JPH0616773U - 静圧型軸シール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 環状隙間の半径方向に高圧流体を通過させて
減圧するようにした静圧型軸シールにおいて、流体温度
の上昇時にシールリングとこれを装着するインサートの
接触を防ぎ、両者間の隙間を小さくしてシール性能を保
持することができるようにする。 【構成】 環状隙間の半径方向に高圧流体を通過させて
減圧するようにした静圧型軸シールにおいて、一方端に
環状隙間Ｓ₁ を形成するフェースリング１ａ、及びフェ
ースリング１ａがリングクランプ１ｂを介して取付けら
れたシールホルダ１ｂよりシールリング１を形成し、同
シールリング１は主軸５のまわりを軸方向へ延びるイン
サート３の外周面にセカンダリシール４を介して装着さ
れると共に主軸５の間に環状隙間Ｓ₁ に連通した低圧室
Ｂを形成しており、セカンダリシール４の高圧流体側に
おいてシールホルダ１ｂの内周面に溝Ｍを設け、この溝
Ｍに線膨張係数がフェースリングの材料に近似したスト
ップリングを配置した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、各種ポンプ用等の軸シールとして用いられる静圧型軸シールに関す る。

【０００２】

【従来の技術】

図３は従来より用いられている静圧型軸シールの１例の断面図である。図にお いて、１ａ，２ａは隙間Ｓ₁ をおいて互いに対向するフェースリング、１ｂ，２ ｂはそれぞれフェースリング１ａ，２ａがリングクランプ１ｃ，２ｃを介して取 付けられたシールホルダであり、前記フェースリング１ａ、シールホルダ１ｂ及 びリングクランプ１ｃの構成部材でシールリング１が構成され、フェースリング ２ａ、シールホルダ２ｂ及びリングクランプ２ｃの構成部材でシールランナ２が 構成されている。前記シールランナ２は回転する主軸５のまわりに装着されて主 軸５と共に回転するようになっている。

【０００３】 また、ケーシング６にはインサート３が装着され、同インサート３は主軸５と の間に隙間をおいて主軸５の軸方向へ延び、その外周面にスリッパシール２ａと Ｏリング４ｂよりなるセカンダリシール４を介して前記シールリング１のフェー スリング１ａが隙間Ｓ₂ をおいて装着されている。７ａはケーシング６とインサ ート３の間に介装されたＯリング、７ｂは主軸５とフェースリング２ａ、シール ホルダ２ｂとの間に介装されたＯリングである。

【０００４】 前記フェースリング１ａ，２ａの内周面と主軸５の外周面との間には隙間が形 成され、この隙間によって低圧室Ｂが形成されていて、同低圧室Ｂは前記フェー スリング１ａ，２ａ間の隙間Ｓ₁ に連通しており、シールリング１とシールラン ナ２の外側の部分は高圧室Ａとなっている。

【０００５】 この静圧型軸シールにおいては、高圧流体は、高圧室Ａより固定側のシールリ ング１と主軸５と共に回転するシールランナ２の間に形成される隙間Ｓ₁ を通過 して、低圧室Ｂに流出する。このとき、通過流量を一定に保ちながら高圧室Ａの 圧力より低圧室Ｂの圧力が十分小さくなるようにシールリング１及びシールラン ナ２の形状が定められている。

【０００６】 前記のシールリング、シールランナ２及びインサート３の材質としては、フェ ースリング１ａ，２ａは高圧流体通過によるエロージョン防止や万一の接触にも 耐えるようセラミックスを用い、その他はステンレス構造部材が用いられている 。セラミックス材はステンレス構造部材よりも線膨張係数が小さいため、各部材 間で熱応力が発生しないよう寸法が設計されている。

【０００７】 静圧型軸シールとしては、図３に示すものの他に、図４に示すものも用いられ ている。前記図３に示す静圧型軸シールとこの静圧型軸シールとが相違する点は 、フェースリング１ａ，２ａの背面ＥにＯリング７ｃを追加し、インサート３と 相対するシールリング１の部分を全てシールホルダ１ｂとしている点である。

