JP2020525733A - シーリングを設ける方法及びシーリングシステム - Google Patents

シーリングを設ける方法及びシーリングシステム Download PDF

Info

Publication number
JP2020525733A
JP2020525733A JP2019572003A JP2019572003A JP2020525733A JP 2020525733 A JP2020525733 A JP 2020525733A JP 2019572003 A JP2019572003 A JP 2019572003A JP 2019572003 A JP2019572003 A JP 2019572003A JP 2020525733 A JP2020525733 A JP 2020525733A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sealing
recess
sealing element
machine
cavity
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
Application number
JP2019572003A
Other languages
English (en)
Inventor
ピエリ、マルコ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nuovo Pignone Technologie SRL
Original Assignee
Nuovo Pignone Technologie SRL
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nuovo Pignone Technologie SRL filed Critical Nuovo Pignone Technologie SRL
Publication of JP2020525733A publication Critical patent/JP2020525733A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F01D11/14Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F01D11/14Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing
    • F01D11/16Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing by self-adjusting means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08Sealings
    • F04D29/16Sealings between pressure and suction sides
    • F04D29/161Sealings between pressure and suction sides especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/164Sealings between pressure and suction sides especially adapted for elastic fluid pumps of an axial flow wheel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/30Retaining components in desired mutual position
    • F05D2260/38Retaining components in desired mutual position by a spring, i.e. spring loaded or biased towards a certain position
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00Materials; Properties thereof
    • F05D2300/50Intrinsic material properties or characteristics
    • F05D2300/501Elasticity

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)

Abstract

機械に対するシーリングシステム(1)は、方向(D)に沿って前後に移動可能であり、第1及び第2の表面(42、43)を伴う第1の凹部(41)を含むシーリング要素(4)と、第1及び第2の表面(22、23)を伴う第2の凹部(21)を含む機械のアセンブリのコンポーネント(2)と、弾性要素(5)と、を含む。第1及び第2の凹部(41、21)は互いに面する。弾性要素(5)は第1の凹部(41)の内部に部分的に収容され、第2の凹部(21)の内部に部分的に収容されて、コンポーネント(2)に対してシーリング要素(4)が位置する場所に応じて、第1及び第2の表面(42、22、43、23)に力を印加する。【選択図】図1

