第５行、「給油室」を「排油室」と訂正。 （３）第７頁第３行、「給油室」を「排油室」と訂正。 （１１）第８頁第２行、同第３行、同第７行の「給油室
」を「排油室」とそれぞれ訂正。 （５）第９頁第８行、「空間」を「排油室」と訂正。 （６）第１１頁第１６行、Ｎ２・・給油室」をｒ１２・
・排油室」と訂正。 （７）図面の第２図、第４ｂ図および第５図をそれぞれ
別紙のとおり訂正。 第２図 π−π１鈴面図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 車室の両端部に軸受を有して軸車を支承する流体機械で
   あつて、軸車が車室を貫通する部分に車室内部の圧力よ
   り高い圧力の流体を供給する流体シールを有し、同シー
   ル装置の中間又は近接部位に通常の動圧形軸受を配設し
   、その軸受本体はシール装置のハウジング内径内に設置
   され、ハウジングと軸受本体内の円周上の間隙を軸方向
   及び円周方向を閉ループで囲み、軸受体が供給される流
   体の圧力と車室外部の圧力との差圧により下方に押し下
   げる伸縮性あるＯ−リングにより仕切られ、この仕切り
   によつての差圧による押し下げにより軸車の動力学的支
   点を増加して危険速度を高くもたせた回転流体機械のシ
   ール装置。