JP2002323144A - Labyrinth seal for fluid machine - Google Patents
Labyrinth seal for fluid machineInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、流体機械のラビリ
ンスシールに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a labyrinth seal for a fluid machine.
【0002】[0002]
【従来の技術】ロータを備えた流体圧縮機械は、高圧側
から低圧側への流体の漏れを低減するために、ロータの
外周に微小間隙を介してその先端を対向させた金属製の
フィンを有するラビリンスシールを備える。このラビリ
ンスシールは、その外周に位置するケーシングに固定し
て支持する。2. Description of the Related Art In a fluid compression machine having a rotor, a metal fin having a tip opposed to an outer periphery of a rotor through a minute gap is provided in order to reduce fluid leakage from a high pressure side to a low pressure side. A labyrinth seal. The labyrinth seal is fixed and supported on a casing located on the outer periphery thereof.
【0003】このラビリンスシールのフィンの先端とロ
ータの対向間隙は、小さくすることによりシール効果が
向上するが、加工誤差や組み立て誤差あるいは歪みなど
によってフィンの先端がロータに接触して該ロータを損
傷する事態を招来するのを避けるために、小さくするこ
とには限界がある。[0003] The sealing effect is improved by reducing the gap between the tip of the fin of the labyrinth seal and the rotor, but the tip of the fin comes into contact with the rotor due to processing errors, assembly errors or distortion, and the rotor is damaged. There is a limit to how small you can make it to avoid inducing situations.
【0004】そのために、万一の接触に備えて、フィン
をロータよりも柔らかい材質であるアルミニウムやアル
ミニウム合金で形成している。For this reason, the fins are formed of aluminum or an aluminum alloy, which is softer than the rotor, in case of emergency contact.
【0005】また、特開平7−317913号公報や特
開平11−236977号公報には、金属製心板片にフ
ッ素系樹脂やゴム等の弾性体の表皮部を形成し、この表
皮部に円環状の凹条または凸条を形成してラビリンスシ
ールを構成したり、フィン自体をフッ素系樹脂やゴム等
の弾性体で構成したラビリンスシールが記載されてい
る。In Japanese Patent Application Laid-Open Nos. Hei 7-317913 and Hei 11-236977, a metal core plate piece is formed with a skin portion made of an elastic body such as a fluororesin or rubber, and a circle is formed on the skin portion. A labyrinth seal is described in which an annular concave or convex ridge is formed to form a labyrinth seal, or a fin itself is formed of an elastic body such as a fluororesin or rubber.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】金属製のラビリンスシ
ールは、静止側のフィンと回転側のロータは基本的に接
触しないような対向隙間になるよう設計するので、対向
隙間を狭めるには限界がある。そして、対向間隙を無理
に狭くすると、フィンがロータに接触してロータを損傷
する心配がある。The metal labyrinth seal is designed so that the stationary fin and the rotor on the rotating side are opposed to each other so that they basically do not contact each other. is there. If the facing gap is forcibly reduced, the fins may contact the rotor and damage the rotor.
【0007】そして、アルミニウムやアルミニウム合金
は腐食し易い部材であるために、腐食性ガスを扱う流体
圧縮機械のシーリングにアルミニウム製のフィンを備え
たラビリンスシールを使用すると、シール部材が腐食し
て寿命が短くなるという問題がある。Since aluminum and aluminum alloy are easily corroded members, if a labyrinth seal having aluminum fins is used for sealing a fluid compression machine that handles corrosive gas, the seal member is corroded and the life is shortened. Is shortened.
