JP2018053952A - シール機構、回転機械 - Google Patents
シール機構、回転機械 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018053952A JP2018053952A JP2016188023A JP2016188023A JP2018053952A JP 2018053952 A JP2018053952 A JP 2018053952A JP 2016188023 A JP2016188023 A JP 2016188023A JP 2016188023 A JP2016188023 A JP 2016188023A JP 2018053952 A JP2018053952 A JP 2018053952A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hole
- seal
- central axis
- holes
- depth
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/08—Sealings
- F04D29/10—Shaft sealings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/08—Sealings
- F04D29/16—Sealings between pressure and suction sides
-
- 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
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/40—Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid
-
- 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
-
- 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
- F16J15/447—Labyrinth packings
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
Abstract
【課題】回転機械における流体の漏れをさらに低減する。
【解決手段】シール機構20は、中心軸P回りに回転する回転軸2の外周側に配置され、回転軸2の外周面2aとの間のシールを行う。シール機構20は、中心軸P方向に延びる筒状をなし、回転軸2の外周面2aとの間に隙間gを隔てて対向配置され、隙間に中心軸P方向一端側から他端側に向かって回転軸2の回転方向と反対方向の旋回成分を含む逆旋回流が流入する筒状のホールパターンシール21Aと、ホールパターンシール21Aの内周面21aに、回転軸2の外周面2aに対向するよう形成された複数の穴22と、を備え、複数の穴22の深さは、一端側から他端側に向かって、漸次または段階的に小さくなるよう形成されている。
【選択図】図3
【解決手段】シール機構20は、中心軸P回りに回転する回転軸2の外周側に配置され、回転軸2の外周面2aとの間のシールを行う。シール機構20は、中心軸P方向に延びる筒状をなし、回転軸2の外周面2aとの間に隙間gを隔てて対向配置され、隙間に中心軸P方向一端側から他端側に向かって回転軸2の回転方向と反対方向の旋回成分を含む逆旋回流が流入する筒状のホールパターンシール21Aと、ホールパターンシール21Aの内周面21aに、回転軸2の外周面2aに対向するよう形成された複数の穴22と、を備え、複数の穴22の深さは、一端側から他端側に向かって、漸次または段階的に小さくなるよう形成されている。
【選択図】図3
Description
この発明は、シール機構、回転機械に関する。
遠心圧縮機などの回転機械は、一般に、回転軸などの回転体と、その周囲のケーシングなどの静止体との間に隙間がある。そのため、回転体と静止体との隙間には、作動流体が流入することを抑制するシール装置が設けられている場合が多い。遠心圧縮機の場合、シール装置は、インペラの入口の口金部、多段インペラの各段間、および、多段インペラの最終段に設けられたバランスピストン部等に設けられている。
このようなシール装置の一つとして、ダンパーシールが用いられている。ダンパーシールは、ハニカムシール、ホールパターンシール等が知られている。例えばホールパターンシールでは、回転軸と間隙を有して配される環状の静止側部材において、回転軸に対向する対向面に複数の穴部が形成され、この穴部で生じる圧力損失により流体のエネルギーを減衰し、流体の漏れを低減可能である。
特許文献1には、回転軸に対向する対向面に設けた複数の穴部において、回転軸の周方向に穴部の深さを異ならせた構成のシール装置が開示されている。
しかしながら、シール装置においては、流体の漏れをさらに低減することが求められている。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、回転機械における流体の漏れをさらに低減することができるシール機構、回転機械を提供することを目的とする。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、回転機械における流体の漏れをさらに低減することができるシール機構、回転機械を提供することを目的とする。
この発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
この発明の第一態様によれば、シール機構は、中心軸回りに回転するロータの外周側に配置され、前記ロータの外周面との間のシールを行うシール機構であって、前記中心軸方向に延びる筒状をなし、前記ロータの外周面との間に隙間を隔てて対向配置され、前記隙間に前記中心軸方向の一端から他端に向かって前記ロータの回転方向と反対方向の旋回成分を含む逆旋回流が流入する筒状のシール本体と、前記シール本体の内周面に、前記ロータの外周面に対向するよう形成された複数の穴と、を備え、複数の前記穴の深さは、前記一端から前記他端に向かって、漸次または段階的に小さくなるよう形成されている。
この発明の第一態様によれば、シール機構は、中心軸回りに回転するロータの外周側に配置され、前記ロータの外周面との間のシールを行うシール機構であって、前記中心軸方向に延びる筒状をなし、前記ロータの外周面との間に隙間を隔てて対向配置され、前記隙間に前記中心軸方向の一端から他端に向かって前記ロータの回転方向と反対方向の旋回成分を含む逆旋回流が流入する筒状のシール本体と、前記シール本体の内周面に、前記ロータの外周面に対向するよう形成された複数の穴と、を備え、複数の前記穴の深さは、前記一端から前記他端に向かって、漸次または段階的に小さくなるよう形成されている。
シール本体に形成した穴の深さが大きいと、逆旋回流の一部が穴に入り込むことで穴の内部で生成される渦流によって、逆旋回流のエネルギーを減衰する効果が低い。そのため、逆旋回流が流入する中心軸方向の一端に近い側で穴の深さを小さくすることで、逆旋回流のエネルギーが減衰することを抑制できる。したがって、ロータの外周面とシール本体の内周面との間の隙間を流れる流体、すなわちロータの回転方向と同方向に旋回しながら中心軸方向一端から他端に向かって流れる流体(主流)の旋回成分を、逆旋回流によって効率よく減衰させることができる。
