JP7225076B2 - labyrinth seal - Google Patents

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Description

本発明は、回転機械に設けられるラビリンスシールに関する。 The present invention relates to a labyrinth seal provided in a rotating machine.

特許文献1には、ファンのシール装置が開示されている。このシール装置では、リングに突設された絞り片と、リングに対向配置されるシュラウドの筒状部に突設された逆絞り片とによって、食い違い型のラビリンスシール部が形成されている。そして、筒状部の内周面から絞り片の先端までの距離C1と、筒状部の内周面から逆絞り片の先端までの距離C2とが、C2≦C1の関係を満たしている。これにより、シール装置の組立時に、シュラウドの筒状体にリングを軸方向から容易に装着することができる。 Patent Literature 1 discloses a sealing device for a fan. In this seal device, a staggered labyrinth seal portion is formed by a throttle piece projecting from the ring and a reverse throttle piece projecting from the cylindrical portion of the shroud opposed to the ring. A distance C1 from the inner peripheral surface of the cylindrical portion to the tip of the diaphragm piece and a distance C2 from the inner peripheral surface of the tubular portion to the tip of the reverse diaphragm piece satisfy the relation C2≦C1. As a result, the ring can be easily attached to the cylindrical body of the shroud from the axial direction when assembling the sealing device.

特開2002-106488号公報JP-A-2002-106488

一般的なファンでは、回転軸の支持に転がり軸受けが使用される。この場合、ロータの軸心とシールステータの中心とが一致するため、特許文献1のように、C2≦C1の関係を満たせば、軸方向からの組み付けが可能である。 A typical fan uses a rolling bearing to support the rotating shaft. In this case, since the axial center of the rotor coincides with the center of the seal stator, assembly from the axial direction is possible if the relationship C2≦C1 is satisfied as in Patent Document 1.

一方、ターボ機械では、軸受けにすべり軸受やティルティングパッド軸受が使用される。この場合、油膜厚さやパッドの傾きを考慮して、定常運転時にロータの中心がシールステータの中心に位置するように設計される。ロータに対するシールステータの組み付けは、ロータの停止時に実施されるが、停止時はロータと軸受けとが接触した状態になるため、シールステータの中心に対してロータの中心が偏心した状態となる。よって、ファンの場合とは異なり、C2≦C1の関係を満たしていても、ロータの偏心量が、C1からC2を引いた値よりも大きい場合には、軸方向からの組み付けが不可能となる。 On the other hand, turbomachinery uses slide bearings and tilting pad bearings. In this case, considering the oil film thickness and the inclination of the pads, the rotor is designed so that the center of the rotor is positioned at the center of the seal stator during steady operation. The seal stator is assembled to the rotor when the rotor is stopped. When the rotor is stopped, the rotor and the bearing are in contact with each other, so the center of the rotor is eccentric with respect to the center of the seal stator. Therefore, unlike the case of a fan, even if the relationship C2≦C1 is satisfied, if the eccentricity of the rotor is greater than the value obtained by subtracting C2 from C1, assembly from the axial direction becomes impossible. .

そこで、組み付け性を確保するために、C1>C2とすることが考えられる。しかし、C2の値がC1の値よりも小さくなるほど、絞り片と逆絞り片との間に形成される吹き抜け通路の幅が広くなり、漏れ量が増加してしまう。 Therefore, it is conceivable to satisfy C1>C2 in order to secure the mountability. However, as the value of C2 becomes smaller than the value of C1, the width of the blow-through passage formed between the throttle piece and the reverse throttle piece becomes wider, and the amount of leakage increases.

本発明の目的は、組み付け性を確保しながら、漏れ量を低減させることが可能なラビリンスシールを提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a labyrinth seal capable of reducing the amount of leakage while ensuring ease of assembly.

