JP2006132636A - 軸シールおよび回転機械 - Google Patents

Abstract

【課題】シール性能が高く、かつ、信頼性の高い軸シールを提供すること目的とする。
【解決手段】回転軸と固定系支承面との間に配置され、回転軸に沿って流れる流体を阻止する軸シールにおいて、前記回転軸と非接触に設けられ、前記回転軸との距離が当該回転軸の回転方向に沿って徐々に小さくなる態様のくさび状の隙間を形成して動圧を発生させるための可撓性材質からなるシール薄板部材と、前記シール薄板部材の前記流体の上流側端部および下流側端部と前記静止部との間の隙間部分に配置され、当該隙間部分を密封するとともに前記シール薄板部材を前記静止部に対して弾性支持するための可撓性材質からなる波形薄板部材を備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、回転軸とこれに対峙する静止部との間に配置され、回転軸に沿って流れる流体を阻止する軸シール、および、回転軸とこれに対峙する静止部との間に配置され、回転軸に沿って流れる流体を阻止する軸シールを備えた回転機械に関する。

一般に、蒸気タービン等、圧力流体を扱う回転機械の回転部と静止部との間隙には、その使用条件に応じ、回転軸周囲の圧力流体が外部に放出されることを防止するため、あるいは、外部の流体が回転機械の内部に吸引されることを防止するための軸シールが使用されている。

このような軸シールとしては、非接触シールで、対向する相手面に向かって突設し、流路方向に並設した複数枚のリング状絞り片で形成した狭部と、この絞り片間に形成した膨張室とを交互に、多数、流路方向に設けていわゆるラビリンス流路を設け、このラビリンス流路における流体抵抗によって漏洩する流体の量を減少させるようにしたラビリンスシールなどが用いられている（特許文献１，２参照）。
特開昭５８−４６２６５号公報 特開２００２−３５７１０３号公報

しかしながら、このような従来技術における軸シールでは、シール性能は、一般に、リング状絞り片先端と対向する相手面との軸シール間隙を小さくすることにより向上する。しかしながら、回転機械は起動停止に伴う熱変形や軸振動等の現象が発生するため、この軸シール間隙を小さくしすぎると、リング状絞り片先端と対向する相手面が接触するいわゆるラビング現象が発生して、軸振動が課題となり、運転継続が困難になるという問題を生じるおそれがあった。

このために、従来の軸シールでは、軸シール間隙を小さくすることができず、そのため、必要なシール性能を得るためには、ラビリンス流路の長さを大きくする必要があり、回転機械を小型化することが困難になると言う不具合を生じていた。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、シール性能が高く、かつ、信頼性の高い軸シール、および、かかる軸シールを備えた回転機械を提供すること目的とする。

本発明は、回転軸とこれに対峙する静止部との間に配置され、回転軸に沿って流れる流体を阻止する軸シールにおいて、前記回転軸と非接触に設けられ、前記回転軸との距離が当該回転軸の回転方向に沿って徐々に小さくなる態様のくさび状の隙間を形成して動圧を発生させるための可撓性材質からなるシール薄板部材と、前記シール薄板部材の前記流体の上流側端部および下流側端部と前記静止部との間の隙間部分に配置され、当該隙間部分を密封するとともに前記シール薄板部材を前記静止部に対して弾性支持するための可撓性材質からなる波形薄板部材を備えたものである。

また、前記シール薄板部材および波形薄板部材は、前記回転軸の軸方向に複数配設されるとともに、前記複数のシール薄板部材は、前記回転軸との間に形成する前記くさび状の隙間の形成態様が、前記回転軸の周方向にずらして配置されるものである。

また、回転軸とこれに対峙する静止部との間に配置され、回転軸に沿って流れる流体を阻止する軸シールにおいて、前記回転軸と非接触に設けられ、断面略円形に形成された可撓性材質からなるシール薄板部材と、前記シール薄板部材の前記流体の上流側端部および下流側端部と前記静止部との間の隙間部分に配置され、当該隙間部分を密封するとともに前記シール薄板部材を前記静止部に対して弾性支持するための可撓性材質からなる波形薄板部材と、前記シール薄板部材に対向する前記回転軸の表面に設けられ、深さが前記回転軸の回転方向に沿って徐々に大きくなるくさび状の断面形状に形成され、前記シール薄板部材と協働して動圧を発生させるためのポケット部を備えたものである。

