JP2002536612A - 回転機械用ラビリンス及びブラシ組合せ封じ - Google Patents
回転機械用ラビリンス及びブラシ組合せ封じInfo
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- 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
-
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/02—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
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- F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 回転及び不動部品の間の封じにラビリンス／ブラシ組合せ封じを設ける。
【解決手段】 封じは複数個の弓形封じセグメントを含み、その各々が回転部品の面に向かって半径方向に伸びる１つ以上のラビリンス歯を持っている。もともとの装置として又は後からはめ込む装置として、ブラシ封じが、封じセグメントの封じ面に形成された溝孔の中で、ラビリンス歯の間に設けられる。１形式では、ブラシ封じに対する裏側の支持及び／又は前側の板は、封じセグメントの軸方向に伸びる溝に入り込む舌片を持っていて、ブラシ封じ及び封じリング・セグメントの相対的な半径方向の移動を防止する。ブラシ封じ及び封じリング・セグメントの端面に孔をあけ、溶着材料で埋めて、相対的な円周方向の移動を防止することが出来る。
Description
【０００１】
この発明は、蒸気及びガスタービンのような回転機械に対するブラシ及びラビ
リンス組合せ封じに関し、またブラシ封じを固定し並びに／又は後からはめ込ん
でラビリンス及びブラシ組合せ封じとする方法に関する。
リンス組合せ封じに関し、またブラシ封じを固定し並びに／又は後からはめ込ん
でラビリンス及びブラシ組合せ封じとする方法に関する。
【０００２】
発電用及び機械的な駆動用に使われる蒸気及びガスタービンのような回転機械
は、一般的に幾つものタービン段で構成される大形機械である。タービンでは、
タービン段を流れる高圧流体が一連の不動及び回転部品を通らなければならない
が、不動及び回転部品の間に封じを用いて洩れを制御する。タービンの効率は、
例えば回転子及び固定子の間の洩れを封じが防止する能力に直接的に関係する。
タービン並びに相対的に回転する部品を使うその他の機械は、洩れを制御する為
に、頑丈な歯、即ち、ラビリンス形封じを用いるのが典型的である。従来、高−
低又は真っ直ぐな軸の設計の何れかの頑丈なラビリンス封じが使われている。こ
ういう種類の封じは、回転及び不動部品の間の洩れを制御しなければならないよ
うなタービンの事実上の全ての場所に用いられている。こういうものとしては、
段間軸封じ、回転子末端封じ及び羽根先端封じがある。ラビリンス封じは信頼性
があることが証明されているが、不動及び回転部品が干渉しあって、ラビリンス
の歯を「きのこ」形の輪郭にすり減らし、封じの隙間をあけるような過渡的な事
象の結果として、この性能が時間と共に劣化する。回転機械はブラシ封じをも用
いてきた。一般的にブラシ封じは、ラビリンス封じよりも洩れが起こり難い。ブ
ラシ封じは、封じの剛毛の撓みの為に、例えば回転子と固定子のような固定及び
回転部品の間の半径方向の移動に対処することが出来る。ブラシ封じは、一般的
には面の凹凸に同形になる点でも一層優れている。ブラシ及びラビリンス形の組
合せ封じが、この出願と同じ被譲渡人の米国特許第５，４７４，３０６号に開示
されている。しかし、現存のタービンの改造並びにラビリンス及びブラシ組合せ
封じを新しい機械に取入れるには、物理的な場所の制限の為に、封じの設計をこ
じんまりしたものにすることを必要とする。更に、タービンのオーバフォールの
間の期間が長いこと、並びに保守のコストが高いことにより、フェールセーフの
性質を持つブラシ封じを提供することが望ましい。従って、現存のラビリンス封
じ並びに元の装置のラビリンス形の封じの外被の中にはまるようなブラシ封じを
設計することが望ましい。
は、一般的に幾つものタービン段で構成される大形機械である。タービンでは、
タービン段を流れる高圧流体が一連の不動及び回転部品を通らなければならない
が、不動及び回転部品の間に封じを用いて洩れを制御する。タービンの効率は、
例えば回転子及び固定子の間の洩れを封じが防止する能力に直接的に関係する。
タービン並びに相対的に回転する部品を使うその他の機械は、洩れを制御する為
に、頑丈な歯、即ち、ラビリンス形封じを用いるのが典型的である。従来、高−
低又は真っ直ぐな軸の設計の何れかの頑丈なラビリンス封じが使われている。こ
ういう種類の封じは、回転及び不動部品の間の洩れを制御しなければならないよ
うなタービンの事実上の全ての場所に用いられている。こういうものとしては、
段間軸封じ、回転子末端封じ及び羽根先端封じがある。ラビリンス封じは信頼性
があることが証明されているが、不動及び回転部品が干渉しあって、ラビリンス