本発明は、第1部材と、前記第1部材に対向する第2部材と、を備える回転機械に設けられるラビリンスシールであって、前記第1部材と前記第2部材とが対向する方向である対向方向に直交する方向である流れ方向に、高圧側から低圧側に流体が流れるように、前記第1部材と前記第2部材との間に隙間が形成されており、前記第2部材の前記第1部材側の表面から前記第1部材の方に延びる第1フィンと、前記第1部材の前記第2部材側の表面から前記第2部材の方に延びる第2フィンと、を有し、前記流れ方向に沿って、少なくとも2つの前記第1フィンが並んで設けられており、隣り合う前記第1フィン同士の間に前記第2フィンがそれぞれ配置されており、前記隙間の入口と出口との差圧が100kPa以上であり、前記第1部材の前記第2部材側の表面から、前記第2フィンよりも低圧側の前記第1フィンの先端までの前記対向方向における距離をC1、前記第1部材の前記第2部材側の表面から前記第2フィンの先端までの前記対向方向における距離をC2としたときに、1.0>C2/C1≧0.43を満たすとともに、前記第1部材と前記第2部材とを組み付ける際における、前記第2部材の中心に対する前記第1部材の中心の前記対向方向へのずれ量よりも、C1からC2を引いた値の方が大きく、前記第2部材の前記第1部材側の表面から前記第2フィンの先端までの前記対向方向における距離をC3、前記第2部材の前記第1部材側の表面から、前記第2フィンよりも低圧側の前記第1フィンの先端までの前記対向方向における距離をC4としたときに、C2よりもC3の方が大きく、C1よりもC4の方が大きいことを特徴とする。 The present invention provides a labyrinth seal provided in a rotating machine comprising a first member and a second member facing the first member, wherein the first member and the second member face each other. A gap is formed between the first member and the second member so that the fluid flows from the high pressure side to the low pressure side in the flow direction perpendicular to the opposing direction, and the a first fin extending from the first member side surface toward the first member; and a second fin extending from the second member side surface of the first member toward the second member; At least two of the first fins are provided side by side along the flow direction, and the second fins are respectively arranged between the adjacent first fins to form an inlet and an outlet of the gap. is 100 kPa or more, and the distance in the facing direction from the surface of the first member on the second member side to the tip of the first fin on the lower pressure side than the second fin is C1, the second 1.0>C2/C1≧0.43, where C2 is the distance from the second member side surface of one member to the tip of the second fin in the facing direction, and the first member and the second member, the value obtained by subtracting C2 from C1 is larger than the amount of deviation of the center of the first member with respect to the center of the second member in the facing direction, The distance in the facing direction from the surface of the first member side of the two members to the tip of the second fin is C3, and the distance from the surface of the second member on the first member side to the lower pressure side than the second fin is C3. C3 is larger than C2, and C4 is larger than C1, where C4 is the distance to the tip of the first fin in the opposing direction.

本発明によると、第1部材の第2部材側の表面から、第2フィンよりも低圧側の第1フィンの先端までの対向方向における距離C1と、第1部材の第2部材側の表面から第2フィンの先端までの対向方向における距離C2とが、1.0>C2/C1≧0.43を満たしている。C2/C1が1.0未満であるため、回転機械の組立時において、第1部材と第2部材とを組み付ける際に、第1フィンが第2フィンに当接し難くなる。また、組み付け時における、第2部材の中心に対する第1部材の中心の対向方向へのずれ量よりも、C1からC2を引いた値の方が大きいので、第1部材と第2部材とを組み付ける際に、第1フィンが第2フィンに当接するのが抑制される。これにより、回転機械を容易に組み立てることができる。 According to the present invention, the distance C1 in the opposing direction from the surface of the first member on the second member side to the tip of the first fin on the lower pressure side than the second fin, and the distance C1 from the surface of the first member on the second member side The distance C2 in the opposing direction to the tip of the second fin satisfies 1.0>C2/C1≧0.43. Since C2/C1 is less than 1.0, it becomes difficult for the first fins to come into contact with the second fins when assembling the first member and the second member when assembling the rotary machine. Further, since the value obtained by subtracting C2 from C1 is larger than the amount of deviation of the center of the first member in the opposing direction with respect to the center of the second member at the time of assembly, the first member and the second member are assembled. At this time, the contact of the first fin with the second fin is suppressed. This makes it easy to assemble the rotary machine.

