JP2002228014A - ラビリンスシール - Google Patents
ラビリンスシールInfo
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- JP2002228014A JP2002228014A JP2001028627A JP2001028627A JP2002228014A JP 2002228014 A JP2002228014 A JP 2002228014A JP 2001028627 A JP2001028627 A JP 2001028627A JP 2001028627 A JP2001028627 A JP 2001028627A JP 2002228014 A JP2002228014 A JP 2002228014A
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- stationary body
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 効率のよいラビリンスシールの提供。
【解決手段】 Ｌ１を段差（２２１）と第１フィン（３
０１）の径方向内側先端の間の軸方向距離、Ｌ２を段差
（２２１）と第２フィン（３０２）の径方向内側先端の
間の軸方向距離、Ｈ１を回転体（２００）の第１径部
（２０１）と第２径部（２０２）の半径の差、すなわ
ち、段差の段差量、Ｈ２：回転体第２径部表面（２１
２）と静止体内壁面（１１０）の間の距離、δを第１、
第２フィンと対向面との隙間としたときに、以下の
（１）〜（４）を満たすようにされている。 ３．５＜Ｈ２／δ＜ ６……（１） Ｈ１／δ＞ ２……（２） Ｌ１／δ＜１５……（３） Ｌ２／δ＞ ２……（４）
０１）の径方向内側先端の間の軸方向距離、Ｌ２を段差
（２２１）と第２フィン（３０２）の径方向内側先端の
間の軸方向距離、Ｈ１を回転体（２００）の第１径部
（２０１）と第２径部（２０２）の半径の差、すなわ
ち、段差の段差量、Ｈ２：回転体第２径部表面（２１
２）と静止体内壁面（１１０）の間の距離、δを第１、
第２フィンと対向面との隙間としたときに、以下の
（１）〜（４）を満たすようにされている。 ３．５＜Ｈ２／δ＜ ６……（１） Ｈ１／δ＞ ２……（２） Ｌ１／δ＜１５……（３） Ｌ２／δ＞ ２……（４）
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は回転流体機械の回転
体と静止体の間の環状の間隙における漏れ流れを抑制す
るためのラビリンスシールに関する。
体と静止体の間の環状の間隙における漏れ流れを抑制す
るためのラビリンスシールに関する。
【０００２】
【従来の技術】回転流体機械の静止体と回転体の環状の
間隙における漏れ流れを抑制するためのラビリンスシー
ルが各種提案されている。例えば、均等径の静止体、回
転体の一方、または、両方に、対向する側に向かって径
方向に延伸するフィンを取り付けたもの、あるいは、さ
らに、回転体の一方、または、両方を多段形状にし、そ
の、一方、または、両方に、対向する側に向かって径方
向に延伸するフィンを取り付けたものがある。後者の例
としては、特開平１１−１４８３０７号に記載のものが
ある。
間隙における漏れ流れを抑制するためのラビリンスシー
ルが各種提案されている。例えば、均等径の静止体、回
転体の一方、または、両方に、対向する側に向かって径
方向に延伸するフィンを取り付けたもの、あるいは、さ
らに、回転体の一方、または、両方を多段形状にし、そ
の、一方、または、両方に、対向する側に向かって径方
向に延伸するフィンを取り付けたものがある。後者の例
としては、特開平１１−１４８３０７号に記載のものが
ある。
【０００３】ところで、本願発明者は、上記のように、
段差を有する、静止体、あるいは、回転体にフィンを取
り付けた場合には、フィンには流路を絞るという効果の
他に、フィン手前にフィン先端と対向面との間の隙間を
流れる洩れ流れと逆の流れの渦を形成して、それにより
洩れ流れを抑制するという効果も得ることができるとい
う知見を得た。ところが、前記公報のラビリンスシール
では上記のようなフィンによる渦の形成による効果を利
用しておらず効率が悪い。
段差を有する、静止体、あるいは、回転体にフィンを取
り付けた場合には、フィンには流路を絞るという効果の
他に、フィン手前にフィン先端と対向面との間の隙間を
流れる洩れ流れと逆の流れの渦を形成して、それにより
洩れ流れを抑制するという効果も得ることができるとい
う知見を得た。ところが、前記公報のラビリンスシール
では上記のようなフィンによる渦の形成による効果を利
用しておらず効率が悪い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題に
鑑み、フィンの効果を充分に発揮できる効率的なラビリ
ンスシールを提供することを目的とする。
鑑み、フィンの効果を充分に発揮できる効率的なラビリ
ンスシールを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、円筒状の静止体の内壁面内部を回転体が回転する流
