JP2021092234A

JP2021092234A - Seal device

Info

Publication number: JP2021092234A
Application number: JP2019221667A
Authority: JP
Inventors: 紀和高木; Norikazu Takagi; 祥史岩崎; Yoshifumi Iwasaki
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Priority date: 2019-12-06
Filing date: 2019-12-06
Publication date: 2021-06-17

Abstract

To provide a seal device which reduces generation of leakage, and which can easily improve seal performance.SOLUTION: A seal device 30 is installed between a rotating body 10 and a stationary body 20 arranged in the periphery of the rotating body in the radial direction of the rotating body, and seals the rotating body and the stationary body. The seal device has a packing ring 40 and a brush seal 50. In the packing ring, a groove TR2 along a rotation direction R of the rotating body is formed on an inner peripheral surface. The brush seal is constituted by a plurality of brush seal segments 501 being inserted so as to be arrayed in the rotation direction of the rotating body, in the groove formed in the packing ring. Then, an extention part 45 is provided extending in the radial direction of the rotating body from an end part on the inner peripheral surface side of the groove on the inner peripheral surface of the packing ring.SELECTED DRAWING: Figure 1A

Description

本発明の実施形態は、シール装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to a sealing device.

蒸気タービン、ガスタービン、空気圧縮機、ポンプなどの回転機械においては、回転体と静止体との間を密封するために、シール装置が設置されている。たとえば、圧力容器の内部が圧力障壁で複数の領域に区画され、その圧力容器の内部において回転軸が圧力障壁の貫通孔を貫通しているときには、その圧力障壁の貫通孔にシール装置を設置する。これによって、圧力容器の内部において、作動流体が圧力障壁を介して高圧な領域から低圧な領域へ向かって回転軸に沿って漏洩することを防止している。 In rotating machines such as steam turbines, gas turbines, air compressors, and pumps, a sealing device is installed to seal between the rotating body and the stationary body. For example, when the inside of a pressure vessel is divided into a plurality of areas by a pressure barrier and the rotating shaft penetrates the through hole of the pressure barrier inside the pressure vessel, a sealing device is installed in the through hole of the pressure barrier. .. This prevents the working fluid from leaking along the axis of rotation from the high pressure region to the low pressure region through the pressure barrier inside the pressure vessel.

シール装置として、多数の細線で構成されるブラシを利用したブラシシールが知られている。ブラシシールは、たとえば、高圧領域と低圧領域を区画する圧力隔壁を回転軸が貫通する穴の内周面において、ラビリンスシールなどに組み合わせて固定されている。ブラシシールは、ラビリンスシールと比べて回転体との接触時の振動等が少なく、狭小な間隙で運用することが可能となる。 As a sealing device, a brush seal using a brush composed of a large number of thin wires is known. The brush seal is fixed in combination with a labyrinth seal or the like on the inner peripheral surface of the hole through which the rotation shaft passes through the pressure bulkhead that separates the high pressure region and the low pressure region, for example. Compared with the labyrinth seal, the brush seal has less vibration and the like at the time of contact with the rotating body, and can be operated in a narrow gap.

特許第5279869号Patent No. 5279869

図４Ａは、関連技術に係るシール装置を示す断面図である。 FIG. 4A is a cross-sectional view showing a sealing device according to a related technique.

図４Ａは、静止体であるケーシング２０の内部に回転体であるロータ１０が収容され、作動媒体（蒸気など）が上流側（図４Ａでは左側）から下流側（図４Ａでは右側）へ流れることによって、ロータ１０が回転する軸流タービン（回転機械）において、ロータ１０とケーシング２０との間をシールするために設置されたシール装置３０を例示している。図４Ａにおいて、縦方向は、回転軸ＡＸを回転中心として回転方向Ｒに回転するロータ１０の径方向に相当し、横方向は、回転軸ＡＸに沿った軸方向に相当する。 In FIG. 4A, the rotor 10 which is a rotating body is housed inside the casing 20 which is a stationary body, and the working medium (steam or the like) flows from the upstream side (left side in FIG. 4A) to the downstream side (right side in FIG. 4A). Illustrates a sealing device 30 installed to seal between the rotor 10 and the casing 20 in an axial flow turbine (rotating machine) in which the rotor 10 rotates. In FIG. 4A, the vertical direction corresponds to the radial direction of the rotor 10 rotating in the rotation direction R with the rotation axis AX as the rotation center, and the horizontal direction corresponds to the axial direction along the rotation axis AX.

ロータ１０は、図４Ａに示すように、径方向に突出した凸部１０１が形成されている。ここでは、複数の凸部１０１が軸方向において間隙を介して並ぶように形成されている。 As shown in FIG. 4A, the rotor 10 is formed with a convex portion 101 protruding in the radial direction. Here, a plurality of convex portions 101 are formed so as to be lined up with a gap in the axial direction.

