JP4625438B2 - Shaft seal device for rotating machinery - Google Patents
Shaft seal device for rotating machinery Download PDFInfo
- Publication number
- JP4625438B2 JP4625438B2 JP2006310599A JP2006310599A JP4625438B2 JP 4625438 B2 JP4625438 B2 JP 4625438B2 JP 2006310599 A JP2006310599 A JP 2006310599A JP 2006310599 A JP2006310599 A JP 2006310599A JP 4625438 B2 JP4625438 B2 JP 4625438B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure side
- leaf
- side plate
- shaft
- shim
- 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.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
- Sealing Devices (AREA)
Description
本発明は、ガスタービン、蒸気タービン等の回転軸外周の流体シールに適用され、回転機械の回転軸外周とケース部材との間の隙間を軸方向に沿って流れる流体のシールを行なう回転機械の軸シール装置に関する。 The present invention is applied to a fluid seal on the outer periphery of a rotating shaft, such as a gas turbine or a steam turbine, and is used for a rotating machine that seals a fluid flowing along the axial direction in a gap between the outer periphery of the rotating shaft of the rotating machine and a case member. The present invention relates to a shaft seal device.
ガスタービン、蒸気タービン等においては、タービンロータの回転軸外周と静翼の内周との間の流体シール部に、近年、従来より使用されてきたラビリンスシールに代わって、薄板からなるリーフを回転軸の周方向に沿って多数配設し、該リーフの外周部を前記静翼(ケース部材)に固定するとともに内周部を自由端として該自由端と前記回転軸の外周との間に流体シール部を形成するとともに、該リーフの軸方向両側に該リーフを通過する軸方向流体流を抑制する高圧側側板及び低圧側側板を軸方向に対峙して設置してなるリーフ式の軸シールユニットが用いられるようになった。 In gas turbines, steam turbines, etc., instead of labyrinth seals that have been used in recent years, a leaf made of a thin plate is rotated at the fluid seal between the outer periphery of the rotating shaft of the turbine rotor and the inner periphery of the stationary blade. A large number are arranged along the circumferential direction of the shaft, the outer peripheral portion of the leaf is fixed to the stationary blade (case member), and the inner peripheral portion is used as a free end, and a fluid is provided between the free end and the outer periphery of the rotating shaft. A leaf-type shaft seal unit in which a high-pressure side plate and a low-pressure side plate are formed opposite to each other in the axial direction so as to form a seal portion and suppress axial fluid flow passing through the leaf on both axial sides of the leaf Came to be used.
かかるリーフ式の軸シールユニットをそなえた回転機械の軸シール装置の一つとして、本件出願人の出願に係る特許文献1(特開2002−13647号公報)の技術が提供されている。図13は前記特許文献1における軸シールユニットの要部斜視図である。
図13において、100は軸シールユニットで次のように構成されている。
7は回転軸、1は薄板からなるリーフで、該リーフ1は前記回転軸7の周方向に沿って多数配設され、各リーフ1の外周部を静翼等のケース部材5に背部スペーサ9を介して固定されて内周部が自由端となっており、該自由端と前記回転軸7の外周との間に流体シール部を形成している。
該リーフの軸方向両側には、前記リーフを通過する軸方向流体流Gを抑制する高圧側側板2及び低圧側側板3をリーフ1を挟んだ形態で軸方向に対峙して設置している。
As one of the shaft seal devices for a rotary machine provided with such a leaf-type shaft seal unit, a technique of Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-13647) relating to the applicant's application is provided. FIG. 13 is a perspective view of a main part of the shaft seal unit in
In FIG. 13,
7 rotary shaft 1 a leaf made of sheet metal, the
On both sides in the axial direction of the leaf, a high-
図11は前記軸シールユニットの回転軸心線方向に視た構成図、図12は図11におけるZ部拡大図である。また、図14は前記軸シールユニットの分割部の形態を示す図12のY−Y矢視図である。
図11〜図12において、100は図13のように構成された軸シールユニット(図13と同一の部材は同一の符号で示す)で、該軸シールユニット100は、図12に示すように、前記回転軸7の外周への組付け上、通常、周方向において2〜8分割されている。6は分割部に形成される分割隙間である。
FIG. 11 is a configuration diagram of the shaft seal unit as viewed in the direction of the rotational axis, and FIG. 12 is an enlarged view of a portion Z in FIG. FIG. 14 is a view taken along the arrow YY in FIG. 12 showing the form of the dividing portion of the shaft seal unit.
11 to 12,
このため、かかる軸シールユニット100においては、図14にF矢印で示されるように、前記分割部の分割隙間6を通って、軸シールユニット100の高圧側側板2が臨む高圧側から低圧側側板3が臨む低圧側へと流れる流体の洩れが発生する。かかる流体の洩れによって、前記分割隙間6に近い側(図14のH部)におけるリーフ1間の圧力分布が前記分割隙間6から離れた側の圧力分布よりも高いレベルの圧力分布となる。
このため、かかる軸シールユニット100においては、前記分割隙間6に近い側(図14のH部)におけるリーフ1の浮上特性が低下して、回転軸7の回転数の上昇おける回転軸7外周とリーフ1との間に適正隙間が形成できなくなり、高回転時におけるリーフ1と回転軸7外周との接触によって、リーフ1の破損やリーフ1先端の流体シール部のシール不良による流体洩れが発生し易くなる等の問題がある。
Therefore, in such
For this reason, in such a
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、軸シールユニットの分割部に形成される分割隙間を通っての流体洩れを抑制して、かかる流体洩れによるリーフの浮上特性の低下及びこれに伴うリーフの破損やリーフ先端の流体シール部のシール不良による流体洩れの発生を回避した回転機械の軸シール装置を提供することを目的とする。 In view of the problems of the prior art, the present invention suppresses the fluid leakage through the dividing gap formed in the dividing portion of the shaft seal unit, reduces the floating characteristics of the leaf due to the fluid leakage, and the accompanying leaf It is an object of the present invention to provide a shaft seal device for a rotary machine that avoids the occurrence of fluid leakage due to breakage or defective sealing of a fluid seal portion at the tip of a leaf.
