JPH0437310B2 - - Google Patents

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JPH0437310B2
JPH0437310B2 JP59501355A JP50135584A JPH0437310B2 JP H0437310 B2 JPH0437310 B2 JP H0437310B2 JP 59501355 A JP59501355 A JP 59501355A JP 50135584 A JP50135584 A JP 50135584A JP H0437310 B2 JPH0437310 B2 JP H0437310B2
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JP
Japan
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seal ring
casing
ring
segments
seal
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JPS61501331A (ja
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Ronarudo Ii Burandon
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Individual
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Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of JPS61501331A publication Critical patent/JPS61501331A/ja
Publication of JPH0437310B2 publication Critical patent/JPH0437310B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/44Free-space packings
    • F16J15/441Free-space packings with floating ring
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/02Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)

Description

請求の範囲 1 回転部品と静止部品との間の漏れを最小にす
るシールを用いた弾性流体タービンであつて、シ
ール装置は、 静止ケーシング12内に形成された環状溝部1
5により支持されかつ少なくとも部分的に溝部に
嵌め込まれて回転軸11に関し大きいクリアラン
スおよび小さいクリアランスに対しそれぞれ対応
する大直径位置と小直径位置との間で移動させ得
るセグメント化されたシールリング13を備え、
前記シールリングの溝部すなわち首部13cは前
記ケーシングと前記回転軸との間のクリアランス
領域中に半径方向に開口する前記溝部の開口部に
おける環状隣接手段17により部分的に画成さ
れ、 前記シールリング13の各セグメントはそこか
ら前記回転軸11の方向にその近傍まで延在した
シール歯14を有する弧状の内側部分100と、
前記ケーシングの半径方向内方に指向する弧状表
面21aに対向位置した前記シールリングセグメ
ント上の半径方向外に指向する弧状表面20a
と、前記シールリング溝部15内に軸方向並びに
半径方向に移動するよう配置されると共に前記ケ
ーシング上の前記環状隣接手段17と半径方向に
接触するシヨルダー手段102を有しかつこれに
より前記小クリアランス位置を制御する外側リン
グ部分13aとを備えるものにおいて、 前記シールリングセグメント13に対し圧縮ば
ね手段16からなる半径方向位置決定手段を当接
配置して、前記シールリングセグメントを前記大
クリアランス位置の方向へ押圧させると共に前記
ケーシング12と前記シールリングセグメントと
の間の環状空間24,25に自由に流入する作動
流体により前記シールリングセグメントを前記小
