JPH0743038B2 - 非接触端面シール - Google Patents
非接触端面シールInfo
- Publication number
- JPH0743038B2 JPH0743038B2 JP2188028A JP18802890A JPH0743038B2 JP H0743038 B2 JPH0743038 B2 JP H0743038B2 JP 2188028 A JP2188028 A JP 2188028A JP 18802890 A JP18802890 A JP 18802890A JP H0743038 B2 JPH0743038 B2 JP H0743038B2
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- spiral groove
- sealing surface
- pressure side
- ring
- sealing
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Links
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 57
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 28
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
- Mechanical Sealing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は非接触端面シールに関し、特に、回転軸ととも
に回転する回転環の密封面と、該回転環に相対する固定
環の密封面とから密封部を形成する非接触端面シールに
関するものである。
に回転する回転環の密封面と、該回転環に相対する固定
環の密封面とから密封部を形成する非接触端面シールに
関するものである。
［従来の技術］ 第３図及び第４図に従来の非接触端面シールが示されて
おり、回転環側にスパイラル溝を形成したタイプのもの
が示されている。
おり、回転環側にスパイラル溝を形成したタイプのもの
が示されている。
ケーシング９の内部に収容された回転軸１には軸スリー
ブ２が設けられている。そして、スプリングリテーナ６
との間に介在するバネ10によって、固定環４がシールリ
ングリテーナ５を介して回転環３に対して押しつけられ
ている。
ブ２が設けられている。そして、スプリングリテーナ６
との間に介在するバネ10によって、固定環４がシールリ
ングリテーナ５を介して回転環３に対して押しつけられ
ている。
回転環３はその端面が第４図に示されており、符号31は
シール流体をそのポンピング作用で巻き込むスパイラル
溝、符号34は巻き込まれたシール流体に絞り作用を与え
るダム部を形成する平面部を示している。
シール流体をそのポンピング作用で巻き込むスパイラル
溝、符号34は巻き込まれたシール流体に絞り作用を与え
るダム部を形成する平面部を示している。
第３図及び第４図において、符号Ｈは高圧側、符号Ｌは
低圧側をそれぞれ示しており、第４図において高圧側は
半径方向外側であり、低圧側は半径方向内側となってい
る。そして、前記スパイラル溝31は半径方向の高圧側に
形成されている。
低圧側をそれぞれ示しており、第４図において高圧側は
半径方向外側であり、低圧側は半径方向内側となってい
る。そして、前記スパイラル溝31は半径方向の高圧側に
形成されている。
回転軸１の回転に際しては、スパイラル溝31に密封流体
を巻き込んで密封面に薄い流体膜を形成している。これ
に加えて各部分の寸法を適宜選定することにより、固定
環４と回転環３との密封面の隙間を極力小さくしてい
た。
を巻き込んで密封面に薄い流体膜を形成している。これ
に加えて各部分の寸法を適宜選定することにより、固定
環４と回転環３との密封面の隙間を極力小さくしてい
た。
第３図及び第４図の従来技術では、スパイラル溝31の諸
寸法を適宜設定し、回転環３及び固定環４の密封面の隙
間を極力少なくして、以て該密封面に形成される流体膜
の剛性を大きくしている。
寸法を適宜設定し、回転環３及び固定環４の密封面の隙
間を極力少なくして、以て該密封面に形成される流体膜
の剛性を大きくしている。
しかし、この様な従来技術で密封面からのシール流体の
漏出を積極的に低減するためには密封面の隙間を少なく
する必要があったが、当然限界があった。そのため、上
述した様なタイプの非接触端面シールにおいて、密封面
からのシール流体の漏出をより低減する技術が要望され
ていたが、構成を煩雑にすることなく密封面からのシー
ル流体の漏出を低減することは困難であった。