ケーシング２０は、図４Ａに示すように、パッキンリング挿入溝ＴＲ１が内周面に形成されている。パッキンリング挿入溝ＴＲ１は、ロータ１０の外周面の周りを囲うように、環状に形成されている。そして、ケーシング２０のパッキンリング挿入溝ＴＲ１の内部には、一対の庇部２０１が形成されている。一対の庇部２０１は、パッキンリング挿入溝ＴＲ１の内部において径方向の内側（図４Ａでは下側）に位置しており、軸方向において隙間を介在して対面している。 As shown in FIG. 4A, the casing 20 has a packing ring insertion groove TR1 formed on the inner peripheral surface. The packing ring insertion groove TR1 is formed in an annular shape so as to surround the outer peripheral surface of the rotor 10. A pair of eaves 201 are formed inside the packing ring insertion groove TR1 of the casing 20. The pair of eaves 201 are located inside the packing ring insertion groove TR1 on the inner side in the radial direction (lower side in FIG. 4A), and face each other with a gap in the axial direction.

シール装置３０は、パッキンリング４０とブラシシール５０とを備える。 The sealing device 30 includes a packing ring 40 and a brush seal 50.

シール装置３０において、パッキンリング４０は、図４Ａに示すように、内側部４１と外側部４２とジョイント部４３とを有する。パッキンリング４０において、内側部４１と外側部４２とジョイント部４３とのそれぞれは、ロータ１０の外周面の周りを囲うように、環状に形成されている。パッキンリング４０は、上流側と下流側との圧力差に応じて、回転軸ＡＸに沿った軸方向、および、回転軸ＡＸの径方向に移動するように、ケーシング２０に嵌合されている。 In the sealing device 30, the packing ring 40 has an inner portion 41, an outer portion 42, and a joint portion 43, as shown in FIG. 4A. In the packing ring 40, each of the inner portion 41, the outer portion 42, and the joint portion 43 is formed in an annular shape so as to surround the outer peripheral surface of the rotor 10. The packing ring 40 is fitted to the casing 20 so as to move in the axial direction along the rotating shaft AX and in the radial direction of the rotating shaft AX according to the pressure difference between the upstream side and the downstream side.

パッキンリング４０のうち、内側部４１は、ケーシング２０の内周面よりも径方向の内側（図４Ａでは下側）に位置している。内側部４１は、軸方向における幅が、一対の庇部２０１の間に位置する隙間よりも広くなるように形成されている。 The inner portion 41 of the packing ring 40 is located on the inner side (lower side in FIG. 4A) in the radial direction with respect to the inner peripheral surface of the casing 20. The inner portion 41 is formed so that the width in the axial direction is wider than the gap located between the pair of eaves portions 201.

パッキンリング４０のうち、外側部４２は、内側部４１よりも径方向の外側（図４Ａでは上側）に位置している。外側部４２は、ケーシング２０のパッキンリング挿入溝ＴＲ１の内部に収容されている。外側部４２は、軸方向における幅が、一対の庇部２０１の間に位置する隙間よりも広く、かつ、内側部４１よりも狭くなるように形成されている。 Of the packing ring 40, the outer portion 42 is located on the outer side (upper side in FIG. 4A) in the radial direction with respect to the inner portion 41. The outer portion 42 is housed inside the packing ring insertion groove TR1 of the casing 20. The outer portion 42 is formed so that the width in the axial direction is wider than the gap located between the pair of eaves 201 and narrower than the inner portion 41.

パッキンリング４０のうち、ジョイント部４３は、径方向において内側部４１と外側部４２との間に介在しており、内側部４１と外側部４２との間を連結している。ジョイント部４３は、軸方向における幅が、内側部４１と外側部４２との両者よりも狭い。ジョイント部４３は、ケーシング２０のパッキンリング挿入溝ＴＲ１の内部において一対の庇部２０１に挟まれている。ジョイント部４３は、軸方向における幅が、一対の庇部２０１の間に位置する隙間よりも狭い。 Of the packing ring 40, the joint portion 43 is interposed between the inner portion 41 and the outer portion 42 in the radial direction, and connects the inner portion 41 and the outer portion 42. The width of the joint portion 43 in the axial direction is narrower than that of both the inner portion 41 and the outer portion 42. The joint portion 43 is sandwiched between a pair of eaves portions 201 inside the packing ring insertion groove TR1 of the casing 20. The width of the joint portion 43 in the axial direction is narrower than the gap located between the pair of eaves portions 201.

