JP2000120879A - ターボ回転機械の自動調整シール - Google Patents

ターボ回転機械の自動調整シール

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JP2000120879A
JP2000120879A JP10298654A JP29865498A JP2000120879A JP 2000120879 A JP2000120879 A JP 2000120879A JP 10298654 A JP10298654 A JP 10298654A JP 29865498 A JP29865498 A JP 29865498A JP 2000120879 A JP2000120879 A JP 2000120879A
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JP
Japan
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seal
pressure
upstream
pressure action
seal ring
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Pending
Application number
JP10298654A
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English (en)
Inventor
Hikari Tashiro
光 田代
Toshihiro Miyawaki
俊裕 宮脇
Zenichi Yoshida
善一 吉田
Kenji Enomoto
健次 榎本
Satoru Konishi
哲 小西
Eiichiro Watanabe
英一郎 渡辺
Ryutaro Umagoe
龍太郎 馬越
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 蒸気タービン等のターボ回転機械に用いられ
る自動調整シールにおいて、より素早く、より大きい力
で確実に作動し得るようにしたものを提供することを課
題とする。 【解決手段】 シールリングを上流から下流に複数並設
し、各シールリングは回転体の起動・停止時に半径方向
外方に弾性体で付勢され、定格運転時に半径方向内方に
作動流体で押圧されるようにしたものにおいて、前記作
動流体を供給する圧力作用空間を前記各シールリングの
半径方向外側にそれぞれ形成し、各圧力作用空間を連通
する連通孔を設けて構成し、最上流のシールリングに対
応する圧力作用空間に供給された高圧の作動流体が、連
通孔を経て次位以降の下流に位置する圧力作用空間にも
等しく供給されることとなり、対応する各シールリング
は大きな力を得て、素早く、かつ、確実に作動し得るよ
うにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、蒸気タービン、ガ
スタービン、コンプレッサ等のターボ回転機械に用いら
れる自動調整シールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】ターボ回転機械では、一般に、作動流体
の漏洩を低減させて効率向上を目指すために、ダミー環
シール、グランドシール、又は動翼チップシール等の様
に、回転部分とこれに対峙する固定部分との間のシール
について種々の工夫、配慮が払われている。
【0003】これらのシールの内、例えば動翼チップシ
ールを例にとってみると、動翼チップと称呼される動翼
の先端とケーシングとの間にラビリンスブロックが設け
られ、同ラビリンスブロックに植え込まれたラビリンス
フィンと動翼先端との間隔を小さな隙間にしている。
【0004】この隙間は極力小さいことが望ましいが、
一般の回転機械では定常速度にまで昇速する過程におい
て、危険速度を通過し、動翼先端の半径方向振動が大き
くなると、ラビリンスフィンの先端と動翼先端とが接触
することがあるためあまり小さく設定することはできな
い。
【0005】また、運転時には熱膨張により隙間が小さ
くなるので、これも初期隙間をあまり小さくできない理
由の一つとなっている。運転時におけるこれらの状況変
化を織り込んで、前記隙間を限りなく小さくする設計が
試みられると共に、多少の接触が起こっても大事故に至
らないような配慮、工夫がなされている。
【0006】この様な開発努力の結果、ラビリンスシー
ルはクリアランスの設定位置をばね等の弾性体による付
勢で保持し、接触に対しては同弾性体で逃げるようにし
たものから、前記ばね等の弾性体の付勢力の利用に加え
てターボ機械自身の作動流体の圧力を利用し、両者の力
バランスでクリアランスの調整を行う様にしたものへと
技術が進展している状況にある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記した
作動流体の圧力を利用するものにあっては、それでなく
ても狭隘な機械スペースに余裕はないところへ作動流体
を供給するための通路の設置や、弾性体と調和を図るた
めの諸構造を組込む都合上、前記作動流体通路等は必要
最小限の広さしか得られず、関連する摺動接合部分を含
めて各部位を保護し、正常機能の確保のために種々の工
夫が待たれている。
【0008】例えば、起動・停止時に弾性体の付勢力で
所定位置を保持されたシールリングは、定格運転に至っ
て作動流体の圧力が発生した際には、より素早く、より
大きい力を得ることが適切な動作を行うために必須不可
欠となるが、従来の装置としては、この要件を満たすも
のが未だ実用に至っていないという不満がある。
【0009】本発明はこの様な背景下においてなされた
もので、弾性体の付勢力に抗して、より素早く、より大
きい作動流体の押圧を確実に得るようにしたターボ回転
機械の自動調整シールを提供することを課題とするもの
である。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は前記した課題を