【0008】耐食性に富んだフッ素系樹脂を母材として
形成したフィンは、流体圧力に対して形状維持能力が小
さく、また、周速が100m/sもの高速度で回転する
ロータに対向するラビリンスシールでは、フィンの先端
がロータに接触すると該フィンの先端部が溶解(破損)
してシーリング性能が極端に低下することから、フィン
の先端とロータの対向間隙を小さくすることが困難であ
り、高いシーリング性能を得ることが困難である。A fin formed of a fluorine resin having high corrosion resistance as a base material has a small ability to maintain a shape with respect to fluid pressure, and has a labyrinth seal facing a rotor rotating at a high peripheral speed of 100 m / s. Then, when the tip of the fin contacts the rotor, the tip of the fin melts (breaks)
Since the sealing performance is extremely reduced, it is difficult to reduce the gap between the tip of the fin and the rotor, and it is difficult to obtain high sealing performance.
【0009】本発明の1つの目的は、取り扱う流体が高
圧で、周速度が高いロータに対向して高いシーリング効
果を得ることができる流体機械のラビリンスシールを提
供することにある。An object of the present invention is to provide a labyrinth seal for a fluid machine capable of obtaining a high sealing effect in opposition to a rotor having a high peripheral velocity and handling a high-pressure fluid.
【0010】本発明の他の目的は、更に、耐食性に優れ
た流体機械のラビリンスシールを提供することにある。It is another object of the present invention to provide a labyrinth seal for a fluid machine having excellent corrosion resistance.
【0011】本発明の更に他の目的は、更に、このよう
な流体機械のラビリンスシールを安価に実現することに
ある。Still another object of the present invention is to realize a labyrinth seal for such a fluid machine at low cost.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明は、基本的には、
金属(例えばアルミニウムやアルミニウム合金)製の複
数のフィンとロータとの微小な対向間隙によって高耐圧
で周速度が高いロータに対するシーリング効果を得ると
共に、更に、前記フィンの表面に形成した薄いフッ素系
樹脂の被覆膜によって該フィンの耐食性を高めると共に
前記対向間隙を狭めてシーリング性能を更に高めるもの
である。Means for Solving the Problems The present invention basically comprises:
A small opposing gap between the rotor and a plurality of fins made of metal (for example, aluminum or an aluminum alloy) provides a sealing effect for the rotor having a high withstand pressure and a high peripheral speed, and furthermore, a thin fluorine-based resin formed on the surface of the fin. The coating film described above increases the corrosion resistance of the fins and narrows the facing gap to further enhance the sealing performance.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して説明する。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
【0014】図1は、本発明の一実施の形態を示す流体
機械のラビリンスシールの縦断側面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional side view of a labyrinth seal of a fluid machine showing one embodiment of the present invention.
【0015】この実施の形態において、鉄製のロータ1
の外周面に微小間隙δを介して複数のフィン2aの先端
を対向させるアルミニウムまたはアルミニウム合金製の
フィン部材2は、流体機械のケーシング3に嵌着して静
止状態に支持する。前記複数のフィン2aは、ロータ1
との対向する不分の断面を鋸歯状となるように形成す
る。そして、このフィン部材2は、更に、各フィン2a
の先端面を含めて流体と接触する表面を耐食性に富んだ
フッ素系樹脂の薄い被覆膜3によって被覆した構成であ
る。In this embodiment, an iron rotor 1
A fin member 2 made of aluminum or an aluminum alloy, with the ends of a plurality of fins 2a opposed to the outer peripheral surface of the fin 2 via a minute gap δ, is fitted to a casing 3 of a fluid machine and supported in a stationary state. The plurality of fins 2a are connected to the rotor 1
Is formed so as to have a sawtooth-shaped cross section opposite to the above. The fin member 2 further includes a fin 2a
In this configuration, the surface including the tip end surface, which comes into contact with the fluid, is covered with a thin coating film 3 of a fluorine-based resin having high corrosion resistance.