また、前記ポケット部を前記回転軸の軸方向に複数設けるとともに、それらの複数のポケット部は、前記回転軸の周方向にずらして配置されるものである。

また、回転軸とこれに対峙する静止部との間に配置され、回転軸に沿って流れる流体を阻止する軸シールにおいて、前記回転軸と非接触に設けられ、前記回転軸との距離が当該回転軸の回転方向に沿って徐々に小さくなる態様のくさび状の隙間を形成して動圧を発生させるための可撓性材質からなるシール薄板部材と、前記シール薄板部材の前記流体の上流側端部および下流側端部と前記静止部との間の隙間部分に配置され、当該隙間部分を密封するとともに前記シール薄板部材を前記静止部に対して弾性支持するための可撓性材質からなる弾性ゴム部材を備えたものである。

また、回転軸とこれに対峙する静止部との間に配置され、回転軸に沿って流れる流体を阻止する軸シールにおいて、前記回転軸と非接触に設けられ、断面略円形に形成された可撓性材質からなるシール薄板部材と、前記シール薄板部材の前記流体の上流側端部および下流側端部と前記静止部との間の隙間部分に配置され、当該隙間部分を密封するとともに前記シール薄板部材を前記静止部に対して弾性支持するための可撓性材質からなる弾性ゴム部材と、前記シール薄板部材に対向する前記回転軸の表面に設けられ、深さが前記回転軸の回転方向に沿って徐々に大きくなるくさび状の断面形状に形成され、前記シール薄板部材と協働して動圧を発生させるためのポケット部を備えたものである。

また、回転軸とこれに対峙する静止部との間に配置され、回転軸に沿って流れる流体を阻止する軸シールにおいて、前記回転軸と非接触に設けられ、前記回転軸との距離が当該回転軸の回転方向に沿って徐々に小さくなる態様のくさび状の隙間を形成して動圧を発生させるための可撓性材質からなるシール薄板部材と、前記シール薄板部材の前記流体の上流側端部および下流側端部と前記静止部との間の隙間部分に配置され、当該隙間部分を密封するとともに前記シール薄板部材を前記静止部に対して弾性支持するための可撓性材質の素線の束からなるブラシシール部材を備えたものである。

また、回転軸とこれに対峙する静止部との間に配置され、回転軸に沿って流れる流体を阻止する軸シールにおいて、前記回転軸と非接触に設けられ、断面略円形に形成された可撓性材質からなるシール薄板部材と、前記シール薄板部材の前記流体の上流側端部および下流側端部と前記静止部との間の隙間部分に配置され、当該隙間部分を密封するとともに前記シール薄板部材を前記静止部に対して弾性支持するための可撓性材質の素線の束からなるブラシシール部材と、前記シール薄板部材に対向する前記回転軸の表面に設けられ、深さが前記回転軸の回転方向に沿って徐々に大きくなるくさび状の断面形状に形成され、前記シール薄板部材と協働して動圧を発生させるためのポケット部を備えたものである。

また、前記ブラシシール部材の素線の束は、前記静止部から前記回転軸に向かい、前記流体の上流側に傾斜される態様に設けられるものである。

また、前記シール薄板部材の前記流体の上流側または下流側の少なくとも一方、あるいは、両方に、前記静止部に固定され、当該静止部から半径方向へ突出する態様のリング状絞り片を設けたものである。

また、回転軸とこれに対峙する静止部との間に配置され、回転軸に沿って流れる流体を阻止する軸シールにおいて、前記回転軸と非接触に設けられ、前記回転軸との距離が当該回転軸の回転方向に沿って徐々に小さくなる態様のくさび状の隙間を形成して動圧を発生させるための可撓性材質からなるシール薄板部材と、前記シール薄板部材と前記静止部との間の隙間部分に配置され、前記シール薄板部材を前記静止部に対して弾性支持するための可撓性材質からなるスプリング薄板部材と、前記シール薄板部材の前記流体の上流側または下流側の少なくとも一方、あるいは、両方に、前記静止部に固定され、当該固定部から半径方向へ突出して前記隙間部分での前記スプリング薄板部材の空隙を閉止する態様のリング状絞り片を備えたものである。