Description

本明細書で開示する主題の実施形態は、シーリングを設ける方法、シーリングシステム、及びそれらを用いた機械に対応する。
機械にはシーリングシステムが必要であることが多い。
「オイル&ガス」の分野では、機械(特にターボ機械)のシーリングシステムに対する要求は非常に高い。
機械の通常動作の間、機械のシーリング要素と、対応するコンポーネントとの間の隙間はできる限り小さくなければならない。
いずれにしても、一般的に、隙間が非常に小さいと機械の組立てがより難しくなる。
さらに、一般的に、機械のシーリング要素と対応コンポーネントとの間に小さい隙間が存在する場合、何らかの理由で要素及び/またはコンポーネントがそれらの理想的な位置にないときには、要素とコンポーネントとの間の衝突が生じる可能性が高くなる。要素及び/またはコンポーネントの非理想的な位置は、たとえば、機械内の振動及び機械内の温度分布、より正確には温度分布によって生じたズレ/変形に起因し得る。このような衝突が起こると、要素及び/またはコンポーネントに対する損傷が生じ得る。
前述の欠点を伴わずに小さい隙間を有することが望ましい。
従来技術の解決方法(たとえば、米国特許第5603510号及び米国特許第8113771号に開示されたもの)によれば、シーリング要素は機械のコンポーネントによって押されると戻り得る。このような戻る動きは弾性要素によって抑制される。このようにして、衝突または接触に起因する損傷の可能性は減る。
いずれにしても、これらの従来技術の解決方法では、機械のシーリング要素とコンポーネントとの間の衝突または接触の可能性を減らすことはできない。
本明細書で開示する主題の第1の実施形態は、シーリングを設ける方法に関する。
このような第1の実施形態によれば、本方法によって機械内部にシーリングが設けられる。本方法には、機械の動作中にシーリング要素を動かして、機械の流体がシーリング要素に圧力を第1の方向に印加し、機械のアセンブリがシーリング要素に押圧力を第2の方向に印加するようにすることと、圧力と押圧力とのバランスを取ることであって、バランスを取ることは、圧力及び押圧力の両方を抑制するようにシーリング要素に作用するように配設された機械の弾性要素から生じる、バランスを取ることと、が含まれる。
本明細書で開示する主題の第2の実施形態はシーリングシステムに関する。
このような第2の実施形態によれば、シーリングシステムには、方向に沿って前後に移動可能であり、第1の表面と第2の表面とを伴う第1の凹部を含むシーリング要素と、第1の表面と第2の表面とを伴う第2の凹部を含む機械のアセンブリのコンポーネントと、弾性要素であって、第1及び第2の凹部は、第1の凹部の第1の表面が第2の凹部の第1の表面に近く、第1の凹部の第2の表面が第2の凹部の第2の表面に近くなるように、互いに面し、弾性要素は、第1の凹部の内部に部分的に収容され、第2の凹部の内部に部分的に収容されて、コンポーネントに対してシーリング要素が位置する場所に応じて、第1の表面及び第2の表面に力を印加する、弾性要素と、ローターブレードシュラウドのアセンブリによって形成された連続的な周面であって、ローターブレードシュラウドは、シーリング要素のシール面によって形成された連続的な周面とともに流体室を形成する、周面と、が含まれる。圧力は、流体室間に存在する圧力差によって発生する。
第3の本明細書で開示する主題の実施形態は機械に関する。
このような第3の実施形態によれば、機械、特にターボ機械、より特に蒸気タービンは、前述の方法を実施し及び/または前述のシーリングシステムを含む。
添付図面は、本明細書に組み込まれて本明細書の不可欠な部分を構成するが、本発明の典型的な実施形態を例示し、発明を実施するための形態とともにこれらの実施形態を説明するものである。
図1は、説明を目的としたシーリングシステムの実施形態の概略縦断面図である。 図2は、弾性要素を省いたいくつかの単純化を伴う図1に対応する図である。 図3は、実質的に非圧縮の弾性要素を伴う図2に対応する図である。 図4は、圧力によって圧縮された弾性要素を伴う図2に対応する図である。 図5は、押圧力によって圧縮された弾性要素を伴う図2に対応する図である。 図6は、図1の実施形態の概略断面図である。 図7は、シーリングシステムの別の実施形態の概略縦断面図である。 図8は、第1の可能性(すなわち、弾性要素の第1の実施形態)による図7の実施形態の3次元部分図である。 図9は、第2の可能性(すなわち、弾性要素の第2の実施形態)による図7の実施形態の3次元部分図である。
典型的な実施形態の以下の説明では添付図面を参照する。
以下の説明は本発明を限定するものではない。その代わりに、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって規定される。
明細書の全体に渡って「一実施形態」または「実施形態」に言及した場合、実施形態に関連して記載した特定の特徴、構造、または特性が、開示した主題の少なくとも1つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、明細書の全体に渡っていろいろな場所で語句「一実施形態では」または「実施形態では」が現れても、必ずしも同じ実施形態に言及するわけではない。さらに、1つ以上の実施形態において、特定の特徴、構造、または特性を任意の好適な方法で組み合わせてもよい。
なお本発明は、通常、ターボ機械、特に蒸気タービンに適用されることに注意されたい。いずれにしろ、他の機械への適用は除外するべきではない。
図1に、機械内のシーリングシステム1を非常に概略的に示す。機械の第1のコンポーネント2と、機械の第2のコンポーネント3と、機械の内部ゾーンBを機械の内部ゾーンCから分離して、コンポーネント3に対するシーリングをもたらすシーリング要素4とがある。ゾーンBには流体が含まれ、ゾーンCには流体が含まれる。通常、ゾーンB及びCには同じ流体が含まれる。通常、ゾーンB内の流体の圧力はゾーンC内の流体の圧力とは異なる。
機械の動作中にシーリング要素4は動いてもよい。特に、方向D(図1の垂直方向)に沿って前後に動いてもよい。