本発明はかかる目的を達成するもので、回転機械の回転軸外周とケース部材との間の隙間を軸方向に沿って流れる流体のシールを行なう回転機械の軸シール装置であって、薄板からなるリーフを回転軸の周方向に沿って多数配設し、該リーフの外周部を前記ケース部材に固定するとともに内周部を自由端として該自由端と前記回転軸の外周との間に流体シール部を形成するとともに、該リーフの軸方向両側に該リーフを通過する軸方向流体流を抑制する高圧側側板及び低圧側側板を軸方向に対峙して設置してなる軸シールユニットをそなえた回転機械の軸シール装置において、前記軸シールユニットは、前記回転軸の周方向において分割することにより形成される分割隙間に、外周部が前記ケース部材に固定された複数枚の分割部シムを挿入するとともに、前記高圧側側板のみの端部を前記回転軸の軸方向に折曲げてなる軸方向折曲部を前記分割隙間に挿入して、前記分割部シムと前記軸方向折曲部とを積層して前記分割隙間を塞いで構成されたことを特徴とする。 The present invention achieves such an object, and is a shaft sealing device for a rotating machine that seals a fluid flowing along the axial direction between the outer periphery of the rotating shaft of the rotating machine and a case member, and includes a thin plate. A large number of leaves are arranged along the circumferential direction of the rotating shaft, the outer peripheral portion of the leaf is fixed to the case member, and the inner peripheral portion is a free end, and a fluid seal is provided between the free end and the outer periphery of the rotating shaft. to form a part rotation, equipped with a shaft seal unit comprising a high-pressure side plate and the low pressure side plate suppressing the axial fluid flow through the leaves in the axial direction on both sides of the leaf was placed to face in the axial direction In the shaft seal device of a machine, the shaft seal unit inserts a plurality of split portion shims whose outer peripheral portions are fixed to the case member into a split gap formed by splitting in the circumferential direction of the rotating shaft. Rutotomoni, by inserting the axial bent portion formed by bending the axial direction of the high-pressure side plate only the end the rotation axis of the split gap, and the said dividing portion shim axial bent portion It is characterized in that it is formed by stacking and closing the dividing gap.
かかる発明によれば、前記軸シールユニットを、回転軸の周方向分割部の分割隙間に、外周部がケース部材に固定された複数枚の分割部シムを挿入した上で、前記高圧側側板のみの端部を回転軸の軸方向に折曲げて形成した軸方向折曲部を該分割部シムと積層して前記分割隙間を塞いだ構成としたので、高圧側から前記分割隙間に向かう流体を、高圧側側板端部の軸方向折曲部での流路遮断と該軸方向折曲部に積層された複数の分割部シムによる流路遮断とによって、該分割隙間への流入を完全に遮断することが可能となる。 According to this invention, the shaft seal unit is inserted into the dividing gap of the circumferential dividing portion of the rotating shaft with a plurality of dividing portion shims whose outer peripheral portions are fixed to the case member, and then only the high-pressure side plate. Since the axially bent portion formed by bending the end portion of the rotating shaft in the axial direction of the rotating shaft is laminated with the divided portion shim so as to block the divided gap, fluid flowing from the high pressure side toward the divided gap The flow into the divided gap is completely blocked by blocking the flow path at the axially bent portion at the end of the high-pressure side plate and blocking the flow path by a plurality of divided portion shims stacked on the axially bent portion. It becomes possible to do.
従ってかかる発明によれば、高圧側から前記分割隙間を通って低圧側へと流れる流体の洩れを確実に回避することが可能となり、前記流体洩れによる圧力分布の不均一とこれによるリーフの浮上特性の低下を防止できる。
これにより、かかる浮上特性の低下に伴うリーフの破損やリーフ先端の流体シール部のシール不良による流体洩れの発生を回避できる。
またかかる発明によれば、高圧側側板のみに折曲げ加工を施すという高圧側側板の形状変更のみで、他の構成部品を、既存の部品を流用して、前述の効果を有する軸シール装置が得られる。
Therefore, according to this invention, it is possible to reliably avoid the leakage of the fluid flowing from the high pressure side to the low pressure side through the dividing gap, and the nonuniform pressure distribution due to the fluid leakage and the floating characteristics of the leaf due to this. Can be prevented.
As a result, it is possible to avoid the occurrence of fluid leakage due to the breakage of the leaf and the poor sealing of the fluid seal portion at the tip of the leaf due to such a decrease in the floating characteristics.
Further, according to the invention, the shaft sealing device having the above-described effect can be obtained by diverting other components to existing components only by changing the shape of the high-pressure side plate by bending only the high-pressure side plate. can get.
また本発明は、前記回転機械の軸シール装置において、前記軸シールユニットは、前記回転軸の周方向において分割することにより形成される分割隙間に、外周部が前記ケース部材に固定された複数枚の分割部シムを挿入して該分割部シムの基部で前記分割隙間を塞ぐとともに、前記分割部シムを周方向に折曲げて周方向折曲部を形成し、該周方向折曲部を前記高圧側側板の端部に流体密に接触して構成し、更に、前記分割部シムの周方向折曲部を、前記高圧側側板の端部側面に重ね合わせたことを特徴とする。 Further, the present invention provides the shaft seal device for the rotary machine, wherein the shaft seal unit includes a plurality of sheets whose outer peripheral portions are fixed to the case member in divided gaps formed by dividing in the circumferential direction of the rotary shaft. the dividing unit by inserting a shim with closing the split gap at the base of the dividing portion shim, the divided portion by bending the shims in the circumferential direction to form a circumferential bent portion, said circumferential direction bent portions The high-pressure side plate is configured to be in fluid-tight contact with the end portion of the high-pressure side plate, and the circumferentially bent portion of the split portion shim is overlapped with the end portion side surface of the high-pressure side plate .
