JP2003508699A - シール用アセンブリー - Google Patents
シール用アセンブリーInfo
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- electromagnet
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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
- F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
- F16J15/3436—Pressing means
- F16J15/3444—Pressing means by magnetic attraction
-
- 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
- F16J15/40—Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid
- F16J15/43—Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid kept in sealing position by magnetic force
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
- F01D11/14—Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing
- F01D11/20—Actively adjusting tip-clearance
- F01D11/22—Actively adjusting tip-clearance by mechanically actuating the stator or rotor components, e.g. moving shroud sections relative to the rotor
Abstract
(57)【要約】
シール用アセンブリー（１０）は、第１シール面（１４）を画成する第１シール要素（１２）と、この第１シール要素（１２）に作動的に連結された少なくとも１つの電磁石（２０）を含む変位手段であって、その電磁石（２０）またはそれぞれの電磁石（２０）によって第１シール要素（１２）を変位させるように作動できる変位手段と、第１シール面（１４）と関連する第２シール面（２８）を画成する第２シール要素とを含んでなり、その第１シール要素と第２シール要素とによってシールがもたらされる。本発明は、ガスタービンとシール用アセンブリーとを備えてなる結合体にまで及ぶ。本発明は、さらに、２つのシール要素におけるそれぞれのシール面の間における間隔関係を調整する方法にまで及ぶ。
Description
【０００１】
本発明はシールに関するものである。さらに詳しくは、本発明はシール用アセ
ンブリーに関するものである。本発明は、さらに、２つのシール面の間における
間隔関係（spacial relationship）を調整する方法に関するものである。またさ
らに、本発明はシール用アセンブリーを組み込んだ機械に関するものである。
ンブリーに関するものである。本発明は、さらに、２つのシール面の間における
間隔関係（spacial relationship）を調整する方法に関するものである。またさ
らに、本発明はシール用アセンブリーを組み込んだ機械に関するものである。
【０００２】
本発明の第１の観点によれば、
第１シール面を画成する第１シール要素、
この第１シール要素に作動的に連結された少なくとも１つの電磁石を含み、第
１シール要素をその電磁石またはそれぞれの電磁石によって変位させるように作
動できる変位手段、および 第１シール面と関連する第２シール面を画成する第２シール要素 を含んでなり、これらの第１および第２のシール要素によってシールがもたらさ
れるシール用アセンブリーが提供される。
１シール要素をその電磁石またはそれぞれの電磁石によって変位させるように作
動できる変位手段、および 第１シール面と関連する第２シール面を画成する第２シール要素 を含んでなり、これらの第１および第２のシール要素によってシールがもたらさ
れるシール用アセンブリーが提供される。
【０００３】
このシール用アセンブリーは、第２要素の第１基準位置からの変位を感知する
センサー手段を含んでいてもよい。
センサー手段を含んでいてもよい。
【０００４】
このシール用アセンブリーは、センサー手段と変位手段とに作動可能に接続さ
れ、かつ、第１シール面と第２シール面との間に所定の間隔関係を維持するため
に変位手段を制御するように作動できる制御手段を含んでいてもよい。
れ、かつ、第１シール面と第２シール面との間に所定の間隔関係を維持するため
に変位手段を制御するように作動できる制御手段を含んでいてもよい。
【０００５】
このシール用アセンブリーは、第１シール要素を所定方向に付勢させる付勢手
段を含んでいてもよい。その付勢手段は、第１シール要素を第２シール要素の方
へ付勢させることができる。あるいは、付勢手段は、第１シール要素を第２シー
ル要素から引き離すように付勢させることができる。付勢手段は、第２基準位置
からの変位の関数である力を加えるように構成することができる。
段を含んでいてもよい。その付勢手段は、第１シール要素を第２シール要素の方
へ付勢させることができる。あるいは、付勢手段は、第１シール要素を第２シー
ル要素から引き離すように付勢させることができる。付勢手段は、第２基準位置
からの変位の関数である力を加えるように構成することができる。
【０００６】
変位手段は、互いに間隔を置いた関係にある複数の電磁石からなっていてもよ
く、また、制御手段は、電磁石のそれぞれを制御するように作動できる。その場
合、センサー手段は複数のセンサーを含んでいてもよく、そのセンサーは、電磁
石のそれぞれに連結されている。制御手段は、それらの電磁石のそれぞれを別々
に制御するように作動できる。あるいは、制御手段は、電磁石のサブセットをい
っせいに制御するように作動できる。
く、また、制御手段は、電磁石のそれぞれを制御するように作動できる。その場
合、センサー手段は複数のセンサーを含んでいてもよく、そのセンサーは、電磁