図1では、機械の第3のコンポーネント6が存在する。コンポーネント2及び6は機械の同じアセンブリのコンポーネントであってもよい。
図1の実施形態では、コンポーネント2及び6によって、方向Dに沿って要素4がスライドし得るガイドが画定される。
図1の実施形態では、コンポーネント2、コンポーネント6、及び要素4(特にその表面44)は、要素4の第1のサイドに位置して機械の動作中に加圧流体を含むように設計された機械の内部空洞Aを画定することに寄与する。
要素4の第2のサイドには、コンポーネント3に面するシール面45が存在する。
コンポーネント2は通常、機械の動作中は静止している。
機械の動作中に、コンポーネント3は静止していてもよいし、または移動可能(たとえば回転する)であってもよい。
機械の動作中、コンポーネント6は通常、静止している。
シーリング要素4には凹部41が含まれ、第1の表面42(図1の上面)と第2の表面43(図1の下面)とを伴う。表面43は表面42の反対側である。
コンポーネント2には凹部21が含まれ、第1の表面22(図1の上面)と第2の表面23(図1の下面)とを伴う。表面23は表面22の反対側である。
また弾性要素5も存在する。通常、シーリングシステムには、たとえば、2つ、または3つ、または4つ、または5つ、または6つ、または7つ、または8つ以上の複数の弾性要素が含まれる。
凹部21及び41は、任意の時点で、表面22が表面42に近くて表面43から遠くなり、表面23が表面43に近くて表面42から遠くなるように、互いに面している。機械が動作していないとき(たとえば図3)、表面22は表面42と完全に位置合わせされて、表面23は表面43と完全に位置合わせされている。機械が動作しているとき(たとえば図4及び図5)、表面22は表面42と実質的に位置合わせされ、表面23は表面43と実質的に位置合わせされている。
弾性要素5は、凹部21の内部に部分的に収容され、凹部41の内部に部分的に収容されていて(図1を参照)、コンポーネント2に対してシーリング要素4が位置する場所に応じて、表面42、43、22、23に力を印加する。たとえば、図3に示す位置において、シーリング要素4によって、すべての表面42、43、22、23に小さい力が同時に印加される。なぜならば、シーリング要素4は好ましくはわずかに事前圧縮されているからである。図4に示す位置において、シーリング要素4によって、すべての表面23、42に力が同時に印加される(しかし表面22、43には印加されない)。図5に示す位置において、シーリング要素4によって、すべての表面22、43に力が同時に印加される(しかし表面23、42には印加されない)。要素5が、凹部21の内部に部分的に、また凹部41の内部に部分的に挿入されている(図2及び図3を比較のこと)。なお、図3の実施形態によれば、要素5と要素2及び4との間に横方向のギャップが存在するが、それらのサイズは非常に小さくてもよく、図3では誇張されていることに注意されたい。
なお、機械が動作しているときには、シーリング要素4はその位置を変えてもよいことに注意されたい。図4に示す位置は、その最も低い位置(たとえば機械の回転軸に最も近い)であってもよく、図5に示す位置は、その最も高い位置(たとえば機械の回転軸から最も遠い)であってもよい。これについては、以下でより良好に説明する。
シーリング要素4は、機械の流体(通常、機械の作動流体)による第1の方向におけるシーリング要素4に対する圧力F1(図1の矢印を参照)に起因して、またコンポーネント3による第2の方向におけるシーリング要素4に対する任意の押圧力F2(図1の矢印を参照)に起因して、機械の動作中に移動可能である。第2の方向は第1の方向と反対方向である。押圧力F2が要素4に作用するのは、要素4がコンポーネント3と接触している場合のみである。通常状態では、これは起こらないはずである。圧力F1は要素4に、動作中(たとえば、ターボ機械の回転中)の任意の時点で作用する。機械が動作していないときには圧力F1はない。
弾性要素5はシーリング要素4に作用し、圧力F1及び押圧力F2の両方を抑制するように配設されている。
図1に見られるように、一般的に、ゾーンA、B、及びC内には3つの異なる圧力がある。力F1の大きさは、これら3つの圧力とこれらの圧力を受ける領域とに依存する。力F1は、シーリング要素4の第1のサイド(特に作動面44)に作用すると考えてもよい。力F2は、シーリング要素4の第2のサイド(特にシール面45)に作用すると考えてもよい。いくつかの典型的な実施形態によれば、機械の動作中に、ゾーンAにおける圧力は、ゾーンBにおける圧力とほとんど等しくて、ゾーンCにおける圧力よりも大きい(たとえば、空洞AがゾーンBと流体連絡している)か、またはゾーンAにおける圧力は、ゾーンCにおける圧力とほとんど等しくて、ゾーンBにおける圧力よりも大きい(たとえば、空洞AがゾーンCと流体連絡している)。他の実施形態によれば、機械の動作中に、ゾーンAにおける圧力は、ゾーンBにおける圧力及びゾーンCにおける圧力よりも大きい。これらの場合、空洞Aは加圧流体の供給源と流体連絡している。
なお、ゾーンA、B、及びCにおける圧力は機械の動作中に変化し得る。
機械が動作していないときは、ゾーンA、B、及びC内の圧力は大気圧にほぼ等しく、シーリング要素4は図3に示す位置にある。シール面45はコンポーネント3の表面から比較的大きい距離にある。大きな隙間が存在し、したがって組立てが容易である。
機械が動作しているときには、このような圧力が(ゾーンB及びC内の圧力に対して)ゾーンA内に形成されて、図4に示すようにシーリング要素4がコンポーネント3に向かって動くようにするべきである。シール面45はコンポーネント3の表面から比較的短い距離にある。短い距離とは、圧力F1が、要素5に起因する弾性力と等しくて反対方向になるようなものである。小さい隙間が存在し、したがってゾーンB及びCの間に小さい漏れがあったとしても機械の性能は良好である。