クリアランス位置の方向へ押圧させ、これにより
低速度かつ低タービン負荷に際しばね力を主体と
する一方、、高流量かつ高作動流体圧に際しその
圧力が主体となるよう構成し、 (a) 各シールリングセグメント13の外側リング
部分13aに両側へ延在する一対の環状シヨル
ダー部102,102を設けて前記シヨルダー
手段を形成し、 (b) ケーシング12に一対の環状シヨルダー部1
2aを設けて、前記環状溝15に対する前記環
状開口部を画成すると共に前記環状隣接手段1
7を形成し、外側リング部分13aの各シヨル
ダー部102,102をシールリングの小クリ
アランス位置においてケーシング上のそれぞれ
の環状シヨルダー部12aに接触させ、 (c) シールリング13の外向き弧状表面20aと
ケーシング12の内向き表面21aとを接触さ
せてシールリングの大クリアランス位置を規制
し、 (d) シールリング13に、内側円弧部分から外向
きに延在する首部13cを設け、これを環状溝
15に対してその環状入口から隙間を介して延
在させ、 (e) シールリング13の一方の首部13cをケー
シング12の一方の環状シヨルダー部12a上
の環状半径方向表面103に対接させて、ター
ビン低圧側の接触圧シールを構成する ことを特徴とする弾性流体タービンのシール装
置。
2 前記ばね手段16は、前記ケーシング12の
シヨルダー部12aと前記シールリングセグメン
ト13における外側リング部分13aの内表面と
の間に平ばねを介装してなる請求の範囲第1項記
載の弾性流体タービンのシール装置。
3 前記ばね手段16は、これを前記ケーシング
12と前記シールリングセグメント13との間の
位置に保持するための固定手段26を前記ケーシ
ング上に備えてなる請求の範囲第1項記載の弾性
流体タービンのシール装置。
4 前記ばね手段16は、前記シールリングセグ
メント13の端部間に介装されて前記シールリン
グセグメントを前記大クリアランス位置まで移動
させる圧縮ばねからなる請求の範囲第1項記載の
弾性流体タービンのシール装置。
5 前記シールリングセグメント13の内側弧状
部分100は、前記首部13cに対し一側部が接
続された内側リング部分を備えると共に、前記半
径方向外側に指向する弧状表面20aを有して、
前記ケーシング表面21aとの接触により大クリ
アランス位置を制限し、前記内側リング部分はそ
こから延在する前記シール歯14を備える請求の
範囲第1項記載の弾性流体タービンのシール装
置。
6 前記内側リング部分100は、実質的に前記
首部13cから軸方向に両方向へ延在して、前記
内側リング部分が実質的に前記首部より幅広くな
るようにし、さらにそこから前記クリアランス領
域中へ半径方向に突入するシール歯14を備える
請求の範囲第5項記載の弾性流体タービンのシー
ル装置。
7 前記ケーシング12の半径方向内方に指向す
る弧状表面21aに対し対向位置する前記シール
リングセグメント13における前記半径方向外方
に指向する弧状表面20aは、前記内側リング部
分100の半径方向外方に指向する表面からなる
請求の範囲第6項記載の弾性流体タービンのシー
ル装置。
技術分野 本発明は、弾性流体タービン用のシールリング
に関し、さらに詳細にはこの種の流体タービンの
回転部分と静止部分との間の流体漏れを最小にす
るシール装置に関するものである。
背景技術 本発明は、弾性流体の軸流タービンに見られる
シールに関するものである。この種のシールは、
回転軸が固定タービンケーシング中へ侵入する個
所、および、さらにステージとタービンセクシヨ
ンとの間のケーシング内部の個所との両者に配置
される。これらのシールは、回転部分と静止部分
との間に低い流動係数を有する小さいクリアラン
ス領域を形成することにより、流体の漏れを防止
しまたは減少させる。向上した効率、最小の流体
損失、および流体の漏れによつて生ずる望ましく
ない副作用の防止は、全てこれらシールの予期し
た利点である。
これらのシールは、タービンの整列誤差、振動
および熱歪みにより引き起こされる摩擦損傷を受
け易い。これらの損傷を生じさせる要因の殆ど
は、始動時、軽い負荷の際、或いはそれに続く急
激な負荷損失の際に生じる傾向がある。この結
果、これらの状態において、比較的大きいクリア
ランスの条件を与えてシールに対する損失をでき
るだけ最小化させ、しかも高負荷に際し小さいク
