JP2019173889A - 多段軸シール装置及び回転機械 - Google Patents

Abstract

【課題】ＳＢＯ発生時などシール水の注入が停止した緊急時においても、シャットダウンシールを用いない簡易な手段で高温高圧流体の機外への漏れを防止する。【解決手段】一実施形態に係る多段軸シール装置は、回転シャフト又は回転部材と、前記回転シャフト又は前記回転部材を囲むように配置されるハウジングとの間に形成される流体リーク経路に、機内側から順に設けられる第１シール部、第２シール部及び第３シール部を備え、前記第１シール部は、非接触式のシール面を形成する第１ランナ及び第１シールリングを含んで構成され、前記第２シール部は、接触式シール面を形成する第２ランナ及び第２シールリングを含んで構成され、前記第３シール部は、接触式シール面を形成する第３ランナ及び第３シールリングを含んで構成され、さらに、第３シール部にパージ水を供給するパージ水供給路と、前記第３シール部に供給された前記パージ水を排出するパージ水排出路と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、高温高圧流体を取り扱う多段軸シール装置及び該多段軸シール装置を備えた回転機械に関する。

例えば、原子力発電所では、原子炉と蒸気発生器との間に一次冷却材を循環させるために一次冷却材ポンプが設けられる。一次冷却材ポンプには、ポンプシャフトの周囲から一次冷却材が漏洩するのを防止するためシール装置が設けられる。
特許文献１には、一次冷却材ポンプに設けられるシール装置が開示されている。このシール装置は、機内側（例えばポンプ室側）に近い側から順にポンプシャフトの周囲に配置される第１シール部、第２シール部及び第３シール部で構成される。特許文献１には、第１シール部は非接触式のシール面を有し、第２シール部及び第３シール部は接触式シール面を有することが記載されている。

例えば、一次冷却材ポンプにおいては、通常運転時シール部の入口にシール水が注入されることで、高温高圧の一次冷却材がシール部に侵入するのを防止している。しかし、全交流電源喪失（Ｓｔａｔｉｏｎ Ｂｌａｃｋ Ｏｕｔ）（以下「ＳＢＯ」とも言う。）が起きた場合、シール水の注入が停止し、高温高圧の一次冷却材が機外へ漏れる虞がある。この対策として、特許文献１には、高温となったシール水の温度に反応して流体リーク経路を遮断する緊急用のシャットダウンシールを設けている。

米国特許第８３５６９７２号明細書

特許文献１では、シール部に新たなシール機構としてシャットダウンシールを設けるために、シール部の構成が複雑かつ高コストとなるという問題がある。
従来、接触式シール面と言っても、通常、シール面の上流側が比較的高圧となったときは、上流側が過度に高圧となるのを回避するため、漏れを許容するように構成されている。特許文献１において、第２シール部４０及び第３シール部４２は接触式シール面を有すると記載されているが、注入されたシール水を排出するためのリークオフポート７１が第２シール部４０及び第３シール部４２に設けられている（第５欄第１〜３行及び図１参照）。このことから、上記のように構成されていると考えられる。

一実施形態は、上記課題に鑑み、ＳＢＯ発生時などシール水の注入が停止した緊急時においても、シャットダウンシールを用いない簡易な手段で高温高圧流体の機外への漏れを防止することを目的とする。

（１）一実施形態に係る多段軸シール装置は、
回転シャフト又は該回転シャフトと共に回転する回転部材の外周側に設けられる多段軸シール装置であって、
前記回転シャフト又は前記回転部材と、前記回転シャフト又は前記回転部材を囲むように配置されるハウジングとの間に生じる流体リーク経路に、機内側から順に設けられる第１シール部、第２シール部及び第３シール部を備え、
前記第１シール部は、前記回転シャフト又は前記回転部材に固定される第１ランナと、前記ハウジング側に固定され、前記第１ランナとの間で非接触式のシール面を形成する第１シールリングと、を含んで構成され、
前記第２シール部は、前記回転シャフト又は前記回転部材に固定される第２ランナと、前記ハウジング側に固定され、前記第２ランナとの間で接触式のシール面を形成する第２シールリングと、を含んで構成され、
前記第３シール部は、前記回転シャフト又は前記回転部材に固定される第３ランナと、前記ハウジング側に固定され、前記第３ランナとの間で接触式のシール面を形成する第３シールリングと、を含んで構成され、
さらに、第３シール部にパージ水を供給するパージ水供給路と、
前記第３シール部に供給された前記パージ水を排出するパージ水排出路と、
を備える。