体回転機械の、回転体表面と静止体内壁面の間の、一方
が流体の高圧側に通じ他方が流体の低圧側に通じる間隙
に設けられるラビリンスシールであって、 静止体と回転体の、少なくとも一方が、段差を有する多
段構造にされ複数の径を有し、段差の高圧側と低圧側に
それぞれ、静止体内壁面と回転体表面の一方に取り付け
られ他方の近傍まで径方向に延伸する高圧側フィンと低
圧側フィンを設け、 Ｈ１：段差の高さ Ｈ２：段差の低圧側の静止体内壁面と回転体表面の間の
間隙の大きさ Ｌ１：高圧側フィンと段差の間の軸方向距離 Ｌ２：低圧側フィンと段差の間の軸方向距離 δ：高圧側フィン、および、低圧側フィンの径方向の先
端と、この先端に対向する静止体内壁面、あるいは、回
転体表面の間の隙間の大きさ、 としたときに、 ３．５＜Ｈ２／δ＜ ６……（１） Ｈ１／δ＞ ２……（２） Ｌ１／δ＜１５……（３） Ｌ２／δ＞ ２……（４） であるようにし、 低圧側フィンの高圧側に、低圧側フィンの径方向の先端
と、この先端に対向する静止体内壁面、あるいは、回転
体表面の間の隙間を低圧側に流れる流れに逆行して接す
る渦流れを発生させる、ことを特徴とするラビリンスシ
ールが提供される。
ば、円筒状の静止体の内壁面内部を回転体が回転する流
体回転機械の、回転体表面と静止体内壁面の間の、一方
が流体の高圧側に通じ他方が流体の低圧側に通じる間隙
に設けられるラビリンスシールであって、 静止体と回転体の、少なくとも一方が、段差を有する多
段構造にされ複数の径を有し、段差の高圧側と低圧側に
それぞれ、静止体内壁面と回転体表面の一方に取り付け
られ他方の近傍まで径方向に延伸する高圧側フィンと低
圧側フィンを設け、 Ｈ１：段差の高さ Ｈ２：段差の低圧側の静止体内壁面と回転体表面の間の
間隙の大きさ Ｌ１：高圧側フィンと段差の間の軸方向距離 Ｌ２：低圧側フィンと段差の間の軸方向距離 δ：高圧側フィン、および、低圧側フィンの径方向の先
端と、この先端に対向する静止体内壁面、あるいは、回
転体表面の間の隙間の大きさ、 としたときに、 ３．５＜Ｈ２／δ＜ ６……（１） Ｈ１／δ＞ ２……（２） Ｌ１／δ＜１５……（３） Ｌ２／δ＞ ２……（４） であるようにし、 低圧側フィンの高圧側に、低圧側フィンの径方向の先端
と、この先端に対向する静止体内壁面、あるいは、回転
体表面の間の隙間を低圧側に流れる流れに逆行して接す
る渦流れを発生させる、ことを特徴とするラビリンスシ
ールが提供される。
【０００６】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
において、フィンが、径方向先端側が取り付け基端側よ
りも、段差に近くなるように、形成されていることを特
徴とするラビリンスシールが提供される。
において、フィンが、径方向先端側が取り付け基端側よ
りも、段差に近くなるように、形成されていることを特
徴とするラビリンスシールが提供される。
【０００７】請求項３の発明によれば、請求項１の発明
において、複数の径は、高圧側から低圧側に向かって、
順次径が増大、または、減少していることを特徴とする
ラビリンスシールが提供される。
において、複数の径は、高圧側から低圧側に向かって、
順次径が増大、または、減少していることを特徴とする
ラビリンスシールが提供される。
【０００８】請求項４の発明によれば、請求項１の発明
において、静止体と回転体の、一方が均等径を有し、他
方が複数の径を有し、高圧側フィンと低圧側フィンがい
ずれも、静止体と回転体の内の均等径を有する方に取り
付けられていることを特徴とするラビリンスシールが提
供される。
において、静止体と回転体の、一方が均等径を有し、他
方が複数の径を有し、高圧側フィンと低圧側フィンがい
ずれも、静止体と回転体の内の均等径を有する方に取り
付けられていることを特徴とするラビリンスシールが提
供される。
【０００９】請求項５の発明によれば、請求項１の発明
において、静止体と回転体の、一方が無段階に増大また
は減少する無段階増減径を有し、他方が複数の径を有
し、高圧側フィンと低圧側フィンがいずれも、静止体と
回転体の内の無段階増減径を有する方に取り付けられて
いることを特徴とするラビリンスシールが提供される。
において、静止体と回転体の、一方が無段階に増大また
は減少する無段階増減径を有し、他方が複数の径を有
し、高圧側フィンと低圧側フィンがいずれも、静止体と
回転体の内の無段階増減径を有する方に取り付けられて
いることを特徴とするラビリンスシールが提供される。
【００１０】請求項６の発明によれば、請求項１の発明
において、静止体と回転体の両方が複数の径を有する多
段構造にされ、静止体と回転体の一方の段差にフィンが
設けられていることを特徴とするラビリンスシールが提
供される。
において、静止体と回転体の両方が複数の径を有する多
段構造にされ、静止体と回転体の一方の段差にフィンが
設けられていることを特徴とするラビリンスシールが提
供される。
【００１１】請求項７の発明によれば、請求項１の発明
において、静止体と回転体の、少なくとも一方が、３以
上の複数の径を有することを特徴とするラビリンスシー
ルが提供される。
において、静止体と回転体の、少なくとも一方が、３以