一方で、シール本体に形成した穴の深さが小さいと、穴の内部で生成される渦流によって、流体の流れのエネルギーを減衰する効果が高くなる。そして、中心軸方向の他端に近い側では、回転軸が回転することで一端から他端に向かって流れる流体が連れ回ることで、逆旋回流が打ち消されて旋回成分の減衰効果が薄れる。そのため、中心軸方向他端に近い側で穴の深さを小さくすることで、回転軸に対する連れ回りによる流体の旋回成分を効果的に減衰させることができる。したがって、ロータの回転方向と同方向に旋回しながら中心軸方向の一端から他端に向かって流れる流体の流れ(主流)の旋回成分が強まることを抑える。
中心軸方向の一端に近い側及び他端に近い側の両方で旋回成分を抑制することができるため、回転機械における流体の漏れをさらに低減することができる。
一方で、シール本体に形成した穴の深さが小さいと、穴の内部で生成される渦流によって、流体の流れのエネルギーを減衰する効果が高くなる。そして、中心軸方向の他端に近い側では、回転軸が回転することで一端から他端に向かって流れる流体が連れ回ることで、逆旋回流が打ち消されて旋回成分の減衰効果が薄れる。そのため、中心軸方向他端に近い側で穴の深さを小さくすることで、回転軸に対する連れ回りによる流体の旋回成分を効果的に減衰させることができる。したがって、ロータの回転方向と同方向に旋回しながら中心軸方向の一端から他端に向かって流れる流体の流れ(主流)の旋回成分が強まることを抑える。
中心軸方向の一端に近い側及び他端に近い側の両方で旋回成分を抑制することができるため、回転機械における流体の漏れをさらに低減することができる。
この発明の第二態様によれば、第一態様に係る複数の前記穴は、第一の深さを有した複数の第一の穴と、前記第一の穴よりも深さが小さい複数の第二の穴と、を備えるようにしてもよい。
このように構成することで、複数の穴の深さを、第一の深さと、第二の深さのみとすることができ、穴の加工の手間を軽減することができる。
このように構成することで、複数の穴の深さを、第一の深さと、第二の深さのみとすることができ、穴の加工の手間を軽減することができる。
この発明の第三態様によれば、第一又は第二態様に係るシール機構は、前記シール本体に対して、前記中心軸方向の一端に、前記逆旋回流を生成する逆旋回流生成部をさらに備えるようにしてもよい。
このように構成することで、逆旋回流生成部で生成した、ロータの回転方向と反対方向に回転する逆旋回流によって、ロータの回転方向と同方向に旋回しながら中心軸方向一端から他端に向かって流れる流体の旋回成分を効率よく減衰することができる。
このように構成することで、逆旋回流生成部で生成した、ロータの回転方向と反対方向に回転する逆旋回流によって、ロータの回転方向と同方向に旋回しながら中心軸方向一端から他端に向かって流れる流体の旋回成分を効率よく減衰することができる。
この発明の第四態様によれば、第三態様に係る逆旋回流生成部は、前記中心軸方向の一端に、前記ロータの外周面に対向するように複数の穴が形成されたシール部を備えていてもよい。
このように構成することで、逆旋回流生成部で生成した逆旋回流が、中心軸方向の一端に向かって逆流することを抑制できる。
このように構成することで、逆旋回流生成部で生成した逆旋回流が、中心軸方向の一端に向かって逆流することを抑制できる。
この発明の第五態様によれば、第一から第四態様の何れか一つの態様に係るシール機構において、前記中心軸方向で同じ位置に配置された複数の前記穴の深さは、前記中心軸を中心とした周方向で異なるように形成されていても良い。
このように周方向における穴の深さを異ならせることで、穴内で生成する渦流の固有振動数を周方向で各々異ならせることができる。その結果、回転軸の不安定振動を減衰する減衰力を様々な周波数の不安定振動に対して作用させて、十分な振動抑制効果を得ることができる。
このように周方向における穴の深さを異ならせることで、穴内で生成する渦流の固有振動数を周方向で各々異ならせることができる。その結果、回転軸の不安定振動を減衰する減衰力を様々な周波数の不安定振動に対して作用させて、十分な振動抑制効果を得ることができる。
この発明の第六態様によれば、回転機械は、第一から第五態様の何れか一つの態様のシール機構を備える。
このように構成することで、回転機械の回転軸とシール本体との隙間を通って、中心軸方向一端から他端に向かって流体が漏れるのを抑えることができる。その結果、回転機械の効率が高まる。
このように構成することで、回転機械の回転軸とシール本体との隙間を通って、中心軸方向一端から他端に向かって流体が漏れるのを抑えることができる。その結果、回転機械の効率が高まる。
上記シール機構、回転機械によれば、回転機械における流体の漏れをさらに低減することができる。
(第一実施形態)
以下、この発明の第一実施形態における回転機械について図面に基づき説明する。
図1は、この発明の第一実施形態に係る回転機械を示す概略構成を示す断面図である。
図1に示すように、この実施形態における回転機械1は、複数のインペラ4を備えた多段式遠心圧縮機である。
以下、この発明の第一実施形態における回転機械について図面に基づき説明する。
図1は、この発明の第一実施形態に係る回転機械を示す概略構成を示す断面図である。
図1に示すように、この実施形態における回転機械1は、複数のインペラ4を備えた多段式遠心圧縮機である。
回転機械1は、回転軸(ロータ)2と、軸受3と、インペラ4と、シール機構20と、ケーシング6とを備えている。
回転軸2は、柱状をなして中心軸P方向に延在し、中心軸P方向の両端で軸受3によって回転可能に支持されている。
軸受3は、回転軸2の両端部に一つずつ設けられ、回転軸2を中心軸P回りに回転可能に支持している。これらの軸受3は、それぞれケーシング6に取り付けられている。
軸受3は、回転軸2の両端部に一つずつ設けられ、回転軸2を中心軸P回りに回転可能に支持している。これらの軸受3は、それぞれケーシング6に取り付けられている。
インペラ4は、回転軸2に取り付けられ、回転軸2と一体の回転によって生じる遠心力を利用してプロセスガスG(流体)を圧縮する。インペラ4は、ディスク4aと、ブレード4cと、カバー4bとを備えた、いわゆるクローズ型のインペラ4である。
ディスク4aは、それぞれ回転軸2における中心軸P方向の中央位置Cに向かって、中心軸Pの径方向外側に漸次拡径する円盤状に形成されている。
ブレード4cは、ディスク4aから中心軸P方向における中央位置Cとは反対側の端部側に突出するように形成されている。ブレード4cは、中心軸Pの周方向に所定間隔をあけて複数形成されている。
カバー4bは、中心軸P方向における端部側から複数のブレード4cを覆う。カバー4bは、ディスク4aに対向する円盤状に形成されている。
ディスク4aは、それぞれ回転軸2における中心軸P方向の中央位置Cに向かって、中心軸Pの径方向外側に漸次拡径する円盤状に形成されている。
ブレード4cは、ディスク4aから中心軸P方向における中央位置Cとは反対側の端部側に突出するように形成されている。ブレード4cは、中心軸Pの周方向に所定間隔をあけて複数形成されている。
カバー4bは、中心軸P方向における端部側から複数のブレード4cを覆う。カバー4bは、ディスク4aに対向する円盤状に形成されている。