の歯を「きのこ」形の輪郭にすり減らし、封じの隙間をあけるような過渡的な事
象の結果として、この性能が時間と共に劣化する。回転機械はブラシ封じをも用
いてきた。一般的にブラシ封じは、ラビリンス封じよりも洩れが起こり難い。ブ
ラシ封じは、封じの剛毛の撓みの為に、例えば回転子と固定子のような固定及び
回転部品の間の半径方向の移動に対処することが出来る。ブラシ封じは、一般的
には面の凹凸に同形になる点でも一層優れている。ブラシ及びラビリンス形の組
合せ封じが、この出願と同じ被譲渡人の米国特許第５，４７４，３０６号に開示
されている。しかし、現存のタービンの改造並びにラビリンス及びブラシ組合せ
封じを新しい機械に取入れるには、物理的な場所の制限の為に、封じの設計をこ
じんまりしたものにすることを必要とする。更に、タービンのオーバフォールの
間の期間が長いこと、並びに保守のコストが高いことにより、フェールセーフの
性質を持つブラシ封じを提供することが望ましい。従って、現存のラビリンス封
じ並びに元の装置のラビリンス形の封じの外被の中にはまるようなブラシ封じを
設計することが望ましい。
【０００３】
この発明では、ブラシ封じを、元の装置又は改造の何れであっても、ラビリン
ス歯の封じリング・セグメントに用い、且つ相対的に円周方向及び半径方向方向
に移動しないように容易に固定することが出来るようにして、タービンのような
回転機械の環境に用いられるラビリンス及びブラシ組合せ封じを提供する。この
発明では、ブラシ封じは、支持体によって支持された複数個の剛毛の形をしてい
てよい。即ち、剛毛が、弓形セグメントの形をした１対の支持板の間に配置され
、例えば、ブラシ封じ支持体の半径方向の一番外側の部分で溶接することにより
、その間に固定される。各々の封じリング・セグメントが弓形の面を持ち、それ
から軸方向に隔たる複数個のラビリンス歯が突出して、軸のような回転部品と向
かいあうことが好ましい。本来の装置としてブラシ封じを用いるとき、又は封じ
リング・セグメントにブラシ封じを後からはめ込んで、ラビリンス及びブラシ組
合せ封じとするとき、封じリング・セグメントの弓形の面に沿って溝を形成し、
剛毛の配列に対する支持体を受入れる。即ち、弓形の板及び板の間にある剛毛が
封じリング・セグメントに対して同心であって、剛毛の半径方向内側の端が軸方
向に隣接するラビリンス歯の先端を超えて突出して、向かい合っている回転部品
と係合するように、溝の中に受入れることが可能である。支持体を封じリング・
セグメントに固定する為、支持体の両側の各々に沿って、支持体と封じリング・
セグメントの間に１つ又は更に多くの溶着部を設けること出来、こうしてブラシ
封じを、封じリング・セグメントに対して、半径方向並びに円周方向に移動しな
いように封じリング・セグメントに固定する。剛毛の配列に対する一方の支持板
にテーパつき歯先を設けて、封じリング・セグメントにブラシ封じを用いたとき
、別のラビリンス封じ歯を形成することが好ましい。
ス歯の封じリング・セグメントに用い、且つ相対的に円周方向及び半径方向方向
に移動しないように容易に固定することが出来るようにして、タービンのような
回転機械の環境に用いられるラビリンス及びブラシ組合せ封じを提供する。この
発明では、ブラシ封じは、支持体によって支持された複数個の剛毛の形をしてい
てよい。即ち、剛毛が、弓形セグメントの形をした１対の支持板の間に配置され
、例えば、ブラシ封じ支持体の半径方向の一番外側の部分で溶接することにより
、その間に固定される。各々の封じリング・セグメントが弓形の面を持ち、それ
から軸方向に隔たる複数個のラビリンス歯が突出して、軸のような回転部品と向
かいあうことが好ましい。本来の装置としてブラシ封じを用いるとき、又は封じ
リング・セグメントにブラシ封じを後からはめ込んで、ラビリンス及びブラシ組
合せ封じとするとき、封じリング・セグメントの弓形の面に沿って溝を形成し、
剛毛の配列に対する支持体を受入れる。即ち、弓形の板及び板の間にある剛毛が
封じリング・セグメントに対して同心であって、剛毛の半径方向内側の端が軸方
向に隣接するラビリンス歯の先端を超えて突出して、向かい合っている回転部品
と係合するように、溝の中に受入れることが可能である。支持体を封じリング・
セグメントに固定する為、支持体の両側の各々に沿って、支持体と封じリング・
セグメントの間に１つ又は更に多くの溶着部を設けること出来、こうしてブラシ
封じを、封じリング・セグメントに対して、半径方向並びに円周方向に移動しな
いように封じリング・セグメントに固定する。剛毛の配列に対する一方の支持板
にテーパつき歯先を設けて、封じリング・セグメントにブラシ封じを用いたとき
、別のラビリンス封じ歯を形成することが好ましい。
【０００４】 この発明の別の形式では、封じリング・セグメントには、封じリング・セグメ
ントの表面より半径方向外向きに伸びる軸方向に伸びる凹部を持つ溝を設ける。
同様に、ブラシ封じ支持体が、この支持体を封じリング・セグメントの溝に収め
たとき、凹部に入り込むようにした軸方向に伸びる脚を設け、こうして支持体及
び封じリング・セグメントを相互に半径方向に移動しないように固定する。支持
体及び封じリング・セグメントが相互に円周方向に移動しないようにする為、ブ