かかる発明によれば、回転軸の周方向分割部の分割隙間に、外周部がケース部材に固定された複数枚の分割部シムを挿入して該分割部シムの基部で前記分割隙間を塞いだ上で、
分割部シムを周方向に折曲げて形成した周方向折曲部を前記高圧側側板の端部に流体密に接触したので、高圧側から前記分割隙間に向かう流体を、分割部シムの分割隙間を塞ぐ基部での流路遮断と、該分割部シムの周方向折曲部と高圧側側板の端部との固定による流路遮断とによって、該分割隙間への流入を完全に遮断することが可能となる。
従って、高圧側から前記分割隙間を通って低圧側へと流れる流体の洩れを確実に回避することが可能となり、前記流体洩れによる圧力分布の不均一とこれによるリーフの浮上特性の低下を防止でき、かかる浮上特性の低下に伴うリーフの破損やリーフ先端の流体シール部のシール不良による流体洩れの発生を回避できる。
According to the invention, the dividing gap in the circumferential direction divided portion of the rotary shaft, closes the split gap at the base of the dividing portion shim by inserting a plurality of divided portions shims outer peripheral portion is fixed to the case member Above,
Since the circumferentially bent portion formed by bending the dividing portion shim in the circumferential direction is in fluid-tight contact with the end portion of the high-pressure side plate, fluid flowing from the high-pressure side to the dividing gap is allowed to flow into the dividing gap of the dividing portion shim. a flow path blocking at the base closing the, by the flow path blocking by fixing the end portion of the circumferential bent portion and the high-pressure side plate of the split part shim, be completely blocked from flowing into the divided gap It becomes possible.
Therefore, it is possible to reliably avoid the leakage of the fluid flowing from the high pressure side through the dividing gap to the low pressure side, and to prevent the nonuniform pressure distribution due to the fluid leakage and the deterioration of the floating characteristics of the leaf due to this. Therefore, it is possible to avoid the occurrence of fluid leakage due to the breakage of the leaf accompanying the deterioration of the floating characteristics and the seal failure of the fluid seal portion at the tip of the leaf.
特に本発明は、前記分割部シムの周方向折曲部を、前記高圧側側板の端部側面に重ね合わせる構成としたために、分割部シムに周方向への折曲げ加工を施すのみで、他の構成部品を既存の部品を流用して、前述の効果を有する軸シール装置が得られる。
また、前記分割部シムは、リーフの周方向への変形時にも共に変形し得る、すなわち、分割部シムの周方向折曲部が高圧側側板に沿って摺動し得るため、請求項1のような軸方向折曲部を一体的に有する高圧側側板によってリーフの変形を拘束して、リーフのシール機能を阻害することがない。
In particular, the present invention, a circumferential bent portion of the divided portions shim, in order to have a structure in which Ru superimposed on the end portion side of the high-pressure side plate, only subjected to bending in the circumferential direction in the split portion shim, The shaft sealing device having the above-described effects can be obtained by diverting other components to existing components.
Furthermore, the dividing unit shim may both deformation during deformation of the leaf to the circumferential direction, that is, since the circumferential bent portion of the divided portions shim can slide along the high-pressure side plate, according to
また、この発明において、具体的には次のように構成するのが好ましい。
(1)前記高圧側側板の端部の外側面に周方向に沿って一定長さの側部嵌合溝を刻設し、前記分割部シムの周方向折曲部を前記側部嵌合溝の底面に該周方向折曲部が該側部嵌合溝内に納まるように重ね合わせる。
このように構成すれば、分割部シムに周方向への折曲げ加工を施し、高圧側側板の端部に側部嵌合溝を刻設するのみで、他の構成部品を、既存の部品を流用して、前述の効果を有する軸シール装置が得られる。
前記分割部シムは、リーフの周方向への変形時にも共に変形し得る、すなわち、分割部シムの周方向折曲部が側部嵌合溝に沿って摺動し得るため、請求項1のような軸方向折曲部を一体的に有する高圧側側板によってリーフの変形を拘束して、リーフのシール機能を阻害することがない。
また、分割部シムの周方向折曲部を高圧側側板の側部嵌合溝内に納めているので、分割部シムの周方向折曲部を高圧側側板に重ね合わせることによる既存品からの高圧側の軸方向の寸法増加がなく、既存品と軸方向同一スペースで以って分割部シムを設置できる。
In the present invention, the following configuration is specifically preferred.
( 1 ) A side fitting groove having a predetermined length is formed along the circumferential direction on the outer surface of the end portion of the high-pressure side plate, and the circumferentially bent portion of the divided portion shim is used as the side fitting groove. The circumferentially bent portion is overlaid on the bottom surface of the base plate so that it fits in the side fitting groove.
If comprised in this way, a bending process to the circumferential direction will be given to a division part shim, and only the side part fitting groove will be carved in the end of a high voltage side plate, and other components will be replaced with existing parts. By diverting, a shaft seal device having the above-described effects can be obtained.
The split part shim can be deformed together when the leaf is deformed in the circumferential direction, i.e., the circumferentially bent part of the split part shim can slide along the side fitting groove. The deformation of the leaf is restrained by the high-pressure side plate integrally having such an axial bent portion, and the leaf sealing function is not hindered.
Moreover, since the circumferential direction bending part of the division part shim is stored in the side part fitting groove of the high-pressure side plate, the circumferential direction bending part of the division part shim is overlapped with the high-pressure side plate from the existing product. There is no increase in dimension in the axial direction on the high-pressure side, and the split part shim can be installed in the same axial direction as existing products.