パッキンリング４０において内側部４１の内周面には、複数のフィン４４が設けられている。複数のフィン４４は、軸方向に沿って並ぶように配置されている。複数のフィン４４は、ロータ１０の外周面の周りを囲うように環状に形成されており、径方向において内側部４１の内周面から内側に突出している。複数のフィン４４は、径方向において外側から内側へ向かうに伴って幅が狭くなるように形成されている。ここでは、フィン４４として、ローフィン４４１と、ローフィン４４１よりも径方向における高さが高いハイフィン４４２とを含む。 A plurality of fins 44 are provided on the inner peripheral surface of the inner peripheral portion 41 of the packing ring 40. The plurality of fins 44 are arranged so as to be arranged along the axial direction. The plurality of fins 44 are formed in an annular shape so as to surround the outer peripheral surface of the rotor 10, and project inward from the inner peripheral surface of the inner peripheral portion 41 in the radial direction. The plurality of fins 44 are formed so that their widths become narrower from the outside to the inside in the radial direction. Here, the fins 44 include a low fin 441 and a high fin 442 having a height higher in the radial direction than the low fin 441.

シール装置３０において、ブラシシール５０は、図４Ａに示すように、パッキンリング４０の内周面に固定されている。ここでは、パッキンリング４０の内周面には、ブラシシール挿入溝ＴＲ２がロータ１０の回転方向Ｒに沿うように環状に形成されており、ブラシシール５０は、ブラシシール挿入溝ＴＲ２に挿入されて固定されている。ブラシシール５０は、ブラシ支持部５００とブラシ５１０とを含み、ブラシ支持部５００によってブラシ５１０が支持されている。 In the sealing device 30, the brush seal 50 is fixed to the inner peripheral surface of the packing ring 40 as shown in FIG. 4A. Here, a brush seal insertion groove TR2 is formed in an annular shape on the inner peripheral surface of the packing ring 40 so as to follow the rotation direction R of the rotor 10, and the brush seal 50 is inserted into the brush seal insertion groove TR2. It is fixed. The brush seal 50 includes a brush support portion 500 and a brush 510, and the brush 510 is supported by the brush support portion 500.

図４Ｂは、関連技術に係るシール装置において、回転軸ＡＸが直交する面を示す図である。図４Ｂでは、ケーシング２０（図４Ａ参照）の図示を省略している。また、図４Ｂにおいては、パッキンリング４０とブラシシール５０とを区別するために、パッキンリング４０の要部について実線で示し、ブラシシール５０の要部については一点鎖線で示しており、ハッチングについては省略している。なお、上記した図４Ａから判るように、ブラシシール５０において外周側の部分は、ブラシシール挿入溝ＴＲ２の内部に収容され、ブラシシール５０において内周側の部分は、ブラシシール挿入溝ＴＲ２から突き出た状態にある。 FIG. 4B is a diagram showing planes in which the rotation axes AX are orthogonal to each other in the sealing device according to the related technique. In FIG. 4B, the casing 20 (see FIG. 4A) is not shown. Further, in FIG. 4B, in order to distinguish between the packing ring 40 and the brush seal 50, the main part of the packing ring 40 is shown by a solid line, the main part of the brush seal 50 is shown by a alternate long and short dash line, and the hatching is shown. It is omitted. As can be seen from FIG. 4A described above, the outer peripheral side portion of the brush seal 50 is housed inside the brush seal insertion groove TR2, and the inner peripheral side portion of the brush seal 50 protrudes from the brush seal insertion groove TR2. Is in a state of being.

図４Ｂに示すように、パッキンリング４０は、複数のパッキンリングセグメント４０１を含み、複数のパッキンリングセグメント４０１がロータ１０の回転方向Ｒに並ぶように配置されている。ここでは、パッキンリングセグメント４０１は、たとえば、４つであって、径方向に沿った分割面でパッキンリング４０を４等分することで構成されている。 As shown in FIG. 4B, the packing ring 40 includes a plurality of packing ring segments 401, and the plurality of packing ring segments 401 are arranged so as to be arranged in the rotation direction R of the rotor 10. Here, the packing ring segment 401 is, for example, four, and is configured by dividing the packing ring 40 into four equal parts by a dividing surface along the radial direction.

また、ブラシシール５０は、複数のブラシシールセグメント５０１を含み、複数のブラシシールセグメント５０１がロータ１０の回転方向Ｒに並ぶように配置されている。ここでは、ブラシシールセグメント５０１は、たとえば、４つであって、径方向に対して傾斜した分割面でブラシシール５０を４等分することで構成されている。径方向に対して傾斜した分割面でブラシシール５０を分割した複数のブラシシールセグメント５０１で構成することによって、ロータ１０と接触した時に生ずる発熱および損傷を緩和可能である。 Further, the brush seal 50 includes a plurality of brush seal segments 501, and the plurality of brush seal segments 501 are arranged so as to be arranged in the rotation direction R of the rotor 10. Here, the brush seal segment 501 is, for example, four, and is configured by dividing the brush seal 50 into four equal parts by a dividing surface inclined in the radial direction. By forming the brush seal 50 with a plurality of brush seal segments 501 divided by a dividing surface inclined in the radial direction, heat generation and damage generated when the brush seal 50 comes into contact with the rotor 10 can be alleviated.