上の複数の径を有することを特徴とするラビリンスシー
ルが提供される。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の実施の形態を説明する。初めに、第１の実施の形態
について、図１を参照して説明する。静止体１００は均
等径の円筒状の静止体内壁面１１０を有し、その内部を
回転体２００が回転し、その間に間隙が存在するが左側
の間隙が流体の高圧側に通じ、右側の間隙が流体の低圧
側に通じている。回転体２００は小径の第１径部２０１
と大径の第２径部２０２から成り、第１径部２０１と第
２径部２０２の境には径方向に拡がる段差形成面２２１
（以下、単に段差２２１という）がある。その結果、回
転体表面２１０は回転体第１径部表面２１１と回転体第
２径部表面２１２に分けられている。
明の実施の形態を説明する。初めに、第１の実施の形態
について、図１を参照して説明する。静止体１００は均
等径の円筒状の静止体内壁面１１０を有し、その内部を
回転体２００が回転し、その間に間隙が存在するが左側
の間隙が流体の高圧側に通じ、右側の間隙が流体の低圧
側に通じている。回転体２００は小径の第１径部２０１
と大径の第２径部２０２から成り、第１径部２０１と第
２径部２０２の境には径方向に拡がる段差形成面２２１
（以下、単に段差２２１という）がある。その結果、回
転体表面２１０は回転体第１径部表面２１１と回転体第
２径部表面２１２に分けられている。
【００１３】回転体第１径部表面２１１に対向する静止
体内壁面１１０には回転体第１径部表面２１１に向かっ
て延伸する第１フィン３０１が取り付けられ、第１フィ
ン３０１の内周側先端と回転体第１径部表面２１１の間
には隙間δが確保されている。同様に、回転体第２径部
表面２１２に対向する静止体内壁面１１０には回転体第
２径部表面２１２に向かって延伸する第２フィン３０２
が取り付けられ、第２フィン３０２の内周側先端と回転
体第２径部表面２１２の間にも隙間δが確保されてい
る。
体内壁面１１０には回転体第１径部表面２１１に向かっ
て延伸する第１フィン３０１が取り付けられ、第１フィ
ン３０１の内周側先端と回転体第１径部表面２１１の間
には隙間δが確保されている。同様に、回転体第２径部
表面２１２に対向する静止体内壁面１１０には回転体第
２径部表面２１２に向かって延伸する第２フィン３０２
が取り付けられ、第２フィン３０２の内周側先端と回転
体第２径部表面２１２の間にも隙間δが確保されてい
る。
【００１４】流体は、第１フィン３０１、第２フィン３
０２との間を図１に太線の矢印で示すように流れる。す
なわち、先ず、第１フィン３０１の先端と回転体第１径
部表面２１１との隙間を通過した流れは回転体第１径部
表面２１１に沿って直進し、段差２２１に衝突して径方
向外側に転向し、回転体第１径部表面２１１から離れ
る。その後、回転体第１径部表面２１１と対面する静止
体内壁面１１０に衝突して軸方向低圧側へ向かい、さら
に第２フィン３０２に衝突して径方向内側に向かい、さ
らに回転体第２径部表面２１２に衝突して軸方向高圧側
に向かう。
０２との間を図１に太線の矢印で示すように流れる。す
なわち、先ず、第１フィン３０１の先端と回転体第１径
部表面２１１との隙間を通過した流れは回転体第１径部
表面２１１に沿って直進し、段差２２１に衝突して径方
向外側に転向し、回転体第１径部表面２１１から離れ
る。その後、回転体第１径部表面２１１と対面する静止
体内壁面１１０に衝突して軸方向低圧側へ向かい、さら
に第２フィン３０２に衝突して径方向内側に向かい、さ
らに回転体第２径部表面２１２に衝突して軸方向高圧側
に向かう。
【００１５】その結果、静止体内壁面１１０、第２フィ
ン３０２、回転体第２径部表面２１２によって囲まれる
空間５００に渦Ｖが発生し、この渦Ｖが、第２フィン３
０２の先端と回転体第２径部表面２１２との間の隙間を
通過する漏れ流れを妨げるよう作用することが明らかと
なった。そこで、コンパクトで回転力の強い渦Ｖが得ら
れる条件を探求した。以下に、その結果を説明するが、
その説明のために以下のように定義する。 Ｌ１：段差２２１と第１フィン３０１の径方向内側先端
の間の軸方向距離 Ｌ２：段差２２１と第２フィン３０２の径方向内側先端
の間の軸方向距離 Ｈ１：回転体２００の第１径部２０１と大径部２０２の
半径の差、すなわち、段差２０３の段差量 Ｈ２：回転体第２径部表面２１２と静止体内壁面１１０
の間の距離
ン３０２、回転体第２径部表面２１２によって囲まれる
空間５００に渦Ｖが発生し、この渦Ｖが、第２フィン３
０２の先端と回転体第２径部表面２１２との間の隙間を
通過する漏れ流れを妨げるよう作用することが明らかと
なった。そこで、コンパクトで回転力の強い渦Ｖが得ら
れる条件を探求した。以下に、その結果を説明するが、
その説明のために以下のように定義する。 Ｌ１：段差２２１と第１フィン３０１の径方向内側先端
の間の軸方向距離 Ｌ２：段差２２１と第２フィン３０２の径方向内側先端
の間の軸方向距離 Ｈ１：回転体２００の第１径部２０１と大径部２０２の
半径の差、すなわち、段差２０３の段差量 Ｈ２：回転体第２径部表面２１２と静止体内壁面１１０
の間の距離
【００１６】さて、空間５００の大きさに略比例するＨ
