JP2002303102A - ブラシシールおよび回転機械 - Google Patents
ブラシシールおよび回転機械Info
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
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- F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
- F16J15/3284—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings characterised by their structure; Selection of materials
- F16J15/3288—Filamentary structures, e.g. brush seals
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Sealing Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、冷却媒体によって冷却することを
要する高温環境内で使用するためのブラシシールを提供
する。 【解決手段】 ブラシシール（３０）は、第１の静止部
材（３２）と第２の回転部材（３４）との間に設けられ
る。冷却媒体が、ブラシシールブリストル（４０）の上
流側表面部分に沿って、およびブリストル先端部に隣接
する表面に沿って流れるように、複数のノズル（４６）
を介して供給される。冷却媒体は、タービンを通過する
動作流体媒体の温度より低い温度まで、ブラシシールブ
リストルを冷却する。ブラシシールとシール面の接触部
に向けて冷却媒体を方向付けるために、噴射ノズルはシ
ュラウド内またはブラシシールの上流裏当て板内に配置
されることができる。
要する高温環境内で使用するためのブラシシールを提供
する。 【解決手段】 ブラシシール（３０）は、第１の静止部
材（３２）と第２の回転部材（３４）との間に設けられ
る。冷却媒体が、ブラシシールブリストル（４０）の上
流側表面部分に沿って、およびブリストル先端部に隣接
する表面に沿って流れるように、複数のノズル（４６）
を介して供給される。冷却媒体は、タービンを通過する
動作流体媒体の温度より低い温度まで、ブラシシールブ
リストルを冷却する。ブラシシールとシール面の接触部
に向けて冷却媒体を方向付けるために、噴射ノズルはシ
ュラウド内またはブラシシールの上流裏当て板内に配置
されることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、隣接し合う部材間
をシールするためのブラシシールに関し、より具体的に
は、ガスタービンまたは蒸気タービンのシュラウドとバ
ケット先端部またはカバーとの間のような、冷却媒体に
よって冷却することを要する高温環境内で使用するため
のブラシシールに関する。
をシールするためのブラシシールに関し、より具体的に
は、ガスタービンまたは蒸気タービンのシュラウドとバ
ケット先端部またはカバーとの間のような、冷却媒体に
よって冷却することを要する高温環境内で使用するため
のブラシシールに関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンまたは蒸気タービン用途に
おいては、ブラシシールが益々多用されるようになって
きている。多くの場合、ブラシシールは、ラビリンスシ
ールの代わりに、あるいはラビリンスシールと組み合わ
せて、装置の様々な箇所で使用されている。ブラシシー
ルはまた、高い温度や圧力に曝される部位においても使
用される。典型的なブラシシールは、１つまたはそれ以
上の裏当て板の間に配置された、セラミックまたは金属
材料で形成された複数の細長いブリストルを含む。ブラ
シシールは、従来、一方の部材例えば固定部材に固定さ
れ、ブリストル先端部をシールから突出させてもう一方
の部材例えば回転シャフトに接触させて、回転シャフト
とシールを形成している。
おいては、ブラシシールが益々多用されるようになって
きている。多くの場合、ブラシシールは、ラビリンスシ
ールの代わりに、あるいはラビリンスシールと組み合わ
せて、装置の様々な箇所で使用されている。ブラシシー
ルはまた、高い温度や圧力に曝される部位においても使
用される。典型的なブラシシールは、１つまたはそれ以
上の裏当て板の間に配置された、セラミックまたは金属
材料で形成された複数の細長いブリストルを含む。ブラ
シシールは、従来、一方の部材例えば固定部材に固定さ
れ、ブリストル先端部をシールから突出させてもう一方
の部材例えば回転シャフトに接触させて、回転シャフト
とシールを形成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現在の
ブラシシールは、温度が１２００°Ｆ（６４９℃）を超
える作動環境には耐え得ない。従って、高温度を有する
