JP2010038291A - 回転軸シール装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】円周方向に分割されたリング状の非回転側摺動部材2と、非回転側摺動部材2の外周に巻回され、内周側へ押圧する弾性体5とからなり、回転時に非回転側摺動部材2の内周面と回転軸外表面との間にシール隙間6を形成する、回転機械用の回転軸シール装置において、隣り合う非回転側摺動部材2の分割片は、その摺接面7が半径方向軸線Lに対して傾斜している。
【選択図】図1
Description
蒸気タービンのような回転機械では、回転軸101を有する回転体102を矢印で示す蒸気のような作動流体で回転させ、運動エネルギを回転軸端から得るか、あるいは回転軸を回転させて作動流体にエネルギを伝達し、さまざまな用途に利用する。したがって、機械内部に満たされる作動流体の圧力は、機械が設置されている場所の外気圧力と異なる場合が多い。また機械内部においても多段の軸流ターボ機械などの場合、高圧室103、低圧室104など圧力が異なる複数の部屋に分割されており、各々の境界に圧力隔壁105を設けている。これらの圧力容器106あるいは圧力室の内部に回転軸101を配置するためには、圧力容器又は各圧力隔壁を回転軸101が貫通する必要があり、貫通孔から作動流体の漏洩を防止するために回転軸シール装置107が必要となる。動圧シールの機能を有する回転軸シール装置も従来から使用されており(特許文献1〜3参照)、以下、これについて説明する。
回転軸203には回転側摺動部材201が取り付けられており、回転側摺動部材201は回転軸203と一体となって回転する。蒸気タービンなどで回転軸203の一部を回転側摺動部材201として使用する場合がある。回転側摺動部材201の外周側には、ケーシングに固定されたホルダ204を設置し、その中に円弧状の非回転側摺動部材202が回転側摺動部材201を取り囲むように取り付けられている。更に非回転摺動部材202は、その外周側に例えばコイルばねなどから構成される弾性体205で円周方向に連結して配置され、かつ半径方向に回転側摺動部材201の外周面に対して押圧されるか、もしくは数μm〜数十μmのシール隙間206を保つ構造となっている。非回転側摺動部材202をばねによりホルダ204に対し軸方向に押圧してもよい。
非回転側摺動部材202は円周方向に複数に分割されており、隣り合う非回転側摺動部材202の摺接面207は半径方向に直線をなす平面である。各非回転側摺動部材202の分割片は、外径円弧面208と内径円弧面209を上記摺接面207で囲むアーチ形状である。非回転摺動部材202を円周方向に分割しているので、機器の組立性及び保守性に優れている。
図12は、動圧ポケットを持つ回転軸シール装置のシール部を説明する図であり、(a)は非回転摺動部材のシール部の展開図(図11のAA矢視図)、(b)はシール部を平面に展開したときの断面図((a)のBB断面図)、(c)はシール隙間に生ずる動圧の分布を示す図である。
回転軸203の回転中に非回転側摺動部材202の分割片はその内周面に動圧を受け、半径方向の外径側に向かう力を受ける。一方、非回転側摺動部材202の分割片は、外周を弾性体205で巻回され半径方向内周側への押圧力を受けており、これらの力が釣合う位置まで、各非回転側摺動部材202の分割片は、半径方向の外径側に移動する。
よって非回転側摺動部材202の分割片間の摺接面207に機械内部の流体が吹き抜け、漏洩が生じる。
隣り合う非回転側摺動部材の分割片は、その摺接面が半径方向軸線に対して傾斜していることを特徴とする。
(実施形態1)
図1は、実施形態1に係る回転軸シール装置の非回転側摺動部材の分割形状を表す正面図、図2は、回転軸シール装置に動圧が生じたときの非回転側摺動部材の分割片が移動する状態を表す正面図である。
図3(a)に示すようにシール流体入口ポケット10と回転下流側に連なるシール流体昇圧ポケット11からなる動圧ポケットの形状及び配置を調整する。例えば、従来の回転軸シール装置の動圧ポケット(図12)と比べて全体的に円周方向の寸法を短くする共に、回転下流側に位置をずらし、シール流体昇圧ポケット11の端部に傾斜を付けている。これにより図3(b)に示すようにシール隙間に生じる動圧の分布を調整し、分割片を半径方向外側へ移動させる力の中心位置を分割片の中心から円周方向の回転上流側へずらして、分割片を積極的に傾かせることができる。
