JP2008128276A - 回転機械の軸シール装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】薄板のリーフの軸方向両側に軸方向流体流を抑制する高圧側側板及び低圧側側板を前記リーフを挟んで設置してなる軸シールユニットをそなえた回転機械の軸シール装置において、前記軸シールユニットは、回転軸の周方向において分割することにより形成される分割隙間に、外周部がケース部材に固定された複数枚の分割部シムを挿入するとともに、高圧側側板の端部を軸方向に折曲げてなる軸方向折曲部を分割隙間に挿入して、分割部シムと軸方向折曲部とを積層して分割隙間を塞いで構成されたことを特徴とする。
【選択図】図2
Description
図13において、100は軸シールユニットで次のように構成されている。
7は回転軸、1は薄板からなるリーフで、該リーフ1は前記回転軸7の周方向に沿って多数配設され、各リーフ1の外周部を静翼等のケース部材5に背部スペーサ9を介して固定されて内周部が自由端となっており、該自由端と前記回転軸7の外周との間に流体シール部を形成している。
該リーフの軸方向両側には、前記リーフを通過する軸方向流体流Gを抑制する高圧側側板2及び低圧側側板3をリーフ1を挟んだ形態で軸方向に対峙して設置している。
図11〜図12において、100は図13のように構成された軸シールユニット(図13と同一の部材は同一の符号で示す)で、該軸シールユニット100は、図12に示すように、前記回転軸7の外周への組付け上、通常、周方向において2〜8分割されている。6は分割部に形成される分割隙間である。
このため、かかる軸シールユニット100においては、前記分割隙間6に近い側(図14のH部)におけるリーフ1の浮上特性が低下して、回転軸7の回転数の上昇おける回転軸7外周とリーフ1との間に適正隙間が形成できなくなり、高回転時におけるリーフ1と回転軸7外周との接触によって、リーフ1の破損やリーフ1先端の流体シール部のシール不良による流体洩れが発生し易くなる等の問題がある。
これにより、かかる浮上特性の低下に伴うリーフの破損やリーフ先端の流体シール部のシール不良による流体洩れの発生を回避できる。
またかかる発明によれば、高圧側側板に折曲げ加工を施すという高圧側側板の形状変更のみで、他の構成部品を、既存の部品を流用して、前述の効果を有する軸シール装置が得られる。
分割部シムを周方向に折曲げて形成した周方向折曲部を前記高圧側側板の端部に流体密に接触したので、高圧側から前記分割隙間に向かう流体を、分割部シムの分割隙間を塞ぐ基部での流路遮断と、該分割部シムの周方向折曲部と高圧側側板の端部との固定による流路遮断とによって、該分割隙間への流入を完全に遮断することが可能となる。
従って、高圧側から前記分割隙間を通って低圧側へと流れる流体の洩れを確実に回避することが可能となり、前記流体洩れによる圧力分布の不均一とこれによるリーフの浮上特性の低下を防止でき、かかる浮上特性の低下に伴うリーフの破損やリーフ先端の流体シール部のシール不良による流体洩れの発生を回避できる。
(1)前記分割部シムの周方向折曲部を、前記高圧側側板の端部側面に重ね合わせる。
このように構成すれば、分割部シムに周方向への折曲げ加工を施すのみで、他の構成部品を既存の部品を流用して、前述の効果を有する軸シール装置が得られる。
また、前記分割部シムは、リーフの周方向への変形時にも共に変形し得る、すなわち、分割部シムの周方向折曲部が高圧側側板に沿って摺動し得るため、請求項1のような軸方向折曲部を一体的に有する高圧側側板によってリーフの変形を拘束して、リーフのシール機能を阻害することがない。
このように構成すれば、分割部シムに周方向への折曲げ加工を施し、高圧側側板の端部に側部嵌合溝を刻設するのみで、他の構成部品を、既存の部品を流用して、前述の効果を有する軸シール装置が得られる。