タービン区域へのブラシシールの適用は、これまでこの
温度限界によって阻まれて来た。例えば、バケット先端
部のシールといったガスタービンの高温ガス通路の用途
においては、作動温度が１８００°Ｆ（９８２℃）もし
くはそれ以上になる可能性がある。その結果、高温度の
用途で使用するための改良されたブラシシールへの必要
性がある。
ブラシシールは、温度が１２００°Ｆ（６４９℃）を超
える作動環境には耐え得ない。従って、高温度を有する
タービン区域へのブラシシールの適用は、これまでこの
温度限界によって阻まれて来た。例えば、バケット先端
部のシールといったガスタービンの高温ガス通路の用途
においては、作動温度が１８００°Ｆ（９８２℃）もし
くはそれ以上になる可能性がある。その結果、高温度の
用途で使用するための改良されたブラシシールへの必要
性がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の好ましい実施形
態によれば、フィルム冷却式高温ブラシシールは、ブラ
シシールの上流側に近接して噴射される冷却媒体の噴流
によって冷却される。すなわち、一つの好ましい実施形
態においては、断熱材として作用する冷却媒体の薄いフ
ィルムが、ブリストルの上流側表面に沿ってかつブリス
トルパックを通過して流れ、ブリストルの温度を、例え
ば１２００°Ｆ（６４９℃）といった所定の温度以下に
維持する。冷却流は高温の動作流体媒体からブリストル
を保護する。この好ましい実施形態の典型的な用途とし
ては、ガスタービンのバケット先端カバーを取り囲むシ
ュラウド内に形成されたブラシシールを設けることが含
まれる。ブリストルをシュラウドから突出させ、回転部
材例えばバケット先端カバーに接触させて、バケットは
高温ガス通路内に置かれる。ノズルはシュラウドの周り
に互に円周方向に間隔を置いて配置され、ほぼ半径方向
へ冷却媒体の噴流を流しブラシシールのブリストルの上
流側表面上および回転部材すなわちバケット先端カバー
に沿って冷却媒体の断熱フィルムを形成する。典型的な
ブラシシール構成、つまりブリストルパックの両側に1
対の裏当て板を有し、上流裏当て板をブリストルパック
から間隔を置いて配置したブラシシールにおいては、上
流裏当て板とブリストルパックとの間にスペーサまたは
フランジが設けられる。このスペーサまたはフランジ
は、円周方向に間隔を置いて配置された複数のノズルを
含んでおり、ブリストルの温度を高温ガス流の温度より
も十分に低下させるために、上流裏当て板とブリストル
パックの上流側表面との間に冷却媒体を流す。すなわ
ち、ノズルはブリストルと高温ガス通路との間に冷却媒
体の薄い断熱フィルムを形成する。更に、冷却媒体はバ
ケット先端カバーに沿って流れ、カバーとバケットとを
冷却する。
態によれば、フィルム冷却式高温ブラシシールは、ブラ
シシールの上流側に近接して噴射される冷却媒体の噴流
によって冷却される。すなわち、一つの好ましい実施形
態においては、断熱材として作用する冷却媒体の薄いフ
ィルムが、ブリストルの上流側表面に沿ってかつブリス
トルパックを通過して流れ、ブリストルの温度を、例え
ば１２００°Ｆ（６４９℃）といった所定の温度以下に
維持する。冷却流は高温の動作流体媒体からブリストル
を保護する。この好ましい実施形態の典型的な用途とし
ては、ガスタービンのバケット先端カバーを取り囲むシ
ュラウド内に形成されたブラシシールを設けることが含
まれる。ブリストルをシュラウドから突出させ、回転部
材例えばバケット先端カバーに接触させて、バケットは
高温ガス通路内に置かれる。ノズルはシュラウドの周り
に互に円周方向に間隔を置いて配置され、ほぼ半径方向
へ冷却媒体の噴流を流しブラシシールのブリストルの上
流側表面上および回転部材すなわちバケット先端カバー
に沿って冷却媒体の断熱フィルムを形成する。典型的な
ブラシシール構成、つまりブリストルパックの両側に1
対の裏当て板を有し、上流裏当て板をブリストルパック
から間隔を置いて配置したブラシシールにおいては、上
流裏当て板とブリストルパックとの間にスペーサまたは
フランジが設けられる。このスペーサまたはフランジ
は、円周方向に間隔を置いて配置された複数のノズルを
含んでおり、ブリストルの温度を高温ガス流の温度より
も十分に低下させるために、上流裏当て板とブリストル
パックの上流側表面との間に冷却媒体を流す。すなわ
ち、ノズルはブリストルと高温ガス通路との間に冷却媒
体の薄い断熱フィルムを形成する。更に、冷却媒体はバ
ケット先端カバーに沿って流れ、カバーとバケットとを
冷却する。
【０００５】本発明の別の好ましい実施形態において
は、ノズルはブラシシールの上流に配置され、固定部材
を貫通して開口する。例えば、ノズルは上流裏当て板の
上流側に配置され、シュラウドを貫通して開口する。ノ
ズルは冷却媒体、例えば空気を収容したプレナムに導通
させるのが好ましい。従って、空気の噴流は、裏当て板
の前面に沿って、上流裏当て板と回転部材とのあいだの
間隙内に流入し、ブリストル先端部に近接するブリスト
