JPH0341064Y2 - - Google Patents
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- JPH0341064Y2 JPH0341064Y2 JP5098785U JP5098785U JPH0341064Y2 JP H0341064 Y2 JPH0341064 Y2 JP H0341064Y2 JP 5098785 U JP5098785 U JP 5098785U JP 5098785 U JP5098785 U JP 5098785U JP H0341064 Y2 JPH0341064 Y2 JP H0341064Y2
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- Japan
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- annular
- turbine rotor
- rotor
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- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
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Description
【考案の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本考案は、ターボ機械のタービンロータの背面
に設けられるガスシール構造に関する。
に設けられるガスシール構造に関する。
従来、ターボチヤージヤやガスタービン等のタ
ーボ機械に用いられるガスシール構造の一つとし
てラビリンスシール方式が知られており、タービ
ンロータ背面とそれに対向するシール部材に互い
に軸方向に突出する環状突起を形成したもの（た
とえば、実開昭56−127830号公報参照）や、第２
図および第３図に示すようなものがあつた。
ーボ機械に用いられるガスシール構造の一つとし
てラビリンスシール方式が知られており、タービ
ンロータ背面とそれに対向するシール部材に互い
に軸方向に突出する環状突起を形成したもの（た
とえば、実開昭56−127830号公報参照）や、第２
図および第３図に示すようなものがあつた。
第２図に示すものにおいて、タービンロータ１
０とジヤーナル軸受１１との間に設けられるラビ
リンスシール２０は、ロータ軸１２の外周面に向
つて突出する径方向環状突起２１と、タービンロ
ータ１０の背面に向つて突出する軸方向環状突起
２２とを有する。軸方向環状突起２２は先端部２
３の幅が拡大されてＴ字形断面を有し、タービン
ロータ１０の背面に形成された環状溝１３内に嵌
入する。そして先端部２３と環状溝１３の内壁面
との間に狭い隙間が形成され、この隙間に隣接し
て広い隙間が形成される。軸方向環状突起２２は
複数条設けられ、したがつて広い隙間と狭い隙間
とが交互に並び、これによりタービンハウジング
にスクロール部１４内の高温ガスがジヤーナル軸
受１１側に流入することが阻止される。
０とジヤーナル軸受１１との間に設けられるラビ
リンスシール２０は、ロータ軸１２の外周面に向
つて突出する径方向環状突起２１と、タービンロ
ータ１０の背面に向つて突出する軸方向環状突起
２２とを有する。軸方向環状突起２２は先端部２
３の幅が拡大されてＴ字形断面を有し、タービン
ロータ１０の背面に形成された環状溝１３内に嵌
入する。そして先端部２３と環状溝１３の内壁面
との間に狭い隙間が形成され、この隙間に隣接し
て広い隙間が形成される。軸方向環状突起２２は
複数条設けられ、したがつて広い隙間と狭い隙間
とが交互に並び、これによりタービンハウジング
にスクロール部１４内の高温ガスがジヤーナル軸
受１１側に流入することが阻止される。
上述したような第２図の構造のものは、タービ
ンロータ１０が軸方向に変位しても、軸方向環状
突起２２の先端部２３の側面と環状溝１３とのク
リアランスが変化しないので、シール効果は比較
的安定するが、先端部２３の端面が環状溝１３に
摺接するとタービンロータ１０の受ける摩擦抵抗
が大きくなつてガスタービンとしての性能が低下
する。また、加工が困難な材質のタービンロータ
１０に多数の環状溝１３を加工しなければならな
いことに加え、軸方向環状突起２２を断面Ｔ字形
に成形しなければならないので、高精度の工作が
困難である。さらに、遠心式タービンロータ１０
