JP4095542B2 - Sealing device for rotating machinery - Google Patents
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Description
本発明は、ガスタービンエンジンなどの回転機械で使用されるシール装置に関する。 The present invention relates to a sealing device used in a rotary machine such as a gas turbine engine.
本発明は、2つの同心軸の間の環状部を封止するために検討されている最新の設計における重要な問題点を扱うものであり、このような環状部では、固定された取付箇所がないためにシール要素の回転が要求される。従来の封止法は、ピストンリングなどの中実の二次シールを使用する。シール要素が固定されていない軸の間の用途では、中実の二次シールが受ける慣性力によって二次シールとその支持要素との間に高い摩擦力が生じ、これにより、軸方向の移動が妨げられるか、または少なくとも望ましくない摩耗が生じてしまう。 The present invention addresses an important issue in modern designs that are being considered to seal an annulus between two concentric shafts, in which the annulus has a fixed mounting location. Therefore, rotation of the sealing element is required. Conventional sealing methods use a solid secondary seal such as a piston ring. In applications between shafts where the sealing element is not fixed, the inertial force experienced by the solid secondary seal creates a high frictional force between the secondary seal and its support element, which reduces axial movement. It is disturbed or at least undesired wear occurs.
従って、本発明の目的は、回転機械で使用されるシール装置を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a sealing device for use in a rotating machine.
本発明の他の目的は、同じ方向または反対方向に回転する2つの同心軸の間に形成される環状部を封止することができるシール装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a sealing device that can seal an annulus formed between two concentric shafts that rotate in the same or opposite directions.
本発明のまた他の目的は、軸と固定要素との間に形成される環状部を封止することができるシール装置を提供することである。 Still another object of the present invention is to provide a sealing device capable of sealing an annular portion formed between a shaft and a fixing element.
本発明のさらに他の目的は、高圧領域から低圧領域へのガスの漏れを減少させるシール装置を提供することである。 Still another object of the present invention is to provide a sealing device that reduces gas leakage from a high pressure region to a low pressure region.
上述の目的は、本発明のシールアセンブリによって達成される。 The above objective is accomplished by a seal assembly according to the present invention.
本発明では、回転機械で使用されるシール装置は、環状部を形成する第1の要素および第2の要素と、環状部内の高圧領域および低圧領域と、第1の要素と第2の要素との間でかつ高圧領域と低圧領域との間に設けられるとともに、高圧領域から低圧領域へのガスの漏れを減少させる液体シールと、を有する。 In the present invention, a sealing device used in a rotary machine includes a first element and a second element forming an annular part, a high pressure region and a low pressure region in the annular part, a first element and a second element, And a liquid seal that is provided between the high pressure region and the low pressure region and reduces gas leakage from the high pressure region to the low pressure region.
本発明のガスフィルム液圧シャフトシールの他の詳細、目的、および付随する利点は、以下の最良の形態および添付図面に示されている。 Other details, objects and attendant advantages of the gas film hydraulic shaft seal of the present invention are illustrated in the following best mode and accompanying drawings.
