JPS6257866B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は流体機械静止部材を貫通する回転軸
貫通部からの流体の漏洩損失を軽減する軸封装
置、特にハニカムを採用した軸封装置に関する。

流体機械における回転軸貫通部にハニカムによ
る軸封装置を適用する場合には、従来第１図、第
２図に示すような構造のものが採用されていた。
これを説明すれば、第１図、第２図は回転軸の中
心軸線方向要部縦断面の中心軸線に対する対称半
部概略図であり同一部分は同一符号にて示す。図
において１０は流体機械の静止部材（例えばケー
シング又はシール台部）であり、２０は前記静止
部材１０を貫通して回転する回転軸である。１１
はハニカムで第１図の場合はハニカム１１は静止
部材１０の貫通孔１０′の回転軸対向面に接着剤
１２により全面的に接着されている。又第２図の
場合にはハニカム１１は回転軸２０の静止部材１
０に対向する円周面上に接着剤１２により全面的
に接着されている。従つて第１図の場合も第２図
の場合も接着されたハニカム１１は片側面のみが
開口面となりハニカム１１を通じての流体の流動
はない。このような構造においては流体漏洩量の
低減はハニカム１１の開口面上を流体が通過する
際の大きな流体抵抗すなわち小さな流量係数にの
み依存している。なお第１図、第２図におてP₁，
P₂はそれぞれハニカム１１による軸封部の両側の
流体圧力を示すもので、図の場合P₁＞P₂の場合を
示している。このような構造の軸封装置におい
て、流体漏洩量を低減せしめるにはハニカム開口
面とその対向面との間の隙間を小さくするとか隙
間通路を凹凸状に形成する等の手段が採用され
る。しかしながら此等の手段は静止部材１０と回
転軸２０との接触事故を起し易く危険である、の
みならず静止部材１０と回転軸２０との広い範囲
にわたつて漏洩流体通路間隔を小さく維持する必
要があるので、工作が面倒で手間がかかり工作費
が高価となる不利益がある。なお第３図は第１図
及び第２図における−断面矢視方向展開図で
あり、１０は前記静止部材、１１はハニカムであ
り、第１図の場合は静止部材１０とハニカム１１
とは接着剤により接着されて静止部材側が閉塞さ
れているが第２図の場合はハニカム１１は回転軸
２０に接着されているので静止部材１０側は開口
していることは上述の通りである。又漏洩流体は
ハニカム１１の開口側とこれに対向する回転軸２
０の周面もしくは静止部材１０に設けられた回転
軸貫通孔内周面との間に形成された間隙を流動し
てP₁側からP₂側に流動することは言うまでもない
（流体流動方向は第１図および第２図において太
い矢印にて表す） この発明は、叙上の危険性のあるかつ不利益な
手段を採用することなく、簡単かつ容易に工作で
きる手段により流体機械における流体漏洩量を減
少せしめることができるハニカムによる軸封装置
を提供するのをその目的とする。

この発明の要旨は叙上の特許請求の範囲に記載
した軸封装置の構成にある。

以下この発明をその実施例を示した図面を参照
しながら詳細に説明する。第４図はこの発明にか
かる軸封装置の基本的な実施例の回転軸中心軸線
方向縦断面の前記中心軸線に対する対称半部を示
すものであり、第５図は第４図における−断
面の矢視方向図である。第４図、第５図において
同一部分はそれぞれ同一符号にて示す。第４図に
おいてP₁は流体機械内の高圧流体でありP₂は該機
械外の低圧流体であつて高圧流体P₁の圧力に対し
て相対的に低圧である。したがつて流体機械の軸
封部においては流体はP₁からP₂方向に漏洩する。
第４図において、１０_aは流体機械の静止部材
（例えばケーシング又はシール台部等）であり、
２０_aは該静止部材１０_aを貫通して配設された回
転軸である。静止部材１０_aにおける回転軸２０_a
の貫通孔内周面とこれに貫通される回転軸２０_a
外周面との間には、回転軸２０_aの外周面にハニ
カムを装着するに充分な間隙が形成されている。
この回転軸２０_aの静止部材１０_aに対向する部分
の高圧P₁流体側には両端に段部を形成した拡径部
分２０_bが形成されると共に該拡径部分２０_bの低
圧P₂流体側端部からあらかじめ設定された距離だ
け離れて前記低圧P₂流体側に前記段部と同高の柱
状突起２４が回転軸２０_aの中心線に直角な周面
上の放射状位置に複数個立設されていてその先端
は前記拡径部分２０_bの周面と等しい円弧状に形
成されている。２１および２２は等高のハニカム
で、ハニカム２１は前記回転軸２０_aの拡径部分
２０_bの外周に全面にわたり接着剤２９で接着さ
れて片側のみが開口してハニカム２１内には高圧
P₁流体の漏洩流体が充満している。ハニカム２１
の低圧P₂流体側には一端は前記拡径部分２０_bの
低圧P₂流体側端部に接着剤２９により接着し他端
は前記突起２４上面に同じく接着剤２９により回
転軸２０_aを囲繞してハニカム２１と等高のハニ
カム２２が接着されて回転軸２０_aの外周とハニ
カム２２の下面との間に空所２３を形成してい
る。この空所２３部分におけるハニカム２２は上
面下面共に開口して連通している。ハニカム２
１，２２の上面と前記静止部材１０_aにおける回
転軸２０_aの貫通孔内周面との間にはあらかじめ
設定された幅の間隙が形成されて該間隙は高圧P₁
流体の漏洩通路となつている。したがつて漏洩し
た高圧P₁流体はこの漏洩通路を通つて低圧P₂流体
方向に進行するが、これがハニカム２２部に来た
場合その一部はハニカム２２内に充満すると共に
ハニカム２２を介して前記空所２３にも充満し突
起２４間のそれぞれの間隙と回転軸２０_aの外周
とが形成する第５図に示す通路２４′を通つて低
圧P₂流体に連通する。

