JPS6333027B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6333027B2 JPS6333027B2 JP59080882A JP8088284A JPS6333027B2 JP S6333027 B2 JPS6333027 B2 JP S6333027B2 JP 59080882 A JP59080882 A JP 59080882A JP 8088284 A JP8088284 A JP 8088284A JP S6333027 B2 JPS6333027 B2 JP S6333027B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dynamic pressure
- groove
- seal ring
- area
- pressure generating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
- F16J15/3404—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal
- F16J15/3408—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal at least one ring having an uneven slipping surface
- F16J15/3412—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal at least one ring having an uneven slipping surface with cavities
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mechanical Sealing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、回転機器の軸封装置として多用され
る動圧非接触メカニカルシールに関し、さらに詳
しくは、油の如き高粘度液・高周速条件のために
発生動圧が大きくなる軸封部分を主として対象と
する動圧形接触メカニカルシールの改良に関す
る。
る動圧非接触メカニカルシールに関し、さらに詳
しくは、油の如き高粘度液・高周速条件のために
発生動圧が大きくなる軸封部分を主として対象と
する動圧形接触メカニカルシールの改良に関す
る。
この種動圧形非接触メカニカルシール（以下で
はメカニカルシールと略記する）の通常的な構成
は第３図に示す通りで、ケーシング１に対し回転
軸２が挿通され、図面右方を低圧側、図面左方を
高圧側とする時、回転軸２に回転シールリング３
が装備され、ケーシング１側に固定したフランジ
５にバツクアツプリング４を介し固定シールリン
グ６が装備され、しかして両シールリング３，６
を回転軸軸線方向と平行同方向に対面させ、スプ
リング７にて固定シールリング６とバツクアツプ
リング４を背部から受支している。また、回転シ
ールリング３には固定シールリング６とのシール
面にグルーブと称呼されるスパイラル状の溝（以
下、グルーブと称す）８が回転軸２の回転方向に
前進角を有して加工される。このグルーブ８はそ
の先端が高圧側に開口されている。そして、この
メカニカルシール構造において、回転軸２が回転
すれば、その回転方向に前進角を有するグルーブ
８に流体が進入して回転シールリング３と固定シ
ールリング６との間に動圧が発生し、この圧力と
スプリング７との圧力バランスによつて両シール
リング３，６が非接触状態に保たれる。
はメカニカルシールと略記する）の通常的な構成
は第３図に示す通りで、ケーシング１に対し回転
軸２が挿通され、図面右方を低圧側、図面左方を
高圧側とする時、回転軸２に回転シールリング３
が装備され、ケーシング１側に固定したフランジ
５にバツクアツプリング４を介し固定シールリン
グ６が装備され、しかして両シールリング３，６
を回転軸軸線方向と平行同方向に対面させ、スプ
リング７にて固定シールリング６とバツクアツプ
リング４を背部から受支している。また、回転シ
ールリング３には固定シールリング６とのシール
面にグルーブと称呼されるスパイラル状の溝（以
下、グルーブと称す）８が回転軸２の回転方向に
前進角を有して加工される。このグルーブ８はそ
の先端が高圧側に開口されている。そして、この