ラシ封じ支持体及び封じリング・セグメントの端面には、全体的に接線方向又は
円周方向に伸びる開口を設け、封じリング・セグメント及び支持体の隣接する端
面を露出する。開口内に溶着材料を設けて、支持体及び封じリング・セグメント
を相対的に円周方向に移動しないように固定する。この為、ブラシ封じ及び封じ
リング・セグメントをセグメントの一端に点溶接して、相対的な円周方向の移動
を防止することが出来る。
ントの表面より半径方向外向きに伸びる軸方向に伸びる凹部を持つ溝を設ける。
同様に、ブラシ封じ支持体が、この支持体を封じリング・セグメントの溝に収め
たとき、凹部に入り込むようにした軸方向に伸びる脚を設け、こうして支持体及
び封じリング・セグメントを相互に半径方向に移動しないように固定する。支持
体及び封じリング・セグメントが相互に円周方向に移動しないようにする為、ブ
ラシ封じ支持体及び封じリング・セグメントの端面には、全体的に接線方向又は
円周方向に伸びる開口を設け、封じリング・セグメント及び支持体の隣接する端
面を露出する。開口内に溶着材料を設けて、支持体及び封じリング・セグメント
を相対的に円周方向に移動しないように固定する。この為、ブラシ封じ及び封じ
リング・セグメントをセグメントの一端に点溶接して、相対的な円周方向の移動
を防止することが出来る。
【０００５】 ブラシ封じを封じリング・セグメントに後からはめ込むとき、回転部品の封じ
面は、この面から材料の薄層を加工することによって、滑らかにすることが好ま
しい。典型的には、現存の回転子の１つのランドを取り去るが、取り去るランド
の数は、封じの軸方向の厚さ及び予想される回転子の相対的な軸方向の移動に応
じて、０から１より大きい範囲であってよい。
面は、この面から材料の薄層を加工することによって、滑らかにすることが好ま
しい。典型的には、現存の回転子の１つのランドを取り去るが、取り去るランド
の数は、封じの軸方向の厚さ及び予想される回転子の相対的な軸方向の移動に応
じて、０から１より大きい範囲であってよい。
【０００６】 この発明の好ましい実施例では、回転自在の部品と回転しないように固定され
た部品を持っていて、これらが回転軸線の周りにあるような回転機械で、前記部
品の間の封じが、不動部品によって支持されていて、回転自在の部品に向かい合
う弓形の面を持つ細長い弓形の封じリング・セグメントと、封じリング・セグメ
ントの表面から全体的に半径方向に回転部品に向かって突出する少なくとも１つ
のラビリンス封じ歯とを有し、封じリング・セグメントの表面は、封じ歯から軸
方向に隔たって、セグメントの表面より半径方向内側に開口する溝を持ち、ブラ
シ封じがこの溝の中に配置されていて、複数個の剛毛及び剛毛に対する支持体を
持ち、剛毛は支持体の中に固定されると共に、この支持体及びセグメントの表面
を超えてそれから突出して、回転部品と係合し、少なくとも１つの溶着部が支持
体と封じリング・セグメントの間にあって、支持体を溝の中に固定する。
た部品を持っていて、これらが回転軸線の周りにあるような回転機械で、前記部
品の間の封じが、不動部品によって支持されていて、回転自在の部品に向かい合
う弓形の面を持つ細長い弓形の封じリング・セグメントと、封じリング・セグメ
ントの表面から全体的に半径方向に回転部品に向かって突出する少なくとも１つ
のラビリンス封じ歯とを有し、封じリング・セグメントの表面は、封じ歯から軸
方向に隔たって、セグメントの表面より半径方向内側に開口する溝を持ち、ブラ
シ封じがこの溝の中に配置されていて、複数個の剛毛及び剛毛に対する支持体を
持ち、剛毛は支持体の中に固定されると共に、この支持体及びセグメントの表面
を超えてそれから突出して、回転部品と係合し、少なくとも１つの溶着部が支持
体と封じリング・セグメントの間にあって、支持体を溝の中に固定する。
【０００７】 この発明の別の好ましい実施例では、回転自在の部品と回転しないように固定
された部品を持っていて、これらの部品が共通軸線の周りにあり、且つこれらの
部品の間のラビリンス封じが、一方の部品によって支持されて、他方の部品に向
かって全体的に半径方向に突出して、その間に封じを作る複数個の全体的に円周
方向に伸びる歯を持つ回転機械で、部品の間にラビリンス及びブラシ組合せ封じ
を形成する方法が提供される。この方法は、個別の剛毛の円周方向の配列を、剛
毛が軸線に対して全体的に法線方向の平面内にあって、その末端が歯の半径方向
の範囲を超えて他方の部品に向かって突出して、他方の部品と実質的に密封係合
するように一方の部品に固定することにより、個別の剛毛の円周方向の配列を、
歯から軸方向に隔てて、この一方の部品に後からはめ込み、剛毛の配列をこの一
方の配列に溶接する工程を含む。
された部品を持っていて、これらの部品が共通軸線の周りにあり、且つこれらの
部品の間のラビリンス封じが、一方の部品によって支持されて、他方の部品に向
かって全体的に半径方向に突出して、その間に封じを作る複数個の全体的に円周
方向に伸びる歯を持つ回転機械で、部品の間にラビリンス及びブラシ組合せ封じ
を形成する方法が提供される。この方法は、個別の剛毛の円周方向の配列を、剛
毛が軸線に対して全体的に法線方向の平面内にあって、その末端が歯の半径方向
の範囲を超えて他方の部品に向かって突出して、他方の部品と実質的に密封係合