漏出を積極的に低減するためには密封面の隙間を少なく
する必要があったが、当然限界があった。そのため、上
述した様なタイプの非接触端面シールにおいて、密封面
からのシール流体の漏出をより低減する技術が要望され
ていたが、構成を煩雑にすることなく密封面からのシー
ル流体の漏出を低減することは困難であった。
また、スパイラル溝31を形成した部分と平面部34と面一
となっている。そのため起動時には、スパイラル溝31の
形成部分におけるリッジ部（溝でない部分であり、平面
部34と同じ高さを持つ部分）及び平面部34が、密封部
（第３図中の符号36で示す部分）において、固定環４の
密封面4sと固体接触している。
となっている。そのため起動時には、スパイラル溝31の
形成部分におけるリッジ部（溝でない部分であり、平面
部34と同じ高さを持つ部分）及び平面部34が、密封部
（第３図中の符号36で示す部分）において、固定環４の
密封面4sと固体接触している。
しかし、この様に密封部において固体接触をしている
と、密封流体が密封部の接触面内に入り込めなくなって
しまう。そして、密封流体が圧力を持っている状態で起
動しようとすると、非常に大きなすべり抵抗が存在し、
起動に必要な動力も非常に大きなものになるという問題
があった。固定環側にスパイラル溝が形成されているタ
イプの場合も同様である。
と、密封流体が密封部の接触面内に入り込めなくなって
しまう。そして、密封流体が圧力を持っている状態で起
動しようとすると、非常に大きなすべり抵抗が存在し、
起動に必要な動力も非常に大きなものになるという問題
があった。固定環側にスパイラル溝が形成されているタ
イプの場合も同様である。
一般にスパイラル溝を有するシール手段は種々知られて
おり、例えば特開昭49−43053号公報や特開昭53−12003
9号公報等に開示されている。しかしながら、かかる公
知技術はいずれも密封部において固体接触しており、起
動動力が大となる。
おり、例えば特開昭49−43053号公報や特開昭53−12003
9号公報等に開示されている。しかしながら、かかる公
知技術はいずれも密封部において固体接触しており、起
動動力が大となる。
［発明が解決しようとする課題］ したがって本発明の目的は、すべり抵抗が小さくて、起
動に必要な動力を小さくできる非接触端面シールを提供
するにある。
動に必要な動力を小さくできる非接触端面シールを提供
するにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、回転軸とともに回転する回転環の密封
面と、該回転環に相対する固定環の密封面とから密封部
を形成する非接触端面シールにおいて、一方の密封面の
半径方向外側及び半径方向内側にそれぞれスパイラル溝
を形成し、回転環の回転と共に外側のスパイラル溝は密
封面外周にある流体をそのポンピング作用で巻き込む方
向に、また内側のスパイラル溝は内周にある流体を巻き
込む方向に形成され、高圧側のスパイラル溝を形成した
部分はシールリング密封面の平面部に比べて３μｍ以下
の寸法だけ窪んでいる。
面と、該回転環に相対する固定環の密封面とから密封部
を形成する非接触端面シールにおいて、一方の密封面の
半径方向外側及び半径方向内側にそれぞれスパイラル溝
を形成し、回転環の回転と共に外側のスパイラル溝は密
封面外周にある流体をそのポンピング作用で巻き込む方
向に、また内側のスパイラル溝は内周にある流体を巻き
込む方向に形成され、高圧側のスパイラル溝を形成した
部分はシールリング密封面の平面部に比べて３μｍ以下
の寸法だけ窪んでいる。
［作用］ 上記したような構成を有する本発明によれば、半径方向
外側及び半径方向内側にスパイラル溝を形成することに
より、高圧側及び低圧側の双方にスパイラル溝が設けら
れる。そして、低圧側のスパイラル溝はそのポンピング
作用により高圧側から低圧側へ向う密封流体の漏出流れ
に抵抗を与える。これにより、密封面からの圧力流体の
漏出量が激減する。また、密封流体の流れに抵抗を与え
る結果、密封面に形成される流体膜の剛性が高められ
る。
外側及び半径方向内側にスパイラル溝を形成することに
より、高圧側及び低圧側の双方にスパイラル溝が設けら
れる。そして、低圧側のスパイラル溝はそのポンピング
作用により高圧側から低圧側へ向う密封流体の漏出流れ
に抵抗を与える。これにより、密封面からの圧力流体の
漏出量が激減する。また、密封流体の流れに抵抗を与え
る結果、密封面に形成される流体膜の剛性が高められ
る。
また、高圧側及び低圧側の双方にスパイラル溝が設けら
れたため、平面部の面積すなわち起動時において固体接
触している部分の面積が減少し、起動の際のすべり抵抗
が減少する。