隙間はゾーンAにおける圧力を通して制御してもよい。したがって、隙間を機械の動作条件に適応させてもよい。なお、たとえば、ターボ機械を立ち上げ及び立ち下げる間に振動が生じるため、回転部分と固定部分との間で衝突が起きる危険性を減らすためにより大きい隙間を有することが望ましいことに注意されたい。なお、ターボ機械が冷却段階で、低速度で回転する間に不均一な変形が生じるため、回転部分と固定部分との間で衝突が起きる危険性を減らすために、より大きい隙間があることが望ましいことに注意されたい。
前述したような隙間調整があっても、何らかの理由により、要素2及び/または要素3の位置の変化に起因して要素3がシーリング要素4と衝突した場合でも、要素4は図5に示すように戻り得て、このような衝突によってコンポーネント3にもシーリング要素4にも損傷が生じることはない。この場合、弾性要素5によって衝撃が吸収される。図5に見られるように、要素4の戻る動きに対して多くの余地が存在する。
図1〜図5に断面を示す。
本発明によるシーリング要素には、1つ以上の線状の細長い要素が含まれていてもよいが、より典型的には、1つ以上の円弧状の細長い要素(たとえば、図6に示す要素4)が含まれていてもよい。
図6のシーリングシステムには4つの円弧状の細長いシーリング要素が含まれる。それぞれ円形状で、約90°幅であるため、「シーリング要素セクタ」または「要素セクタ」と言ってもよい。図6では、それらのうちの1つを正面図で完全に示し(すなわち要素セクタ4−1)、それらのうちの2つを正面図で要素セクタ4−1の両側に部分的に示す(すなわち、要素セクタ4−2及び4−3)。このようなシステムによって周方向のシーリングが得られる。たとえば、2〜20の任意の数である、異なる数の要素セクタ(通常、同じ幅)が可能である。
図6の各シーリング要素には、その長さの全体に沿って円弧状の凹部41が含まれている。要素の断面は一様であり、すなわちその長さ全体に沿って同じである(図1〜図5を参照)。
図6のシーリング要素はそれぞれ、たとえば、凹部41の内部に部分的に収容された2つの弾性要素5に対応付けられる。図6では、各弾性要素5は「マスタッシュスプリング」であり、非常に優利である。マスタッシュ形状スプリングには、1つの大きいサイズの円弧が、その大きいサイズの円弧と逆方向に湾曲した2つの小さいサイズの円弧の間に含まれている。
異なる有利な数及び/または異なる有利な形状のバネが可能である。たとえば、そのバネまたは各バネは「ウェーブスプリング」または「プレートスプリング」であってもよい。「プレートスプリング」は「マスタッシュスプリング」と同様であるが、2つの小サイズの円弧の代わりに、2つの直線状のセグメントを含んでいる。
シーリング要素のこのような細長い形状によって、バネの静止サイズに対してバネを大きく変形させることができる。たとえば、図3について考えると、表面42及び43間の距離が4.5mmである場合には、要素5の変形は1.5mmに達し得る。
他のそれほど有利ではない形状は、たとえば、螺旋バネ、カップスプリング、皿バネ、ストリップスプリングである。
図6には、停止要素である要素7も概略的に示す。停止要素は、凹部21及び凹部41内に位置し、凹部に沿って弾性要素5が滑ることを避けるために配設されている。図6では、たとえば、要素セクタ4−1の凹部41に対応付けられる3つの停止要素7が存在する。それらのうちの2つは凹部41の端にあり、それらのうちの1つは凹部41の中間位置にある。図6に見られるように、バネ5が半径方向に圧縮されていないときには、バネの端部と停止要素との間に多少のバックラッシュがある。逆に、バネ5が半径方向に大きく圧縮されているときには、バネの端部は停止要素と接触している。言い換えれば、バネ5が横方向に(すなわち、図6の実施形態では半径方向に)圧縮されると、前述のバックラッシュのおかげで長手方向に(すなわち、図6の実施形態では周囲方向に)拡張する場合がある。
説明した解決方法には、米国特許第5603510号による従来技術の解決方法に対していくつかの優位点がある。たとえば、従来技術の解決方法における3つの弾性要素(たとえば、図1の要素203a、203b、209を参照)の代わりに1つの弾性要素のみが必要であり、従来技術の解決方法では移動シーリング要素のフランジの上下にスペースが必要であるのに対して(たとえば、図2の空洞107の内部のフランジ123を参照)、設計は非常にコンパクトであり、従来技術の解決方法ではシーリング要素の位置決めが3つのバネの弾性定数に依存するのに対して(たとえば、図2を参照)、ケースに対するシーリング要素の完全な位置決めが自動的に得られる。
いま説明した解決方法には、米国特許第5603510号による従来技術の解決方法と同様に、米国特許第8113771号による従来技術の解決方法に対していくつかの優位点がある。詳細には、はるかに単純である。
以下では、特に図7、図8、及び図9を参照する。これらは、図1〜図6のうちの1つと同様の実施形態に言及している。したがって、以前の実施形態に関連してすでに述べた多くの考察(たとえば、圧力、力などについて)が本実施形態にも適用される。
図7に示すのは、シーリングシステム701の部分縦断面図であり、特に、円弧状(図6と同様)のシーリング要素740と、やはり円弧状(図6と同様)の要素740の凹部741に部分的に収容された少なくとも1つの弾性要素750とを含む蒸気タービンに対するものである。ローターブレードシュラウド735及び736のアセンブリ3によって形成される連続的な周面は、シーリング要素4のシール面45によって形成される連続的な周面とともに、流体室747を形成する。流体室747では、シール面45がローターブレードシュラウド735及び736と面する。圧力F1は、流体室Aと流体室747との間に存在する圧力差によって発生する。
図8に示すのは、第1の可能性による図7の実施形態の3次元部分図であり、すなわち、弾性要素はウェーブスプリング750−Aである。
図9に示すのは、第2の可能性による図7の実施形態の3次元部分図であり、すなわち、弾性要素はマスタッシュスプリング750−Bである。図9には、マスタッシュスプリングの半分のみを示す。凹部721及び741の内部にはこの第2の可能性により他方のマスタッシュスプリングが存在する。