するように一方の部品に固定することにより、個別の剛毛の円周方向の配列を、
歯から軸方向に隔てて、この一方の部品に後からはめ込み、剛毛の配列をこの一
方の配列に溶接する工程を含む。
【０００８】 従って、この発明の主な目的は、ブラシ封じが後からはめ込むものとして又は
もともとの装置として設けられ、不動部品及びブラシ封じの相対的な円周方向の
移動を防止する溶着部を持つようにして、タービンの回転及び不動部品の間にラ
ビリンス及びブラシ組合せ封じを形成する新規で改良された装置と方法を提供す
ることである。
もともとの装置として設けられ、不動部品及びブラシ封じの相対的な円周方向の
移動を防止する溶着部を持つようにして、タービンの回転及び不動部品の間にラ
ビリンス及びブラシ組合せ封じを形成する新規で改良された装置と方法を提供す
ることである。
【０００９】
次に図面について説明する。図１には、回転機械、例えば蒸気タービンの一部
分が示されている。この機械は、タービン・ハウジング１２内に配置されたター
ビン軸１０を持ち、軸１０が普通のようにタービン・ハウジング１２内に支持さ
れている。封じリング１４がタービン・ハウジング、即ち不動部品の中に配置さ
れていて、リングの軸方向両側の高圧及び低圧領域を分離している。高圧領域を
１６で示し、低圧領域を１８で示してある。封じリング１４は、複数個の弓形封
じリング・セグメントの環状配列として形成され、このセグメントが封じ面２２
及び軸方向に隔たって半径方向に突出する複数個のラビリンス封じ歯２４を有す
る。図示のように、歯は、軸１０の半径方向の突起又はランド２６及び溝２８に
対する隙間を密にする為に、高−低設計である。典型的には、ラビリンス封じリ
ング・セグメントは、封じの両側にある高圧領域１６から低圧領域１８への流体
の流れに対して比較的多数の障壁、即ち歯を配置することによって作用する。各
々の障壁が流体に曲りくねった通路を辿らせることにより、圧力降下が発生する
。ラビリンス封じの前後の圧力降下の和は、定義により、その軸方向の両側にあ
る高圧及び低圧領域の圧力の差である。この種のラビリンス歯封じリング・セグ
メントは、典型的にはばねで支持されており、この為、運転中に、回転子と封じ
の間の著しい干渉を受けたとき、半径方向に自由に移動する。ある設計では、こ
のばねが、例えば始動及び運転停止の際、封じリング・セグメント１４を回転子
から半径方向外向きに保ち、流体圧力を封じリング・セグメントと回転子ハウジ
ング内の空所３０の間に供給して、封じリング・セグメントを半径方向内向きに
変位させ、回転子との隙間を一層小さくする、即ち、回転子が所定速度になった
後、封じを閉じる。
分が示されている。この機械は、タービン・ハウジング１２内に配置されたター
ビン軸１０を持ち、軸１０が普通のようにタービン・ハウジング１２内に支持さ
れている。封じリング１４がタービン・ハウジング、即ち不動部品の中に配置さ
れていて、リングの軸方向両側の高圧及び低圧領域を分離している。高圧領域を
１６で示し、低圧領域を１８で示してある。封じリング１４は、複数個の弓形封
じリング・セグメントの環状配列として形成され、このセグメントが封じ面２２
及び軸方向に隔たって半径方向に突出する複数個のラビリンス封じ歯２４を有す
る。図示のように、歯は、軸１０の半径方向の突起又はランド２６及び溝２８に
対する隙間を密にする為に、高−低設計である。典型的には、ラビリンス封じリ
ング・セグメントは、封じの両側にある高圧領域１６から低圧領域１８への流体
の流れに対して比較的多数の障壁、即ち歯を配置することによって作用する。各
々の障壁が流体に曲りくねった通路を辿らせることにより、圧力降下が発生する
。ラビリンス封じの前後の圧力降下の和は、定義により、その軸方向の両側にあ
る高圧及び低圧領域の圧力の差である。この種のラビリンス歯封じリング・セグ
メントは、典型的にはばねで支持されており、この為、運転中に、回転子と封じ
の間の著しい干渉を受けたとき、半径方向に自由に移動する。ある設計では、こ
のばねが、例えば始動及び運転停止の際、封じリング・セグメント１４を回転子
から半径方向外向きに保ち、流体圧力を封じリング・セグメントと回転子ハウジ
ング内の空所３０の間に供給して、封じリング・セグメントを半径方向内向きに
変位させ、回転子との隙間を一層小さくする、即ち、回転子が所定速度になった
後、封じを閉じる。
【００１０】 図１はまたラビリンス／ブラシ組合せ封じを持つ封じリング・セグメントを示
している。図示のように、封じリング・セグメントは、全体を３２で示したブラ
シ封じを備えることが出来る。ブラシ封じ３２は元からの装置として、又は現存
の封じリング・セグメントに後からはめ込むものとして設けることが出来る。各
々のブラシ封じが、複数個の細長い剛毛３６に対する支持体３４を有する。例え
ば、支持体３４は、剛毛３６の軸方向の両側にある１対の全体的に弓形の支持板
３８及び４０で構成することが出来る。ブラシ封じ支持体３４は、封じリング・
セグメントと境界を接しており、封じリング・セグメントの端面と同じ半径方向
の平面に端面を有する。支持板が、その半径方向一番外側の端に沿って互いに溶
接され、剛毛が互いに並びに板に対して同じ場所で溶接される。