図４Ｃは、関連技術に係るシール装置において、回転軸ＡＸが直交する面を拡大して示す図である。図４Ｃは、図４ＡのＡ−Ａ部分を示している。図４Ｃにおいても、図４Ｂの場合と同様に、パッキンリング４０とブラシシール５０とを区別するために、パッキンリング４０の要部について実線で示し、ブラシシール５０の要部については一点鎖線で示している。 FIG. 4C is an enlarged view showing a plane in which the rotation axis AX is orthogonal to the sealing device according to the related technique. FIG. 4C shows the AA portion of FIG. 4A. In FIG. 4C as well, as in the case of FIG. 4B, in order to distinguish between the packing ring 40 and the brush seal 50, the main part of the packing ring 40 is shown by a solid line, and the main part of the brush seal 50 is shown by a alternate long and short dash line. ing.

回転方向Ｒにおいて複数のブラシシールセグメント５０１の間に介在する間隙Ｇ５０は、理想的には、ゼロが好ましい。しかしながら、組立ての都合によって、現実には、図４Ｃに示すように、回転方向Ｒにおいて複数のブラシシールセグメント５０１の間に介在する間隙Ｇ５０をゼロにすることが困難である。 Ideally, the gap G50 interposed between the plurality of brush seal segments 501 in the rotation direction R is preferably zero. However, due to the convenience of assembly, in reality, as shown in FIG. 4C, it is difficult to make the gap G50 interposed between the plurality of brush seal segments 501 in the rotation direction R zero.

具体的には、パッキンリング４０にブラシシール５０を固定するためには、回転方向Ｒにおいて複数のブラシシールセグメント５０１の間に介在する間隙Ｇ５０は、回転方向Ｒにおいて複数のパッキンリングセグメント４０１の間に介在する間隙Ｇ４０よりも広くする必要がある（Ｇ５０＞Ｇ４０）。このため、回転方向Ｒにおいて複数のパッキンリングセグメント４０１の間に介在する間隙Ｇ４０をゼロにするように調整した場合には、回転方向Ｒにおいて複数のブラシシールセグメント５０１の間に介在する間隙Ｇ５０が残る。 Specifically, in order to fix the brush seal 50 to the packing ring 40, the gap G50 interposed between the plurality of brush seal segments 501 in the rotation direction R is between the plurality of packing ring segments 401 in the rotation direction R. It needs to be wider than the gap G40 intervening in (G50> G40). Therefore, when the gap G40 interposed between the plurality of packing ring segments 401 is adjusted to be zero in the rotation direction R, the gap G50 interposed between the plurality of brush seal segments 501 in the rotation direction R is formed. Remain.

なお、仮に、回転方向Ｒにおいて複数のブラシシールセグメント５０１の間に介在する間隙Ｇ５０が、回転方向Ｒにおいて複数のパッキンリングセグメント４０１の間に介在する間隙Ｇ４０よりも狭い場合には（Ｇ５０＜Ｇ４０）、複数のブラシシールセグメント５０１が突っ張った状態になる。その結果、複数のパッキンリングセグメント４０１が径方向の外側に押し出され、ブラシシール５０とロータ１０との間に位置する隙間（ラジアル間隙）が広がるので、シール性能が著しく低下する場合がある。 If the gap G50 interposed between the plurality of brush seal segments 501 in the rotation direction R is narrower than the gap G40 interposed between the plurality of packing ring segments 401 in the rotation direction R (G50 <G40). ), The plurality of brush seal segments 501 are in a stretched state. As a result, the plurality of packing ring segments 401 are extruded to the outside in the radial direction, and the gap (radial gap) located between the brush seal 50 and the rotor 10 is widened, so that the sealing performance may be significantly deteriorated.

上記のように、パッキンリング４０にブラシシール５０に設けられたシール装置３０では、ブラシシール５０を構成する複数のブラシシールセグメント５０１の間に間隙Ｇ５０が介在するため、間隙Ｇ５０においてリークが発生する場合がある。たとえば、複数のブラシシールセグメント５０１の間に介在する間隙Ｇ５０のうちパッキンリング４０の内周面よりも径方向の内側に位置する部分Ｌにおいてリークが発生する。その結果、シール性能を十分に向上することが困難な場合がある。 As described above, in the sealing device 30 provided on the brush seal 50 on the packing ring 40, the gap G50 is interposed between the plurality of brush seal segments 501 constituting the brush seal 50, so that a leak occurs in the gap G50. In some cases. For example, a leak occurs in a portion L of the gap G50 interposed between the plurality of brush seal segments 501, which is located inside the inner peripheral surface of the packing ring 40 in the radial direction. As a result, it may be difficult to sufficiently improve the sealing performance.

したがって、本発明が解決しようとする課題は、リークの発生を低減し、シール性能を容易に向上可能なシール装置を提供することである。 Therefore, an object to be solved by the present invention is to provide a sealing device capable of reducing the occurrence of leaks and easily improving the sealing performance.