また、前記リング状絞り片に対向する前記回転軸の表面に溝を設けるとともに、前記リング状絞り片の先端が前記溝に突入させる態様になるように、当該リング状絞り片の寸法を設定したものである。

また、回転軸とこれに対峙する静止部との間に配置され、回転軸に沿って流れる流体を阻止する軸シールを備えた回転機械において、前記回転軸と非接触に設けられ、前記回転軸との距離が当該回転軸の回転方向に沿って徐々に小さくなる態様のくさび状の隙間を形成して動圧を発生させるための可撓性材質からなるシール薄板部材と、前記シール薄板部材の前記流体の上流側端部および下流側端部と前記静止部との間の隙間部分に配置され、当該隙間部分を密封するとともに前記シール薄板部材を前記静止部に対して弾性支持するための可撓性材質からなる波形薄板部材を備えたものである。

したがって、本発明によれば、回転軸の回転によりシール薄型部材と回転軸との間に動圧が発生し、回転軸に沿って流れる流体の上流側圧力よりもシール薄型部材と回転軸との隙間に生じる圧力が大きくなるので、流体の流れが阻止され、それにより、比較的簡単な構成でシール性能が大きい軸シールを実現することができるという効果を得る。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１（ａ），（ｂ）は、本発明の一実施例にかかる軸シールの一例を示している。なお、この実施例では、例えば、蒸気タービン等の回転軸の軸シールを構成する場合を示している。

同図において、回転軸１の周囲には、矢印Ｒ方向に流体が流れている。回転軸１とケーシング（回転軸に対峙する静止部）２との間には、回転軸１とは非接触であり、回転軸１との距離が、回転軸１の回転方向３に沿って徐々に小さくなるくさび状の軸シール隙間４を形成して動圧を発生させるための可撓性材質からなるシール薄板部材５が配設されている。

また、シール薄板部材５の、流体の上流側側端部とケーシング２との間の隙間部分には、この隙間部分を密閉するとともにシール薄板部材５をケーシング２に対して弾性支持するための可撓性材質からなる上流側波形薄板部材６が配設されている。

また、シール薄板部材５の、流体の下流側側端部とケーシング２との間の隙間部分には、この隙間部分を密閉するとともにシール薄板部材５をケーシング２に対して弾性支持するための可撓性材質からなる下流側波形薄板部材７が配設されている。

以上の構成で、回転軸１が回転すると、回転軸１の表面に接している流体がその粘性によって回転軸１の回転方向３に引きずられる。シール薄板部材５により形成されている軸シール隙間４は、回転軸１との距離が、回転軸１の回転方向３に沿って徐々に小さくなるくさび状であるため、流体が押し込められ、それにより、動圧を生じる。

そして、このようにして軸シール隙間４に動圧が生じると、軸シール隙間４の圧力が、シール薄板部材５の上流側の流体圧力よりも大きくなる。

一方、シール薄板部材５と、ケーシング２との隙間部分は、上流側波形薄板部材６と下流側波形薄板部材７により、閉塞されている。

このようにして、回転軸１が回転することで、軸シール隙間４に動圧が生じ、軸シール隙間４の圧力がシール薄板部材５の上流側の流体圧力よりも大きくなるとともに、シール薄板部材５とケーシング２との隙間部分は、上流側波形薄板部材６と下流側波形薄板部材７により閉塞されているので、流体は、シール薄板部材５の配設位置で下流方向への流れが阻止される。

また、熱変形や軸振動などの現象が発生して回転軸１がシール薄板部材５に接触した場合、シール薄板部材５、上流側波形薄板部材６および下流側薄板部材７は、それぞれが可撓性材質から構成され、また、シール薄板部材５は上流側波形薄板部材６および下流側薄板部材７によりケーシング２に対して弾性支持されているので、シール薄板部材５が撓んだ後、元の形状に戻るため、この部分でラビング現象が生じるような事態を回避することができ、その結果、軸シールの信頼性を向上することができる。

図２（ａ），（ｂ）は、本発明の他の実施例にかかる軸シールの一例を示している。なお、同図において、図１（ａ），（ｂ）と同一部分および相当する部分には、同一符号を付して、その説明を省略する。

同図において、回転軸１とケーシング２の間には、シール薄板部材５、上流側薄板部材６および下流側薄板部材７からなる第１の軸シールと、シール薄板部材５’、上流側薄板部材６’および下流側薄板部材７’からなる第２の軸シールが、回転軸１の軸方向に並んで配設されている。