している。図示のように、封じリング・セグメントは、全体を３２で示したブラ
シ封じを備えることが出来る。ブラシ封じ３２は元からの装置として、又は現存
の封じリング・セグメントに後からはめ込むものとして設けることが出来る。各
々のブラシ封じが、複数個の細長い剛毛３６に対する支持体３４を有する。例え
ば、支持体３４は、剛毛３６の軸方向の両側にある１対の全体的に弓形の支持板
３８及び４０で構成することが出来る。ブラシ封じ支持体３４は、封じリング・
セグメントと境界を接しており、封じリング・セグメントの端面と同じ半径方向
の平面に端面を有する。支持板が、その半径方向一番外側の端に沿って互いに溶
接され、剛毛が互いに並びに板に対して同じ場所で溶接される。
【００１１】 図２に一番よく示されているが、ブラシ封じの低圧側又は下流側にある支持板
３８が剛毛３６の支えとして作用する。支持板３８が剛毛３６の末端より手前で
テーパつきの歯の輪郭４４で終端することが好ましい。この為、剛毛３６の端は
、回転部品、即ち、軸１０の面に接し、それと係合するものであるが、歯４４は
軸から隔たっていて、剛毛３６を支える追加のラビリンス封じ歯として作用する
。上流側又は高圧側の前側の板４０が、剛毛３６の上流側の面から隔たっている
。この空間により、回転する面と係合したとき、剛毛が撓むことが出来る。
３８が剛毛３６の支えとして作用する。支持板３８が剛毛３６の末端より手前で
テーパつきの歯の輪郭４４で終端することが好ましい。この為、剛毛３６の端は
、回転部品、即ち、軸１０の面に接し、それと係合するものであるが、歯４４は
軸から隔たっていて、剛毛３６を支える追加のラビリンス封じ歯として作用する
。上流側又は高圧側の前側の板４０が、剛毛３６の上流側の面から隔たっている
。この空間により、回転する面と係合したとき、剛毛が撓むことが出来る。
【００１２】 ブラシ封じを形成するとき、剛毛は、剛毛に対する支持板として最終的に作用
する環状リングの上に配置するのが普通であり、これに対して前側の板は剛毛の
上に配置される。その間に剛毛がある環状板が、その半径方向の一番外側の縁に
沿って溶接され、環状支持板／剛毛／前側の板が、半径方向の端面に沿った封じ
リング・セグメントと同じ数のセグメントに分割される。剛毛が、板の半径とは
ずれた角度で板の間に配置されることが理解されよう。環状ブラシ封じリングを
切断するとき、これは１つの剛毛セグメントの端面から隣接する剛毛セグメント
の向かい合った端面まで他の場合なら伸びるような剛毛の一部分を取り去り、隣
接する剛毛セグメントに、図７及び８の４６に示すように、剛毛が伸びていない
三角形区域が残るような半径に沿って切断される。しかし、ブラシ・セグメント
を封じリング・セグメントに固定したとき、こういう輪郭にした支持歯４４が剛
毛のない区域で、封じとして作用する。
する環状リングの上に配置するのが普通であり、これに対して前側の板は剛毛の
上に配置される。その間に剛毛がある環状板が、その半径方向の一番外側の縁に
沿って溶接され、環状支持板／剛毛／前側の板が、半径方向の端面に沿った封じ
リング・セグメントと同じ数のセグメントに分割される。剛毛が、板の半径とは
ずれた角度で板の間に配置されることが理解されよう。環状ブラシ封じリングを
切断するとき、これは１つの剛毛セグメントの端面から隣接する剛毛セグメント
の向かい合った端面まで他の場合なら伸びるような剛毛の一部分を取り去り、隣
接する剛毛セグメントに、図７及び８の４６に示すように、剛毛が伸びていない
三角形区域が残るような半径に沿って切断される。しかし、ブラシ・セグメント
を封じリング・セグメントに固定したとき、こういう輪郭にした支持歯４４が剛
毛のない区域で、封じとして作用する。
【００１３】 図１に戻って説明すると、封じリング・セグメントはもともとの装置として、
あるいは後から設けるものとして、ブラシ封じセグメントを受入れる溝又は溝孔
４８を設けることが出来る。溝４８が、封じリング・セグメントの軸方向の両端
の間の大体中心位置にあるものとして示されているが、封じセグメントのラビリ
ンス封じ歯と組合せて１つ又は更に多くのブラシ封じを設ける為の封じの軸方向
の範囲に応じて、封じリング・セグメント内に１つ又は更に多くの溝を設けるこ
とが出来、図に示したのとは封じ面２２に沿った異なる軸方向の位置に設けるこ
とが出来る。
あるいは後から設けるものとして、ブラシ封じセグメントを受入れる溝又は溝孔
４８を設けることが出来る。溝４８が、封じリング・セグメントの軸方向の両端
の間の大体中心位置にあるものとして示されているが、封じセグメントのラビリ
ンス封じ歯と組合せて１つ又は更に多くのブラシ封じを設ける為の封じの軸方向
の範囲に応じて、封じリング・セグメント内に１つ又は更に多くの溝を設けるこ
とが出来、図に示したのとは封じ面２２に沿った異なる軸方向の位置に設けるこ
とが出来る。
【００１４】 図１及び３について説明すると、封じリング・セグメントに形成された溝４８
は平行な側壁及びブラシ・セグメントを受入れる弓形の溝孔を形成する基部を有
する。ブラシ・セグメントが、前側の板４０が上流側を向くようにして、溝４８
内に配置されることに注意されたい。ブラシ封じを溝孔の中に保持する為、ブラ