図は、本発明のシャフトシール装置10を示している。このアセンブリでは、第1の要素16と第2の要素18との間に位置する環状部15において、高圧Ph領域12から低圧PL領域14へのガス流れを減少させるために、液体がガスフィルムとともに使用されている。第1の要素16と第2の要素18とは、同じ方向または反対方向に回転するとともに中心線40を有する2つの軸でありうる。また、要素16,18の一方が軸で、他方が固定要素であってもよい。
The figure shows a
図から分かるように、第2の要素18と部品22,24によって環状部15内にトラフ(凹溝)20が形成されている。部品22は、径方向に延在する要素を含み、この要素は、第2の要素18から突出するとともに、好ましくは第2の要素18と一体に形成されている。部品24は、V字型断面のリング要素を含み、このリング要素は、第2の要素18に取り付けられた第1のレッグ部25と、第1のレッグ部25と角度を成す第2のレッグ部27とを有する。部品24は、当該技術で周知の適切な手段を使用して第2の要素18に取付可能である。
As can be seen from the figure, a trough (concave groove) 20 is formed in the
トラフ20は、油などの液体26で満たされている。液面の高さ29,31は、圧力Ph,PLによってそれぞれ維持されている。トラフ20には、フィン28が設けられている。図から分かるように、フィン28は、液体26内に突出している。フィン28は、第1の要素すなわち内側の要素16に取り付けられているとともに、フィン28を通って延びる通路33を有する。フィン28は、当該技術で周知の適切な手段を使用して第1の要素16に取り付けることができる。
The
使用時には、高圧領域12からのガスの一部がフィン28の通路33を通り、フィン28の傾斜面32から液体26を分離するガスフィルムすなわちガス−液体混合気30を形成する。ガスフィルムすなわち混合気30は、部品18,22,24よりも摩擦が低く、これにより、液体26が第2の要素18にほぼ等しい速度で回転可能となる。面32は、ガスフィルムすなわち混合気30を面32に沿って保持するために傾斜している。結果的に生じる流体の慣性によって、高圧領域12から低圧領域14へのガスの漏れがほぼ完全に防止される。従って、2つの要素16,18の間でガスの漏れを防止する液体シールが形成される。上述したように、要素16,18は、反対方向または同じ方向に回転する軸でありうる。
In use, a portion of the gas from the high pressure region 12 passes through the
シール装置内の液体26は、好ましくは油であり、回転機械の動作時に補充される。
The
本発明によって上述した目的、手段、および利点を完全に満たすガスフィルム液圧シャフトシールが提供されることが明らかである。本発明を具体的な実施例に関連して説明したが、当業者には上述の説明から他の代替物、改良および変更が明らかとなるであろう。従って、請求項の範囲内であるこのような代替物、改良および変更も本発明に含まれる。 It is clear that the present invention provides a gas film hydraulic shaft seal that fully satisfies the objects, means, and advantages described above. Although the present invention has been described with reference to specific embodiments, other alternatives, modifications and changes will become apparent to those skilled in the art from the foregoing description. Accordingly, such alternatives, modifications and variations that fall within the scope of the claims are also encompassed by the invention.
10…シャフトシール装置
12…高圧領域
14…低圧領域
15…環状部
16…第1の要素
18…第2の要素
20…トラフ
22,24…部品
25…第1のレッグ部
27…第2のレッグ部
28…フィン
29,31…液面の高さ
30…混合気
32…傾斜面
33…通路
40…中心線
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記環状部内の高圧領域および低圧領域と、
前記第1の要素と前記第2の要素との間でかつ前記高圧領域と前記低圧領域との間に設けられるとともに、前記高圧領域から前記低圧領域へのガスの漏れを減少させる液体シールと、を有し、
前記第2の要素が回転軸であり、
前記液体シールは、液体を含むトラフと、該トラフに含まれる液体内に突出するフィンと、を有し、
前記トラフが前記第2の要素に設けられるとともに、前記フィンが前記第1の要素に取り付けられ、
前記フィンは、該フィンを通って前記高圧領域側から低圧領域側へ貫通し、前記フィンの低圧領域側の表面から液体を分離するガスフィルムを形成するガス通路を有することを特徴とする回転機械用のシール装置。 A first element and a second element forming an annulus;
A high pressure region and a low pressure region in the annular portion;
A liquid seal provided between the first element and the second element and between the high pressure region and the low pressure region and reducing gas leakage from the high pressure region to the low pressure region; Have
The second element is a rotation axis;
The liquid seal has a trough containing a liquid and a fin protruding into the liquid contained in the trough,
The trough is provided in the second element and the fin is attached to the first element;
The rotary machine has a gas passage that passes through the fin from the high-pressure region side to the low-pressure region side and forms a gas film that separates liquid from the surface of the fin on the low-pressure region side. Sealing device.
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