の肉厚は外周面に向つて薄くなるので、薄肉の外
周部に環状溝１３を形成することは応力上の問題
を生じる。
ンロータ１０が軸方向に変位しても、軸方向環状
突起２２の先端部２３の側面と環状溝１３とのク
リアランスが変化しないので、シール効果は比較
的安定するが、先端部２３の端面が環状溝１３に
摺接するとタービンロータ１０の受ける摩擦抵抗
が大きくなつてガスタービンとしての性能が低下
する。また、加工が困難な材質のタービンロータ
１０に多数の環状溝１３を加工しなければならな
いことに加え、軸方向環状突起２２を断面Ｔ字形
に成形しなければならないので、高精度の工作が
困難である。さらに、遠心式タービンロータ１０
の肉厚は外周面に向つて薄くなるので、薄肉の外
周部に環状溝１３を形成することは応力上の問題
を生じる。
これに対し、第３図に示すガスシール構造はタ
ービンロータ１０の背面に溝を有さず、軸方向環
状突起２２を先細形状とするとともにこれらの先
端をタービンロータ１０の背面に近接させたもの
である。ところがこの構造のものにおいては、タ
ービンロータ１０がスラスト荷重を受けて軸方向
に変位すると、軸方向環状突起２２とタービンロ
ータ１０の背面との間のクリアランスが大きくな
り、シール効果が低下してしまう。なお、第３図
に示すようなガスシール構造として実公昭56−
113101号公報に記載されたものが知られている。
ービンロータ１０の背面に溝を有さず、軸方向環
状突起２２を先細形状とするとともにこれらの先
端をタービンロータ１０の背面に近接させたもの
である。ところがこの構造のものにおいては、タ
ービンロータ１０がスラスト荷重を受けて軸方向
に変位すると、軸方向環状突起２２とタービンロ
ータ１０の背面との間のクリアランスが大きくな
り、シール効果が低下してしまう。なお、第３図
に示すようなガスシール構造として実公昭56−
113101号公報に記載されたものが知られている。
本考案によるターボ機械のガスシール装置は、
タービンロータの背面から延びるロータ軸の外周
であつて上記背面に近接した部位において、上記
ロータ軸の外周面に向つて突出する径方向環状突
起と上記タービンロータの背面に向つて突出する
軸方向環状突起とを具えているシール部材をター
ビンハウジングに固定し、上記タービンロータに
は、その背面の上記ロータ軸に近い内周側の厚肉
部にのみ環状溝を形成すると共に、上記シール部
材には、上記タービンロータの環状溝の開口部に
嵌入し上記開口部より若干幅狭の第１環状シール
部を基部に有し且つ上記第１環状シール部の先端
にそれよりも幅狭であつて上記タービンロータの
環状溝の底部近傍まで延びる第２環状シール部を
有する長い軸方向環状突起を形成したことを特徴
とする。
タービンロータの背面から延びるロータ軸の外周
であつて上記背面に近接した部位において、上記
ロータ軸の外周面に向つて突出する径方向環状突
起と上記タービンロータの背面に向つて突出する
軸方向環状突起とを具えているシール部材をター
ビンハウジングに固定し、上記タービンロータに
は、その背面の上記ロータ軸に近い内周側の厚肉
部にのみ環状溝を形成すると共に、上記シール部
材には、上記タービンロータの環状溝の開口部に
嵌入し上記開口部より若干幅狭の第１環状シール
部を基部に有し且つ上記第１環状シール部の先端
にそれよりも幅狭であつて上記タービンロータの
環状溝の底部近傍まで延びる第２環状シール部を
有する長い軸方向環状突起を形成したことを特徴
とする。
タービンロータ背面のロータ軸に近い内周側の
厚肉部に形成された環状溝に嵌入する固定シール
部材の長い軸方向環状突起は、基部に第１環状シ
ール部を有すると共に、その先端に幅狭の第２環
状シール部を有するから、第１環状シール部の環
状溝の対向する内外周面の間には微小な径方向ク
リアランスが形成されると共に、第２環状シール
部の幅狭の先端と環状溝の底部との間にも微小な
軸方向クリアランスが形成される。したがつて、
これら３条の環形をなすクリアランスは絞りとし
て機能し、それらの間の空間は拡張室（膨張室）
として機能することとなり、これだけでもラビリ
ンスシールとして作用する。すなわち、タービン
ハウジングのスクロール部内からタービンロータ
の背面へ侵入しようとする高温ガスは、シール部
材の径方向突起とタービンロータ背面とにより構
成されるラビリンスシールを一部が通過し得たと
しても、環状溝の開口部外周面と第１環状シール
部の外部面とのクリアランスで絞られ、そこを通
過後膨張し、こんどは第２環状シール部の先端と