２を第２フィン３０１の先端と回転体第２径部表面２１
２との隙間の大きさδで除して無次元化したＨ２／δを
変化させたときの第２フィン３０２の先端と回転体第２
径部表面２１２との間の隙間を通過する洩れ流量を測定
した。図２がその結果を示すグラフであり、Ｈ２／δが
過小であると渦Ｖが形成されなくなることによって漏れ
流量が増加し、Ｈ２／δが過大であると渦Ｖが大きすぎ
回転力が弱いため漏れ流量が増加し、Ｈ２／δが３．５
〜６程度の範囲で漏れ流量は最小となることがわかっ
た。
２を第２フィン３０１の先端と回転体第２径部表面２１
２との隙間の大きさδで除して無次元化したＨ２／δを
変化させたときの第２フィン３０２の先端と回転体第２
径部表面２１２との間の隙間を通過する洩れ流量を測定
した。図２がその結果を示すグラフであり、Ｈ２／δが
過小であると渦Ｖが形成されなくなることによって漏れ
流量が増加し、Ｈ２／δが過大であると渦Ｖが大きすぎ
回転力が弱いため漏れ流量が増加し、Ｈ２／δが３．５
〜６程度の範囲で漏れ流量は最小となることがわかっ
た。
【００１７】また渦Ｖを形成するには第２フィン３０２
の先端と回転体第２径部表面２１２との間の隙間が段差
２２１に近すぎないことが必要であり、そのためには、
Ｌ２／δは２よりも大きくとらなければならないことが
わかった。さらに第１フィン３０１の先端と回転体第１
径部表面２１１との間の隙間からの漏れ流れを確実に段
差２２１に当てて径方向外側へ転向させるためにはＨ１
／δ＞２とすること、Ｌ１／δ＜１５の範囲とする必要
があることが明らかとなった。
の先端と回転体第２径部表面２１２との間の隙間が段差
２２１に近すぎないことが必要であり、そのためには、
Ｌ２／δは２よりも大きくとらなければならないことが
わかった。さらに第１フィン３０１の先端と回転体第１
径部表面２１１との間の隙間からの漏れ流れを確実に段
差２２１に当てて径方向外側へ転向させるためにはＨ１
／δ＞２とすること、Ｌ１／δ＜１５の範囲とする必要
があることが明らかとなった。
【００１８】以上より、下記の式（１）〜（４）を満足
させるようにすることで強い渦Ｖを得られることが明ら
かになった。 ３．５＜Ｈ２／δ＜ ６……（１） Ｈ１／δ＞ ２……（２） Ｌ１／δ＜１５……（３） Ｌ２／δ＞ ２……（４）
させるようにすることで強い渦Ｖを得られることが明ら
かになった。 ３．５＜Ｈ２／δ＜ ６……（１） Ｈ１／δ＞ ２……（２） Ｌ１／δ＜１５……（３） Ｌ２／δ＞ ２……（４）
【００１９】次に、第２の実施の形態について、図３を
参照して説明する。この第２の実施の形態は、第１の実
施の形態とは逆に、静止体１００の方に段差を設け、回
転体２００の方を均等径にしたものである。回転体２０
０は均等径の回転体表面２１０を有し回転する。静止体
１００は大径の第１径部１０１と小径の第２径部１０２
から成り、第１径部１０１と第２径部１０２の境には径
方向内側に拡がる段差形成面１２１（以下、単に段差１
２１という）がある。その結果、静止体内壁面１１０は
大径の静止体第１径部内壁面１１１と静止体第２径部内
壁面１１２に分けられている。
参照して説明する。この第２の実施の形態は、第１の実
施の形態とは逆に、静止体１００の方に段差を設け、回
転体２００の方を均等径にしたものである。回転体２０
０は均等径の回転体表面２１０を有し回転する。静止体
１００は大径の第１径部１０１と小径の第２径部１０２
から成り、第１径部１０１と第２径部１０２の境には径
方向内側に拡がる段差形成面１２１（以下、単に段差１
２１という）がある。その結果、静止体内壁面１１０は
大径の静止体第１径部内壁面１１１と静止体第２径部内
壁面１１２に分けられている。
【００２０】静止体第１径部内壁面１１１に対向する回
転体表面２１０には静止体第１径部内壁面１１１に向か
って延伸する第１フィン３０１が取り付けられ、第１フ
ィン３０１の外周側先端と静止体第１径部内壁面１１１
の間には隙間δが確保されている。同様に、静止体第２
径部内壁面１１２に対向する回転体表面２１０には静止
体第２径部内壁面１１２に向かって延伸する第２フィン
３０２が取り付けられ、第２フィン３０２の外周側先端
と静止体第２径部内壁面１１２の間には隙間δが確保さ
れている。
転体表面２１０には静止体第１径部内壁面１１１に向か
って延伸する第１フィン３０１が取り付けられ、第１フ
ィン３０１の外周側先端と静止体第１径部内壁面１１１
の間には隙間δが確保されている。同様に、静止体第２
径部内壁面１１２に対向する回転体表面２１０には静止
体第２径部内壁面１１２に向かって延伸する第２フィン
３０２が取り付けられ、第２フィン３０２の外周側先端
と静止体第２径部内壁面１１２の間には隙間δが確保さ
れている。
【００２１】第２の実施の形態は上記のように構成さ
れ、流体は、第１フィン３０１、第２フィン３０２との
間を図３に太線の矢印で示すように流れる。すなわち、
先ず、第１フィン３０１の先端と静止体第１径部内壁面
１１１との隙間を通過した流れは静止体第１径部内壁面
１１１に沿って直進し、段差１2１に衝突して径方向内
側に転向し、静止体第１径部内壁面１１１から離れる。
その後、静止体第１径部内壁面１１１と対面する回転体
