JP4015586B2 - 軸シール機構及びこれを備えたタービン、及び、軸シール漏洩防止システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービン、蒸気タービン等の回転軸等に用いて好適な軸シール機構と、これを備えたタービンとに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービンや蒸気タービンの回転軸の軸周りには、高圧側から低圧側にガスが漏れるのを防止する軸シール機構が設けられている。この軸シール機構の一例として、図６に示すブラシシール１がある。なお、従来のブラシシールについては、例えば下記特許文献１にも開示されている。
【０００３】
このブラシシール１は、回転軸２の外周に設けられたリング３と、このリング３の内周に設けられた多数のワイヤからなるブラシ４とで構成される。リング３は、回転軸２の外周を取り巻くケーシング等の静止部５に固定されている。ブラシ４は、適度な剛性を有し、図７に示すように、回転軸２の周方向に隙間なく密集して設けられている。また、ブラシ４は、回転軸２の周面６と鋭角をなして回転軸２の回転方向（図中の矢印ｄに示す方向）に傾けて取り付けられている。ブラシ４の先端と回転軸２の周面６との間には、隙間が空けられてる。
【０００４】
この隙間は、回転軸２が回転され回転軸２の径が遠心力によって拡大するに伴い、徐々に小さくなり、タービンの負荷運転に達する前（回転軸２の低速回転時）には、図８に示すように、ブラシ４の先端が回転軸２の周面６に所定の圧力を持って接触する。ブラシシール１は、この接触によって、回転軸２と静止部５との間を通ってガスが高圧側から低圧側に漏れるのを防止する。
【０００５】
ところで、タービンの負荷運転時（回転軸２の高速回転時）では、回転軸２と静止部５との間に燃焼器等からの高温のガスが流される。また、回転軸２には、このガスによる加熱を抑えるための冷却空気が流される。そのため、回転軸２は、冷却空気とほぼ同じ温度に保たれる。これに対し、静止部５には冷却空気が流されないので、静止部５及びリング３は、ガスと同程度の温度になる。したがって、静止部５及びリング３は回転軸２よりも高温となり、静止部５及びリング３の熱膨張による径の拡大が、回転軸２の熱膨張と遠心力とによる径の拡大を上回るようになる。その結果、リング３が、回転軸２から離間する径方向外方に拡大する。リング３が回転軸２から離間すると、図９に示すように、ブラシ４の先端が回転軸２の周面６から離れ、ブラシ４と周面６との間に隙間ｇが生じる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−３３６５０６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、ブラシシール１では、タービン２２の負荷運転時において、ブラシ４と周面６との間に隙間ｇが生じるために、ガスが隙間ｇを通って低圧側に漏れてシール機能が低下する。シール機能が低下すると、タービンに駆動力損失が発生してしまう。
また、上記ブラシシール１は、タービン２２の非負荷運転時に、ブラシ４の先端が回転軸２の周面５を摺動する。そのため、ブラシ４及び回転軸２の周面６の摩耗が大きく、ブラシシール１の寿命が短い。
【０００８】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、タービンの負荷運転時に高圧側から低圧側へのガスの漏れ量を低減すると共に、耐摩耗性に優れた軸シール機構及びこれを備えたタービンを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の軸シール機構は、流体が回転軸と該回転軸の周面から距離を空けて設けられた静止部との間を通って前記回転軸の軸方向に流れるのを阻止する軸シール機構において、前記静止部の内周に半径方向内方へ向けて設けられた静翼と、該静翼の内周面に形成された凹部内に周方向に並べて配設されて環状をなす複数の分割体からなるリングと、該リングの内周に植設されて、先端が前記周面に向けられた多数のワイヤからなるブラシと、前記リングを前記回転軸から離間する方向に付勢して前記ブラシを前記周面から浮上させる付勢部材と、該付勢部材の付勢力に対抗して前記リングを前記回転軸に接近する方向に押して前記ブラシを前記周面に接触させる流体圧を導く導圧孔とを有し、前記付勢部材は、前記ブラシを挟んで前記流体の上流側と下流側とにそれぞれ分けて設けられ、前記ブラシを境として前記流体の上流側に設けられた一方の付勢部材の付勢力が、前記流体の下流側に設けられた他方の付勢部材の付勢力よりも強いことを特徴としている。
この軸シール機構では、回転軸と静止部との間をシールする必要がないとき（例えば、タービンが負荷運転に達する前）には、付勢部材の付勢力によってリングを回転軸から離間させることで、ブラシが回転軸の周面から浮上し、ブラシと周面とが非接触状態に保たれる。これにより、シールが不必要なときには、ブラシと回転軸との摩耗が防止される。回転軸と静止部との間をシールする必要があるとき（例えば、タービンの負荷運転時）には、付勢部材の付勢力に対抗する流体圧を導圧孔から導き、この流体圧によってリングを回転軸に接近する方向へ移動させることで、ブラシの先端が回転軸の周面に接触する。これにより、シールが必要なときには、流体が回転軸と静止部との間を通って上流側（高圧側）から下流側（低圧側）へ漏れるのが阻止される。
また、この軸シール機構では、付勢部材がブラシを挟んで上流側と下流側の２点でリングを支持するので、付勢部材の付勢力以外の力が上流側または下流側からリングに働いてリングが凹部内で傾くのが防止され、リングが凹部内で安定して浮上する。したがって、シール機能が不必要なときには、ブラシと回転軸との接触が回避され、ブラシと回転軸との摩耗が抑えられる。これにより、ブラシシールの寿命を延ばすことができる。
また、回転軸の軸方向に流れる流体がリングを上流から下流に向けて押すために分割体が上流側に傾くのを、分割体の上流側を一方の付勢部材によって強く付勢することで防止する。したがって、流体が回転軸の軸方向に流された際、各割体が振動したり、凹部内に傾いて固定されることがなく、各分割体が導圧孔から導かれた流体圧によって回転軸に接近する方向に円滑に移動する。したがって、シールが必要なときには、流体が回転軸と静止部との間を通って高圧側から低圧側へ漏れるのが阻止される。