石のそれぞれに連結されている。制御手段は、それらの電磁石のそれぞれを別々
に制御するように作動できる。あるいは、制御手段は、電磁石のサブセットをい
っせいに制御するように作動できる。
【０００７】
第１シール要素は、環状の第１シール面を画成する環状リングからなっていて
もよく、第２シール要素は、環状の第２シール面を画成することができる。その
場合、このシール用アセンブリーは、第１環状シール要素が取り付けられた剛性
のキャリア部材を含んでいてもよく、電磁石は、そのキャリア部材に作動的に連
結されかつキャリア部材に対し角度を付けて間隔配置されている。
もよく、第２シール要素は、環状の第２シール面を画成することができる。その
場合、このシール用アセンブリーは、第１環状シール要素が取り付けられた剛性
のキャリア部材を含んでいてもよく、電磁石は、そのキャリア部材に作動的に連
結されかつキャリア部材に対し角度を付けて間隔配置されている。
【０００８】
さらに、シール用アセンブリーは保持部材を含んでいてもよく、また、変位手
段の電磁石はそれぞれ、コイルに対して変位可能なコア要素を有していてもよく
、一方のコア要素またはコイルが第１シール要素のキャリア部材に接続され、他
方のコア要素またはコイルが保持部材に接続されている。
段の電磁石はそれぞれ、コイルに対して変位可能なコア要素を有していてもよく
、一方のコア要素またはコイルが第１シール要素のキャリア部材に接続され、他
方のコア要素またはコイルが保持部材に接続されている。
【０００９】
本発明の１つの実施態様において、シール用アセンブリーは機械の回転要素を
シールする。その場合、第１シール要素は、環状の第１シール面を画成する環状
リングからなっていてもよい。第２要素は、機械の回転要素であり、やはり環状
リングを備えた第２シール面を画成することができる。第１環状シール要素は剛
性のキャリア部材に取り付けることができる。変位手段は、キャリア部材に連結
されかつキャリア部材に対し角度を付けて間隔配置されている複数の電磁石を含
んでいてもよい。変位手段のこれらの電磁石は、可動コア要素を備えている。そ
の可動コア要素は、第１シール要素のキャリア部材に取り付けられている。各電
磁石のコイルは、定位置に固定されている保持部材に取り付けられてもよい。各
電磁石のコイルの電流を制御することによって、電磁石の磁束を選択的に変えて
、電磁石のコア要素に対する力を選択することができることが分かるであろう。
このようにして、あらかじめ選択された強さの横方向の力を、それぞれの電磁石
の位置で第１シール要素に加えることができる。さらに、それぞれの電磁石の横
方向の力を選択的に変えることによって、環状第１シール要素全体を変位させて
、第１シール要素によって画成される平面をその平面に対して垂直方向へ変位さ
せることができることが分かるであろう。あるいは、前記平面を、第１シール要
素の対称軸に対してあらかじめ選択された方向へ傾斜させることができる。
シールする。その場合、第１シール要素は、環状の第１シール面を画成する環状
リングからなっていてもよい。第２要素は、機械の回転要素であり、やはり環状
リングを備えた第２シール面を画成することができる。第１環状シール要素は剛
性のキャリア部材に取り付けることができる。変位手段は、キャリア部材に連結
されかつキャリア部材に対し角度を付けて間隔配置されている複数の電磁石を含
んでいてもよい。変位手段のこれらの電磁石は、可動コア要素を備えている。そ
の可動コア要素は、第１シール要素のキャリア部材に取り付けられている。各電
磁石のコイルは、定位置に固定されている保持部材に取り付けられてもよい。各
電磁石のコイルの電流を制御することによって、電磁石の磁束を選択的に変えて
、電磁石のコア要素に対する力を選択することができることが分かるであろう。
このようにして、あらかじめ選択された強さの横方向の力を、それぞれの電磁石
の位置で第１シール要素に加えることができる。さらに、それぞれの電磁石の横
方向の力を選択的に変えることによって、環状第１シール要素全体を変位させて
、第１シール要素によって画成される平面をその平面に対して垂直方向へ変位さ
せることができることが分かるであろう。あるいは、前記平面を、第１シール要
素の対称軸に対してあらかじめ選択された方向へ傾斜させることができる。
【００１０】
本発明の特定の実施態様では、その第２シール要素は、発電ガスタービンの下
流側部分を備えている。回転軸を中心としてシャフトの周りに回転するタービン
は、その軸線上で軸方向と半径方向との両方向に移動することができるというこ
とは分かるであろう。加えて、タービンの長手軸は摂動することができる。さら
に、タービンロータの下流側端部に画成された下流側シール面（第２シール要素
をもたらす）と、この下流側シール面をシールする環状シール要素のシール面（
第１シール要素をもたらす）との隙間は、タービンロータの変位によって変化す
ることが分かるであろう。したがって、前記隙間を所定の限度内に維持しなけれ
ばならない場合に、第１シール要素は、タービンロータの回転している第２シー
ル面の移動に関連するように移動させなければならない。センサー手段は、ター
ビンシャフトまたはそのシャフトに回転可能に固定された回転要素、例えばター
ビンロータの下流側シール面の変位を感知するように作動できる。あるいは、セ
ンサー手段は、あらかじめ選択された位置における第１および第２のシール面間
の距離を感知する複数のセンサーからなっていてもよい。
流側部分を備えている。回転軸を中心としてシャフトの周りに回転するタービン
は、その軸線上で軸方向と半径方向との両方向に移動することができるというこ
とは分かるであろう。加えて、タービンの長手軸は摂動することができる。さら
に、タービンロータの下流側端部に画成された下流側シール面（第２シール要素
をもたらす）と、この下流側シール面をシールする環状シール要素のシール面（
第１シール要素をもたらす）との隙間は、タービンロータの変位によって変化す
ることが分かるであろう。したがって、前記隙間を所定の限度内に維持しなけれ
ばならない場合に、第１シール要素は、タービンロータの回転している第２シー
ル面の移動に関連するように移動させなければならない。センサー手段は、ター
ビンシャフトまたはそのシャフトに回転可能に固定された回転要素、例えばター
ビンロータの下流側シール面の変位を感知するように作動できる。あるいは、セ
