JP2013185652A - 軸シール装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ロータ2とロータ2の外周側を囲うステータとの間の環状空間に設けられ、ステータに支持されているシール装置本体4によって環状空間をロータの軸方向において低圧側領域と高圧側領域とに分ける軸シール装置1であって、シール装置本体は、ロータを取り囲むようにステータに支持されているシールリング11であって、円周方向端が互いに隣接する可動シールリング12と、固定シールリング13とから分割構造に形成され、可動シールリング12が弾性体28により径方向外側に付勢されているシールリングと、シールリングからロータの径方向内側に向かって延出する薄板シール片10をロータの周方向に複数積層させてなるシール体9と、を備え、低圧側領域と高圧側領域とを連通させる連通部34を有する軸シール装置1。
【選択図】図2
Description
シール体は、多数の薄板シール片がそれぞれの厚さ方向をロータの周方向に向け、互いに微小間隙をあけて積層されている。各薄板シール片は、その径方向内側の端部(先端)がその径方向外側の端部(後端)よりもロータの回転方向前方側に位置するよう傾斜して配置され、後端が相互に連結されるとともに、先端が自由端とされている。
本発明の軸シール装置は、ロータと該ロータの外周側を囲うステータとの間の環状空間に設けられ、前記ステータに支持されているシール装置本体によって前記環状空間を前記ロータの軸方向において低圧側領域と高圧側領域とに分ける軸シール装置であって、前記シール装置本体は、前記ロータを取り囲むように前記ステータに支持されているシールリングであって、円周方向端が互いに隣接する可動シールリングと、固定シールリングとから分割構造に形成され、前記可動シールリングが弾性体により径方向外側に付勢されているシールリングと、前記シールリングから前記ロータの径方向内側に向かって延出する薄板シール片を前記ロータの周方向に複数積層させてなるシール体と、を備え、前記低圧側領域と前記高圧側領域とを連通させる連通部を有することを特徴とする。
以下、本発明の第一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態の軸シール装置1は、例えばガスタービン(回転機械)に適用されるものである。図1及び図2に示すように、本実施形態の軸シール装置1は、ロータ2とステータ3との間の環状空間に設けられており、環状空間を低圧側領域と高圧側領域とに分ける装置である。ロータ2の外周面に対向するステータ3の内周面には、ロータ2の中心軸を中心として環状に形成された凹所14が形成されており、軸シール装置1は、凹所14内に格納されている。
図1に示すように、可動シール装置本体5は、凹所14に格納された可動シールリング12と、可動シールリング12の内面にロータ2の軸方向に沿って互いに間隔をおいて取り付けられている複数のシールフィン8と、可動シールリング12からロータ2の径方向内側に向かって延出する薄板シール片10をロータ2の周方向に複数積層させてなるシール体9とを有している。
なお、この凹溝24の内周側の幅は、ロータ2の軸方向の幅において、シール体9の幅よりも十分に広くなるように形成されている。
また、取付ピース23における薄板シール片10の他方の側縁(低圧側)に対向する側面が、低圧側側板18に当接する受圧面23bとされている。
図2に示すように、本発明のシール体9には低圧側領域と高圧側領域とを連通させる貫通孔である、複数の連通部34が設けられている。連通部34は、周方向に連続して設けられるシール体9の周方向の複数個所に設けられている。
連通部34は、定格運転時において可動シール装置本体5がロータ2の径方向内側に位置している場合、即ち、シール体9とロータ2との間に僅かなシールクリアランスしかない場合に、シール体9の低圧側領域と高圧側領域とを接続する孔として機能するものである。
蒸気タービンなどの回転機械の起動/停止時には、可動シールリング12が皿バネ28で付勢されることによって、可動シール装置本体5は、ロータ2の径方向外側に移動し、シール体9及びシールフィン8とロータ2の外周面との間に所定のクリアランスが保たれる。
この際、錆などの配管スケールがシール体9に流入した場合は、配管スケールはクリアランスを通過するため、シール体9の機能低下や摩耗が発生することはない。
ここで、配管スケールがシール部に流入した場合は、配管スケールは、シール体9に形成されている連通部34を通過して、低圧側領域に排出される。
図6は、高圧側領域から低圧側領域へ至る作動流体の圧力変化の違いを説明するグラフであり、縦軸は圧力を示し、横軸は軸方向の位置を示している。ここで、一点鎖線で示すラインは薄板シール片を積層させたシール体を有さず、全段がフィンによる軸シール装置の圧力変化を示しており、緩やかに圧力が下がっていることがわかる。
また、定格運転時においてシール体9にかかる負担を軽減することができる。
また、連通部34の大きさや数量を変更することによって、差圧を調節することもできる。
図7は、本発明の第二実施形態に係る軸シール装置1Bを示す概略構成図である。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
迂回連通部36は、定格稼働時において可動シール装置本体5がロータ2の径方向内側に位置している場合、低圧側領域と高圧側領域とを接続する孔として機能するものである。
また、定格運転時においてシール体9にかかる負担を軽減することができる。
図8は、本発明の第三実施形態に係る軸シール装置1Cを示す概略構成図である。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図9は、高圧側領域から低圧側領域へ至る作動流体の圧力変化の違いを説明するグラフであり、縦軸は圧力を示し、横軸は軸方向の位置を示している。一点鎖線と破線のラインは第一実施形態と同様である。
また、上流側にブラシシール38を配置することで下流側のシール体への異物の流入も抑制することができる。
2 ロータ
3 ステータ
4 シール装置本体
7 自動隙間調整機構
8 シールフィン
9 シール体
10 薄板シール片
11 シールリング
12 可動シールリング
13 固定シールリング
28 皿バネ(弾性体)
34 連通部
36 迂回連通部
38 ブラシシール
39 支持部
40 ワイヤ
Claims (5)
- ロータと該ロータの外周側を囲うステータとの間の環状空間に設けられ、前記ステータに支持されているシール装置本体によって前記環状空間を前記ロータの軸方向において低圧側領域と高圧側領域とに分ける軸シール装置であって、
前記シール装置本体は、
前記ロータを取り囲むように前記ステータに支持されているシールリングであって、円周方向端が互いに隣接する可動シールリングと固定シールリングとから分割構造に形成され、前記可動シールリングが弾性体により径方向外側に付勢されているシールリングと、
前記シールリングから前記ロータの径方向内側に向かって延出する薄板シール片を前記ロータの周方向に複数積層させてなるシール体と、を備え、
前記低圧側領域と前記高圧側領域とを連通させる連通部を有することを特徴とする軸シール装置。 - 前記連通部は、前記シール体に形成され前記ロータの軸方向に貫通する複数の貫通孔であることを特徴とする請求項1に記載の軸シール装置。
- 前記連通部は、前記シールリングに形成され前記シール体を迂回しつつ前記シール体直前の高圧側領域と低圧側領域とを連通させるバイパス流路であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の軸シール装置。
- 前記シール体の上流側に、前記シールリングに取り付けられた支持部と、該支持部よりロータ側に突出する複数のワイヤとからなるブラシシールが設けられ、該ブラシシールは、前記複数のワイヤブラシが弾性変形し、前記ロータに接触することでシールを行うことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の軸シール装置。
- 前記シール体の上流側及び下流側の少なくとも一方には、前記シールリングの内面に前記ロータの軸方向に沿って互いに間隔をおいて取り付けられ、前記ロータの外面に接する複数のシールフィンが設けられていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の軸シール装置。
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