実施形態のシール装置は、回転体と、回転体の径方向において回転体の周囲に配置されている静止体との間に設置され、回転体と前記静止体とを密封する。シール装置は、パッキンリングとブラシシールとを有する。パッキンリングは、回転体の回転方向に沿った溝が内周面に形成されている。ブラシシールは、パッキンリングに形成された溝に、複数のブラシシールセグメントが回転体の回転方向に並ぶように挿入されることによって構成されている。そして、パッキンリングの内周面において溝の内周面側の端部から回転体の径方向に延長した延長部が設けられている。 The sealing device of the embodiment is installed between the rotating body and the stationary body arranged around the rotating body in the radial direction of the rotating body, and seals the rotating body and the stationary body. The sealing device has a packing ring and a brush seal. The packing ring has a groove formed on the inner peripheral surface along the rotation direction of the rotating body. The brush seal is configured by inserting a plurality of brush seal segments into a groove formed in the packing ring so as to line up in the rotation direction of the rotating body. An extension portion extending in the radial direction of the rotating body is provided on the inner peripheral surface of the packing ring from the end portion on the inner peripheral surface side of the groove.

図１Ａは、第１実施形態に係るシール装置を示す図である。FIG. 1A is a diagram showing a sealing device according to the first embodiment. 図１Ｂは、第１実施形態に係るシール装置において、回転軸ＡＸが直交する面を拡大して示す図である。FIG. 1B is an enlarged view showing a plane on which the rotation axis AX is orthogonal to each other in the sealing device according to the first embodiment. 図２Ａは、第２実施形態に係るシール装置を示す図である。FIG. 2A is a diagram showing a sealing device according to the second embodiment. 図２Ｂは、第２実施形態において、シール装置３０とロータ１０との相対的な位置関係が変化したときの様子を示す図である。FIG. 2B is a diagram showing a state when the relative positional relationship between the sealing device 30 and the rotor 10 changes in the second embodiment. 図３Ａは、第３実施形態に係るシール装置を示す図である。FIG. 3A is a diagram showing a sealing device according to a third embodiment. 図３Ｂは、第２実施形態に係るシール装置において、回転軸ＡＸが直交する面を拡大して示す図である。FIG. 3B is an enlarged view showing a plane on which the rotation axis AX is orthogonal to each other in the sealing device according to the second embodiment. 図４Ａは、関連技術に係るシール装置を示す断面図である。FIG. 4A is a cross-sectional view showing a sealing device according to a related technique. 図４Ｂは、関連技術に係るシール装置において、回転軸ＡＸが直交する面を示す図である。FIG. 4B is a diagram showing planes in which the rotation axes AX are orthogonal to each other in the sealing device according to the related technique. 図４Ｃは、関連技術に係るシール装置において、回転軸ＡＸが直交する面を拡大して示す図である。FIG. 4C is an enlarged view showing a plane in which the rotation axis AX is orthogonal to the sealing device according to the related technique.

実施形態について、図面を参照して説明する。 The embodiment will be described with reference to the drawings.

＜第１実施形態＞
図１Ａは、第１実施形態に係るシール装置を示す図である。 <First Embodiment>
FIG. 1A is a diagram showing a sealing device according to the first embodiment.

図１Ａに示すように、本実施形態のシール装置３０は、関連技術の場合（図４Ａ参照）と同様に、パッキンリング４０とブラシシール５０とを備える。しかしながら、本実施形態においては、パッキンリング４０の一部の構成が、関連技術の場合と異なる。この点、および、関連する点を除き、本実施形態は、上記の関連技術の場合と同様である。このため、本実施形態において、上記記載と重複する個所については、適宜、説明を省略する。 As shown in FIG. 1A, the sealing device 30 of the present embodiment includes a packing ring 40 and a brush seal 50, as in the case of the related technique (see FIG. 4A). However, in this embodiment, the configuration of a part of the packing ring 40 is different from that of the related technology. Except for this point and related points, the present embodiment is the same as in the case of the above-mentioned related technology. Therefore, in the present embodiment, the description of the parts that overlap with the above description will be omitted as appropriate.

本実施形態のシール装置３０において、パッキンリング４０の内側部４１の内周面には、図１Ａに示すように、関連技術の場合（図４Ａ参照）と同様に、ローフィン４４１およびハイフィン４４２がフィン４４として設けられている。この他に、本実施形態では、パッキンリング４０の内側部４１の内周面には、延長部４５が設けられている。 In the sealing device 30 of the present embodiment, as shown in FIG. 1A, low fins 441 and high fins 442 are fins on the inner peripheral surface of the inner portion 41 of the packing ring 40, as in the case of the related technology (see FIG. 4A). It is provided as 44. In addition to this, in the present embodiment, an extension portion 45 is provided on the inner peripheral surface of the inner peripheral portion 41 of the packing ring 40.