(2)前記高圧側側板の端部の内部に周方向に沿って一定長さの内部嵌合溝を刻設し、前記分割部シムの周方向折曲部を前記内部嵌合溝内に挿入する。
このように構成すれば、分割部シムに周方向への折曲げ加工を施し、高圧側側板の端部の内部に周方向に沿って一定長さの内部嵌合溝を刻設するのみで、他の構成部品を既存の部品を流用して、前述の効果を有する軸シール装置が得られる。
前記分割部シムは、リーフの周方向への変形時にも共に変形し得る、すなわち、分割部シムの周方向折曲部が内部嵌合溝内を摺動し得るため、請求項1のように軸方向折曲部を一体的に有する高圧側側板によってリーフの変形を拘束して、リーフのシール機能を阻害することがない。
また、分割部シムの周方向折曲部を高圧側側板の内部に刻設された内部嵌合溝内に納めているので、分割部シムの周方向折曲部を高圧側側板に重ねることによる既存品からの高圧側の軸方向の寸法増加がなく、既存品と軸方向同一スペースで以って分割部シムを設置できる。
さらに、分割部シムの周方向折曲部が高圧側側板の内部の内部嵌合溝内に納められているので、軸シール装置製作時のハンドリング時等に分割部シムが変形することがない。
( 2 ) An internal fitting groove having a predetermined length is formed along the circumferential direction inside the end portion of the high-pressure side plate, and the circumferentially bent portion of the divided portion shim is inserted into the internal fitting groove. To do.
If constituted in this way, the folding part shim is subjected to a bending process in the circumferential direction, and only an internal fitting groove having a predetermined length is formed in the end part of the high-pressure side plate along the circumferential direction. The shaft sealing device having the above-described effects can be obtained by diverting other components to existing components.
The split part shim can be deformed together when the leaf is deformed in the circumferential direction, that is, the circumferentially bent part of the split part shim can slide in the internal fitting groove. The high pressure side plate integrally having the axially bent portion restrains the deformation of the leaf and does not hinder the leaf sealing function.
Further, since the circumferentially bent portion of the dividing portion shim is housed in the internal fitting groove carved in the inside of the high-pressure side plate, the circumferentially bent portion of the dividing portion shim is overlapped on the high-pressure side plate. There is no increase in the axial dimension on the high-pressure side from the existing product, and the split part shim can be installed in the same axial direction as the existing product.
Further, since the circumferentially bent portion of the split portion shim is housed in the internal fitting groove inside the high-pressure side plate, the split portion shim is not deformed during handling when manufacturing the shaft seal device.
さらに、本発明に係る軸シールユニットは、ガスタービンまたは蒸気タービンにおけるタービンロータの回転軸外周と静翼の内周との間の流体シール部に設置される軸シール装置に最適である。 Furthermore, the shaft seal unit according to the present invention is most suitable for a shaft seal device installed in a fluid seal portion between the outer periphery of the rotating shaft of the turbine rotor and the inner periphery of the stationary blade in a gas turbine or a steam turbine.
本発明によれば、軸シールユニットを、回転軸の周方向分割部の分割隙間に複数枚の分割部シムを挿入した上で、高圧側側板の端部に形成した軸方向折曲部を該分割部シムと積層して前記分割隙間を塞いだ構成としたので、高圧側から分割隙間に向かう流体を、高圧側側板端部の軸方向折曲部での流路遮断と該軸方向折曲部に積層された複数の分割部シムによる流路遮断とによって、該分割隙間への流入を完全に遮断することができる。
また、本発明によれば、前記分割隙間に、高圧側から前記分割隙間に向かう流体を、分割部シムの分割隙間を塞ぐ基部での流路遮断と、該分割部シムの周方向折曲部と高圧側側板の端部との流体密の接触による流路遮断とによって、該分割隙間への流入を完全に遮断することが可能となる。
According to the present invention, the shaft seal unit includes the axially bent portion formed at the end portion of the high-pressure side plate after the plurality of divided portion shims are inserted into the divided gaps of the circumferentially divided portion of the rotating shaft. Since the dividing gap is laminated to close the dividing gap, the fluid flowing from the high pressure side to the dividing gap is blocked by the flow path block at the axial bending portion of the high pressure side plate end and the axial bending. The flow into the divided gap can be completely blocked by the flow path blocking by the plurality of divided section shims stacked on the section.
Further, according to the present invention, the fluid flowing from the high pressure side to the split gap is blocked in the split gap, and the flow path is blocked at the base portion that closes the split gap of the split shim, and the circumferentially bent portion of the split shim It is possible to completely block the flow into the dividing gap by blocking the flow path by fluid tight contact with the end of the high-pressure side plate.
従って本発明によれば、高圧側から分割隙間を通って低圧側へと流れる流体の洩れを確実に回避することが可能となり、前記流体洩れによる圧力分布の不均一とこれによるリーフの浮上特性の低下を防止でき、かかる浮上特性の低下に伴うリーフの破損やリーフ先端の流体シール部のシール不良による流体洩れの発生を回避した回転機械の軸シール装置、特にガスタービンまたは蒸気タービンにおけるタービンロータの回転軸外周と静翼やケース部材の内周との間の流体シール部に設置される軸シール装置を提供できる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to surely avoid the leakage of the fluid flowing from the high pressure side through the dividing gap to the low pressure side, the nonuniform pressure distribution due to the fluid leakage, and the floating characteristics of the leaf due to this. A shaft seal device for a rotating machine, particularly a turbine rotor in a gas turbine or a steam turbine, which can prevent the occurrence of fluid leakage due to breakage of the leaf accompanying such a decrease in floating characteristics and the failure of the fluid seal at the tip of the leaf. A shaft seal device can be provided that is installed in a fluid seal portion between the outer periphery of the rotating shaft and the inner periphery of the stationary blade or the case member.