ル上流側面に沿って薄いフィルム層を形成する。次いで
空気の薄いフィルムは、ブリストル先端部とバケットカ
バーとの接触部を通り抜けて流れる。別の形態において
は、ブリストル先端部と回転部材との接触部に冷却媒体
の噴流を直接方向付けるために、ノズルはシュラウドに
対して傾斜させることができる。また、ブリストル先端
部と回転部材との接触部に向けて冷却媒体の噴流を傾斜
させあるいは方向付けるように、上流裏当て板を貫通し
てノズルを形成することもできる。
は、ノズルはブラシシールの上流に配置され、固定部材
を貫通して開口する。例えば、ノズルは上流裏当て板の
上流側に配置され、シュラウドを貫通して開口する。ノ
ズルは冷却媒体、例えば空気を収容したプレナムに導通
させるのが好ましい。従って、空気の噴流は、裏当て板
の前面に沿って、上流裏当て板と回転部材とのあいだの
間隙内に流入し、ブリストル先端部に近接するブリスト
ル上流側面に沿って薄いフィルム層を形成する。次いで
空気の薄いフィルムは、ブリストル先端部とバケットカ
バーとの接触部を通り抜けて流れる。別の形態において
は、ブリストル先端部と回転部材との接触部に冷却媒体
の噴流を直接方向付けるために、ノズルはシュラウドに
対して傾斜させることができる。また、ブリストル先端
部と回転部材との接触部に向けて冷却媒体の噴流を傾斜
させあるいは方向付けるように、上流裏当て板を貫通し
てノズルを形成することもできる。
【０００６】本発明の更に別の好ましい実施形態におい
ては、シール装置は、互いに対して可動であり、両者間
に間隙を形成して高温の流体媒体を流すようにした第１
と第２の部材と、第１の部材と第２の部材との間に配置
されるように第１の部材によって支持され、その両側の
それぞれ高圧域と低圧域との間の間隙をシールするブラ
シシールとを含む。ブラシシールは、第２の部材と接触
するブリストル先端部で終端する自由端を有し、部材間
のシールを形成して流体が高圧域から間隙を通り低圧域
へ流れるのを最少にする複数の突出するブリストルと、
高温流体媒体からブリストルを断熱するために、ブリス
トルの表面部分に沿って冷却媒体の薄い層を形成する手
段とを含む。
ては、シール装置は、互いに対して可動であり、両者間
に間隙を形成して高温の流体媒体を流すようにした第１
と第２の部材と、第１の部材と第２の部材との間に配置
されるように第１の部材によって支持され、その両側の
それぞれ高圧域と低圧域との間の間隙をシールするブラ
シシールとを含む。ブラシシールは、第２の部材と接触
するブリストル先端部で終端する自由端を有し、部材間
のシールを形成して流体が高圧域から間隙を通り低圧域
へ流れるのを最少にする複数の突出するブリストルと、
高温流体媒体からブリストルを断熱するために、ブリス
トルの表面部分に沿って冷却媒体の薄い層を形成する手
段とを含む。
【０００７】本発明の更に別の好ましい実施形態におい
ては、回転機械は、回転可能部材と回転しないように固
定された部材とを含む。これら部材は軸の周りに配置さ
れ、ブラシシールは、部材の一方によって支持され、一
方の部材から突出し部材の他方と接触するブリストル先
端部で終端する自由端を有し、高温流体がブラシシール
の一側の高圧域からブラシシールの反対側の低圧域へ流
れるのを最少にする複数のブリストルを含む。複数のノ
ズルが、一方の部材によって支持され、流体からブリス
トルを断熱するために、ブリストル先端部と他方の部材
との接触部に向かう方向へ冷却媒体を方向付け、ブリス
トルの上流側でブリストルの表面に近接して冷却媒体の
層を形成する。
ては、回転機械は、回転可能部材と回転しないように固
定された部材とを含む。これら部材は軸の周りに配置さ
れ、ブラシシールは、部材の一方によって支持され、一
方の部材から突出し部材の他方と接触するブリストル先
端部で終端する自由端を有し、高温流体がブラシシール
の一側の高圧域からブラシシールの反対側の低圧域へ流
れるのを最少にする複数のブリストルを含む。複数のノ
ズルが、一方の部材によって支持され、流体からブリス
トルを断熱するために、ブリストル先端部と他方の部材
との接触部に向かう方向へ冷却媒体を方向付け、ブリス
トルの上流側でブリストルの表面に近接して冷却媒体の
層を形成する。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は、先行技術により構成され
た環状ブラシシールをその全体を符号１０で示してい
る。先行技術によるブラシシール１０は、細長いブリス
トル１６の両側に１対の裏当て板１２、１４を含む。裏
当て板１２、１４とブリストル１６の近位端とは、一般
的に例えば溶接部１８により、互いに溶接されている。
図示するように、ブラシシール１０はシュラウド２０に
装着され、ブリストル先端部２２はバケット２４のカバ
ーに接触して、バケットとシールを形成する。バケット
とブラシシールとは環状のガス流路内に置かれている
が、このガス流路はその温度が上昇するにつれて、かか
る高温度内でのブラシシールの使用を抑制あるいは阻止