そして、第１の軸シールのシール薄板部材５の基点位置と、第２の軸シールのシール薄板部材５’の基点位置とを、回転軸１の周方向に１８０度ずらして配置している。

これにより、第１の軸シールのシール薄板部材５が回転軸１との間で形成する軸シール隙間４と、第２の軸シールのシール薄板部材５’が回転軸１との間で形成する軸シール隙間４’は、流体の流れる方向Ｒについて、一方の広い部分と狭い部分が連続する態様に配置されることとなり、回転軸１の周方向において、動圧が均一になり、それにより、より効果的に流体を阻止することができる。

このようにして、本実施例では、回転軸１の周方向における動圧が均一となるので、軸シールのシール性能を向上することができる。

図３（ａ）、（ｂ）は、本発明のさらに他の実施例にかかる軸シールの一例を示している。なお、同図において、図１（ａ），（ｂ）と同一部分および相当する部分には、同一符号を付して、その説明を省略する。

同図において、回転軸１とケーシング２との間には、回転軸１とは非接触であり、断面略円形に形成された可撓性材質からなるシール薄板部材１０が配設されている。

また、シール薄板部材１０の、流体の上流側側端部とケーシング２との間の隙間部分には、この隙間部分を密閉するとともにシール薄板部材１０をケーシング２に対して弾性支持するための可撓性材質からなる上流側波形薄板部材１１が配設されている。

また、シール薄板部材１０の、流体の下流側側端部とケーシング２との間の隙間部分には、この隙間部分を密閉するとともにシール薄板部材１０をケーシング２に対して弾性支持するための可撓性材質からなる下流側波形薄板部材１２が配設されている。

また、シール薄板部材１０に対向する回転軸１の表面には、深さが回転軸１の回転方向に沿って徐々に大きくなるくさび状の断面形状に形成され、シール薄板部材１０と協働して動圧を発生させるためのポケット部１３が、回転軸１の周方向に一列に並んで多数形成されている。

また、このポケット部１３と所定距離を離した回転軸１の表面には、ポケット部１３と同形状で、かつ、ポケット部１３とは深さの態様をずらすように形成されたポケット部１４が、回転軸１の周方向に一列に並んで多数形成されている。また、このポケット部１４も、シール薄板部材１０と協働して動圧を発生させる作用をなす。

以上の構成で、回転軸１が回転すると、回転軸１の表面に接している流体がその粘性によって回転軸１の回転方向３に引きずられる。ポケット部１３，１４は、深さが回転軸１の回転方向３の沿って徐々に大きくなるくさび状であるので、回転に伴ってシール薄板部材１０との間の隙間１５が徐々に小さくなるため、流体が押し込められ、動圧を生じる。ポケット部１３，１４は、回転軸１の周方向に一列に多数形成されているので、ポケット部１３，１４の形成部分において、ほぼ均一的に動圧が生じる。

また、ポケット部１３とポケット部１４は、その深さの態様がずれており、ポケット部１３の深い部分には、ポケット部１４の浅い部分が対応するので、それぞれポケット部１３とポケット部１４とでは、動圧の強弱が、回転軸１の周方向に互いにずれるような態様で発生し、その結果、このシール薄板部材１０と回転軸１との間に生じる動圧は、ほぼ均一になる。

一方、シール薄板部材１０と、ケーシング２との隙間部分は、上流側波形薄板部材１１と下流側波形薄板部材１２により、閉塞されている。

このようにして、回転軸１が回転することで、回転軸１とシール薄板部材１０との間の隙間１５に動圧が生じ、その隙間１５の圧力がシール薄板部材１０の上流側の流体圧力よりも大きくなるとともに、シール薄板部材１０とケーシング２との隙間部分は、上流側波形薄板部材１１と下流側波形薄板部材１２により閉塞されているので、流体は、シール薄板部材１０の配設位置で下流方向への流れが阻止される。また、シール薄板部材１０と回転軸１との間に生じる動圧は、ほぼ均一になるので、シール性能が向上する。

図４（ａ），（ｂ）は、本発明のさらに他の実施例にかかる軸シールの一例を示している。なお、同図において、図１（ａ），（ｂ）と同一部分および相当する部分には、同一符号を付して、その説明を省略する。