前記分割部シムは、リーフの周方向への変形時にも共に変形し得る、すなわち、分割部シムの周方向折曲部が側部嵌合溝に沿って摺動し得るため、請求項1のような軸方向折曲部を一体的に有する高圧側側板によってリーフの変形を拘束して、リーフのシール機能を阻害することがない。
また、分割部シムの周方向折曲部を高圧側側板の側部嵌合溝内に納めているので、分割部シムの周方向折曲部を高圧側側板に重ね合わせることによる既存品からの高圧側の軸方向の寸法増加がなく、既存品と軸方向同一スペースで以って分割部シムを設置できる。
このように構成すれば、分割部シムに周方向への折曲げ加工を施し、高圧側側板の端部の内部に周方向に沿って一定長さの内部嵌合溝を刻設するのみで、他の構成部品を既存の部品を流用して、前述の効果を有する軸シール装置が得られる。
前記分割部シムは、リーフの周方向への変形時にも共に変形し得る、すなわち、分割部シムの周方向折曲部が内部嵌合溝内を摺動し得るため、請求項1のように軸方向折曲部を一体的に有する高圧側側板によってリーフの変形を拘束して、リーフのシール機能を阻害することがない。
また、分割部シムの周方向折曲部を高圧側側板の内部に刻設された内部嵌合溝内に納めているので、分割部シムの周方向折曲部を高圧側側板に重ねることによる既存品からの高圧側の軸方向の寸法増加がなく、既存品と軸方向同一スペースで以って分割部シムを設置できる。
さらに、分割部シムの周方向折曲部が高圧側側板の内部の内部嵌合溝内に納められているので、軸シール装置製作時のハンドリング時等に分割部シムが変形することがない。
また、本発明によれば、前記分割隙間に、高圧側から前記分割隙間に向かう流体を、分割部シムの分割隙間を塞ぐ基部での流路遮断と、該分割部シムの周方向折曲部と高圧側側板の端部との流体密の接触による流路遮断とによって、該分割隙間への流入を完全に遮断することが可能となる。
図10において、20は圧縮機、21は燃焼器、22はタービン、7は該圧縮機20及びタービン22の回転軸である。24は該タービン22のタービンケーシング、23は該タービン22の複数段の動翼、24aは複数段の静翼である。
かかるガスタービンの作動時において、前記回転軸7を介して前記タービン22により駆動される前記圧縮機20で圧縮された高圧空気は前記燃焼器21に導入され、該燃焼器21において該高圧空気に燃料が噴射されることにより燃焼し、この燃焼ガスが前記タービン22の静翼24aで膨張し速度エネルギーを増加して、前記動翼23に作用して前記回転軸7を回転駆動し、この回転力によって発電機等を駆動する。
100は前記各静翼24aの内周と前記回転軸7の外周との間のガスシールを行なう軸シールユニットである。
本発明は、前記ガスタービンの軸シールユニット100等に適用される回転機械の軸シール装置に関するものである。
図11〜図12において、100は軸シールユニットで、次のように構成されている。
1は薄板からなるリーフで、該リーフ1は回転軸7(図10,13参照)の周方向に沿って多数配設され、各リーフ1はその外周部を前記ガスタービンの静翼24a(図10参照)等のケース部材5に背部スペーサ9(図13参照)を介して固定され内周部が自由端となっており、該自由端と前記回転軸7の外周との間に流体シール部を形成している。該リーフ1の軸方向両側には、図13のように、前記リーフ1を通過する軸方向流体流を抑制する高圧側側板2及び低圧側側板3を、前記リーフ1を挟んだ形態で軸方向に対峙して設置している。
そして、該軸シールユニット100は、図11のZ部拡大図である図12に示すように、前記回転軸7の外周への組付け上、通常、周方向において2〜8分割されている。6は分割部に形成される分割隙間である。
図9において、5a,5bは軸方向に2分割されたケース部材で、前記各リーフ1はその外周部1aを該ケース部材5a,5bで図の矢印のように挟み込み、外周側に背部スペーサ9を挿入して外周部が該ケース部材5a,5bに固定され、内周部は自由端となっている。該リーフ1の軸方向両側には、該リーフ1を通過する軸方向流体流を抑制する高圧側側板2及び低圧側側板3が、該リーフ1を挟んだ形態で軸方向に対峙して設置されている。