【００１０】
請求項２記載の軸シール機構は、請求項１記載の軸シール機構において、導圧孔に流体圧を導く圧導入手段を有することを特徴としている。
この軸シール機構では、回転軸と静止部との間をシールする必要がないときには、付勢部材の付勢力によってリングを回転軸から離間させることで、ブラシが回転軸の周面から浮上し、ブラシと周面とが非接触状態に保たれる。これにより、シールが不必要なときには、ブラシと回転軸との摩耗が防止される。回転軸と静止部との間をシールする必要があるときには、付勢部材の付勢力に対抗する流体圧を導圧孔から導き、この流体圧によってリングを回転軸に接近する方向へ移動させることで、ブラシの先端が回転軸の周面に接触する。これにより、シールが必要なときには、流体が回転軸と静止部との間を通って上流側から下流側へ漏れるのが阻止される。
【００１３】
請求項３記載の軸シール機構は、請求項１または２の何れかに１項記載の軸シール機構において、リングと凹部との間をシールするシール材が設けられていることを特徴としている。
この軸シール機構では、導圧孔から導かれた流体及び凹部内に進入した流体が、シール材に阻まれるため、静止部とリングとの間を通って下流側に漏れることがない。これにより、シール機能を良好に保つことができる。
【００１４】
請求項４のタービンは、高温高圧の流体を回転軸に設けられた動翼に吹き付け、この動翼を回転軸と共に回転させることで、熱エネルギーを機械的な回転エネルギーに変換して動力を発生するタービンにおいて、請求項１〜３の何れか１項記載の軸シール機構を備えたことを特徴としている。
このタービンでは、タービンの負荷運転時において、回転軸と静止部との間を通って漏れる流体の量が低減される。これにより、タービンの駆動力損失の発生を防ぐことができる。
【００１５】
請求項５の軸シール漏洩防止システムは、流体が回転軸と該回転軸の周面から距離を空けて設けられた静止部との間隙を通って前記回転軸の軸方向に漏洩するのを防止するシステムであって、前記静止部側に設けられ、前記回転軸が挿通される環状をなす複数の分割体からなるリングと、これらリングの内周に植設されて、先端が前記周面に向けられた多数のワイヤからなるブラシと、前記リングを、前記回転軸から離間させる方向に付勢する付勢部材と、該付勢部材の付勢力に対抗して、前記リングを前記回転軸に接近させる方向に付勢する流体圧を導く導圧孔とを有し、前記間隙をシールする際に、前記導圧孔に流体圧を供給し、前記間隙のシールを解除する際に、前記導圧孔への流体圧の供給を止め、
前記付勢部材は、前記ブラシを挟んで前記流体の上流側と下流側とにそれぞれ分けて設けられ、前記ブラシを境として前記流体の上流側に設けられた一方の付勢部材の付勢力が、前記流体の下流側に設けられた他方の付勢部材の付勢力よりも強いことを特徴とする。
この軸シール漏洩防止システムでは、回転軸と静止部との間隙をシールする必要がないとき（例えば、タービンが負荷運転に達する前）には、付勢部材の付勢力によってリングを回転軸から離間させることで、ブラシが回転軸の周面から浮上し、ブラシと周面とが非接触状態に保たれる。これにより、シールが不必要なときには、ブラシと回転軸との摩耗が防止される。回転軸と静止部との間をシールする必要があるとき（例えば、タービンの負荷運転時）には、付勢部材の付勢力に対抗する流体圧を導圧孔から導き、この流体圧によってリングを回転軸に接近する方向へ移動させることで、ブラシの先端が回転軸の周面に接触する。これにより、シールが必要なときには、流体が回転軸と静止部との間を通って上流側（高圧側）から下流側（低圧側）へ漏れるのが阻止される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る軸シール機構及びこれを備えたタービンの実施の形態について説明を行うが、本発明がこれらのみに限定解釈されるものではない。また、本発明に係るタービンをガスタービンにおいて説明するが、本発明のタービンは、蒸気タービン等の他のタービンにも適用可能である。
【００１７】
図１は、ガスタービンの概略構成を示す図である。同図において、符号２０は圧縮機、符号２１は燃焼器、符号２２はタービンである。圧縮機２０は、多量の空気をその内部に取り入れて圧縮するものである。ガスタービンでは、後述する回転軸２３で得られる動力の一部が、圧縮機２０の動力として利用される。燃焼器２１は、圧縮機２０で圧縮された空気に燃料を混合して燃焼させるものである。タービン２２は、燃焼器２１で発生した燃焼ガス（流体）をその内部に導入して膨張させ、この膨張したガスを回転軸２３に固定された動翼２３ｅに吹き付けて回転軸２３を回転させることで、熱エネルギーを機械的な回転エネルギーに変換して動力を発生させるものである。
【００１８】
タービン２２には、回転軸２３に固定された複数の動翼２３ｅの他に、複数の静翼（静止部）２４ａが設けられている。この静翼２４ａは、ケーシング２４に固定されている。動翼２３ｅと静翼２４ａとは、回転軸２３の軸方向に交互に配列されている。動翼２３ｅは、回転軸２３の軸方向に流れるガスの圧力を受けて、回転軸２３を回転させる。静翼２４ａと回転軸２３との間には、ブラシシール２５が設けられている。このブラシシール２５は、静翼２４ａと回転軸２３との環状空間を通り高圧側から低圧側に向かって流れるガスを阻止するためのものである。
【００１９】
図２は、回転軸２３の停止時におけるブラシシール２５を回転軸２３の長さ方向に平行な面に沿って断面視した図である。ブラシシール２５は、環状のリング２６と、このリング２６を付勢する板バネ（付勢部材）２７ａ，２７ｂと、リング２６の内周に植設されたブラシ２８とを有している。リング２６は、外周部２９が回転軸２３の軸方向に突き出し、内周部３０が回転軸２３の周面２３ａに向かって突き出した断面視Ｔ字形をしている。外周部２９は、静翼２４ａの内周面に周方向に輪を成すように形成された凹部３１に係合されている。外周部２９は、ブラシ２８を境として高圧側（ガスの上流側）が低圧側（下流側）よりも回転軸２３の軸方向に長く形成されている。外周部２９の上面３２には、回転軸２３の軸方向に幅を有する凹状の受圧部３３が形成されている。また、外周部２９の高圧側側面３４には、この高圧側側面３４と凹部３１との間をシールするシール材３５が設けられている。リング２６の内周部３０は、先端が静翼２４ａの凹部３１から突き出している。