【０００８】 この図４に示す静圧型軸シールでは、Ｏリング７ｃの変形の変化によってフェ ースリング１ａ′，１ｂ′の背面Ｅを押す力が変化し、隙間Ｓ₁ を通る流量が変 化する欠点がある。これに対して図３に示す形式の静圧型軸シールでは、フェー スリング背面を押す力が常に一定であるため、流量は一定を保つことができる。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

図３及び図４に示す静圧型軸シールにおいては、軸シールの常用温度は通常１ ００℃以下であるが、図示外の系統内の熱バランスの変化で非常時は１００℃の 流体温度となることがあり、この場合には各シール部材は熱膨張である。セカン ダリシール４の低圧側の隙間Ｓ₂ は、スリッパシール４ａのはみ出し防止のため なるべく小さい方が良いが、非常時にセラミックス製のフェースリング１ａとス テンレス構造部材製のインサート３が接触して焼き嵌め状態となることによるフ ェースリング１ａの破損を防ぐために、常用温度では隙間Ｓ₂ を大きくする設定 せざるをえない。このためスリッパシール４ａがはみ出しより劣化し易く、長期 間の使用に耐えないという欠点があった。

【００１０】 本考案は、以上の欠点を解決することが静圧型軸シールを提供しようとするも のである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

本考案は、環状隙間の半径方向に高圧流体を通過させ同高圧流体を減圧して作 動させる静圧型軸シールにおいて、その一方端に前記環状隙間を形成するフェー スリング及び同フェースリングがリングクランプを介して取付けられたシールホ ルダよりなり、回転軸のまわりを軸方向へ延びるインサートの外周面にセカンダ リシールを介して装着されると共に前記回転軸との間に前記環状隙間に連通した 低圧室を形成するシールリング、前記セカンダリシールの高圧流体側において前 記インサートに対向する前記シールホルダ内周面に設けられた溝、及び同溝内に 配置され前記フェースリングの材料と線膨張係数が近似するストップリングを備 えたことを特徴とする。

【００１２】

【作用】

インサートに対向するシールホルダ内周面に設けられた溝に配置されたストッ プリングとフェースリングの線膨張係数が近似するため、高温条件ではインサー トとストップリング間においてストップリングがインサートの外周を拘束する作 用を示す。従って、フェースリングとインサートの接触を防止することができる 。

【００１３】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を、図１によって説明する。図１において符号１〜７ によって示される部分は、図３に示される静圧型軸シールにおけると同様な構成 であるため、ここではその説明を省略する。

【００１４】 シールリング１のシールホルダ１ｂのインサート３に対向する内周面に溝Ｍを 設け、同溝Ｍ内に線膨張係数がフェースリング材のセラミックスと近似する例え ばジルカロイ製のストップリング８を配置する。ストップリング８の外周とシー ルホルダ１ｂの内周間にＯリング９を設け、ストップリング８、シールホルダ１ ｂ及びインサート３とが同心を保つようにしている。また、ストップリング８の 内周面とインサート３の外周面の間には常用温度（例えば５０℃）において隙間 Ｓ₃ が形成されていおり、この隙間Ｓ₃ は、フェースリング１ａの内周面とイン サート３の外周面との間の隙間Ｓ₂ より小さいように設定されている。

【００１５】 図２には、非常時に流体温度が上昇した場合のストップリング８、インサート ３及びシールリング１ｂの関係が示されており、図２（ａ）は常用温度（例えば ５０℃）の状態、図２（ｃ）は非常温度（例えば１３４℃以上）の状態を示し、 図２（ｂ）はその中間の状態を示している。