れたため、平面部の面積すなわち起動時において固体接
触している部分の面積が減少し、起動の際のすべり抵抗
が減少する。
さらに本発明によれば、高圧側スパイラル溝を形成した
部分をシールリング密封面の平面部に比べて３μｍ以下
の寸法窪ませたことにより、密封流体が密封面内に充分
に入り込むようになっている。これにより起動時の抵抗
がより一層小さくなり、起動に必要な動力も小さくて済
むので、省エネルギの要請にも良く合致する。
部分をシールリング密封面の平面部に比べて３μｍ以下
の寸法窪ませたことにより、密封流体が密封面内に充分
に入り込むようになっている。これにより起動時の抵抗
がより一層小さくなり、起動に必要な動力も小さくて済
むので、省エネルギの要請にも良く合致する。
ここで、高圧側のスパイラル溝を形成した部分（のリッ
ジ部）がシールリング密封面と比較して窪んでいる寸法
が大きすぎると、スパイラル溝部にポンピング作用を減
少することになり非接触機能に支障を来す恐れがある。
これに対して本発明では該窪んでいる寸法が３μｍ以下
に構成されているため、スパイラル溝部のポンピング作
用に悪影響を及ぼす恐れが少ない。特に３μｍ以下の寸
法だけ窪んでいる様に構成してあるので、加工時の表面
あらさ或いはうねりを考慮する点からも好適である。
ジ部）がシールリング密封面と比較して窪んでいる寸法
が大きすぎると、スパイラル溝部にポンピング作用を減
少することになり非接触機能に支障を来す恐れがある。
これに対して本発明では該窪んでいる寸法が３μｍ以下
に構成されているため、スパイラル溝部のポンピング作
用に悪影響を及ぼす恐れが少ない。特に３μｍ以下の寸
法だけ窪んでいる様に構成してあるので、加工時の表面
あらさ或いはうねりを考慮する点からも好適である。
［実施例］ 以下、主として第１図及び第２図を参照して本発明の一
実施例について説明する。なお、第３図及び第４図と同
一の部材には同一の符号が付されている。
実施例について説明する。なお、第３図及び第４図と同
一の部材には同一の符号が付されている。
第１図において、ケーシング９に収容された回転軸１に
は軸スリーブ２が設けられている。そして軸スリーブ２
はキー20を介して回転環３に接続しており、回転環３は
固定環４と向かい合って且つ密封面32Aにより面接触し
ている。
は軸スリーブ２が設けられている。そして軸スリーブ２
はキー20を介して回転環３に接続しており、回転環３は
固定環４と向かい合って且つ密封面32Aにより面接触し
ている。
ここで固定環４はシールリングリテーナ５に接触してお
り、シールリングリテーナ５とケーシング９に取り付け
られたスプリングリテーナ６との間にはバネ10が介在し
ている。そして、バネ10及びシールリングリテーナ５を
介して、固定環４は回転環３に押しつけられている。
り、シールリングリテーナ５とケーシング９に取り付け
られたスプリングリテーナ６との間にはバネ10が介在し
ている。そして、バネ10及びシールリングリテーナ５を
介して、固定環４は回転環３に押しつけられている。
回転環３の端面（密封面32A）については、第２図で詳
細に示されており、符号31は高圧側のスパイラル溝、符
号32は低圧側のスパイラル溝を示している。ここで第３
図及び第４図と同様に、第１図及び第２図においても高
圧側は半径方向外側であり、低圧側は半径方向内側とな
っている。そして、高圧側スパイラル溝31と低圧側スパ
イラル溝32との間は平面部33となっている。
細に示されており、符号31は高圧側のスパイラル溝、符
号32は低圧側のスパイラル溝を示している。ここで第３
図及び第４図と同様に、第１図及び第２図においても高
圧側は半径方向外側であり、低圧側は半径方向内側とな
っている。そして、高圧側スパイラル溝31と低圧側スパ
イラル溝32との間は平面部33となっている。
また、高圧側スパイラル溝31の表面（スパイラル溝31の
リッジ部）は、平面部33に比べてhtだけ窪んでいる（低
い）。ここで、htは３μｍ以下の寸法に設定されてい
る。
リッジ部）は、平面部33に比べてhtだけ窪んでいる（低
い）。ここで、htは３μｍ以下の寸法に設定されてい
る。
なお、第１図で符号42はシール部材を示している。この
ような構成により、高圧側Ｈにある高い圧力を持つ流体
は低圧側空間Ｌに漏出しない様になっている。
ような構成により、高圧側Ｈにある高い圧力を持つ流体
は低圧側空間Ｌに漏出しない様になっている。
次にこの実施例の作用を説明する。
回転軸１が回転することにより、回転環３と固定環４と
が相対運動する。これにより、回転環３に形成した高圧
側スパイラル溝31が高圧流体を巻き込んで、回転環３の
密封面32Aに流体膜を形成する。この流体膜により、該
