JP5599292B2 - Sealing device - Google Patents
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Description
本発明は、対向する二つの溝に跨るように配置される板状のシール装置に関する。 The present invention relates to a plate-like sealing device arranged so as to straddle two opposing grooves.
従来より、対向する二つの面の間をシールするために、対向する二つの溝に跨るように配置される板状のシール装置が知られている。例えば、ガスタービンの翼を支えるブロック等に関しては、隣接するブロック間の隙間をシールするために、板状のシール装置を用いる技術が知られている(特許文献1及び特許文献2等参照)。 Conventionally, in order to seal between two opposing surfaces, a plate-like sealing device is known that is disposed so as to straddle two opposing grooves. For example, with respect to a block or the like that supports a blade of a gas turbine, a technique using a plate-like sealing device to seal a gap between adjacent blocks is known (see Patent Document 1 and Patent Document 2).
従来技術に係るシール装置は、単数又は複数の薄い板材を用いることによって、可撓性を確保していたが、板材の強度が低いために、組立時又は使用時において、意図しない変形や、破損が発生しやすいという問題点を有している。それとは逆に、シール装置として厚い板材を用いると、シール装置が、溝のそりやうねりに追従して変形することができない場合がある。 The sealing device according to the prior art has secured flexibility by using one or a plurality of thin plate materials, but due to the low strength of the plate material, unintended deformation or breakage during assembly or use. Has a problem that it is easy to occur. On the other hand, if a thick plate is used as the sealing device, the sealing device may not be able to deform following the warping or undulation of the groove.
本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、シール面が相手部材の変形に追従して変形可能な可撓性を有し、好適なシール性能を奏するシール部材を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a seal having a flexible sealable surface that can be deformed following the deformation of the mating member, and exhibiting a suitable sealing performance. It is to provide a member.
上述の課題を解決するために、本発明に係るシール装置は、第1対向面に形成されており当該第1対向面に略垂直な第1シール壁面を有する第1溝部と、前記第1対向面に対向する第2対向面に前記第1溝部と対向するように形成されており前記第2対向面に略垂直な第2シール壁面を有する第2溝部と、の間に跨るように配置されて、前記第1対向面と前記第2対向面の間の間隙をシールする板状のシール装置であって、
前記第1シール壁面及び前記第2シール壁面に接触する本体シール面と、
前記本体シール面の反対面である本体背面と、
前記本体シール面と前記本体背面を、前記本体シール面及び前記本体背面の長手方向に沿って接続しており、互いに反対方向を向く第1本体側面及び第2本体側面と、を有し、
前記本体背面には、前記長手方向に対して交差する方向に沿って、前記第1本体側面から前記第2本体側面まで連続する連続溝部が、1つ以上形成されていることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, a sealing device according to the present invention includes a first groove portion formed on a first facing surface and having a first seal wall surface substantially perpendicular to the first facing surface, and the first facing surface. A second facing surface facing the surface is disposed so as to straddle a second groove portion that is formed to face the first groove portion and has a second seal wall surface substantially perpendicular to the second facing surface. A plate-like sealing device for sealing a gap between the first facing surface and the second facing surface,
A main body seal surface in contact with the first seal wall surface and the second seal wall surface;
A main body rear surface opposite to the main body seal surface;
The main body seal surface and the main body back surface are connected along the longitudinal direction of the main body seal surface and the main body back surface, and have a first main body side surface and a second main body side surface facing in opposite directions,
The back surface of the main body is formed with one or more continuous groove portions extending from the side surface of the first main body to the side surface of the second main body along a direction intersecting the longitudinal direction.