することになる。
た環状ブラシシールをその全体を符号１０で示してい
る。先行技術によるブラシシール１０は、細長いブリス
トル１６の両側に１対の裏当て板１２、１４を含む。裏
当て板１２、１４とブリストル１６の近位端とは、一般
的に例えば溶接部１８により、互いに溶接されている。
図示するように、ブラシシール１０はシュラウド２０に
装着され、ブリストル先端部２２はバケット２４のカバ
ーに接触して、バケットとシールを形成する。バケット
とブラシシールとは環状のガス流路内に置かれている
が、このガス流路はその温度が上昇するにつれて、かか
る高温度内でのブラシシールの使用を抑制あるいは阻止
することになる。
【０００９】図２は、本発明の好ましい実施形態に従っ
て構成された環状ブラシシールをその全体を符号３０で
示している。ブラシシール３０は、環状シュラウド３２
内に形成された溝３１内に装着されるが、該シュラウド
３２は、例えばバケット３４のような第２の回転部材を
取り囲みその軸の周りに位置する第１の静止部材を構成
している。ブラシシールは、複数個の、例えばそれぞれ
約６０°の拡がりを有する６個の弧状セグメントで構成
される。ブラシシールはまた、その上流側の高圧域とそ
の下流側の低圧域との間をシールする。図示するよう
に、ブラシシール３０は、上流裏当て板３６と、下流裏
当て板３８と、これらの裏当て板の間に配置された複数
のブリストル４０と、上流裏当て板３６とブリストル４
０の近位端との間に配置されたスペーサまたはフランジ
４２とを含む。ブリストルは、細長く、金属またはセラ
ミック材料で作られ、ブリストルパック４３内に配置さ
れている。ブリストル４０は、一般的にバケット３４の
回転軸の半径に対し或るカント角度、例えば回転方向へ
約３０°〜４０°のカント角度で延びている。スペーサ
４２は、上流裏当て板３６と一体のフランジを含むこと
ができる。図示するように、溶接部４４は、裏当て板と
スペーサとブリストルとをブラシシール３０の半径方向
最外端の縁に沿って、互いに結合された状態に保持す
る。
て構成された環状ブラシシールをその全体を符号３０で
示している。ブラシシール３０は、環状シュラウド３２
内に形成された溝３１内に装着されるが、該シュラウド
３２は、例えばバケット３４のような第２の回転部材を
取り囲みその軸の周りに位置する第１の静止部材を構成
している。ブラシシールは、複数個の、例えばそれぞれ
約６０°の拡がりを有する６個の弧状セグメントで構成
される。ブラシシールはまた、その上流側の高圧域とそ
の下流側の低圧域との間をシールする。図示するよう
に、ブラシシール３０は、上流裏当て板３６と、下流裏
当て板３８と、これらの裏当て板の間に配置された複数
のブリストル４０と、上流裏当て板３６とブリストル４
０の近位端との間に配置されたスペーサまたはフランジ
４２とを含む。ブリストルは、細長く、金属またはセラ
ミック材料で作られ、ブリストルパック４３内に配置さ
れている。ブリストル４０は、一般的にバケット３４の
回転軸の半径に対し或るカント角度、例えば回転方向へ
約３０°〜４０°のカント角度で延びている。スペーサ
４２は、上流裏当て板３６と一体のフランジを含むこと
ができる。図示するように、溶接部４４は、裏当て板と
スペーサとブリストルとをブラシシール３０の半径方向
最外端の縁に沿って、互いに結合された状態に保持す
る。
【００１０】図２の装置においては、冷却媒体、例えば
空気の薄いフィルムが、ブリストルパック４３の前側表
面部分すなわち前面に沿って流れるように供給される。
この流れは、スペーサ４２を貫通して形成されるか、も
しくはスペーサと上流裏当て板３６あるいはブリストル
４０のいずれかとの間の開口を通して形成された、円周
方向に間隔を置いて配置された複数のノズル４６によっ
て供給される。ノズル４６は、冷却媒体を収容した供給
源またはプレナム４８と導通している。冷却媒体は加圧
されおり、従ってノズル４６を通り、ブリストルパック
と上流裏当て板３６の下流側の面との間をブリストルパ
ック４３の前面に沿って流れる。冷却媒体は、ブリスト
ル先端部５０と回転部材３４のシール面５２との接触部
の近傍に流れ出る。冷却媒体の流れは冷却媒体の薄い層
を作り出し、これが矢印５４で全体的に表した高温ガス
流路内の高温ガスとブリストルパックとの間の断熱層と
して作用する。従って、ブリストルは、高温ガス流の温
度よりも十分に低い温度まで、かつブリストル材料の高
温限界値より十分に低い温度まで冷却される。また、バ
ケットのシール面５２の部分は、高温ガスから断熱さ
れ、従って冷却される。
空気の薄いフィルムが、ブリストルパック４３の前側表
面部分すなわち前面に沿って流れるように供給される。
この流れは、スペーサ４２を貫通して形成されるか、も
しくはスペーサと上流裏当て板３６あるいはブリストル
４０のいずれかとの間の開口を通して形成された、円周
方向に間隔を置いて配置された複数のノズル４６によっ
て供給される。ノズル４６は、冷却媒体を収容した供給
