JP2003521657A - 付勢式のパッキンリングブラシシール組合せ - Google Patents

付勢式のパッキンリングブラシシール組合せ

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JP2003521657A
JP2003521657A JP2001556031A JP2001556031A JP2003521657A JP 2003521657 A JP2003521657 A JP 2003521657A JP 2001556031 A JP2001556031 A JP 2001556031A JP 2001556031 A JP2001556031 A JP 2001556031A JP 2003521657 A JP2003521657 A JP 2003521657A
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packing ring
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seal
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クローマー，ロバート・ハロルド
ディンク，オスマン・サイム
ウォルフ，クリストファー・エドワード
ターンキスト，ノーマン・アーノルド
レルズコ，ジョージ・アーネスト
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General Electric Co
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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
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • 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
    • F16J15/44—Free-space packings
    • F16J15/441—Free-space packings with floating ring
    • F16J15/442—Free-space packings with floating ring segmented

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、回転構成部品の周りでの大きなシールクリアランスの起動運転位置と小さなシールクリアランスの定常状態運転位置との間で移動するように積極的に付勢される組合せ式ラビリンス／ブラシシールパッキンリングセグメントに関する。 【解決手段】 円周方向に延びるシールセグメント（４５）が回転構成部品（１２）の周りに配置され、複数のラビリンスシール歯（３６）及びブラシシール（３７）を担持するシール面（３４）を有する。セグメントは、起動時及び定常状態時の動作状態でのそれぞれロータに対する大きい及び小さいクリアランス位置の間で可動である。１つの形態では、ばね（３１）によって、起動時にセグメントを半径方向外方に付勢し、定常状態の運転時に蒸気圧によってセグメントを小さいクリアランス位置に移動させる。別の実施形態では、ばねがセグメントを小さいクリアランス位置に移動するように付勢し、移動の範囲は、セグメントを固定構成部品に支持する調心リングの熱膨張によって決定される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば蒸気タービンなどの機械の回転及び固定構成部品の間のシー
ルに関し、具体的には、回転構成部品の周りでの大きなシールクリアランスの起
動運転位置と小さなシールクリアランスの定常状態運転位置との間で移動するよ
うに積極的に付勢される組合せ式ラビリンス／ブラシシールパッキンリングセグ
メントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
多くの機械において、回転及び固定構成部品間にはシールが設置される。例え
ば、蒸気タービンでは、複数の弓状シールリングセグメントを採用して回転及び
固定構成部品の周りに及びそれらの間にラビリンスシールを形成するのが慣例で
ある。通常、弓状シールリングセグメントは、機械の回転軸線の周りに同心とな
り、従って、回転構成部品のシール面に対して同心となるように設計されて、固
定構成部品の環状の溝内に配置される。各弓状シールセグメントは、回転構成部
品のシール面に対向する弓状シール面を備える。ラビリンス式シールでは、シー
ル面は、半径方向に向いた配列の軸方向に間隔を置いた歯を持ち、その歯は、回
転構成部品のシール面を形成する軸方向に間隔を置いた環状溝の配列から半径方
向に間隔を置いている。もしくは、回転構成部品は、シール面上の歯の配列に半
径方向に対向した滑らかな面を有る場合がある。いずれの場合にも、シール機能