本発明に係るシール装置の本体背面には、長手方向に対して交差する方向に沿って、一方の本体側面から他方の本体側面まで連続する連続溝部が形成されているため、このようなシール装置は、本体シール面の長手方向の辺が曲がり易く、シール装置が収納される第1溝部及び第2溝部の変形に追従しうる良好な可撓性を有する。また、シール装置において、連続溝部は本体背面に形成されているので、本体シール面が外周側になるように反った場合でも、内周側になるように反った場合でも、本体溝部から流体がリークする恐れはなく、好適なシール性能を有する。また、本発明に係るシール装置は、長手方向に可撓性を持たせつつ、板状部分の厚みを厚くすることができるため、組立時又は使用時において破損し難く、耐久性が高い。さらに、本発明に係るシール装置は、構造がシンプルであり製造が容易である。 Since the continuous groove part which continues from one main body side surface to the other main body side surface is formed in the main body back surface of the sealing device which concerns on this invention along the direction which cross | intersects with a longitudinal direction, such a sealing device is formed. The side of the main body seal surface in the longitudinal direction is easily bent, and has good flexibility that can follow the deformation of the first groove and the second groove in which the sealing device is accommodated. Further, in the sealing device, since the continuous groove is formed on the back surface of the main body, even when the main body seal surface is warped to be on the outer peripheral side or when it is warped to be on the inner peripheral side, fluid can flow from the main body groove portion. There is no risk of leakage, and it has a suitable sealing performance. In addition, the sealing device according to the present invention can increase the thickness of the plate-like portion while providing flexibility in the longitudinal direction, and therefore is not easily damaged during assembly or use, and has high durability. Furthermore, the sealing device according to the present invention has a simple structure and is easy to manufacture.
また、前記本体背面には、互いに略平行な複数の前記連続溝部が、所定の間隔を隔てて形成されていても良い。 A plurality of the continuous groove portions that are substantially parallel to each other may be formed on the back surface of the main body at a predetermined interval.
このようなシール装置は、シール面の長手方向に沿って均質性の高い可撓性を有するため、本体シール面が、各シール壁面の変形に対して、より高い追従性を有し、好適なシール性能を有する。また、このようなシール装置は、特に単純な曲げ方向に関してさらに良好な可撓性を有する。 Since such a sealing device has flexibility with high homogeneity along the longitudinal direction of the sealing surface, the main body sealing surface has higher followability to deformation of each sealing wall surface, and is suitable. Has sealing performance. Such a sealing device also has better flexibility, especially with respect to simple bending directions.
また、前記本体背面には、前記長手方向に対して第1の角度を有する第1連続溝部と、前記長手方向に対して前記第1の角度とは異なる第2の角度を有し、前記第1連続溝部に対して交差する第2連続溝部と、を含む複数の前記連続溝部が、形成されていても良い。 Further, the main body back surface has a first continuous groove portion having a first angle with respect to the longitudinal direction, and a second angle different from the first angle with respect to the longitudinal direction, A plurality of continuous groove portions including a second continuous groove portion intersecting with the one continuous groove portion may be formed.
このようなシール装置は、互いに角度の異なる複数の溝が形成されていることにより、特に捻れ方向(本体シール面の長手方向の一方の端部が他方の端部に対して相対回転する方向)に変形する際の可撓性が向上し、シール装置が収納される第1溝部及び第2溝部の多様な変形に追従しうる良好な可撓性を有する。また、第1連続溝部と第2連続溝部とが交差するため、長辺方向に対して角度の異なる連続溝部を高い密度で形成することが可能であり、特に捻れ方向に関して良好な可撓性を有する。 In such a sealing device, a plurality of grooves having different angles are formed, and in particular, the twisting direction (the direction in which one end portion in the longitudinal direction of the main body sealing surface rotates relative to the other end portion). The flexibility at the time of deformation is improved, and it has good flexibility that can follow various deformations of the first groove portion and the second groove portion in which the sealing device is accommodated. In addition, since the first continuous groove portion and the second continuous groove portion intersect with each other, it is possible to form continuous groove portions having different angles with respect to the long side direction with high density, and in particular, good flexibility in the twist direction. Have.