源またはプレナム４８と導通している。冷却媒体は加圧
されおり、従ってノズル４６を通り、ブリストルパック
と上流裏当て板３６の下流側の面との間をブリストルパ
ック４３の前面に沿って流れる。冷却媒体は、ブリスト
ル先端部５０と回転部材３４のシール面５２との接触部
の近傍に流れ出る。冷却媒体の流れは冷却媒体の薄い層
を作り出し、これが矢印５４で全体的に表した高温ガス
流路内の高温ガスとブリストルパックとの間の断熱層と
して作用する。従って、ブリストルは、高温ガス流の温
度よりも十分に低い温度まで、かつブリストル材料の高
温限界値より十分に低い温度まで冷却される。また、バ
ケットのシール面５２の部分は、高温ガスから断熱さ
れ、従って冷却される。
【００１１】図３は、前に１００を付した同様な参照番
号が同様な部材を示しているが、この図において、ブラ
シシール１３０はシュラウド１３２に形成された溝１３
１内に装着されている。上流裏当て板１３６は、ブリス
トル１４０を含むブリストルパック１４３の前面から間
隔を置いて配置され、他方、下流裏当て板１３８は、ブ
リストル１４０が軸に沿って下流方向へ撓むのを防ぐ働
きをする。この実施形態においては、ノズル１４６はシ
ュラウド１３２内に設けられ、ノズルに冷却媒体を供給
するためのプレナム１４８に導通している。この形態に
おいては、ノズルからの冷却媒体の噴流は、上流裏当て
板１３６の上流側表面に沿って流れ、またバケット１３
４の面１５２と接触するブラシシール１３０のブリスト
ル先端部１５０に沿って、かつこれを通り抜けて流れ
る。このようにして、冷却媒体の薄いフィルムが、先端
部１５０に隣接したブリストル部分１５３に沿って形成
され、それによってかかるブリストル部分を高温ガス通
路の高温ガスから効果的に断熱する。回転部材１３４の
面１５２もまた、冷却媒体の流れによって冷却される。
号が同様な部材を示しているが、この図において、ブラ
シシール１３０はシュラウド１３２に形成された溝１３
１内に装着されている。上流裏当て板１３６は、ブリス
トル１４０を含むブリストルパック１４３の前面から間
隔を置いて配置され、他方、下流裏当て板１３８は、ブ
リストル１４０が軸に沿って下流方向へ撓むのを防ぐ働
きをする。この実施形態においては、ノズル１４６はシ
ュラウド１３２内に設けられ、ノズルに冷却媒体を供給
するためのプレナム１４８に導通している。この形態に
おいては、ノズルからの冷却媒体の噴流は、上流裏当て
板１３６の上流側表面に沿って流れ、またバケット１３
４の面１５２と接触するブラシシール１３０のブリスト
ル先端部１５０に沿って、かつこれを通り抜けて流れ
る。このようにして、冷却媒体の薄いフィルムが、先端
部１５０に隣接したブリストル部分１５３に沿って形成
され、それによってかかるブリストル部分を高温ガス通
路の高温ガスから効果的に断熱する。回転部材１３４の
面１５２もまた、冷却媒体の流れによって冷却される。
【００１２】図４は、直前の実施形態に対して更に１０
０を加算した同様な参照番号を、同様な部材に用いてい
るが、この図において、ブラシシール２３０は同様にシ
ュラウド２３２の溝２３１内に配置されている。しかし
ながら、この形態においては、円周方向に間隔を置いて
配置された複数のノズル２４６は、シュラウド２３２内
に形成され、また、供給源つまりプレナム２４８から流
れる冷却媒体の噴流が、ブリストル先端部２５０とシー
ル面２５２との接触部に方向付けられるように、回転軸
に対し或る角度をもってガス通路内に開口している。図
示するように、ノズル２４６はブラシシール２３０の軸
方向上流に配置される。従って、冷却媒体の薄いフィル
ムは、先端部２５０に隣接した部分２５３に沿って流
れ、それによってブリストル部分２５３をガス流路内の
高温ガスから断熱する。冷却媒体はまた、面２５２に沿
って流れ、冷却流に近接したバケット部分を冷却する。
０を加算した同様な参照番号を、同様な部材に用いてい
るが、この図において、ブラシシール２３０は同様にシ
ュラウド２３２の溝２３１内に配置されている。しかし
ながら、この形態においては、円周方向に間隔を置いて
配置された複数のノズル２４６は、シュラウド２３２内
に形成され、また、供給源つまりプレナム２４８から流
れる冷却媒体の噴流が、ブリストル先端部２５０とシー
ル面２５２との接触部に方向付けられるように、回転軸
に対し或る角度をもってガス通路内に開口している。図
示するように、ノズル２４６はブラシシール２３０の軸
方向上流に配置される。従って、冷却媒体の薄いフィル
ムは、先端部２５０に隣接した部分２５３に沿って流
れ、それによってブリストル部分２５３をガス流路内の
高温ガスから断熱する。冷却媒体はまた、面２５２に沿
って流れ、冷却流に近接したバケット部分を冷却する。
【００１３】図５は、直前の実施形態に対して更に１０
０を加算した同様な参照番号を、同様な部材に用いてい
るが、この図において、ブラシシール３３０は、上流裏
当て板３３６と、下流裏当て板３３８と、これら裏当て
板の間に配置されたブリストルパック３４３を形成して