環状溝の底部とのクリアランスで絞られ、そこを
通過後膨張し、さらに第１環状シール部の内周面
と環状溝の内周面とのクリアランスで再び絞ら
れ、そこを通過後膨張するので、環状部だけでも
３度も絞りと膨張を繰返えすことになる。これに
加えて更に下流側にあるロータ軸の外周面とシー
ル部材の径方向環状突起とにより構成されるラビ
ンリンスシールが直列につながつているから、タ
ービンスクロールとこれらのラビリンスシール群
の下流端との間には極めて大きな圧力の落差を形
成することができ、高温ガスはほぼ完全に漏出を
阻止される。
厚肉部に形成された環状溝に嵌入する固定シール
部材の長い軸方向環状突起は、基部に第１環状シ
ール部を有すると共に、その先端に幅狭の第２環
状シール部を有するから、第１環状シール部の環
状溝の対向する内外周面の間には微小な径方向ク
リアランスが形成されると共に、第２環状シール
部の幅狭の先端と環状溝の底部との間にも微小な
軸方向クリアランスが形成される。したがつて、
これら３条の環形をなすクリアランスは絞りとし
て機能し、それらの間の空間は拡張室（膨張室）
として機能することとなり、これだけでもラビリ
ンスシールとして作用する。すなわち、タービン
ハウジングのスクロール部内からタービンロータ
の背面へ侵入しようとする高温ガスは、シール部
材の径方向突起とタービンロータ背面とにより構
成されるラビリンスシールを一部が通過し得たと
しても、環状溝の開口部外周面と第１環状シール
部の外部面とのクリアランスで絞られ、そこを通
過後膨張し、こんどは第２環状シール部の先端と
環状溝の底部とのクリアランスで絞られ、そこを
通過後膨張し、さらに第１環状シール部の内周面
と環状溝の内周面とのクリアランスで再び絞ら
れ、そこを通過後膨張するので、環状部だけでも
３度も絞りと膨張を繰返えすことになる。これに
加えて更に下流側にあるロータ軸の外周面とシー
ル部材の径方向環状突起とにより構成されるラビ
ンリンスシールが直列につながつているから、タ
ービンスクロールとこれらのラビリンスシール群
の下流端との間には極めて大きな圧力の落差を形
成することができ、高温ガスはほぼ完全に漏出を
阻止される。
以下図示実施例により、本考案をより具体的に
説明する。
説明する。
第４図はターボ機械の一例としてターボチヤー
ジヤの外観を示す。タービンハウジング１５内に
回転自在に収容されるタービンロータ１０の背面
からはロータ軸１２が延び、このロータ軸１２に
嵌合されたジヤーナル軸受１１とタービンロータ
１０の背面との間に、ラビリンスシールを構成す
るシール部材２０が設けられる。
ジヤの外観を示す。タービンハウジング１５内に
回転自在に収容されるタービンロータ１０の背面
からはロータ軸１２が延び、このロータ軸１２に
嵌合されたジヤーナル軸受１１とタービンロータ
１０の背面との間に、ラビリンスシールを構成す
るシール部材２０が設けられる。
シール部材２０は第１図に詳細構造を示すよう
に、ロータ軸１２の外周面に向つて突出する複数
の径方向環状突起２１と、タービンロータ１０の
背面に向つて突出する複数の軸方向環状突起２２
とを有し、これらの軸方向環状突起２２とタービ
ンロータ１０の背面との間には軸方向クリアラン
スＥが形成される。軸方向環状突起２２の外周側
にはタービンロータ１０の背面の外周面縁に形成
された環状段部１６に近接して延びる外側環状シ
ール壁２５が設けられ、また軸方向環状突起２２
の内周側にはタービンロータ１０の背面の内周側
に形成された環状溝１７に嵌入する内側環状シー
ル壁２６が設けられる。
に、ロータ軸１２の外周面に向つて突出する複数
の径方向環状突起２１と、タービンロータ１０の
背面に向つて突出する複数の軸方向環状突起２２
とを有し、これらの軸方向環状突起２２とタービ
ンロータ１０の背面との間には軸方向クリアラン
スＥが形成される。軸方向環状突起２２の外周側
にはタービンロータ１０の背面の外周面縁に形成
された環状段部１６に近接して延びる外側環状シ
ール壁２５が設けられ、また軸方向環状突起２２
の内周側にはタービンロータ１０の背面の内周側
に形成された環状溝１７に嵌入する内側環状シー
ル壁２６が設けられる。
外側環状シール壁２５の軸方向長さは軸方向環
状突起２２よりも長く、外側環状シール壁２５の
先端と環状段部１６の径方向の平面部との間に軸
方向クリアランスＡが形成され、外側環状シール
壁２５の先端内周部と環状段部１６の軸方向周面
部との間に径方向クリアランスＢが形成される。
状突起２２よりも長く、外側環状シール壁２５の
先端と環状段部１６の径方向の平面部との間に軸