上記（１）の構成によれば、第１シール部が非接触式のシール面を形成するため、流体が該シール面を流通するとき十分に減圧される。従って、第２シール部では減圧作用を受け持つ必要がなくなるため、接触式のシール面を採用することで漏れを防止できる。こうして、第２シール部で実質的に第１シール部からのリーク流体の漏れを防止できるため、第３シール部にはリーク流体が到達しないことになる。第３シール部には上記パージ水供給路からパージ水が供給され、このパージ水によってシール面を潤滑しかつ冷却することで、シール機能を保持できる。また、第３シール部は接触式のシール面をもつので、万一、リーク流体が到達してもその漏出を防止できる。

これによって、ＳＢＯ発生時などの緊急時にシール水の注入が停止したときでも、第２シール部によりシール部からの高温高圧流体の漏れを防止できるので、緊急用のシャットダウンシールを設ける必要がない。従って、シール部の構成を簡素化でき、かつ低コストに抑えることができる。

（２）一実施形態では、前記（１）の構成において、
前記第１シール部より前記機内側で前記流体リーク経路にシール水を供給するシール水注入路と、
前記第１シール部と前記第２シール部との間の前記流体リーク経路に連通するように設けられたシール水排出路と、
を備える。
上記（２）の構成によれば、通常運転時、上記シール水注入路から第１シール部より機内側でシール水が注入されるので、機内側の流体がシール部に流入するのを防止できる。また、第１シール部と第２シール部との間に、シール水をハウジングから排出するシール水排出路が設けられるので、シール水を第２シール部の接触式シール面を通過させずにハウジング外へ排出できる。

（３）一実施形態では、前記（１）又は（２）の構成において、
前記第２シール部及び前記第３シール部で形成される前記接触式のシール面は、少なくとも通常運転時に流体を通過させないように構成される。
ランナとシールリングとの間で形成される接触式のシール面間に発生するシール面圧は、通常、シール面の上流側と下流側の差圧、ランナ又はシールリングに付加される押圧力等で決まる。そして、シール面圧の程度によってシール効果が影響される。
上記（３）の構成によれば、接触式シール面をもつ第２シール部及び第３シール部によって、通常運転時の流体の漏出を防止できると共に、ＳＢＯ発生時などの緊急時にシール水の注入が停止したときでも、第２シール部により高温高圧流体の漏れを防止できる。

（４）一実施形態では、前記（１）〜（３）の何れかの構成において、
前記第２シール部で形成される前記接触式のシール面は、前記シール面に到達する流体の温度が３１０℃以下であって、前記流体の圧力が１７．５ＭＰａ以下のとき、前記流体が前記シール面を通過する流量が１ｍ^３／ｈｒ以下となるように構成される。
上記（４）の構成によれば、第２シール部は、流体の温度が３１０℃以下であって、前記流体の圧力が１７．５ＭＰａ以下のとき、前記流体が前記シール面を通過する流量が１ｍ３／ｈｒ以下となるように構成されるので、高温高圧流体が第２シール部に到達したときでも、その漏出を防止できる。

（５）一実施形態では、前記（１）〜（４）の何れかの構成において、
前記第２シール部において、
前記第２シール部をバイパスして前記第２シール部の上流側の前記流体リーク経路と前記第２シール部より下流側の前記流体リーク経路とを連通するバイパス路を備えていない。
上述のように、第１シール部で流体の十分な減圧がなされるため、第２シール部が接触式シール面を有する場合でも第２シール部の上流側で過度の高圧が発生することはない。従って、第２シール部をバイパスする上記バイパス路を設ける必要はない。

