JP5931450B2 - 軸シール装置及びこれを備える回転機械 - Google Patents
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Description
シール体は、多数の薄板シール片がそれぞれの厚さ方向をロータの周方向に向け、互いに微小間隙をあけて積層されている。各薄板シール片は、その径方向内側の端部(先端)がその径方向外側の端部(後端)よりもロータの回転方向前方側に位置するよう傾斜して配置され、後端が相互に連結されるとともに、先端が自由端とされている。
本発明の軸シール装置は、ロータと該ロータの外周側を囲うステータとの間の環状空間に設けられ、該環状空間を前記ロータの軸線方向において低圧側領域と高圧側領域とに分ける軸シール装置であって、前記ステータから前記ロータの径方向内側に向かって延出する薄板シール片を前記ロータの周方向に複数積層させてなるシール体と、軸線方向を向く面を有し、前記環状空間の周方向に湾曲して延びる側板とを備え、前記シール体が前記側板の湾曲形状に沿うように、該シール体が該側板の前記軸線方向を向く面に溶接され、前記側板は、前記シール体の高圧側に沿うように配置された高圧側側板と、前記シール体の低圧側に沿うように配置された低圧側側板とからなり、前記シール体は、前記高圧側側板と前記低圧側側板の前記軸線方向を向く面に溶接され、前記高圧側側板には、該高圧側側板の一部を前記高圧側領域から前記低圧側領域に向かって押圧する弾性要素が形成されていることを特徴とする。
また、弾性要素が高圧側側板を高圧側から低圧側に押圧していることによって、高圧側側板を薄板シール片に確実に追従させることができるとともに、高圧側側板の振動を抑制することができる。言い換えれば、弾性要素が、高圧側側板に常に与圧を付加することによって、軸シール装置の作動を安定させることができる。
以下、図面を参照し、本発明の第一実施形態に係る回転機械について説明する。
図1は本発明の実施形態に係るガスタービン(回転機械)1の概略全体構成図である。
ガスタービン1は、図1に示すように、多量の空気を内部に取り入れて圧縮する圧縮機(回転機械)2と、この圧縮機2にて圧縮された圧縮空気に燃料を混合して燃焼させる燃焼器3と、燃焼器3から導入された燃焼ガスの熱エネルギーを回転エネルギーに変換するガスタービン(回転機械)4とを備えている。
環状静翼群5c,5は、各ケーシング2b,4b内面に、周方向に互いの間隔をあけて固定されている複数の静翼を有している。各静翼の先端には、ハブシュラウドが形成されており、このハブシュラウド(ステータ)が周方向に連結されて全体として円環状になって回転軸6c,6の外周を囲んでいる。
この環状静翼群5c,5は、それぞれ、複数の環状動翼群7c,7と、軸線O方向に交互に配置されている。
図2に示すように、タービン4の軸シール装置10は、環状静翼群5のハブシュラウドと軸受け部4cの内周面とにそれぞれ支持された環状空間であるハウジング9内に、円弧状に延びるシールセグメント11が、周方向に複数(本実施形態では8つ)配置されることで構成されている。シールセグメント11は、径方向外側から径方向内側に向かうにしたがって、回転方向前方側に向かうように分割されている。
シール体12は、図4に示すように、薄板状の薄板シール片20が多数積層されてなり(図2参照)、これら多数の薄板シール片20の径方向外側の端部、すなわち薄板シール片20の後端20a側が互いに連結されている。図2に示すように、多数の薄板シール片20は、径方向外側から径方向内側に向かうにしたがって、回転方向前方に向かうようにして配設されている。
また、溶接時には、溶接品質を良好とするために、シール体12の側面を研磨し、シール体12側面の凹凸を無くすことが好ましい。
なお、溶接は周方向に連続して行うことが好ましいが、溶接によって薄型シール片20の反りなどが懸念される場合は、所定の間隔を隔てて点溶接を行ってもよい。
また、本実施形態においては、低圧側側板17の径方向内側の端部、即ち、低圧側側板17の先端は、収容空間9aの径方向内側の開口よりも径方向外側に位置している。
より具体的には、薄板シール片20の頭部21が収容空間9aの外方側空間9cに収容されており、高圧側側板16及び低圧側側板17と、薄板シール片20の胴部22とが収容空間9aの内方側空間9bに収容されている。そして、収容空間9aの開口から回転軸6に向けて胴部22の先端、即ち、薄板シール片20の先端20bが突出している。
また、高圧側側板16及び低圧側側板17をシール体12に固定するために、シール体12を構成する薄型シール片20に溝を形成する必要がないため、薄型シール片20を短くすることができ、シール装置をより小型化することができる。
以下、本発明の第二実施形態に係る軸シール装置10Bについて、図5を用いて説明する。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