以下、本発明を図に示した実施の形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to the description unless otherwise specified. It is just an example.
図10は、本発明が適用されるガスタービンの構造を示すタービンロータ軸心線に沿う概略断面図である。
図10において、20は圧縮機、21は燃焼器、22はタービン、7は該圧縮機20及びタービン22の回転軸である。24は該タービン22のタービンケーシング、23は該タービン22の複数段の動翼、24aは複数段の静翼である。
かかるガスタービンの作動時において、前記回転軸7を介して前記タービン22により駆動される前記圧縮機20で圧縮された高圧空気は前記燃焼器21に導入され、該燃焼器21において該高圧空気に燃料が噴射されることにより燃焼し、この燃焼ガスが前記タービン22の静翼24aで膨張し速度エネルギーを増加して、前記動翼23に作用して前記回転軸7を回転駆動し、この回転力によって発電機等を駆動する。
100は前記各静翼24aの内周と前記回転軸7の外周との間のガスシールを行なう軸シールユニットである。
本発明は、前記ガスタービンの軸シールユニット100等に適用される回転機械の軸シール装置に関するものである。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view along the turbine rotor axial center line showing the structure of the gas turbine to which the present invention is applied.
In FIG. 10, 20 is a compressor, 21 is a combustor, 22 is a turbine, and 7 is a rotating shaft of the
During the operation of the gas turbine, high-pressure air compressed by the
The present invention relates to a shaft seal device for a rotary machine applied to the
図11は前記軸シールユニットの回転軸心線方向に視た構成図、図12は図11におけるZ部拡大図である。
図11〜図12において、100は軸シールユニットで、次のように構成されている。
1は薄板からなるリーフで、該リーフ1は回転軸7(図10,13参照)の周方向に沿って多数配設され、各リーフ1はその外周部を前記ガスタービンの静翼24a(図10参照)等のケース部材5に背部スペーサ9(図13参照)を介して固定され内周部が自由端となっており、該自由端と前記回転軸7の外周との間に流体シール部を形成している。該リーフ1の軸方向両側には、図13のように、前記リーフ1を通過する軸方向流体流を抑制する高圧側側板2及び低圧側側板3を、前記リーフ1を挟んだ形態で軸方向に対峙して設置している。
そして、該軸シールユニット100は、図11のZ部拡大図である図12に示すように、前記回転軸7の外周への組付け上、通常、周方向において2〜8分割されている。6は分割部に形成される分割隙間である。
FIG. 11 is a configuration diagram of the shaft seal unit as viewed in the direction of the rotational axis, and FIG. 12 is an enlarged view of a portion Z in FIG.
11 to 12,
The
図9は前記軸シールユニット100の組立構造を示す回転軸心7a方向に直角方向に視た図である。
図9において、5a,5bは軸方向に2分割されたケース部材で、前記各リーフ1はその外周部1aを該ケース部材5a,5bで図の矢印のように挟み込み、外周側に背部スペーサ9を挿入して外周部が該ケース部材5a,5bに固定され、内周部は自由端となっている。該リーフ1の軸方向両側には、該リーフ1を通過する軸方向流体流を抑制する高圧側側板2及び低圧側側板3が、該リーフ1を挟んだ形態で軸方向に対峙して設置されている。
前記軸方向流体流の上流側に配置される前記高圧側側板2及び前記軸方向流体流の下流側に配置される前記低圧側側板3は、それらの上端部が図の矢印のように前記リーフ1の外周の付け根部の溝に係合することにより、リーフ1の外周に固定されている。
FIG. 9 shows the assembly structure of the
In Figure 9, 5a, 5b in the case member which is divided into two in the axial direction, wherein each
The low
図1は本発明の第1実施例に係るガスタービンにおける軸シールユニットの分割部の構造図で図12におけるY−Y矢視図、図2は図1のA−A線断面図である。
図1〜2において、1は薄板からなり回転軸7(図10、図13参照)の周方向に沿って多数配設されたリーフ、5はケース部材で、図9のように軸方向に2分割されて(5a,5b)前記各リーフ1の外周部1aを挟み込み固定している。
2は前記リーフ1の上流側に配設された高圧側側板、3は前記リーフ1の下流側に配設された低圧側側板である。4は図12に示される前記分割隙間6に挿入される複数枚の分割部シムである。
FIG. 1 is a structural diagram of a divided portion of a shaft seal unit in a gas turbine according to a first embodiment of the present invention, and is a view taken along line YY in FIG. 12, and FIG.