インペラ4は、中心軸P方向両側に配された各軸受3の間の回転軸2に複数取り付けられている。これらインペラ4は、中心軸P方向においてブレード4cの向きが互いに反対側を向く二組の三段式インペラ群4A、4Bを構成している。これら三段式インペラ群4A、三段式インペラ群4Bにおいては、それぞれ中心軸P方向の中央位置C側のプロセスガスGの圧力が最も高くなる。つまり、プロセスガスGは、三段式インペラ群4A、三段式インペラ群4B各々を中心軸Pの方向の中央位置Cに向かって段階的に圧縮されながら流れる。
ケーシング6は、軸受3を支持するとともに回転軸2、インペラ4、シール機構20をそれぞれ外周側から覆う。ケーシング6は、筒状に形成されている。
ケーシング6は、中心軸P方向の一方(図1中、紙面左側)に、吸込口6bAを備えている。吸込口6bAは、環状に形成された吸込流路6cAに接続されている。吸込流路6cAは、三段式インペラ群4Aのうち最も中心軸P方向の一方に配されるインペラ4の流路と接続されている。つまり、吸込口6bAから流入するプロセスガスGは、吸込流路6cAを介して三段式インペラ群4Aへと導入される。
ケーシング6は、中心軸P方向の一方(図1中、紙面左側)に、吸込口6bAを備えている。吸込口6bAは、環状に形成された吸込流路6cAに接続されている。吸込流路6cAは、三段式インペラ群4Aのうち最も中心軸P方向の一方に配されるインペラ4の流路と接続されている。つまり、吸込口6bAから流入するプロセスガスGは、吸込流路6cAを介して三段式インペラ群4Aへと導入される。
ケーシング6は、各インペラ4のブレード4c間に形成された流路同士を接続するケーシング流路6aA,6aBを備えている。
ケーシング6は、中心軸P方向の中央位置C側に、排出口6eAを備えている。この排出口6eAは、環状に形成された排出流路6dAに接続されている。排出流路6dAは、三段式インペラ群4Aのうち最も中心軸P方向の他方(図1中、紙面右側)に配されるインペラ4の流路に接続されている。つまり、三段式インペラ群4Aのうち最も中心軸P方向の他方に配されるインペラ4で圧縮されたプロセスガスGは、排出流路6dAを介して排出口6eAからケーシング6の外部に排出される。
ケーシング6は、中央位置Cを境にして、中心軸P方向の一方と他方とが対称に形成されている。ケーシング6は、中央位置Cよりも他方に、ケーシング流路6aB、吸込口6bB、吸込流路6cB、排出流路6dB、排出口6eBが形成されている。
ケーシング6は、中央位置Cよりも他方において、三段式インペラ群4A側の排出口6eAから排出されたプロセスガスGが吸込口6bBに送り込まれる。吸込口6bBから流入したプロセスガスGは、吸込流路6cBを介して三段式インペラ群4Bに供給されて段階的に圧縮される。このようにして、三段式インペラ群4Bは、一方側の三段式インペラ群4Aで圧縮したプロセスガスGを更に圧縮する。三段式インペラ群4Bによって圧縮されたプロセスガスGは、排出流路6dBを介して排出口6eBからケーシング6の外部に排出される。
ケーシング6は、中央位置Cよりも他方において、三段式インペラ群4A側の排出口6eAから排出されたプロセスガスGが吸込口6bBに送り込まれる。吸込口6bBから流入したプロセスガスGは、吸込流路6cBを介して三段式インペラ群4Bに供給されて段階的に圧縮される。このようにして、三段式インペラ群4Bは、一方側の三段式インペラ群4Aで圧縮したプロセスガスGを更に圧縮する。三段式インペラ群4Bによって圧縮されたプロセスガスGは、排出流路6dBを介して排出口6eBからケーシング6の外部に排出される。
上記したように、ケーシング6の中央位置Cよりも他方に配された三段式インペラ群4Bは、中央位置Cよりも一方に配された三段式インペラ群4Aで圧縮したプロセスガスGを更に圧縮する。これにより、三段式インペラ群4Aと三段式インペラ群4Bとの間には圧力差が生じている。具体的には、三段式インペラ群4Aの方が低圧となっており、三段式インペラ群4Bの方が高圧となっている。
回転機械1は、中央位置C付近において、回転軸2の外周面2aとケーシング6の内周面との間に形成された隙間g(図3参照)を有している。プロセスガスGは、回転軸2の外周面2aとケーシング6の内周面との間の隙間gを通って、高圧の三段式インペラ群4B側から、低圧の三段式インペラ群4Bに向かって流れようとする。この高圧の三段式インペラ群4Bから、低圧の三段式インペラ群4Bに向かうプロセスガスGの流れを抑制するためにシール機構20が設けられている。
シール機構20は、インペラ4同士の間に配されて回転軸2の外周面2aに沿って設けられている。このシール機構20は、高圧側の三段式インペラ群4Bと、低圧側の三段式インペラ群4Aとの間の中央位置C付近に設けられている。
シール機構20は、インペラ4同士の間に配されて回転軸2の外周面2aに沿って設けられている。このシール機構20は、高圧側の三段式インペラ群4Bと、低圧側の三段式インペラ群4Aとの間の中央位置C付近に設けられている。
図2は、シール機構を構成するホールパターンシールの構成の一部を示す斜視図である。図3は、シール機構を示す断面図である。
図2、図3に示すように、シール機構20は、ケーシング6の内周面に、回転軸2と隙間gを有して設けられたホールパターンシール(シール本体)21Aからなる。ホールパターンシール21Aは、筒状をなし、その内部に回転軸2が挿通されている。
図2、図3に示すように、シール機構20は、ケーシング6の内周面に、回転軸2と隙間gを有して設けられたホールパターンシール(シール本体)21Aからなる。ホールパターンシール21Aは、筒状をなし、その内部に回転軸2が挿通されている。
図2に示すように、ホールパターンシール21Aの内周面21aには、径方向内側に向かって開口する複数の穴22が形成されている。これら複数の穴22は、それぞれの穴径が実質的に等しい断面円形に形成されている。各穴22は、回転軸2の径方向外側に窪むように配置されている。各穴22は、底面22aが円錐状(図5参照)とされている。言い換えれば、底面22aは、径方向外側に向かって縮径するように形成されている。
複数の穴22は、ホールパターンシール21Aの内周面21aに、略千鳥状に配置されている。
複数の穴22は、ホールパターンシール21Aの内周面21aに、略千鳥状に配置されている。
図3に示すように、ホールパターンシール21Aに対し、中心軸P方向において高圧側となる一端(図3の紙面右側の端部)に、シャントホール(逆旋回流生成部)30が設けられている。
図4は、上記回転機械に設けられたシャントホールを示す断面図である。
図3、図4に示すように、シャントホール30は、回転軸2の径方向外側で周方向に連続する溝31と、溝31に対して径方向外側からプロセスガスGを送り込む流体供給路32と、を備える。流体供給路32は、溝31の径方向外側に、周方向に間隔を空けて複数設けられている。各流体供給路32は、中心軸Pを中心とした径方向に対して周方向に傾斜し、溝31内に、回転軸2の回転方向r1と反対方向r2に向かってプロセスガスGを送り込む。溝31内に送り込まれたプロセスガスGは、回転方向r1と反対方向r2に旋回する逆旋回流Fsとなり、ケーシング6と回転軸2との間の隙間gに流れ込み、低圧側のホールパターンシール21Aが設けられている中心軸P方向の他端(図3の紙面左側の端部)に向かって流れていく。