いる複数のブリストル３４０とを含み、上流裏当て板３
３６は、ブリストルパック３４３の前面から間隔を置い
て配置されている。この形態においては、冷却媒体の噴
流が、冷却媒体供給源つまりプレナム３４８から、ノズ
ル３４６を介して、ブリストル先端部３５０とシール面
３５２との接触部に直接流れるように、円周方向に間隔
を置いて配置されたノズル３４６は、上流裏当て板３３
６を貫通して傾斜している。上述した実施形態の場合と
同様に、ブリストル先端部３５０に隣接したブリストル
部分３５３および回転部材のシール面３５２に沿って、
断熱冷却媒体の薄いフィルムが形成される。
０を加算した同様な参照番号を、同様な部材に用いてい
るが、この図において、ブラシシール３３０は、上流裏
当て板３３６と、下流裏当て板３３８と、これら裏当て
板の間に配置されたブリストルパック３４３を形成して
いる複数のブリストル３４０とを含み、上流裏当て板３
３６は、ブリストルパック３４３の前面から間隔を置い
て配置されている。この形態においては、冷却媒体の噴
流が、冷却媒体供給源つまりプレナム３４８から、ノズ
ル３４６を介して、ブリストル先端部３５０とシール面
３５２との接触部に直接流れるように、円周方向に間隔
を置いて配置されたノズル３４６は、上流裏当て板３３
６を貫通して傾斜している。上述した実施形態の場合と
同様に、ブリストル先端部３５０に隣接したブリストル
部分３５３および回転部材のシール面３５２に沿って、
断熱冷却媒体の薄いフィルムが形成される。
【００１４】図６は、更に１００を加算した同様な参照
番号を、直前の実施形態と同様な部材に用いているが、
この図において、ブラシシール４３０は、上流裏当て板
４３６と、下流裏当て板４３８と、これらの裏当て板の
間にブリストルパック４４３を形成している複数のブリ
ストル４４０とを含む。この形態においては、シュラウ
ド４３２には、円周方向に間隔を置いて配置された複数
のノズル４４６が装着されており、これらノズルは、ノ
ズルを介して冷却媒体を供給するために、プレナム４４
８と導通している。図６のブラシシール４３０は、それ
がバケットの上流部分の近傍に配置されていることを除
けば、図３に示したブラシシールと同様である。この実
施形態においては、ブラシシールはバケットの先端、つ
まりカバー面４５２のほぼ全体に沿って、バケット温度
を低下させ、それによってバケットの寿命を増す。
番号を、直前の実施形態と同様な部材に用いているが、
この図において、ブラシシール４３０は、上流裏当て板
４３６と、下流裏当て板４３８と、これらの裏当て板の
間にブリストルパック４４３を形成している複数のブリ
ストル４４０とを含む。この形態においては、シュラウ
ド４３２には、円周方向に間隔を置いて配置された複数
のノズル４４６が装着されており、これらノズルは、ノ
ズルを介して冷却媒体を供給するために、プレナム４４
８と導通している。図６のブラシシール４３０は、それ
がバケットの上流部分の近傍に配置されていることを除
けば、図３に示したブラシシールと同様である。この実
施形態においては、ブラシシールはバケットの先端、つ
まりカバー面４５２のほぼ全体に沿って、バケット温度
を低下させ、それによってバケットの寿命を増す。
【００１５】本発明のブラシシールは、必ずしもここに
具体的に述べたような固定部材と回転部材との間のみで
はなく、他の多様な用途に適用可能であることが理解さ
れよう。それ故、本発明のブラシシールは、例えば、タ
ービンの燃焼遷移部材と第１段入口ノズルとの間のよう
な高温環境内の不規則形状部材間のシールといった、こ
れまでブラシシールが使用されなかった場所でも用いる
ことができる。
具体的に述べたような固定部材と回転部材との間のみで
はなく、他の多様な用途に適用可能であることが理解さ
れよう。それ故、本発明のブラシシールは、例えば、タ
ービンの燃焼遷移部材と第１段入口ノズルとの間のよう
な高温環境内の不規則形状部材間のシールといった、こ
れまでブラシシールが使用されなかった場所でも用いる
ことができる。
【００１６】本発明の好ましい特徴の幾つかのみを図示
し説明したが、当業者には多くの変更や変形を行なうこ
とが可能であろう。従って、添付の特許請求の範囲は、
本発明の技術思想及び技術的範囲内にある全てのかかる
変更や変形を保護しようとするものであることを理解さ
れたい。
し説明したが、当業者には多くの変更や変形を行なうこ
とが可能であろう。従って、添付の特許請求の範囲は、
本発明の技術思想及び技術的範囲内にある全てのかかる
変更や変形を保護しようとするものであることを理解さ
れたい。
【図１】 バケット先端カバーをシールする位置に置か
れた、タービンのシュラウド内の先行技術によるブラシ
シールの部分断面図。
れた、タービンのシュラウド内の先行技術によるブラシ
シールの部分断面図。
【図２】 本発明の好ましい実施形態によるフィルム冷
却式高温ブラシシールの拡大部分断面図。
却式高温ブラシシールの拡大部分断面図。
【図３】 本発明の別の実施形態を示す図２と同様な拡