シ封じセグメントと溝４８に隣接する面２２の継目に沿って、１つ又は更に多く
の溶着部が設けられている。この溶着部が図７に５０で示されている。即ち、封
じリング・セグメント２０の面２２と継目で、ブラシ・セグメントの両側に沿っ
てステッチ溶着部を設け、ブラシ封じを封じリング・セグメントに対して半径方
向及び円周方向に移動しないように保つことが出来る。
は平行な側壁及びブラシ・セグメントを受入れる弓形の溝孔を形成する基部を有
する。ブラシ・セグメントが、前側の板４０が上流側を向くようにして、溝４８
内に配置されることに注意されたい。ブラシ封じを溝孔の中に保持する為、ブラ
シ封じセグメントと溝４８に隣接する面２２の継目に沿って、１つ又は更に多く
の溶着部が設けられている。この溶着部が図７に５０で示されている。即ち、封
じリング・セグメント２０の面２２と継目で、ブラシ・セグメントの両側に沿っ
てステッチ溶着部を設け、ブラシ封じを封じリング・セグメントに対して半径方
向及び円周方向に移動しないように保つことが出来る。
【００１５】 次に図４に示す実施例について説明すると、封じリング・セグメントの溝４８
は、軸方向に伸びると共に、溝４８が開口している面２２より半径方向外向きに
伸びる凹部６０を持っていてよい。この形式では、ブラシ封じセグメントが剛毛
３６と、歯の輪郭４４ａを持つ支持板３８ａを含む。しかし、上流側の板４０ａ
は、凹部６０内に収まる突出した舌片６２を持っていてよい。ブラシ封じセグメ
ントを溝４８の中で円周方向に摺動させることにより、凹部６０に係合する舌片
６２が、ブラシ・セグメントが封じリング・セグメントに対して半径方向に移動
することを防止することが理解されよう。図５では、溝６０ｂを軸方向の反対側
又は下流側に形成することが出来、ブラシ・セグメントの舌片６２ｂが、図４に
示したように、上流側の板ではなく、支持板３８ｂの上に形成されている。何れ
の場合でも、封じリング・セグメント内でブラシ封じが舌片と凹部が整合するよ
うにすることにより、ブラシ封じセグメントと封じリング・セグメントの半径方
向の移動が防止される。
は、軸方向に伸びると共に、溝４８が開口している面２２より半径方向外向きに
伸びる凹部６０を持っていてよい。この形式では、ブラシ封じセグメントが剛毛
３６と、歯の輪郭４４ａを持つ支持板３８ａを含む。しかし、上流側の板４０ａ
は、凹部６０内に収まる突出した舌片６２を持っていてよい。ブラシ封じセグメ
ントを溝４８の中で円周方向に摺動させることにより、凹部６０に係合する舌片
６２が、ブラシ・セグメントが封じリング・セグメントに対して半径方向に移動
することを防止することが理解されよう。図５では、溝６０ｂを軸方向の反対側
又は下流側に形成することが出来、ブラシ・セグメントの舌片６２ｂが、図４に
示したように、上流側の板ではなく、支持板３８ｂの上に形成されている。何れ
の場合でも、封じリング・セグメント内でブラシ封じが舌片と凹部が整合するよ
うにすることにより、ブラシ封じセグメントと封じリング・セグメントの半径方
向の移動が防止される。
【００１６】 ブラシ・セグメントと封じリング・セグメントの相対的な円周方向の移動を防
止する為、ブラシ・セグメント及び封じリング・セグメントが、一方又は両方の
端面の近くで互いに溶接される。これを行う為、支持板を含むブラシ封じの端面
が封じリング・セグメントの半径方向の端面と面一であることが理解されよう。
封じリング・セグメントの少なくとも一方の端面及びブラシ封じに対する一方の
板に開口が形成される。封じリング・セグメントの端面及び支持板に接線方向の
限られた距離に互って、孔６６、好ましくは円形孔をあけることが好ましい。封
じリング・セグメントの一方又は両方の端にある孔を溶着材料で埋めることによ
り、ブラシ・セグメント及び封じリング・セグメントが互いに固着され、相対的
な円周方向の移動が防止される。
止する為、ブラシ・セグメント及び封じリング・セグメントが、一方又は両方の
端面の近くで互いに溶接される。これを行う為、支持板を含むブラシ封じの端面
が封じリング・セグメントの半径方向の端面と面一であることが理解されよう。
封じリング・セグメントの少なくとも一方の端面及びブラシ封じに対する一方の
板に開口が形成される。封じリング・セグメントの端面及び支持板に接線方向の
限られた距離に互って、孔６６、好ましくは円形孔をあけることが好ましい。封
じリング・セグメントの一方又は両方の端にある孔を溶着材料で埋めることによ
り、ブラシ・セグメント及び封じリング・セグメントが互いに固着され、相対的
な円周方向の移動が防止される。
【００１７】 この発明を現在最も実用的で好ましいと考えられる実施例に関連して説明した
が、この発明がここに開示した実施例に制限されず、むしろ特許請求の範囲に含
まれる種々の変更及び同等の配置を包括するものであることを承知されたい。
が、この発明がここに開示した実施例に制限されず、むしろ特許請求の範囲に含
まれる種々の変更及び同等の配置を包括するものであることを承知されたい。
【図１】 不動及び回転部品の間にある封じリング・セグメントの略図であって、封じ面
上にあるこの発明のラビリンス及びブラシ組合せ封じを示す。
上にあるこの発明のラビリンス及びブラシ組合せ封じを示す。