密封面32Aは固定環４の密封面50に対して非接触状態と
なる。
が相対運動する。これにより、回転環３に形成した高圧
側スパイラル溝31が高圧流体を巻き込んで、回転環３の
密封面32Aに流体膜を形成する。この流体膜により、該
密封面32Aは固定環４の密封面50に対して非接触状態と
なる。
ここで、回転環３の密封面32Aに低圧側スパイラル溝32
を設けてあり、該スパイラル溝32はそのポンピング作用
により高圧側Ｈから低圧側Ｌへの密封流体の漏出流れに
対して抵抗を与えるので、密封流体の漏出量が減少す
る。
を設けてあり、該スパイラル溝32はそのポンピング作用
により高圧側Ｈから低圧側Ｌへの密封流体の漏出流れに
対して抵抗を与えるので、密封流体の漏出量が減少す
る。
この結果、回転環３の密封面32Aと固定環４の密封面50
とを非接触状態に維持されるが、密封流体の漏れは極力
制限されるのである。
とを非接触状態に維持されるが、密封流体の漏れは極力
制限されるのである。
これに加えて、高圧側スパイラル溝31を平面部33に比較
してhtだけ窪ませたことにより、その窪みに高圧側Ｈの
密封流体が流入する。その結果、密封面32Aの負荷を低
減することができ、その分だけ起動時のすべり抵抗を緩
和できる。
してhtだけ窪ませたことにより、その窪みに高圧側Ｈの
密封流体が流入する。その結果、密封面32Aの負荷を低
減することができ、その分だけ起動時のすべり抵抗を緩
和できる。
ここで、htを大きくすることはスパイラル溝31のポンピ
ング作用を減少することになり、非接触機能に支障を来
す恐れがある。すなわち、htは極力小さいことが望まし
い。加工時の表面あらさやうねりをも考慮すればht＝３
μｍ以下が好適である。
ング作用を減少することになり、非接触機能に支障を来
す恐れがある。すなわち、htは極力小さいことが望まし
い。加工時の表面あらさやうねりをも考慮すればht＝３
μｍ以下が好適である。
図示の実施例では回転環の端面に高圧側及び低圧側のス
パイラル溝を設けているが、固定環の端面に設けても構
わない。また図示の実施例では、シールリングの半径方
向外側が高圧で半径方向内側が低圧であるが、半径方向
外側を低圧にして半径方向内側を高圧にしても良い。
パイラル溝を設けているが、固定環の端面に設けても構
わない。また図示の実施例では、シールリングの半径方
向外側が高圧で半径方向内側が低圧であるが、半径方向
外側を低圧にして半径方向内側を高圧にしても良い。
［発明の効果］ 本発明の効果を以下に列挙する。
（１） 高圧側スパイラル溝部が密封面の他の部分と比
較して窪んでいるため、シール流体が密封面内の高圧側
スパイラル溝部に充分に入り込むようになっているの
で、起動時のすべり抵抗が極力小さくなり、起動に必要
な動力も小さくて済む。そのため、省エネルギの要請に
良く合致する。
較して窪んでいるため、シール流体が密封面内の高圧側
スパイラル溝部に充分に入り込むようになっているの
で、起動時のすべり抵抗が極力小さくなり、起動に必要
な動力も小さくて済む。そのため、省エネルギの要請に
良く合致する。
（２） 前記窪みの深さ寸法を３μｍ以下としたので、
スパイラル溝部におけるポンピング作用が減少すること
は少ない。そして、非接触機能に支障を来す恐れも少な
い。
スパイラル溝部におけるポンピング作用が減少すること
は少ない。そして、非接触機能に支障を来す恐れも少な
い。
第１図は本発明の一実施例を一部破断して示す断面正面
図、第２図は回転環端面に形成されたスパイラル溝を示
す端面図、第３図は従来技術を一部破断して示す断面正
面図、第４図は従来技術における回転環端面に形成され
たスパイラル溝を示す端面図である。 １……回転軸、３……回転環、４……固定環、31……高
圧側スパイラル溝、32……低圧側スパイラル溝、33……
平面部、50……密封面、ht……スパイラル溝を形成した
部分の窪み寸法、Ｈ……高圧側、Ｌ……低圧側
図、第２図は回転環端面に形成されたスパイラル溝を示
す端面図、第３図は従来技術を一部破断して示す断面正
面図、第４図は従来技術における回転環端面に形成され
たスパイラル溝を示す端面図である。 １……回転軸、３……回転環、４……固定環、31……高
圧側スパイラル溝、32……低圧側スパイラル溝、33……
平面部、50……密封面、ht……スパイラル溝を形成した
部分の窪み寸法、Ｈ……高圧側、Ｌ……低圧側
Claims (1)
- 【請求項１】回転軸とともに回転する回転環の密封面
と、該回転環に相対する固定環の密封面とから密封部を
形成する非接触端面シールにおいて、一方の密封面の半
径方向外側及び半径方向内側にそれぞれスパイラル溝を
形成し、回転環の回転と共に外側のスパイラル溝は密封