は、シール面の歯と回転構成部品の対向する面によって構成されるラビリンス内
の比較的に狭いクリアランス内を作動媒体、例えば、蒸気が通過するときに乱流
を発生させることによって達成される。別の変形として、組合せ式ラビリンス／
ブラシシール構成を、セグメントのシール面の一部として使用することができる
。従って、一次シールはブラシシールによって達成され、ラビリンス歯は、ブラ
シシール異常の際におけるバックアップシールの役目をする。
【０００３】 一般的な取付けでは、固定構成部品の環状溝はダブテール形状であり、互いに
向かって軸方向に向いた位置決めフランジを有し、その間にスロットを形成する
。固定構成部品は、半環状ダブテール溝がほぼ対応する形状の弓状シールリング
セグメントを受けるように長手方向で分割されている。更に詳しくは、弓状セグ
メントは類似のダブテール状状であり、ダブテール溝内に配置するために互いか
ら軸方向に離れる一対のフランジ、及びシール面とセグメントのフランジとを接
合し溝の位置決めフランジによって形成されるスロットを通り抜けるネックを有
する。ネックは、設置されたとき溝の半径方向内方に弓状シール面を担持する。
【０００４】 この種のシールでは、回転構成部品と固定構成部品の間に物理的に接触するこ
となく狭い均一なクリアランスを保つ能力が、効果的なシールの形成に極めて重
要である。セグメントのシール面と回転構成部品の対向するシール面の間のこの
半径方向のクリアランスが大きすぎる場合、少ない乱流しか発生せずシール作用
が悪くなる。逆に、このクリアランスが狭すぎる場合、シール歯は回転要素に接
触して、その結果、歯がその外形と狭いクリアランスを失い、それ以後はより少
ない乱流しか発生せず、同様にシール作用が悪化する可能性がある。
【０００５】 現行の可変クリアランスパッキンリングでは、高圧蒸気を用いて半径方向外方
に向かうばね力に打ち勝ち起動後にロータに向かって半径方向内方にパッキンリ
ングセグメントを移動させる場合が多い。即ち、起動時には、ばねにより半径方
向の最外端位置にパッキンリングセグメントを位置させて、セグメントのシール
面とロータとの間に大きいクリアランスを与え、ロータと固定構成部品の相対的
な動き、特に、起動時のロータの半径方向の偏倚運動に対応する。定常状態時に
は、蒸気圧がばね力に打ち勝ち、セグメントをロータに対する小さいクリアラン
ス位置に半径方向内方に移動させる。
【０００６】 一般的な固定式又はばね押圧式パッキンリングセグメントと比較して、不均一
な摩擦力及び大きい漏れギャップの発生よるシールセグメントの不作動又は固着
の可能性を回避しようとして、固定及び回転構成部品間の別の形態の可変クリア
ランスパッキンリングシールが提案されており、これは、各種の要素の熱膨張特
性を利用して、起動時にパッキンリングセグメントシール面と回転構成部品間の
大きいシールクリアランスを可能にし、同時に定常状態運転時にそれらの間の小
さいクリアランスと最小限のセグメント間の漏れを確保している。（本出願と共
通の出願人の、１９９８年４月１５日に出願された米国特許出願第０９／０６０
，９０２号を参照されたい。）その出願において、シールホルダ、即ち通常はタ
ービンダイアフラム又はパッキンケーシングである固定構成部品より小さい熱膨
張係数を有するパッキンリングセグメントが提供されている。また、シールホル
ダより大きい熱膨張係数を有する調心リングが提供されている。一対の調心リン
グがシールセグメントのネックの軸方向両側に設けられ、固定構成部品、例えば
シールホルダに取り付けられ軸方向にダブテール空洞に突出している繰り返し湾
曲可能なドエルによって支持される。パッキンリングセグメントは、調心リング
によって支持され、各セグメントは、セグメントと固定構成部品と間で作用する
ばねによって半径方向内方に付勢される。パッキンリングセグメントは、調心リ
ングの両端の接触面と係合して、セグメントと回転構成部品のシール面の間に起
動時に大きいクリアランス位置を保つ。その位置でセグメント端部は密接する。
【０００７】 調心リングは、シールホルダ、ロータ、及びパッキンリングセグメントより大
きい熱膨張係数を有する。起動後及び温度が上がるにつれて、調心リングは、パ
ッキンリングセグメントよりも大きく円周方向に熱膨張する。それ故に、調心リ
ング上でパッキンリングセグメントの支持点を形成する接触面は、円周方向に移
動し、パッキンリングセグメントが半径方向内方に移動することが可能になる。
機械が定常状態運転になると、パッキンリングセグメントは調心リングの均一な
直径の外面と係合して、その結果、回転構成部品に対するパッキンリングセグメ
ントシール面の同心性が確保されて、セグメントと回転構成部品のシール面の間
に小さい均一のクリアランスができてシールセグメント間の端部間隙が開く。そ
の結果、起動時と定常状態時の運転中にラビリンス歯外形寸法を保持しバアイス
漏れが最小となる均一のクリアランスシールができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】 本発明によれば、回転構成部品の周りでの大きいシールクリアランスの起動時