図7〜図9の実施形態を説明する際、用語「内部の」は「タービンの回転軸により近い」を意味し、「内側に」は「タービンの回転軸に向かって」を意味し、「外部の」は「タービンの回転軸からより遠い」を意味し、「外側に向けて」は「タービンの回転軸から離れている」を意味する。
図7に、シーリングシステム701が取り付けられた蒸気タービンステータアセンブリのケース720の一部を示す。蒸気タービンステータアセンブリの第1の組のステータブレード(システム701の左側)に対する第1のシート702と、蒸気タービンステータアセンブリの第2の組のステータブレード(システム701の右側)に対する第2のシート703とがある。シーリングシステム701は、蒸気タービンロータアセンブリ730のシュラウド部分732にある。図では、ローターブレード734の外部部分のみを示している。一例として、シュラウド部分732には、1つの内面735と、軸方向に離間に配置された1つの外面736とが含まれ、それらの間にステップが存在する。ロータアセンブリ730の上流(すなわち、図の左側)の圧力は、ロータアセンブリ730の下流(すなわち、図の右側)の圧力よりも高い。
シーリングシステム701は、ケース720のシート(すなわち、空洞710)の内部にほとんど完全に収容されている。このシートはシート702と703との間に配置され、それらから軸方向に離間に配置されている。シーリングシステム701のシーリング要素740の内部部分743のみが、シートから内側に突き出ている。内部部分743は、たとえば2つのシール面745及び746とそれらの間の凹室747とを伴うラビリンスシールである。
空洞710には、外部部分(図の頂部)と内部部分(図の底部)とが含まれる。外部部分は内部部分よりもわずかに大きい(周囲方向に)。図7の断面図について考えると、空洞710の外部部分及び内部部分の断面は矩形である。第1のサイド(図の右側)では、矩形の側面が位置合わせされ、第2のサイド(図の左側)では、内部の矩形の側面が外部の矩形の側面に対して凹状である。空洞部分のサイズが異なっているために、シーリング要素740に対する停止面として用い得る少なくとも1つの表面712が存在する。また空洞710の外部部分の外面719もシーリング要素740に対する停止面として用い得る。
シーリング要素740には、中間または本体部分748、内部部分743(すでに前述した)、及び外部部分744が含まれる。外部部分は中間部分よりもわずかに大きい(周囲方向に)。図7の断面図について考えると、要素740の外部部分及び内部部分の断面は矩形である。第1のサイド(図の右側)では、矩形の側面は位置合わせされ、第2のサイド(図の左側)では、内部の矩形の側面が外部の矩形の側面に対して凹状である。シーリング要素部分のサイズが異なっているために、シーリング要素740に対する停止または当接面として用い得るシーリング要素740の外部部分744の少なくとも1つの表面742が存在する。またシーリング要素740の外部部分744の外面749もシーリング要素740に対する停止または当接面として用い得る。
シーリング要素740には横方向の凹部741が含まれる。ケース720には横方向の凹部721が含まれる。少なくとも1つの弾性要素750が、凹部721及び741の内部に部分的に収容されている。弾性要素750は図1〜図6と同様に位置し作用する。弾性要素は参照番号5であり、凹部は参照番号21及び41である。弾性要素750は、ケース720及び要素740の両方に半径方向(図の垂直方向)に接触するように配設され、それらに半径方向の力を印加する。軸方向(図の水平方向)では、弾性要素750は、ケース720及び要素740の両方に接触するかまたは非常に近いが、それらにそれほどの軸力を印加することはない。
シーリング要素740は、図1〜図6の実施形態と同様に、方向Dに沿って前後にスライドするように配設されている。より正確には、シーリング要素740の中間部分748は、空洞710の内部部分によってガイドされてその内部をスライドし、一方で、シーリング要素740の外部部分744は、空洞710の外部部分によってガイドされてその内部をスライドする。
図7に見られるように、シーリング要素740とケース720との間の第1の横方向の隙間(図の右側)はゼロであるかまたはゼロに近く、空洞710(特に、表面719及び749間のゾーンA)とアセンブリ730の下流のタービンのゾーンCとの間の流体連結は可能にしていない。一方で、シーリング要素740とケース720との間の第2の横方向の隙間(図の左側)は、空洞710(特に、表面719及び749間のゾーンA)とアセンブリ730の上流のタービンのゾーンBとの間の流体連結を可能にしている。
シール面745はシュラウド部分732の内面735と面し、シール面746はシュラウド部分732の外面736と面する。
室747内部の圧力は、アセンブリ730の第1のサイド(すなわち、ゾーンB)上の上流圧力と、アセンブリ730の第2のサイド(すなわち、ゾーンC)上の下流圧力との間の中間である。
シーリング要素740は、弾性要素750によって抑制される任意の半径方向の圧力及び任意の半径方向の押圧力に起因して動く。
さらに、シーリング要素740の動きは半径方向において1つまたは2つの止め具によって限定される。図7の実施形態では、シーリング要素は、その表面742が表面712に当接するまで、ロータアセンブリ730に向かって半径方向に動いてもよい。図7の実施形態では、シーリング要素は、その表面749が表面719に当接するまで、ロータアセンブリ730から離れるように半径方向に動いてもよい。
本発明によるシーリングシステムは通常、ターボ機械、特に蒸気タービンに適用される。いずれにしろ、他の機械への適用は除外するべきではない。
たとえば、図7を参照して、システム701のようなシーリングシステムを、タービン(特に蒸気タービン)の段に配置してもよい。図7の場合、要素732はロータ730のシュラウドであり、要素740によって、タービンのより高圧縮領域(図の左側)がタービンのより低圧縮領域(図の右側)から分離され、シーリングシステムによって機械のロータに対するシーリングが得られている。
シーリングシステムの異なる位置決めを除外すべきではない。