1 and 2,
2 is a high-pressure side plate disposed on the upstream side of the
この第1実施例においては、図2に示されるように、前記高圧側側板2の端部を前記回転軸7の回転軸心7a(図11参照)方向に折曲げてなる軸方向折曲部2aを形成し、該軸方向折曲部2a及び前記複数枚の分割部シム4を前記分割隙間6に積層して挿入することにより該分割隙間6を塞いで、該分割隙間6での流体の通過を遮断している。
In the first embodiment, as shown in FIG. 2, the axially bent portion is formed by bending the end portion of the high-
かかる第1実施例によれば、前記軸シールユニット100を、回転軸7の周方向分割部の分割隙間6に、外周部1aがケース部材5に固定された複数枚の分割部シム4を挿入した上で、前記高圧側側板2の端部を回転軸7の回転軸心7a方向に折曲げて(2sは折曲部)軸方向折曲部2aを形成し、この軸方向折曲部2aを分割部シム4と積層して前記分割隙間6を塞いだ構成としたので、高圧側から前記分割隙間6に向かう流体を、高圧側側板2端部の軸方向折曲部2aでの流路遮断と、該軸方向折曲部2aに積層された複数の分割部シム4による流路遮断とによって、該分割隙間6への流入を完全に遮断することが可能となる。
According to the first embodiment, the
従ってかかる第1実施例によれば、図14にF矢印で示されるような、前記分割隙間6を通って前記高圧側側板2が臨む高圧側から低圧側側板3が臨む低圧側へと流れる流体の洩れを確実に回避することが可能となり、図14におけるHの範囲で示すような前記流体洩れによる圧力分布の不均一とこれによるリーフ1の浮上特性の低下を防止できる。
これにより、かかる浮上特性の低下に伴うリーフ1の破損やリーフ1先端の流体シール部のシール不良による流体洩れの発生を回避できる。
またかかる第1実施例によれば、高圧側側板2に折曲げ加工を施して軸方向折曲部2aを形成するという高圧側側板2の形状変更のみで、他の構成部品を既存の部品を流用して、前述の効果を有する軸シールユニット100が得られる。
Therefore, according to this first embodiment, the fluid flowing in Figure 14, as indicated by F arrows, from the high pressure side facing said high-
Thereby, it is possible to avoid the occurrence of fluid leakage due to the breakage of the
In addition, according to the first embodiment, the other components are replaced with existing components only by changing the shape of the high-
図3は本発明の第2実施例を示す図1対応図、図4は図3のB−B線断面図である。
この第2実施例においては、前記軸シールユニット100を、前記分割隙間6に、外周部が前記ケース部材5に固定された複数枚の分割部シム4を挿入して該分割部シム4の基部4aで前記分割隙間6を塞ぐとともに、前記分割部シム4を周方向に折曲げて(4sは折曲げ部)周方向折曲部4bを形成し、該周方向折曲部4bを前記高圧側側板2の端部に流体密に固定して構成する。
その他の構成は前記第1実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
FIG. 3 is a view corresponding to FIG. 1 showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a sectional view taken along line BB of FIG.
In the second embodiment, the
Other configurations are the same as those of the first embodiment, and the same members are denoted by the same reference numerals.
かかる第2実施例によれば、前記分割隙間6に、外周部がケース部材5に固定された複数枚の分割部シム4を挿入して該分割部シム4の基部4aで前記分割隙間6を塞いだ上で、該分割部シム4を周方向に折曲げて形成した周方向折曲部4bを前記高圧側側板2の端部に流体密に接触したので、高圧側から前記分割隙間6に向かう流体が、分割部シム4の分割隙間6を塞ぐ基部4aでの流路遮断と、該分割部シム4の周方向折曲部4bと高圧側側板2の端部との接触による流路遮断とによって、該分割隙間6への流入を完全に遮断することが可能となる。
従って、高圧側から前記分割隙間6を通って低圧側へと流れる流体の洩れを確実に回避することが可能となり、前記流体洩れによる圧力分布の不均一とこれによるリーフ1の浮上特性の低下を防止でき、かかる浮上特性の低下に伴うリーフ1の破損やリーフ1先端の流体シール部のシール不良による流体洩れの発生を回避できる。
According to the second embodiment, the dividing
Accordingly, it is possible to reliably avoid the leakage of the fluid flowing from the high pressure side through the dividing
またかかる第2実施例によれば、前記第1実施例と同様な効果に加えて、前記分割部シム4の周方向折曲部4bを、前記高圧側側板2の端部側面に重ね合わせて接する構造としたので、該分割部シム4に周方向への折曲げ加工を施すのみで、他の構成部品を、既存の部品を流用して、前記第1実施例の効果を有する軸シールユニット100が得られる。
またかかる第2実施例によれば、前記分割部シム4は、リーフ1の周方向への変形時にも共に変形し得る、すなわち、分割部シム4は外周部がケース部材5に固定されているだけであるので、分割部シム4の周方向折曲部4aが高圧側側板2に沿って摺動し得るため、第1実施例のように軸方向折曲部2aを一体的に有する高圧側側板2によってリーフ1の変形を拘束して、リーフのシール機能を阻害することがない。
Further, according to the second embodiment, in addition to the same effects as those of the first embodiment, the circumferentially
Further, according to the second embodiment, the dividing
図5は本発明の第3実施例を示す図1対応図、図6は図5のC−C線断面図である。
この第3実施例においては、前記高圧側側板2の端部の外側面に周方向に沿って一定長さの側部嵌合溝2bを刻設し、前記分割部シム4の周方向折曲部4bを前記側部嵌合溝2bの底面に、該周方向折曲部4bが該側部嵌合溝2b内に納まるように流体密状態で重ね合わせている。
その他の構成は前記第1実施例あるいは第2実施例と同様であり、これらと同一の部材は同一の符号で示す。
FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 1 showing a third embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a sectional view taken along the line CC of FIG.
In the third embodiment, a side fitting groove 2b having a predetermined length is formed along the circumferential direction on the outer surface of the end portion of the high-
Other configurations are the same as those of the first embodiment or the second embodiment, and the same members are denoted by the same reference numerals.
かかる第3実施例によれば、前記第1実施例と同様な効果に加えて、前記分割部シム4に周方向への折曲げ加工(4sは折曲げ部)を施し、高圧側側板2の端部に側部嵌合溝2bを刻設するのみで、他の構成部品を既存の部品を流用して、前記第1実施例の効果を有する軸シールユニット100が得られる。
またかかる第3実施例によれば、前記分割部シム4は、リーフ1の周方向への変形時にも共に変形し得る、すなわち、分割部シム4は外周部がケース部材5に固定されているだけであるので、分割部シム4の周方向折曲部4aが側部嵌合溝2bに沿って摺動し得るため、第1実施例のように軸方向折曲部2aを一体的に有する高圧側側板2によってリーフ1の変形を拘束して、リーフのシール機能を阻害することがない。
さらに、かかる第3実施例によれば、前記分割部シム4の周方向折曲部4bを高圧側側板2の側部嵌合溝2b内に納めているので、分割部シム4の周方向折曲部4bを高圧側側板2に重ね合わせることによる既存品からの高圧側の軸方向の寸法増加がなく、既存品と軸方向同一スペースで以って分割部シム4を設置できる。
According to the third embodiment, in addition to the same effects as in the first embodiment, the dividing
Further, according to the third embodiment, the dividing
Furthermore, according according to the third embodiment, the since the circumferential
図7は本発明の第4実施例を示す図1対応図、図8は図7のD−D線断面図である。
この第4実施例においては、前記高圧側側板2の端部の内部に周方向に沿って一定長さの内部嵌合溝2cを刻設し、前記分割部シム4の周方向折曲部4bを前記内部嵌合溝2c内に挿入して流体密状態で嵌合している。
その他の構成は前記第1実施例あるいは第2実施例と同様であり、これらと同一の部材は同一の符号で示す。
FIG. 7 is a view corresponding to FIG. 1 showing a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a sectional view taken along the line DD of FIG.