大部分断面図。
大部分断面図。
【図４】 本発明の別の実施形態を示す図２と同様な拡
大部分断面図。
大部分断面図。
【図５】 本発明の別の実施形態を示す図２と同様な拡
大部分断面図。
大部分断面図。
【図６】 本発明の別の実施形態を示す図２と同様な拡
大部分断面図。
大部分断面図。
３０ ブラシシール ３１ 溝 ３２ シュラウド ３４ バケット ３６ 上流裏当て板 ３８ 下流裏当て板 ４０ ブリストル ４２ フランジ ４３ ブリストルパック ４４ 溶接部 ４６ ノズル ４８ プレナム ５０ ブリストル先端部 ５２ シール面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 オスマン・サイム・ディンク アメリカ合衆国、ニューヨーク州、トロ イ、ニロイ・ドライブ、107番 Ｆターム(参考） 3G002 HA06 3J043 AA16 CA04 CA13 CB16 CB20 DA01 DA02
Claims (4)
- 【請求項１】 互いに対して可動であり、両者間に間隙
を形成して高温の流体媒体を流すようにした第１と第２
の部材（３２、３４）と、 該第１の部材と該第２の部材との間に配置されるように
前記第１の部材によって支持され、高圧域と低圧域との
間の間隙をシールし、且つ第１の部材から突出し前記第
２の部材と接触する自由端を有し、前記部材間のシール
を形成して前記流体媒体が前記高圧域から前記間隙を通
り前記低圧域へ流れるのを最少にする複数のブリストル
（４０）を含むブラシシール（３０）と、 高温の前記流体媒体から前記ブリストルを断熱するため
に、前記ブリストルの表面部分に沿って冷却媒体の薄い
層を形成する手段（４６、１４６、３４６、４４６）
と、を含むことを特徴とするシール装置。 - 【請求項２】 前記ブラシシールが、前記ブリストルの
両側に第１と第２の裏当て板（３６、３８）を含み、該
第１の裏当て板（３６）が、前記ブリストルの上流側に
沿ってかつ前記ブリストルの上流側表面部分から上流側
に間隔を置いて配置され、前記冷却媒体の薄い層を形成
する手段（４６）が、前記第１の裏当て板と前記上流側
表面部分との間に前記第２の部材に向かう方向へ前記冷
却媒体を流すための複数のノズルを含むことを特徴とす
る、請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 軸の周りに配置された、第１の部材（３
４）と第２の部材（３２）と、 前記第１又は第２の部材の一方によって支持され、前記
部材の一方から突出し、前記部材の他方と接触する自由
端を有し、高温流体媒体が高圧域から低圧域へ流れるの
を最少にする複数のブリストル（４０）を含むブラシシ
ール（３０）と、 前記部材の一方によって支持され、前記流体媒体から前
記ブリストルを断熱するために、前記ブリストルの先端
部と前記部材の他方との接触部に向かう方向へ冷却媒体
を方向付け、前記ブリストルの上流側で前記ブリストル
の表面に近接して冷却媒体の層を形成する複数のノズル
（４６、１４６、３４６、４４６）と、を含むことを特
徴とする回転機械。 - 【請求項４】 前記第１と第２の部材が、それぞれ静止
部材と回転部材とを含むことを特徴とする、請求項３に
記載の回転機械。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/777642 | 2001-02-06 | ||
| US09/777,642 US6533284B2 (en) | 2001-02-06 | 2001-02-06 | Apparatus for cooling brush seals and seal components |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002303102A true JP2002303102A (ja) | 2002-10-18 |
Family
ID=25110825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002027517A Withdrawn JP2002303102A (ja) | 2001-02-06 | 2002-02-05 | ブラシシールおよび回転機械 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6533284B2 (ja) |
| EP (1) | EP1229275A1 (ja) |
| JP (1) | JP2002303102A (ja) |
| KR (1) | KR20020065382A (ja) |
| CN (1) | CN1369620A (ja) |
| RU (1) | RU2288393C2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007092997A (ja) * | 2005-09-22 | 2007-04-12 | General Electric Co <Ge> | タービン及びターボ機械用のシール |