リアランス状態を達成するのが望ましい。このよ
うな高負荷状態は、効率が最大値に達する操作お
よびタービン作動がシールの破損を引き起こし得
る殆どの要因に対し安定している操作に対応す
る。
タービンの漏れを最小化させるため、各種のタ
ービン設計が提案されている。これらのシール
は、摩擦により生じる損傷を最小化させるよう特
別に選択された材料で作製される。シールの形状
は、摩擦状態に際し最少量の熱および力しか必要
としない薄い歯型に設計される。シールリングは
一般にスプリングで支持され、摩擦力をリングに
移動させて摩擦力および損傷を最小化させる。こ
れらスプリングは、シールリングを軸方向へ押圧
するように配置されるが、静止部分に位置するシ
ヨルダー部により設けられた限界位置を越えな
い。
上記の問題は、小さいクリアランス位置に制限
さない特殊なシールリングによつて減少し得るこ
とがワースにより英国特許第1224234号公報に提
案されている。ワースは、実質的にシールリング
の高圧側において単一の半径方向クリアランス制
限シヨルダーを用いると共に、低圧側にシールが
タービンケーシングと接触する内径近傍に小さい
シール表面を設けたシールリングを提案してい
る。この提案されたシールリング形状は非対称形
状を必要とし、この特許公報に記載されるように
ゼロまたは最小の側方スラスト力を発生し、その
結果シールリングの半径方向運動に対して作用す
る摩擦が最小となる。ワースのシールリングは装
填リングに基づくものであり、ゼロもしくは最小
の側方スラストを与える。殆どの大規模水蒸気タ
ービンにおいては、顕著な側方スラスト力を回避
し得ることが知られており、従つてワースにより
提案されたシールリングはこの種の水蒸気タービ
ンの用途においては、非実用的であつて、適当で
はない。さらに、ワースの装置の非対称形状は、
所定のシール空間に設け得るシール用歯数の著し
い減少をもたらし、その結果漏れを大きくすると
共に効率を低下させる。
これら従来技術の欠点は、本発明により解消さ
れる。従つて、本発明の目的は、始動、停止およ
び低負荷の状態において、シールのクリアランス
を大きくし、しかも中負荷ないし高負荷における
操作に際し、クリアランスを小さくし得る弾性流
体タービン用のシールリング装置を提供すること
にある。
本発明の他の目的は、摩擦を生じる大きい軸方
向の力がシールリングに掛かる、既存のタービン
設計につき使用し得る流体タービン用のシール装
置を提供することにある。
さらに本発明の他の目的は、流体タービンの効
率を増大させると共に、シールにおける装填歯数
を最大化し、しかも複数位置装填物の利用を可能
にすることである。
本発明の他の目的は、シール損傷により引き起
こされる操作効率の低下を減らすことである。
さらに本発明の他の目的は、摩耗かつ損傷した
シールを交換する必要性が減少することにより、
タービンの維持コストを減少させることである。
さらに他の目的は、現在使用されているものよ
りも低い漏れ流量係数を有する小さい操作クリア
ランスを可能にすることである。
発明の開示 これらおよびその他の目的は、本発明により達
成され、最少の漏れと従来得られているよりも大
きい効率とを有する、タービンにおける複数位置
装填リングの使用を可能にする弾性流体タービン
用のシールリングおよびばね装置を提供する。よ
り詳細には、本発明は、静止ケーシング内に形成
された環状溝部により支持され、かつ少なくとも
部分的に溝部に嵌め込まれて回転軸に関し大きい
クリアランスおよび小さいクリアランスに対しそ
れぞれ対応する大直径位置と小直径位置との間で
移動させ得るセグメント化されたシールリングを
備えたシール装置を提供する。このシール装置に
おけるシールリングの溝部は、前記ケーシングと
前記回転軸との間のクリアランス領域中に半径方
向に開口する前記溝部の開口部における環状隣接
手段により部分的に画成される。
シールリングの各セグメントは、そこから前記
回転軸の方向にその近傍まで延在したシール歯を
有する弧状の内側部分と、前記ケーシングの半径
方向内方に指向する弧状表面に対向位置した前記
シールリングセグメント上の半径方向外方に指向
する弧状表面と、前記シールリング溝部内に軸方
向並びに半径方向に移動するよう配置されると共
に前記ケーシング上の前記環状隣接手段と半径方