In the fourth embodiment, an internal fitting groove 2c having a predetermined length is formed in the end portion of the high-
Other configurations are the same as those of the first embodiment or the second embodiment, and the same members are denoted by the same reference numerals.
かかる第4実施例によれば、前記第1実施例と同様な効果に加えて、前記分割部シム4に周方向への折曲げ加工を施し、高圧側側板2の端部の内部に周方向に沿って一定長さの内部嵌合溝2cを刻設するのみで、他の構成部品を既存の部品を流用して、前記第1実施例の効果を有する軸シールユニット100が得られる。
またかかる第4実施例によれば、前記分割部シム4は、リーフ1の周方向への変形時にも共に変形し得る、すなわち、分割部シム4は外周部がケース部材5に固定されているだけであるので、分割部シム4の周方向折曲部4aが内部嵌合溝2c内を摺動し得るため、第1実施例のように軸方向折曲部2aを一体的に有する高圧側側板2によってリーフ1の変形を拘束して、リーフのシール機能を阻害することがない。
According to this 4th Example, in addition to the effect similar to the said 1st Example, the
Further, according to the fourth embodiment, the dividing
またかかる第4実施例によれば、前記分割部シム4の周方向折曲部4bを高圧側側板2の内部に刻設された内部嵌合溝2c内に納めているので、該分割部シム4の周方向折曲部4bを高圧側側板2に重ねることによる既存品からの高圧側の軸方向の寸法増加がなく、既存品と軸方向同一スペースで以って分割部シム4を設置できる。
さらに、前記分割部シム4の周方向折曲部4bが高圧側側板2の内部の内部嵌合溝2c内に納められているので、軸シールユニット100製作時の持ち運び等のハンドリング時に分割部シム4が変形することがない。
According to the fourth embodiment, since the circumferentially
Further, since the circumferentially
本発明は、前記ガスタービンのほか、蒸気タービン、軸流圧縮機等の、回転軸外周とケース部材との間の隙間を軸方向に沿って流れる流体のシールを行なうようにした回転機械の軸シール装置全般に適用できる。 In addition to the gas turbine, the present invention provides a shaft for a rotary machine, such as a steam turbine, an axial compressor, etc., that seals fluid flowing along the axial direction in the gap between the outer periphery of the rotary shaft and the case member. Applicable to all sealing devices.
本発明によれば、軸シールユニットの分割部に形成される分割隙間を通っての流体洩れを抑制して、かかる流体洩れによるリーフの浮上特性の低下及びこれに伴うリーフの破損やリーフ先端の流体シール部のシール不良による流体洩れの発生を回避した回転機械の軸シール装置を提供できる。 According to the present invention, fluid leakage through the dividing gap formed in the dividing portion of the shaft seal unit is suppressed, and the floating characteristics of the leaf due to such fluid leakage are reduced. It is possible to provide a shaft seal device for a rotary machine that avoids the occurrence of fluid leakage due to poor sealing of the fluid seal portion.
100 軸シール機構
1 リーフ
2 高圧側側板
2a 軸方向折曲部
2b 側部嵌合溝
2c 内部嵌合溝
3 低圧側側板
4 分割部シム
4a 基部
4b 周方向折曲部
2s,4s 折曲げ部
5,5a,5b ケース部材
6 分割隙間
7 回転軸
9 背部スペーサ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記軸シールユニットは、前記回転軸の周方向において分割することにより形成される分割隙間に、外周部が前記ケース部材に固定された複数枚の分割部シムを挿入するとともに、前記高圧側側板のみの端部を前記回転軸の軸方向に折曲げてなる軸方向折曲部を前記分割隙間に挿入して、前記分割部シムと前記軸方向折曲部とを積層して前記分割隙間を塞いで構成されたことを特徴とする回転機械の軸シール装置。 A shaft sealing device for a rotating machine that seals a fluid flowing along an axial direction between the outer periphery of a rotating shaft of a rotating machine and a case member, and a large number of thin plate leaves along the circumferential direction of the rotating shaft And a fluid seal portion is formed between the free end and the outer periphery of the rotating shaft with the outer peripheral portion of the leaf fixed to the case member and the inner peripheral portion as a free end, and both axial sides of the leaf in the shaft sealing device of a rotary machine of the high-pressure side plate and the low pressure side plate suppressing the axial fluid flow provided with a shaft seal unit consisting installed to face in the axial direction across the leaf through the leaf,
The shaft seal unit inserts a plurality of split portion shims whose outer peripheral portions are fixed to the case member into a split gap formed by splitting in the circumferential direction of the rotating shaft, and only the high-pressure side plate the the end axial bent portion formed by bending in the axial direction of the rotary shaft is inserted into the divided gap, closing the split gap by laminating the above said dividing portion shim axial bent portion A shaft seal device for a rotary machine, comprising:
前記軸シールユニットは、前記回転軸の周方向において分割することにより形成される分割隙間に、外周部が前記ケース部材に固定された複数枚の分割部シムを挿入して該分割部シムの基部で前記分割隙間を塞ぐとともに、前記分割部シムを周方向に折曲げて周方向折曲部を形成し、該周方向折曲部を前記高圧側側板の端部に流体密に接触して構成し、
更に、前記分割部シムの周方向折曲部を、前記高圧側側板の端部側面に重ね合わせたことを特徴とする回転機械の軸シール装置。 A shaft sealing device for a rotating machine that seals a fluid flowing along an axial direction between the outer periphery of a rotating shaft of a rotating machine and a case member, and includes a plurality of thin leafs along the circumferential direction of the rotating shaft. And a fluid seal portion is formed between the free end and the outer periphery of the rotating shaft with the outer peripheral portion of the leaf fixed to the case member and the inner peripheral portion as a free end, and both axial sides of the leaf In a shaft seal device for a rotary machine comprising a shaft seal unit in which a high-pressure side plate and a low-pressure side plate that suppress axial fluid flow passing through the leaf are installed facing each other in the axial direction across the leaf,
The shaft seal unit is configured by inserting a plurality of divided portion shims whose outer peripheral portions are fixed to the case member into a divided gap formed by dividing the rotating shaft in the circumferential direction of the rotating shaft. The dividing gap is closed and the dividing portion shim is bent in the circumferential direction to form a circumferential bending portion, and the circumferential bending portion is fluidly contacted with an end portion of the high-pressure side plate. And