【図２】 ブラシ封じの分解部分端面図であって、剛毛の先端とラビリンス歯の輪郭を持
つ支持板の間の関係を示す。
つ支持板の間の関係を示す。
【図３】 舌片と溝の形で、封じリング・セグメントに挿入されたブラシ封じの部分断面
図である。
図である。
【図４】 この発明の別の形式による封じリング・セグメントの凹部内にあるブラシ封じ
の部分断面図である。
の部分断面図である。
【図５】 溝の中に逆の形をしたブラシ封じがあることを図４と同様に示す図である。
【図６】 封じリング・セグメント内にある図４のブラシ封じの拡大端面図であって、ブ
ラシ封じを円周方向に移動しないように保持する溶着材料を受入れる開口を示す
。
ラシ封じを円周方向に移動しないように保持する溶着材料を受入れる開口を示す
。
【図７】 図３の線３−３で切った断面図であって、封じセグメントの凹部内にブラシ封
じを固定する溶接ステッチ線を示す。
じを固定する溶接ステッチ線を示す。
【図８】 図４の集成体を図７と同様に示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クロマー，ロバート・ハロルド アメリカ合衆国、12095、ニューヨーク州、 ジョンズタウン、カントリー・ロード・ 156、344番 (72)発明者 プレスク，ロナルド・ジョン アメリカ合衆国、12309、ニューヨーク州、 ニスカユナ、ブリッチウッド・レーン、75 番 (72)発明者 スキナー，デビッド・ロバート アメリカ合衆国、12137、ニューヨーク州、 パターソンビル、ステート・ハイウェイ・ 30、10149番 (72)発明者 ウルフ，クリストファー・エドワード アメリカ合衆国、12309、ニューヨーク州、 ニスカユナ、マイロン・ストリート、1455 番 Ｆターム(参考） 3G002 HA07 HA10 3J042 AA03 AA11 BA01 CA10 DA03 3J043 AA16 BA06 CA20 DA09 DA10 HA04
Claims (13)
- 【請求項１】 回転自在の部品及び回転しないように固定された部品を持ち
、前記部品が共通軸線の周りにあるような回転機械で、前記部品の間に用いられ
る封じに於て、 前記不動部品に支持されていて、前記回転自在の部品と向かい合う弓形の面を
持つ細長い弓形の封じリング・セグメントと、 前記封じリング・セグメントの表面から全体的に半径方向に前記回転自在の部
品に向かって突出する少なくとも１つのラビリンス封じ歯であって、前記封じリ
ング・セグメントの表面が、当該封じ歯から軸方向に隔たって、前記セグメント
の表面の半径方向内向きに開口する溝を持っている、少なくとも１つのラビリン
ス封じ歯と、 前記溝の中に配置されているブラシ封じであって、複数個の剛毛及び該剛毛に
対する支持体を含み、前記剛毛が前記支持体の中に固定されると共に、該支持体
及び前記セグメントの表面を超えてそれから突出して、前記回転自在の部品と係
合している、ブラシ封じと、 前記支持体及び前記封じリング・セグメントの間にあって、前記支持体を前記
溝の中に固定している少なくとも１つの溶着部と、 を有する封じ。 - 【請求項２】 前記支持体が、前記剛毛の軸方向両側にある１対の板を含み
、一方の板の少なくとも一部分は前記剛毛から軸方向に隔たっていて、前記剛毛
の部分が前記回転自在の部品と係合する際に前記溝の中に撓むことが出来るよう
にしている請求項１記載の封じ。 - 【請求項３】 前記溝及び前記封じリング・セグメントが、前記表面より半
径方向外側に、一方の軸方向に伸びる弓形凹部を含み、前記支持体は、該凹部の
中に受入れられて、該支持体が前記封じリング・セグメントに対して半径方向内
向きに移動するのを防止する軸方向に伸びる弓形部分を持っている請求項１記載
の封じ。 - 【請求項４】 前記封じリング・セグメント及び前記支持体が、前記封じリ
ング・セグメントの一端に互いに隣接する端面を持ち、溶着材料が該端面に適用
されて、前記溝内にある支持体が前記封じリング・セグメントに対して円周方向
に移動するのを防止する請求項１記載の封じ。 - 【請求項５】 前記溝及び前記封じリング・セグメントが、前記表面より半
径方向外側に、一方の軸方向に伸びる弓形凹部を含み、前記支持体が前記凹部に
受入れられて、前記支持体が前記封じリング・セグメントに対して半径方向内向
きに移動するのを防止する軸方向に伸びる弓形部分を持ち、前記封じリング・セ
グメント及び前記支持体が、前記セグメントの一端で互いに隣接する端面を持ち
、溶着材料が該端面に適用されて、前記溝内にある支持体と前記封じリング・セ
グメントの間の円周方向の相対的な移動を防止する請求項１記載の封じ。 - 【請求項６】 前記封じリング・セグメントの前記一端にある全体的に接線
方向に伸びる開口が前記端面の部分を前記セグメントの一端から露出させ、前記
溶着材料が前記開口内に配置されていることにより、前記ブラシ封じと前記封じ
リング・セグメントの相対的な円周方向の移動が防止される請求項５記載の封じ
。 - 【請求項７】 前記封じリング・セグメント及び前記支持体が、該セグメン
トの一端に互いに隣接する端面を持ち、前記セグメントの前記一端にある全体的
に接線方向にある開口が、前記端面の部分を前記セグメントの一端から露出させ