延長部４５は、ブラシシール挿入溝ＴＲ２の内周面側の端部からロータ１０の径方向に延長するように形成されている。ここでは、延長部４５は、径方向における高さがローフィン４４１と同じである。また、延長部４５は、ロータ１０の軸方向における幅が、ロータ１０の径方向において同じになるように形成されている。 The extension portion 45 is formed so as to extend in the radial direction of the rotor 10 from the end portion of the brush seal insertion groove TR2 on the inner peripheral surface side. Here, the extension portion 45 has the same height as the low fin 441 in the radial direction. Further, the extension portion 45 is formed so that the width of the rotor 10 in the axial direction is the same in the radial direction of the rotor 10.

延長部４５は、一対であって、一対の延長部４５がロータ１０の軸方向において並ぶように設けられている。一対の延長部４５は、ブラシシール５０側に位置する面およびブラシシール５０側に対して反対側に位置する面がロータ１０の径方向に沿っている。 The extension portions 45 are a pair, and the pair of extension portions 45 are provided so as to be aligned in the axial direction of the rotor 10. The pair of extension portions 45 have a surface located on the brush seal 50 side and a surface located on the opposite side of the brush seal 50 side along the radial direction of the rotor 10.

ここでは、一対の延長部４５は、ブラシシール５０においてブラシシール挿入溝ＴＲ２から径方向の内側へ突き出た部分を軸方向で挟んでいる。そして、一対の延長部４５が軸方向において互いに対面する面のそれぞれは、ブラシシール挿入溝ＴＲ２のうち径方向の内周側に位置する面のそれぞれに対して面一な状態（段差がない状態）になっている。 Here, the pair of extension portions 45 axially sandwich a portion of the brush seal 50 that protrudes inward in the radial direction from the brush seal insertion groove TR2. Each of the surfaces of the pair of extension portions 45 facing each other in the axial direction is flush with each other of the surfaces of the brush seal insertion groove TR2 located on the inner peripheral side in the radial direction (a state in which there is no step). )It has become.

図１Ｂは、第１実施形態に係るシール装置において、回転軸ＡＸが直交する面を拡大して示す図である。 FIG. 1B is an enlarged view showing a plane on which the rotation axis AX is orthogonal to each other in the sealing device according to the first embodiment.

図１Ｂでは、図１ＡのＡ−Ａ部分を示している。図１Ｂにおいても、図４Ｃの場合と同様に、パッキンリング４０とブラシシール５０とを区別するために、パッキンリング４０の要部について実線で示し、ブラシシール５０の要部については一点鎖線で示している。 FIG. 1B shows the AA portion of FIG. 1A. In FIG. 1B as well, as in the case of FIG. 4C, in order to distinguish between the packing ring 40 and the brush seal 50, the main part of the packing ring 40 is shown by a solid line, and the main part of the brush seal 50 is shown by a alternate long and short dash line. ing.

図１Ｂに示すように、本実施形態では、パッキンリング４０を構成する複数のパッキンリングセグメント４０１の内周面に延長部４５が設けられている。このため、複数のブラシシールセグメント５０１の間に介在する間隙Ｇ５０のうちパッキンリング４０の内周面よりも径方向の内側に位置する部分Ｌは、関連技術の場合（図４Ｃ参照）よりも小さい。したがって、本実施形態では、関連技術の場合よりも、リークの発生を抑制可能であるので、シール性能を容易に向上することができる。 As shown in FIG. 1B, in the present embodiment, the extension portion 45 is provided on the inner peripheral surface of the plurality of packing ring segments 401 constituting the packing ring 40. Therefore, of the gaps G50 interposed between the plurality of brush seal segments 501, the portion L located inside the inner peripheral surface of the packing ring 40 in the radial direction is smaller than that in the case of the related technology (see FIG. 4C). .. Therefore, in the present embodiment, the occurrence of leaks can be suppressed as compared with the case of the related technology, so that the sealing performance can be easily improved.

＜第２実施形態＞
図２Ａは、第２実施形態に係るシール装置を示す図である。 <Second Embodiment>
FIG. 2A is a diagram showing a sealing device according to the second embodiment.

図２Ａに示すように、本実施形態のシール装置３０は、第１実施形態の場合（図１Ａ参照）と同様に、パッキンリング４０の内周面には、一対の延長部４５が設けられている。しかしながら、本実施形態においては、一対の延長部４５の構成が第１実施形態の場合と異なる。この点、および、関連する点を除き、本実施形態は、上記の第１実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において、上記記載と重複する個所については、適宜、説明を省略する。 As shown in FIG. 2A, in the sealing device 30 of the present embodiment, as in the case of the first embodiment (see FIG. 1A), a pair of extension portions 45 are provided on the inner peripheral surface of the packing ring 40. There is. However, in this embodiment, the configuration of the pair of extension portions 45 is different from that in the first embodiment. Except for this point and related points, the present embodiment is the same as that of the first embodiment described above. Therefore, in the present embodiment, the description of the parts that overlap with the above description will be omitted as appropriate.