前記軸方向流体流の上流側に配置される前記高圧側側板2及び前記軸方向流体流の下流側に配置される前記低圧側側板3は、それらの上端部が図の矢印のように前記リーフ1の外周の付け根部の溝に係合することにより、リーフ1の外周に固定されている。
図1〜2において、1は薄板からなり回転軸7(図10、図13参照)の周方向に沿って多数配設されたリーフ、5はケース部材で、図9のように軸方向に2分割されて(5a,5b)前記各リーフ1の外周部1aを挟み込み固定している。
2は前記リーフ1の上流側に配設された高圧側側板、3は前記リーフ1の下流側に配設された低圧側側板である。4は図12に示される前記分割隙間6に挿入される複数枚の分割部シムである。
これにより、かかる浮上特性の低下に伴うリーフ1の破損やリーフ1先端の流体シール部のシール不良による流体洩れの発生を回避できる。
またかかる第1実施例によれば、高圧側側板2に折曲げ加工を施して軸方向折曲部2aを形成するという高圧側側板2の形状変更のみで、他の構成部品を既存の部品を流用して、前述の効果を有する軸シールユニット100が得られる。
この第2実施例においては、前記軸シールユニット100を、前記分割隙間6に、外周部が前記ケース部材5に固定された複数枚の分割部シム4を挿入して該分割部シム4の基部4aで前記分割隙間6を塞ぐとともに、前記分割部シム4を周方向に折曲げて(4sは折曲げ部)周方向折曲部4bを形成し、該周方向折曲部4bを前記高圧側側板2の端部に流体密に固定して構成する。
その他の構成は前記第1実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
従って、高圧側から前記分割隙間6を通って低圧側へと流れる流体の洩れを確実に回避することが可能となり、前記流体洩れによる圧力分布の不均一とこれによるリーフ1の浮上特性の低下を防止でき、かかる浮上特性の低下に伴うリーフ1の破損やリーフ1先端の流体シール部のシール不良による流体洩れの発生を回避できる。
またかかる第2実施例によれば、前記分割部シム4は、リーフ1の周方向への変形時にも共に変形し得る、すなわち、分割部シム4は外周部がケース部材5に固定されているだけであるので、分割部シム4の周方向折曲部4aが高圧側側板2に沿って摺動し得るため、第1実施例のように軸方向折曲部2aを一体的に有する高圧側側板2によってリーフ1の変形を拘束して、リーフのシール機能を阻害することがない。
この第3実施例においては、前記高圧側側板2の端部の外側面に周方向に沿って一定長さの側部嵌合溝2bを刻設し、前記分割部シム4の周方向折曲部4bを前記側部嵌合溝2bの底面に、該周方向折曲部4bが該側部嵌合溝2b内に納まるように流体密状態で重ね合わせている。
その他の構成は前記第1実施例あるいは第2実施例と同様であり、これらと同一の部材は同一の符号で示す。
またかかる第3実施例によれば、前記分割部シム4は、リーフ1の周方向への変形時にも共に変形し得る、すなわち、分割部シム4は外周部がケース部材5に固定されているだけであるので、分割部シム4の周方向折曲部4aが側部嵌合溝2bに沿って摺動し得るため、第1実施例のように軸方向折曲部2aを一体的に有する高圧側側板2によってリーフ1の変形を拘束して、リーフのシール機能を阻害することがない。
さらに、かかる第3実施例によれば、前記分割部シム4の周方向折曲部4bを高圧側側板2の側部嵌合溝2b内に納めているので、分割部シム4の周方向折曲部4bを高圧側側板2に重ね合わせることによる既存品からの高圧側の軸方向の寸法増加がなく、既存品と軸方向同一スペースで以って分割部シム4を設置できる。
この第4実施例においては、前記高圧側側板2の端部の内部に周方向に沿って一定長さの内部嵌合溝2cを刻設し、前記分割部シム4の周方向折曲部4bを前記内部嵌合溝2c内に挿入して流体密状態で嵌合している。
その他の構成は前記第1実施例あるいは第2実施例と同様であり、これらと同一の部材は同一の符号で示す。