解決すべくなされたもので、回転部とこれに対峙する固
定部との間に、ラビリンスフィンを有するシールリング
を上流から下流に複数並設し、各シールリングは回転体
の起動・停止時に半径方向外方に弾性体で付勢され、定
格運転時に半径方向内方に作動流体で押圧されるターボ
回転機械の自動調整シールにおいて、前記作動流体を供
給する圧力作用空間を前記各シールリングの半径方向外
側にそれぞれ形成し、各圧力作用空間を連通する連通孔
を設けたターボ回転機械の自動調整シールを提供するも
のである。
【0011】すなわち、本発明によれば、各シールリン
グの半径方向外側に形成した圧力作用空間は、連通孔で
それぞれ連通されているので、最上流のシールリングに
対応する圧力作用空間に供給された高圧の作動流体が、
次位以降の下流に位置する圧力作用空間にも等しく供給
されることとなり、対応する各シールリングは大きな力
を得て、素早く、かつ、確実に作動し、シール効率の向
上を図るようにしたものである。
【0012】また本発明は、前記各圧力作用空間を連通
する連通孔に代えて、最上流のシールリングの上流側か
ら同最上流のシールリングの圧力作用空間をバイパスし
て次位以降のシールリングの圧力作用空間を連通する連
通孔を設けたターボ回転機械の自動調整シールを提供す
るものである。
【0013】すなわち、本発明によれば、各シールリン
グの半径方向外側に形成した圧力作用空間は、最上流の
シールリングに対応するものを除き、最上流のシールリ
ングの上流側から連通孔で連通されているので、次位以
降の圧力作用空間には、最上流のシールリングに対応す
る圧力作用空間と実質的に等しい作動流体が、ほぼ同時
に供給されることとなり、対応する各シールリングは大
きな力を得て、素早く、かつ、確実に作動し、シール効
率の向上を図るようにしたものである。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の実施の第1形態を図1に
より説明する。
【0015】1はロータ軸で、その周囲にはシールリン
グ受2が配置され、また同シールリング受2には前記ロ
ータ軸1の周面に向かって延びるシールフィン6をそれ
ぞれ植え込んだシールリング3、4、5が上流の高圧側
から下流の低圧側に順次並設されている。
【0016】各シールリング3、4、5はそれぞれ半径
方向外側に圧力作用空間3a、4a、5aを設け、同圧
力作用空間3a、4a、5aはシールリング受2に設け
た共通の連通孔7で連通されている。
【0017】前記のように構成された本実施の形態によ
れば、回転機械が起動し、増速して定格運転に入り、作
動流体の圧力が立つと、高圧側のシールリング3から次
位のシールリング4、更に下流のシールリング5の順番
に、それぞれのシールフィン6のシール作用による時間
差と圧力差を持って順次作動流体が充満し、それぞれの
シールリング3、4、5とシールリング受2との隙間を
経て各圧力作用空間3a、4a、5aに作動流体が供給
される態勢となる。
【0018】しかし、ここで各圧力作用空間3a、4
a、5aは、連通孔7で連通されているので、最上流の
圧力作用空間3aに真先に供給された作動流体が、同圧
力作用空間3aと実質的に同時に他の圧力作用空間4
a、5aにも供給され、各シールリング3、4、5は図
示省略のばね等の弾性体の付勢力に抗して半径方向内方
に押圧され、シールフィン6とロータ軸1とのクリアラ
ンスを小さくし、定格運転時のシール形態を得ることに
なる。
【0019】この様に本実施の形態によれば、各圧力作
用空間3a、4a、5aを連通した連通孔7のために、
最上流のシールリング3に対応する圧力作用空間3aに
供給された高圧の作動流体が、次位以降の下流に位置す
る圧力作用空間4a、5aにも等しく供給されることと
なり、対応する各シールリング3、4、5は高圧側に相
当する大きな力を得て、素早く、かつ、確実に作動する
こととなり、シール効率が向上することとなる。
【0020】次に本発明の実施の第2形態について、図
2に基づいて説明する。なお、前記した実施の第1形態
と同一の部分については図中同一の符号を付して示し、
重複する説明は省略して説明を簡潔にする。
【0021】本実施の形態は、前記実施の第1形態のも
のが各シールリング3、4、5に対応する圧力作用空間
3a、4a、5aを連通孔7で連通していたのに対し、
最上流のシールリング3に対応する圧力作用空間3aを
バイパスし、次位以降の圧力作用空間4a、5aを前記
最上流のシールリング3の上流位置から連通孔8で連通
したものである。
【0022】この連通孔8が回転機械内に開口する位置
は、図2の表示からも理解できる様に、最上流のシール
リング3との間に圧損を生じる部材は格別介在しないの
で、同シールリング3と実質的に等しい圧力域となる。
【0023】作動流体の圧力が機能する各圧力作用空間
3a、4a、5aにおいて圧力の大きさについて差違を
求めれば、シールリング3とシールリング受2との隙間
を経て圧力作用空間3aに至る経路と、連通孔8の内部
を経て圧力作用空間4a、5aに至る経路の差であり、
両者に大差はない。
【0024】しかし前記実施の第1形態のものと対比し
てみれば、前記実施の第1形態のものでは、圧力作用空
間4a、5aに供給される作動流体は、圧力作用空間3
aを経由していたのに対して本実施の形態では直接供給
されるので、時間差がなくなり、圧力作用空間4a、5
aの機能が向上することとなる。
【0025】すなわち、本実施の形態においては前記実
施の第1形態より一層素早く反応し、作動流体の押圧力
も甲乙つけがたく、共に十分な効果的なシール装置を得
るものである。
【0026】以上、本発明を図示の実施の形態について
説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、
本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えて