本実施形態において、一対の延長部４５は、ロータ１０の軸方向における幅が、ロータ１０の径方向において外側（図２Ａでは上側）から内側（図２Ａでは下側）へ向かって狭くなるように形成されている。 In the present embodiment, the width of the pair of extension portions 45 in the axial direction of the rotor 10 is narrowed from the outside (upper side in FIG. 2A) to the inner side (lower side in FIG. 2A) in the radial direction of the rotor 10. It is formed.

ここでは、一対の延長部４５のうち上流側（図２Ａでは左側）に位置する延長部４５は、ブラシシール５０側に位置する面がロータ１０の径方向に沿っており、ブラシシール５０側に対して反対側に位置する面がロータ１０の径方向に対して傾斜している。 Here, of the pair of extension portions 45, the extension portion 45 located on the upstream side (left side in FIG. 2A) has a surface located on the brush seal 50 side along the radial direction of the rotor 10 and is located on the brush seal 50 side. The surface located on the opposite side is inclined with respect to the radial direction of the rotor 10.

そして、一対の延長部４５のうち下流側（図２Ａでは右側）に位置する延長部４５は、ブラシシール５０側に位置する面がロータ１０の径方向に対して傾斜しており、ブラシシール５０側に対して反対側に位置する面が径方向に沿っている。 The extension portion 45 located on the downstream side (right side in FIG. 2A) of the pair of extension portions 45 has a surface located on the brush seal 50 side inclined with respect to the radial direction of the rotor 10, and the brush seal 50. The surface located on the opposite side to the side is along the radial direction.

図２Ｂは、第２実施形態において、シール装置３０とロータ１０との相対的な位置関係が変化したときの様子を示す図である。 FIG. 2B is a diagram showing a state when the relative positional relationship between the sealing device 30 and the rotor 10 changes in the second embodiment.

図２Ｂに示すように、回転機械である軸流タービンが駆動する際には、たとえば、シール装置３０とロータ１０との相対的な位置関係が軸方向および径方向において変化する。その結果、ロータ１０とフィン４４とが近付いて接触する可能性がある。また、ロータ１０の凸部１０１と延長部４５とが近付いて接触する可能性がある。上記のような接触が発生した場合には、接触した部分において温度が上昇する共に、軸方向等において振動が発生する場合がある。 As shown in FIG. 2B, when the axial flow turbine, which is a rotating machine, is driven, for example, the relative positional relationship between the sealing device 30 and the rotor 10 changes in the axial direction and the radial direction. As a result, the rotor 10 and the fins 44 may come into close contact with each other. Further, the convex portion 101 of the rotor 10 and the extension portion 45 may come into close contact with each other. When the above contact occurs, the temperature may rise at the contacted portion and vibration may occur in the axial direction or the like.

しかしながら、本実施形態では、第１実施形態の場合と異なり、延長部４５は、ロータ１０の軸方向における幅が、ロータ１０の径方向において外側から内側へ向かって狭くなっている。このため、本実施形態において、ロータ１０の凸部１０１と延長部４５とが接触する可能性は、第１実施形態の場合よりも低い。 However, in the present embodiment, unlike the case of the first embodiment, the width of the extension portion 45 in the axial direction of the rotor 10 is narrowed from the outside to the inside in the radial direction of the rotor 10. Therefore, in the present embodiment, the possibility that the convex portion 101 of the rotor 10 and the extension portion 45 come into contact with each other is lower than in the case of the first embodiment.

したがって、本実施形態では、第１実施形態における効果等の他に、温度上昇および振動発生を効果的に抑制することができる。 Therefore, in the present embodiment, in addition to the effects in the first embodiment, temperature rise and vibration generation can be effectively suppressed.

＜第３実施形態＞
図３Ａは、第３実施形態に係るシール装置を示す図である。 <Third Embodiment>
FIG. 3A is a diagram showing a sealing device according to a third embodiment.

図３Ａに示すように、本実施形態のシール装置３０は、第２実施形態の場合（図２Ａ参照）と同様に、延長部４５は、ロータ１０の軸方向における幅が、ロータ１０の径方向において外側から内側へ向かって狭くなっている。しかしながら、本実施形態においては、延長部４５の高さが第２実施形態の場合と異なる。この点、および、関連する点を除き、本実施形態は、上記の第１実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において、上記記載と重複する個所については、適宜、説明を省略する。 As shown in FIG. 3A, in the sealing device 30 of the present embodiment, the width of the extension portion 45 in the axial direction of the rotor 10 is the radial direction of the rotor 10, as in the case of the second embodiment (see FIG. 2A). It narrows from the outside to the inside. However, in the present embodiment, the height of the extension portion 45 is different from that in the second embodiment. Except for this point and related points, the present embodiment is the same as that of the first embodiment described above. Therefore, in the present embodiment, the description of the parts that overlap with the above description will be omitted as appropriate.

