静压型非接触气封制造技术

本发明专利技术的静压型非接触气封，其第２０型环（６２）所与之接触的静止密封环（４）之第２外周部分（４２）的直径ｄ↓［２］小于第１０型环（６１）所与之接触的静止密封环（４）之第１外周部分（４１）的直径ｄ↓［１］。供给到第１密闭空间（７１）内的密封气体（８）的压力，由于ｄ↓［１］＞ｄ↓［２］，对静止密封环（４）作用将其向旋转密封环（２）方向推压的力。第２密闭空间（７２）经背压导入通路（４５）与机内区域（Ｆ）连通，第２密闭空间（７２）内的机内气体压力作为背压作用于静止密封环（４）。静止侧密封端面（４０）上所形成的静压发生槽的槽宽ｂ设定为：相对于该密封端面（４０）的径向宽度即密封面宽度Ｂ的槽宽比ｂ／Ｂ为０．０５≤ｂ／Ｂ≤０．３。自静压发生槽（９）至静止侧密封端面（４０）之外周缘的径向距离Ｂ。或至该密封端面（４０）之内周缘的径向距离Ｂｉ这样设定：以与槽宽ｂ和密封面宽度Ｂ之间具有Ｂ－ｂ＝Ｂ↓［ｏ］＋Ｂ↓［ｉ］的关系为前提，设定为０．３Ｂ≤Ｂ↓［ｏ］≤０．７Ｂ－ｂ或０．３Ｂ≤Ｂ↓［ｉ］≤０．７Ｂ－ｂ。静压发生槽（９）的槽深Ｌ设定为０．３－１．０ｍｍ。被引入静压发生槽（９）内的密封气体（８）的压力较机内区域（Ｆ）的压力高０５－１．５ｂａｒ。由第３０型环（６３）的内周部所与之接触的密封外壳部分（３１）的直径Ｄｍ与密封端面（２０、４０）的内外径Ｄ↓［１］、Ｄ↓［２］所决定的平衡比Ｋ＝（（Ｄ↓［２］）↑［２］－（Ｄ↓［ｍ］）↑［２］／（（Ｄ↓［２］）↑［２］－（Ｄ↓［１］）↑［２］），设定为０．８≤Ｋ≤０．９。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于适合在对毒性气体、可燃性气体、爆炸性气体、粉尘混合气体等各种气体进行处理的透平机、压气机、压缩机、搅拌机、旋转阀等旋转设备中使用的静压型非接触气封。
技术介绍
作为现有的静压型非接触气封101，具有图8所示结构者(以下称“现有密封”)已经公知。如图8所示，该现有密封101这样构成，即，具有固定于旋转轴110上的旋转密封环102、通过一对O型环106、106被保持在密封外壳103的圆形内周部上而能够作轴向移动的静止密封环104、安装在静止密封环104的背面部位与密封外壳103之间而推压静止密封环104使之趋向旋转密封环102的弹簧105；形成于两密封环102、104之相向端部上的密封端面120、140，通过作用于它们之间的静压而保持非接触状态，并且，在密封端面120、140之间的环形区域，将其外周一侧的被密封流体区域即机内区域F与其内周一侧的非密封流体区域的机外区域(大气区域)A之间密封起来。在密封端面120、140之间的环形区域内，通过向静止密封环104的密封端面140上所形成的浅凹槽即静压发生槽109内，引入压力较机内区域F的压力(机内压力)高的诸如氮气等密封气体108，以产生使密封端面120、140之间保持非接触状态的静压。即，被引入静压发生槽109内的密封气体108在密封端面120、140之间形成静压流体膜，依靠该流体膜的存在，使密封端面120、140保持非接触状态并将机内区域F与机外区域A之间密封起来。由于密封气体108的压力较机内压力高，因此，密封气体108虽然会从密封端面120、140之间向机内区域F和机外区域A泄漏，但机内区域F的被密封流体即机内气体不会进入密封端面120、140之间，并且完全不会向机外区域A泄漏。如图8所示，密封气体108向静压发生槽109的供给，是经由密封外壳103和静止密封环104上所形成的连续的密封气体供给通路180进行的。密封气体供给通路180由下述部分构成，即形成于密封外壳103的内周部与静止密封环104的外周部之间、被轴向并列的一对O型环106、106所密封的环形密闭空间171；形成于密封外壳103上的、将密封气体108向密闭空间171供给的第1通路181；以及形成于静止密封环104上的、将向密闭空间171所供给的密封气体108通过节流孔183引入静压发生槽109内的第2通路182。被引入静压发生槽109内的密封气体108，自静压发生槽109经过密封端面120、140之间而向机内区域F和机外区域A流出，使得密封端面120、140之间因存在靠静压形成的流体膜而保持非接触状态。密封端面120、140之间保持在开启力与闭合力相平衡的非接触状态，所说开启力是向着使得密封端面120、140之间开启的方向起作用的力(由引入到静压发生槽109内的密封气体108的压力(静压)所产生的力以及由作用于静止密封环104的密封端面侧外周部分(形成有密封端面140的端部上的、比密封端面140更靠外周侧的环形部分)148上的机内压力所产生的力)，所说闭合力是向着使得密封端面120、140闭合的方向起作用的力(由将静止密封环104向旋转密封环102方向推压的弹簧105所产生)。引入到静压发生槽109内的密封气体108的压力相应于机内压力的大小要设定得比机内压力高，决定闭合力大小的弹簧105的弹性力(弹簧载荷)则根据密封气体108压力的大小设定成使得密封端面120、140之间的间隙适当(一般地，为5～15μm)。由于密封气体108是经节流孔183节流后引入静压发生槽109内的，因而，即使密封端面120、140的间隙发生变化时，也能够自动对该间隙进行调整而使之保持适当。