JP5118552B2 - 回転機械の軸シール装置 - Google Patents
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Description
図11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1aとなっており、該自由端1a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、前記リーフを通過する軸方向流体流Gを抑制するサイドリーフ(高圧側側板)2及びバックリーフ(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。
図12〜図14において、100は図11のように構成された軸シールユニット(図11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12〜13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。
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複数の分割隙間のそれぞれに対応する部位における前記高圧側側板と前記ケース部材との間の空間に、可撓性を有する板材を挿入して該板材により前記分割隙間を塞ぐとともに、前記板材を前記空間に係止する係止手段を設けたことを特徴とする(請求項1)。
(1)前記板材の係止手段は、一端部を前記ケース部材にスポット溶接で固定する(請求項2)。
(2)前記板材の係止手段は、一端部を前記ケース部材にかしめ結合により固定する(請求項3)。
(3)前記板材の係止手段は、前記ケース部材の前記板材に対向する部位の上部に形成した溝と、前記板材の上部を屈曲させて前記溝に係合する板材上部係合部とよりなる(請求項4)。
(4)前記板材の係止手段は、前記ケース部材の前記板材に対向する部位の中間部に形成した溝と、前記板材の中間部を屈曲させ屈曲部を前記溝に係合する板材中間係合部とよりなる(請求項5)。
特に、前記板材は、該板材の回転軸の周方向に沿う幅の、一部に前記溝及び板材中間係合部を構成して組み付ける(請求項6)。
(5)前記板材の係止手段は、前記リーフの上部と前記ケース部材の対応面との間に形成された支持面と、前記板材の上部を屈曲させて前記支持面に係合する板材上部支持部とよりなる(請求項7)。
軸シールユニットは、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複数の分割隙間のそれぞれに対応する部位における前記サイドリーフと前記ケース部材との間の空間に、可撓性を有する板材を挿入して、該板材により前記分割隙間を塞ぐとともに、板材を前記空間に係止する係止手段を設けたので(請求項1)、
前記サイドリーフと前記ケース部材との間の空間に、可撓性を有する板材を挿入したことにより、該板材により前記分割隙間を塞ぐことができ、該分割隙間そのものへの圧力流体の流路を無くすことができて、これにより分割隙間周辺の圧力分布の不連続の発生が回避される。
従って、前記のように分割隙間周辺の圧力分布の不連続の発生が回避できて、リーフの浮上特性の低下を防止でき、回転軸の回転数の上昇時においても、回転軸外周とリーフとの間に適正隙間が形成できて、高回転時におけるリーフと回転軸外周との接触が回避され、リーフの磨耗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。
可撓性を有する板材をサイドリーフとケース部材との間の空間に挿入して、係止手段により空間に係止することにより、分割隙間周辺を塞いで該分割隙間周辺の圧力分布の不連続の発生を防止することができ、板材の係止手段としてケース部材に若干の加工を施した上で、板材を挿入するのみで、分割隙間周辺を覆うことができる。
図11〜13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1aとなっており、該自由端1a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、前記リーフ1を通過する軸方向流体流Gを抑制するサイドリーフ(高圧側側板)2及びバックリーフ(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。
図1(A)、(B)において、1は複数のリーフ、2a,2bは軸方向に2分割されたリテーナで、前記各リーフ1はその外周部1bを該リテーナ2a,2bで図のように挟み込み、外周側に背部スペーサ(図示省略)を挿入して外周部が該リテーナ2a,2bに固定され、内周部は自由端1a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サイドリーフ(高圧側側板)3及びバックリーフ(低圧側側板)4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。
5は前記軸シールユニット100を支持するシールハウジングである。
そして、前記板材10の一端部を、シールハウジング5の突出部5aに、スポット溶接Xすることにより固定する。溶接箇所がこの図(図1(B))のように、2箇所でも複数箇所でもよい。
従って、前記のように分割隙間6周辺の圧力分布の不連続の発生が回避できて、リーフ1の浮上特性の低下を防止でき、回転軸7の回転数の上昇時における回転軸7外周とリーフ1との間に適正隙間が形成できて、高回転時におけるリーフ1と回転軸7外周との接触が回避され、リーフ1の磨耗やリーフ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。
この第2実施例においては、前記第1実施例と同様に、回転軸7(図11参照)の円周方向において、分割することにより形成される複数の前記分割隙間6のそれぞれに対応する部位におけるサイドリーフ3とシールハウジング5との間の空間に、前記可撓性を有する板材10を挿入して、図2(B)のように、該板材10により前記分割隙間6を塞ぐ。
そして、前記板材10の下端の折返部10tを、シールハウジング5に明けた孔7aに挿入して、かしめ結合により固定する。