第６図はこの発明の一変形実施例の回転軸２０
_aの中心軸線方向縦断面の前記回転軸２０_aの中心
軸線に対する対称半部を示すものであつて、第４
図におけるハニカム２２に対向する静止部材１０
_aの部分が回転軸２０_aの貫通孔に段部を形成して
該静止部材１０_aの低圧P₂流体側側壁まで切削拡
径されているものである。ハニカム２２の回転軸
２０_aの回転による遠心フアン又は遠心ポンプの
それぞれにおけるインペラ的作用はハニカム２２
の高さh₂が大きいほど強くなるので、この場合そ
の高さをハニカム２１の高さよりも大きくするこ
とができるがその場合高圧P₁流体の漏洩通路の形
状は第４図に示す場合よりも複雑となる。

第７図はこの発明の他の変形実施例の回転軸２
０_aの中心軸線方向縦断面の回転軸２０_aの中心軸
線に対する対称半部を示す。この実施例において
は、第４図に示す実施例における回転軸２０_aに
おける拡径部分２０_bの低圧P₂流体側端部を先開
き截頭円錐状体に形成し、前記複数個の柱状突起
２４の先端が前記拡径部分２０_bの外周面より高
くなり頂面は前記截頭円錐状体のテーパと同一の
テーパを有するよう形成されて静止部材１０_aの
後端側壁位置に対応する回転軸２０_aの周面上に
放射状に立設固定され、回転軸２０_aを囲繞する
ように一端は前記截頭円錐状体上に、他端は前記
複数個の柱状突起２４の頂面上にそれぞれ接着剤
２９によりハニカム２２が接着されて、ハニカム
２２は低圧P₂流体側位置で高圧P₁流体方向に下降
傾斜するよう設けられている。したがつてハニカ
ム２２は回転軸２０_aが回軸すれば斜流フアン又
は斜流ポンプのそれぞれのインペラ的作用をす
る。第７図の場合傾斜したハニカム２２を静止部
材１０_a内に収容し、かつ回転軸２０_aの回転によ
りハニカム２２から吐出される流体を円滑にその
流動方向を変えなければならないのでハニカム２
２の配置されている部分は回転軸２０_aにおける
拡径部２０_bの低圧P₂流体側端部近傍に対向する
静止部材１０_aにおける回転軸２０_a貫通孔の位置
に段部を形成して拡径部が静止部材１０_aの低圧
P₂流体側側壁まで形成され該拡径部の段部のコー
ナには適当なＲ部が付けられている。なお第４図
から第７図にわたり同一部分はそれぞれ同一符号
にて示してある。