の運転位置と小さいシールクリアランスの定常状態時の運転位置の間で移動する
ように積極的に付勢される組合せ式ラビリンス／ブラシシールパッキンリングセ
グメントが提供される。例えば、特記する正圧パッキンリングセグメント及び熱
作動式パッキンリングセグメントのような、大きいクリアランスの起動時の運転
位置と小さいクリアランスの運転位置の間でパッキンリングセグメントを移動さ
せるために、いかなる形態の付勢も本発明のパッキンリングセグメントに適用す
ることができる。本発明の積極的に付勢されるパッキンリングセグメントにおい
てラビリンスシールと組み合わせてブラシシールを採用すると、起動時に摩擦や
振動の問題を回避するために、また、シールに沿って冷却流をもたらすために起
動時に大きいクリアランスシールを提供する利点が、パッキンリングセグメント
における一次シールとしてのブラシシールの利点と組合わされる。起動時のブラ
シシールは、ロータから間隔を置いており、従って、接触によるロータ振動及び
このような接触による発熱の原因にはならない。定常状態の運転状態では、ブラ
シシールは、ロータから僅かに間隔を置くか、ロータに接触しており、固定及び
回転構成部品間の効果的な一次シールをもたらす。蒸気タービンには、既に中間
及び終端パッキン位置にブラシシールを装備されているが、出願人の知る限りで
は、付勢式可動パッキンリングセグメントにおけるラビリンスシールとブラシシ
ールの組合せはこれまで行われていなかった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による好ましい実施形態では、軸線の周りに回転自在の構成部品と、少
なくとも１つの軸方向に延びる位置決めフックを有する軸線の周りの固定構成部
品とを有する蒸気タービンにおける、可動式パッキンリング組立体であって、軸
線の周りに配置され、回転構成部品に対向する弓状シール面を有し、面の半径方
向内方にその先端を有するブラシシールを担持し、その各々が軸方向に延びる第
１の弓状フランジを有する、複数のパッキンリングセグメントと、位置決めフッ
クとフランジとの間に配置され、半径方向外側方向に移動するように各セグメン
トを付勢し、ブラシの先端を回転構成部品から間隔を置いた第１の位置に位置さ
せるばねと、固定構成部品とセグメントとの間に位置し、ばねの付勢力に抗して
セグメントを半径方向内方に移動させ、ブリストルの先端をその第１の位置より
半径方向内方に位置させるためのチャンバと、を含む組立体が提供される。
【００１０】 本発明による別の好ましい実施形態では、軸線の周りに回転自在の構成部品と
、軸線の周りの固定構成部品、及び軸線の周りの固定構成部品によって担持され
たサポートを有する機械での使用における、可変クリアランスパッキンリングで
あって、軸線の周りに配置され、回転構成部品に対向する弓状シール面と、軸方
向に延びる少なくとも第１の弓状フランジと、回転構成部品に向かって弓状シー
ル面から延び、その少なくとも１つの側面にプレートを有するブラシシールとを
有するパッキンリングセグメントと、サポートの１つによって係合可能であり、
それに沿う第１の位置で第１のフランジと係合し、セグメントシール面及びブラ
シシールを回転構成部品に対する第１のクラアランス位置に保つ要素と、を含み
、要素は、セグメントの熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有し、要素は、セグ
メントと要素との相対熱膨張に対応してそれに沿う第２の位置で第１のフランジ
と係合して、セグメントが要素に対して半径方向内方に移動し、シール面及びブ
ラシシールを第１のクリアランス位置より半径方向内方の回転構成部品に対する
第２のクリアランス位置に位置させることができるパッキンリングが提供される
。
【００１１】 本発明による更に別の好ましい実施形態では、軸線の周りに回転自在の構成部
品と、軸線の周りの固定構成部品、及び軸線の周りの固定構成部品によって担持
されたサポートを有する機械での使用における、可変クリアランスパッキンリン
グであって、軸線の周りに配置され、回転構成部品に対向する弓状シール面と、
回転構成部品に向かって弓状シール面から延びるブラシシールとを有するパッキ
ンリングセグメントと、サポートによって係合可能であり、それに沿う第１の位
置でセグメントと係合し、セグメントシール面及びブラシシールを回転構成部品
に対する第１のクラアランス位置に保つ要素と、を含み、要素は、セグメントの
熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有し、要素は、セグメントと要素との相対熱
膨張に対応してそれに沿う第２の位置でセグメントと係合して、セグメントが要
素に対して半径方向内方に移動し、シール面を第１のクリアランス位置より半径
方向内方の回転構成部品に対する第２のクリアランス位置に位置させることがで
きるパッキンリングが提供される。