また、第2フィンよりも高圧側の第1フィンと、第1部材との隙間を流れる流体は、第2フィンにぶつかることで、第2部材の方に流れの向きを変え、第2フィンを迂回しながら、第2フィンよりも低圧側の第1フィンと、第1部材との隙間に向かって流れる。このとき、流れの一部は分流して渦流となって、隣り合う第1フィン同士の間の空間を旋回する。この渦流によって、流れの本流は、低圧側の第1フィンと第1部材との隙間を流れる際に、第1部材に押し付けられて圧縮される。これにより、本流の流通抵抗が増加するので、漏れ量が大幅に低減される。そして、第1フィンと第2フィンとの隙間を吹き抜ける流量を減らすには、C2/C1の値を大きくする必要があるが、隙間の入口と出口との差圧が100kPa以上であるときに、C2/C1が0.43以上であれば、漏れ量を低減させる効果を、C2/C1が最大の1の場合と同等にすることができる。 In addition, the fluid flowing through the gap between the first fin, which is on the higher pressure side than the second fin, and the first member collides with the second fin, changes the flow direction toward the second member, and moves the second fin. While detouring, it flows toward the gap between the first fin on the lower pressure side than the second fin and the first member. At this time, part of the flow splits to form a whirlpool and swirl in the space between the adjacent first fins. Due to this swirl, the main stream of the flow is pressed against the first member and compressed when flowing through the gap between the first fin on the low pressure side and the first member. As a result, the flow resistance of the main stream increases, so the amount of leakage is greatly reduced. In order to reduce the amount of flow that blows through the gap between the first fin and the second fin, it is necessary to increase the value of C2/C1. If C2/C1 is 0.43 or more, the effect of reducing the amount of leakage can be made equivalent to the case where C2/C1 is 1, which is the maximum.

以上により、組み付け性を確保しながら、漏れ量を低減させることができる。 As described above, it is possible to reduce the amount of leakage while ensuring ease of assembly.

ラビリンスシールの断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a labyrinth seal; 数値解析の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of numerical analysis. 第1変形例におけるラビリンスシールの断面図である。It is a sectional view of the labyrinth seal in the 1st modification. 第2変形例におけるラビリンスシールの断面図である。It is a sectional view of the labyrinth seal in the 2nd modification. 第3変形例におけるラビリンスシールの断面図である。It is a sectional view of a labyrinth seal in the 3rd modification. 第4変形例におけるラビリンスシールの断面図である。It is a sectional view of a labyrinth seal in the 4th modification.

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(回転機械の構成)
本発明の実施形態によるラビリンスシールは、回転機械に設けられている。回転機械は、例えば、圧縮機や膨張機である。本実施形態において、回転機械は、ターボ圧縮機である。
(Configuration of rotating machine)
A labyrinth seal according to an embodiment of the invention is provided in a rotating machine. A rotating machine is, for example, a compressor or an expander. In this embodiment, the rotary machine is a turbocompressor.

ラビリンスシール1の断面図である図1に示すように、回転機械10は、回転体(第1部材)11と、静止体(第2部材)12と、を有している。静止体12は、回転体11に対向している。以下、回転体11と静止体12が対向する方向を対向方向Aとする。 As shown in FIG. 1, which is a cross-sectional view of the labyrinth seal 1, the rotary machine 10 has a rotating body (first member) 11 and a stationary body (second member) 12. As shown in FIG. The stationary body 12 faces the rotating body 11 . Hereinafter, the direction in which the rotating body 11 and the stationary body 12 face each other will be referred to as a facing direction A. As shown in FIG.

回転体11は、静止体12の内部に配置され、中心軸である回転軸回りに回転する。回転体11は、例えばターボ圧縮機やターボタービンのインペラである。 The rotating body 11 is arranged inside the stationary body 12 and rotates around the rotation axis, which is the central axis. The rotating body 11 is, for example, an impeller of a turbocompressor or a turboturbine.

静止体12は、例えばケーシングである。なお、静止体12は、ケーシング内に配置されて、ケーシングに固定された部材であってもよい。図1は、回転体11がインペラ、静止体12がケーシングである場合において、インペラの回転軸と、その周囲のケーシングの構造を示すものである。 The stationary body 12 is, for example, a casing. Note that the stationary body 12 may be a member that is arranged in a casing and fixed to the casing. FIG. 1 shows the structure of the rotating shaft of the impeller and the surrounding casing when the rotating body 11 is the impeller and the stationary body 12 is the casing.