またかかる第4実施例によれば、前記分割部シム4は、リーフ1の周方向への変形時にも共に変形し得る、すなわち、分割部シム4は外周部がケース部材5に固定されているだけであるので、分割部シム4の周方向折曲部4aが内部嵌合溝2c内を摺動し得るため、第1実施例のように軸方向折曲部2aを一体的に有する高圧側側板2によってリーフ1の変形を拘束して、リーフのシール機能を阻害することがない。
さらに、前記分割部シム4の周方向折曲部4bが高圧側側板2の内部の内部嵌合溝2c内に納められているので、軸シールユニット100製作時の持ち運び等のハンドリング時に分割部シム4が変形することがない。
1 リーフ
2 高圧側側板
2a 軸方向折曲部
2b 側部嵌合溝
2c 内部嵌合溝
3 低圧側側板
4 分割部シム
4a 基部
4b 周方向折曲部
2s,4s 折曲げ部
5,5a,5b ケース部材
6 分割隙間
7 回転軸
9 背部スペーサ
Claims (6)
- 回転機械の回転軸外周とケース部材との間の隙間を軸方向に沿って流れる流体のシールを行なう回転機械の軸シール装置であって、薄板からなるリーフを回転軸の周方向に沿って多数配設し、該リーフの外周部を前記ケース部材に固定し内周部を自由端として該自由端と前記回転軸の外周との間に流体シール部を形成するとともに、該リーフの軸方向両側に該リーフを通過する軸方向流体流を抑制する高圧側側板及び低圧側側板を前記リーフを挟んで軸方向に対峙して設置してなる軸シールユニットをそなえた回転機械の軸シール装置において、前記軸シールユニットは、前記回転軸の周方向において分割することにより形成される分割隙間に、外周部が前記ケース部材に固定された複数枚の分割部シムを挿入するとともに、前記高圧側側板の端部を前記回転軸の軸方向に折曲げてなる軸方向折曲部を前記分割隙間に挿入して、前記分割部シムと前記軸方向折曲部とを積層して前記分割隙間を塞いで構成されたことを特徴とする回転機械の軸シール装置。
- 回転機械の回転軸外周とケース部材との間の隙間を軸方向に沿って流れる流体のシールを行なう回転機械の軸シール装置であって、薄板からなるリーフを回転軸の周方向に沿って多数配設し、該リーフの外周部を前記ケース部材に固定し内周部を自由端として該自由端と前記回転軸の外周との間に流体シール部を形成するとともに、該リーフの軸方向両側に該リーフを通過する軸方向流体流を抑制する高圧側側板及び低圧側側板を前記リーフを挟んで軸方向に対峙して設置してなる軸シールユニットをそなえた回転機械の軸シール装置において、前記軸シールユニットは、前記回転軸の周方向において分割することにより形成される分割隙間に、外周部が前記ケース部材に固定された複数枚の分割部シムを挿入して該分割部シムの基部で前記分割隙間を塞ぐとともに、前記分割部シムを周方向に折曲げて周方向折曲部を形成し、該周方向折曲部を前記高圧側側板の端部に流体密に接触して構成されたことを特徴とする回転機械の軸シール装置。
- 前記分割部シムの周方向折曲部を、前記高圧側側板の端部側面に重ね合わせたことを特徴とする請求項2記載の回転機械の軸シール装置。
- 前記高圧側側板の端部の外側面に周方向に沿って一定長さの側部嵌合溝を刻設し、前記分割部シムの周方向折曲部を前記側部嵌合溝の底面に該周方向折曲部が該側部嵌合溝内に納まるように重ね合わせたことを特徴とする請求項2記載の回転機械の軸シール装置。
- 前記高圧側側板の端部の内部に周方向に沿って一定長さの内部嵌合溝を刻設し、前記分割部シムの周方向折曲部を前記内部嵌合溝内に挿入したことを特徴とする請求項2記載の回転機械の軸シール装置。
- 前記回転機械がガスタービンまたは蒸気タービンのいずれかであり、前記軸シールユニットをタービンロータの回転軸外周と静翼の内周との間の流体シール部に設置したことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の回転機械の軸シール装置。
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