【００１２】 従って、本発明の主たる目的は、タービンにおいて、起動時と定常状態時のそ
れぞれ大きいクリアランス位置と小さいクリアランス位置の間で移動するように
積極的に付勢される新規かつ改良された組合せ式ラビリンスシール／ブラシシー
ルパッキンリングセグメントを提供することである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
さて図１の従来技術は、全体を１０で示す蒸気タービンの一部を示しており、
蒸気タービン１０は、タービンハウジング１４内に配置されたタービンシャフト
１２を有し、このシャフト１２は、図示しないがハウジング１４内に通常の手段
によって回転可能に支持されている。多段ラビリンスシール１６は、タービンシ
ャフト１２の周りに配置された複数のシールリング１８、２０及び２２を備え、
シールリングによって高圧及び低圧領域２８及び３０にそれぞれ分離される。各
シールリングは、複数の弓状シールセグメント３２の環状配列で形成される。一
般に、この従来のラビリンスシール１６は、高圧領域２８から低圧領域３０へ至
る蒸気の流れに対する比較的に多数の部分バリアを設置することによって機能す
る。各バリアによって、タービンシャフト１２の軸線に平行に流れようとする蒸
気は、強制的に曲がりくねった経路を辿るようにされ、これによって圧力降下が
生じる。ラビリンスシール１６内の圧力降下の総和は、定義上、高圧及び低圧領
域２８及び３０間の圧力差である。
【００１４】 さらに図１によれば、各弓状シールリングセグメント３２は、シール面３４と
半径方向に突出する歯３６を有し、各シール面３４は、互いに離れるように軸方
向に延びる一対のフランジ３８によって形成される。シールリングセグメント３
２の半径方向外側部分は、互いに離れるように軸方向反対方向にセグメント３２
から同様に延びる第１の弓状の位置決めフランジ又はフック４０を備える。ター
ビンハウジング１４は、その間にスロット４６を形成して互いに向かって軸方向
に延びる一対の位置決めフランジ４４によって半径方向最内端部に沿って形成さ
れたほぼダブテール状状の環状溝４２を備える。軸方向に縮小したネック４５（
図２）は、位置決めフランジ４０とシールフランジ３８との間に、フランジ４４
間のスロット４６内に延びる。
【００１５】 図２と図３によれば、また本発明の１つの様態では、図１に示すパッキンリン
グセグメント３２と全体的な構成が似ている組合わせ式ラビリンス／ブラシシー
ル押圧パッキンリングセグメントが設けられる。即ち、図２及び図３の各パッキ
ンリングセグメントは、シール面３４、互いに軸方向に間隔を置いた半径方向に
突出したテーパ付きラビリンス歯３６、軸方向反対方向に延びる一対のフランジ
３８、互いに離れるように軸方向反対方向に延びる弓状の位置決めフランジ又は
フック４０、及び位置決めフランジ４０とシールフランジ３８との間のネック４
５を備える。同様に、タービンハウジングの固定構成部品は、その間にスロット
４６を形成する互いに向かって軸方向に延びる一対の位置決めフランジ４４を有
するダブテール状状の環状溝４２を備える。しかしながら、この形態では、シー
ルリングセグメントは、起動時のロータ１６との大きいクリアランス位置とター
ビンの定常状態運転時の小さいクリアランス位置の間で可動な押圧パッキンリン
グセグメントを構成する。これを達成するために、１つ又はそれ以上の一対のば
ね３１が、固定構成部品の位置決めフランジ４４とシールリングセグメントの位
置決めフック４０との間に配置され、シールリングセグメントを半径方向外方大
きいクリアランス位置に付勢する。この結果、ラビリンス歯３６は起動時にロー
タから間隔を置いた状態に保たれる。更に、環状溝４２とセグメント３２の半径
方向最外端面とによって形成されるチャンバ３３は、例えば、固定構成部品内の
経路３５を経由して高圧流体を受け入れることができる。上流側の高圧流体をチ
ャンバ３３に連通する、シールセグメント自体の上流側つまり高圧側に沿って溝
を形成することを含む多くの異なる方法で、高圧流体をチャンバに供給すること
ができることが分かるであろう。チャンバ３３を加圧することによって、流体圧
力がばね３１の付勢力に打ち勝ち、ロータに向かって半径方向内方にシールセグ
メントを移動させて小さいクリアランスの定常状態の運転状態を確立する。
【００１６】 更に、本発明では、シールセグメントは、全体を３７で示すブラシシールを有
する。ブラシシール３７は、一対のプレート４１及び４３の間に配置された複数
の金属ブリストル５３を備える。ブラシシール３７は、シールセグメントのシー
ル面３４に設けられた溝４７内に配置される。プレート４３の１つは、セグメン
トの相補形の窪み５１内に受け入れられるフック４９を有し、セグメント内にブ
ラシシールを保持する。半径方向最外端におけるブリストル５３は、互いに、又
、プレートに溶接されることができることが分かるであろう。ブリストル５３は
、プレート４１及び４３の半径方向最内端縁から突出し、ラビリンス歯３６と共
に組合せ式ラビリンス／ブラシシールシールセグメントを確立する先端部３９を