【００２０】
板バネ２７ａ，２７ｂは、静翼２４ａとリング２６の外周部２９の底面３７との間に設置されている。板バネ２７ａ，２７ｂは、ブラシ２８を挟んで高圧側と低圧側とのそれぞれに分けて設けられている。高圧側に設けられた一方の板バネ２７ａは、低圧側に設けられた他方の板バネ２７ｂよりも付勢力の強いものとされている。これら板バネ２７ａ，２７ｂは、リング２６を回転軸２３から離間する方向（図中の矢印Ａ及び矢印Ｂに示す方向）に付勢し、リング２６の外周部２９の上面３２を凹部３１の上面に当接させている。
【００２１】
ブラシ２８は、適度な剛性を有する多数のワイヤからなる。ブラシ２８は、基端がリング２６の内周部３０のほぼ中央に植設され、先端が回転軸２３の周面２３ａに向けられている。また、ブラシ２８の先端は、リング２６の上面３２が凹部３１の上面に当接された状態で、回転軸２３の周面２３ａから所定の隙間ｓを空けて浮上している。このように、回転軸２３の停止時では、ブラシ２８と回転軸２３の周面２３ａとは非接触状態にある。
静翼２４ａには、リング２６の受圧部３３に通じる導圧孔３８が設けられている。この導圧孔３８には、必要に応じて加圧空気を供給する圧導入手段３９が接続されている。
【００２２】
図３は、図２中のＸ−Ｘ線に沿うブラシシール２５の断面図である。同図に示すように、リング２６は、環を周方向に複数分割してなる分割体２６ａから構成されている。これら分割体２６ａは、凹部３１内で回転軸２３の周方向に並べられて環状となる。ブラシ２８は、回転軸２３の周方向に隙間なく設けられている。また、ブラシ２８は、回転軸２３の周面２３ａと鋭角をなして回転軸２３の回転方向（図中の矢印ｅに示す方向）に傾けて取り付けられている。板バネ２７ａは、凹部３１に形成された溝４０内に設置されている。この溝４０及び板バネ２７ａは、回転軸２３の周方向に所定の間隔を空けて複数設けられている。また、図示しないが、板バネ２７ｂも、板バネ２７ａと同様にして設けけられている。
【００２３】
次に、タービン２２の運転時におけるブラシシール２５の動作の仕方について説明する。
タービン２２が駆動されると、回転軸２３と静翼２４ａとの間に燃焼器２１からのガスが流れ、回転軸２３が回転し始める。回転軸２３は、遠心力によって径が拡大する。そのため、回転軸２３の周面２３ａとブラシ２８との隙間ｓが徐々に小さくなる。しかし、このブラシシール２５では、従来のブラシシールと異なり、回転軸２３の低速回転時（タービン２２の非負荷運転時）に回転軸２３が静翼２４ａに対して最も接近したときでも、ブラシ２８と回転軸２３の周面２３ａとの隙間ｓが塞がらないように、隙間ｓが比較的大きく設定されている。したがって、タービン２２の非負荷運転時には、回転軸２３の停止時と同様に、ブラシ２８と回転軸２３の周面２３ａとが非接触状態にある。
【００２４】
タービン２２が負荷運転されると、圧導入手段３９からの加圧空気（圧縮流体）が導圧孔３８に供給される。このガスの流体圧は、リング２６の受圧部３３及び上面３２に働き、図４に示すように、板バネ２７ａ，２７ｂの付勢力に対抗してリング２６を回転軸２３の径方向内方（図中の矢印Ｃに示す方向）に押す。流体圧が高くなると、リング２６が回転軸２３に向かって移動する。この流体圧は、タービン２２の定格運転時に、板バネ２７ａ，２７ｂの付勢力を打ち消する大きさとなる。板バネ２７ａ，２７ｂの付勢力が打ち消されると、図５に示すように、リング２６の外周部２９の底面３７が静翼２４ａに接する。外周部２９の底面３７と静翼２４ａとが接するまでリング２６が移動すると、ブラシ２８の先端が回転軸２３の周面２３ａに接する。したがって、このブラシシール２５では、タービン２２の定格回転時にブラシ２８が回転軸２３の周面２３ａを摺動する。
【００２５】
また、図４に示したように、回転軸２３の軸方向（矢印Ｄに示す方向）にガスが流れると、このガスによってリング２６の内周部３０が低圧側（図中の矢印Ｅに示す方向）に押され、外周部２９の低圧側側面４１が凹部３１の壁面に押し付けられる。したがって、導圧孔３８から供給されたガスが、リング２６の低圧側側面４１と凹部３１の壁面との間を通って低圧側に漏れることはない。また、リング２６の高圧側側面３４と凹部３１の壁面との間は、シール材３５によってシールされているため、導圧孔３８からのガスが、高圧側側面３４と凹部３１の壁面との間を通って低圧側に漏れることはない。また、リング２６と凹部３１との隙間から凹部３１内に侵入したガスは、シール材３５に阻まれるため、凹部３１内を通って低圧側に漏れることはない。
【００２６】
さらに、回転軸２３の軸方向にガスが流れると、リング２６の内周部３０がガスによって高圧側から低圧側に押される。すると、リング２６を構成する各分割体２６ａの低圧側を持ち上げて、各分割体２６ａを回転させようとする力が働く。しかし、各分割体２６ａには、高圧側に設置された一方の板バネ２７ａと低圧側に設置された他方の板バネ２７ｂとの付勢力の差によって、高圧側を持ち上げようとする力も働く。そのため、各分割体２６ａを回転させようとするこれらの力は相殺される。したがって、ガスが回転軸２３の軸方向に流れた際に、各分割体２６ａに回転力が働き各分割体２６ａが凹部３１内で傾いたり振動することがない。
【００２７】
上記構造のブラシシール２５によれば、タービン２２の非負荷運転時には、リング２６が、各板バネ２７ａ，２７ｂによって静翼２４ａの凹部３１内にて回転軸２３から離間する方向に浮上されるので、リング２６に植設されたブラシ２８と回転軸２３の周面２３ａとが非接触状態に保たれる。したがって、タービン２２の非負荷運転時には、ブラシ２８及び回転軸２３の摩耗が防止される。
【００２８】
また、タービン２２の負荷運転時には、導圧孔２８から導かれた流体圧によってリング２６が回転軸２３の径方向内方に向かって押され、各板バネ２７ａ，２７ｂの付勢力が打ち消されるので、ブラシ２８の先端が回転軸２３の周面２３ａに所定の圧力で接触する。これにより、回転軸２３とブラシ２８との間を通って高圧側から低圧側へ漏れるガスの漏れ量が低減される。
【００２９】