メカニカルシール構造において、回転軸２が回転
すれば、その回転方向に前進角を有するグルーブ
８に流体が進入して回転シールリング３と固定シ
ールリング６との間に動圧が発生し、この圧力と
スプリング７との圧力バランスによつて両シール
リング３，６が非接触状態に保たれる。
ところで従来のメカニカルシールは動圧効果を
大きく取ることを重点として構造・形状が設計さ
れており、気体のような低粘度流体を対象とする
場合には好ましかつたが、油のような高粘度流体
を高周速条件でシールする場合は、グルーブ８に
おける発生動圧が過大となり、上記バランス時の
両シールリング３，６のシール面間隙が大となつ
て高圧側から低圧側への洩れ量が多くなる。ま
た、高動圧に基づくシール面の過大な歪により両
シールリング３，６が面接触してしまう不都合が
発生し、ここに種々の工夫が第４図乃至第７図の
構成に見られるように案出されるに至つた。
大きく取ることを重点として構造・形状が設計さ
れており、気体のような低粘度流体を対象とする
場合には好ましかつたが、油のような高粘度流体
を高周速条件でシールする場合は、グルーブ８に
おける発生動圧が過大となり、上記バランス時の
両シールリング３，６のシール面間隙が大となつ
て高圧側から低圧側への洩れ量が多くなる。ま
た、高動圧に基づくシール面の過大な歪により両
シールリング３，６が面接触してしまう不都合が
発生し、ここに種々の工夫が第４図乃至第７図の
構成に見られるように案出されるに至つた。
即ち、第４図はグルーブ８の半径方向（奥行
き）の長さｌを短縮し、第５図はグルーブ８の前
進角αを浅くし、第６図はグルーブ８の幅ｄを細
くし、第７図は逆にグルーブ８の面積を極端に広
くして、それぞれ動圧低下を図つている。
き）の長さｌを短縮し、第５図はグルーブ８の前
進角αを浅くし、第６図はグルーブ８の幅ｄを細
くし、第７図は逆にグルーブ８の面積を極端に広
くして、それぞれ動圧低下を図つている。
しかし、第４図乃至第７図構成によれば、グル
ーブ８の加工誤差の影響が大きく且つ煩雑であ
り、加工精度の低下により発生動圧の理論値と実
際値との差が大きく、設計計算が困難であると共
に、信頼性に欠ける難点がある。また、第６図構
成によればグルーブ幅ｄが狭いのでスラリーや摩
耗粉が堆積して動圧を発生しなくなつたり、圧力
分布が複雑で動圧計算が難かしい難点がある。ま
た、第４図乃至第７図のいずれの構成においても
シール面面積が広く、シール面内での発熱量が大
きく、歪の問題は解消できなかつた。
ーブ８の加工誤差の影響が大きく且つ煩雑であ
り、加工精度の低下により発生動圧の理論値と実
際値との差が大きく、設計計算が困難であると共
に、信頼性に欠ける難点がある。また、第６図構
成によればグルーブ幅ｄが狭いのでスラリーや摩
耗粉が堆積して動圧を発生しなくなつたり、圧力
分布が複雑で動圧計算が難かしい難点がある。ま
た、第４図乃至第７図のいずれの構成においても
シール面面積が広く、シール面内での発熱量が大
きく、歪の問題は解消できなかつた。
従つて、本発明の目的は、加工が容易であり、
かつ発生動圧の理論計算が簡易であると共に、熱
歪が僅少な構造のメカニカルシールの提供にあ
る。
かつ発生動圧の理論計算が簡易であると共に、熱
歪が僅少な構造のメカニカルシールの提供にあ
る。
即ち、本発明は、回転シールリングと固定シー
ルリングとを対接させ、動圧発生用グルーブによ
る発生動圧を用い、両リングを非接触状態に保ち
つつシールするにあたり、シール面を交互にかつ
円周方向に動圧発生領域と非動圧発生領域とに区
分し、動圧発生領域にあつては浅い溝深さを有す
るグルーブを形成し、非動圧発生領域にあつては
深い溝深さを有するグルーブを形成することを特
徴とする。
ルリングとを対接させ、動圧発生用グルーブによ
る発生動圧を用い、両リングを非接触状態に保ち
つつシールするにあたり、シール面を交互にかつ
円周方向に動圧発生領域と非動圧発生領域とに区
分し、動圧発生領域にあつては浅い溝深さを有す
るグルーブを形成し、非動圧発生領域にあつては
深い溝深さを有するグルーブを形成することを特
徴とする。
本発明によれば、動圧発生領域にあつてはその
浅いグルーブによる顕著な動圧発生が見られ、非
動圧発生領域にあつてはその深いグルーブにより
発生動圧がなくなる。
浅いグルーブによる顕著な動圧発生が見られ、非
動圧発生領域にあつてはその深いグルーブにより
発生動圧がなくなる。
このように動圧発生領域をシール面円周方向上
の数箇所の狭い範囲に限定し、動圧を発生しない