ンサー手段は、あらかじめ選択された位置における第１および第２のシール面間
の距離を感知する複数のセンサーからなっていてもよい。
【００１１】
本発明の別の観点によれば、下流側端部を有するタービンロータを含んでいる
ガスタービンと、先に説明したようなシール用アセンブリーとを備えてなり、そ
のシール用アセンブリーの第２シール要素がタービンロータの下流側端部に配置
されている結合体が提供される。
ガスタービンと、先に説明したようなシール用アセンブリーとを備えてなり、そ
のシール用アセンブリーの第２シール要素がタービンロータの下流側端部に配置
されている結合体が提供される。
【００１２】
この場合、シール用アセンブリーの感知手段は、第２シール要素の第１基準位
置からの変位を直接感知することができる。シール用アセンブリーの感知手段は
、複数のセンサーからなり、それらのセンサーそれぞれが、それぞれの所定位置
で第１シール面と第２シール面との距離を感知するように作動でき、第１シール
面の位置は、前記位置で第１基準位置を定めている。
置からの変位を直接感知することができる。シール用アセンブリーの感知手段は
、複数のセンサーからなり、それらのセンサーそれぞれが、それぞれの所定位置
で第１シール面と第２シール面との距離を感知するように作動でき、第１シール
面の位置は、前記位置で第１基準位置を定めている。
【００１３】
あるいは、シール用アセンブリーの感知手段は、ガスタービンのロータに機械
的に固定されたガスタービンの要素の基準位置からの変位を感知することによっ
て、第２シール要素の第１基準位置からの変位を間接的に感知することができる
。
的に固定されたガスタービンの要素の基準位置からの変位を感知することによっ
て、第２シール要素の第１基準位置からの変位を間接的に感知することができる
。
【００１４】
さらに、付勢手段は、キャリア部材と保持部材との間に配置されたガス不透過
性環状ベローからなっていてもよい。
性環状ベローからなっていてもよい。
【００１５】
本発明のさらに別の観点によれば、２つのシール要素におけるそれぞれのシー
ル面間の間隔関係を調整する方法であって、 一方のシール要素の基準位置からの変位を感知するステップと、 他方のシール要素を、電磁石を含んでいる変位手段によって変位させるステッ
プと を含んでなり、前記他方のシール要素が、電磁石によって変位手段と作動的に連
結されて、２つのシール面間における所定の間隔関係が維持される方法が提供さ
れる。
ル面間の間隔関係を調整する方法であって、 一方のシール要素の基準位置からの変位を感知するステップと、 他方のシール要素を、電磁石を含んでいる変位手段によって変位させるステッ
プと を含んでなり、前記他方のシール要素が、電磁石によって変位手段と作動的に連
結されて、２つのシール面間における所定の間隔関係が維持される方法が提供さ
れる。
【００１６】
この基準位置は、前記他方のシール要素のシール面によって定められ、かつ、
この方法は、２つのシール面間の距離を感知し前記一方のシール要素を変位させ
て２つのシール面間の所定距離を維持することを含んでいてもよい。
この方法は、２つのシール面間の距離を感知し前記一方のシール要素を変位させ
て２つのシール面間の所定距離を維持することを含んでいてもよい。
【００１７】
変位手段は、複数の電磁石からなっていてもよく、かつ、この方法は、それぞ
れの電磁石の磁束を選択的に変えることを含んでいてもよい。
れの電磁石の磁束を選択的に変えることを含んでいてもよい。
【００１８】
ここで、本発明を例示として添付図面を参照して説明する。
【００１９】
図面において、参照番号１０は本発明のシール用アセンブリーを全体として指
し示す。
し示す。
【００２０】
図１および図２において、シール用アセンブリー１０は、第１シール面１４を
画成する第１シール要素１２を備えている。この第１シール要素は、剛性の環状
キャリア部材１８上に取り付けられている環状シール１６である。シール用アセ
ンブリー１０は、さらに、複数の電磁石２０を備え、それら電磁石のうち２個が
図１と２に概略状に示されている。電磁石２０の可動要素２２は保持体１８に取
り付けられており、電磁石２０の固定要素２４は固定保持部材２６に取り付けら
れている。図面は、第１シール面１４が、第２シール面２８と協働してシール１
５を形成するのを示しており、その第２シール面２８は、発電ガスタービンであ
る機械３２の回転要素３０に画成され、その回転要素３０はシャフト３４に取り
付けられている。シール用アセンブリー１０は、さらに、符号３６の付けられた
装置として図面中に概略状に示されている付勢手段を備えている。
画成する第１シール要素１２を備えている。この第１シール要素は、剛性の環状
キャリア部材１８上に取り付けられている環状シール１６である。シール用アセ
ンブリー１０は、さらに、複数の電磁石２０を備え、それら電磁石のうち２個が
図１と２に概略状に示されている。電磁石２０の可動要素２２は保持体１８に取
り付けられており、電磁石２０の固定要素２４は固定保持部材２６に取り付けら
れている。図面は、第１シール面１４が、第２シール面２８と協働してシール１
５を形成するのを示しており、その第２シール面２８は、発電ガスタービンであ
る機械３２の回転要素３０に画成され、その回転要素３０はシャフト３４に取り
付けられている。シール用アセンブリー１０は、さらに、符号３６の付けられた
装置として図面中に概略状に示されている付勢手段を備えている。
【００２１】
図１に示すシール用アセンブリー１０の実施態様において、付勢手段３６は、
環状キャリア部材１８を保持部材２６から常時引き離そうとするので、第１シー
ル面１４と第２シール面２８とは常時、互いに圧迫し合っている。電磁石２０は
、キャリア部材１８を保持部材２６の方へ押し付けるように作動することができ
、その結果、第１シール面１４と第２シール面２８とは互いに引き離される。電
磁石２０の磁束を制御することによって、付勢手段３６により環状キャリア部材
１８に加えられる力は、電磁石２０によりキャリア部材１８に加えられる逆方向
の力によって釣り合わせることができる。このようにして、第１シール面１４と
第２シール面２８との間に所定の隙間を維持することができる。
環状キャリア部材１８を保持部材２６から常時引き離そうとするので、第１シー
ル面１４と第２シール面２８とは常時、互いに圧迫し合っている。電磁石２０は