（６）一実施形態では、前記（１）〜（５）の何れかの構成において、
前記流体リーク経路に流入する流体が一定以上の温度又は一定以上の圧力となるとき、該流体の温度又は圧力に反応して前記流体リーク経路を閉じるように作動するシャットダウンシールを備えていない。
上記（６）の構成によれば、上述のように、ＳＢＯ発生時などの緊急時にシール水の注入が停止したときでも、第２シール部によりシール部からの高温高圧流体の漏れを防止できるため、シャットダウンシールを備える必要がない。従って、シール部の構成を簡素化でき、かつ低コストに抑えることができる。

（７）一実施形態では、前記（１）〜（６）の何れかの構成において、
前記回転シャフト又は前記回転部材と前記第１シール部、前記第２シール部又は前記第３シール部との間、又は前記第１シール部、前記第２シール部又は前記第３シール部を構成する構成部材間に設けられるＯリングを備え、
前記Ｏリングは耐熱性を有する材料で構成される。
上記（７）の構成によれば、各部材及び各構成部材間に介装されるＯリングを耐熱性を有する材料で構成することで、各部材間及び各構成部材間における高温高圧流体の漏れ防止効果を維持できる。

（８）一実施形態に係る回転機械は、
回転シャフトと、
前記回転シャフト又は前記回転シャフトと共に回転する回転部材の外周側に設けられる前記（１）〜（７）の何れかの構成を有する多段軸シール装置と、
を備える。
上記（８）の構成によれば、上記構成の多段軸シール装置を備えるため、ＳＢＯなどの緊急時にシール水の注入が停止したときでも、第２シール部によりシール部からの高温高圧流体の漏出を防止できる。従って、シャットダウンシールを設ける必要がなくなるため、シール部の構成を簡素化でき、かつ低コストに抑えることができる。

幾つかの実施形態によれば、ＳＢＯ発生時などシール水の注入が停止した緊急時においても、簡易な手段で高温高圧流体の機外への漏出を防止できる。

一実施形態に係る多段軸シール装置を備える回転機械を概略的に示す縦断面図である。 一実施形態に係る多段軸シール装置の一部を示す縦断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、これらの実施形態に記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状及びその相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１は、一実施形態に係る多段軸シール装置１０を概略的に示す縦断面図である。
図１に示すように、多段軸シール装置１０は、回転シャフト１２の外周側に設けられる。多段軸シール装置１０は、回転シャフト１２と回転シャフト１２を囲むように配置されるハウジング１４との間に生じる流体リーク経路Ｐｌに設けられ、機内側から順に設けられる第１シール部１６、第２シール部１８及び第３シール部２０を備えている。
一実施形態では、回転シャフト１２の外周面に設けられ、回転シャフト１２と共に回転するスリーブなどの回転部材（不図示）を備える。この回転部材を備える場合、流体リーク経路Ｐｌは、この回転部材とハウジング１４との間に生じ、第１シール部１６、第２シール部１８及び第３シール部２０は、流体リーク経路Ｐｌに面して該回転部材の外周側に設けられる。

第１シール部１６は、回転シャフト１２の外周面に固定される第１ランナ２２と、ハウジング１４側に固定され、第１ランナ２２との間で非接触式のシール面ｓ１を形成する第１シールリング２４と、を含んで構成される。
第２シール部１８は、回転シャフト１２の外周面に固定される第２ランナ２６と、ハウジング１４側に固定され、第２ランナ２６との間で接触式のシール面ｓ２を形成する第２シールリング２８と、を含んで構成される。
第３シール部２０は、回転シャフト１２に固定される第３ランナ３０と、ハウジング１４側に固定され、第３ランナ３０との間で接触式のシール面ｓ３を形成する第３シールリング３２と、を含んで構成される。
さらに、第３シール部２０にパージ水を供給するパージ水供給路３４と、第３シール部２０に供給されたパージ水ｗｐを排出するパージ水排出路３６とを備える。