回転体11と静止体12との間には、図中左側の高圧側から図中右側の低圧側に向かって流体が流れるように、隙間が形成されている。以下、流体が流れる方向を流れ方向Bという。流れ方向Bは、対向方向Aに直交している。 A gap is formed between the rotating body 11 and the stationary body 12 so that the fluid flows from the high pressure side on the left side of the drawing to the low pressure side on the right side of the drawing. Hereinafter, the direction in which the fluid flows will be referred to as the flow direction B. The flow direction B is perpendicular to the counter direction A.

(ラビリンスシールの構成)
ラビリンスシール1は、第1フィン2と、第2フィン3と、を有している。第1フィン2は、静止体12の回転体11側の表面から回転体11の方に延びている。即ち、第1フィン2は、静止体12における回転体11に対向する部分に設けられている。第2フィン3は、回転体11の静止体12側の表面から静止体12の方に延びている。即ち、第2フィン3は、回転体11における静止体12に対向する部分に設けられている。
(Structure of labyrinth seal)
The labyrinth seal 1 has first fins 2 and second fins 3 . The first fin 2 extends from the surface of the stationary body 12 on the side of the rotating body 11 toward the rotating body 11 . That is, the first fin 2 is provided on a portion of the stationary body 12 facing the rotating body 11 . The second fin 3 extends from the surface of the rotating body 11 on the stationary body 12 side toward the stationary body 12 . That is, the second fins 3 are provided on a portion of the rotating body 11 facing the stationary body 12 .

本実施形態では、2つの第1フィン2が、流れ方向Bに沿って並んで設けられている。第2フィン3は、隣り合う第1フィン2同士の間に配置されている。以下、第2フィン3から見て高圧側(図中左側)の第1フィン2を高圧側フィン2a、第2フィン3から見て低圧側(図中右側)の第1フィン2を低圧側フィン2bという。 In this embodiment, two first fins 2 are provided side by side along the flow direction B. As shown in FIG. The second fins 3 are arranged between adjacent first fins 2 . Hereinafter, the first fin 2 on the high pressure side (left side in the drawing) as viewed from the second fin 3 is referred to as the high pressure side fin 2a, and the first fin 2 on the low pressure side (right side in the drawing) as viewed from the second fin 3 is referred to as the low pressure side fin. 2b.

ここで、回転体11の静止体12側の表面から、低圧側フィン2bの先端までの対向方向Aにおける距離をC1、回転体11の静止体12側の表面から第2フィン3の先端までの対向方向Aにおける距離をC2とする。このとき、C1とC2とは、以下の関係を満たしている。
1.0>C2/C1≧0.43
Here, the distance in the facing direction A from the surface of the rotating body 11 on the stationary body 12 side to the tip of the low pressure side fin 2b is C1, and the distance from the surface of the rotating body 11 on the stationary body 12 side to the tip of the second fin 3 is C1. Let the distance in the facing direction A be C2. At this time, C1 and C2 satisfy the following relationship.
1.0>C2/C1≧0.43

回転機械10の組立時には、静止体12に対して回転体11を流れ方向Bに沿って組み付ける。回転体11の組み付け方向は、流れ方向Bと同方向であってもよいし、流れ方向Bとは逆方向であってもよい。また、回転機械10の組立時において、回転体11に対して静止体12を流れ方向Bと同方向もしくはその逆方向に沿って組み付けるのでもよい。以下では、回転体11に対して静止体12を流れ方向Bに沿って組み付ける場合を想定して、説明する。 When assembling the rotating machine 10 , the rotating body 11 is assembled along the flow direction B with respect to the stationary body 12 . The assembly direction of the rotor 11 may be the same as the flow direction B, or may be opposite to the flow direction B. Further, when assembling the rotating machine 10, the stationary body 12 may be assembled with the rotating body 11 in the same direction as the flow direction B or along the opposite direction. In the following description, it is assumed that the stationary body 12 is attached to the rotating body 11 along the flow direction B. As shown in FIG.