向に接触するシヨルダー手段を有し、かつこれに
より前記小クリアランス位置を制御する外側リン
グ部分とを備える。
そして、シールリングセグメントに対し圧縮ば
ね手段からなる半径方向位置決定手段を当接配置
して、前記シールリングセグメントを前記大クリ
アランス位置の方向へ押圧させると共に前記ケー
シングと前記シールリングセグメントとの間の環
状空間に自由に流入する作動流体により前記シー
ルリングセグメントを前記小クリアランス位置の
方向へ押圧させ、これにより低速度かつ低タービ
ン負荷に際しばね力を主体とする一方、高流量か
つ高作動流体圧に際しその圧力が主体となるよう
構成し、 (a) 各シールリングセグメントの外側リング部分
に両側へ延在する一対の環状シヨルダー部を設
けて前記シヨルダー手段を形成し、 (b) ケーシングに一対の環状シヨルダー部を設け
て、前記環状溝に対する前記環状開口部を画成
すると共に前記環状隣接手段を形成し、外側リ
ング部分の各シヨルダー部をシールリングの小
クリアランス位置においてケーシング上のそれ
ぞれの環状シヨルダー部に接触させ、 (c) シールリングの外向き弧状表面とケーシング
の内向き表面とを接触させてシールリングの大
クリアランス位置を規制し、 (d) シールリングに、内側円弧部分から外向きに
延在する首部を設け、これを環状溝に対してそ
の環状入口から隙間を介して延在させ、 (e) シールリングの一方の首部をケーシングの一
方の環状シヨルダー部上の環状半径方向表面に
対接させて、タービン低圧側の接触圧シールを
構成する。
圧縮ばね手段を備える半径方向位置決定手段を
リングセグメントと係合させて、これらセグメン
トを強制的に大きいクリアランス位置まで移動さ
せると共に、ケーシングとリングセグメントとの
間の環状空間に自由に流入する作動流体がこれら
セグメントを小さいクリアランス位置の方向へ押
圧するようにする。低速度かつ小タービン負荷に
おいては、ばね力が主体となる一方、中負荷ない
し高負荷の状態では高流量と高作動流体圧とによ
り発生した圧力ばね力より大きくなつて、これら
シールを小さいクリアランス位置に復帰させる。
従つて、本発明は、主として2位置装填リング
装置を提供し、低速度かつ低負荷においてこれは
大きいクリアランス位置に固定される。所定の低
負荷および圧力条件に達すると、リングは急激に
その小さいクリアランス位置まで移動し、最小の
損失と最大効率とを確保する。
【図面の簡単な説明】
第1図は多段式軸流弾性流体タービンの部分断
面平面図であつて、本発明の一実施例を示す軸シ
ールリングを備えた1段階の部分を示し、第2図
は第1図の2−2線断面図であり、第3図は第2
図に示したものと異なるシールリングの配置を示
す断面平面図であり、第4図はこのシールリング
の1部を示す斜視図である。
発明の最適実施例 第1図を参照して、タービンはロータ(すなわ
ち参照符号11で示した部分・回転軸)とケーシ
ング(すなわち参照符号12で示した部分)を備
える。中間段階のシールについては、部分12
(すなわちケーシング)はダイアフラムとも称す
ることに注意すべきである。1個のみのシールリ
ング13を図示しているが、数個のこの種のリン
グを直列に配置することもできる。タービンの残
部は、必ず高圧水蒸気を導入しかつこれを低圧で
排出する手段と共にノズルとバケツトホイールと
他の部品とを備えることが当業者には理解され、
本発明により得られるシール機能をここで説明す
る必要はない。ここに図示しかつ説明するシール
リングは、多くのタービンに見られる1例に過ぎ
ない。
シールリング13は、複数の歯14を備え、こ
れらを半径方向に交互に段を付けて軸の外周部分
に対向配置する。参照符号18における高圧流体
および参照符号19における低圧部により、正圧
が生じて歯14と軸11との間の小さい開口部に
形成された多数の絞部間に流体漏れを生じさせ
る。クリアランス面積と、歯の相対的鋭利さと、
絞部の個数と、圧力および密度を含む流体条件
と、漏れ流路の形状との組合せにより、周知の式
および実験定数に従い漏れ流量を決定する。図示
した形式以外の多数もしくは単一の漏れ絞部を設
けることには、他の多くの配置も使用される。
シールリング13は、ケーシング12の溝部1
5内に保持される。第2図に示したように、シー