同図において、シール薄板部材５は、可撓性を有する弾性ゴム材質からなる弾性ゴム部材１８により、ケーシング２に弾性支持されている。また、弾性ゴム部材１８は、シール薄板部材５とケーシング２との隙間を埋めている。

以上の構成で、回転軸１が回転すると、シール薄板部材５により形成されている軸シール隙間４に動圧が生じ、それにより、軸シール隙間４の圧力が、シール薄板部材５の上流側の流体圧力よりも大きくなる。

一方、シール薄板部材５と、ケーシング２との隙間部分は、弾性ゴム部材１８により閉塞されている。

したがって、回転軸１に沿って流れる流体は、シール薄板部材５の配設位置で下流方向への流れが阻止される。

また、熱変形や軸振動などの現象が発生して回転軸１がシール薄板部材５に接触した場合、シール薄板部材５および弾性ゴム部材１８は可撓性材質から構成され、また、シール薄板部材５は弾性ゴム部材１８によりケーシング２に対して弾性支持されているので、シール薄板部材５が撓んだ後、元の形状に戻るため、この部分でラビング現象が生じるような事態を回避することができ、その結果、軸シールの信頼性を向上することができる。

図５は、本発明の別な実施例にかかる軸シールの一例を示している。なお、同図において、図１（ａ），（ｂ）と同一部分および相当する部分には、同一符号を付して、その説明を省略する。

同図において、シール薄板部材５は、可撓性を有する素線の束からなるブラシシール部材２０により、ケーシング２に弾性支持されている。また、シール薄板部材５とケーシング２との隙間は、ブラシシール部材２０により密閉されている。

以上の構成で、回転軸１が回転すると、シール薄板部材５により形成されている軸シール隙間４に動圧が生じ、それにより、軸シール隙間４の圧力が、シール薄板部材５の上流側の流体圧力よりも大きくなる。

一方、シール薄板部材５と、ケーシング２との隙間部分は、ブラシシール部材２０により閉塞されている。

したがって、回転軸１に沿って流れる流体は、シール薄板部材５の配設位置で下流方向への流れが阻止される。

また、熱変形や軸振動などの現象が発生して回転軸１がシール薄板部材５に接触した場合、シール薄板部材５およびブラシシール部材２０は可撓性材質から構成され、また、シール薄板部材５はブラシシール部材２０によりケーシング２に対して弾性支持されているので、シール薄板部材５が撓んだ後、元の形状に戻るため、この部分でラビング現象が生じるような事態を回避することができ、その結果、軸シールの信頼性を向上することができる。また、ブラシシール部材２０は、広い面積でシール薄板部材５に接触しているので、シール薄板部材５をより柔軟に弾性支持することができ、シール薄板部材５の破損等をより効果的に抑制することができる。

図６（ａ），（ｂ）は、本発明のさらに別な実施例にかかる軸シールの一例を示している。なお、同図において、図１（ａ），（ｂ）および図５と同一部分および相当する部分には、同一符号を付して、その説明を省略する。

同図において、シール薄板部材５をケーシング２に弾性支持するブラシシール部材２０は、ケーシング２から流体の上流方向に傾斜して配設されている。

以上の構成で、上流側の流体の圧力が上昇すると、ブラシシール部材２０は、上流側から下流側へ推力を受ける。ブラシシール部材２０の素線の束は、可撓性を有しているので、ケーシング２に固定されている側を基準にしてシール薄板部材５が移動し、素線の束の傾斜が小さくなる。

それにより、同図（ａ），（ｂ）に示すように、上流側の流体の圧力が上昇する前の回転軸１とシール薄板部材５との隙間の距離Ｃ１に比べて、上流側の流体の圧力が上昇した後の回転軸１とシール薄板部材５との隙間の距離Ｃ２は小さくなる。

その結果、回転軸１とシール薄板部材５との隙間に生じる動圧は、より大きい値となり、この部分の流体のシール効果が向上する。

このようにして、本実施例では、上流側の流体の圧力の上昇に伴って、軸シール隙間の寸法が小さくなってより大きい動圧が生じるので、シール性能が向上する。

図７は、本発明のまたさらに他の実施例にかかる軸シールの一例を示している。なお、同図において、図１（ａ），（ｂ）および図５と同一部分および相当する部分には、同一符号を付して、その説明を省略する。