上記構成によれば、第１シール部１６が非接触式のシール面ｓ１を形成するため、機内側から流体リーク経路Ｐｌを通って侵入する流体ｆがシール面ｓ１を流通するとき十分に減圧される。従って、第２シール部１８では減圧作用を受け持つ必要がなくなるため、漏出防止効果のある接触式のシール面ｓ２を採用することで漏れを防止できる。こうして、第２シール部１８で実質的に流体リーク経路Ｐｌに侵入した流体ｆの漏れを防止できるため、第３シール部２０には第１シール部１６からのリーク流体が到達しないことになる。第３シール部２０にはパージ水供給路３４からパージ水ｗｐが供給され、このパージ水によってシール面ｓ３を潤滑しかつ冷却することでシール機能を維持できる。また、第３シール部２０は接触式のシール面ｓ３をもつので、万一、リーク流体が到達してもその漏出を防止できる。

多段軸シール装置１０は、一実施形態としてポンプ用シール装置として適用できる。例えば、原子炉の冷却系統に設けられ、高温高圧流体を扱う一次冷却材ポンプなどに適用できる。

図１に示すように、一実施形態に係る回転機械８０は、回転シャフト１２と、回転シャフト１２又は回転シャフト１２と共に回転する回転部材の外周側に設けられる多段軸シール装置１０と、を備える。
回転機械８０は、いくつかの上記実施形態に係る多段軸シール装置１０を備えるため、ＳＢＯなどの緊急時にシール水ｗｓの注入が停止したときでも、回転シャフト１２とハウジング１４との間に設けられるシール部（例えば、第１シール部１６、第２シール部１８及び第３シール部２０で構成される多段軸シール部）からの高温高圧流体ｆの漏出を抑制できる。従って、シャットダウンシールを設ける必要がなくなるため、シール部の構成を簡素化でき、かつ低コストに抑えることができる。
回転機械８０は、例えば、一次冷却材ポンプなどに適用できる。

一実施形態では、図１に示すように、第１シール部１６より機内側で流体リーク経路Ｐｌにシール水ｗｓを供給するシール水注入路３８と、第１シール部１６と第２シール部１８との間の流体リーク経路Ｐｌに連通するように設けられたシール水排出路３９とを備える。通常運転時、シール水注入路３８から加圧されたシール水ｗｓが流体リーク経路Ｐｌに供給されるため、機内側から流体リーク経路Ｐｌに流入しようとする流体ｆの侵入を抑制できる。シール水注入路３８から供給されたシール水ｗｓは、流体リーク経路Ｐｌを通り、シール水排出路３９から排出される。

この実施形態によれば、通常運転時、シール水注入路３８から供給されるシール水ｗｓによって、機内側の流体ｆが第１シール部１６に流入するのを防止できると共に、第１シール部１６と第２シール部１８との間にシール水排出路３９が設けられるので、シール水ｗｓを第２シール部１８を通過することなく、ハウジング１４から外部に排出できる。これによって、第２シール部１８のシール面ｓ２を接触式として流体ｆの通過をなくすことができる。

一実施形態では、図１に示すように、シール水注入路３８は、第１シール部１６より機内側に位置し、かつ第１シール部１６に近接したフランジ１５に設けられる。これによって、シール水注入路３８から供給したシール水ｗｓで第１シール部１６と機内側との流体リーク経路Ｐｌを遮断できる。

一実施形態では、シール水供給部４０を備える。シール水供給部４０は、シール水注入路３８及びシール水排出路３９に接続されるシール水循環路４２を備え、シール水循環路４２にシール水ｗｓを貯留可能なタンク４４が設けられる。タンク４４とシール水注入路３８との間のシール水循環路４２にポンプ４６が設けられる。タンク４４に貯留されたシール水ｗｓは、ポンプ４６によって加圧されてシール水注入路３８を介して流体リーク経路Ｐｌに供給される。流体リーク経路Ｐｌに供給されたシール水ｗｓは、第１シール部１６のシール面ｓ１を通り、シール水排出路３９を介してタンク４４に戻される。