ルリングは4個もしくはそれ以上のセグメントか
らなり、各セグメントを溝部15内に配置し、シ
ールリング部分をケーシングの接合部27で分離
するよう配置することにより、ケーシングを組立
てまたは解体することができる。ばね16を、圧
縮状態においてシールリングセグメントの各端部
に位置させる。シールリングセグメントおよびば
ね1の周辺設置および保持は、ケーシング接合部
27の上方および下方に設けられた固定部材26
により確保される。
「シールリング」という用語をここに使用した
が、これらは個々のシールリングセグメントに適
用することができ、従つて説明の内容に従つて読
まなければならないことが了解されよう。
シールリング13の各セグメントは、第1図に
参照符号100で示したように、内側リング部分
を備え、これはその半径方向内方表面から延在す
るシール歯14を備えると共に、その半径方向外
方表面20aはケーシング12の半径方向表面2
1aとの接触により大きいクリアランス位置を制
限する。さらに、シールリング13は、ケーシン
グ12の溝部15内に配置された外側リング部分
13aを備え、この外側リング部分13aは両側
へ延在する一対の環状シヨルダー部102,10
2を有する。このシヨルダー部102には、内側
周面13bが形成され、この周面13bは後述す
るようにその表面とケーシング12のシヨルダー
部12aにおける表面(環状隣接手段)17との
接触により半径方向内方への移動を拘束すること
により、シールリングセグメントの小さいクリア
ランス位置を制限する。さらに、第1図に示した
シールリング13は、内側リング部分と外側リン
グ部分との間に首部13cを備え、ここにケーシ
ング12のシヨルダー部12aを固定してリング
セグメントを軸方向に位置させる。後述するよう
に、シールリング13の首部13cは接触圧力表
面103を形成し、この表面はケーシング12の
シヨルダー部12aの環状半径方向表面22と直
接接触する。
低負荷または無負荷状態において、シールリン
グセグメントの重量と、ケーシングの限られた部
分と、ばね16の力とのみがシールリングに対し
て作用する。これらばね16は、これら条件下に
おいてシールリングセグメントを各セグメント接
合部において分離させるのに充分な強さと寸法と
を有するように選択される。これは、シールリン
グより大きい直径となるが、環状空間24および
25内で利用し得るものに制限される。この空間
を減少させて、表面20aと21aとの間で接触
させると、最早拡大は生じ得ない。環状空間は、
リングセグメントの半径方向外方への移動による
充分な空間を形成して、ロータとケーシングとの
予想される最悪な整列ミスを吸収することによ
り、シール歯14に損傷を与ないような寸法とす
る。
タービンが運転速度を加速しかつ部分的に負荷
されると、最悪の熱勾配、振動および整列ミスの
問題は一般に終了する。布負荷が増大すると、液
圧が後述するようにリング周囲で比例的に増大
し、ばねを圧縮すると共にシールリングセグメン
トを表面17における接触で拘束されるまで半径
方向内方に移動させる。ケーシングにおけるシー
ルリングおよび表面17の寸法は、歯14とロー
タ表面との間に最小のクリアランスを形成するよ
うに選択され、実用的には負荷された比較的定常
運転に対し決定される。
このように、本発明によれば、要素的にまた結
論的に述べると、シヨルダー部12aによつて画
定されるケーシング12の溝部15内に、シール
歯14を有しその回転軸11に対する大、小クリ
アランス位置を規定する複数のセグメントからな
るシールリング13を配設してなる2位置シール
装置において、前記シールリング13の機構を特
定な構成とすることにより、すなわち、シールリ
ング13を所定の圧縮ばね16からなる半径方向
外側に付勢する位置決定手段を介して前記溝部1
5内に配設すると共に、シールリング13の内側
部分100と前記ケーシング12との間に所定の
環状空間24,25を画定するよう構成すること
により、前記シール装置を、タービンの所定の負
荷および圧力条件に対応して作動する2位置シー
ル装置として実現することができる。しかも、本
発明の制御される2位置シール装置は、2位置制
御において、シールリング13は半径方向へのみ
移動し、軸方向には移動しない。従つて、本発明
の制御される2位置シール装置は、シールリング