Claims (17)

  1. 機械内部にシーリングを設ける方法であって、
    前記機械の動作中にシーリング要素(4)を動かして、前記機械の流体が前記シーリング要素(4)に圧力(F1)を第1の方向に印加し、前記機械のアセンブリ(3)が前記シーリング要素(4)に押圧力(F2)を第2の方向に印加するようにすることと、
    前記圧力(F1)と前記押圧力(F2)とのバランスを取ることであって、前記バランスを取ることは、前記圧力(F1)及び前記押圧力(F2)の両方を抑制するように前記シーリング要素(4)に作用するように配設された前記機械の弾性要素(5)から生じる、前記バランスを取ることと、を含み、
    前記圧力(F1)は、前記シーリング要素(4)の作動面(44)とシール面(45)との間に作用する圧力差によって生じ、
    前記任意の押圧力(F2)は、前記シーリング要素(4)の第2のサイドに、特に前記シーリング要素(4)のシール面(45)に作用するアセンブリの部分によって生じる、前記方法。
  2. 前記動かすこととバランスを取ることとの前に、
    前記シーリング要素(4)の凹部(41)の内部に前記弾性要素(5)を部分的に挿入することを含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記動かすこととバランスを取ることとの前に、
    前記機械のアセンブリの凹部(21)の内部に前記弾性要素(5)を部分的に挿入することを含む、請求項1または請求項2に記載の方法。
  4. 機械のシーリングシステム(1)であって、
    方向(D)に沿って前後に移動可能であり、第1の表面(42)と第2の表面(43)とを伴う第1の凹部(41)を含むシーリング要素(4)と、
    第1の表面(22)と第2の表面(23)とを伴う第2の凹部(21)を含む前記機械のアセンブリのコンポーネント(2)と、
    弾性要素(5)と、
    ローターブレードシュラウド(735及び736)の前記アセンブリ(3)によって形成された連続的な周面と、を含み、
    前記ローターブレードシュラウド(735及び736)は、前記シーリング要素(4)の前記シール面(45)によって形成された前記連続的な周面とともに、流体室(747)を形成し、前記流体室(747)では前記シール面(45)が前記ローターブレードシュラウド(735及び736)に面し、
    前記第1及び前記第2の凹部(41、21)は、前記第1の凹部(41)の前記第1の表面(42)が前記第2の凹部(21)の前記第1の表面(22)に近く、前記第1の凹部(41)の前記第2の表面(43)が前記第2の凹部(21)の前記第2の表面(23)に近くなるように、互いに面し、
    前記弾性要素(5)は、前記第1の凹部(41)の内部に部分的に収容され、前記第2の凹部(21)の内部に部分的に収容されて、前記コンポーネント(2)に対して前記シーリング要素(4)が位置する場所に応じて、前記第1の表面(42、22)及び前記第2の表面(43、23)に力を印加する、前記シーリングシステム(1)。
  5. 前記シーリング要素(4)が、第1の組の位置の間で選択された位置にあるとき(図4)、前記弾性要素(5)は、前記第1の凹部(41)の前記第1の表面(42)と前記第2の凹部(21)の前記第2の表面(23)とに力を印加し、
    前記シーリング要素(4)が、第2の組の位置の間で選択された位置にあるとき(図5)、前記弾性要素(5)は、前記第1の凹部(41)の前記第2の表面(43)と前記第2の凹部(21)の前記第1の表面(22)とに力を印加する、請求項4に記載のシーリングシステム(1)。
  6. 前記シーリング要素(4)が所定の位置にあるとき(図1)、前記弾性要素(5)は、前記第1の凹部(41)の前記第1及び前記第2の表面(42、43)と前記第2の凹部(21)の前記第1及び前記第2の表面(22、23)とに力を印加するように構成され、
    前記シーリング要素(4)が前記所定の位置にあるとき(図1)、前記第1及び前記第2の凹部(41、21)は、前記第1の凹部(41)の前記第1の表面(42)が前記第2の凹部(21)の前記第1の表面(22)と位置合わせされ、前記第1の凹部(41)の前記第2の表面(43)前記第2の凹部(21)の前記第2の表面(23)と位置合わせされるように、互いに面する、請求項4または請求項5に記載のシーリングシステム(1)。
  7. 前記弾性要素(5)は、ウェーブスプリングまたはプレートスプリングまたはマスタッシュスプリングである、請求項4〜6のいずれかに記載のシーリングシステム(1)。
  8. 前記弾性要素(5)は細長い形状であり、横方向に圧縮されたときに長手方向に拡張するように配設されている、請求項7に記載のシーリングシステム(1)。
  9. 前記コンポーネント(702)は空洞(710)を含み、
    前記シーリング要素(740)は前記空洞(710)の内部でスライドするように配設されている、請求項4〜8のいずれかに記載のシーリングシステム(701)。
  10. 前記空洞(710)は空洞停止面(712)を含み、
    前記シーリング要素(740)は要素停止面(742)を含み、
    前記シーリング要素(740)は、前記要素停止面(742)が前記空洞停止面(712)に当接するまで、前記空洞(710)の内部で前記方向(D)の向きにスライドするように配設されている、請求項9に記載のシーリングシステム(701)。
  11. 前記空洞(710)は別の空洞停止面(719)を含み、
    前記シーリング要素(740)は別の要素停止面(749)を含み、
    前記シーリング要素(740)は、前記別の要素停止面(749)が前記別の空洞停止面(719)に当接するまで、前記空洞(710)の内部で前記方向(D)の第2の向きにスライドするように配設されている、請求項10に記載のシーリングシステム(701)。
  12. 前記シーリング要素(740)は、凹室(747)によって分離された2つのシール面(745、746)を含む、請求項4〜11のいずれかに記載のシーリングシステム(701)。
  13. 前記シーリング要素(4、740)は円弧状であり、
    前記第1及び前記第2の凹部(21、41、721、741)は円弧状であり、
    前記方向(D)は半径方向である、請求項4〜12のいずれかに記載のシーリングシステム(1、701)。
  14. 第1の複数のシーリング要素(4)を含み、
    前記シーリング要素(4)のそれぞれは、第2の複数の弾性要素(5)に対応付けられる、請求項4〜13のいずれかに記載のシーリングシステム(1)。
  15. 前記第1の凹部(41)及び/または前記第2の凹部(21)内に位置し、前記第1及び前記第2の凹部(21、41)に沿って前記弾性要素(5)が滑ることを回避するように配設された第3の複数の停止要素(7)を含む、請求項4〜14のいずれかに記載のシーリングシステム。
  16. 請求項1〜3のいずれかに記載の方法を実施し、及び/または請求項5〜16のいずれかに記載のシーリングシステム(701)を含む機械。
  17. 蒸気タービンであり、
    前記第2の凹部(721)は、前記蒸気タービンのステータブレードキャリア(720)内に配置され、
    前記シーリング要素(740)は、前記蒸気タービンのロータ(730)のロータシュラウド(732)に対するシーリングをもたらすように配設されている、請求項16に記載の機械。
JP2019572003A 2017-07-03 2018-07-02 シーリングを設ける方法及びシーリングシステム Pending JP2020525733A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102017000074311A IT201700074311A1 (it) 2017-07-03 2017-07-03 Metodo per fare tenuta, sistema di tenuta e macchina / method of providing sealing, sealing system and machine
IT102017000074311 2017-07-03
PCT/EP2018/067810 WO2019007907A1 (en) 2017-07-03 2018-07-02 METHOD FOR SUPPLYING SEALING AND SEALING SYSTEM