また、このブラシシール２５によれば、分割体２６ａの低圧側を持ち上げて分割体２６ａを回転させようとする力に対して、高圧側に設けた一方の板バネ２７ａの付勢力を低圧側に設けた他方の板バネ２７ｂの付勢力よりも強くすることで分割体２６ａの高圧側を持ち上げる力を働かせて、分割体２６ａに働く回転力を相殺する。したがって、タービン２２の負荷運転時に、分割体２６ａが傾いて凹部３１内に固定されることがなく、リング２６の受圧部３３及び上面３４に働く流体圧によってリング２６が円滑に回転軸２３に接近する方向へ移動する。これにより、タービン２２の負荷運転時に、ブラシ２８と回転軸２３の周面２３ａとの間に隙間が生じるのを防止する。
【００３０】
このように、ブラシシール２５では、回転軸２３と静翼２４ａとの間をシールする必要がないタービン２２の非負荷運転時には、ブラシ２８と回転軸２３との接触が回避されるので、ブラシリール２５の寿命が長くなる。また、このブラシシール２５を備えたタービン２２では、回転軸２３と静翼２４ａとの間をシールする必要があるタービン２２の負荷運転時に、ガスが回転軸２３の軸方向に漏れるのが阻止されるので、駆動力損失の発生を防止することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の軸シール機構及びこれを備えたタービンによれば、下記の効果を得ることができる。
請求項１または２記載の軸シール機構によれば、回転軸と静止部との間をシールする必要がないときには、付勢部材の付勢力によってリングを回転軸から離間させることにより、ブラシが回転軸の周面から浮上し、ブラシと周面とが非接触状態に保たれるので、ブラシと回転軸との摩耗が防止される。これにより、軸シール機能の寿命が長くなる。回転軸と静止部との間をシールする必要があるときには、付勢部材の付勢力に対抗する流体圧を導圧孔から導き、この流体圧によってリングを回転軸に接近する方向へ移動させることにより、ブラシの先端が回転軸の周面に接触するので、流体が回転軸と静止部との間を通って回転軸の軸方向に漏れるのが阻止される。
したがって、請求項１または２記載の軸シール機構をタービンに適用すると、タービンの非負荷運転時には、回転軸とブラシとの接触が回避され、タービンの負荷運転時には、流体が回転軸と静止部との間を通って漏れるのが阻止されるので、軸シール機構の寿命を延ばすと共にタービンの駆動力損失の発生を防止することができる。
【００３２】
請求項３の軸シール機構によれば、リングが凹部内で振動したり傾いたりすることなく安定して浮上するため、回転軸と静止部との間をシールする必要がないときには、ブラシと回転軸との接触が確実に回避される。これにより、軸シール機構の寿命を延ばすことができる。
【００３３】
請求項４記載の軸シール機構によれば、分割体の上流側を一方の付勢部材によって強く付勢することで、回転軸の軸方向に流れる流体がリングを上流から下流に向けて押すために分割体が上流側に傾くのを防止するので、回転軸と静止部との間をシールする必要があるときには、ブラシと回転軸とが確実に接触する。これにより、この軸シール機構を備えたタービンの駆動力損失の発生を防止することができる。
【００３４】
請求項５記載の軸シール機構によれば、導圧孔から導かれた流体及び凹部内に侵入した流体が静止部とリングとの間を通って下流側に漏れるのをシール材によって防止するため、シール機能が良好に保たれる。これにより、この軸シール機構を備えたタービンの駆動力損失の発生を防止することができる。
【００３５】
請求項６記載のタービンによれば、タービンの負荷運転時に、流体が回転軸と静止部との間を通って漏れるのが阻止される。これにより、タービンの駆動力損失の発生を防止することができる。
【００３６】
請求項７記載の軸シール漏洩防止システムによれば、回転軸と静止部との間をシールする必要がある場合と無い場合とに応じて、シール機能をＯＮ／ＯＦＦできる。したがって、例えば、シール機能が不要なタービンの非負荷運転時には、回転軸とブラシとの接触が回避され、また、シール機能が必要なタービンの負荷運転時には、流体が回転軸と静止部との間を通って漏れるのが阻止されるので、軸シール機構の寿命を延ばすと共にタービンの駆動力損失の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る軸シール機構を備えたガスタービンの概略構成図である。
【図２】 同実施形態のブラシシール（軸シール機構）を回転軸の長さ方向に平行な面に沿って断面視した図である。
【図３】 同実施形態のブラシシールをＸ−Ｘ線より見た断面図である。
【図４】 同実施形態のブラシシールを回転軸の長さ方向に平行な面に沿って断面視した図である。
【図５】 同実施形態のブラシシールのＹ−Ｙ断面図である。
【図６】 従来の軸シール機構を示す図である。
【図７】 従来の軸シール機構を矢印Ｉから見た場合の断面図である。
【図８】 従来の軸シール機構の断面図である。
【図９】 従来の軸シール機構の断面図である。
【符号の説明】
２３ 回転軸
２３ａ 周面
２３ｅ 動翼
２４ ケーシング
２４ａ 静翼（静止部）
２５ ブラシシール（軸シール機構）
２６ リング
２６ａ 分割体
２７ａ，２７ｂ 板バネ（付勢部材）
２８ ブラシ
３１ 凹部
３５ シール材
３８ 導圧孔
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービン、蒸気タービン等の回転軸等に用いて好適な軸シール機構と、これを備えたタービンとに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービンや蒸気タービンの回転軸の軸周りには、高圧側から低圧側にガスが漏れるのを防止する軸シール機構が設けられている。この軸シール機構の一例として、図６に示すブラシシール１がある。なお、従来のブラシシールについては、例えば下記特許文献１にも開示されている。
【０００３】
このブラシシール１は、回転軸２の外周に設けられたリング３と、このリング３の内周に設けられた多数のワイヤからなるブラシ４とで構成される。リング３は、回転軸２の外周を取り巻くケーシング等の静止部５に固定されている。ブラシ４は、適度な剛性を有し、図７に示すように、回転軸２の周方向に隙間なく密集して設けられている。また、ブラシ４は、回転軸２の周面６と鋭角をなして回転軸２の回転方向（図中の矢印ｄに示す方向）に傾けて取り付けられている。ブラシ４の先端と回転軸２の周面６との間には、隙間が空けられてる。
【０００４】