一実施形態では、図１に示すように、パージ水供給路３４を介して第３シール部２０にパージ水ｗｐ（例えば純水）を供給するためのパージ水供給部５０を備える。パージ水供給部５０は、パージ水ヘッドタンク５２と、パージ水ヘッドタンク５２とパージ水供給路３４とに接続された連絡路５４とを含んで構成される。
パージ水ヘッドタンク５２に貯留されたパージ水ｗｐは、連絡路５４及びパージ水供給路３４を介して第３シール部２０より上流側の流体リーク経路Ｐｌに供給される。第３シール部２０にパージ水ｗｐを供給することで、シール面ｓ３の潤滑を保ち、かつシール面ｓ３を冷却する。これによって、第３シール部２０のシール機能を維持できる。第３シール部２０に供給されたパージ水ｗｐは、パージ水排出路３６を介してドレンタンク５８に排出される。

一実施形態では、パージ水ヘッドタンク５２は、多段軸シール装置１０より高所に設けられる。そして、パージ水ヘッドタンク５２と第３シール部２０との水頭高さの差を利用して、パージ水ｗｐを第３シール部２０に供給する。
これによって、ポンプなどの動力装置が不要になるので、動力削減と低コスト化とが可能になる。

一実施形態では、第３シール部２０より下流側の流体リーク経路Ｐｌに連通する流体リークオフライン６０が設けられる。
上述のように、上記各実施形態において、第３シール部２０のシール面ｓ３から機外側へ漏出する流体ｆは実質的になくなるが、万一、シール面ｓ３から流体ｆが漏れたときを想定して、流体リークオフライン６０が設けられている。流体リークオフライン６０はドレンタンク５８に接続され、シール面ｓ３から漏れた流体ｆは、流体リークオフライン６０を介してドレンタンク５８に排出される。

一実施形態では、第２シール部１８及び第３シール部２０で形成される接触式のシール面ｓ２及びｓ３は、少なくとも通常運転時に流体ｆを通過させないように構成される。第２シール部１８の第２ランナ２６と第２シールリング２８との間で形成される接触式のシール面ｓ２、及び第３シール部２０の第３ランナ３０と第３シールリング３２との間で形成される接触式のシール面ｓ３の間に発生するシール面圧は、通常、シール面の上流側と下流側の差圧、ランナ又はシールリングに付加される押圧力等で決まる。そして、このシール面圧の程度によってシール効果が影響される。
この実施形態によれば、第２シール部１８及び第３シール部２０では、通常運転時の流体ｆの漏れを防止できると共に、ＳＢＯ発生時などの緊急時にシール水ｗｓの注入が停止したときでも、第２シール部１８により高温高圧流体ｆの漏れを防止できる。

一実施形態では、第２シール部１８において、第２シールリング２８に第２ランナ２６に向かう弾性力を付与する付勢部材６２が設けられる。また、第３シール部２０において、第３シールリング３２に第３ランナ３０に向かう弾性力を付与する付勢部材６４が設けられる。付勢部材６２及び６４は、例えば、コイルバネのようなバネ部材で構成される。付勢部材６２及び６４の弾性力を調節することで、少なくとも通常運転時に流体ｆを通過させないシール面を形成できる。

上述のように、従来、接触式シール面と言っても、通常、シール面の上流側が比較的高圧となったときは、上流側が過度に高圧となるのを回避するため、漏れを許容するように構成されている。あるいは、高圧発生を回避する別な手段として、シール部の上記側と下流側とを連通するバイパス路が設けられる。