C2/C1が1.0未満であるため、回転機械10の組立時において、回転体11に対して静止体12を流れ方向Bに沿って組み付ける際に、第1フィン2が第2フィン3に当接し難くなる。 Since C2/C1 is less than 1.0, when the stationary body 12 is assembled to the rotating body 11 along the flow direction B during the assembly of the rotating machine 10, the first fin 2 is attached to the second fin 3. It becomes difficult to contact.

ここで、本実施形態では、回転体11を支持する軸受けに、すべり軸受やティルティングパッド軸受が使用されている。よって、回転体11の停止時には、回転体11と軸受けとが接触した状態になり、静止体12の中心に対して回転体11の中心が偏心した状態となる。 Here, in this embodiment, a slide bearing or a tilting pad bearing is used as the bearing that supports the rotating body 11 . Therefore, when the rotating body 11 is stopped, the rotating body 11 and the bearing are in contact with each other, and the center of the rotating body 11 is eccentric with respect to the center of the stationary body 12 .

そこで、組み付け時における、静止体12の中心に対する回転体11の中心の対向方向Aへのずれ量よりも、C1からC2を引いた値の方が大きくされている。これにより、回転体11に対して静止体12を流れ方向Bに沿って組み付ける際に、第1フィン2が第2フィン3に当接するのが抑制される。 Therefore, the value obtained by subtracting C2 from C1 is set larger than the amount of deviation of the center of the rotating body 11 from the center of the stationary body 12 in the facing direction A at the time of assembly. This prevents the first fins 2 from abutting the second fins 3 when the stationary body 12 is assembled to the rotating body 11 along the flow direction B. As shown in FIG.

また、図1に示すように、回転体11の回転時に、高圧側フィン2aと回転体11との隙間を流れる流体は、第2フィン3にぶつかることで、静止体12の方に流れの向きを変え、第2フィン3を迂回しながら、低圧側フィン2bと回転体11との隙間に向かって流れる。このとき、流れの一部は分流して渦流となって、隣り合う第1フィン2同士の間の空間を旋回する。この渦流によって、流れの本流は、低圧側フィン2bと回転体11との隙間を流れる際に、回転体11に押し付けられて圧縮される。これにより、本流の流通抵抗が増加するので、漏れ量が大幅に低減される。 Further, as shown in FIG. 1, when the rotating body 11 rotates, the fluid flowing through the gap between the high-pressure side fin 2a and the rotating body 11 collides with the second fin 3, causing the fluid to flow toward the stationary body 12. , and flows toward the gap between the low pressure side fin 2b and the rotor 11 while bypassing the second fin 3. At this time, part of the flow splits to form a whirlpool and swirl in the space between the adjacent first fins 2 . Due to this eddy current, the main flow is pressed against the rotating body 11 and compressed when flowing through the gap between the low-pressure side fin 2b and the rotating body 11 . As a result, the flow resistance of the main stream increases, so the amount of leakage is greatly reduced.

ここで、第1フィン2と第2フィン3との隙間を吹き抜ける流量を減らすには、C2/C1の値を大きくする必要がある。後述する数値解析によれば、回転体11と静止体12との間に形成された隙間の入口と出口との差圧が100kPa以上であるときに、C2/C1が0.43以上であれば、漏れ量を低減させる効果を、C2/C1が最大の1の場合と同等にすることができる。 Here, in order to reduce the amount of flow flowing through the gap between the first fin 2 and the second fin 3, it is necessary to increase the value of C2/C1. According to numerical analysis to be described later, when the differential pressure between the inlet and outlet of the gap formed between the rotating body 11 and the stationary body 12 is 100 kPa or more, if C2/C1 is 0.43 or more, , the effect of reducing the amount of leakage can be made equivalent to the case where C2/C1 is 1 at the maximum.