、キャリア部材１８を保持部材２６の方へ押し付けるように作動することができ
、その結果、第１シール面１４と第２シール面２８とは互いに引き離される。電
磁石２０の磁束を制御することによって、付勢手段３６により環状キャリア部材
１８に加えられる力は、電磁石２０によりキャリア部材１８に加えられる逆方向
の力によって釣り合わせることができる。このようにして、第１シール面１４と
第２シール面２８との間に所定の隙間を維持することができる。
【００２２】
付勢手段３６は、キャリア部材１８を保持部材２６の方に常時押し付けるよう
に構成することができ、その結果、第１シール面１４と第２シール面２８とはそ
れぞれ、常時、互いに引き離されることが分かるであろう。このような構成は、
図２に示された実施態様でもたらされる。この場合に、電磁石２０は、キャリア
部材１８を保持部材２６から引き離すように作動できる。
に構成することができ、その結果、第１シール面１４と第２シール面２８とはそ
れぞれ、常時、互いに引き離されることが分かるであろう。このような構成は、
図２に示された実施態様でもたらされる。この場合に、電磁石２０は、キャリア
部材１８を保持部材２６から引き離すように作動できる。
【００２３】
一般に、機械３２のシャフト３４は、まったく正確に作動するわけではない。
このため、シャフト３４は、図中の矢印「Ｂ」で示されたように、回転しながら
、図中の矢印「Ａ」で示すように軸受上を軸方向へ、あるいは半径方向に横へ移
動するか、またはこれら両方向へ移動することがある。さらに、シャフト３４は
、図中の矢印「Ｃ」で示すように、それ自体の軸線を中心として摂動することが
ある。その結果、第１シール面１４が所定の位置に固定されている場合、第１シ
ール面１４と第２シール面２８との間の隙間は、一般に、シャフト３４が回転す
るたびに変化する。このような対向状隙間の変動量を減らすために、第２シール
面２８の移動を、図中に参照符号３８で示されているセンサーが検出して測定す
る。そのセンサーは、シャフト３４の基準位置からの変位を検出し、そのシャフ
ト３４の変位は、第２シール面２８の変位との間で既知の関係にある。第２シー
ル面２８の変位を、第１シール面１４と第２シール面２８との間の隙間の変化と
して、直接検出して測定することができることは分かるであろう。図面に参照符
号４０で示してある制御器は、電磁石２０のそれぞれの磁束を変えて、電磁石２
０がキャリア部材１８に加える力を増やすかまたは減らすかを選択することによ
って、電磁石２０それぞれを別々に制御するように作動できる。このように、キ
ャリア部材１８の全体、したがって第１シール面１４は、軸方向に変位させたり
または所望の方向に傾斜させたりすることができる。第１シール面１４は、その
基準の位置から変位するとき、第２シール面２８の移動に追従するように、調整
することができる。あるいは、第１シール面１４は、第２シール面２８との間の
あらかじめ選択された平均隙間を維持するように調整することができる。
このため、シャフト３４は、図中の矢印「Ｂ」で示されたように、回転しながら
、図中の矢印「Ａ」で示すように軸受上を軸方向へ、あるいは半径方向に横へ移
動するか、またはこれら両方向へ移動することがある。さらに、シャフト３４は
、図中の矢印「Ｃ」で示すように、それ自体の軸線を中心として摂動することが
ある。その結果、第１シール面１４が所定の位置に固定されている場合、第１シ
ール面１４と第２シール面２８との間の隙間は、一般に、シャフト３４が回転す
るたびに変化する。このような対向状隙間の変動量を減らすために、第２シール
面２８の移動を、図中に参照符号３８で示されているセンサーが検出して測定す
る。そのセンサーは、シャフト３４の基準位置からの変位を検出し、そのシャフ
ト３４の変位は、第２シール面２８の変位との間で既知の関係にある。第２シー
ル面２８の変位を、第１シール面１４と第２シール面２８との間の隙間の変化と
して、直接検出して測定することができることは分かるであろう。図面に参照符
号４０で示してある制御器は、電磁石２０のそれぞれの磁束を変えて、電磁石２
０がキャリア部材１８に加える力を増やすかまたは減らすかを選択することによ
って、電磁石２０それぞれを別々に制御するように作動できる。このように、キ
ャリア部材１８の全体、したがって第１シール面１４は、軸方向に変位させたり
または所望の方向に傾斜させたりすることができる。第１シール面１４は、その
基準の位置から変位するとき、第２シール面２８の移動に追従するように、調整
することができる。あるいは、第１シール面１４は、第２シール面２８との間の
あらかじめ選択された平均隙間を維持するように調整することができる。
【００２４】
さて、図３〜図５に移って説明するが、これらの図はガスタービン発電機のロ
ータ５０に使用するシール用アセンブリー１０を示している。図３〜図５におい
て、特に断らない限り、同じ要素は同じ参照符号で示してある。
ータ５０に使用するシール用アセンブリー１０を示している。図３〜図５におい
て、特に断らない限り、同じ要素は同じ参照符号で示してある。
【００２５】
タービンロータ５０は、円周方向に間隔を置いて複数の羽根（その１例は、符
号５２を付けて示してある）を備え、また、シール用アセンブリー１０はロータ
５０の下流側端部５４に配置されている。シール用アセンブリー１０は、固定さ
れた保持アセンブリー５６に取り付けられており、また、保持アセンブリー５６
の円周に対して等間隔に１６個の電磁石２０を備えている。各電磁石２０はコイ
ル５８と可動コア要素６０とを備え、コイル５８は保持アセンブリー５６に取り
付けられ、コア要素６０は環状キャリア部材１８に取り付けられている。代わり
に、電磁石２０のコイル５８をキャリア部材１８に取り付け、コア要素６０を保
持アセンブリー５６に取り付けることができることは分かるであろう。環状ラビ
リンスシール６２がキャリア部材１８の下面６４に配置されてラビリンス面６６
を画成しており、そのラビリンス面６６は、シール用アセンブリー１０の第１シ
ール面１４からなる。シール用アセンブリー１０の第２シール面２８は、タービ
ンロータ５０の下流側端部５４に画成された環状体である。第２シール面は、例
えば第２ラビリンスシールがタービンロータ５０の下流側端部５４に配置されて
第２シール面を画成するような適切な形態であってもよいことは分かるであろう