即，当由于该旋转设备发生振动等原因，密封端面120、140的间隙变大时，自静压发生槽109向密封端面120、140之间流出的密封气体的量和经由节流孔183向静压发生槽109供给的密封气体的量失衡，因而静压发生槽109内的压力降低，导致开启力小于闭合力，因此，密封端面120、140之间的间隙趋于变小，从而将所说间隙的大小调整合适。反之，当密封端面120、140之间的间隙变小时，由于同上的节流作用，静压发生槽109内的压力上升，开启力大于闭合力，故密封端面120、140的间隙增大，从而将所说间隙调整合适。现有密封101与动压型非接触气封同样，其密封端面120、140之间保持非接触状态，因而能够避免密封端面120、140间发生烧结，可长期良好地保持对机内气体的密封。并且，现有密封101对于动压型非接触气封所不能密封的气体也能够良好地加以密封，具有比动压型非接触气封更广泛的用途。即，作为动压型非接触气封，如众所周知地，是在相对旋转的密封面的一方形成动压发生槽，利用该动压发生槽的作用，靠机内压力在密封端面之间产生动压，从而保持密封端面间为非接触状态，属于基本上允许机内气体从密封端面之间向机外泄漏的密封形式。因此，对于机内气体为毒性气体、可燃性气体、爆炸性气体等属于其性质不允许向机外泄漏的气体的场合，不能够采用动压型非接触气封。与此相比，作为静压型非接触气封的现有密封101，其结构是通过向密封端面120、140之间供给压力高于机内压力的密封气体108而能够如上所述地完全阻止机内气体向机外泄漏，因此，也适于在处理毒性气体、可燃性气体、爆炸性气体之类气体的旋转设备中很好地使用。但是，虽然现有密封101如上所述地优于动压型非接触气封，但在机内压力较高的高压条件下存在着下述问题而不适于在高压条件下运行的旋转设备中很好地使用。即，作为现有密封101，为阻止机内气体泄漏而将密封气体108的压力设定得高于机内压力，故在高压条件下，开启力将非常大。因而，为了使该开启力与靠弹簧作用所产生的闭合力相平衡而使密封端面120、140之间的间隙维持得合适，还必须将弹簧105的弹性力设定得比在低压条件下大。另一方面，当设备停止运行、密封气体108的供给停止时，开启力与闭合力二者的平衡被打破，在弹簧105的作用下，静止密封环104被向旋转密封环方向推压而移动到底，使密封端面120、140之间闭合。因此，在弹簧105的弹性力较大的场合，有可能在停止供给密封气体108的同时，静止密封环104剧烈撞击旋转密封环102，从而导致旋转密封环102、104乃至密封端面120、140受损或破坏。此外，现有密封101，其开启力仅由弹簧载荷所决定而为确定值，故在机内压力变化的条件下，不能发挥良好的密封功能，不适于在该条件下运行的旋转设备中很好地使用。即，如前所述，可通过由弹簧载荷所产生的闭合力同由静压发生槽109内所引入的密封气体108的压力产生的开启力、由作用于密封端面侧外周部分148的机内压力所产生的开启力的平衡来维持密封端面120、140为非接触状态，但是，弹簧载荷和密封气体108的压力是一定的，因此，当随着机内压力的变化，上述靠机内压力产生的开启力发生变化时，开启力与闭合力之间失去平衡，从而不能够使密封端面120、140之间的间隙保持合适，不能对机内气体进行良好的密封。例如，当设定了密封气体的压力与弹簧载荷之后所设定的机内压力高于作为基准的设计压力时，有可能导致闭合力不足，密封端面120、140之间的开启程度超过正常需要，致使机内气体向机外区域A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种静止型非接触气封，其特征是具有： 密封外壳，该密封外壳具有圆筒形的外壳内筒部、围绕该外壳内筒部的圆形外壳内周部、以及将上述两部分连接起来的环形的外壳壁部； 固定在呈同心状贯穿外壳内筒部的旋转轴上的旋转密封环； 静止密封环，该静止密封环由于其外周部通过在轴向上相隔既定间隔而并列的第１和第２０型环保持在外壳内周部上，并且其内周部通过第３０型环保持在外壳内筒部上，故在密封外壳内被保持成能够以与旋转密封环相向的状态在轴向上移动，作为该静止密封环，第２０型环的内周部所与之接触的第２外周部分的直径，小于位置比第２０型环更靠近旋转密封环的第１０型环的内周部所与之接触的第１外周部分的直径； 安装在静止密封环与外壳壁部之间并作用于静止密封环而将其朝向旋转密封环进行推压的弹簧； 分别形成于两个密封环的相向端面上的、内外径相同的旋转侧密封端面和静止侧密封端面； 形成于作为静止密封环之密封端面的静止侧密封端面上的、呈与静止侧密封端面同心的环状而并列的多个静压发生槽； 作为形成于外壳内周部与静止密封环外周部之间的环形空间的、被第１和第２０型环密封起来的第１密闭空间； 第２密闭空间，该第２密闭空间为形成于外壳壁部与静止密封环的背面之间的环形空间，被第２和第３０型环密封起来； 形成于密封外壳和静止密封环上的、将压力高于两个密封端面的外周侧被密封流体区域压力的密封气体经第１密闭空间向静压发生槽供给的密封气体供给通路。 使被密封流体区域与第２密闭空间二者连通的背压导入通路。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：布施敏彦，
申请(专利权)人：日本皮拉工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]