この隙間は、回転軸２が回転され回転軸２の径が遠心力によって拡大するに伴い、徐々に小さくなり、タービンの負荷運転に達する前（回転軸２の低速回転時）には、図８に示すように、ブラシ４の先端が回転軸２の周面６に所定の圧力を持って接触する。ブラシシール１は、この接触によって、回転軸２と静止部５との間を通ってガスが高圧側から低圧側に漏れるのを防止する。
【０００５】
ところで、タービンの負荷運転時（回転軸２の高速回転時）では、回転軸２と静止部５との間に燃焼器等からの高温のガスが流される。また、回転軸２には、このガスによる加熱を抑えるための冷却空気が流される。そのため、回転軸２は、冷却空気とほぼ同じ温度に保たれる。これに対し、静止部５には冷却空気が流されないので、静止部５及びリング３は、ガスと同程度の温度になる。したがって、静止部５及びリング３は回転軸２よりも高温となり、静止部５及びリング３の熱膨張による径の拡大が、回転軸２の熱膨張と遠心力とによる径の拡大を上回るようになる。その結果、リング３が、回転軸２から離間する径方向外方に拡大する。リング３が回転軸２から離間すると、図９に示すように、ブラシ４の先端が回転軸２の周面６から離れ、ブラシ４と周面６との間に隙間ｇが生じる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−３３６５０６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、ブラシシール１では、タービン２２の負荷運転時において、ブラシ４と周面６との間に隙間ｇが生じるために、ガスが隙間ｇを通って低圧側に漏れてシール機能が低下する。シール機能が低下すると、タービンに駆動力損失が発生してしまう。
また、上記ブラシシール１は、タービン２２の非負荷運転時に、ブラシ４の先端が回転軸２の周面５を摺動する。そのため、ブラシ４及び回転軸２の周面６の摩耗が大きく、ブラシシール１の寿命が短い。
【０００８】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、タービンの負荷運転時に高圧側から低圧側へのガスの漏れ量を低減すると共に、耐摩耗性に優れた軸シール機構及びこれを備えたタービンを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の軸シール機構は、流体が回転軸と該回転軸の周面から距離を空けて設けられた静止部との間を通って前記回転軸の軸方向に流れるのを阻止する軸シール機構において、前記静止部の内周に半径方向内方へ向けて設けられた静翼と、該静翼の内周面に形成された凹部内に周方向に並べて配設されて環状をなす複数の分割体からなるリングと、該リングの内周に植設されて、先端が前記周面に向けられた多数のワイヤからなるブラシと、前記リングを前記回転軸から離間する方向に付勢して前記ブラシを前記周面から浮上させる付勢部材と、該付勢部材の付勢力に対抗して前記リングを前記回転軸に接近する方向に押して前記ブラシを前記周面に接触させる流体圧を導く導圧孔とを有し、前記付勢部材は、前記ブラシを挟んで前記流体の上流側と下流側とにそれぞれ分けて設けられ、前記ブラシを境として前記流体の上流側に設けられた一方の付勢部材の付勢力が、前記流体の下流側に設けられた他方の付勢部材の付勢力よりも強いことを特徴としている。
この軸シール機構では、回転軸と静止部との間をシールする必要がないとき（例えば、タービンが負荷運転に達する前）には、付勢部材の付勢力によってリングを回転軸から離間させることで、ブラシが回転軸の周面から浮上し、ブラシと周面とが非接触状態に保たれる。これにより、シールが不必要なときには、ブラシと回転軸との摩耗が防止される。回転軸と静止部との間をシールする必要があるとき（例えば、タービンの負荷運転時）には、付勢部材の付勢力に対抗する流体圧を導圧孔から導き、この流体圧によってリングを回転軸に接近する方向へ移動させることで、ブラシの先端が回転軸の周面に接触する。これにより、シールが必要なときには、流体が回転軸と静止部との間を通って上流側（高圧側）から下流側（低圧側）へ漏れるのが阻止される。
また、この軸シール機構では、付勢部材がブラシを挟んで上流側と下流側の２点でリングを支持するので、付勢部材の付勢力以外の力が上流側または下流側からリングに働いてリングが凹部内で傾くのが防止され、リングが凹部内で安定して浮上する。したがって、シール機能が不必要なときには、ブラシと回転軸との接触が回避され、ブラシと回転軸との摩耗が抑えられる。これにより、ブラシシールの寿命を延ばすことができる。
また、回転軸の軸方向に流れる流体がリングを上流から下流に向けて押すために分割体が上流側に傾くのを、分割体の上流側を一方の付勢部材によって強く付勢することで防止する。したがって、流体が回転軸の軸方向に流された際、各割体が振動したり、凹部内に傾いて固定されることがなく、各分割体が導圧孔から導かれた流体圧によって回転軸に接近する方向に円滑に移動する。したがって、シールが必要なときには、流体が回転軸と静止部との間を通って高圧側から低圧側へ漏れるのが阻止される。
【００１０】
請求項２記載の軸シール機構は、請求項１記載の軸シール機構において、導圧孔に流体圧を導く圧導入手段を有することを特徴としている。
この軸シール機構では、回転軸と静止部との間をシールする必要がないときには、付勢部材の付勢力によってリングを回転軸から離間させることで、ブラシが回転軸の周面から浮上し、ブラシと周面とが非接触状態に保たれる。これにより、シールが不必要なときには、ブラシと回転軸との摩耗が防止される。回転軸と静止部との間をシールする必要があるときには、付勢部材の付勢力に対抗する流体圧を導圧孔から導き、この流体圧によってリングを回転軸に接近する方向へ移動させることで、ブラシの先端が回転軸の周面に接触する。これにより、シールが必要なときには、流体が回転軸と静止部との間を通って上流側から下流側へ漏れるのが阻止される。
【００１３】
請求項３記載の軸シール機構は、請求項１または２の何れかに１項記載の軸シール機構において、リングと凹部との間をシールするシール材が設けられていることを特徴としている。
この軸シール機構では、導圧孔から導かれた流体及び凹部内に進入した流体が、シール材に阻まれるため、静止部とリングとの間を通って下流側に漏れることがない。これにより、シール機能を良好に保つことができる。
【００１４】