領域との境界を明確に区別しているため、回転時
の圧力分布が正確に推定でき、従つて、予め正確
な理論計算が可能となる。
の数箇所の狭い範囲に限定し、動圧を発生しない
領域との境界を明確に区別しているため、回転時
の圧力分布が正確に推定でき、従つて、予め正確
な理論計算が可能となる。
しかも、動圧発生領域のグルーブの長さｌや前
進角αおよび幅ｄには手を加えないので、グルー
ブの加工が容易であり、加工精度が良く、これか
らも一層正確な発生動圧の推定ができる。
進角αおよび幅ｄには手を加えないので、グルー
ブの加工が容易であり、加工精度が良く、これか
らも一層正確な発生動圧の推定ができる。
また、動圧発生領域を限定（狭く）しているた
め、該領域での発生動圧が大きくても、シール面
全体のオープニングフオースは小さくできる。
め、該領域での発生動圧が大きくても、シール面
全体のオープニングフオースは小さくできる。
従つて平衡時の圧力バランスがとりやすくな
り、シール面の間隙も狭くできるから、漏液量の
少ないシール構造にできる。
り、シール面の間隙も狭くできるから、漏液量の
少ないシール構造にできる。
さらに非動圧発生領域のグルーブ溝を深くとる
ことによつて、シール面間流体の粘性剪断による
発熱を抑止でき、シール面の熱歪を小さく抑える
ことができる。同時に該領域を循環する封液量が
多くなり、シール部の冷却効果が向上する。
ことによつて、シール面間流体の粘性剪断による
発熱を抑止でき、シール面の熱歪を小さく抑える
ことができる。同時に該領域を循環する封液量が
多くなり、シール部の冷却効果が向上する。
以下、本発明の一実施例を第１図乃至第３図を
用いて説明する。
用いて説明する。
回転シールリング９において、固定シールリン
グ６と対接するシール面１０は、その円周方向に
交互に動圧発生領域Ａと非動圧発生領域Ｂとに区
分される。動圧発生領域Ａは第１図から明らかな
ように非動圧発生領域Ｂに比べ狭く限定されると
共に、各動圧発生領域Ａは等しい領域幅を有し、
従つて各非動圧発生領域Ｂも等しい領域幅を有す
る。
グ６と対接するシール面１０は、その円周方向に
交互に動圧発生領域Ａと非動圧発生領域Ｂとに区
分される。動圧発生領域Ａは第１図から明らかな
ように非動圧発生領域Ｂに比べ狭く限定されると
共に、各動圧発生領域Ａは等しい領域幅を有し、
従つて各非動圧発生領域Ｂも等しい領域幅を有す
る。
そして各動圧発生領域Ａには等しい数のグルー
ブ１１が低粘度液・低周速条件下で従来加工され
ていたものとほぼ同様な比較的浅い溝深さで前進
角を有してエツチング加工され、他方各非動圧発
生領域Ｂにあつてはその領域幅にわたり一個の深
い溝深さを有したグルーブ１２が同じく前進角を
有して加工される。その他の面部は従来通りフラ
ツトな面であり、また固定シールリング６のシー
ル面も同様にフラツトである。
ブ１１が低粘度液・低周速条件下で従来加工され
ていたものとほぼ同様な比較的浅い溝深さで前進
角を有してエツチング加工され、他方各非動圧発
生領域Ｂにあつてはその領域幅にわたり一個の深
い溝深さを有したグルーブ１２が同じく前進角を
有して加工される。その他の面部は従来通りフラ
ツトな面であり、また固定シールリング６のシー
ル面も同様にフラツトである。
かく構成されたグルーブ構造を有するメカニカ
ルシールにあつては、動圧発生領域Ａではその浅
い溝深さを有するグルーブ１１故に高い動圧が発
生されるが、非動圧発生領域Ｂではそのグルーブ
１２の溝深さが深いのでほとんど動圧発生が見ら
れない。故に回転シールリング９と固定シールリ
ング６とのシール面間隙は動圧発生領域Ａの発生
動圧とスプリング７との圧力バランスで決定され
る。
ルシールにあつては、動圧発生領域Ａではその浅
い溝深さを有するグルーブ１１故に高い動圧が発
生されるが、非動圧発生領域Ｂではそのグルーブ
１２の溝深さが深いのでほとんど動圧発生が見ら
れない。故に回転シールリング９と固定シールリ
ング６とのシール面間隙は動圧発生領域Ａの発生
動圧とスプリング７との圧力バランスで決定され
る。
しかして、動圧発生領域Ａでの発生動圧が油等
の高粘度流体・高周速のために高くとも、該領域
Ａがシール面円周方向の数箇所に限定して設けら
れているから、シール面１０全周に動圧を発生さ
せる従来タイプのものに比べ総和としての発生動
圧は低く、故にシール面間隙は狭く抑えられる。
の高粘度流体・高周速のために高くとも、該領域
Ａがシール面円周方向の数箇所に限定して設けら