【0016】この実施の形態におけるロータ1は、直径
が200mmで100m/sの周速度で回転する。フィ
ン部材2は、5mmのピッチで並べた5枚の5mmの高
さフィン2aを有し、各フィン2aの先端は微小な対向
間隙δ=180μmを介在させて前記ロータ1の外周面
に対向する。この形状は、それ自体で従来のラビリンス
シールにおけるシーリング性能を達成する形態であり、
その対向間隙δは、ロータ1の振動(偏芯)やフィン部
材(フィン)2の通常の変形によっては接触しない値で
ある。The rotor 1 in this embodiment rotates at a peripheral speed of 100 m / s with a diameter of 200 mm. The fin member 2 has five 5 mm-high fins 2a arranged at a pitch of 5 mm, and the tip of each fin 2a faces the outer peripheral surface of the rotor 1 with a small opposing gap δ = 180 μm. . This shape is a form that achieves the sealing performance of a conventional labyrinth seal by itself,
The facing gap δ is a value that does not come into contact due to vibration (eccentricity) of the rotor 1 or normal deformation of the fin member (fin) 2.
【0017】そして、このフィン部材2を各フィン2a
の表面を覆うフッ素系樹脂の薄い被覆膜3は、60μm
の厚さに形成する。このフッ素系樹脂の薄い被覆膜3
は、スプレーによる吹き付けによって塗布した後に焼き
付けを施すことによってエナメル皮膜として形成するこ
とにより、溶射タイプのコーティングに比べて作業は容
易で、材料も安価なことから低コストで形成することが
できる。The fin member 2 is connected to each fin 2a.
The thin coating film 3 of fluororesin covering the surface of
Formed to a thickness of This fluororesin thin coating film 3
Is formed as an enamel film by applying after spraying with a spray and then baking, so that the operation is easier and the material is inexpensive as compared with the thermal spray type coating, so that it can be formed at low cost.
【0018】このように構成した流体機械のラビリンス
シールは、金属(アルミニウムまたはアルミニウム合
金)製の各フィン2aとロータ1の間の基本的な高耐圧
のシーリング性能は、それら自体で実現すると共に、各
フィン2aの先端を含めて形成した薄い被覆膜3によっ
てロータ1の間の実質的な対向間隙δ’を該被覆膜3の
厚さ分だけ狭くすることができる(δ’=180−60
=120μm)ことから、シーリング性能を更に向上さ
せることができる。The labyrinth seal of the fluid machine constructed as described above realizes a basic high pressure-resistant sealing performance between each fin 2a made of metal (aluminum or aluminum alloy) and the rotor 1 by itself, and The substantial facing gap δ ′ between the rotors 1 can be reduced by the thickness of the coating film 3 by the thin coating film 3 formed including the tip of each fin 2a (δ ′ = 180−). 60
= 120 μm), the sealing performance can be further improved.
【0019】また、耐食性のフッ素系樹脂の薄い被覆膜
3で表面が覆われたフィン2aは流体に触れて腐食する
こともなくなり、長寿命となる。Further, the fins 2a whose surfaces are covered with the thin coating film 3 of a corrosion-resistant fluororesin do not come into contact with the fluid and corrode, so that the fins 2a have a long life.
【0020】そして、何等かの原因によってロータ1の
外周面とフィン2aの先端の対向間隙が更に狭くなるこ
とによって接触するのはロータ1とフィン2aに形成し
た被覆膜3であることから、被覆膜3が損傷するだけで
ロータ1を損傷することがなく、また、フィン2aが損
傷することもないので、シーリング性能の低下も軽減す
ることができる。また、損傷した被覆膜3は、再塗布す
ることによつて補修することが容易である。Since the facing gap between the outer peripheral surface of the rotor 1 and the tip of the fin 2a becomes narrower for some reason, the rotor 1 and the coating film 3 formed on the fin 2a come into contact with each other. Since only the coating film 3 is not damaged and the rotor 1 is not damaged, and the fins 2a are not damaged, a decrease in sealing performance can be reduced. Further, the damaged coating film 3 can be easily repaired by re-application.