請求項４のタービンは、高温高圧の流体を回転軸に設けられた動翼に吹き付け、この動翼を回転軸と共に回転させることで、熱エネルギーを機械的な回転エネルギーに変換して動力を発生するタービンにおいて、請求項１〜３の何れか１項記載の軸シール機構を備えたことを特徴としている。
このタービンでは、タービンの負荷運転時において、回転軸と静止部との間を通って漏れる流体の量が低減される。これにより、タービンの駆動力損失の発生を防ぐことができる。
【００１５】
請求項５の軸シール漏洩防止システムは、流体が回転軸と該回転軸の周面から距離を空けて設けられた静止部との間隙を通って前記回転軸の軸方向に漏洩するのを防止するシステムであって、前記静止部側に設けられ、前記回転軸が挿通される環状をなす複数の分割体からなるリングと、これらリングの内周に植設されて、先端が前記周面に向けられた多数のワイヤからなるブラシと、前記リングを、前記回転軸から離間させる方向に付勢する付勢部材と、該付勢部材の付勢力に対抗して、前記リングを前記回転軸に接近させる方向に付勢する流体圧を導く導圧孔とを有し、前記間隙をシールする際に、前記導圧孔に流体圧を供給し、前記間隙のシールを解除する際に、前記導圧孔への流体圧の供給を止め、
前記付勢部材は、前記ブラシを挟んで前記流体の上流側と下流側とにそれぞれ分けて設けられ、前記ブラシを境として前記流体の上流側に設けられた一方の付勢部材の付勢力が、前記流体の下流側に設けられた他方の付勢部材の付勢力よりも強いことを特徴とする。
この軸シール漏洩防止システムでは、回転軸と静止部との間隙をシールする必要がないとき（例えば、タービンが負荷運転に達する前）には、付勢部材の付勢力によってリングを回転軸から離間させることで、ブラシが回転軸の周面から浮上し、ブラシと周面とが非接触状態に保たれる。これにより、シールが不必要なときには、ブラシと回転軸との摩耗が防止される。回転軸と静止部との間をシールする必要があるとき（例えば、タービンの負荷運転時）には、付勢部材の付勢力に対抗する流体圧を導圧孔から導き、この流体圧によってリングを回転軸に接近する方向へ移動させることで、ブラシの先端が回転軸の周面に接触する。これにより、シールが必要なときには、流体が回転軸と静止部との間を通って上流側（高圧側）から下流側（低圧側）へ漏れるのが阻止される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る軸シール機構及びこれを備えたタービンの実施の形態について説明を行うが、本発明がこれらのみに限定解釈されるものではない。また、本発明に係るタービンをガスタービンにおいて説明するが、本発明のタービンは、蒸気タービン等の他のタービンにも適用可能である。
【００１７】
図１は、ガスタービンの概略構成を示す図である。同図において、符号２０は圧縮機、符号２１は燃焼器、符号２２はタービンである。圧縮機２０は、多量の空気をその内部に取り入れて圧縮するものである。ガスタービンでは、後述する回転軸２３で得られる動力の一部が、圧縮機２０の動力として利用される。燃焼器２１は、圧縮機２０で圧縮された空気に燃料を混合して燃焼させるものである。タービン２２は、燃焼器２１で発生した燃焼ガス（流体）をその内部に導入して膨張させ、この膨張したガスを回転軸２３に固定された動翼２３ｅに吹き付けて回転軸２３を回転させることで、熱エネルギーを機械的な回転エネルギーに変換して動力を発生させるものである。
【００１８】
タービン２２には、回転軸２３に固定された複数の動翼２３ｅの他に、複数の静翼（静止部）２４ａが設けられている。この静翼２４ａは、ケーシング２４に固定されている。動翼２３ｅと静翼２４ａとは、回転軸２３の軸方向に交互に配列されている。動翼２３ｅは、回転軸２３の軸方向に流れるガスの圧力を受けて、回転軸２３を回転させる。静翼２４ａと回転軸２３との間には、ブラシシール２５が設けられている。このブラシシール２５は、静翼２４ａと回転軸２３との環状空間を通り高圧側から低圧側に向かって流れるガスを阻止するためのものである。
【００１９】
図２は、回転軸２３の停止時におけるブラシシール２５を回転軸２３の長さ方向に平行な面に沿って断面視した図である。ブラシシール２５は、環状のリング２６と、このリング２６を付勢する板バネ（付勢部材）２７ａ，２７ｂと、リング２６の内周に植設されたブラシ２８とを有している。リング２６は、外周部２９が回転軸２３の軸方向に突き出し、内周部３０が回転軸２３の周面２３ａに向かって突き出した断面視Ｔ字形をしている。外周部２９は、静翼２４ａの内周面に周方向に輪を成すように形成された凹部３１に係合されている。外周部２９は、ブラシ２８を境として高圧側（ガスの上流側）が低圧側（下流側）よりも回転軸２３の軸方向に長く形成されている。外周部２９の上面３２には、回転軸２３の軸方向に幅を有する凹状の受圧部３３が形成されている。また、外周部２９の高圧側側面３４には、この高圧側側面３４と凹部３１との間をシールするシール材３５が設けられている。リング２６の内周部３０は、先端が静翼２４ａの凹部３１から突き出している。
【００２０】
板バネ２７ａ，２７ｂは、静翼２４ａとリング２６の外周部２９の底面３７との間に設置されている。板バネ２７ａ，２７ｂは、ブラシ２８を挟んで高圧側と低圧側とのそれぞれに分けて設けられている。高圧側に設けられた一方の板バネ２７ａは、低圧側に設けられた他方の板バネ２７ｂよりも付勢力の強いものとされている。これら板バネ２７ａ，２７ｂは、リング２６を回転軸２３から離間する方向（図中の矢印Ａ及び矢印Ｂに示す方向）に付勢し、リング２６の外周部２９の上面３２を凹部３１の上面に当接させている。
【００２１】
ブラシ２８は、適度な剛性を有する多数のワイヤからなる。ブラシ２８は、基端がリング２６の内周部３０のほぼ中央に植設され、先端が回転軸２３の周面２３ａに向けられている。また、ブラシ２８の先端は、リング２６の上面３２が凹部３１の上面に当接された状態で、回転軸２３の周面２３ａから所定の隙間ｓを空けて浮上している。このように、回転軸２３の停止時では、ブラシ２８と回転軸２３の周面２３ａとは非接触状態にある。
静翼２４ａには、リング２６の受圧部３３に通じる導圧孔３８が設けられている。この導圧孔３８には、必要に応じて加圧空気を供給する圧導入手段３９が接続されている。
【００２２】