図1は、本発明の一実施形態に係るシール装置10及びシール装置10が配置される対向溝52を表す断面図である。シール装置10は、隣接して配置される第1ブロック50aと第2ブロック50b間に形成される対向溝52の中に配置されている。本実施形態において、ブロック50a,50bは、ガスタービンの翼を支えるブロックであるが、シール装置10の用途はこれに限定されない。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a
シール装置10は、第1ブロック50aの第1対向面51aと、第2ブロック50bの第2対向面51bの間の間隙をシールする板状のシール装置である(シール装置10の全体形状については図3等参照)。シール装置10は、対向溝52の壁面に接触して流体をシールする本体シール面22と、本体シール面22の反対面である本体背面24と、長手方向の側面である第1本体側面26a及び第2本体側面26bを有する。シール装置10に対して、本体シール面22側が低圧側であり、本体背面24側が高圧側であるため、シール装置10は、対向溝52の内部において、本体シール面22が対向する壁面(第1シール壁面54a及び第2シール壁面54b)に、流体の圧力によって押し付けられる。
The
シール装置10及び第1ブロック50aの配置状態を表す図2に示すように、第1ブロック50aの第1対向面51aには第1溝52aが形成されており、第1溝52aには、シール装置10の一部が収納される。なお、図2では、第2ブロック50bの図示を省略し、シール装置10については概略形状のみを表示している。
As shown in FIG. 2 showing the arrangement state of the
第1溝52aは、第1対向面51aに垂直な第1シール壁面54aを有する。第1シール壁面54aは、シール装置10の本体シール面22と接触し、流体をシールするシール面を構成する。図1に示すように、第1溝52aは、第1シール壁面54aの他に、第1シール壁面54aに対向する第1対向壁面56aと、第1シール壁面54aと第1対向壁面56aとを接続する第1接続壁面58aとを有する。
The
第1対向面51aに対向する第2対向面51bには、第1溝52aに対向するように第2溝52bが形成されている。第2溝52bは、第1溝52aと略対称な形状を有しており、第1溝52aと同様に、第2対向面51bに垂直な第2シール壁面54bを有する。第2シール壁面54bは、第1シール壁面54aと同様に、シール装置10の本体シール面22と接触し、流体をシールするシール面を構成する。第2溝52bは、第2シール壁面54bの他に、第2シール壁面54bに対向する第2対向壁面56bと、第2シール壁面54bと第2対向壁面56bを接続する第2接続壁面58bとを有する。
A
第1溝52aと第2溝52bが対向するように配置されることによって、第1対向面51aと第2対向面51bの間に、第1溝52a及び第2溝52bによって構成される対向溝52が形成される。
By arranging the
シール装置10は、第1溝52aと第2溝52bの間に跨るように配置される。シール装置10の本体シール面22は、第1シール壁面54aと第2シール壁面54bの両方に接触し、第1対向面51aと、第2対向面51bの間の間隙をシールする。図2に示すように、シール装置10は、細長い板状の形状を有しており、第2本体側面26bは、本体シール面22と本体背面24とを長手方向に沿って接続する。第2本体側面26bは、図1に示すように、第2溝52bの第2接続壁面58bに対向するように配置される。本体シール面22と本体背面24とを長手方向に沿って接続しており、第2本体側面26bとは反対方向を向く第1本体側面26aは、第1溝52aの第1接続壁面58aに対向するように配置される。
The
図3に示すように、シール装置10の本体背面24には、互いに平行な複数の連続溝部28が形成されている。連続溝部28は、長手方向に垂直な方向に沿って、第1本体側面26aから第2本体側面26bまで連続している。また、連続溝部28は、本体背面24の全体に、所定の間隔を隔てて形成されている。連続溝部28を形成するピッチL2は、シール装置10の長手方向の長さL1に対して、1/20〜1/5程度とすることが、強度を確保しつつ長手方向に均質性の高い可撓性を付与するために好ましいが、特に限定されない。また、連続溝部28の深さD2は、シール装置10の厚みD1に対して、1/10〜2/3程度とすることが、強度を確保しつつ可撓性を持たせる観点から好ましいが、特に限定されない。
As shown in FIG. 3, a plurality of
図4は、シール装置10が変形した状態を表す斜視図である。シール装置10では、連続溝部28が形成されている部分が、他の部分より小さな力で屈曲することができる。このため、シール装置10は、連続溝部28を支点として屈曲する作用が加わることにより、本体シール面22の長手方向の辺22aが曲がりやすくなる。これに対して、シール装置10の短辺方向の剛性は、連続溝部28を設けたとしても、シール装置10の厚みD1を適切に設計することにより確保することが可能である。したがって、シール装置10は、当該シール装置10が収納される第1溝52aと第2溝52bの間隔が狭くなったり、第1溝52aと第2溝52bとがずれたような場合でも、破損し難いという効果を奏する。
FIG. 4 is a perspective view illustrating a state in which the
シール装置10は、高温環境下において好適なシール性能を奏するように、Ni基耐熱合金やCo基耐熱合金等によって作製されるが、特に限定されない。また、連続溝部28は、本体背面24を機械加工等することによって形成されるが、特に限定されない。
The sealing