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2020525733A true JP2020525733A (ja) 2020-08-27

Family

ID=60294282

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019572003A Pending JP2020525733A (ja) 2017-07-03 2018-07-02 シーリングを設ける方法及びシーリングシステム

Country Status (7)

Country Link
US (1) US12037911B2 (ja)
EP (1) EP3649325A1 (ja)
JP (1) JP2020525733A (ja)
CN (1) CN110799731A (ja)
BR (1) BR112019027209A2 (ja)
IT (1) IT201700074311A1 (ja)
WO (1) WO2019007907A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230103883A (ko) * 2021-12-30 2023-07-07 국민대학교산학협력단 압력 강하부를 구비하는 유체 기계의 샤프트 씰링 장치

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4063845A (en) * 1975-06-04 1977-12-20 General Motors Corporation Turbomachine stator interstage seal
JPS6116208A (ja) * 1984-06-30 1986-01-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ラビリンスシ−ル装置
JPH025652U (ja) * 1988-06-24 1990-01-16
US6315519B1 (en) * 1998-09-28 2001-11-13 General Electric Company Turbine inner shroud and turbine assembly containing such inner shroud
JP2003214113A (ja) * 2002-01-28 2003-07-30 Toshiba Corp 地熱タービン
JP2010223224A (ja) * 2009-03-20 2010-10-07 General Electric Co <Ge> 能動的かつ受動的引込み可能シール用のスプリング設計
JP2015078687A (ja) * 2013-10-08 2015-04-23 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ ガスタービンのシーリングを容易にする方法およびシステム