表面２１０に衝突して軸方向低圧側へ向かい、さらに第
２フィン３０２に衝突して径方向外側に向かい、さらに
静止体第２径部内壁面１１２に衝突して軸方向高圧側に
向かう。その結果、回転体表面２１０、第２フィン３０
２、静止体第２径部内壁面１１２によって囲まれる空間
５００に、渦Ｖが発生する。
れ、流体は、第１フィン３０１、第２フィン３０２との
間を図３に太線の矢印で示すように流れる。すなわち、
先ず、第１フィン３０１の先端と静止体第１径部内壁面
１１１との隙間を通過した流れは静止体第１径部内壁面
１１１に沿って直進し、段差１2１に衝突して径方向内
側に転向し、静止体第１径部内壁面１１１から離れる。
その後、静止体第１径部内壁面１１１と対面する回転体
表面２１０に衝突して軸方向低圧側へ向かい、さらに第
２フィン３０２に衝突して径方向外側に向かい、さらに
静止体第２径部内壁面１１２に衝突して軸方向高圧側に
向かう。その結果、回転体表面２１０、第２フィン３０
２、静止体第２径部内壁面１１２によって囲まれる空間
５００に、渦Ｖが発生する。
【００２２】そして、第１の実施の形態と同様に、 Ｌ１：段差１２１と第１フィン３０１の径方向外側先端
の間の軸方向距離 Ｌ２：段差１２１と第２フィン３０２の径方向外側先端
の間の軸方向距離 Ｈ１：静止体１００の第１径部１０１と第２径部１０２
の半径の差、すなわち、段差１２１の段差量 Ｈ２：静止体第１径部内壁面１１１と回転体表面１１０
の間の距離 と定義したときに、下記を満たすようにすることによ
り、コンパクトで強い渦Ｖを得て洩れ流れを抑制するこ
とができる。 ３．５＜Ｈ２／δ＜ ６……（１） Ｈ１／δ＞ ２……（２） Ｌ１／δ＜１５……（３） Ｌ２／δ＞ ２……（４）
の間の軸方向距離 Ｌ２：段差１２１と第２フィン３０２の径方向外側先端
の間の軸方向距離 Ｈ１：静止体１００の第１径部１０１と第２径部１０２
の半径の差、すなわち、段差１２１の段差量 Ｈ２：静止体第１径部内壁面１１１と回転体表面１１０
の間の距離 と定義したときに、下記を満たすようにすることによ
り、コンパクトで強い渦Ｖを得て洩れ流れを抑制するこ
とができる。 ３．５＜Ｈ２／δ＜ ６……（１） Ｈ１／δ＞ ２……（２） Ｌ１／δ＜１５……（３） Ｌ２／δ＞ ２……（４）
【００２３】次に、第３の実施の形態について説明す
る。図４がこの第３の実施の形態を説明する図であっ
て、図１の第１の実施の形態に対して、第１フィン３０
１は先端が取り付け基端よりも段差側にあるように傾け
て形成されている。このようにすることにより、洩れ流
れが、第２フィン３０２に衝突して径方向内側に向かう
時に、段差２２１の側へ偏向されより強い渦Ｖを得るこ
とができ、その結果、さらに洩れ流れの抑制効果を向上
することができる。
る。図４がこの第３の実施の形態を説明する図であっ
て、図１の第１の実施の形態に対して、第１フィン３０
１は先端が取り付け基端よりも段差側にあるように傾け
て形成されている。このようにすることにより、洩れ流
れが、第２フィン３０２に衝突して径方向内側に向かう
時に、段差２２１の側へ偏向されより強い渦Ｖを得るこ
とができ、その結果、さらに洩れ流れの抑制効果を向上
することができる。
【００２４】次に、第４の実施の形態について説明す
る。図５がこの第４の実施の形態を説明する図であっ
て、図３の第２の実施の形態に対して、第３の実施の形
態と同じ考え方を適用したものである。第１フィン３０
１は先端が取り付け基端よりも段差側にあるように傾け
て形成されている。このようにすることにより、第３の
実施の形態と同様に、洩れ流れが、第２フィン３０２に
衝突して径方向外側に向かう時に、段差１２１の側へ偏
向されより強い渦Ｖを得ることができ、その結果、さら
に洩れ流れの抑制効果を向上することができる。
る。図５がこの第４の実施の形態を説明する図であっ
て、図３の第２の実施の形態に対して、第３の実施の形
態と同じ考え方を適用したものである。第１フィン３０
１は先端が取り付け基端よりも段差側にあるように傾け
て形成されている。このようにすることにより、第３の
実施の形態と同様に、洩れ流れが、第２フィン３０２に
衝突して径方向外側に向かう時に、段差１２１の側へ偏
向されより強い渦Ｖを得ることができ、その結果、さら
に洩れ流れの抑制効果を向上することができる。
【００２５】次に、第５の実施の形態について説明す
る。図６が、この第５の実施の形態を説明する図であっ
て、この第５の実施の形態は、段差を複数連続して形成
したものである。静止体１００は順に径が大きくなる第
１径部１０１、第２径部１０２、第３径部１２１、第４
径部１０４を有し、互いに隣接する各径部の間に、段差
１２１、１２２、１２３、１２４、を有する。回転体２
００は順に径が大きくなる第１径部２０１、第２径部２
０２、第３径部２０３、第４径部２０４を有し、互いに
隣接する各径部の間に、段差２２１、２２２、２２３、
２２４、を有する。
る。図６が、この第５の実施の形態を説明する図であっ
て、この第５の実施の形態は、段差を複数連続して形成
したものである。静止体１００は順に径が大きくなる第
１径部１０１、第２径部１０２、第３径部１２１、第４
径部１０４を有し、互いに隣接する各径部の間に、段差