図3、図4に示すように、シャントホール30は、回転軸2の径方向外側で周方向に連続する溝31と、溝31に対して径方向外側からプロセスガスGを送り込む流体供給路32と、を備える。流体供給路32は、溝31の径方向外側に、周方向に間隔を空けて複数設けられている。各流体供給路32は、中心軸Pを中心とした径方向に対して周方向に傾斜し、溝31内に、回転軸2の回転方向r1と反対方向r2に向かってプロセスガスGを送り込む。溝31内に送り込まれたプロセスガスGは、回転方向r1と反対方向r2に旋回する逆旋回流Fsとなり、ケーシング6と回転軸2との間の隙間gに流れ込み、低圧側のホールパターンシール21Aが設けられている中心軸P方向の他端(図3の紙面左側の端部)に向かって流れていく。
ホールパターンシール21AによるプロセスガスGの流れの減衰効果は,一般に,ダイレクト減衰:Cxxとクロス剛性:Kxyを用いて、等価減衰(Cxx-Kxy/ω)で評価し(ωは回転軸の振れ回り角振動数)、透過減衰が大きいほど減衰付与効果が高い。ホールパターンシール21Aに流入するプロセスガスGは、回転軸2の回転方向r1と同方向の旋回成分を有している。このプロセスガスGの旋回成分が、等価減衰のクロス剛性Kxyを大きくし,等価減衰値を下げる。そのため、ホールパターンシール21Aの中心軸P方向の一端に形成された入口(高圧側)におけるプロセスガスGの旋回成分を弱めるために、シャントホール30から送り込む逆旋回流Fsによって、クロス剛性Kxyをマイナス化し、等価減衰を増加させる。
図3に示すように、シャントホール30に対して中心軸P方向の一端である高圧側(図3において紙面右側の端部)には、シャントホール30で送り込むプロセスガスGが高圧側に逆流するのを抑えるため、ホールパターンシール21Aと同様、複数の穴22を有した高圧側シール部(シール部)25が設けられている。
このようなシール機構20においては、回転軸2が回転すると、回転軸2の周囲のプロセスガスGには、インペラ4を含む回転体から回転接線方向にせん断力が作用する。このせん断力の作用によって周方向の速度成分を有するスワール(旋回流)が発生する。このスワールを含むプロセスガスGが、中心軸P方向におけるシール機構20両側の圧力差によって高圧側から低圧側に向かって流れようとする。
上記スワールを含むプロセスガスGは、ホールパターンシール21Aの最も高圧側の端部と回転軸2の外周面2aとの隙間gによって縮流される。この隙間gに入り込んだプロセスガスGは、回転方向r1(図4参照)に旋回しながら中心軸P方向を低圧側に向かって進む。
低圧側に向かって進むプロセスガスGの一部は、ホールパターンシール21Aの穴22の内部に入り込み、底面22aで開口部22bに向かうように折り返されて渦流となる。穴22から出たプロセスガスGの一部は、中心軸P方向を低圧側に流れるプロセスガスGの主流と干渉する。穴22で生成されたプロセスガスGの一部による渦流と、中心軸P方向に沿って低圧側に流れるプロセスガスGの主流とは、流れの向きが異なる。これにより、中心軸P方向に沿って低圧側に流れるプロセスガスGの主流のエネルギーが減衰される。
図5は、上記ホールパターンシールの高圧側の穴における流体の流れを示す断面図である。図6は、上記ホールパターンシールの低圧側の穴における流体の流れを示す断面図である。
ここで、ホールパターンシール21Aの穴22に入り込むプロセスガスGの流れの周方向成分に注目する。
図5に示すように、シャントホール30が設けられた高圧側においては、シャントホール30から送り込まれたプロセスガスGによる逆旋回流Fsが、中心軸P回りの回転軸2の回転方向r1とは反対方向r2に旋回する。この逆旋回流Fsにより、ホールパターンシール21Aに対して中心軸P方向に流入したプロセスガスGの主流Fmが有する回転方向r1への周方向成分が打ち消されて、プロセスガスGの主流Fmも反対方向r2に旋回するようになる。すると、この反対方向r2に旋回するプロセスガスGの一部が、穴22に流れ込み、穴22内に渦流F1が生成される。渦流F1は、穴22の開口部22bから出たときに、r2に旋回しながら流れるプロセスガスGの主流Fmに合流する。この際、渦流F1は、主流Fmからr2方向への運動量を得てr2方向に向きを変えるが、その分、主流Fmのエネルギーがロスして、主流Fmの旋回速度を低下させる。
ここで、ホールパターンシール21Aの穴22に入り込むプロセスガスGの流れの周方向成分に注目する。
図5に示すように、シャントホール30が設けられた高圧側においては、シャントホール30から送り込まれたプロセスガスGによる逆旋回流Fsが、中心軸P回りの回転軸2の回転方向r1とは反対方向r2に旋回する。この逆旋回流Fsにより、ホールパターンシール21Aに対して中心軸P方向に流入したプロセスガスGの主流Fmが有する回転方向r1への周方向成分が打ち消されて、プロセスガスGの主流Fmも反対方向r2に旋回するようになる。すると、この反対方向r2に旋回するプロセスガスGの一部が、穴22に流れ込み、穴22内に渦流F1が生成される。渦流F1は、穴22の開口部22bから出たときに、r2に旋回しながら流れるプロセスガスGの主流Fmに合流する。この際、渦流F1は、主流Fmからr2方向への運動量を得てr2方向に向きを変えるが、その分、主流Fmのエネルギーがロスして、主流Fmの旋回速度を低下させる。
同様に、図6に示すように、シャントホール30から離間した低圧側では、回転方向r1に回転する回転軸2との摩擦、プロセスガスGの主流Fmとの干渉等によって、プロセスガスGの主流Fmは、回転軸2の回転方向r1と同方向に連れ回り、回転方向r1に流れる旋回流Ftを含むようになる。すると、この回転方向r1に流れるプロセスガスGの一部が、穴22内に流れ込み、穴22内に渦流F2が生成される。渦流F2は、高圧側における渦流F1とは反対方向に渦を巻く。この渦流F2は、渦流F1と同様に、穴22の開口部22bから出たときに、回転軸2の回転によって回転方向r1に旋回しながら流れるプロセスガスGの主流Fmに合流する。この際、渦流F2は、プロセスガスGの主流Fmの回転方向r1への周方向成分から運動量を得て向きを変える。そのため、主流Fmのエネルギーがロスして、主流Fmの回転方向r1の旋回流速を低下させる。
ここで、シャントホール30が設けられた高圧側において、逆旋回流Fsによる反対方向r2への周方向成分が減衰するほど、シャントホール30から離間した低圧側では、主流Fmの回転方向r1への周方向成分が大きくなる。このように、低圧側で主流Fmの回転方向r1への周方向成分が大きくなると、その分だけホールパターンシール21Aでは減衰しきれない回転方向r1への周方向成分が増加してしまい、シールの減衰性能が低下する。(シールの減衰性能は、シール隙間を流れる主流の旋回流が、ロータ回転と逆向きの方が高く、同じ向きだと低下する。)
ここで、シャントホール30が設けられた高圧側において、逆旋回流Fsによる反対方向r2への周方向成分が減衰するほど、シャントホール30から離間した低圧側では、主流Fmの回転方向r1への周方向成分が大きくなる。このように、低圧側で主流Fmの回転方向r1への周方向成分が大きくなると、その分だけホールパターンシール21Aでは減衰しきれない回転方向r1への周方向成分が増加してしまい、シールの減衰性能が低下する。(シールの減衰性能は、シール隙間を流れる主流の旋回流が、ロータ回転と逆向きの方が高く、同じ向きだと低下する。)