。第２ラビリンスシールは、環状キャリア部材１８のラビリンスシール６２と協
働するように構成することができる。
号５２を付けて示してある）を備え、また、シール用アセンブリー１０はロータ
５０の下流側端部５４に配置されている。シール用アセンブリー１０は、固定さ
れた保持アセンブリー５６に取り付けられており、また、保持アセンブリー５６
の円周に対して等間隔に１６個の電磁石２０を備えている。各電磁石２０はコイ
ル５８と可動コア要素６０とを備え、コイル５８は保持アセンブリー５６に取り
付けられ、コア要素６０は環状キャリア部材１８に取り付けられている。代わり
に、電磁石２０のコイル５８をキャリア部材１８に取り付け、コア要素６０を保
持アセンブリー５６に取り付けることができることは分かるであろう。環状ラビ
リンスシール６２がキャリア部材１８の下面６４に配置されてラビリンス面６６
を画成しており、そのラビリンス面６６は、シール用アセンブリー１０の第１シ
ール面１４からなる。シール用アセンブリー１０の第２シール面２８は、タービ
ンロータ５０の下流側端部５４に画成された環状体である。第２シール面は、例
えば第２ラビリンスシールがタービンロータ５０の下流側端部５４に配置されて
第２シール面を画成するような適切な形態であってもよいことは分かるであろう
。第２ラビリンスシールは、環状キャリア部材１８のラビリンスシール６２と協
働するように構成することができる。
【００２６】
環状の鋼製ベロー７４が保持アセンブリー５６とキャリア部材１８との間に配
置され、ベロー７４の第１端部７６が保持アセンブリー５６に接続され、かつベ
ロー７４の第２端部７８が環状キャリア部材１８に接続されている。鋼製ベロー
７４は付勢手段８０をもたらすように構成され、常時、ラビリンスシール６２を
タービンロータ５０の下流側端部５４から引き離すような働きをする。この配置
構成で、電磁石２０に対する電力が断たれると、ラビリンスシール６２はタービ
ンロータ５０の下流側端部５４から離れて、高速回転するタービンロータ５０と
直接接触していることから生じるシール６２の大きな損傷を回避することができ
る。しかし、付勢手段８０は、ラビリンスシール６２を第２シール面２８に常時
押し付けるように構成されていることは分かるであろう。
置され、ベロー７４の第１端部７６が保持アセンブリー５６に接続され、かつベ
ロー７４の第２端部７８が環状キャリア部材１８に接続されている。鋼製ベロー
７４は付勢手段８０をもたらすように構成され、常時、ラビリンスシール６２を
タービンロータ５０の下流側端部５４から引き離すような働きをする。この配置
構成で、電磁石２０に対する電力が断たれると、ラビリンスシール６２はタービ
ンロータ５０の下流側端部５４から離れて、高速回転するタービンロータ５０と
直接接触していることから生じるシール６２の大きな損傷を回避することができ
る。しかし、付勢手段８０は、ラビリンスシール６２を第２シール面２８に常時
押し付けるように構成されていることは分かるであろう。
【００２７】
大型ガスタービン機の場合、タービンロータ５０の上流側端部６８からロータ
５０の下流側端部５４へ向かって流れる高圧ガス流がタービンシャフト（図示せ
ず）に対する大きな軸方向の力を作ることは分かるであろう。この問題を未然に
防ぐため、高圧ガス流を、タービンロータ５０の下流側端部５４に隣接する下流
側領域７０へ導き、タービンロータ５０の下流側端部５４と上流側端部６８との
それぞれに対する力の差を小さくして、タービンシャフトにかかる軸方向の力を
釣り合わせる。伸縮可能なガス不透過性シール８２が、下流側領域７０と常時大
気圧下にある低圧領域７２との間に、ベロー７４によってもたらされる。例えば
シール８２のような伸縮可能なシールは、一般に、高圧領域７０と低圧領域７２
との間に不透過性バリアーを設けかつ前記のようにロータ５０を軸方向へ変位さ
せるために必要であることは分かるであろう。下流側領域７０に相対的に高い圧
力を維持するため、シールを、高速で回転するロータ５０に密着させて保持し、
ガスが低圧領域７２へ漏洩するのを最小限にしなければならない。しかし、シー
ルが速く摩耗するのを阻止するため、シール面１４，２８の間にはあらかじめ選
択された隙間を保たなければならない。一般に、大型機器のシャフトは、前記の
ように、まったく正確作動するわけではない。その結果、あらかじめ選択された
隙間を保つため、または、隙間をあらかじめ選択された限度内に保持するために
は、第１シール面１４は第２シール面２８に追従できるようにしなければならな
い。タービンロータ５０の基準位置からの変位を感知するために、少なくとも１
つのセンサー（図示せず）が設けられている。制御器（図示せず）は、前記セン
サーと電磁石２０とに作動可能に接続されており、これは、タービンロータ５０
の基準位置からの変位を感知したときにセンサーから発せられる信号に応答して
電磁石２０の磁束を変化させるように作動できる。この制御器は、必要に応じて
、各電磁石２０を別々に制御することができることは分かるであろう。あるいは
、制御器は、１６個の電磁石２０のサブセット、例えば４個の隣接する電磁石２
０の群を制御していっせいに作動させることができる。
５０の下流側端部５４へ向かって流れる高圧ガス流がタービンシャフト（図示せ
ず）に対する大きな軸方向の力を作ることは分かるであろう。この問題を未然に
防ぐため、高圧ガス流を、タービンロータ５０の下流側端部５４に隣接する下流
側領域７０へ導き、タービンロータ５０の下流側端部５４と上流側端部６８との
それぞれに対する力の差を小さくして、タービンシャフトにかかる軸方向の力を
釣り合わせる。伸縮可能なガス不透過性シール８２が、下流側領域７０と常時大
気圧下にある低圧領域７２との間に、ベロー７４によってもたらされる。例えば
シール８２のような伸縮可能なシールは、一般に、高圧領域７０と低圧領域７２
との間に不透過性バリアーを設けかつ前記のようにロータ５０を軸方向へ変位さ
せるために必要であることは分かるであろう。下流側領域７０に相対的に高い圧
力を維持するため、シールを、高速で回転するロータ５０に密着させて保持し、
ガスが低圧領域７２へ漏洩するのを最小限にしなければならない。しかし、シー
ルが速く摩耗するのを阻止するため、シール面１４，２８の間にはあらかじめ選
択された隙間を保たなければならない。一般に、大型機器のシャフトは、前記の