一実施形態では、第２シール部１８で形成される接触式のシール面ｓ２は、シール面ｓ２に到達した流体ｆの温度が３１０℃以下であって、かつ流体ｆの圧力が１７．５ＭＰａ以下のとき、流体ｆがシール面ｓ２を通過する流量が１ｍ^３／ｈｒ以下となるように構成される。
この実施形態によれば、第２シール部１８は、温度が３１０℃以下であって、かつ圧力が１７．５ＭＰａ以下の高温高圧流体ｆが第２シール部１８に到達したときでも、実質的に高温高圧流体ｆの漏れを抑制できる。
一実施形態では、高温高圧流体ｆの漏れを抑制可能なシール面ｓ２を形成する第２ランナ２６は、例えば、超硬合金などの剛性が大きい材料で構成される。

一実施形態では、第２シール部１８において、第２シール部１８をバイパスして第２シール部１８の上流側の流体リーク経路Ｐｌと第２シール部１８より下流側の流体リーク経路Ｐｌとを連通するバイパス路６６を備えていない。
シール部が接触式のシール面を有し、該シール面からの流体の漏出を実質的になくすようにしたとき、流体の流れをなくすことで、上流側の圧力が過大となるのを防止するために、通常、図1に示すバイパス路６６のように、シール面の上流側と下流側とを連通するバイパス路が設けられる。
これに対し、上記実施形態によれば、上述のように、第１シール部１６で流体ｆが十分に減圧されるため、第２シール部１８が接触式シール面ｓ２を有する場合でも、第２シール部１８の上流側で過度の高圧が発生することはない。従って、第２シール部１８をバイパスするバイパス路６６を設ける必要はない。

一実施形態では、流体リーク経路Ｐｌに流入する流体ｆが一定以上の温度又は一定以上の圧力となるとき、流体ｆの温度又は圧力に反応して流体リーク経路Ｐｌを閉じるように作動する緊急用のシャットダウンシールを備えていない。
上述した幾つかの実施形態においては、ＳＢＯ発生時などの緊急時にシール水ｗｓの注入が停止したときでも、多段軸シール装置１０は、高温高圧流体の漏れを防止できるため、シャットダウンシールを設ける必要がない。従って、多段軸シール装置１０の構成を簡素化でき、かつ低コストに抑えることができる。

図２は、一実施形態に係る第２シール部１８を示す縦断面図である。同図において、シール水排出路３９は省略されている。
一実施形態では、図２に示すように、回転シャフト１２（又は回転シャフト１２の外周面に例えばスリーブなどのように回転シャフト１２と共に回転する回転部材１３が設けられた場合、該回転部材１３）と第１シール部１６、第２シール部１８又は第３シール部２０との間、あるいは第１シール部１６、第２シール部１８又は第３シール部２０を構成するランナ、シールリング等の構成部材間に、これら部材間をシールするために、Ｏリング６８及び７０が設けられる。
Ｏリング６８及び７０は耐熱性を有する材料で構成される。

この実施形態によれば、各部材及び各構成部材間に介装されるＯリングを耐熱性を有する材料で構成することで、各部材間及び各構成部材間における高温高圧流体の漏れ防止効果を維持できる。
Ｏリング６８及び７０は、例えば、シリコンゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム等で構成される。

一実施形態では、ハウジング１４の一部を構成するシールハウジング７４及び回転シャフト１２と第２シールリング２８との間に延在するインサート７２が設けられ、インサート７２は、第２シールリング２８を一方から支持する。Ｏリング６８は、第２シールリング２８とインサート７２との間に介装され、Ｏリング７０は、ハウジング１４とシールハウジング７４との間に介装されている。
このように、各部材間に耐熱性を有するＯリング６８及び７０が設けられるため、各部材間で高温高圧流体の漏れ防止効果を維持できる。

幾つかの実施形態に係る多段軸シール装置は、例えば、ポンプなどの回転機械全般に適用でき、ＳＢＯ発生時などシール水の注入が停止した緊急時においても、シャットダウンシールを用いない簡易な手段で流体の機外への漏れを防止できる。