面外周にある流体をそのポンピング作用で巻き込む方向
に、また内側のスパイラル溝は内周にある流体を巻き込
む方向に形成され、高圧側のスパイラル溝を形成した部
分はシールリング密封面の平面部に比べて３μｍ以下の
寸法だけ窪んでいることを特徴とする非接触端面シー
ル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2188028A JPH0743038B2 (ja) | 1990-07-18 | 1990-07-18 | 非接触端面シール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2188028A JPH0743038B2 (ja) | 1990-07-18 | 1990-07-18 | 非接触端面シール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0478379A JPH0478379A (ja) | 1992-03-12 |
| JPH0743038B2 true JPH0743038B2 (ja) | 1995-05-15 |
Family
ID=16216402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2188028A Expired - Lifetime JPH0743038B2 (ja) | 1990-07-18 | 1990-07-18 | 非接触端面シール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0743038B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022009771A1 (ja) * | 2020-07-06 | 2022-01-13 | イーグル工業株式会社 | 摺動部品 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7044470B2 (en) * | 2000-07-12 | 2006-05-16 | Perkinelmer, Inc. | Rotary face seal assembly |
| US6902168B2 (en) * | 2002-03-19 | 2005-06-07 | Eagle Industry Co., Ltd. | Sliding element |
| JP4205910B2 (ja) * | 2002-04-02 | 2009-01-07 | イーグル工業株式会社 | 摺動部品 |
| GB0410329D0 (en) * | 2004-05-10 | 2004-06-09 | Aes Eng Ltd | Mechanical seal face technology |
| CN104235380A (zh) * | 2014-08-29 | 2014-12-24 | 江苏大学 | 一种具有双级错列流体动压槽机械密封 |
| CN107166036B (zh) * | 2017-06-21 | 2018-09-21 | 浙江工业大学 | 一种低泄漏螺旋槽液膜机械密封端面结构 |
| CN108087559B (zh) * | 2018-01-17 | 2023-06-02 | 中国船舶重工集团公司第七〇四研究所 | 吊舱推进器用艉密封装置 |
| WO2020209258A1 (ja) * | 2019-04-09 | 2020-10-15 | 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 |
|---|---|---|---|---|
| JPS4943053A (ja) * | 1972-08-29 | 1974-04-23 | ||
| JPS5920059B2 (ja) * | 1977-03-29 | 1984-05-10 | グ−テホツフヌングスヒユツテ・シユテルクラ−デ・アクチエンゲゼルシヤフト | ガス封止軸封装置 |
-
1990
- 1990-07-18 JP JP2188028A patent/JPH0743038B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022009771A1 (ja) * | 2020-07-06 | 2022-01-13 | イーグル工業株式会社 | 摺動部品 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0478379A (ja) | 1992-03-12 |
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