そこで、図3に示すように、ホールパターンシール21Aを構成する複数の穴22は、中心軸P方向において、シャントホール30が設けられた高圧側(図3の紙面右側)から、低圧側に向かって、その穴深さhが漸次小さくなるよう形成されている。
ここで、最も高圧側に位置し、最も深さhが大きい穴22Aは、その穴径dに対する深さhaの比が、
d×1.0≦ha≦d×2.0
程度であるのが好ましい。
また、最も低圧側に位置し、最も深さhが小さい穴22Zは、その穴径dに対する深さhzの比が、
d×0.5≦hz≦d×1.0 (ただし、hz<ha)
程度であるのが好ましい。
ここで、最も高圧側に位置し、最も深さhが大きい穴22Aは、その穴径dに対する深さhaの比が、
d×1.0≦ha≦d×2.0
程度であるのが好ましい。
また、最も低圧側に位置し、最も深さhが小さい穴22Zは、その穴径dに対する深さhzの比が、
d×0.5≦hz≦d×1.0 (ただし、hz<ha)
程度であるのが好ましい。
図7は、ホールパターンシール21Aの穴22の深さを異ならせた場合の、中心軸P方向における穴22の軸方向位置と、ケーシング6と回転軸2との間の隙間gでのプロセスガスGの周方向速度との相関を、CFD(数値流体力学: Computational Fluid Dynamics)解析によって解析した結果を示す図である。
この図7において、ケーシング6と回転軸2との間の隙間gでのプロセスガスGの周方向速度(周方向成分)は、回転軸2の回転方向r1と同方向である場合には「正」、回転軸2の回転方向r1と反対方向r2である場合には、「負」としている。
図7に示すように、ホールパターンシール21Aの穴22は、深さが小さい浅穴の場合と、深さが大きい深穴の場合とを比較すると、ホールパターンシール21Aのうち高圧側では、浅穴よりも深穴の方が、回転軸2の回転方向r1に対して反対の方向である反対方向r2への周方向速度が大きい。これは、シャントホール30によって送り込まれた逆旋回流Fsが、浅穴よりも深穴の方が維持されることを意味する。
また、ホールパターンシール21Aが設けられた高圧側から離間した低圧側では、深穴よりも浅穴の方が、回転軸2の回転方向r1への周方向速度が小さい。これは、プロセスガスGの主流Fmの周方向成分を減衰させる効果が深穴よりも浅穴の方が大きいことを意味する。
このような傾向は、穴22の深さによって、穴22内で生成される渦流のエネルギーの損失が異なることによると考えられる。穴22の深さが大きいと、穴22内で生成された渦流が乱れて、穴22の内周面との摩擦、穴22内の渦流同士の干渉等によって、渦流のエネルギー(流速)の低下の度合いが大きくなる。換言すると、穴22の深さが小さいと、穴22内で生成された渦流は、きれいに渦を巻き、エネルギーの低下が小さいまま、穴22の開口部22bから出る。
そのため、穴22の深さが大きいほど、穴22の開口部22b近傍を流れる流れの周方向成分に対する旋回流低減効果が小さく、穴22の深さが小さいほど、旋回流低減効果が大きい。
この図7において、ケーシング6と回転軸2との間の隙間gでのプロセスガスGの周方向速度(周方向成分)は、回転軸2の回転方向r1と同方向である場合には「正」、回転軸2の回転方向r1と反対方向r2である場合には、「負」としている。
図7に示すように、ホールパターンシール21Aの穴22は、深さが小さい浅穴の場合と、深さが大きい深穴の場合とを比較すると、ホールパターンシール21Aのうち高圧側では、浅穴よりも深穴の方が、回転軸2の回転方向r1に対して反対の方向である反対方向r2への周方向速度が大きい。これは、シャントホール30によって送り込まれた逆旋回流Fsが、浅穴よりも深穴の方が維持されることを意味する。
また、ホールパターンシール21Aが設けられた高圧側から離間した低圧側では、深穴よりも浅穴の方が、回転軸2の回転方向r1への周方向速度が小さい。これは、プロセスガスGの主流Fmの周方向成分を減衰させる効果が深穴よりも浅穴の方が大きいことを意味する。
このような傾向は、穴22の深さによって、穴22内で生成される渦流のエネルギーの損失が異なることによると考えられる。穴22の深さが大きいと、穴22内で生成された渦流が乱れて、穴22の内周面との摩擦、穴22内の渦流同士の干渉等によって、渦流のエネルギー(流速)の低下の度合いが大きくなる。換言すると、穴22の深さが小さいと、穴22内で生成された渦流は、きれいに渦を巻き、エネルギーの低下が小さいまま、穴22の開口部22bから出る。
そのため、穴22の深さが大きいほど、穴22の開口部22b近傍を流れる流れの周方向成分に対する旋回流低減効果が小さく、穴22の深さが小さいほど、旋回流低減効果が大きい。
上記知見から、この実施形態においては、シャントホール30から送り込まれた反対方向r2に流れる逆旋回流Fsの流れが強い高圧側においては、この反対方向r2のプロセスガスGの逆旋回流Fsをなるべく減衰させないように穴22の深さを大きくしている。
また、シャントホール30から送り込まれた反対方向r2に流れるプロセスガスGの逆旋回流Fsが、回転軸2の回転の影響によって回転方向r1の旋回流Ftに転じてしまう低圧側では、穴22の深さを小さくし、プロセスガスGの主流Fmの回転方向r1への旋回速度を低下させる。
したがって、上述した第一実施形態の回転機械1によれば、ホールパターンシール21Aに形成した複数の穴22の深さを、逆旋回流Fsが流入する側である中心軸P方向の一端に近い側である高圧側で大きくすることで、逆旋回流Fsの速度低下を抑制させる。そのため、シール上流の高圧側では、シール減衰性能に影響のあるロータ回転との逆旋回流成分の低下を抑えることで、シール減衰性能を向上できる。
また、中心軸P方向の他端に近い側である低圧側では、逆旋回流Fsが、回転方向r1に回転する回転軸2に連れ回る。そのため、低圧側で、穴22の深さを小さくすることで、プロセスガスGの主流Fmの旋回成分が強まることを抑制できる。
このようにして、高圧側から低圧側まで、シール減衰性能に影響のあるロータ回転方向の旋回流速を抑えることで、シールの減衰性能を向上できる。
また、中心軸P方向の他端に近い側である低圧側では、逆旋回流Fsが、回転方向r1に回転する回転軸2に連れ回る。そのため、低圧側で、穴22の深さを小さくすることで、プロセスガスGの主流Fmの旋回成分が強まることを抑制できる。
このようにして、高圧側から低圧側まで、シール減衰性能に影響のあるロータ回転方向の旋回流速を抑えることで、シールの減衰性能を向上できる。
また、ホールパターンシール21Aに対して、中心軸P方向の一端に近い側の高圧側に、逆旋回流Fsを生成するシャントホール30をさらに備えることによって、プロセスガスGの主流Fmの旋回成分を効率よく減衰することができる。
さらに、シャントホール30に対して、中心軸P方向の一端に近い側である高圧側に、高圧側シール部25が設けられているので、シャントホール30で生成した逆旋回流Fsが、シャントホール30よりも高圧側に逆流することを抑制できる。
さらに、回転機械1は、ホールパターンシール21Aを備えることによって、高圧側から低圧側にプロセスガスGが漏れることを抑制できる。その結果、回転機械1の効率を高めることができる。
(第二実施形態)