れているから、シール面１０全周に動圧を発生さ
せる従来タイプのものに比べ総和としての発生動
圧は低く、故にシール面間隙は狭く抑えられる。
また、非動圧発生領域Ｂを設けて該部のグルー
ブ１２の溝を深く取れば、回転シールリング９と
固定シールリング６とのシール面面積が上記領域
Ｂ分実質的に減少し、そのために発熱面の面積を
少なくできる。しかも、回転に伴いグルーブ１２
に多量の流体が流入し、かつ流出することでシー
ル面に発生する熱は奪熱され、冷却作用が効果的
に行なわれ、熱歪が抑止される。
ブ１２の溝を深く取れば、回転シールリング９と
固定シールリング６とのシール面面積が上記領域
Ｂ分実質的に減少し、そのために発熱面の面積を
少なくできる。しかも、回転に伴いグルーブ１２
に多量の流体が流入し、かつ流出することでシー
ル面に発生する熱は奪熱され、冷却作用が効果的
に行なわれ、熱歪が抑止される。
なお、動圧発生部Ａの形成数、および領域Ａと
Ｂの割合は密封条件によつて最適値が変わり、高
粘度・高周速となるほど領域Ａの割合を小さくす
る必要があるが、動圧を発生する領域Ａとしない
領域Ｂとが明確に区別されているので、発生動圧
の理論計算が容易であり、実際値との差をなくす
ることができ、実用的である。
Ｂの割合は密封条件によつて最適値が変わり、高
粘度・高周速となるほど領域Ａの割合を小さくす
る必要があるが、動圧を発生する領域Ａとしない
領域Ｂとが明確に区別されているので、発生動圧
の理論計算が容易であり、実際値との差をなくす
ることができ、実用的である。
また、動圧発生領域Ａとして第１図ないし第３
図ではスパイラルグルーブを用いたが、本発明の
他の実施例として、第８図に示す回転シールリン
グ１３を用いてもよく、この回転シールリング１
３は、第１図に示した回転シールリング９と同様
に動圧発生領域Ａと非動圧発生領域Ｂとを円周方
向に沿つて交互に設けており、動圧発生領域Ａに
は、いわゆるレイリーステツプ形状になした浅い
溝深さのグルーブ１４を形成したものでもよい。
図ではスパイラルグルーブを用いたが、本発明の
他の実施例として、第８図に示す回転シールリン
グ１３を用いてもよく、この回転シールリング１
３は、第１図に示した回転シールリング９と同様
に動圧発生領域Ａと非動圧発生領域Ｂとを円周方
向に沿つて交互に設けており、動圧発生領域Ａに
は、いわゆるレイリーステツプ形状になした浅い
溝深さのグルーブ１４を形成したものでもよい。
つまり、第８図の浅い溝の深さのグルーブ１４
は、回転シールリング１３の正面からみて、略矩
形状の浅い深さの溝で、かつ回転シールリング１
３の回転方向に対し、溝の一端を開口させた構成
となしている。
は、回転シールリング１３の正面からみて、略矩
形状の浅い深さの溝で、かつ回転シールリング１
３の回転方向に対し、溝の一端を開口させた構成
となしている。
なお、実施例で説明したシール面１０の材質は
グルーブ加工する部位では耐摩耗性の関係で硬質
材とする必要があるが、フラツトな部位はカーボ
ンのような軟質材で支障ない。
グルーブ加工する部位では耐摩耗性の関係で硬質
材とする必要があるが、フラツトな部位はカーボ
ンのような軟質材で支障ない。
また、前記実施例説明では動圧発生部Ａをシー
ルリング９の外径側に、そしてシール部を内径側
に形成したが、シール条件によつてはこれらの関
係を逆としても良い。
ルリング９の外径側に、そしてシール部を内径側
に形成したが、シール条件によつてはこれらの関
係を逆としても良い。
さらに本発明が高粘度液・高周速条件の他に、
中粘度液・中周速条件下でも利用できることは勿
論である。
中粘度液・中周速条件下でも利用できることは勿
論である。
第１図および第２図は本発明の一実施例を示
し、第１図は回転シールリングの正面図、第２図
は第１図の―線矢視切断図である。第３図は
動圧形非接触メカニカルシール構造を説明するた
めの断面図、第４図乃至第７図は高粘度液・高周
速条件に対する従来の動圧発生対策を示すそれぞ
れシール面の要部正面図であり、第８図は本発明
の他の実施例を示す非回転シールリングの正面図
である。 １…ケーシング（固定側）、２…回転軸（回転
側）、６…固定シールリング、７…スプリング、
９…回転シールリング、１１，１４…浅い溝深さ
のグルーブ、１２…深い溝深さのグルーブ、Ａ…
動圧発生領域、Ｂ…非動圧発生領域。
し、第１図は回転シールリングの正面図、第２図
は第１図の―線矢視切断図である。第３図は
動圧形非接触メカニカルシール構造を説明するた
めの断面図、第４図乃至第７図は高粘度液・高周