同図において、ブラシシール部材２０の上流側には、ケーシング２から半径方向へ突き出した断面略鋭角三角形のリング状の絞り片２５が設けられている。また、絞り片２５の先端と、回転軸１との距離Ｃ３は、熱変形や軸振動などの現象による回転軸１の表面の変位よりも大きい値に設定されている。

本実施例では、ブラシシール部材２０の上流側に絞り片２５を設けたので、ブラシシール部材２０に作用する流体の圧力を軽減することができ、ブラシシール部材２０を単独で使用した場合よりも、より高い圧力まで流体をシールすることができる。

また、絞り片２５の先端と、回転軸１との距離Ｃ３を、回転軸１の熱変形や軸振動などの現象による変位よりも大きい値に設定しているので、熱変形や軸振動などが生じた場合でも、回転軸１が絞り片２５に接触するような事態を回避することができる。

図８（ａ），（ｂ）は、本発明のさらに別な実施例にかかる軸シールの一例を示している。なお、同図において、図１（ａ），（ｂ）と同一部分および相当する部分には、同一符号を付して、その説明を省略する。

同図において、シール薄板部材５は、可撓性を有するスプリング薄板部材２７により、ケーシング２に弾性支持されている。また、スプリング薄板部材２７の上流側には、ケーシング２から半径方向へ突き出した断面略鋭角三角形のリング状の絞り片２８が設けられ、また、スプリング薄板部材２７の下流側には、ケーシング２から半径方向へ突き出した断面略鋭角三角形のリング状の絞り片２９が設けられている。また、絞り片２８，２９の先端と、回転軸１との距離Ｃ３は、熱変形や軸振動などの現象による回転軸１の表面の変位よりも大きい値に設定されている。

以上の構成で、回転軸１が回転すると、シール薄板部材５により形成されている軸シール隙間４に動圧が生じ、それにより、軸シール隙間４の圧力が、シール薄板部材５の上流側の流体圧力よりも大きくなる。

一方、シール薄板部材５とケーシング２との隙間部分は、絞り片２８，２９により、流体抵抗が生じるため、シールされる。

したがって、回転軸１に沿って流れる流体は、シール薄板部材５の配設位置で下流方向への流れが阻止される。

また、熱変形や軸振動などの現象が発生して回転軸１がシール薄板部材５に接触した場合、シール薄板部材５およびスプリング薄板部材２７は可撓性材質から構成され、また、シール薄板部材５はスプリング薄板部材２７によりケーシング２に対して弾性支持されているので、シール薄板部材５が撓んだ後、元の形状に戻るため、この部分でラビング現象が生じるような事態を回避することができ、その結果、軸シールの信頼性を向上することができる。

また、絞り片２８，２９の先端と、回転軸１との距離Ｃ３を、回転軸１の熱変形や軸振動などの現象による変位よりも大きい値に設定しているので、熱変形や軸振動などが生じた場合でも、回転軸１が絞り片２８，２９に接触するような事態を回避することができる。

図９は、本発明のさらに他の実施例にかかる軸シールの一例を示している。なお、同図において、図１（ａ），（ｂ）および図８（ａ），（ｂ）と同一部分および相当する部分には、同一符号を付して、その説明を省略する。

同図において、回転軸１には、絞り片２８，２９に対向する位置に溝３１，３２が形成されており、絞り片２８，２９の先端がその溝３１，３２に入り込む態様に、絞り片２８，２９の断面形状の寸法が形成されている。また、絞り片２８，２９の先端と、溝３１，３２の底の距離Ｃ４は、熱変形や軸振動などによる変位よりも大きい値に設定されている。

このようにして、本実施例では、絞り片２８，２９の先端が溝３１，３２に入り込んでいることから、この部分での流体抵抗が格段に大きくなり、流体のシール性能を大幅に向上することができる。

また、絞り片２８，２９の先端と、溝３１，３２の底までの距離Ｃ４を、回転軸１の熱変形や軸振動などの現象による変位よりも大きい値に設定しているので、熱変形や軸振動などが生じた場合でも、回転軸１が絞り片２８，２９に接触するような事態を回避することができる。