１２１、１２２、１２３、１２４、を有する。回転体２
００は順に径が大きくなる第１径部２０１、第２径部２
０２、第３径部２０３、第４径部２０４を有し、互いに
隣接する各径部の間に、段差２２１、２２２、２２３、
２２４、を有する。
【００２６】そして、静止体１００の段差１２１、１２
２、１２３、１２４に、それぞれ、回転体第１径部表面
２１１、回転体第２径部表面２０２、回転体第３径部表
面２０３、回転体第４径部表面２０４に向かう第１フィ
ン３０１、第２フィン３０２、第３フィン３０３、第４
フィン３０４が設けられている。
２、１２３、１２４に、それぞれ、回転体第１径部表面
２１１、回転体第２径部表面２０２、回転体第３径部表
面２０３、回転体第４径部表面２０４に向かう第１フィ
ン３０１、第２フィン３０２、第３フィン３０３、第４
フィン３０４が設けられている。
【００２７】そして、各フィンの回転体２００の各段差
に対する距離Ｌ１、Ｌ２、回転体２００の段差の径方向
の先端と対向する静止体１００の静止体内壁面の間の距
離Ｈ１、回転体２００の段差Ｈ２、および、各フィンの
先端と対向する回転体表面の間の距離は、第１の実施の
形態で説明したような条件を満足しており、図に太線矢
印で示すように、各フィンの高圧側にコンパクトで強い
渦Ｖが発生し、洩れ流れを、さらに、抑制することがで
きる。各フィンを第４の実施の形態のようにすればさら
によい。
に対する距離Ｌ１、Ｌ２、回転体２００の段差の径方向
の先端と対向する静止体１００の静止体内壁面の間の距
離Ｈ１、回転体２００の段差Ｈ２、および、各フィンの
先端と対向する回転体表面の間の距離は、第１の実施の
形態で説明したような条件を満足しており、図に太線矢
印で示すように、各フィンの高圧側にコンパクトで強い
渦Ｖが発生し、洩れ流れを、さらに、抑制することがで
きる。各フィンを第４の実施の形態のようにすればさら
によい。
【００２８】次に、第６の実施の形態について説明す
る。図７が、この第６の実施の形態を説明する図であっ
て、この第５の実施の形態は、第５の実施の形態におい
て静止体１００を無段階に径が増大するようにしたもの
である。そして、その結果、円錐状を成す静止体内壁面
１１０に第１フィン３０１、第２フィン３０２、第３フ
ィン３０３、第４フィン３０４は、が設けられている。
その位置は、第５の実施の形態で説明したのと同様に、
第１の実施の形態で説明した条件を満足するように設定
されている。その結果、図に太線矢印で示すように、各
フィンの高圧側にコンパクトで強い渦Ｖが発生し、洩れ
流れを、さらに、抑制することができる。各フィンを第
４の実施の形態のようにすればさらによい。
る。図７が、この第６の実施の形態を説明する図であっ
て、この第５の実施の形態は、第５の実施の形態におい
て静止体１００を無段階に径が増大するようにしたもの
である。そして、その結果、円錐状を成す静止体内壁面
１１０に第１フィン３０１、第２フィン３０２、第３フ
ィン３０３、第４フィン３０４は、が設けられている。
その位置は、第５の実施の形態で説明したのと同様に、
第１の実施の形態で説明した条件を満足するように設定
されている。その結果、図に太線矢印で示すように、各
フィンの高圧側にコンパクトで強い渦Ｖが発生し、洩れ
流れを、さらに、抑制することができる。各フィンを第
４の実施の形態のようにすればさらによい。
【００２９】次に、第７の実施の形態について説明す
る。図８が、この第７の実施の形態を説明する図であっ
て、この第７の実施の形態は、第６の実施の形態とは逆
に、静止体１００を複数径を有する多段形状にし、回転
体２００を無段階に径が増大するようにしたものであ
る。そして、円錐状を成す回転体表面２１０に、静止体
第２内壁面１１２、静止体第３内壁面１１３、静止体第
４内壁面１１４に第１フィン３０１、第２フィン３０
２、第３フィン３０３、第４フィン３０４が設けられて
いる。その位置は、第５の実施の形態で説明したのと同
様に、第２の実施の形態で説明した条件を満足するよう
に設定されている。その結果、図に太線矢印で示すよう
に、各フィンの高圧側にコンパクトで強い渦Ｖが発生
し、洩れ流れを、さらに、抑制することができる。各フ
ィンを第４の実施の形態のようにすればさらによい。
る。図８が、この第７の実施の形態を説明する図であっ
て、この第７の実施の形態は、第６の実施の形態とは逆
に、静止体１００を複数径を有する多段形状にし、回転
体２００を無段階に径が増大するようにしたものであ
る。そして、円錐状を成す回転体表面２１０に、静止体
第２内壁面１１２、静止体第３内壁面１１３、静止体第
４内壁面１１４に第１フィン３０１、第２フィン３０
２、第３フィン３０３、第４フィン３０４が設けられて
いる。その位置は、第５の実施の形態で説明したのと同
様に、第２の実施の形態で説明した条件を満足するよう
に設定されている。その結果、図に太線矢印で示すよう
に、各フィンの高圧側にコンパクトで強い渦Ｖが発生
し、洩れ流れを、さらに、抑制することができる。各フ
ィンを第４の実施の形態のようにすればさらによい。
【００３０】第５〜第７の実施の形態は、低圧側が径が
大きくなるものを示したが、逆に低圧側が径が小さくな