また、薄型シール片20Bに丸孔24が形成されていることによって、薄型シール片20Bをシール体12Bとして組み合わせる際、運搬する際等の作業性を向上させることができる。
以下、本発明の第三実施形態に係る軸シール装置10Dについて、図7を用いて説明する。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
以下、本発明の第四実施形態に係る軸シール装置10Fについて、図9を用いて説明する。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
また波状プレート27は、接着によって高圧側側板16Cに固定されている。
1…ガスタービン(回転機械)
2…圧縮機(回転機械)
4…ガスタービン(回転機械)
2A,4A…ロータ
2B,4B…ステータ
9a…収容空間(環状空間)
10…軸シール装置
11…シールセグメント
12…シール体
16…高圧側側板(側板)
17…低圧側側板(側板)
20…薄型シール片
25…保護板
26…ディンプル(弾性要素)
27…波状プレート(弾性要素)
Claims (7)
- ロータと該ロータの外周側を囲うステータとの間の環状空間に設けられ、該環状空間を前記ロータの軸線方向において低圧側領域と高圧側領域とに分ける軸シール装置であって、
前記ステータから前記ロータの径方向内側に向かって延出する薄板シール片を前記ロータの周方向に複数積層させてなるシール体と、
軸線方向を向く面を有し、前記環状空間の周方向に湾曲して延びる側板とを備え、
前記シール体が前記側板の湾曲形状に沿うように、該シール体が該側板の前記軸線方向を向く面に溶接され、
前記側板は、前記シール体の高圧側に沿うように配置された高圧側側板と、前記シール体の低圧側に沿うように配置された低圧側側板とからなり、
前記シール体は、前記高圧側側板と前記低圧側側板の前記軸線方向を向く面に溶接され、
前記高圧側側板には、該高圧側側板の一部を前記高圧側領域から前記低圧側領域に向かって押圧する弾性要素が形成されていることを特徴とする軸シール装置。 - ロータと該ロータの外周側を囲うステータとの間の環状空間に設けられ、該環状空間を前記ロータの軸線方向において低圧側領域と高圧側領域とに分ける軸シール装置であって、
前記ステータから前記ロータの径方向内側に向かって延出する薄板シール片を前記ロータの周方向に複数積層させてなるシール体と、
軸線方向を向く面を有し、前記環状空間の周方向に湾曲して延びる複数の側板と、
前記ステータに設けられ、前記シール体と複数の側板とを収容する、前記ロータの周りに形成された収容空間を有するハウジングと、
前記ステータに対して前記シール体を前記ロータの径方向内側に付勢する弾性体とを備え、
前記シール体が前記側板の湾曲形状に沿うように、前記複数の薄板シール片が該側板の前記軸線方向を向く面に溶接されており、
前記収容空間は、前記ロータの径方向外側に形成される外方側空間と、前記外方側空間と段差部を介して前記ロータの径方向内側に連通し、軸方向幅が前記外方側空間よりも小さい内方側空間を備え、
前記薄板シール片はそれぞれ、前記外方側空間に収容される頭部と、前記内方側空間に収容され、前記頭部と連続して形成され、軸方向幅が前記頭部よりも小さい胴部とを備え、
前記頭部を互いに溶接することで前記薄板シール片が相互に連結され、
前記弾性体は、前記外方側空間において、前記ハウジングと前記シール体との間に配置され、前記シール体を前記ロータの径方向内側に付勢することで前記頭部を前記段差部に押し付けており、
前記頭部は前記ハウジングと接触していることを特徴とする軸シール装置。 - 前記側板は、前記シール体の高圧側に沿うように配置された高圧側側板と、前記シール体の低圧側に沿うように配置された低圧側側板とからなり、
前記シール体は、前記高圧側側板と前記低圧側側板の前記軸線方向を向く面に溶接されていることを特徴とする請求項2に記載の軸シール装置。 - 前記ロータの径方向を向く面を有し、前記環状空間の周方向に湾曲して延びる保護板を備え、
前記保護板は、前記シール体の径方向外側端部に溶接されていることを特徴とする請求項1又は請求項3に記載の軸シール装置。 - 前記ロータの径方向を向く面を有し、前記環状空間の周方向に湾曲して延びる保護板を備え、
前記保護板は、前記シール体の径方向外側端部に溶接されていることを特徴とする請求項2に記載の軸シール装置。 - 前記高圧側側板には、該高圧側側板の一部を前記高圧側領域から前記低圧側領域に向かって押圧する弾性要素が形成されていることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の軸シール装置。
- 請求項1から請求項6いずれか一項に記載の軸シール装置を備えることを特徴とする回転機械。
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