有する。
【００１７】 起動時の状態では、シールセグメントは、板ばね３１の付勢力により大きいク
リアランスの半径方向外側位置に配置され、ラビリンス歯とブラシシールの先端
３９はロータ１６から間隔を置いている。この結果、起動時には、シールとロー
タとの間には摩擦接触はなく、これによって振動、並びにシール内の熱の蓄積の
解消が容易になる。定常状態の運転では、導管３５を介してチャンバ３３に供給
される流体圧力はばね３１の付勢力に打ち勝ち、シールセグメントが半径方向内
方に移動して小さいクリアランス位置になる。その位置で、ブラシシールによっ
てロータとの一次のシールが形成される。小さいクリアランス位置にあるブラシ
シールは、ロータから間隔を置くことができ、クリアランス、即ち、ロータと摩
擦のない接触のない関係をもたらすか、又は、ブラシシールの先端部は、ロータ
と接触して摩擦接触をもたらすことができることが分かるであろう。ブラシシー
ル３７は、従来型のブラシシールを備えることができるが、ロータの回転方向の
ある傾斜角で延びるブリストルを有することが好ましい。
【００１８】 次ぎに図４から図６に示す本発明の実施形態によれば、積極的に付勢されるシ
ールセグメントにおける組合せ式ラビリンス／ブラシシールを有する類似のシー
ルセグメントが設けられる。従って、セグメントは、先の実施形態と同様に、プ
レート４１及び４３の間である傾斜角で延びるブリストル５３を有するブラシシ
ール３７を備え、ブラシシール３７は、相補形の窪み５１内の横方向の突起部４
９によってブラシシールセグメントの溝に保持される。しかしながら、この形態
では、シールセグメントは、ばね５５によって小さいクリアランス位置に付勢さ
れる温度対応調心リング５０によって大きいクリアランス位置に保たれる。
【００１９】 更に詳しくは、複数のパッキンリングセグメントサポート４８が、それぞれ、
セグメント３２の位置決めフランジ３８及び４４とハウジング５０との間の空洞
４２に配置される。サポートは、空洞４２に沿って円周方向に間隔を置いた位置
にドエル４８を含むことができる。調心リング又は要素５０が、シールホルダの
ドエルと位置決めフランジ３８との間の空洞４２内でネックの各々の軸方向側面
上に設置される。調心リング５０は、パッキンリングセグメントの円周方向の広
がりに匹敵する円周方向の広がり及び均一な直径の半径方向外面５２を有する。
位置決めフランジ又はフック４０の下面５７はまた、面５２と噛み合うための均
一な直径の半径方向内面を有することが分かるであろう。
【００２０】 図示するように、各調心リング５０の両端部は、傾斜接触面５６を有する半径
方向外側の突起部５４を有する。傾斜接触面５６は、直線状、凸状弓形とするこ
とができ、あるいは、接触面積又は点を備えることができる。各位置決めフラン
ジ３８の相対する端部の各々は、ロータに対するシールセグメントの大きいクリ
アランス位置で接触面５６と係合する接触面５８を有する。その相対する端部に
おける調心リング５０の半径方向最内端面は、窪み面６２に沿って調心リング５
０がドエル４８に載るように差し込まれるか、又は、窪みが設けられている。調
心リング５０はまた、調心リングがセグメントに対して円周方向へ移動するのを
防止するためにドエルと係合する傾斜面６４を有する。ばね５５が半径方向内方
にパッキンリングセグメントを付勢している状態で、位置決めフランジ３８上の
接触面５８は調心リング５０上の接触面５６と係合することが分かるであろう。
次ぎに、調心リングは、ドエル４８と窪み面６２の間の係合によって支持される
。その配置では、又、各種の機械要素が低温の状態つまり、起動時においては、
ロータ１２の周りの各パッキンリングセグメントは、ロータ１２に対して大きい
クリアランス位置で保たれる。位置決めフランジ４０の半径方向内面２７と調心
リング５０の外面５２との間の半径方向の間隙（図４Ａ）に注意されたい。
【００２１】 調心リング５０は、シールリングセグメント、シールホルダ即ちハウジング１
４及びロータ１２の熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有する材料で形成される
。従って、隣接する要素の熱膨張係数より高い熱膨張係数を有する材料であれば
、機械の運転に及び機械の温度で必要とされる膨張と一致する調心リングの材料
として使用することができる。特定の例として、パッキンリングセグメントは、
４０９ステンレス鋼又はインバール（ニッケル鉄合金）で形成することができ、
一方、調心リングは３０４ステンレス鋼で形成することができる。又、図３Ａに
示すように、その大きいクリアランス位置における隣接する端部のパッキンリン
グセグメントは、それらの間に実質的な間隙ができる。
【００２２】 起動後、及び、作動流体の温度が上がるにつれて、様々な要素は、互いに対し
て寸法的な反応の仕方が異なるので、パッキンリングセグメントは大きいクリア
ランス位置から小さいクリアランス位置に移動することができ、パッキンシール
リングセグメントの隣接する端部間の間隙を僅かに増大させる。そのことを達成