Further, the shaft sealing device for a rotary machine , wherein the circumferentially bent portion of the divided portion shim is overlapped on the side surface of the end portion of the high-pressure side plate .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006310599A JP4625438B2 (en) | 2006-11-16 | 2006-11-16 | Shaft seal device for rotating machinery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006310599A JP4625438B2 (en) | 2006-11-16 | 2006-11-16 | Shaft seal device for rotating machinery |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008128276A JP2008128276A (en) | 2008-06-05 |
JP4625438B2 true JP4625438B2 (en) | 2011-02-02 |
Family
ID=39554317
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006310599A Active JP4625438B2 (en) | 2006-11-16 | 2006-11-16 | Shaft seal device for rotating machinery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4625438B2 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8613451B2 (en) * | 2010-11-29 | 2013-12-24 | General Electric Company | Cloth seal for turbo-machinery |
JP5804893B2 (en) | 2011-10-26 | 2015-11-04 | 三菱重工業株式会社 | Shaft seal device and rotary machine equipped with the same |
JP6590522B2 (en) * | 2015-05-19 | 2019-10-16 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | Sealing device and rotating machine |
JP6631837B2 (en) | 2016-05-09 | 2020-01-15 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | Seal segment and rotating machine |
JP6876012B2 (en) | 2018-02-19 | 2021-05-26 | 三菱パワー株式会社 | Seal segment and rotating machine |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002364755A (en) * | 2001-06-07 | 2002-12-18 | Eagle Engineering Aerospace Co Ltd | Brush sealing device |
JP2003004149A (en) * | 2001-06-20 | 2003-01-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Shaft seal mechanism and gas turbine |
JP2003106458A (en) * | 2001-09-28 | 2003-04-09 | Eagle Engineering Aerospace Co Ltd | Plate brush seal |
JP2005308039A (en) * | 2004-04-20 | 2005-11-04 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Shaft sealing member, shaft sealing mechanism, and large-size fluid machine |
-
2006
- 2006-11-16 JP JP2006310599A patent/JP4625438B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002364755A (en) * | 2001-06-07 | 2002-12-18 | Eagle Engineering Aerospace Co Ltd | Brush sealing device |
JP2003004149A (en) * | 2001-06-20 | 2003-01-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Shaft seal mechanism and gas turbine |
JP2003106458A (en) * | 2001-09-28 | 2003-04-09 | Eagle Engineering Aerospace Co Ltd | Plate brush seal |
JP2005308039A (en) * | 2004-04-20 | 2005-11-04 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Shaft sealing member, shaft sealing mechanism, and large-size fluid machine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008128276A (en) | 2008-06-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4927731B2 (en) | Leaf seal device | |
JP5738184B2 (en) | Shaft seal device | |
JP5118552B2 (en) | Shaft seal device for rotating machinery | |
JP2003113945A (en) | Shaft sealing mechanism and turbine | |
JP4625438B2 (en) | Shaft seal device for rotating machinery | |
CN107269323B (en) | Seal assembly for sealing corner leakage in a gas turbine | |
US9677669B2 (en) | Shaft seal device and rotary machine | |
US9506566B2 (en) | Finger-foil seals and gas turbine engines employing the same | |
EP2532838B1 (en) | A compliant plate seal assembly for a turbo machine | |
US9234433B2 (en) | Flap seal spring and sealing apparatus | |
JP6358976B2 (en) | Turbine sealing device and turbine, and thin plate for sealing device | |
US9188018B2 (en) | Flap seal and sealing apparatus | |
JP3950455B2 (en) | Shaft sealing member, shaft sealing mechanism and large fluid machine | |
JP2013209981A (en) | Seal structure and turbine device having the same | |
JP4460471B2 (en) | Gas turbine sealing device | |
EP3220018B1 (en) | Shaft sealing mechanism | |
JP4747146B2 (en) | Gas turbine sealing device | |
US10689994B2 (en) | Seal assembly to seal corner leaks in gas turbine | |
EP3220019B1 (en) | Shaft sealing mechanism | |
US20170363212A1 (en) | Rotating seal and sealing element therefor | |
JP6276209B2 (en) | Turbine sealing device and turbine, and thin plate for sealing device | |
US11215063B2 (en) | Seal assembly for chute gap leakage reduction in a gas turbine | |
JP2007263376A (en) | Shaft seal mechanism |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090130 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20100611 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100611 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100610 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100806 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20101015 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20101105 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4625438 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131112 Year of fee payment: 3 |