13に関する機構を前述のような特定の構成とす
るだけで、換言すれば、タービン本体(回転軸1
1、溝部15を含むケーシング12)を何等変更
することなく実現し得るので、既存のタービンに
対して直ちに適用することができる。しかも、シ
ールリング13は、半径方向へのみ移動すること
から、結果的にシール歯14の回転軸11に対す
る軸方向有効シール長さが拡大されると共に、小
クリアランス間隙を必要最小限に設定することが
可能となり、シール効率が向上する。
シールリング13をその高負荷(すなわち小さ
いクリアランス状態)で示す。シールの高圧側を
参照符号18で示す。この圧力は、破線で示した
1個もしくはそれ以上の局部的開口部23により
開放した連通が形成される結果、環状空間24お
よび25内に維持される。例えば、開口部23
は、シヨルダー部12aの高圧側18に局部的切
欠部を設けて構成することができる。低圧側19
も、環状空間25内に維持される。
その結果、これら圧力の軸方向の力がシールリ
ングを低圧領域19の方向へ押圧して、シールリ
ング13とケーシング12との間の個所22にお
いて漏れないシールを形成することが容易に了解
されよう。既知の寸法および圧力から、この軸方
向の力の大きさを容易に計算することができる。
本発明は、大きさを決定し得る軸方向の力を有
し、その結果大きさを決定し得る摩擦力を後述す
るように吸収しなければならないような装填リン
グに関するものである。参照符号16における半
径方向の力は、金属対金属の摩擦に打ち勝つてシ
ールリングを半径方向に移動させるのに充分な大
きさとしなければならない。
若干複雑ではあるが、同様にして半径方向の力
を決定することができる。シールリング内側表面
(ロータに面する側)に沿つた圧力分布を除き、
他の全ての圧力は前記と同様に決定される。シー
ルの各歯には圧力低下が生じる。一定のエンタル
ピーの増大と共に各歯を連続流過する公知の条件
を用いれば、一連の一定面積のスロツトルにつき
試行錯誤の方法により比較的正確な圧力分布を計
算することができる。幾つかの装填リングにおい
ては、計算を複雑にする多くの要素が存在する
が、これは当業者に公知であつて容易に計算され
る。
半径方向の圧力分布を使用して、シールリング
に対する適当な内方力を得るためのシールリング
の寸法を選択する。設計の目標は、シールリング
に対しこのリングがそれ自身の重量、ばね力およ
び摩擦力に打ち勝つてリングをその内方(すなわ
ち小クリアランス位置の方向)へ移動させるよう
な力状態を確定することであり、圧力条件はター
ビンが例えば10−35%のような小さいが許容し得
る負荷において作動している際に存在すると予想
される。
比較的低圧力の条件を有するタービンについて
は、シールリングを軽重量で作成しかつばね定数
の小さいばねを使用することが当業者には容易に
了解されよう。特に、シールリングの形状を変化
させて、圧力により生じる内方への力が大きさを
調節し得ることに注目すべきである。これは、高
圧に露呈されるシールリング外周部を変化させて
行うことができる。第3図は、シールリング外側
表面の大部分を高圧に露呈させたシールリングを
示しており、また第1図は、シールリング外側表
面の小部分が高圧流体により作用を受けているリ
ングを示している。さらに、第3図は重量の小さ
いシールリングを示している。
弾性流体タービンの当業者に知られているよう
に、タービンの殆どの位置における内圧はほぼ負
荷に比例する。負荷および流量が増大すると、局
部的圧力がほぼ直線的に増大する。これらの状態
において、タービン段階および殆どのタービンシ
ールリングにおける圧力低下が予想し得る直線状
態で増大し、負荷および流量を増加させる。この
関係により、設計者は各シールリングに対する負
荷および圧力の条件を選択することができ、ばね
力と重量と摩擦との合力に打ち勝つてシールリン
グをその小さいクリアランス位置の方向へ移動さ
せる圧力を予測することができる。
前述したように、設計者は、シールリング内に
使用する寸法、重量およびばね定数を変化させる
ことにより、この状態を部分的に調節することが
できる。
極めて多くの種類のばね16を使用することが
できる。ばねは、高温度、振動および生じ得る腐
蝕条件に露呈された際に、長寿命および安定した