図5(a)〜図5(f)は、本実施形態に係るシール装置10及び参考例に係るシール装置110と、シール装置10,110が配置される対向溝52の変形前又は変形中の状態を模式的に表した断面図である。図5(a)、図5(c)及び図5(e)は、シール装置10,110の短辺方向に沿う断面を表したものであり、図5(b)、図5(d)及び図5(f)は、各図5(a)、図5(c)及び図5(e)に対応するシール装置10,110の長辺方向に沿う断面を表したものである。
FIG. 5A to FIG. 5F show the sealing
図5(a)および図5(b)は、参考例に係るシール装置110と変形前の対向溝52の接触状態を表している。なお、シール装置110は、本体背面に連続溝部が形成されていないことを除き、本実施形態に係るシール装置10と同様である。図5(b)に示すように、対向溝52が変形する前の状態では、シール装置110の本体シール面122は、対向溝52の第2シール壁面54bに対して、長手方向の全体にわたって接触している。
5A and 5B show a contact state between the sealing
図5(c)および図5(d)は、参考例に係るシール装置110と変形中の対向溝52との接触状態を表している。図5(c)および図5(d)に示すように、対向溝52は、熱応力等の影響により変形する場合がある。図5(d)から明らかなように、参考例に係るシール装置110は、可撓性が不十分であるため、変形中の対向溝52に追従して変形することができず、本体シール面122と第2シール壁面54bの間に隙間が形成される。これにより、参考例に係るシール装置110では、リークが発生してしまう。
FIG. 5C and FIG. 5D show the contact state between the sealing
図5(e)および図5(f)は、本発明の実施形態に係るシール装置10と変形中の対向溝52との接触状態を表している。図5(f)から明らかなように、シール装置10は、本体背面24に形成された連続溝部28により、十分な可撓性を有するため、本体背面24側から圧力を受けて、変形中の対向溝52に追従するように変形することができる。これにより、シール装置10では、長手方向の全体にわたって本体シール面22と第2シール壁面54bとの接触が保たれ、シール装置10は良好なシール性能を奏する。また、シール装置10では、可撓性を付与するための連続溝部28は本体背面24に形成されており、本体シール面22は、長手方向に沿って平滑である。このため、シール装置10は、図5(f)に示すように、本体シール面22が外周側になるように反った場合でも、その反対に本体シール面22が内周側になるように反った場合でも、連続溝部28の変形が本体シール面22の平滑性にほとんど影響を及ぼさないため、好適なシール性能を有する。
FIG. 5E and FIG. 5F show a contact state between the sealing
以上のように、シール装置10は、本体シール面22が対向溝52のシール壁面54a,54bの変形に追従して変形可能な可撓性を有し、好適なシール性能を奏する。また、シール装置10は、長手方向に可撓性を持たせつつ、板状部分の厚みを厚くすることによって全体の強度を確保できるため、組立時又は使用時において破損し難く、耐久性が高い。さらに、シール装置10は、構造がシンプルであり、製造が容易である。
As described above, the sealing
その他の実施形態
図6は、本発明の第2実施形態に係るシール装置12の斜視図である。シール装置12は、本体シール面32にシール面突起32a,32bが形成されている点を除き、シール装置10と同様である。シール装置12は、本体シール面32における短辺方向の両端部に形成されたシール面突起32a,32bを有する。シール面突起32a,32bは、本体シール面32の長手方向に沿って延在しており、図1に示す第1シール壁面54a及び第2シール壁面54bに接触する。
Other Embodiments FIG. 6 is a perspective view of a
シール面突起32a,32bを有するシール装置12は、第1シール壁面54aと第2シール壁面54bの位置がシール装置12の厚み方向にずれたような場合にでも、本体シール面32とシール壁面54a,54bとの接触を安定して維持することが可能である。したがって、シール装置12は、対向溝52を構成する第1溝52aと第2溝52bが相対変位したような場合にでも、良好なシール性能を奏する。また、シール装置12は、第1実施形態に係るシール装置10と同様の効果を奏する。
The sealing
図7は、本発明の第3実施形態に係るシール装置14の斜視図である。シール装置14は、本体背面44に形成された連続溝部48が、溝幅の小さいスリット形状である点で相違するが、その他は第1実施形態に係るシール装置10と同様である。連続溝部48は、第1実施形態に係る連続溝部28と同様に、第1本体側面46aから第2本体側面46bまで連続するように形成されている。
FIG. 7 is a perspective view of the sealing
本発明に係るシール装置において、本体背面に形成される連続溝部の形状は特に限定されず、図7に示すスリット形状の連続溝部48や、図6等に示す断面が円弧状の連続溝部28など、様々な形状とすることができる。また、本体背面に形成される連続溝部は、直線状に伸びているものに限定されず、円弧状等、曲線的に伸びているものであってもよい。なお、図7に示す第3実施形態に係るシール装置14も、第1実施形態に係るシール装置10と同様の効果を奏する。
In the sealing device according to the present invention, the shape of the continuous groove formed on the back surface of the main body is not particularly limited, and the slit-shaped