するために、各部が作動流体によって加熱されると、調心リング５０は円周方向
に拡大、即ち、パッキンリングセグメントの円周方向の膨張よりも大きく円周方
向に熱膨張する。調心リングが円周方向に膨張すると、調心リングの端部の接触
面５６が接触面５８から離れるように円周方向に移動して、ばね５５は面５２及
び５７が互いに係合するように、組合せ式ラビリンス／ブラシシールを含むパッ
キンリングセグメントを半径方向内方に移動させることができる。各調心リング
の半径方向の位置は、熱膨張中、即ち、冷間起動時及び定常状態の運転状態時に
同一であることに注意されたい。セグメントが半径方向内方に移動すると、セグ
メントのシール面及びブラシシール先端部は、回転構成部品により接近し図４Ｂ
に示す小さいクリアランス位置に移動する。同時に、シールリングセグメント間
の端部の間隙が所望の運転クリアランスにむかって僅かに広がる。面５２と位置
決めフランジ４０の下面５７は互いに同心であるので、ロータの周りの同心の均
一な小さいクリアランスが得られる。
【００２３】 本発明を現在最も実用的で好ましい実施形態と考えられるものに関連して説明
したが、本発明は開示された実施形態に限定されるべきではなく、それどころか
、添付の特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内に含まれる様々な変更及び
同等の配置を保護することを意図することを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来技術による固定及び回転構成部品間の複数のパッキンリング
シールセグメントを示す部分断面図。
【図２】 回転構成部品に対するそれぞれ大きいクリアランス位置と小さい
クリアランス位置における本発明による組合せ式ラビリンス／ブラシシール押圧
パッキンリングセグメントの断面図。
【図３】 それぞれ大きいクリアランス位置と小さいクリアランス位置にお
ける部分軸断面図。
【図４Ａ】 大きいクリアランス位置における本発明による組合せ式ラビリ
ンス／ブラシシールパッキンリングセグメントの別の実施形態を示す部分軸断面
図。
【図４Ｂ】 小さいクリアランス位置における組合せ式ラビリンス／ブラシ
シールパッキンリングシールセグメントを示す図４Ａに類似する図。
【図５Ａ】 大きいクリアランス位置における図４Ａのパッキンリングセグ
メントの端面とそのサポートを示す拡大部分断面図。
【図５Ｂ】 小さいクリアランス位置における図４Ｂのパッキンリングセグ
メントの端面とそのサポートを示す拡大部分断面図。
【図６Ａ】 図５Ａにおけるほぼ線６Ａ−６Ａについての部分断面図。
【図６Ｂ】 図５Ｂにおけるほぼ線６Ｂ−６Ｂについての部分断面図。
【符号の説明】 １６ ラビリンスシール ３１ ばね ３３ チャンバ ３４ シール面 ３５ 経路 ３６ ラビリンス歯 ３７ ブラシシール ３８ フランジ ４０ 位置決めフランジ ４２ 環状溝 ４４ 位置決めフランジ ４５ シールセグメント ４６ スロット ４７ 溝 ５３ ブリストル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウォルフ，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 (72)発明者 ターンキスト，ノーマン・アーノルド アメリカ合衆国、12160、ニューヨーク州、 スローンスビル、コルビン・ヒル・ロー ド、146エー番 (72)発明者 レルズコ，ジョージ・アーネスト アメリカ合衆国、12303、ニューヨーク州、 スケネクタデイ、リディアス・ストリー ト、3560番 Ｆターム(参考） 3G002 HA07 HA10 HA12 HA14 3J043 AA17 BA07 CA05 CA06 CB22 DA01 DA05 HA04

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 軸線の周りに回転自在の構成部品と、少なくとも１つの軸方
    向に延びる位置決めフックを有する前記軸線の周りの固定構成部品とを有する蒸
    気タービンにおける、可動式パッキンリング組立体であって、 前記軸線の周りに配置され、前記回転構成部品に対向する弓状シール面を有し
    、該面の半径方向内方にその先端を有するブラシシールを担持し、その各々が軸
    方向に延びる第１の弓状フランジを有する、複数のパッキンリングセグメントと
    、 前記位置決めフックと前記フランジとの間に配置され、半径方向外側方向に移
    動するように各セグメントを付勢し、前記ブラシの先端を前記回転構成部品から
    間隔を置いた第１の位置に位置させるばねと、前記固定構成部品と前記セグメン
    トとの間に位置し、前記ばねの付勢力に抗して前記セグメントを半径方向内方に
    移動させ、ブリストルの先端をその前記第１の位置より半径方向内方に位置させ
    るためのチャンバと、 を含むことを特徴とする組立体。