【0021】図2は、本発明の他の実施の形態を示す流
体機械のラビリンスシールの縦断側面図である。この実
施の形態は、各フィンの先端面を含めて流体と接触する
表面を耐食性に富んだフッ素系樹脂の薄い被覆膜を重ね
塗りによって被覆した構成である。その他の構成は前述
した実施の形態と同一であるので、同一の参照符号を付
して重複する説明を省略する。FIG. 2 is a longitudinal sectional side view of a labyrinth seal of a fluid machine showing another embodiment of the present invention. In this embodiment, the surface of each fin, including the tip surface, which comes into contact with the fluid, is coated with a thin coating film of a fluorine-based resin having high corrosion resistance by repeated coating. Other configurations are the same as those of the above-described embodiment, and therefore, the same reference numerals are given and duplicate description will be omitted.
【0022】この実施の形態において、各フィン2aの
先端面を含めて流体と接触する表面を覆う耐食性に富ん
だフッ素系樹脂の薄い被覆膜3は、フッ素系樹脂を重ね
塗りによって2層の被覆膜3a,3bで構成した形態で
ある。In this embodiment, the thin coating film 3 made of a highly corrosion-resistant fluororesin covering the surface that comes into contact with the fluid, including the tip surface of each fin 2a, is formed of two layers of fluororesin by overcoating. This is a mode constituted by the coating films 3a and 3b.
【0023】このような2層の被覆膜3a,3bによっ
て被覆膜3を構成することにより、ピンホールのない高
信頼性の被覆膜3を形成して耐食性を一層向上すること
ができ、また、フィン2aの先端とロータ1の間の実質
的な対向間隙を更に狭めることができる(δ”=180
−120=60μm)ことから、シーリング性能を一層
向上させることができる。By forming the coating film 3 with such two coating films 3a and 3b, a highly reliable coating film 3 without pinholes can be formed, and the corrosion resistance can be further improved. Further, the substantial opposing gap between the tip of the fin 2a and the rotor 1 can be further reduced (δ ″ = 180).
(−120 = 60 μm), so that the sealing performance can be further improved.
【0024】フッ素系樹脂は、熱膨張係数が大きいこと
から、それ自体を母材にしてフィンを形成し、または母
材や芯金に分厚い被覆膜を形成を形成してフィンを構成
することは、ロータとの接触による樹脂層の溶解(破
損)によるシーリング性能の大幅な低下を招来すること
になる。従って、何れの実施の形態においても、金属製
のフィン2aは、それ自体の先端がロータ1の外周面と
の間に接触回避と基本的なシーリング性能を得るために
必要な対向間隙を介在させて対向するように形成し、フ
ッ素系樹脂膜3(3a,3b)は、前記フィン2aの表
面を覆って耐食性を向上させるように該フィン2aの表
面に薄く形成することによって、結果的に対向間隙も狭
めることができるようにも機能させることが重要であ
る。Since the fluorine-based resin has a large coefficient of thermal expansion, it is necessary to form a fin using itself as a base material, or to form a thick coating film on a base material or a core metal to form a fin. This leads to a significant decrease in sealing performance due to dissolution (breakage) of the resin layer due to contact with the rotor. Therefore, in any of the embodiments, the metal fin 2a has an opposing gap necessary for avoiding contact and obtaining basic sealing performance between the tip of itself and the outer peripheral surface of the rotor 1. The fluorinated resin film 3 (3a, 3b) is thinly formed on the surface of the fin 2a so as to cover the surface of the fin 2a and improve the corrosion resistance. It is important that it works so that the gap can also be reduced.
【0025】[0025]
【発明の効果】本発明は、基本的には、金属(例えばア
ルミニウムやアルミニウム合金)製の複数のフィンとロ
ータとの微小な対向間隙によって高耐圧で周速度が高い
ロータに対するシーリング効果を得ることができ、更
に、フィンの表面に形成した薄いフッ素系樹脂の被覆膜
によって該フィンの耐食性を高めると共に前記対向間隙
を狭めてシーリング性能を更に高めることができる。The present invention basically provides a sealing effect for a rotor having a high withstand pressure and a high peripheral speed by a small opposing gap between a rotor and a plurality of fins made of metal (for example, aluminum or an aluminum alloy). Further, the thin fluorinated resin coating film formed on the surface of the fin enhances the corrosion resistance of the fin and narrows the facing gap to further enhance the sealing performance.