なお、本発明にかかる軸シールは、回転軸の流体シール部分に用いているが、例えば、タービン動翼先端のフィン部分の流体シールについても同様にして適用することができる。

また、絞り辺２５〜２８は、図１〜４で示した実施例に備えるようにしても良い。

本発明の一実施例にかかる軸シールの一例を示した概略図。 本発明の他の実施例にかかる軸シールの一例を示した概略図。 本発明のさらに他の実施例にかかる軸シールの一例を示した概略図。 本発明のさらに他の実施例にかかる軸シールの一例を示した概略図。 本発明の別な実施例にかかる軸シールの一例を示した概略図。 本発明のさらに別な実施例にかかる軸シールの一例を示した概略図。 本発明のまたさらに他の実施例にかかる軸シールの一例を示した概略図。 本発明のさらに別な実施例にかかる軸シールの一例を示した概略図。 本発明のさらに他の実施例にかかる軸シールの一例を示した概略図。

符号の説明

１ 回転軸
２ ケーシング（固定系支承部材）
４ 軸シール隙間
５，５’，１０ シール薄板部材
６，６’，１１ 上流側波形薄板部材
７，７’，１２ 下流側薄板部材
１３，１４ ポケット部
１５ 隙間
１８ 弾性ゴム部材
２０ ブラシシール部材
２５，２８，２９ 絞り片
２７ スプリング薄板部材
３１，３２ 溝

Claims (13)