よいことはいうまでもない。
【0027】例えば、前記各実施の形態は、シールリン
グを3個並設したものを具体的に図示しており、このよ
うな配列ではグランドシール、ダミーシールへの適用が
適当に見えるが、各シールリングの配列位置をタービン
における各段落に振り分ければ、そっくりそのまま動
翼、静翼のチップシールとして適用され得るものであ
り、本発明がこれらの範囲を含むことは勿論である。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、回
転部とこれに対峙する固定部との間に、ラビリンスフィ
ンを有するシールリングを上流から下流に複数並設し、
各シールリングは回転体の起動・停止時に半径方向外方
に弾性体で付勢され、定格運転時に半径方向内方に作動
流体で押圧されるターボ回転機械の自動調整シールにお
いて、前記作動流体を供給する圧力作用空間を前記各シ
ールリングの半径方向外側にそれぞれ形成し、各圧力作
用空間を連通する連通孔を設けているので、各シールリ
ングの半径方向外側に形成した圧力作用空間は、連通孔
でそれぞれ連通されて、最上流のシールリングに対応す
る圧力作用空間に供給された高圧の作動流体が、次位以
降の下流に位置する圧力作用空間にも等しく供給される
こととなり、対応する各シールリングは大きな力を得
て、素早く、かつ、確実に作動し、シール効率を向上し
た自動調整シールを得ることが出来たものである。
【0029】また請求項2の発明によれば、前記ターボ
回転機械の自動調整シールにおいて、前記各圧力作用空
間を連通する連通孔に代えて、最上流のシールリングの
上流側から同最上流のシールリングの圧力作用空間をバ
イパスして次位以降のシールリングの圧力作用空間を連
通する連通孔を設けているので、各シールリングの半径
方向外側に形成した圧力作用空間は、最上流のシールリ
ングに対応するものを除き、最上流のシールリングの上
流側から連通孔で連通され、次位以降の圧力作用空間に
は、最上流のシールリングに対応する圧力作用空間と実
質的に等しい作動流体が、ほぼ同時に供給されることと
なり、対応する各シールリングは大きな力を得て、素早
く、かつ、確実に作動し、シール効率を向上した自動調
整シールを得ることが出来たものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の第1形態に係るターボ回転機械
の自動調整シールの概要を示す説明図である。
【図2】本発明の実施の第2形態に係るターボ回転機械
の自動調整シールの概要を示す説明図である。
【符号の説明】
1 ロータ軸 2 シールリング受 3、4、5 シールリング 6 シールフィン 7、8 連通孔 3a、4a、5a 圧力作用空間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 善一 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 榎本 健次 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 小西 哲 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 渡辺 英一郎 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 馬越 龍太郎 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 Fターム(参考) 3G002 HA05 HA07 HA10 3J043 AA16 BA09 CA04 DA05 HA04

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転部とこれに対峙する固定部との間
    に、ラビリンスフィンを有するシールリングを上流から
    下流に複数並設し、各シールリングは回転体の起動・停
    止時に半径方向外方に弾性体で付勢され、定格運転時に
    半径方向内方に作動流体で押圧されるターボ回転機械の
    自動調整シールにおいて、前記作動流体を供給する圧力
    作用空間を前記各シールリングの半径方向外側にそれぞ
    れ形成し、各圧力作用空間を連通する連通孔を設けたこ
    とを特徴とするターボ回転機械の自動調整シール。
  2. 【請求項2】 前記各圧力作用空間を連通する連通孔に
    代えて、最上流のシールリングの上流側から同最上流の
    シールリングの圧力作用空間をバイパスして次位以降の
    シールリングの圧力作用空間を連通する連通孔を設けた
    ことを特徴とする請求項1に記載のターボ回転機械の自
    動調整シール。
JP10298654A 1998-10-20 1998-10-20 ターボ回転機械の自動調整シール Pending JP2000120879A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6976680B2 (en) 2001-09-28 2005-12-20 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Shaft seal structure and turbine
US20120293585A1 (en) * 2011-05-20 2012-11-22 Seiko Epson Corporation Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus
KR20170061154A (ko) 2014-10-30 2017-06-02 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 클리어런스 제어형 시일 구조

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