るようにすることも可能である。また、各フィンを第
３、第４の実施の形態のように先端側が取り付け基端側
よりも低圧側に近づくように傾ければ効果を増大するこ
とができる。
大きくなるものを示したが、逆に低圧側が径が小さくな
るようにすることも可能である。また、各フィンを第
３、第４の実施の形態のように先端側が取り付け基端側
よりも低圧側に近づくように傾ければ効果を増大するこ
とができる。
【００３１】
【発明の効果】各請求項に記載のラビリンスシールは、
円筒状の静止体の内壁面内部を回転体が回転する流体回
転機械の、回転体表面と静止体内壁面の間の、一方が流
体の高圧側に通じ他方が流体の低圧側に通じる間隙に設
けら、静止体と回転体の、少なくとも一方が、段差を有
する多段構造にされ複数の径を有し、段差の高圧側と低
圧側にそれぞれ、静止体内壁面と回転体表面の一方に取
り付けられ他方の近傍まで径方向に延伸する高圧側フィ
ンと低圧側フィンを設けられるが、 Ｈ１：段差の高さ Ｈ２：段差の低圧側の静止体内壁面と回転体表面の間の
間隙の大きさ Ｌ１：高圧側フィンと段差の間の軸方向距離 Ｌ２：低圧側フィンと段差の間の軸方向距離 δ：高圧側フィン、および、低圧側フィンの径方向の先
端と、この先端に対向する静止体内壁面、あるいは、回
転体表面の間の隙間の大きさ、としたときに、 ３．５＜Ｈ２／δ＜ ６……（１） Ｈ１／δ＞ ２……（２） Ｌ１／δ＜１５……（３） Ｌ２／δ＞ ２……（４） であるようにされ、低圧側フィンの高圧側に、低圧側フ
ィンの径方向の先端と、この先端に対向する静止体内壁
面、あるいは、回転体表面の間の隙間を低圧側に流れる
流れに逆行して接する渦流れを発生させるので、充分に
洩れ流れを防止することができる。また、無次元的に最
適諸元を示してあるので、流体の種類、流体機械のサイ
ズにかかわらず適用することができる。
円筒状の静止体の内壁面内部を回転体が回転する流体回
転機械の、回転体表面と静止体内壁面の間の、一方が流
体の高圧側に通じ他方が流体の低圧側に通じる間隙に設
けら、静止体と回転体の、少なくとも一方が、段差を有
する多段構造にされ複数の径を有し、段差の高圧側と低
圧側にそれぞれ、静止体内壁面と回転体表面の一方に取
り付けられ他方の近傍まで径方向に延伸する高圧側フィ
ンと低圧側フィンを設けられるが、 Ｈ１：段差の高さ Ｈ２：段差の低圧側の静止体内壁面と回転体表面の間の
間隙の大きさ Ｌ１：高圧側フィンと段差の間の軸方向距離 Ｌ２：低圧側フィンと段差の間の軸方向距離 δ：高圧側フィン、および、低圧側フィンの径方向の先
端と、この先端に対向する静止体内壁面、あるいは、回
転体表面の間の隙間の大きさ、としたときに、 ３．５＜Ｈ２／δ＜ ６……（１） Ｈ１／δ＞ ２……（２） Ｌ１／δ＜１５……（３） Ｌ２／δ＞ ２……（４） であるようにされ、低圧側フィンの高圧側に、低圧側フ
ィンの径方向の先端と、この先端に対向する静止体内壁
面、あるいは、回転体表面の間の隙間を低圧側に流れる
流れに逆行して接する渦流れを発生させるので、充分に
洩れ流れを防止することができる。また、無次元的に最
適諸元を示してあるので、流体の種類、流体機械のサイ
ズにかかわらず適用することができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態のラビリンスシール
の構造と作用を説明する図である。
の構造と作用を説明する図である。
【図２】回転体表面・静止体内壁面間距離と漏れ流量の
関係を示す図である。
関係を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態のラビリンスシール
の構造と作用を説明する図である。
の構造と作用を説明する図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態のラビリンスシール
の構造と作用を説明する図である。
の構造と作用を説明する図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態のラビリンスシール
の構造と作用を説明する図である。
の構造と作用を説明する図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態のラビリンスシール
の構造と作用を説明する図である。
の構造と作用を説明する図である。
【図７】本発明の第６の実施の形態のラビリンスシール
の構造と作用を説明する図である。
の構造と作用を説明する図である。
【図８】本発明の第７の実施の形態のラビリンスシール
の構造と作用を説明する図である。
の構造と作用を説明する図である。
１００…静止体 １０１…（静止体の）第１径部 １０２…（静止体の）第２径部 １０３…（静止体の）第３径部 １０４…（静止体の）第４径部 １１０…静止体内壁面 １１１、１１２、１１３、１１４…静止体第１径部内壁
面、静止体第２径部内壁面、静止体第３径部内壁面、静
止体第４径部内壁面 １２０、１２１、１２２、１２３、１２４…（静止体
の）段差 ２００…回転体 ２０１…（回転体の）第１径部 ２０２…（回転体の）第２径部 ２１０…回転体表面 ２１１、２１２、２１３、２１４…回転体第１径部表