1. 回転軸とこれに対峙する静止部との間に配置され、回転軸に沿って流れる流体を阻止する軸シールにおいて、
   前記回転軸と非接触に設けられ、前記回転軸との距離が当該回転軸の回転方向に沿って徐々に小さくなる態様のくさび状の隙間を形成して動圧を発生させるための可撓性材質からなるシール薄板部材と、
   前記シール薄板部材の前記流体の上流側端部および下流側端部と前記静止部との間の隙間部分に配置され、当該隙間部分を密封するとともに前記シール薄板部材を前記静止部に対して弾性支持するための可撓性材質からなる波形薄板部材を備えたことを特徴とする軸シール。
2. 前記シール薄板部材および波形薄板部材は、前記回転軸の軸方向に複数配設されるとともに、前記複数のシール薄板部材は、前記回転軸との間に形成する前記くさび状の隙間の形成態様が、前記回転軸の周方向にずらして配置されることを特徴とする請求項１記載の軸シール。
3. 回転軸とこれに対峙する静止部との間に配置され、回転軸に沿って流れる流体を阻止する軸シールにおいて、
   前記回転軸と非接触に設けられ、断面略円形に形成された可撓性材質からなるシール薄板部材と、
   前記シール薄板部材の前記流体の上流側端部および下流側端部と前記静止部との間の隙間部分に配置され、当該隙間部分を密封するとともに前記シール薄板部材を前記静止部に対して弾性支持するための可撓性材質からなる波形薄板部材と、
   前記シール薄板部材に対向する前記回転軸の表面に設けられ、深さが前記回転軸の回転方向に沿って徐々に大きくなるくさび状の断面形状に形成され、前記シール薄板部材と協働して動圧を発生させるためのポケット部を備えたことを特徴とする軸シール。
4. 前記ポケット部を前記回転軸の軸方向に複数設けるとともに、それらの複数のポケット部は、前記回転軸の周方向にずらして配置することを特徴とする請求項３記載の軸シール。
5. 回転軸とこれに対峙する静止部との間に配置され、回転軸に沿って流れる流体を阻止する軸シールにおいて、
   前記回転軸と非接触に設けられ、前記回転軸との距離が当該回転軸の回転方向に沿って徐々に小さくなる態様のくさび状の隙間を形成して動圧を発生させるための可撓性材質からなるシール薄板部材と、
   前記シール薄板部材の前記流体の上流側端部および下流側端部と前記静止部との間の隙間部分に配置され、当該隙間部分を密封するとともに前記シール薄板部材を前記静止部に対して弾性支持するための可撓性材質からなる弾性ゴム部材を備えたことを特徴とする軸シール。
6. 回転軸とこれに対峙する静止部との間に配置され、回転軸に沿って流れる流体を阻止する軸シールにおいて、
   前記回転軸と非接触に設けられ、断面略円形に形成された可撓性材質からなるシール薄板部材と、
   前記シール薄板部材の前記流体の上流側端部および下流側端部と前記静止部との間の隙間部分に配置され、当該隙間部分を密封するとともに前記シール薄板部材を前記静止部に対して弾性支持するための可撓性材質からなる弾性ゴム部材と、
   前記シール薄板部材に対向する前記回転軸の表面に設けられ、深さが前記回転軸の回転方向に沿って徐々に大きくなるくさび状の断面形状に形成され、前記シール薄板部材と協働して動圧を発生させるためのポケット部を備えたことを特徴とする軸シール。
7. 回転軸とこれに対峙する静止部との間に配置され、回転軸に沿って流れる流体を阻止する軸シールにおいて、
   前記回転軸と非接触に設けられ、前記回転軸との距離が当該回転軸の回転方向に沿って徐々に小さくなる態様のくさび状の隙間を形成して動圧を発生させるための可撓性材質からなるシール薄板部材と、
   前記シール薄板部材の前記流体の上流側端部および下流側端部と前記静止部との間の隙間部分に配置され、当該隙間部分を密封するとともに前記シール薄板部材を前記静止部に対して弾性支持するための可撓性材質の素線の束からなるブラシシール部材を備えたことを特徴とする軸シール。
8. 回転軸とこれに対峙する静止部との間に配置され、回転軸に沿って流れる流体を阻止する軸シールにおいて、
   前記回転軸と非接触に設けられ、断面略円形に形成された可撓性材質からなるシール薄板部材と、
   前記シール薄板部材の前記流体の上流側端部および下流側端部と前記静止部との間の隙間部分に配置され、当該隙間部分を密封するとともに前記シール薄板部材を前記静止部に対して弾性支持するための可撓性材質の素線の束からなるブラシシール部材と、
   前記シール薄板部材に対向する前記回転軸の表面に設けられ、深さが前記回転軸の回転方向に沿って徐々に大きくなるくさび状の断面形状に形成され、前記シール薄板部材と協働して動圧を発生させるためのポケット部を備えたことを特徴とする軸シール。
9. 前記ブラシシール部材の素線の束は、前記静止部から前記回転軸に向かい、前記流体の上流側に傾斜される態様に設けられていることを特徴とする請求項７または請求項８記載の軸シール。
10. 前記シール薄板部材の前記流体の上流側または下流側の少なくとも一方、あるいは、両方に、前記静止部に固定され、当該静止部から半径方向へ突出する態様のリング状絞り片を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３または請求項４または請求項５または請求項６または請求項７または請求項８または請求項９記載の軸シール。
11. 回転軸とこれに対峙する静止部との間に配置され、回転軸に沿って流れる流体を阻止する軸シールにおいて、
    前記回転軸と非接触に設けられ、前記回転軸との距離が当該回転軸の回転方向に沿って徐々に小さくなる態様のくさび状の隙間を形成して動圧を発生させるための可撓性材質からなるシール薄板部材と、
    前記シール薄板部材と前記静止部との間の隙間部分に配置され、前記シール薄板部材を前記静止部に対して弾性支持するための可撓性材質からなるスプリング薄板部材と、
    前記シール薄板部材の前記流体の上流側または下流側の少なくとも一方、あるいは、両方に、前記静止部に固定され、当該固定部から半径方向へ突出して前記隙間部分での前記スプリング薄板部材の空隙を閉止する態様のリング状絞り片を備えたことを特徴とする軸シール。
12. 前記リング状絞り片に対向する前記回転軸の表面に溝を設けるとともに、
    前記リング状絞り片の先端が前記溝に突入させる態様になるように、当該リング状絞り片の寸法を設定したことを特徴とする請求項１０または請求項１１記載の軸シール。
13. 回転軸とこれに対峙する静止部との間に配置され、回転軸に沿って流れる流体を阻止する軸シールを備えた回転機械において、
    前記回転軸と非接触に設けられ、前記回転軸との距離が当該回転軸の回転方向に沿って徐々に小さくなる態様のくさび状の隙間を形成して動圧を発生させるための可撓性材質からなるシール薄板部材と、
    前記シール薄板部材の前記流体の上流側端部および下流側端部と前記静止部との間の隙間部分に配置され、当該隙間部分を密封するとともに前記シール薄板部材を前記静止部に対して弾性支持するための可撓性材質からなる波形薄板部材を備えたことを特徴とする回転機械。
    

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