図1に示すように摺接面7を平面とし、半径方向軸線Lに対する傾斜を分割片の回転下流側に10°〜70°の範囲にした形状とする。
摺接面の傾斜角度が10°〜70°の範囲では、上記漏洩量の増加の防止が可能となる。
図5は、実施形態2に係る回転軸シール装置の非回転側摺動部材の分割形状を表す正面図である。
これにより、各分割片はシール隙間6に動圧が生じると傾きながら半径方向外側へ移動するが、摺接面7が曲面になっているため移動が円滑になり、摺接面7の接触状態を保つことが容易になり、また、摺接面7においてほとんど面接触が達成できる。したがって、漏洩量の増加の防止が可能となる。
図6は、実施形態3に係る回転軸シール装置の非回転側摺動部材を説明する図であり、(a)は分割形状を表す正面図、(b)は摺接面の形状を表す図である。
これにより、分割片間の摺接面7の隙間が無くなり、漏洩量の低減が可能となる。
実施形態1又は2の非回転摺動部材2における分割片の摺接面7の形状に加え、摺接面7が円周方向に凸部13及びこれに嵌まり合う凹部14を持つ形状をしている。
これにより、分割片間の摺接面7の隙間が無くなり、漏洩量の低減が可能となる。
Claims (6)
- 円周方向に分割されたリング状の非回転側摺動部材と、前記非回転側摺動部材の外周に巻回され、内周側へ押圧する弾性体とからなり、回転時に前記非回転側摺動部材の内周面と回転軸外表面との間にシール隙間を形成する、回転機械用の回転軸シール装置において、
隣り合う非回転側摺動部材の分割片は、その摺接面が半径方向軸線に対して傾斜していることを特徴とする回転軸シール装置。 - 前記摺接面は、平面又は曲面であり、半径方向軸線に対して回転軸の回転方向に傾斜していることを特徴とする請求項1に記載の回転軸シール装置。
- 前記摺接面は、平面であり、半径方向軸線に対して回転軸の回転方向に10°〜70°傾斜していることを特徴とする請求項2に記載の回転軸シール装置。
- 前記非回転側摺動部材の各分割片は、回転軸外表面と対向する内周面にシール流体入口ポケットと回転下流側に連なるシール流体昇圧ポケットからなる動圧ポケットを形成し、前記動圧ポケットは、分割片を半径方向外側へ移動させる力の中心位置が分割片の中心から円周方向の回転上流側へずれるような形状、配置としたことを特徴とする請求項1ないし3に記載の回転軸シール装置。
- 前記摺接面は、軸方向の段差を有することを特徴とする請求項1ないし4に記載の回転軸シール装置。
- 前記軸方向の段差は、円周方向に一方が凸形状で他方がこれと嵌まり合う凹形状であることを特徴とする請求項5に記載の回転軸シール装置。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013148167A (ja) * | 2012-01-19 | 2013-08-01 | Toshiba Corp | 軸シール装置および回転機械 |
Citations (4)
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JPH0178772U (ja) * | 1987-11-14 | 1989-05-26 | ||
JPH01146069U (ja) * | 1988-03-30 | 1989-10-06 | ||
JPH0357566U (ja) * | 1989-10-11 | 1991-06-03 | ||
JPH09210211A (ja) * | 1996-02-01 | 1997-08-12 | Riken Corp | シールリング |
-
2008
- 2008-08-06 JP JP2008203103A patent/JP5178385B2/ja not_active Expired - Fee Related
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