面、回転体第２径部表面、回転体第３径部表面、回転体
第４径部表面 ２２０、２２１、２２２、２２３、２２４…（回転体
の）段差 ３０１、３０２、３０３、３０４…第１、第２、第３、
第４フィン ３０１、３０２…第１、第２フィン ５００…（渦形成）空間 Ｖ…渦
面、静止体第２径部内壁面、静止体第３径部内壁面、静
止体第４径部内壁面 １２０、１２１、１２２、１２３、１２４…（静止体
の）段差 ２００…回転体 ２０１…（回転体の）第１径部 ２０２…（回転体の）第２径部 ２１０…回転体表面 ２１１、２１２、２１３、２１４…回転体第１径部表
面、回転体第２径部表面、回転体第３径部表面、回転体
第４径部表面 ２２０、２２１、２２２、２２３、２２４…（回転体
の）段差 ３０１、３０２、３０３、３０４…第１、第２、第３、
第４フィン ３０１、３０２…第１、第２フィン ５００…（渦形成）空間 Ｖ…渦
Claims (7)
- 【請求項１】 円筒状の静止体の内壁面内部を回転体が
回転する流体回転機械の、回転体表面と静止体内壁面の
間の、一方が流体の高圧側に通じ他方が流体の低圧側に
通じる間隙に設けられるラビリンスシールであって、 静止体と回転体の、少なくとも一方が、段差を有する多
段構造にされ複数の径を有し、段差の高圧側と低圧側に
それぞれ、静止体内壁面と回転体表面の一方に取り付け
られ他方の近傍まで径方向に延伸する高圧側フィンと低
圧側フィンを設け、 Ｈ１：段差の高さ Ｈ２：段差の低圧側の静止体内壁面と回転体表面の間の
間隙の大きさ Ｌ１：高圧側フィンと段差の間の軸方向距離 Ｌ２：低圧側フィンと段差の間の軸方向距離 δ：高圧側フィン、および、低圧側フィンの径方向の先
端と、この先端に対向する静止体内壁面、あるいは、回
転体表面の間の隙間の大きさ、 としたときに、 ３．５＜Ｈ２／δ＜ ６……（１） Ｈ１／δ＞ ２……（２） Ｌ１／δ＜１５……（３） Ｌ２／δ＞ ２……（４） であるようにし、 低圧側フィンの高圧側に、低圧側フィンの径方向の先端
と、この先端に対向する静止体内壁面、あるいは、回転
体表面の間の隙間を低圧側に流れる流れに逆行して接す
る渦流れを発生させる、ことを特徴とするラビリンスシ
ール。 - 【請求項２】 フィンが、径方向先端側が取り付け基端
側よりも、段差に近くなるように、形成されていること
を特徴とする請求項１に記載のラビリンスシール。 - 【請求項３】 複数の径は、高圧側から低圧側に向かっ
て、順次径が増大、または、減少していることを特徴と
する請求項１に記載のラビリンスシール。 - 【請求項４】 静止体と回転体の、一方が均等径を有
し、他方が複数の径を有し、高圧側フィンと低圧側フィ
ンがいずれも、静止体と回転体の内の均等径を有する方
に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載
のラビリンスシール。 - 【請求項５】 静止体と回転体の、一方が無段階に増大
または減少する無段階増減径を有し、他方が複数の径を
有し、高圧側フィンと低圧側フィンがいずれも、静止体
と回転体の内の無段階増減径を有する方に取り付けられ
ていることを特徴とする請求項１に記載のラビリンスシ
ール。 - 【請求項６】 静止体と回転体の両方が複数の径を有す
る多段構造にされ、静止体と回転体の一方の段差にフィ
ンが設けれていることを特徴とする請求項１に記載のラ
ビリンスシール。 - 【請求項７】 静止体と回転体の、少なくとも一方が、
３以上の複数の径を有することを特徴とする請求項１に
記載のラビリンスシール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001028627A JP2002228014A (ja) | 2001-02-05 | 2001-02-05 | ラビリンスシール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001028627A JP2002228014A (ja) | 2001-02-05 | 2001-02-05 | ラビリンスシール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002228014A true JP2002228014A (ja) | 2002-08-14 |
Family
ID=18893094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001028627A Withdrawn JP2002228014A (ja) | 2001-02-05 | 2001-02-05 | ラビリンスシール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002228014A (ja) |
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-
2001
- 2001-02-05 JP JP2001028627A patent/JP2002228014A/ja not_active Withdrawn
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