本実施形態では、延長部４５は、径方向における高さが、ローフィン４４１よりも高く、ハイフィン４４２と同じである。このため、本実施形態では、径方向において延長部４５とロータ１０との間に介在する間隙（ラジアル間隙）が、第１実施形態および第２実施形態の場合（図１Ａ、図２Ａ参照）よりも狭い。このため、延長部４５とロータ１０との間に介在する間隙におけるリークの発生を抑制可能である。
図３Ｂは、第２実施形態に係るシール装置において、回転軸ＡＸが直交する面を拡大して示す図である。 In the present embodiment, the extension portion 45 has a height in the radial direction higher than that of the low fin 441 and is the same as that of the high fin 442. Therefore, in the present embodiment, the gap (radial gap) interposed between the extension portion 45 and the rotor 10 in the radial direction is larger than that of the first embodiment and the second embodiment (see FIGS. 1A and 2A). Is also narrow. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of a leak in the gap interposed between the extension portion 45 and the rotor 10.
FIG. 3B is an enlarged view showing a plane on which the rotation axis AX is orthogonal to each other in the sealing device according to the second embodiment.

図３Ｂでは、図３ＡのＡ−Ａ部分を示している。図３Ｂにおいても、パッキンリング４０とブラシシール５０とを区別するために、パッキンリング４０の要部について実線で示し、ブラシシール５０の要部については一点鎖線で示している。 FIG. 3B shows the AA portion of FIG. 3A. Also in FIG. 3B, in order to distinguish between the packing ring 40 and the brush seal 50, the main part of the packing ring 40 is shown by a solid line, and the main part of the brush seal 50 is shown by a alternate long and short dash line.

図３Ｂに示すように、本実施形態では、延長部４５は、径方向における高さが、ハイフィン４４２と同じであって、第１実施形態および第２実施形態の場合（図１Ｂ参照）よりも高い。このため、複数のブラシシールセグメント５０１の間に介在する間隙Ｇ５０のうちパッキンリング４０の内周面よりも径方向の内側に位置する部分Ｌは、第１実施形態および第２実施形態の場合（図１Ｂ参照）よりも小さい。したがって、本実施形態では、上記した実施形態の場合よりも、間隙Ｇ５０におけるリークの発生を抑制可能であるので、シール性能を容易に向上することができる。 As shown in FIG. 3B, in the present embodiment, the extension portion 45 has the same height in the radial direction as the high fin 442, as compared with the case of the first embodiment and the second embodiment (see FIG. 1B). high. Therefore, of the gaps G50 interposed between the plurality of brush seal segments 501, the portion L located inside the inner peripheral surface of the packing ring 40 in the radial direction is the case of the first embodiment and the second embodiment ( (See FIG. 1B). Therefore, in the present embodiment, the occurrence of leakage in the gap G50 can be suppressed as compared with the case of the above-described embodiment, so that the sealing performance can be easily improved.

＜その他＞
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 <Others>
Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.

１０：ロータ、２０：ケーシング、３０：シール装置、４０：パッキンリング、４１：内側部、４２：外側部、４３：ジョイント部、４４：フィン、４５：延長部、５０：ブラシシール、５００：ブラシ支持部、５１０：ブラシ、１０１：凸部、２０１：庇部、４０１：パッキンリングセグメント、４４１：ローフィン、４４２：ハイフィン、５０１：ブラシシールセグメント、ＡＸ：回転軸、Ｇ４０：間隙、Ｇ５０：間隙、Ｒ：回転方向、ＴＲ１：パッキンリング挿入溝、ＴＲ２：ブラシシール挿入溝 10: Rotor, 20: Casing, 30: Sealing device, 40: Packing ring, 41: Inner part, 42: Outer part, 43: Joint part, 44: Fins, 45: Extension part, 50: Brush seal, 500: Brush Support part 510: Brush, 101: Convex part, 201: Eaves part, 401: Packing ring segment, 441: Low fin, 442: High fin, 501: Brush seal segment, AX: Rotating shaft, G40: Gap, G50: Gap, R: Rotation direction, TR1: Packing ring insertion groove, TR2: Brush seal insertion groove

Claims

A sealing device installed between a rotating body and a stationary body arranged around the rotating body in the radial direction of the rotating body to seal the rotating body and the stationary body.
A packing ring in which a groove along the rotation direction of the rotating body is formed on the inner peripheral surface, and
The groove formed in the packing ring has a brush seal configured by inserting a plurality of brush seal segments so as to line up in the rotation direction of the rotating body.
An extension portion extending in the radial direction of the rotating body is provided on the inner peripheral surface of the packing ring from the end portion of the groove on the inner peripheral surface side.
Sealing device.

The extension portion is formed so that the width of the rotating body in the axial direction narrows from the outside to the inside in the radial direction of the rotating body.
The sealing device according to claim 1.

In the packing ring, a plurality of fins protruding in the radial direction of the rotating body are provided on the inner peripheral surface of the packing ring along the axial direction of the rotating body.
The fins include a low fin and a high fin having a height higher in the radial direction than the low fin.
The extension portion has a height in the radial direction higher than that of the low fin.
The sealing device according to claim 1 or 2.