１０ 多段軸シール装置
１２ 回転シャフト
１３ 回転部材
１４ ハウジング
１５ フランジ
１６ 第１シール部
１８ 第２シール部
２０ 第３シール部
２２ 第１ランナ
２４ 第１シールリング
２６ 第２ランナ
２８ 第２シールリング
３０ 第３ランナ
３２ 第３シールリング
３４ パージ水供給路
３６ パージ水排出路
３８ シール水注入路
３９ シール水排出路
４０ シール水供給部
４２ シール水循環路
４４ タンク
４６ ポンプ
５０ パージ水供給部
５２ パージ水ヘッドタンク
５４ 連絡路
５８ ドレンタンク
６０ 流体リークオフライン
６２、６４ 付勢部材
６６ バイパス路
６８、７０ Ｏリング
７２ インサート
７４ シールハウジング
８０ 回転機械
Ｐｌ 流体リーク経路
ｆ 流体
ｓ１、ｓ２、ｓ３ シール面
ｗｓ シール水
ｗｐ パージ水

Claims (8)

1. 回転シャフト又は該回転シャフトと共に回転する回転部材の外周側に設けられる多段軸シール装置であって、
   前記回転シャフト又は前記回転部材と、前記回転シャフト又は前記回転部材を囲むように配置されるハウジングとの間に生じる流体リーク経路に、機内側から順に設けられる第１シール部、第２シール部及び第３シール部を備え、
   前記第１シール部は、前記回転シャフト又は前記回転部材に固定される第１ランナと、前記ハウジング側に固定され、前記第１ランナとの間で非接触式のシール面を形成する第１シールリングと、を含んで構成され、
   前記第２シール部は、前記回転シャフト又は前記回転部材に固定される第２ランナと、前記ハウジング側に固定され、前記第２ランナとの間で接触式のシール面を形成する第２シールリングと、を含んで構成され、
   前記第３シール部は、前記回転シャフト又は前記回転部材に固定される第３ランナと、前記ハウジング側に固定され、前記第３ランナとの間で接触式のシール面を形成する第３シールリングと、を含んで構成され、
   さらに、前記第３シール部にパージ水を供給するパージ水供給路と、
   前記第３シール部に供給された前記パージ水を排出するパージ水排出路と、
   を備えることを特徴とする多段軸シール装置。
2. 前記第１シール部より機内側で前記流体リーク経路にシール水を供給するシール水注入路と、
   前記第１シール部と前記第２シール部との間の前記流体リーク経路に連通するように設けられたシール水排出路と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の多段軸シール装置。
3. 前記第２シール部及び前記第３シール部で形成される前記接触式のシール面は、少なくとも通常運転時に流体を通過させないように構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の多段軸シール装置。
4. 前記第２シール部で形成される前記接触式のシール面は、前記シール面に到達する流体の温度が３１０℃以下であって、前記流体の圧力が１７．５ＭＰａ以下のとき、前記流体が前記シール面を通過する流量が１ｍ^３／ｈｒ以下となるように構成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の多段軸シール装置。
5. 前記第２シール部において、
   前記第２シール部をバイパスして前記第２シール部の上流側の前記流体リーク経路と前記第２シール部より下流側の前記流体リーク経路とを連通するバイパス路を備えていないことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の多段軸シール装置。
6. 前記流体リーク経路に流入する流体が一定以上の温度又は一定以上の圧力となるとき、該流体の温度又は圧力に反応して前記流体リーク経路を閉じるように作動するシャットダウンシールを備えていないことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の多段軸シール装置。
7. 前記ハウジングを構成するハウジング構成部材間、前記ハウジング構成部材と前記第１シール部、前記第２シール部又は前記第３シール部を構成するシール構成部材との間、又は前記シール構成部材間に設けられるＯリングを備え、
   前記Ｏリングは耐熱性を有する材料で構成されることを特徴とする請求項１乃至６何れか一項に記載の多段軸シール装置。
8. 回転シャフトと、
   前記回転シャフト又は前記回転シャフトと共に回転する回転部材の外周側に設けられる請求項１乃至７何れか一項に記載の多段軸シール装置と、
   を備えることを特徴とする回転機械。

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