、前記溶着材料が前記開口内に設けられることにより、前記ブラシ封じ及び前記
封じリング・セグメントの相対的な円周方向の移動を防止している請求項１記載
の封じ。 - 【請求項８】 前記支持体の各々の側及び前記表面に沿って溶着部が設けら
れていて、前記支持体を円周方向及び半径方向に移動しないように、前記溝の中
に固定している請求項１記載の封じ。 - 【請求項９】 前記支持体の両側の各々に沿って複数個の溶着部が設けられ
ていて、前記ブラシ封じが前記溝の中にある状態で、前記支持体及び前記表面を
互いに固定する請求項８記載の封じ。 - 【請求項１０】 前記支持体が前記剛毛の軸方向両側にある１対の板を含み
、一方の板の少なくとも一部分が前記剛毛から軸方向に隔たっていて、該剛毛の
部分が、前記回転自在の部品と係合する際、前記溝の中に撓むことが出来るよう
にしている請求項８記載の封じ。 - 【請求項１１】 回転自在の部品及び回転しないように固定された部品を持
っていて、該部品が共通軸線の周りにあり、前記部品の間には、前記部品の内の
一方によって支持されると共に、他方の部品に向かって全体的に半径方向に突出
してその間に封じを作る複数個の全体的に円周方向に伸びる歯を含むラビリンス
封じが設けられている回転機械で、前記部品の間にラビリンス及びブラシ組合せ
封じを形成する方法に於て、 個別の剛毛の円周方向の配列を、前記剛毛が前記軸線に対して全体的に法線方
向の平面にあるようにして、且つその末端が前記歯の半径方向の範囲を超えて他
方の部品に向かって突出して、該他方の部品と実質的に密封係合するように、一
方の部品に固定することによって、前記配列を前記歯から軸方向に隔てて前記一
方の部品に後からはめ込む工程と、前記剛毛の配列を前記一方の部品に溶着する
工程とを含む方法。 - 【請求項１２】 前記一方の部品及び前記剛毛の配列を互いに円周方向に摺
動させて、前記一方の部品及び前記剛毛の配列を互いに半径方向に移動しないよ
うに固定し、前記一方の部品及び前記剛毛の配列を互いに円周方向に摺動しない
ように固定する工程を含む請求項１１記載の方法。 - 【請求項１３】 前記封じセグメント及び前記剛毛の配列が、該セグメント
の一端で互いに隣接する端面を持っており、更に、前記剛毛の配列の端面の内の
セグメントを露出する部分の一端及び前記セグメントの一端を通る封じ面に全体
的に接線方向に伸びる開口を形成し、該開口に溶着材料を配置する工程を含み、
こうして前記ブラシ封じ及び前記一方の部品が相互に円周方向に移動することを
防止する工程を含む請求項１２記載の方法。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/US1999/002804 WO2000047919A1 (en) | 1999-02-09 | 1999-02-09 | Combined labyrinth and brush seals for rotary machines |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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ID=22272156
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| WO2013058112A1 (ja) * | 2011-10-21 | 2013-04-25 | 三菱重工業株式会社 | シール装置 |
| JP2015166636A (ja) * | 2015-07-01 | 2015-09-24 | 三菱重工業株式会社 | シール装置 |
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| JP2002267023A (ja) * | 2001-03-13 | 2002-09-18 | Eagle Engineering Aerospace Co Ltd | ブラシシール装置 |
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| CN114370509B (zh) * | 2021-12-31 | 2024-01-16 | 江苏新凯晟机械设备有限公司 | 基于高速离心机的迷宫密封结构及安装方法 |
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-
1999
- 1999-02-09 WO PCT/US1999/002804 patent/WO2000047919A1/en active IP Right Grant
- 1999-02-09 KR KR1020007011110A patent/KR100600922B1/ko active IP Right Grant
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- 1999-02-09 RU RU2000128013/06A patent/RU2213895C2/ru active
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