次に、この発明にかかる回転機械である遠心圧縮機の第二実施形態について説明する。この第二実施形態で示す回転機械は、第一実施形態の回転機械に対して、ホールパターンシールの穴の深さを2段階に異ならせる構成が異なるのみである。したがって、第二実施形態の説明においては、第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに重複説明を省略する。つまり、第一実施形態で説明した構成と共通する回転機械の全体構成については、その説明を省略する。
次に、この発明にかかる回転機械である遠心圧縮機の第二実施形態について説明する。この第二実施形態で示す回転機械は、第一実施形態の回転機械に対して、ホールパターンシールの穴の深さを2段階に異ならせる構成が異なるのみである。したがって、第二実施形態の説明においては、第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに重複説明を省略する。つまり、第一実施形態で説明した構成と共通する回転機械の全体構成については、その説明を省略する。
図8は、この発明の第二実施形態に係る上記回転機械のシール機構におけるホールパターンシールを示す断面図である。
図8に示すように、この実施形態における回転機械1のシール機構20のホールパターンシール(シール本体)21Bは、その内周面21aに、複数の穴22を備えている。この実施形態において、ホールパターンシール21Bを構成する複数の穴22は、中心軸P方向において、シャントホール30が設けられた高圧側(図8の紙面右側)の複数の穴(第一の穴)22Hと、低圧側(図8の紙面左側)の複数の穴(第二の穴)22Lとで、その穴深さhが互いに異なっている。高圧側の穴22Hの深さh1は、低圧側の穴22Lの深さh2よりも大きい。
ここで、高圧側の穴22Hは、その穴径dに対する深さh1の比が、
d×1.0≦h1≦d×2.0
程度であるのが好ましい。
また、低圧側の穴22Lは、その穴径dに対する深さh2の比が、
d×0.5≦h2≦d×1.0 (ただし、h2<h1)
程度であるのが好ましい。
図8に示すように、この実施形態における回転機械1のシール機構20のホールパターンシール(シール本体)21Bは、その内周面21aに、複数の穴22を備えている。この実施形態において、ホールパターンシール21Bを構成する複数の穴22は、中心軸P方向において、シャントホール30が設けられた高圧側(図8の紙面右側)の複数の穴(第一の穴)22Hと、低圧側(図8の紙面左側)の複数の穴(第二の穴)22Lとで、その穴深さhが互いに異なっている。高圧側の穴22Hの深さh1は、低圧側の穴22Lの深さh2よりも大きい。
ここで、高圧側の穴22Hは、その穴径dに対する深さh1の比が、
d×1.0≦h1≦d×2.0
程度であるのが好ましい。
また、低圧側の穴22Lは、その穴径dに対する深さh2の比が、
d×0.5≦h2≦d×1.0 (ただし、h2<h1)
程度であるのが好ましい。
したがって、上述した第二実施形態の回転機械1によれば、ホールパターンシール21Bに形成した複数の穴22Hの深さを、逆旋回流Fsが流入する側である中心軸P方向一端側の高圧側で大きくすることで、逆旋回流Fsのエネルギーが減衰することを抑制できる。そのため、中心軸P方向の一端から他端に向かって流れるプロセスガスGの流れのうち、回転軸2の回転方向r1と同方向に旋回する旋回成分を、逆旋回流Fsによって効率よく減衰することができる。
また、中心軸P方向の他端に近い側である低圧側では、逆旋回流Fsが、回転方向r1に回転する回転軸2と連れ回る。しかし、低圧側で、穴22Lの深さを小さくすることで、プロセスガスGの主流Fmの旋回成分が強まることを抑制できる。
その結果、回転機械1における高圧側から低圧側へのプロセスガスGの漏れを抑えることが可能となる。
また、中心軸P方向の他端に近い側である低圧側では、逆旋回流Fsが、回転方向r1に回転する回転軸2と連れ回る。しかし、低圧側で、穴22Lの深さを小さくすることで、プロセスガスGの主流Fmの旋回成分が強まることを抑制できる。
その結果、回転機械1における高圧側から低圧側へのプロセスガスGの漏れを抑えることが可能となる。
また、穴22を、深い穴22Hと、浅い穴22Lの2種類のみで構成しているので、ホールパターンシール21Bを構成する複数の穴22の加工の手間が軽減される。
上記第二実施形態においては、穴22を、深い穴22Hと、浅い穴22Lとで、2段階に異ならせるようにしたがこれに限らない。例えば、高圧側から低圧側に向かって、その深さが段階的に順次浅くなる複数の穴22を、深さを3段階以上に異ならせて形成してもよい。
(第一、第二実施形態の変形例)
この発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、設計変更可能である。
例えば、上記第一、第二実施形態では、中心軸Pに沿って、穴22の深さを異ならせるようにした。しかし、これに加えて、中心軸P回りの周方向においても、穴22の深さを異ならせてもよい。
この発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、設計変更可能である。
例えば、上記第一、第二実施形態では、中心軸Pに沿って、穴22の深さを異ならせるようにした。しかし、これに加えて、中心軸P回りの周方向においても、穴22の深さを異ならせてもよい。
(第一、第二実施形態の第一変形例)
図9は、第一、第二実施形態で示したホールパターンシールの第一変形例を示す断面図である。
図9に示すように、複数の穴22は、各々がホールパターンシール(シール本体)21Cの内周面21aから径方向外側に向かって凹むとともに、中心軸P方向で同じ位置に配置されて周方向に並んで配置される穴22同士で穴22の深さ(径方向の長さ)を漸次または段階的に異ならせてもよい。より具体的には、上下方向D1に向かって形成された穴22で最も深さ寸法が大きくなっており、上下方向D1から水平方向D2に向かうに従って穴22の深さ寸法は漸次小さくなっていき、水平方向D2に向かって形成された穴22で最も深さ寸法が小さくなっている。
図9は、第一、第二実施形態で示したホールパターンシールの第一変形例を示す断面図である。
図9に示すように、複数の穴22は、各々がホールパターンシール(シール本体)21Cの内周面21aから径方向外側に向かって凹むとともに、中心軸P方向で同じ位置に配置されて周方向に並んで配置される穴22同士で穴22の深さ(径方向の長さ)を漸次または段階的に異ならせてもよい。より具体的には、上下方向D1に向かって形成された穴22で最も深さ寸法が大きくなっており、上下方向D1から水平方向D2に向かうに従って穴22の深さ寸法は漸次小さくなっていき、水平方向D2に向かって形成された穴22で最も深さ寸法が小さくなっている。
このように、回転軸2の周方向に穴22の深さを異ならせると、穴22内で生成する渦流の固有振動数は周方向で各々に異なる。したがって、回転軸2の不安定振動を減衰する減衰力を様々な周波数の不安定振動に対して作用させることができ、回転軸2に対して十分な振動抑制効果を得ることができる。
また、穴22の深さが周方向に異なっていることで、各穴22の内部に流入したプロセスガスGには、周方向に不均一な圧力損失が生じる。さらに、穴22の深さが周方向に異なるために、結果としてホールパターンシール21Cの厚みが周方向に異なることになる。このため、ホールパターンシール21Cは、周方向に剛性が異なる、いわゆる異方剛性を有し、回転軸2に発生する不安定振動を抑制しながら、シール効果を発揮することが可能となる。