かしめ結合の折返部10tは、図2(B)のように、両端部の2個所でも、長さ方向全長にわたって形成しても良い。
かかる第2実施例においても、従来の機器を設けたままの状態で、孔7aとかしめ結合によって、板材10の落下防止を確実に行うことができる。
その他の構成は前記第1実施例(図1〜2)と同様であり、これと同一の部材は同一符号で示す。
この第3実施例においては、回転軸7(図11参照)の円周方向において、分割することにより形成される複数の前記分割隙間6のそれぞれに対応する部位におけるサイドリーフ3とシールハウジング5との間の空間に、前記可撓性を有する板材10を挿入する。
一方、シールハウジング5の板材10に対向する部位の上部に溝5aを形成し、前記板材10の上部を屈曲させて溝5aに係合する1箇所以上の係合部10a(例えば、図4のように2箇所)を設け、図4のように、前記板材10により前記分割隙間6を塞ぐ。
図5(A1)は係合部10aを上縁部全体に設けて、2つ折りにする。図5(B1)は係合部10a、10aを上縁部の両側に設けて、2つ折りにする。図5(C1)は係合部10a、10aを上縁部全体に設けて、3つ折りにする。
その他の構成は前記第1実施例(図1〜2)と同様であり、これと同一の部材は同一符号で示す。
この第4実施例においては、回転軸7(図11参照)の円周方向において、分割することにより形成される複数の前記分割隙間6のそれぞれに対応する部位におけるサイドリーフ3とシールハウジング5との間の空間に、前記可撓性を有する板材10を挿入する。
一方、シールハウジング5の板材10に対向する部位の、中間部に溝5bを形成し、前記板材10の中間部を屈曲させ屈曲部を、前記溝5bに係合する板材中間係合部10cを設け、図4と同様に、前記板材10により前記分割隙間6を塞ぐ。
図7(A1)は係合部の中央部10cを屈曲させ該屈曲部を前記溝5bに挿入する。図7(B1)は係合部10c、10cを180°に折り曲げて前記溝5bに挿入する。図7(C1)は係合部10c、10cを2つに折り曲げて前記溝5bに挿入する。
その他の構成は前記第1実施例(図1〜2)と同様であり、これと同一の部材は同一符号で示す。
この第5実施例においては、前記第4実施例と同様な構成であるが、図9に示すように、該板材10の回転軸7の周方向に沿う、幅の適当部分に前記溝10d及び板材中間係合部5sを構成して組み付ける。5zはシールハウジング5の分割部である。
つまり板材10が前記分割隙間6を塞ぐことができれば、前記溝10d及び板材中間係合部5sを設ける周方向の位置は、分割隙間6の周方向の位置に非対称でもよい。これによって、シールハウジング5に前記溝10dを加工する際には、片側にのみ前記溝10dを設けるのみで良くなることから、加工工程を減らすことが可能となる。
その他の構成は前記第1実施例(図1〜2)と同様であり、これと同一の部材は同一符号で示す。
この第6実施例においては、回転軸7(図11参照)の円周方向において、分割することにより形成される複数の前記分割隙間6のそれぞれに対応する部位におけるサイドリーフ3とシールハウジング5との間の空間に、前記可撓性を有する板材10を挿入する。
そして、前記リーフ1の上部リテーナ2aの下部面と前記シールハウジング5の対応面との間に形成された支持面2cに、前記板材10の上部を屈曲させて前記支持面2cに係合する板材上部支持部10dを挟み込み、該板材10を支持する。
リーフ1の上部リテーナ2aに支持面2cの加工を施し、板材10をこの支持面2cに挿入するのみで、他の構成部品は既存の部品を流用することができて、分割隙間6周辺を確実に覆うことができる。
1 リーフ
1a 自由端
2 サイドリーフ(高圧側側板)
2a リテーナ
2b リテーナ
2c 支持面
3 バックリーフ(低圧側側板)
5 シールハウジング
5a 溝
5b 溝
6 分割隙間
7 回転軸
7a 孔
10 板材
10a 係合部
10d 溝
X スポット溶接
Claims (8)
- 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し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(サイドリーフ)及び低圧側側板(バックリーフ)を前記リーフを挟んで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複数の分割隙間のそれぞれに対応する部位における前記高圧側側板と前記ケース部材との間の空間に、可撓性を有する板材を挿入して該板材により前記分割隙間を塞ぐとともに、前記板材を前記空間に係止する係止手段を設けたことを特徴とする回転機械の軸シール装置。 - 前記板材の係止手段は、一端部を前記ケース部材にスポット溶接で固定したことを特徴とする請求項1記載の回転機械の軸シール装置。
- 前記板材の係止手段は、一端部を前記ケース部材にかしめ結合により固定したことを特徴とする請求項1記載の回転機械の軸シール装置。
- 前記板材の係止手段は、前記ケース部材の前記板材に対向する部位の上部に形成した溝と、前記板材の上部を屈曲させて前記溝に係合する板材上部係合部とよりなることを特徴とする請求項1記載の回転機械の軸シール装置。
- 前記板材の係止手段は、前記ケース部材の前記板材に対向する部位の中間部に形成した溝と、前記板材の中間部を屈曲させ屈曲部を前記溝に係合する板材中間係合部とよりなることを特徴とする請求項1記載の回転機械の軸シール装置。
- 前記板材は、該板材の回転軸の周方向に沿う幅の、一部に前記溝及び板材中間係合部を構成して組み付けたことを特徴とする請求項5記載の回転機械の軸シール装置。
- 前記板材の係止手段は、前記リーフの上部と前記ケース部材の対応面との間に形成された支持面と、前記板材の上部を屈曲させて前記支持面に係合する板材上部支持部とよりなることを特徴とする請求項1記載の回転機械の軸シール装置。
- 前記回転機械が蒸気タービンまたはガスタービンのいずれかであり、前記軸シールユニットをタービンロータの回転軸外周とケース部材の内周との間の流体シール部に設置したことを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の回転機械の軸シール装置。
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