ように、まったく正確作動するわけではない。その結果、あらかじめ選択された
隙間を保つため、または、隙間をあらかじめ選択された限度内に保持するために
は、第１シール面１４は第２シール面２８に追従できるようにしなければならな
い。タービンロータ５０の基準位置からの変位を感知するために、少なくとも１
つのセンサー（図示せず）が設けられている。制御器（図示せず）は、前記セン
サーと電磁石２０とに作動可能に接続されており、これは、タービンロータ５０
の基準位置からの変位を感知したときにセンサーから発せられる信号に応答して
電磁石２０の磁束を変化させるように作動できる。この制御器は、必要に応じて
、各電磁石２０を別々に制御することができることは分かるであろう。あるいは
、制御器は、１６個の電磁石２０のサブセット、例えば４個の隣接する電磁石２
０の群を制御していっせいに作動させることができる。
【図１】
図１は、本発明の第１の観点に係るシール用アセンブリーの第１実施態様の概
略断面側面図である。
略断面側面図である。
【図２】
図２は、そのシール用アセンブリーの第２実施態様の概略断面側面図である。
【図３】
図３は、タービンロータに使用中のそのシール用アセンブリーの細部を示す断
面側面図である。
面側面図である。
【図４】
図４は、図３に示すシール用アセンブリーの一部の３次元図である。
【図５】
図５は、図３に示すシール用アセンブリーの一部の別の３次元図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年９月１３日（２００１．９．１３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
本発明の第１の観点によれば、
保持部材、
第１シール面を画成する第１シール要素、
保持部材および第１シール要素に対して回転可能であり、第１シール面と相ま
ってシールを形成する第２シール面を画成する第２シール要素、および 保持部材および第２シール要素の両方に対する第１シール要素の変位を可能に
するために、第１シール要素と保持部材との間に作用する少なくとも１つの電磁
石を含んでいる変位手段 を含んでなるシール用アセンブリーが提供される。
ってシールを形成する第２シール面を画成する第２シール要素、および 保持部材および第２シール要素の両方に対する第１シール要素の変位を可能に
するために、第１シール要素と保持部材との間に作用する少なくとも１つの電磁
石を含んでいる変位手段 を含んでなるシール用アセンブリーが提供される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
このシール用アセンブリーは、第２シール要素の第１基準位置からの変位を感
知するセンサー手段を含んでいてもよい。
知するセンサー手段を含んでいてもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
このシール用アセンブリーは、センサー手段と変位手段とに作動可能に接続さ
れ、かつ、第１シール面と第２シール面との間に所定の間隔関係を維持するため
に変位手段を制御するように作動できる制御手段を含んでいてもよい。
れ、かつ、第１シール面と第２シール面との間に所定の間隔関係を維持するため
に変位手段を制御するように作動できる制御手段を含んでいてもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
第１シール要素は、環状の第１シール面を画成する環状リングからなっていて
もよく、第２シール要素は、環状の第２シール面を画成することができる。その
場合、このシール用アセンブリーは、第１環状シール要素が取り付けられた剛性
のキャリア部材を含んでなり、保持部材に対するキャリア部材の変位を可能にす
るために、電磁石が、そのキャリア部材に作動的に連結されかつキャリア部材に
対し角度を付けて間隔配置されている。
もよく、第２シール要素は、環状の第２シール面を画成することができる。その
場合、このシール用アセンブリーは、第１環状シール要素が取り付けられた剛性
のキャリア部材を含んでなり、保持部材に対するキャリア部材の変位を可能にす
るために、電磁石が、そのキャリア部材に作動的に連結されかつキャリア部材に
対し角度を付けて間隔配置されている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
さらに、変位手段のそれぞれの電磁石はコイルに対して変位可能なコア要素を
有していてもよく、コア要素およびコイルの一方が第１シール要素のキャリア部
材に接続され、コア要素およびコイルの他方が保持部材に接続されていてもよい
。
有していてもよく、コア要素およびコイルの一方が第１シール要素のキャリア部
材に接続され、コア要素およびコイルの他方が保持部材に接続されていてもよい
。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の別の観点によれば、下流側端部を有するタービンロータを含んでいる
ガスタービンと請求項１に記載のシール用アセンブリーとを含んでなり、シール
用アセンブリーの第２シール面がタービンロータの下流側端部に配置されている
結合体が提供される。
ガスタービンと請求項１に記載のシール用アセンブリーとを含んでなり、シール
用アセンブリーの第２シール面がタービンロータの下流側端部に配置されている
結合体が提供される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
この場合、シール用アセンブリーのセンサー手段は、第２シール要素の第１基
準位置からの変位を直接感知することができる。シール用アセンブリーのセンサ
ー手段は、複数のセンサーからなり、それらのセンサーそれぞれが、それぞれの
所定位置で第１シール面と第２シール面との距離を感知するように作動でき、第
１シール面の位置は、前記位置で第１基準位置を定めている。
準位置からの変位を直接感知することができる。シール用アセンブリーのセンサ
ー手段は、複数のセンサーからなり、それらのセンサーそれぞれが、それぞれの
所定位置で第１シール面と第２シール面との距離を感知するように作動でき、第
１シール面の位置は、前記位置で第１基準位置を定めている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