(数値解析)
次に、一般的なファンの差圧500Pa、および、ターボ圧縮機の差圧100kPaと1MPaの場合で、漏れ量の数値解析を行った。数値解析は、回転体11の静止体12側の表面から第2フィン3の先端までの対向方向Aにおける距離C2を0~C1の間で変化させて行った。その結果を図2に示す。なお、各値は、C2=0での漏れ量で正規化している。
(Numerical analysis)
Next, a numerical analysis of the amount of leakage was performed for a typical fan differential pressure of 500 Pa and a turbo compressor differential pressure of 100 kPa and 1 MPa. Numerical analysis was performed by changing the distance C2 in the opposing direction A from the surface of the rotating body 11 on the stationary body 12 side to the tip of the second fin 3 between 0 and C1. The results are shown in FIG. Each value is normalized by the leakage amount when C2=0.

差圧100kPa以上では、C2のC1に対する比率の下限値0.43以上において、シール効果に臨界的な効果が発現していることが認められる。C2/C1=0.43であれば、ターボ圧縮機の組立時に、静止体12の組み付けに十分な空間を確保できる。よって、1.0>C2/C1≧0.43を満たせば、組み付け性を確保しながら、漏れ量を低減させることができることがわかる。 At a differential pressure of 100 kPa or more, it is recognized that a critical sealing effect is exhibited at a lower limit of 0.43 or more of the ratio of C2 to C1. If C2/C1=0.43, a sufficient space for assembling the stationary body 12 can be secured when assembling the turbo compressor. Therefore, it can be seen that if 1.0>C2/C1≧0.43 is satisfied, the amount of leakage can be reduced while assemblability is ensured.

(第1変形例)
なお、ラビリンスシール1の断面図である図3に示すように、第1フィン2は、低圧側から高圧側に向かって傾斜していてもよい。
(First modification)
In addition, as shown in FIG. 3, which is a sectional view of the labyrinth seal 1, the first fin 2 may be inclined from the low pressure side toward the high pressure side.

(第2変形例)
また、ラビリンスシール1の断面図である図4に示すように、第1フィン2は、低圧側から高圧側に向かって湾曲していてもよい。
(Second modification)
Moreover, as shown in FIG. 4, which is a cross-sectional view of the labyrinth seal 1, the first fin 2 may be curved from the low pressure side toward the high pressure side.

(第3変形例)
また、ラビリンスシール1の断面図である図5に示すように、第2フィン3は、静止体12に向かって尖った形状にされていてもよい。
(Third modification)
Further, as shown in FIG. 5, which is a cross-sectional view of the labyrinth seal 1, the second fin 3 may be shaped so as to be pointed toward the stationary body 12. As shown in FIG.

(第4変形例)
また、ラビリンスシール1の断面図である図5に示すように、第2フィン3は、流れ方向Bに沿った幅が広くされていてもよい。
(Fourth modification)
Further, as shown in FIG. 5, which is a cross-sectional view of the labyrinth seal 1, the width of the second fin 3 along the flow direction B may be increased.

(第5変形例)
また、流れ方向Bに沿って、3つ以上の第1フィン2が並んで設けられていてよい。この場合、隣り合う第1フィン2同士の間には、第2フィン3がそれぞれ配置される。このような構成であれば、最も高圧側の第1フィン2と回転体11との隙間から、最も低圧側の第1フィン2と回転体11との隙間にわたって流体が流れる際に、漏れ量が段階的に低減される。これにより、漏れ量を十分に低減させることができる。
(Fifth modification)
Also, along the flow direction B, three or more first fins 2 may be arranged side by side. In this case, the second fins 3 are arranged between the adjacent first fins 2 . With such a configuration, when the fluid flows from the gap between the first fin 2 on the highest pressure side and the rotating body 11 to the gap between the first fin 2 on the lowest pressure side and the rotating body 11, the amount of leakage is small. Gradually reduced. Thereby, the amount of leakage can be sufficiently reduced.