| KR101617983B1 (ko) | 2012-01-13 | 2016-05-03 | 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 | 축씰 장치 및 이를 구비하는 회전 기계 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE50206223D1 (de) * | 2001-10-22 | 2006-05-18 | Sulzer Pumpen Ag | Wellenabdichtungsanordnung für eine Pumpe zur Förderung heisser Fluide |
| DE10163804B4 (de) * | 2001-12-22 | 2005-07-07 | Mtu Aero Engines Gmbh | Bürstendichtung |
| US6786488B2 (en) * | 2002-07-18 | 2004-09-07 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Seal structure, turbine having the same, and leak-preventing seal system for rotating shaft |
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| DE10244038A1 (de) * | 2002-09-21 | 2004-04-01 | Mtu Aero Engines Gmbh | Einlaufbelag für Axialverdichter von Gasturbinen, insbesondere von Gasturbinentriebwerken |
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| US20080128995A1 (en) * | 2006-12-04 | 2008-06-05 | General Electric | Brush sealing with potting compound for rotary mechanisms |
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| BR102013021427B1 (pt) * | 2013-08-16 | 2022-04-05 | Luis Antonio Waack Bambace | Turbomáquinas axiais de carcaça rotativa e elemento central fixo |
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| CN106761954A (zh) * | 2017-02-09 | 2017-05-31 | 江苏鑫信润科技有限公司 | 新型汽轮机调节级喷嘴 |
| CN108223798B (zh) * | 2017-12-26 | 2020-01-14 | 中国航发四川燃气涡轮研究院 | 一种带芯部镂空指尖片的指尖密封装置 |
| CN108679227B (zh) * | 2018-05-24 | 2019-08-23 | 西安交通大学 | 一种前挡板带喷嘴的耐高压低迟滞刷式密封结构 |
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- 2001-02-06 US US09/777,642 patent/US6533284B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-02-05 JP JP2002027517A patent/JP2002303102A/ja not_active Withdrawn
- 2002-02-05 RU RU2002103443/06A patent/RU2288393C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2002-02-05 KR KR1020020006416A patent/KR20020065382A/ko not_active Application Discontinuation
- 2002-02-05 EP EP02250761A patent/EP1229275A1/en not_active Withdrawn
- 2002-02-06 CN CN02102799A patent/CN1369620A/zh active Pending
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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