| 研究概要 |
新しい形式の非接触端面シールの基礎特性が調べられた. 低圧側が液体で満たされている場合には潤滑方程式は圧力に関して線形であるので, 静止膜力係数, 回転膜力係数, 静止漏れ係数, 回転漏れ係数をすきまの関数として知ることにより, シール特性を評価することができた. さらにこれらの係数により任意のシール差圧, 回転速度における作動特性を計算できた.
以上の研究より次のことが明らかになった.
1.回転時には, レイリーステップ効果によって容易に非接触状態が実現でき, シールは摩耗を伴わないで作動する
2.ポンピング・グルーブの効果により, 流体はシールの低圧側から高圧側へ送りこまれる. ただし限界速度が存在し, それより高速ではすきまが増大して正味の漏れ量が正となる
3.本シールの潤滑膜は高い剛性を有するので, 微小すきまで作動させれば高圧の流体に対する完全密封が可能である.
以上の理論結果を検証するため新しい実験装置が製作され, 作動中にバランス比を連続的かつ正確に調節することができた. 実験結果は理論予測を完全に裏付けるものであった.
低圧側が気体の場合には, ポンピング・グルーブ内にキャビテーションが発生してポンピング作用を調節することにより, ゼロ漏れ作動が達成された. キャビテーション界面は安定しており, 気体の混入によるシールブレークダウン現象は見られなかった. 限界速度以上になれば, すきまの不連続な増加とともに漏れが生じた. 以上の変化において増速時と減速時でヒステリシス現象が見られた. 実験によって以上の変化がキャビテーションの発生, 消滅によることが示された. シールの潤滑密封特性に関する最適設計手法が確立された.
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