あるいは、シール用アセンブリーのセンサー手段は、ガスタービンのロータに
機械的に固定されたガスタービンの要素の基準位置からの変位を感知することに
よって、第２シール要素の第１基準位置からの変位を間接的に感知することがで
きる。
機械的に固定されたガスタービンの要素の基準位置からの変位を感知することに
よって、第２シール要素の第１基準位置からの変位を間接的に感知することがで
きる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
この結合体は、第１シール要素を所定方向に付勢する付勢手段を含んでいても
よく、少なくとも１つの電磁石は、第１シール要素を保持部材に対して所定方向
とは反対の方向に変位させるように構成されていてもよい。さらに、付勢手段は
、キャリア部材と保持部材との間に配置されたガス不透過性環状ベローからなっ
ていてもよい。
よく、少なくとも１つの電磁石は、第１シール要素を保持部材に対して所定方向
とは反対の方向に変位させるように構成されていてもよい。さらに、付勢手段は
、キャリア部材と保持部材との間に配置されたガス不透過性環状ベローからなっ
ていてもよい。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明のさらに別の観点によれば、２つのシール要素におけるそれぞれのシー
ル面間の間隔関係を調整する方法であって、 保持部材および他方のシール要素に対して回転可能な一方のシール要素の基準
位置からの変位を感知するステップと、 他方のシール要素を、他方のシール要素と保持部材との間に作用する少なくと
も１つの電磁石を含んでいる変位手段によって変位させるステップと を含んでなり、前記他方のシール要素が、その電磁石またはそれぞれの電磁石に
よって変位手段と作動的に連結されて、２つのシール面間における所定の間隔関
係が維持される方法が提供される。
ル面間の間隔関係を調整する方法であって、 保持部材および他方のシール要素に対して回転可能な一方のシール要素の基準
位置からの変位を感知するステップと、 他方のシール要素を、他方のシール要素と保持部材との間に作用する少なくと
も１つの電磁石を含んでいる変位手段によって変位させるステップと を含んでなり、前記他方のシール要素が、その電磁石またはそれぞれの電磁石に
よって変位手段と作動的に連結されて、２つのシール面間における所定の間隔関
係が維持される方法が提供される。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，
ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ
Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ
，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，
ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ
Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ
，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，
ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，
ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ
Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ
，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，
ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ
Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ
，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，
ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ
Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ
，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，
ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ
(72)発明者 リーベンバーグ，ヨハネス，ヤコブス
南アフリカ共和国、0181 ガウテン、プレ
トリア、ベイリーズ マックルニューク、
マレイス ストリート 16
(72)発明者 デ ビラーズ，ヨハン，フランソワ
南アフリカ共和国、0159 ガウテン、モン
タナ パーク、ブルードブームラーン
734
Ｆターム(参考） 3G002 HA07 HA10
3J041 AA06 BA03 BA10 BB03 BD06
DA12
3J042 AA03 BA01 CA11
Claims (22)
- 【請求項１】 第１シール面を画成する第１シール要素、 この第１シール要素に作動的に連結された少なくとも１つの電磁石を含み、第
１シール要素をその電磁石またはそれぞれの電磁石によって変位させるように作
動できる変位手段、および 第１シール面と関連する第２シール面を画成する第２シール要素 を含んでなり、第１および第２のシール要素によってシールがもたらされるシー
ル用アセンブリー。 - 【請求項２】 第２要素の第１基準位置からの変位を感知するセンサー手段
を含んでいる請求項１に記載のシール用アセンブリー。 - 【請求項３】 センサー手段と変位手段とに作動可能に接続され、かつ、第
１シール面と第２シール面との間に所定の間隔関係を維持するために変位手段を
制御するように作動できる制御手段を含んでいる請求項２に記載のシール用アセ
ンブリー。 - 【請求項４】 第１シール要素を所定方向に付勢させる付勢手段を含んでい
る先行請求項のいずれか１つに記載のシール用アセンブリー。 - 【請求項５】 付勢手段が、第２基準位置からの変位の関数である力を加え