  2. 【請求項２】 前記シール面は、前記ブラシシールと共に前記回転構成部品
    に対する組合せ式ラビリンス／ブラシシールを形成する少なくとも１つのラビリ
    ンスシール歯を備えることを特徴とする請求項１に記載の組立体。
  3. 【請求項３】 前記ブラシシールは、前記回転構成部品の半径に対してある
    傾斜角で延びる各セグメントによって担持された複数のブリストルと、前記ブリ
    ストルの１つの軸方向側面に各セグメントによって担持されたプレートとを含む
    ことを特徴とする請求項１に記載の組立体。
  4. 【請求項４】 前記固定構成部品は一対の軸方向に延びる位置決めフックを
    有し、各前記セグメントは、それぞれ相対する軸方向に延び、また前記フックと
    半径方向に整合して延びる一対の弓状フランジと、整合するフックとフランジと
    の各対の間に配置され、前記セグメントを半径方向外方に移動するように付勢す
    るばねとを有することを特徴とする請求項１に記載の組立体。
  5. 【請求項５】 軸線の周りに回転自在の構成部品と、前記軸線の周りの固定
    構成部品、及び前記軸線の周りの前記固定構成部品によって担持されたサポート
    を有する機械での使用における、可変クリアランスパッキンリングであって、 前記軸線の周りに配置され、前記回転構成部品に対向する弓状シール面と、軸
    方向に延びる少なくとも第１の弓状フランジと、前記回転構成部品に向かって前
    記弓状シール面から延び、その少なくとも１つの側面にプレートを有するブラシ
    シールとを有するパッキンリングセグメントと、 前記サポートの１つによって係合可能であり、それに沿う第１の位置で前記第
    １のフランジと係合し、前記セグメントシール面及びブラシシールを前記回転構
    成部品に対する第１のクラアランス位置に保つ要素と、を含み、 前記要素は、前記セグメントの熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有し、前記
    要素は、前記セグメントと前記要素との相対熱膨張に対応してそれに沿う第２の
    位置で前記第１のフランジと係合して、前記セグメントが前記要素に対して半径
    方向内方に移動し、前記シール面及び前記ブラシシールを前記第１のクリアラン
    ス位置より半径方向内方の前記回転構成部品に対する第２のクリアランス位置に
    位置させることができる、 ことを特徴とするパッキンリング。
  6. 【請求項６】 前記要素は、前記回転構成部品に対する前記第１のクリアラ
    ンス位置における前記フランジの全体として半径方向に向いている面と前記第１
    の位置で係合する全体として半径方向外方に突出する面を有し、前記要素の前記
    全体として半径方向外方に突出する面は、前記セグメントに対する前記要素の熱
    膨張に対応して前記フランジの前記面から外れることを特徴とする請求項５に記
    載のパッキンリング。
  7. 【請求項７】 前記要素は、弓状であり、前記セグメントの前記第２のクリ
    アランス位置で前記１つのフランジと係合し、前記セグメントを前記軸線の周り
    に同心に保つための少なくとも１つの円周方向に延びる面を有することを特徴と
    する請求項５に記載のパッキンリング。
  8. 【請求項８】 前記１つのフランジは円周方向に延びる面を有し、該円周方
    向に延びる面は、前記回転構成部品に対する前記セグメントの第２のクリアラン
    ス位置で互いに係合することを特徴とする請求項７に記載のパッキンリング。
  9. 【請求項９】 前記要素は、前記回転構成部品に対する前記第１のクリアラ
    ンス位置における前記フランジの全体として半径方向に向いている面と前記第１
    の位置で係合する全体として半径方向外方に突出する面を有し、前記要素の前記
    全体として半径方向外方に突出する面は、前記セグメントに対する前記要素の熱
    膨張に対応して前記フランジの前記面から外れ、前記要素は、弓状であり、前記
    セグメントの前記第２のクリアランス位置で前記１つのフランジと係合し、前記
    セグメントを前記軸線の周りに同心に保つための少なくとも１つの円周方向に延
    びる面を有することを特徴とする請求項５に記載のパッキンリング。
  10. 【請求項１０】 前記セグメントは、前記第１のフランジと反対側で軸方向
    に延びる第２の弓状フランジと、前記第１及び第２のフランジと前記シール面の
    と間のネック部とを有し、前記サポートの別のサポートによって担持された第２
    の要素が、それに沿う第１の位置で前記第２のフランジと係合し、前記セグメン
    トシール面を前記回転構成部品に対する前記第１のクリアランス位置に保ち、前
    記第２の要素は、前記セグメントの熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有し、前
    記第２の要素は、前記セグメントと前記第２の要素との相対熱膨張に対応してそ