(効果)
以上に述べたように、本実施形態に係るラビリンスシール1によると、回転体11の静止体12側の表面から、低圧側フィン2bの先端までの対向方向Aにおける距離C1と、回転体11の静止体12側の表面から第2フィン3の先端までの対向方向Aにおける距離C2とが、1.0>C2/C1≧0.43を満たしている。C2/C1が1.0未満であるため、回転機械10の組立時において、回転体11と静止体12とを組み付ける際に、より詳しくは、例えば、回転体11に対して静止体12を流れ方向に沿って組み付ける際に、第1フィン2が第2フィン3に当接し難くなる。また、組み付け時における、静止体12の中心に対する回転体11の中心の対向方向Aへのずれ量よりも、C1からC2を引いた値の方が大きいので、回転体11と静止体12とを組み付ける際に、より詳しくは、例えば、回転体11に対して静止体12を流れ方向に沿って組み付ける際に、第1フィン2が第2フィン3に当接するのが抑制される。これにより、回転機械10を容易に組み立てることができる。
(effect)
As described above, according to the labyrinth seal 1 according to the present embodiment, the distance C1 in the facing direction A from the surface of the rotating body 11 on the side of the stationary body 12 to the tip of the low pressure side fin 2b and the distance C1 of the rotating body 11 A distance C2 in the opposing direction A from the surface on the stationary body 12 side to the tip of the second fin 3 satisfies 1.0>C2/C1≧0.43. Since C2/C1 is less than 1.0, when the rotating body 11 and the stationary body 12 are assembled during assembly of the rotary machine 10, more The first fins 2 are less likely to come into contact with the second fins 3 when assembled along the direction. Further, since the value obtained by subtracting C2 from C1 is larger than the amount of deviation of the center of the rotating body 11 from the center of the stationary body 12 in the facing direction A at the time of assembly, the rotating body 11 and the stationary body 12 are separated from each other. When assembling, more specifically, for example, when assembling the stationary body 12 to the rotating body 11 along the flow direction, the contact of the first fins 2 with the second fins 3 is suppressed. Thereby, the rotating machine 10 can be easily assembled.

また、高圧側フィン2aと、回転体11との隙間を流れる流体は、第2フィン3にぶつかることで、静止体12の方に流れの向きを変え、第2フィン3を迂回しながら、低圧側フィン2bと回転体11との隙間に向かって流れる。このとき、流れの一部は分流して渦流となって、隣り合う第1フィン2同士の間の空間を旋回する。この渦流によって、流れの本流は、低圧側フィン2bと回転体11との隙間を流れる際に、回転体11に押し付けられて圧縮される。これにより、本流の流通抵抗が増加するので、漏れ量が大幅に低減される。そして、第1フィン2と第2フィン3との隙間を吹き抜ける流量を減らすには、C2/C1の値を大きくする必要があるが、隙間の入口と出口との差圧が100kPa以上であるときに、C2/C1が0.43以上であれば、漏れ量を低減させる効果を、C2/C1が最大の1の場合と同等にすることができる。 In addition, the fluid flowing through the gap between the high-pressure side fin 2a and the rotating body 11 collides with the second fin 3, changes the direction of the flow toward the stationary body 12, bypasses the second fin 3, and moves to the low pressure side. It flows toward the gap between the side fin 2b and the rotating body 11. At this time, part of the flow splits to form a whirlpool and swirl in the space between the adjacent first fins 2 . Due to this eddy current, the main flow is pressed against the rotating body 11 and compressed when flowing through the gap between the low-pressure side fin 2b and the rotating body 11 . As a result, the flow resistance of the main stream increases, so the amount of leakage is greatly reduced. In order to reduce the flow rate through the gap between the first fin 2 and the second fin 3, it is necessary to increase the value of C2/C1. Furthermore, when C2/C1 is 0.43 or more, the effect of reducing the amount of leakage can be made equivalent to the case where C2/C1 is 1, which is the maximum.

以上により、組み付け性を確保しながら、漏れ量を低減させることができる。 As described above, it is possible to reduce the amount of leakage while ensuring ease of assembly.

また、流れ方向Bに沿って、3つ以上の第1フィン2が並んで設けられている場合には、最も高圧側の第1フィン2と回転体11との隙間から、最も低圧側の第1フィン2と回転体11との隙間にわたって流体が流れる際に、漏れ量が段階的に低減される。これにより、漏れ量を十分に低減させることができる。 Further, when three or more first fins 2 are arranged side by side along the flow direction B, from the gap between the first fin 2 on the highest pressure side and the rotating body 11, the first fin on the lowest pressure side As the fluid flows across the gap between the 1 fin 2 and the rotating body 11, the amount of leakage is reduced step by step. Thereby, the amount of leakage can be sufficiently reduced.