図３は、図２中のＸ−Ｘ線に沿うブラシシール２５の断面図である。同図に示すように、リング２６は、環を周方向に複数分割してなる分割体２６ａから構成されている。これら分割体２６ａは、凹部３１内で回転軸２３の周方向に並べられて環状となる。ブラシ２８は、回転軸２３の周方向に隙間なく設けられている。また、ブラシ２８は、回転軸２３の周面２３ａと鋭角をなして回転軸２３の回転方向（図中の矢印ｅに示す方向）に傾けて取り付けられている。板バネ２７ａは、凹部３１に形成された溝４０内に設置されている。この溝４０及び板バネ２７ａは、回転軸２３の周方向に所定の間隔を空けて複数設けられている。また、図示しないが、板バネ２７ｂも、板バネ２７ａと同様にして設けけられている。
【００２３】
次に、タービン２２の運転時におけるブラシシール２５の動作の仕方について説明する。
タービン２２が駆動されると、回転軸２３と静翼２４ａとの間に燃焼器２１からのガスが流れ、回転軸２３が回転し始める。回転軸２３は、遠心力によって径が拡大する。そのため、回転軸２３の周面２３ａとブラシ２８との隙間ｓが徐々に小さくなる。しかし、このブラシシール２５では、従来のブラシシールと異なり、回転軸２３の低速回転時（タービン２２の非負荷運転時）に回転軸２３が静翼２４ａに対して最も接近したときでも、ブラシ２８と回転軸２３の周面２３ａとの隙間ｓが塞がらないように、隙間ｓが比較的大きく設定されている。したがって、タービン２２の非負荷運転時には、回転軸２３の停止時と同様に、ブラシ２８と回転軸２３の周面２３ａとが非接触状態にある。
【００２４】
タービン２２が負荷運転されると、圧導入手段３９からの加圧空気（圧縮流体）が導圧孔３８に供給される。このガスの流体圧は、リング２６の受圧部３３及び上面３２に働き、図４に示すように、板バネ２７ａ，２７ｂの付勢力に対抗してリング２６を回転軸２３の径方向内方（図中の矢印Ｃに示す方向）に押す。流体圧が高くなると、リング２６が回転軸２３に向かって移動する。この流体圧は、タービン２２の定格運転時に、板バネ２７ａ，２７ｂの付勢力を打ち消する大きさとなる。板バネ２７ａ，２７ｂの付勢力が打ち消されると、図５に示すように、リング２６の外周部２９の底面３７が静翼２４ａに接する。外周部２９の底面３７と静翼２４ａとが接するまでリング２６が移動すると、ブラシ２８の先端が回転軸２３の周面２３ａに接する。したがって、このブラシシール２５では、タービン２２の定格回転時にブラシ２８が回転軸２３の周面２３ａを摺動する。
【００２５】
また、図４に示したように、回転軸２３の軸方向（矢印Ｄに示す方向）にガスが流れると、このガスによってリング２６の内周部３０が低圧側（図中の矢印Ｅに示す方向）に押され、外周部２９の低圧側側面４１が凹部３１の壁面に押し付けられる。したがって、導圧孔３８から供給されたガスが、リング２６の低圧側側面４１と凹部３１の壁面との間を通って低圧側に漏れることはない。また、リング２６の高圧側側面３４と凹部３１の壁面との間は、シール材３５によってシールされているため、導圧孔３８からのガスが、高圧側側面３４と凹部３１の壁面との間を通って低圧側に漏れることはない。また、リング２６と凹部３１との隙間から凹部３１内に侵入したガスは、シール材３５に阻まれるため、凹部３１内を通って低圧側に漏れることはない。
【００２６】
さらに、回転軸２３の軸方向にガスが流れると、リング２６の内周部３０がガスによって高圧側から低圧側に押される。すると、リング２６を構成する各分割体２６ａの低圧側を持ち上げて、各分割体２６ａを回転させようとする力が働く。しかし、各分割体２６ａには、高圧側に設置された一方の板バネ２７ａと低圧側に設置された他方の板バネ２７ｂとの付勢力の差によって、高圧側を持ち上げようとする力も働く。そのため、各分割体２６ａを回転させようとするこれらの力は相殺される。したがって、ガスが回転軸２３の軸方向に流れた際に、各分割体２６ａに回転力が働き各分割体２６ａが凹部３１内で傾いたり振動することがない。
【００２７】
上記構造のブラシシール２５によれば、タービン２２の非負荷運転時には、リング２６が、各板バネ２７ａ，２７ｂによって静翼２４ａの凹部３１内にて回転軸２３から離間する方向に浮上されるので、リング２６に植設されたブラシ２８と回転軸２３の周面２３ａとが非接触状態に保たれる。したがって、タービン２２の非負荷運転時には、ブラシ２８及び回転軸２３の摩耗が防止される。
【００２８】
また、タービン２２の負荷運転時には、導圧孔２８から導かれた流体圧によってリング２６が回転軸２３の径方向内方に向かって押され、各板バネ２７ａ，２７ｂの付勢力が打ち消されるので、ブラシ２８の先端が回転軸２３の周面２３ａに所定の圧力で接触する。これにより、回転軸２３とブラシ２８との間を通って高圧側から低圧側へ漏れるガスの漏れ量が低減される。
【００２９】
また、このブラシシール２５によれば、分割体２６ａの低圧側を持ち上げて分割体２６ａを回転させようとする力に対して、高圧側に設けた一方の板バネ２７ａの付勢力を低圧側に設けた他方の板バネ２７ｂの付勢力よりも強くすることで分割体２６ａの高圧側を持ち上げる力を働かせて、分割体２６ａに働く回転力を相殺する。したがって、タービン２２の負荷運転時に、分割体２６ａが傾いて凹部３１内に固定されることがなく、リング２６の受圧部３３及び上面３４に働く流体圧によってリング２６が円滑に回転軸２３に接近する方向へ移動する。これにより、タービン２２の負荷運転時に、ブラシ２８と回転軸２３の周面２３ａとの間に隙間が生じるのを防止する。
【００３０】
このように、ブラシシール２５では、回転軸２３と静翼２４ａとの間をシールする必要がないタービン２２の非負荷運転時には、ブラシ２８と回転軸２３との接触が回避されるので、ブラシリール２５の寿命が長くなる。また、このブラシシール２５を備えたタービン２２では、回転軸２３と静翼２４ａとの間をシールする必要があるタービン２２の負荷運転時に、ガスが回転軸２３の軸方向に漏れるのが阻止されるので、駆動力損失の発生を防止することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の軸シール機構及びこれを備えたタービンによれば、下記の効果を得ることができる。