(第一、第二実施形態の第二変形例)
図10は、第一、第二実施形態で示したホールパターンシールの第二変形例を示す断面図である。
図10に示すように、ホールパターンシール(シール本体)21Dを構成する複数の穴22は、全てが回転軸2の中心軸Pに直交する一軸方向となる上下方向D1に延びるように、ホールパターンシール21Dの内周面21aから径方向外側に向かって凹んで形成されている。
図10は、第一、第二実施形態で示したホールパターンシールの第二変形例を示す断面図である。
図10に示すように、ホールパターンシール(シール本体)21Dを構成する複数の穴22は、全てが回転軸2の中心軸Pに直交する一軸方向となる上下方向D1に延びるように、ホールパターンシール21Dの内周面21aから径方向外側に向かって凹んで形成されている。
このようなホールパターンシール21Dにおいては、周方向で穴22の深さが異なるように穴22が形成されているので、図9に示した構成と同様、回転軸2の不安定振動を減衰する減衰力を様々な周波数の不安定振動に対して作用させることができ、回転軸2に対して十分な振動抑制効果を得ることができる。
また、このようなホールパターンシール21Dにおいては、これら複数の穴22を加工する際には、複数の穴22を同一方向(上下方向D1)に向かって形成することができる。即ち、穴22の加工の容易化を図りながら、回転軸2の不安定振動を抑制するとともにシール効果を得ることができる。
また、このようなホールパターンシール21Dにおいては、これら複数の穴22を加工する際には、複数の穴22を同一方向(上下方向D1)に向かって形成することができる。即ち、穴22の加工の容易化を図りながら、回転軸2の不安定振動を抑制するとともにシール効果を得ることができる。
ここで、図9、図10に示したように、周方向において穴22の深さを異ならせる構成において、上記第一、第二実施形態と同様、中心軸Pに沿って、高圧側から低圧側に向かって、穴22の深さを漸次、または段階的に浅くしていく。このとき、周方向の同一位置に形成された複数の穴22について、穴22の深さを漸次、または段階的に浅くしていく。さらに、最も高圧側に位置する穴22において、最も深さが小さい穴22よりも、最も低圧側に位置する複数の穴22において最も深さが大きい穴22が、深さが小さくなるようにしてもよい。
(その他の実施形態)
この発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、設計変更可能である。
例えば、上記実施形態では、回転軸2の回転方向r1と反対方向r2の流れをシャントホール30によって生成するようにしたが、これに限らず、スワールベーン等、他の構成によって、反対方向r2の流れを生成してもよい。
この発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、設計変更可能である。
例えば、上記実施形態では、回転軸2の回転方向r1と反対方向r2の流れをシャントホール30によって生成するようにしたが、これに限らず、スワールベーン等、他の構成によって、反対方向r2の流れを生成してもよい。
また、上記各実施形態では、ホールパターンシール21A,21Bにおいて、穴22を千鳥状に配置するようにしたが、千鳥状に限らず、互いに隣接する穴22の間隔及び位相を同一とした正方配置しても良い。
また、上記各実施形態では、シール機構20のホールパターンシール21A,21Bを構成する穴22を、断面円形に形成したが、これに限らない。例えば、穴22は、断面円形に限らず、断面六角形状として、いわゆるハニカムシールを構成しても良い。
更に、穴22の底面22aは、円錐状に限らず、平底状としてもよい。
更に、穴22の底面22aは、円錐状に限らず、平底状としてもよい。
1 回転機械
2 回転軸(ロータ)
2a 外周面
3 軸受
4 インペラ
4A、4B 三段式インペラ群
4a ディスク
4b カバー
4c ブレード
6 ケーシング
6aA、6aB ケーシング流路
6bA、6bB 吸込口
6cA、6cB 吸込流路
6dA、6dB 排出流路
6eA、6eB 排出口
20 シール機構
21A、21B、21C、21D ホールパターンシール(シール本体)
21a 内周面
22、22A、22Z 穴
22H 穴(第一の穴)
22L 穴(第二の穴)
22a 底面
22b 開口部
25 高圧側シール部(シール部)
30 シャントホール(逆旋回流生成部)
31 溝
32 流体供給路
C 中央位置
d 穴径
D1 上下方向
D2 水平方向
F1、F2 渦流
Fm 主流
Fs 逆旋回流
Ft 旋回流
G プロセスガス
g 隙間
P 中心軸
r1 回転方向
r2 反対方向
2 回転軸(ロータ)
2a 外周面
3 軸受
4 インペラ
4A、4B 三段式インペラ群
4a ディスク
4b カバー
4c ブレード
6 ケーシング
6aA、6aB ケーシング流路
6bA、6bB 吸込口
6cA、6cB 吸込流路
6dA、6dB 排出流路
6eA、6eB 排出口
20 シール機構
21A、21B、21C、21D ホールパターンシール(シール本体)
21a 内周面
22、22A、22Z 穴
22H 穴(第一の穴)
22L 穴(第二の穴)
22a 底面
22b 開口部
25 高圧側シール部(シール部)
30 シャントホール(逆旋回流生成部)
31 溝
32 流体供給路
C 中央位置
d 穴径
D1 上下方向
D2 水平方向
F1、F2 渦流
Fm 主流
Fs 逆旋回流
Ft 旋回流
G プロセスガス
g 隙間
P 中心軸
r1 回転方向
r2 反対方向
Claims (6)
- 中心軸回りに回転するロータの外周側に配置され、前記ロータの外周面との間のシールを行うシール機構であって、
前記中心軸方向に延びる筒状をなし、前記ロータの外周面との間に隙間を隔てて対向配置され、前記隙間に前記中心軸方向の一端から他端に向かって前記ロータの回転方向と反対方向の旋回成分を含む逆旋回流が流入する筒状のシール本体と、
前記シール本体の内周面に、前記ロータの外周面に対向するよう形成された複数の穴と、を備え、
複数の前記穴の深さは、前記一端から前記他端に向かって、漸次または段階的に小さくなるよう形成されているシール機構。 - 複数の前記穴は、第一の深さを有した複数の第一の穴と、前記第一の穴よりも深さが小さい複数の第二の穴と、を備える請求項1に記載のシール機構。
- 前記シール本体に対して、前記中心軸方向の一端に、前記逆旋回流を生成する逆旋回流生成部をさらに備える請求項1又は2に記載のシール機構。
- 前記逆旋回流生成部は、前記中心軸方向の一端に、前記ロータの外周面に対向するように複数の穴が形成されたシール部を備えている請求項3に記載のシール機構。
- 前記中心軸方向で同じ位置に配置された複数の前記穴の深さは、前記中心軸を中心とした周方向で異なるように形成されている請求項1から4の何れか一項に記載のシール機構。
- 請求項1から5の何れか一項に記載のシール機構と、を備える回転機械。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016188023A JP2018053952A (ja) | 2016-09-27 | 2016-09-27 | シール機構、回転機械 |