    れに沿う第２の位置で前記第２のフランジと係合して、前記セグメントが前記第
    ２の要素に対して半径方向内方に移動できることを特徴とする請求項５に記載の
    パッキンリング。
  11. 【請求項１１】 前記固定構成部品との組合せであって、前記固定構成部品
    は、前記セグメントを受け入れるスロットと、前記第１の弓状フランジと前記シ
    ール面との間の前記スロット内に軸方向に突出する第１の対の前記サポートとを
    有し、前記要素はその相対する端部に隣接して前記サポートによって担持され、
    前記要素によって担持される当接部材は、前記サポートと係合可能であり、前記
    要素の円周方向の移動を防止することを特徴とする請求項５に記載のパッキンリ
    ング。
  12. 【請求項１２】 前記固定構成部品は、前記セグメントを受け入れるほぼダ
    ブテール状のスロットを有し、前記セグメントは、前記第１のフランジと反対側
    で軸方向に延びる第２の弓状フランジと、前記第１及び第２のフランジと前記シ
    ール面との間のネック部とを有し、第２の対のサポートによって担持された第２
    の要素が、それに沿う第１の位置で前記第２のフランジと係合し、前記セグメン
    トシール面を前記回転構成部品に対する前記第１のクリアランス位置に保ち、前
    記第２の要素は、前記セグメントの熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有し、前
    記第２の要素は、前記セグメントと前記第２の要素との相対熱膨張に対応してそ
    れに沿う第２の位置で前記第２のフランジと係合して、前記セグメントが前記第
    ２の要素に対して半径方向内方に移動でき、前記第１及び第２の対のサポートは
    、前記第１及び第２の弓状フランジと前記シール面との間の前記スロット内に軸
    方向に突出し、前記第１及び第２の要素は、該要素の相対する端部に隣接してそ
    れぞれ、前記第１及び第２の対のサポートによって担持され、当接部材は、前記
    サポートと係合可能であり、前記要素の円周方向の移動を防止することを特徴と
    する請求項１１に記載の組合せ。
  13. 【請求項１３】 前記固定構成部品と前記セグメントと間で、前記セグメン
    トを半径方向内側方向に移動するように付勢するように協働可能なばねを含むこ
    とを特徴とする請求項１２に記載の組合せ。
  14. 【請求項１４】 軸線の周りに回転自在の構成部品と、前記軸線の周りの固
    定構成部品、及び前記軸線の周りの前記固定構成部品によって担持されたサポー
    トを有する機械での使用における、可変クリアランスパッキンリングであって、 前記軸線の周りに配置され、前記回転構成部品に対向する弓状シール面と、前
    記回転構成部品に向かって前記弓状シール面から延びるブラシシールとを有する
    パッキンリングセグメントと、 前記サポートによって係合可能であり、それに沿う第１の位置で前記セグメン
    トと係合し、前記セグメントシール面及び前記ブラシシールを前記回転構成部品
    に対する第１のクラアランス位置に保つ要素と、を含み、 前記要素は、前記セグメントの熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有し、前記
    要素は、前記セグメントと前記要素との相対熱膨張に対応してそれに沿う第２の
    位置で前記セグメントと係合して、前記セグメントが前記要素に対して半径方向
    内方に移動し、前記シール面を前記第１のクリアランス位置より半径方向内方の
    前記回転構成部品に対する第２のクリアランス位置に位置させることができる、
    ことを特徴とするパッキンリング。
  15. 【請求項１５】 前記要素は弓状であり、その前記第２のクリアランス位置
    で前記セグメントと係合し、前記セグメントを前記軸線の周りに同心に保つため
    の少なくとも１つの円周方向に延びる面を有することを特徴とする請求項１４に
    記載のパッキンリング。
  16. 【請求項１６】 前記セグメントは円周方向に延びる面を有し、該円周方向
    に延びる面は、前記回転構成部品に対する前記セグメントの前記第２のクリアラ
    ンス位置で互いに係合することを特徴とする請求項１５に記載のパッキンリング
    。
  17. 【請求項１７】 前記固定構成部品との組合せであって、前記固定構成部品
    は、前記セグメントを受け入れるスロットと、前記セグメントと係合するように
    前記スロット内に軸方向に突出する第１の前記サポートとを有し、前記要素は前
    記サポートによって担持され、前記要素によって担持される当接部材は、前記サ
    ポートと係合可能であり、前記要素の円周方向の移動を防止することを特徴とす
    る請求項５に記載のパッキンリング。
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