請求項１または２記載の軸シール機構によれば、回転軸と静止部との間をシールする必要がないときには、付勢部材の付勢力によってリングを回転軸から離間させることにより、ブラシが回転軸の周面から浮上し、ブラシと周面とが非接触状態に保たれるので、ブラシと回転軸との摩耗が防止される。これにより、軸シール機能の寿命が長くなる。回転軸と静止部との間をシールする必要があるときには、付勢部材の付勢力に対抗する流体圧を導圧孔から導き、この流体圧によってリングを回転軸に接近する方向へ移動させることにより、ブラシの先端が回転軸の周面に接触するので、流体が回転軸と静止部との間を通って回転軸の軸方向に漏れるのが阻止される。
したがって、請求項１または２記載の軸シール機構をタービンに適用すると、タービンの非負荷運転時には、回転軸とブラシとの接触が回避され、タービンの負荷運転時には、流体が回転軸と静止部との間を通って漏れるのが阻止されるので、軸シール機構の寿命を延ばすと共にタービンの駆動力損失の発生を防止することができる。
【００３２】
請求項３の軸シール機構によれば、リングが凹部内で振動したり傾いたりすることなく安定して浮上するため、回転軸と静止部との間をシールする必要がないときには、ブラシと回転軸との接触が確実に回避される。これにより、軸シール機構の寿命を延ばすことができる。
【００３３】
請求項４記載の軸シール機構によれば、分割体の上流側を一方の付勢部材によって強く付勢することで、回転軸の軸方向に流れる流体がリングを上流から下流に向けて押すために分割体が上流側に傾くのを防止するので、回転軸と静止部との間をシールする必要があるときには、ブラシと回転軸とが確実に接触する。これにより、この軸シール機構を備えたタービンの駆動力損失の発生を防止することができる。
【００３４】
請求項５記載の軸シール機構によれば、導圧孔から導かれた流体及び凹部内に侵入した流体が静止部とリングとの間を通って下流側に漏れるのをシール材によって防止するため、シール機能が良好に保たれる。これにより、この軸シール機構を備えたタービンの駆動力損失の発生を防止することができる。
【００３５】
請求項６記載のタービンによれば、タービンの負荷運転時に、流体が回転軸と静止部との間を通って漏れるのが阻止される。これにより、タービンの駆動力損失の発生を防止することができる。
【００３６】
請求項７記載の軸シール漏洩防止システムによれば、回転軸と静止部との間をシールする必要がある場合と無い場合とに応じて、シール機能をＯＮ／ＯＦＦできる。したがって、例えば、シール機能が不要なタービンの非負荷運転時には、回転軸とブラシとの接触が回避され、また、シール機能が必要なタービンの負荷運転時には、流体が回転軸と静止部との間を通って漏れるのが阻止されるので、軸シール機構の寿命を延ばすと共にタービンの駆動力損失の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る軸シール機構を備えたガスタービンの概略構成図である。
【図２】 同実施形態のブラシシール（軸シール機構）を回転軸の長さ方向に平行な面に沿って断面視した図である。
【図３】 同実施形態のブラシシールをＸ−Ｘ線より見た断面図である。
【図４】 同実施形態のブラシシールを回転軸の長さ方向に平行な面に沿って断面視した図である。
【図５】 同実施形態のブラシシールのＹ−Ｙ断面図である。
【図６】 従来の軸シール機構を示す図である。
【図７】 従来の軸シール機構を矢印Ｉから見た場合の断面図である。
【図８】 従来の軸シール機構の断面図である。
【図９】 従来の軸シール機構の断面図である。
【符号の説明】
２３ 回転軸
２３ａ 周面
２３ｅ 動翼
２４ ケーシング
２４ａ 静翼（静止部）
２５ ブラシシール（軸シール機構）
２６ リング
２６ａ 分割体
２７ａ，２７ｂ 板バネ（付勢部材）
２８ ブラシ
３１ 凹部
３５ シール材
３８ 導圧孔
Claims (5)
- 流体が回転軸と該回転軸の周面から距離を空けて設けられた静止部との間を通って前記回転軸の軸方向に流れるのを阻止する軸シール機構において、
前記静止部の内周に半径方向内方へ向けて設けられた静翼と、
該静翼の内周面に形成された凹部内に周方向に並べて配設されて環状をなす複数の分割体からなるリングと、
該リングの内周に植設されて、先端が前記周面に向けられた多数のワイヤからなるブラシと、
前記リングを前記回転軸から離間する方向に付勢して前記ブラシを前記周面から浮上させる付勢部材と、
該付勢部材の付勢力に対抗して前記リングを前記回転軸に接近する方向に押して前記ブラシを前記周面に接触させる流体圧を導く導圧孔とを有し、
前記付勢部材は、前記ブラシを挟んで前記流体の上流側と下流側とにそれぞれ分けて設けられ、
前記ブラシを境として前記流体の上流側に設けられた一方の付勢部材の付勢力が、前記流体の下流側に設けられた他方の付勢部材の付勢力よりも強いことを特徴とする軸シール機構。 - 前記導圧孔に前記流体圧を導く圧導入手段を有することを特徴とする請求項１記載の軸シール機構。
- 前記リングと前記凹部との間をシールするシール材が設けられていることを特徴とする請求項１又は２の何れか１項記載の軸シール機構。
- 高温高圧の流体を回転軸に設けられた動翼に吹き付け、該動翼を前記回転軸と共に回転させることで、熱エネルギーを機械的な回転エネルギーに変換して動力を発生するタービンにおいて、
請求項１〜３の何れか１項記載の軸シール機構を備えたことを特徴とするタービン。 - 流体が回転軸と該回転軸の周面から距離を空けて設けられた静止部との間隙を通って前記回転軸の軸方向に漏洩するのを防止するシステムであって、
前記静止部側に設けられ、前記回転軸が挿通される環状をなす複数の分割体からなるリングと、これらリングの内周に植設されて、先端が前記周面に向けられた多数のワイヤからなるブラシと、前記リングを、前記回転軸から離間させる方向に付勢する付勢部材と、該付勢部材の付勢力に対抗して、前記リングを前記回転軸に接近させる方向に付勢する流体圧を導く導圧孔とを有し、
前記間隙をシールする際には、前記導圧孔に流体圧を供給し、
前記間隙のシールを解除する際には、前記導圧孔への流体圧の供給を止め、
前記付勢部材は、前記ブラシを挟んで前記流体の上流側と下流側とにそれぞれ分けて設けられ、
前記ブラシを境として前記流体の上流側に設けられた一方の付勢部材の付勢力が、前記流体の下流側に設けられた他方の付勢部材の付勢力よりも強いことを特徴とする軸シール漏洩防止システム。
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