特性を有するように選択しなければならない。S
字型ばねを図示したが、例えば平ばねまたはコイ
ル型ばねのような他の種類のものも使用すること
ができる。
これらのばねは、状態に応じて異なる要件を必
要とすることが判るであろう。第2図に見られる
ように、図示した4セグメントのシールリングに
つき6個のばねが必要とされ、それぞれ位置2
8,29,30,31,32および33に設けら
れる。
位置28および30は、セグメントをその最大
半径方向位置にに押圧すると共にシールリングセ
グメントの重量を支持しかつ選択された圧力の大
きさに耐え得るばねを必要とする。
位置31および33は、支持すべき重量を持た
ない。これらは、その位置でクリアランスを広げ
る傾向を有する小さい下方向の重量成分より小さ
い1セグメントに対する圧力分布で生じた力に抗
するよう設計しなければならない。
位置29は、この位置における半径方向クリア
ランスを減少させる傾向がある小重量に基づく力
成分に加え、2つの対向するシールリングセグメ
ントが生じる選択圧力分布に抗するよう設計した
ばねを備えなければならない。
位置32は、大きいクリアランス状態を生じる
傾向があるセグメントの重量により生じる下方向
の力成分より小さい2つの対向セグメントに対す
る圧力分布レベルに抗するよう設計しなければな
らない。
これらのばねは、分解した際にも脱落しないよ
うな物理的寸法とし、かつ包囲部材により囲繞す
べきである。第4図を参照すれば、ばね用のポケ
ツト34は、隣接するシールリングの一方または
両方の最外周部を除去して得られることが判る。
この除去は、シール表面22を阻害してはならな
い。ばねをシールリングのポケツト34に対し適
切な位置に取付けて、隣接するシールリングまた
は固定片26と適切に整列させることにより、ば
ねの正確な位置決定および拘束を最大限に確保す
ることができる。
各水平接合部における1個のばねを図示した2
個のばねの代りに使用得ることも許容されよう。
これは、組立てを複雑にしかつ運転中のばねの保
持能力を低下させる。さらに、これはそのような
条件下でシールリングが位置移動するかを合理的
かつ正確に決定する可能性を制限する。何故な
ら、一般的ばねは、水平接合部の上方および下方
のセグメントにつき理想的である若干異なつたば
ね力の要求を同時に満たし得ないからである。勿
論、全セグメントが同じ流れ条件下で同時に位置
移動することは必須ではない。
シールリングセグメント間の空隙部は慎重に選
択しなければならない。この選択は、これを保持
するケーシングまたはダイアフラムの熱膨脹に対
比したシールリングの熱膨脹を適切に反映するよ
う行われる。温度と熱膨脹係数との両者を、各部
品につき考慮しなければならない。本発明の範囲
内において、多くの改変をなし得ることが当業者
には了解され、これら改変も本発明の思想および
範囲内に包含される。
JP59501355A 1984-03-08 1984-03-08 流体タ−ビン用のセグメント化された迷路型軸封止装置 Granted JPS61501331A (ja)

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PCT/US1984/000375 WO1985003991A1 (en) 1984-03-08 1984-03-08 Segmented labyrinth-type shaft sealing system for fluid turbines

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JPS61501331A JPS61501331A (ja) 1986-07-03
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JP59501355A Granted JPS61501331A (ja) 1984-03-08 1984-03-08 流体タ−ビン用のセグメント化された迷路型軸封止装置

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ATE50339T1 (de) 1990-02-15
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