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57195803A (en) * 1981-05-27 1982-12-01 Hitachi Ltd Adjusting device of tip clearance in turbo fluidic machine
JPS599367A (ja) * 1982-07-07 1984-01-18 Hitachi Ltd 軸封装置
US5374068A (en) * 1991-05-07 1994-12-20 General Electric Co. Method for providing uniform radial clearance of labyrinth seals between rotating and stationary components
US5603510A (en) * 1991-06-13 1997-02-18 Sanders; William P. Variable clearance seal assembly
US5172918A (en) * 1992-04-28 1992-12-22 John Crane Inc. Secondary seal for gas turbines
US6250641B1 (en) * 1998-11-25 2001-06-26 General Electric Co. Positive biased packing ring brush seal combination
US6454272B1 (en) * 1999-06-08 2002-09-24 W. S. Shamban Europa A/S Sealing arrangement and a sealing member therefor
JP2002070505A (ja) * 2000-08-30 2002-03-08 Toshiba Corp ターボ機械のシール部隙間調整装置
US6840519B2 (en) * 2001-10-30 2005-01-11 General Electric Company Actuating mechanism for a turbine and method of retrofitting
US7066470B2 (en) * 2001-12-05 2006-06-27 General Electric Company Active seal assembly
US7704041B2 (en) * 2006-04-07 2010-04-27 General Electric Company Variable clearance positive pressure packing ring and carrier arrangement with coil type spring
US7549834B2 (en) * 2006-06-19 2009-06-23 General Electric Company Actuation pressure control for adjustable seals in turbomachinery
US7909335B2 (en) * 2008-02-04 2011-03-22 General Electric Company Retractable compliant plate seals
US8864443B2 (en) * 2010-07-14 2014-10-21 Hitachi, Ltd. Sealing device for steam turbines and method for controlling sealing device
DE102014216268A1 (de) * 2014-08-15 2016-02-18 Trelleborg Sealing Solutions Germany Gmbh Dichtungsanordnung mit Dämpfungsglied
US20160208922A1 (en) * 2015-01-20 2016-07-21 United Technologies Corporation Radially captured seal assembly and method of assembly

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4063845A (en) * 1975-06-04 1977-12-20 General Motors Corporation Turbomachine stator interstage seal
JPS6116208A (ja) * 1984-06-30 1986-01-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ラビリンスシ−ル装置
JPH025652U (ja) * 1988-06-24 1990-01-16
US6315519B1 (en) * 1998-09-28 2001-11-13 General Electric Company Turbine inner shroud and turbine assembly containing such inner shroud
JP2003214113A (ja) * 2002-01-28 2003-07-30 Toshiba Corp 地熱タービン
JP2010223224A (ja) * 2009-03-20 2010-10-07 General Electric Co <Ge> 能動的かつ受動的引込み可能シール用のスプリング設計
JP2015078687A (ja) * 2013-10-08 2015-04-23 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ ガスタービンのシーリングを容易にする方法およびシステム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230103883A (ko) * 2021-12-30 2023-07-07 국민대학교산학협력단 압력 강하부를 구비하는 유체 기계의 샤프트 씰링 장치
KR102705841B1 (ko) 2021-12-30 2024-09-12 국민대학교산학협력단 압력 강하부를 구비하는 유체 기계의 샤프트 씰링 장치

Also Published As

Publication number Publication date
US12037911B2 (en) 2024-07-16
BR112019027209A2 (pt) 2020-06-30
CN110799731A (zh) 2020-02-14
US20200141261A1 (en) 2020-05-07
WO2019007907A1 (en) 2019-01-10
IT201700074311A1 (it) 2019-01-03
EP3649325A1 (en) 2020-05-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6088634B2 (ja) タービン用のラビリンスシール
WO2017135091A1 (ja) 密封装置
JP5174241B2 (ja) 軸シール及びこれを備えた回転機械
KR101721348B1 (ko) 축 시일장치 및 회전기계
US8430628B2 (en) Pressure balanced low-friction seal
US20050242522A1 (en) Seal between the inner and outer casings of a turbojet section
CN109812493A (zh) 空气箔片径向轴承
JP6072154B2 (ja) タービン用フレキシブルパッキンリング
WO2014038080A1 (ja) スラスト軸受装置及びそれを用いた回転機械
KR20190027730A (ko) 래비린스 시일 및 래비린스 시일 구조
JP5991964B2 (ja) ブラシリングシール
EP1645726A1 (en) A sealing arrangement
JP2020525733A (ja) シーリングを設ける方法及びシーリングシステム
JP5926122B2 (ja) シール装置
CN106089446B (zh) 呼啦圈式密封件
KR102102028B1 (ko) 클리어런스 제어형 시일 구조
JP2018141527A (ja) 軸シール装置、及び回転機械
US10060534B2 (en) Sealing structure for turbine
EP2847449A1 (en) Non-axisymmetric rim cavity features to improve sealing efficiencies
JP4643228B2 (ja) 軸シール
JPH06221102A (ja) 動翼シュラゥド
EP3002488A1 (en) Seal
JP7008487B2 (ja) 軸シール装置、および回転機械
CN109073088B (zh) 密封段及旋转机械
JP7542648B2 (ja) シール装置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20200302

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191226

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20200302

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20200407

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201208

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20210629