速条件に対する従来の動圧発生対策を示すそれぞ
れシール面の要部正面図であり、第８図は本発明
の他の実施例を示す非回転シールリングの正面図
である。 １…ケーシング（固定側）、２…回転軸（回転
側）、６…固定シールリング、７…スプリング、
９…回転シールリング、１１，１４…浅い溝深さ
のグルーブ、１２…深い溝深さのグルーブ、Ａ…
動圧発生領域、Ｂ…非動圧発生領域。
Claims (1)
- １ 回転側に固装した回転シールリングと、固定
側にスプリングを介し軸方向可動に保持した固定
シールリングとを対接させ、かつシール面に前進
角を有する動圧発生用グルーブ（溝）を形成する
ものにおいて、上記シール面を交互にかつ円周方
向に動圧発生領域と非動圧発生領域とに区分し、
動圧発生領域にあつては浅い溝深さを有するグル
ーブを形成し、非動圧発生領域にあつては深い溝
深さを有するグルーブを形成してなる動圧形非接
触メカニカルシール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8088284A JPS60222667A (ja) | 1984-04-20 | 1984-04-20 | 動圧形非接触メカニカルシ−ル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8088284A JPS60222667A (ja) | 1984-04-20 | 1984-04-20 | 動圧形非接触メカニカルシ−ル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60222667A JPS60222667A (ja) | 1985-11-07 |
| JPS6333027B2 true JPS6333027B2 (ja) | 1988-07-04 |
Family
ID=13730711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8088284A Granted JPS60222667A (ja) | 1984-04-20 | 1984-04-20 | 動圧形非接触メカニカルシ−ル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60222667A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01295079A (ja) * | 1988-05-20 | 1989-11-28 | Nippon Pillar Packing Co Ltd | 非接触式メカニカルシール |
| GB9214282D0 (en) * | 1992-07-04 | 1992-08-19 | Crane John Uk Ltd | Seals |
| US6142478A (en) * | 1998-02-06 | 2000-11-07 | John Crane Inc. | Gas lubricated slow speed seal |
| CN110832235B (zh) * | 2017-07-13 | 2022-07-12 | 伊格尔工业股份有限公司 | 滑动部件 |
| JP7234123B2 (ja) | 2017-10-03 | 2023-03-07 | イーグル工業株式会社 | 摺動部品 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB827015A (en) * | 1957-02-04 | 1960-01-27 | Atomic Energy Authority Uk | Improvements in or relating to shaft seals |
| FR1505487A (fr) * | 1966-10-28 | 1967-12-15 | Guinard Pompes | Perfectionnement aux joints tournants à régulation de fuite |
-
1984
- 1984-04-20 JP JP8088284A patent/JPS60222667A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60222667A (ja) | 1985-11-07 |
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