【0026】また、フィンに対するフッ素系樹脂の被覆
膜は、吹き付けによって塗布した後に焼き付けることに
よって、安価に形成することができる。Further, the coating film of the fluororesin on the fins can be formed at low cost by baking after coating by spraying.
【図1】本発明の一実施の形態を示す流体機械のラビリ
ンスシールの縦断側面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional side view of a labyrinth seal of a fluid machine showing one embodiment of the present invention.
【図2】本発明の他の実施の形態を示す流体機械のラビ
リンスシールの縦断側面図である。FIG. 2 is a longitudinal sectional side view of a labyrinth seal of a fluid machine showing another embodiment of the present invention.
1…ロータ、2…フィン部材、2a…フィン、3,3
a,3b…被覆膜、4…ケーシング。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotor, 2 ... Fin member, 2a ... Fin, 3, 3
a, 3b: coating film, 4: casing.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3H022 AA02 BA06 CA33 CA51 DA14 DA19 3H040 AA01 AA07 CC01 CC04 CC11 CC14 CC16 DD01 DD07 DD36 3J042 AA03 AA04 BA01 CA10 DA01 DA20 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 3H022 AA02 BA06 CA33 CA51 DA14 DA19 3H040 AA01 AA07 CC01 CC04 CC11 CC14 CC16 DD01 DD07 DD36 3J042 AA03 AA04 BA01 CA10 DA01 DA20
Claims (4)
小間隙を介して対向させたラビリンスシールにおいて、 前記フィンの先端を含む表面にフッ素系樹脂の薄い被覆
膜を形成したことを特徴とする流体機械のラビリンスシ
ール。1. A labyrinth seal in which the tip of a metal fin is opposed to the outer periphery of a rotor via a minute gap, wherein a thin coating film of a fluororesin is formed on a surface including the tip of the fin. Labyrinth seal for fluid machinery.
覆膜は、エナメル皮膜としたことを特徴とする流体機械
のラビリンスシール。2. A labyrinth seal for a fluid machine according to claim 1, wherein said fluororesin coating film is an enamel film.
アルミニウムあるいはアルミニウム合金で形成したこと
を特徴とする流体機械のラビリンスシール。3. A labyrinth seal for a fluid machine according to claim 1, wherein said fins are formed of aluminum or an aluminum alloy.
小間隙を介して対向させたラビリンスシールにおいて、 前記微小間隙が基本的なシーリング性能を達成する値と
なるように前記フィンを形成し、前記フィンの先端を含
む表面にフッ素系樹脂の薄い被覆膜を形成したことを特
徴とする流体機械のラビリンスシール。4. A labyrinth seal in which the tip of a metal fin is opposed to the outer periphery of a rotor via a minute gap, wherein the fin is formed such that the minute gap has a value that achieves basic sealing performance. A labyrinth seal for a fluid machine, wherein a thin coating film of a fluorine resin is formed on a surface including a tip of the fin.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001129038A JP2002323144A (en) | 2001-04-26 | 2001-04-26 | Labyrinth seal for fluid machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2001129038A JP2002323144A (en) | 2001-04-26 | 2001-04-26 | Labyrinth seal for fluid machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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ID=18977628
Family Applications (1)
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JP2001129038A Pending JP2002323144A (en) | 2001-04-26 | 2001-04-26 | Labyrinth seal for fluid machine |
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JP (1) | JP2002323144A (en) |
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2001
- 2001-04-26 JP JP2001129038A patent/JP2002323144A/en active Pending
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