【００１６】 本実施例では、常用温度においては、図２（ａ）に示すようにストップリング ８の内周面とインサート３の外周面との間に隙間Ｓ₃ がある。フェースリング材 のセラミックスと近似する線膨張係数をもつストップリング８の熱膨張量はステ ンレス構造部材製のインサート３の熱膨張量より小さいために、流体温度が常用 温度より上昇するにつれて、図２（ｂ）に示すように、隙間Ｓ₃ が次第に減少し て零となる。このときには、インサート３の外周面とフェースリング１ａの内周 面との間の隙間Ｓ₂ は減少するが両者は接触するには至らない。更に流体温度が 上昇すると、ストップリング８の熱膨張量はインサート３の熱膨張量より小さい ために、図２（ｃ）に示すように、応力Ｆが発生してストップリング８によって インサート３の外周が拘束されることとなり、これによってフェースリング１ａ とインサート３との接触が防止される。

【００１７】 以上のように、本実施例では、ストップリング８によってインサート３の熱膨 張を抑制してフェースリング１ａとインサート３との接触を防止することができ 、これによって、フェースリング１ａとインサート３との間の隙間Ｓ₂ を小さく することができ、セカンダシール４のはみ出しを防止して静圧型軸シールの健全 性を維持することができる。

【００１８】 本実施例において、常用温度を５０℃、ストップリング８の内周面とインサー ト３の外周面との間の隙間Ｓ₃ を０．１ｍｍ、フェースリング１ａ内周面とイン サート３の外周面との間の隙間Ｓ₂ を０．３ｍｍとし、インサート３の外径Ｄを ２００ｍｍ、線膨張係数を１２×１０^-6／℃とすると、温度α°上昇したときの インサート３の半径方向の寸法増加ΔＲは、 ΔＲ＝Ｄ／２αＴ となる。従って、８４℃の温度上昇で図２（ｂ）に示す通り隙間Ｓ₃ が零になり 、隙間Ｓ₂ は０．２ｍｍとなる。更に温度が上昇しても、前記のように、ストッ プリング８の熱膨張量はインサート３の熱膨張量よりも小さいため、図２（ｃ） に示すように、ストップリング８がインサート３の外周を拘束するため、フェー スリング１ａとインサート３との接触を防止することができる。

【００１９】

【考案の効果】

本考案は実用新案登録請求の範囲に記載された構成を具えたことによって、以 上説明したように、非常時に流体温度が上昇しても、インサートとストップリン グ間においてストップリングによってインサートの膨張が拘束され、インサート とフェースリングとの接触を防止して静圧型軸シールの健全性を維持することが できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係る静圧型軸シールの断面
図である。

【図２】同実施例におけるインサートとストップリング
の変形の状態説明図であり、図２（ａ）は常用温度時、
図２（ｃ）は非常時（流体温度上昇時）、図２（ｂ）は
その中間時の状態を示す。

【図３】従来の静圧型軸シールの１例の断面図である。

【図４】従来の静圧型軸シールの他の例の断面図であ
る。

【符号の説明】

１ シールリング １ａ フェースリング １ｂ シールホルダ １ｃ リングクランプ ３ インサート ４ セカンダリシール ４ａ Ｏリング ４ｂ スリッパシール ５ 主軸 ８ ストップリング ９ Ｏリング Ａ 高圧室 Ｂ 低圧室 Ｍ 溝 Ｓ₁ ，Ｓ₂ ，Ｓ₃ 隙間

フロントページの続き (72)考案者 西川 守 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)考案者 松山 勤 神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号 三 菱重工業株式会社神戸造船所内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 環状隙間の半径方向に高圧流体を通過さ
   せ同高圧流体を減圧して作動させる静圧型軸シールにお
   いて、その一方端に前記環状隙間を形成するフェースリ
   ング及び同フェースリングがリングクランプを介して取
   付けられたシールホルダよりなり、回転軸のまわりを軸
   方向へ延びるインサートの外周面にセカンダリシールを
   介して装着されると共に前記回転軸との間に前記環状隙
   間に連通した低圧室を形成するシールリング、前記セカ
   ンダリシールの高圧流体側において前記インサートに対
   向する前記シールホルダ内周面に設けられた溝、及び同
   溝内に配置され前記フェースリングの材料と線膨張係数
   が近似するストップリングを備えたことを特徴とする静
   圧型軸シール。