るように構成されている請求項４に記載のシール用アセンブリー。 - 【請求項６】 変位手段が、互いに間隔を置いた関係にある複数の電磁石か
らなり、かつ、制御手段が、電磁石のそれぞれを制御するように作動できる請求
項３に記載のシール用アセンブリー。 - 【請求項７】 制御手段が、電磁石のそれぞれを別々に制御するように作動
できる請求項６に記載のシール用アセンブリー。 - 【請求項８】 制御手段が、電磁石のサブセットをいっせいに制御するよう
に作動できる請求項６に記載のシール用アセンブリー。 - 【請求項９】 第１シール要素が、環状の第１シール面を画成する環状リン
グからなり、第２シール要素が、環状の第２シール面を画成する請求項６に記載
のシール用アセンブリー。 - 【請求項１０】 第１環状シール要素が取り付けられた剛性のキャリア部材
を含んでなり、電磁石が、そのキャリア部材に作動的に連結されかつキャリア部
材に対し角度を付けて間隔配置されている請求項９に記載のシール用アセンブリ
ー。 - 【請求項１１】 保持部材を含んでなり、かつ、変位手段のそれぞれの電磁
石がコイルに対して変位可能なコア要素を有し、一方のコア要素またはコイルが
第１シール要素のキャリア部材に接続され、他方のコア要素またはコイルが保持
部材に接続されている請求項１０に記載のシール用アセンブリー。 - 【請求項１２】 下流側端部を有するタービンロータを含んでいるガスター
ビンと請求項１１に記載のシール用アセンブリーとを含んでなり、シール用アセ
ンブリーの第２シール要素がタービンロータの下流側端部に配置されている結合
体。 - 【請求項１３】 シール用アセンブリーの感知手段が、第２シール要素の第
１基準位置からの変位を直接感知する請求項１２に記載の結合体。 - 【請求項１４】 シール用アセンブリーの感知手段が、複数のセンサーから
なり、これらのセンサーそれぞれが、それぞれの所定位置で第１シール面と第２
シール面との距離を感知するように作動でき、第１シール面の位置が、前記位置
で第１基準位置を定めている請求項１３に記載の結合体。 - 【請求項１５】 シール用アセンブリーの感知手段が、ガスタービンのロー
タに機械的に固定されたガスタービンの要素の基準位置からの変位を感知するこ
とによって、第２シール要素の第１基準位置からの変位を間接的に感知する請求
項１２に記載の結合体。 - 【請求項１６】 付勢手段が、キャリア部材と保持部材との間に配置された
ガス不透過性環状ベローからなる請求項１２または請求項１３に記載の結合体。 - 【請求項１７】 ２つのシール要素におけるそれぞれのシール面間の間隔関
係を調整する方法であって、 一方のシール要素の基準位置からの変位を感知するステップと、 他方のシール要素を、少なくとも１つの電磁石を含んでいる変位手段によって
変位させるステップと を含んでなり、前記他方のシール要素が、その電磁石またはそれぞれの電磁石に
よって変位手段と作動的に連結されて、２つのシール面間における所定の間隔関
係が維持される方法。 - 【請求項１８】 基準位置が、前記他方のシール要素のシール面によって定
められ、かつ、この方法が、２つのシール面間の距離を感知し前記一方のシール
要素を変位させて２つのシール面間の所定距離を維持することを含んでいる請求
項１５に記載の方法。 - 【請求項１９】 変位手段が、複数の電磁石からなり、かつ、この方法が、
それぞれの電磁石の磁束を選択的に変えることを含んでいる請求項１５または請
求項１６に記載の方法。 - 【請求項２０】 実質的に、この明細書に記載されかつ添付の概略図面を参
照して例示されたシール用アセンブリー。 - 【請求項２１】 下流側端部を有するタービンロータを含んでいるガスター
ビンと、実質的に、この明細書に記載されかつ添付の概略図面を参照して例示さ
れたシール用アセンブリーとを含んでなる結合体。 - 【請求項２２】 実質的に、この明細書に記載されかつ添付の概略図面を参
照して例示されたように、２つのシール面間の間隔関係を調整する方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ZA99/5531 | 1999-08-27 | ||
| ZA995531 | 1999-08-27 | ||
| PCT/IB2000/001152 WO2001016510A1 (en) | 1999-08-27 | 2000-08-23 | A seal assembly |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003508699A true JP2003508699A (ja) | 2003-03-04 |
| JP2003508699A5 JP2003508699A5 (ja) | 2007-10-11 |
Family
ID=69407355
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001520030A Pending JP2003508699A (ja) | 1999-08-27 | 2000-08-23 | シール用アセンブリー |
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| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP1206657B1 (ja) |
| JP (1) | JP2003508699A (ja) |
| KR (1) | KR100663640B1 (ja) |
| CN (1) | CN100343557C (ja) |
| AT (1) | ATE288042T1 (ja) |
| AU (1) | AU6586600A (ja) |
| CA (1) | CA2382478C (ja) |
| DE (1) | DE60017756D1 (ja) |
| WO (1) | WO2001016510A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN1316160C (zh) * | 2004-11-16 | 2007-05-16 | 吴雳鸣 | 双磁极双随动动静间隙处密封装置 |
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