方向クリアランスＡが形成され、外側環状シール
壁２５の先端内周部と環状段部１６の軸方向周面
部との間に径方向クリアランスＢが形成される。
一方、内側環状シール壁２６は、外側環状シー
ル壁２５よりも長い軸方向長さを有し、環状溝１
７の開口部に嵌入するとともにこの開口部より若
干幅狭の第１環状シール部２６ａと、この第１環
状シール部２６ａの先端に形成され、第１環状シ
ール部２６ａよりも幅狭の第２環状シール部２６
ｂとから成る。第２環状シール部２６ｂは環状溝
１７の底部近傍まで延び、この底部との間に微小
な軸方向クリアランスＣを形成し、このクリアラ
ンスＣ以外の部分において環状溝１７から離間す
る。また第１環状シール部２６ａは環状溝１７の
開口部の内外周面との間に微小な径方向クリアラ
ンスD1，D2を形成する。これらの軸方向クリア
ランスＣと径方向クリアランスD1，D2は絞りを、
両クリアランスD1−Ｃ，Ｃ−D2間の空間が拡張
室（膨張室）として構成される。
ル壁２５よりも長い軸方向長さを有し、環状溝１
７の開口部に嵌入するとともにこの開口部より若
干幅狭の第１環状シール部２６ａと、この第１環
状シール部２６ａの先端に形成され、第１環状シ
ール部２６ａよりも幅狭の第２環状シール部２６
ｂとから成る。第２環状シール部２６ｂは環状溝
１７の底部近傍まで延び、この底部との間に微小
な軸方向クリアランスＣを形成し、このクリアラ
ンスＣ以外の部分において環状溝１７から離間す
る。また第１環状シール部２６ａは環状溝１７の
開口部の内外周面との間に微小な径方向クリアラ
ンスD1，D2を形成する。これらの軸方向クリア
ランスＣと径方向クリアランスD1，D2は絞りを、
両クリアランスD1−Ｃ，Ｃ−D2間の空間が拡張
室（膨張室）として構成される。
したがつてスクロール部１４からジヤーナル軸
受１１へ向かう途中には、外側環状シール壁２５
による軸方向クリアランスＡおよび径方向クリア
ランスＢ、軸方向環状突起２２による軸方向クリ
アランスＥ、内側環状シール壁２６による軸方向
クリアランスＣおよび径方向クリアランスD2，
D2等が形成され、高温ガスはラリビリンス効果
によりジヤーナル軸受１１まで到達できない。ま
たタービン１０がスラスト荷重を受けて軸方向に
変位し、軸方向クリアランスＡ，Ｃ，Ｅが増大し
ても、径方向クリアランスＢ，D1，D2の大きさ
はあまり変化しないので、ラリビリンス効果は充
分に確保され、高温ガスはジヤーナル軸受１１に
は達しない。
受１１へ向かう途中には、外側環状シール壁２５
による軸方向クリアランスＡおよび径方向クリア
ランスＢ、軸方向環状突起２２による軸方向クリ
アランスＥ、内側環状シール壁２６による軸方向
クリアランスＣおよび径方向クリアランスD2，
D2等が形成され、高温ガスはラリビリンス効果
によりジヤーナル軸受１１まで到達できない。ま
たタービン１０がスラスト荷重を受けて軸方向に
変位し、軸方向クリアランスＡ，Ｃ，Ｅが増大し
ても、径方向クリアランスＢ，D1，D2の大きさ
はあまり変化しないので、ラリビリンス効果は充
分に確保され、高温ガスはジヤーナル軸受１１に
は達しない。
さらに、加工困難な材質のタービンロータ１０
の背面への多数の溝の切削、および応力上問題の
あるタービンロータ薄肉部への加工が不要とな
る。
の背面への多数の溝の切削、および応力上問題の
あるタービンロータ薄肉部への加工が不要とな
る。
しかも、環状シール部を、環状溝１７の開口部
より若干幅狭の第１環状シール部２６ａと、その
先端に形成されて環状溝１７の底部近傍まで延び
るさらに幅狭の第２環状シール部２６ｂから構成
したので、単一の環状シール部および環状溝で
も、微小クリアランス数だけ環状シール部を設け
たものと同等なシール性能を発揮することができ
る。従つて、ラビリンスシールを構成する環状シ
ール部および環状シール溝の数を減らすことが可
能である。このことは上記した加工性の上からも
有利である。
より若干幅狭の第１環状シール部２６ａと、その
先端に形成されて環状溝１７の底部近傍まで延び
るさらに幅狭の第２環状シール部２６ｂから構成
したので、単一の環状シール部および環状溝で
も、微小クリアランス数だけ環状シール部を設け
たものと同等なシール性能を発揮することができ
る。従つて、ラビリンスシールを構成する環状シ
ール部および環状シール溝の数を減らすことが可
能である。このことは上記した加工性の上からも
有利である。
なお、外側環状シール壁２５は、タービンロー
タ１０に環状段部１６が形成されない場合には省