PCT/JP2017/031914 WO2018061651A1 (ja) | 2016-09-27 | 2017-09-05 | シール機構、回転機械 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016188023A JP2018053952A (ja) | 2016-09-27 | 2016-09-27 | シール機構、回転機械 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018053952A true JP2018053952A (ja) | 2018-04-05 |
Family
ID=61760317
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016188023A Pending JP2018053952A (ja) | 2016-09-27 | 2016-09-27 | シール機構、回転機械 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2018053952A (ja) |
WO (1) | WO2018061651A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111878447A (zh) * | 2020-06-23 | 2020-11-03 | 珠海格力电器股份有限公司 | 密封效果好的压缩机及燃料电池空压机 |
RU209583U1 (ru) * | 2021-06-28 | 2022-03-17 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Брянский государственный технический университет" | Комбинированное уплотнение по валу турбомашины |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110332016B (zh) * | 2019-06-24 | 2021-05-28 | 西安交通大学 | 一种能够增强密封性能的孔型密封结构 |
CN113883277A (zh) * | 2021-09-14 | 2022-01-04 | 浙江工业大学 | 一种气泡式柔性气囊孔型阻尼密封 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5931708B2 (ja) * | 2012-12-04 | 2016-06-08 | 三菱重工業株式会社 | シール装置及び回転機械 |
CN104813082B (zh) * | 2012-12-06 | 2016-12-07 | 三菱重工压缩机有限公司 | 密封装置以及旋转机械 |
GB201309769D0 (en) * | 2013-05-31 | 2013-07-17 | Cummins Ltd | A seal assembly |
WO2015115300A1 (ja) * | 2014-01-31 | 2015-08-06 | 株式会社荏原製作所 | 非接触環状シール及びこれを備える回転機械 |
-
2016
- 2016-09-27 JP JP2016188023A patent/JP2018053952A/ja active Pending
-
2017
- 2017-09-05 WO PCT/JP2017/031914 patent/WO2018061651A1/ja active Application Filing
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111878447A (zh) * | 2020-06-23 | 2020-11-03 | 珠海格力电器股份有限公司 | 密封效果好的压缩机及燃料电池空压机 |
RU209583U1 (ru) * | 2021-06-28 | 2022-03-17 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Брянский государственный технический университет" | Комбинированное уплотнение по валу турбомашины |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2018061651A1 (ja) | 2018-04-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6283351B2 (ja) | らせん形およびらせん形−円筒形混合パターンを有する高減衰ラビリンスシール | |
WO2018061651A1 (ja) | シール機構、回転機械 | |
JP6131022B2 (ja) | インペラ及びこれを備えた回転機械 | |
US9822791B2 (en) | Seal device and rotary machine | |
JP5922796B2 (ja) | シール装置、および、回転機械 | |
WO2012001995A1 (ja) | シール装置及びこれを備えた流体機械 | |
JP4724610B2 (ja) | ガス分離装置、その前壁及び分離ロータ | |
WO2016030952A1 (ja) | シール機構、回転機械 | |
US20180291928A1 (en) | Methods and devices for reducing circumferential pressure imbalances in an impeller side cavity of rotary machines | |
JP2019035374A (ja) | 遠心回転機械 | |
WO2017026292A1 (ja) | 軸受構造、および、過給機 | |
JP2009264205A (ja) | 遠心圧縮機 | |
JPWO2017026270A1 (ja) | 軸受構造、および、過給機 | |
WO2012001997A1 (ja) | シール装置及びこれを備えた流体機械 | |
WO2016043090A1 (ja) | 回転機械 | |
US20130140774A1 (en) | Annular seal apparatus and method | |
JP6071644B2 (ja) | 多段遠心式流体機械 | |
WO2018110695A1 (ja) | 軸シール装置、及び回転機械 | |
JP2015048771A (ja) | 流体機械 | |
WO2013115361A1 (ja) | シール構造及びこれを備えた回転機械 | |
JP2016180349A (ja) | 回転機械 | |
JP2017044164A (ja) | 遠心圧縮機、ターボチャージャ | |
WO2016137631A1 (en) | Non-contacting rotating member seal for a turbomachine | |
JP6233640B2 (ja) | シール装置及びこれを備える回転機械 | |
CN112041573B (zh) | 轴承及增压器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20160928 |