以上、本発明の実施形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された、作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the specific examples are merely illustrated, and the present invention is not particularly limited. Further, the actions and effects described in the embodiments of the invention are merely enumerations of the most suitable actions and effects resulting from the present invention, and the actions and effects of the present invention are described in the embodiments of the invention. are not limited to those listed.

1 ラビリンスシール
2 第1フィン
2a 高圧側フィン
2b 低圧側フィン
3 第2フィン
10 回転機械
11 回転体(第1部材)
12 静止体(第2部材)
1 labyrinth seal 2 first fin 2a high pressure side fin 2b low pressure side fin 3 second fin 10 rotating machine 11 rotating body (first member)
12 stationary body (second member)

Claims (2)

第1部材と、
前記第1部材に対向する第2部材と、
を備える回転機械に設けられるラビリンスシールであって、
前記第1部材と前記第2部材とが対向する方向である対向方向に直交する方向である流れ方向に、高圧側から低圧側に流体が流れるように、前記第1部材と前記第2部材との間に隙間が形成されており、
前記第2部材の前記第1部材側の表面から前記第1部材の方に延びる第1フィンと、
前記第1部材の前記第2部材側の表面から前記第2部材の方に延びる第2フィンと、
を有し、
前記流れ方向に沿って、少なくとも2つの前記第1フィンが並んで設けられており、
隣り合う前記第1フィン同士の間に前記第2フィンがそれぞれ配置されており、
前記隙間の入口と出口との差圧が100kPa以上であり、
前記第1部材の前記第2部材側の表面から、前記第2フィンよりも低圧側の前記第1フィンの先端までの前記対向方向における距離をC1、前記第1部材の前記第2部材側の表面から前記第2フィンの先端までの前記対向方向における距離をC2としたときに、1.0>C2/C1≧0.43を満たすとともに、
前記第1部材と前記第2部材とを組み付ける際における、前記第2部材の中心に対する前記第1部材の中心の前記対向方向へのずれ量よりも、C1からC2を引いた値の方が大きく、
前記第2部材の前記第1部材側の表面から前記第2フィンの先端までの前記対向方向における距離をC3、前記第2部材の前記第1部材側の表面から、前記第2フィンよりも低圧側の前記第1フィンの先端までの前記対向方向における距離をC4としたときに、C2よりもC3の方が大きく、C1よりもC4の方が大きいことを特徴とするラビリンスシール。
a first member;
a second member facing the first member;
A labyrinth seal provided in a rotating machine comprising
The first member and the second member are arranged so that the fluid flows from the high-pressure side to the low-pressure side in a flow direction perpendicular to the direction in which the first member and the second member face each other. A gap is formed between
a first fin extending from a surface of the second member on the first member side toward the first member;
a second fin extending from the surface of the first member on the second member side toward the second member;
has
At least two of the first fins are provided side by side along the flow direction,
The second fins are arranged between the adjacent first fins,
The differential pressure between the inlet and outlet of the gap is 100 kPa or more,
The distance in the facing direction from the surface of the first member on the second member side to the tip of the first fin on the lower pressure side than the second fin is C1, and the distance on the second member side of the first member is 1.0>C2/C1≧0.43, where C2 is the distance in the facing direction from the surface to the tip of the second fin, and
The value obtained by subtracting C2 from C1 is larger than the amount of deviation of the center of the first member from the center of the second member in the facing direction when the first member and the second member are assembled. nine,
The distance in the facing direction from the surface of the second member on the first member side to the tip of the second fin is C3, and the pressure from the surface of the second member on the first member side is lower than that of the second fin. A labyrinth seal, wherein C3 is larger than C2 and C4 is larger than C1, where C4 is the distance in the opposite direction to the tip of the first fin on the side.
前記流れ方向に沿って、3つ以上の前記第1フィンが並んで設けられていることを特徴とする請求項1に記載のラビリンスシール。 The labyrinth seal according to claim 1, wherein three or more of the first fins are arranged along the flow direction.
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