この発明は叙上の構成を有するので、第４図に
示す実施例の構造においては、回転軸２０_aの回
転にともないハニカム２２内に充満している漏洩
流体は遠心力によりハニカム２２の外周に吐出さ
れるがこの吐出流体を補うため軸封出口側の低圧
P₂流体が回転軸２０_aに立設された突起部２４…
間の流体通路２４′…を通つて空所２３に流れ込
む。一方ハニカム２２から吐出された漏洩流体は
ハニカム２２に対向する静止部材１０_aにおける
回転軸貫通孔の内周壁に衝突し、一部は前記貫通
孔内周壁と回転軸２０_aの外周に接着されたハニ
カム２１，２２とが形成する漏洩流体通路を通つ
て低圧P₂流体方向に、及び一部は前記通路を通つ
て高圧P₁流体方向にそれぞれ流れ、この後者の流
れは高圧P₁流体側から前記通路を進行して来る漏
洩流体と対向衝突しその進行を防害し、前者の流
れはハニカム２２を介して循環して漏洩流体出口
部に流体カーテンを形成する。此等漏洩流体の流
れは第４図第６図、第７図において太線矢印で示
す通りであり、この漏洩流体の流れは回転軸２０
_aの回転軸の回転中は定常的に維持されて高圧P₁
流体の軸封部えの漏洩が防害されると共に低圧P₂
流体側えの漏出が低減される。第６図においては
ハニカム２２に対向する部分の静止部材１０_aに
おける回転軸２０_aの貫通孔が段部を形成して静
止部材１０_aの低圧P₂流体側側壁まで拡径されて
いるので回転軸２０_aの回転にともなうハニカム
２２から吐出される漏洩流体は第４図に示す実施
例の場合よりも多くなりこのため軸封部の低圧P₂
流体側に、より強力な流体カーテンが太線矢印の
様に形成される。又ハニカム２２の遠心フアン又
は遠心ポンプのそれぞれのインペラ的作用はハニ
カムの高さh₂が大きいほど強くなるからその高さ
h₂をハニカム２１の高さh₁より大きくすることも
できる。第７図に示す実施例においてはハニカム
２２が傾斜して設けられているので該ハニカム２
２は回転軸２０_aの回転により斜流フアン又は斜
流ポンプのそれぞれのインプラ的作用をなしハニ
カム２１及び２２の外周部えの漏洩流体の流れは
第４図、第６図にそれぞれ示す突施例の場合より
円滑となりハニカム２２を介しての漏洩流体の循
環量は多くなる。又ハニカム２２部分の静止部材
１０_aにおける回転軸２０_aの貫通孔に段部を形成
して静止部材１０_aの低圧P₂流体側側壁まで拡径
部が形成されているのでハニカム２２の漏洩流体
の吐出側圧力P₃を高めてP₃＞P₂とすることができ
高圧P₁流体の圧力P₁との差圧をP₁−P₃＜P₁−P₂と
することができ、高圧P₁流体の漏洩低減効果を大
きくすることができる。

この発明は叙上の構成及び作用を有するので、
この発明に従えば、流体機械における静止部材を
貫通する回転軸貫通部にハニカムを採用した軸封
装置において、軸封装置出口部における簡単な構
造により軸封装置入口部から進入する漏洩高圧流
体の有効流路面積を回転軸の回転中は軸封装置出
口側に生ずる循環流により形成される液体カーテ
ンにより効果的に減少せしめると共に軸封部分の
進入高圧流体の流路抵抗をも効果的に増大せしめ
ることができるので、高圧漏洩流体の軸封装置内
えの進入は効果的に低減する、のみならず軸封部
の高圧流体の通路面積を減少させるためその間隙
を広い範囲にわたつて減少せしめたり又は軸封部
を構成するハニカム開口部に凹凸を形成して流路
抵抗を増大せしめる等の面倒複雑な作業を要する
ことがなくなるので、工業上ならびに経済上の効
果は極めて著しい。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はハニカムを採用した従来の
流体機械における回転軸貫通部の軸封装置の説明
用要部縦断面の回転軸中心軸線に対する対称半部
概略図、第３図は第１図及び第２図における−
断面矢視方向図、第４図はこの発明の基本的実
施例の回転軸中心軸線方向縦断面の回転軸中心軸
線に対する対称半部概略図、第５図は第４図にお
ける−断面矢視方向図、第６図、第７図はそ
れぞれこの発明の変形実施例の回転軸中心軸線方
向縦断面の回転軸中心軸線に対する対称半部概略
図である。 １０_a……流体機械の静止部材、２０_a……回転
軸、２０_b……回転軸拡径部、２１，２２……ハ
ニカム、２３……空所、２４……柱状突起、２
４′……流体通路、２９……接着剤、h₁，h₂……
ハニカム高さ、P₁……高圧流体、P₂……P₁に対し
低圧流体、P₃……P₁よりも低く、P₂より高い圧力
を有する圧力流体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 流体機械の静止部材に穿設された貫通孔を貫
   通して配設される回転軸の貫通孔内周面に対向す
   る部分の外周面に一方側端面が閉塞状態に接着剤
   にて接着されたハニカム２１と、前記ハニカム２
   １の漏洩流体出口側基部に該流体の漏出空間に連
   通するよう形成された空所２３と、該空所２３を
   囲繞して一端は回転軸外周面に、他端は該回転軸
   の中心軸線に直角方向の外周面上の放射状位置に
   配設固定された複数個の柱状突起の頂面にそれぞ
   れ接着剤にて接着して前記空所２３の位置にて上
   下両面がそれぞれ開口状態に設けられたハニカム
   ２２とを具える回転軸を、ハニカム２１の上面と
   あらかじめ設定された幅の軸方向間隙を形成する
   内周面と、ハニカム２２から吐出される低圧P₂流
   体が衝突して前記間隙方向と漏洩流体出口方向と
   に分岐して流動せしめる内周面とが形成された貫
   通孔内に配設してなることを特徴とする軸封装
   置。