略される。
タ１０に環状段部１６が形成されない場合には省
略される。
以上のように本考案のよれば、ラビリンスシー
ルを構成する環状シール部および環状溝の数を減
らすことも可能であり、加工性の上からも有利で
あつて、簡単な構成により、スクロール部からロ
ータ軸への高温ガスの流動を確実に防止すること
ができるという効果が得られる。
ルを構成する環状シール部および環状溝の数を減
らすことも可能であり、加工性の上からも有利で
あつて、簡単な構成により、スクロール部からロ
ータ軸への高温ガスの流動を確実に防止すること
ができるという効果が得られる。
第１図は本考案の一実施例を示す要部の断面
図、第２図は従来のガスシール構造を示す断面
図、第３図は従来の他のガスシール構造を示す断
面図、第４図は第１図に示すガスシール構造を有
するターボチヤージヤを示す部分断面側面図であ
る。 １０……タービンロータ、１２……ロータ軸、
１７……環状溝、２０……シール部材、２１……
径方向環状突起、２２……軸方向環状突起、２６
ａ……第１環状シール部、２６ｂ……第２環状シ
ール部。
図、第２図は従来のガスシール構造を示す断面
図、第３図は従来の他のガスシール構造を示す断
面図、第４図は第１図に示すガスシール構造を有
するターボチヤージヤを示す部分断面側面図であ
る。 １０……タービンロータ、１２……ロータ軸、
１７……環状溝、２０……シール部材、２１……
径方向環状突起、２２……軸方向環状突起、２６
ａ……第１環状シール部、２６ｂ……第２環状シ
ール部。
Claims (1)
- タービンロータの背面から延びるロータ軸の外
周であつて上記背面に近接した部位において、ロ
ータ軸の外周面に向つて突出する径方向環状突起
と上記タービンロータの背面に向つて突出する軸
方向環状突起とを具えているシール部材をタービ
ンハウジングに固定し、上記タービンロータに
は、その背面の上記ロータ軸に近い内周側の厚肉
部にのみ環状溝を形成すると共に、上記シール部
材には、上記タービンロータの環状溝の開口部に
嵌入し上記開口部より若干幅狭の第１環状シール
部を基部に有し且つ上記第１環状シール部の先端
にそれよりも幅狭であつて上記タービンロータの
環状溝の底部近傍まで延びる第２環状シール部を
有する長い軸方向環状突起を形成したことを特徴
とするターボ機械のガスシール構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5098785U JPH0341064Y2 (ja) | 1985-04-08 | 1985-04-08 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5098785U JPH0341064Y2 (ja) | 1985-04-08 | 1985-04-08 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61167431U JPS61167431U (ja) | 1986-10-17 |
| JPH0341064Y2 true JPH0341064Y2 (ja) | 1991-08-29 |
Family
ID=30569632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5098785U Expired JPH0341064Y2 (ja) | 1985-04-08 | 1985-04-08 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0341064Y2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2016145846A (ru) * | 2014-05-05 | 2018-06-06 | Эксерджи С.П.А. | Радиальная турбомашина |
| JP2016183605A (ja) * | 2015-03-26 | 2016-10-20 | 三菱重工業株式会社 | 排気タービン装置及び過給機 |
-
1985
- 1985-04-08 JP JP5098785U patent/JPH0341064Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61167431U (ja) | 1986-10-17 |
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