図8は、本発明の第4実施形態に係るシール装置16の斜視図である。シール装置16では、本体背面64に形成された連続溝部が、長手方向に略垂直な連続溝部68aに加えて、第1交差溝部68b及び第2交差溝部68cを含む点でシール装置10と異なるが、その他の点は同様である。連続溝部68a、第1交差溝部68b及び第2交差溝部68cは、第1実施形態に係る連続溝部28と同様に、第1本体側面66aから第2本体側面66bまで連続するように形成されている。
FIG. 8 is a perspective view of a
第1交差溝部68bは、本体背面64の長手方向に対して垂直ではない第1の角度αを有し、第2交差溝部68cは、本体背面64の長手方向に対して第1の角度αとは異なる角度であって、かつ長手方向に対して垂直ではない第2の角度βを有する。また、第1交差溝部68bと、第2交差溝部68cとは、互いに交差している。
The
シール装置16は、第1交差溝部68bや第2交差溝部68cを支点として屈曲する作用が加わることにより、本体シール面22の長手方向の辺22aが捻れ方向に曲がりやすくなる。したがって、シール装置16は、シール装置16が収納される第1溝52a及び第2溝52bの多様な変形に追従しうる良好な可撓性を有する。なお、シール装置16において、第1の角度αと第2の角度βは補角の関係にあり、シール装置16は、両方の捻れ方向に対して略対称な可撓性を有するが、第1の角度αと第2の角度βの関係はこれに限定されない。また、シール装置16は、第1交差溝部68bと第2交差溝部68cとを交差させることによって、長辺方向に対して角度の異なる連続溝部を高い密度で形成することが可能であり、特に捻れ方向に関して良好な可撓性を有する。
When the sealing
10,12,14,16…シール装置
22,32…本体シール面
26a,46a,66a…第1本体側面
26b,46b,66b…第2本体側面
28,48,68a…連続溝部
68b,68c…交差溝部
50a…第1ブロック
50b…第2ブロック
51a…第1対向面
51b…第2対向面
52…対向溝
52a…第1溝
52b…第2溝
54a…第1シール壁面
54b…第2シール壁面
56a…第1対向壁面
56b…第2対向壁面
10, 12, 14, 16 ... sealing
50a ... 1st block 50b ...
Claims (4)
前記第1シール壁面及び前記第2シール壁面に接触し低圧側を向く本体シール面と、
前記本体シール面の反対面であって高圧側を向く本体背面と、
前記本体シール面と前記本体背面を、前記本体シール面及び前記本体背面の長手方向に沿って接続しており、互いに反対方向を向く第1本体側面及び第2本体側面と、を有し、
前記本体背面には、前記長手方向に対して交差する方向に沿って、前記第1本体側面から前記第2本体側面まで連続する連続溝部が、1つ以上形成されていることを特徴とするシール装置。 A first groove portion formed on the first facing surface and having a first seal wall surface substantially perpendicular to the first facing surface, and a second facing surface facing the first facing surface so as to face the first groove portion. And a second groove portion having a second seal wall surface substantially perpendicular to the second facing surface, and is disposed between the first seal wall surface and the second seal wall surface by the pressure of fluid. A plate-like sealing device that is pressed to seal a gap between the first facing surface and the second facing surface;
A main body seal surface in contact with the first seal wall surface and the second seal wall surface and facing the low pressure side ;
A rear panel facing the high pressure side I opposite surface der of the body sealing surface,
The main body seal surface and the main body back surface are connected along the longitudinal direction of the main body seal surface and the main body back surface, and have a first main body side surface and a second main body side surface facing in opposite directions,
One or more continuous groove portions that are continuous from the first main body side surface to the second main body side surface are formed on the rear surface of the main body along a direction intersecting the longitudinal direction. apparatus.
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