JPH07113471A - シール装置 - Google Patents
シール装置Info
- Publication number
- JPH07113471A JPH07113471A JP5258297A JP25829793A JPH07113471A JP H07113471 A JPH07113471 A JP H07113471A JP 5258297 A JP5258297 A JP 5258297A JP 25829793 A JP25829793 A JP 25829793A JP H07113471 A JPH07113471 A JP H07113471A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- seal
- ring
- gap
- sealing
- seal ring
- Prior art date
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- Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 非接触シールでありながら漏洩量は無視でき
る程度のシール性が得られることを目的とする。 【構成】 回転する従動リングと静止状態のシールリン
グとが互いに対峙して設けられシール面を形成するシー
ル装置におけるシール面の隙間をセンサが検出しセンサ
が出力する隙間の信号に基づいてアクチュエータがシー
ルリングを移動させて隙間を最適に保持するように構成
する。
る程度のシール性が得られることを目的とする。 【構成】 回転する従動リングと静止状態のシールリン
グとが互いに対峙して設けられシール面を形成するシー
ル装置におけるシール面の隙間をセンサが検出しセンサ
が出力する隙間の信号に基づいてアクチュエータがシー
ルリングを移動させて隙間を最適に保持するように構成
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、蒸気タービン、ガスタ
ービン、コンプレッサなど回転流体機械の軸封に適用さ
れるシール装置に関する。
ービン、コンプレッサなど回転流体機械の軸封に適用さ
れるシール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は蒸気タービン、ガスタービン、コ
ンプレッサなど回転流体機械の軸封に使用されている従
来の動圧型非接触シール（スパイラルグルーブシール）
の説明図である。図において、動圧型非接触シールはシ
ール面の接触を回避し、一定の隙間を保持してシールす
るように、ばね５による押圧力および低圧室Ｂにおける
圧力と、シールリング３と従動リング２との相対的な回
転によって発生するシール面の動圧との圧力バランスに
よりシール面の非接触状態を保持する。シール面の動圧
はシールリング３または従動リング２に設けられている
螺線状溝１２のポンプ作用により発生し、溝の深さ、
幅、溝数等を適切に設定することにより５〜２０μｍ程
度の所定の隙間を得ることができる。図における符号１
は回転軸、４はケーシング、６，１０はＯリング、１１
はスリーブである。
ンプレッサなど回転流体機械の軸封に使用されている従
来の動圧型非接触シール（スパイラルグルーブシール）
の説明図である。図において、動圧型非接触シールはシ
ール面の接触を回避し、一定の隙間を保持してシールす
るように、ばね５による押圧力および低圧室Ｂにおける
圧力と、シールリング３と従動リング２との相対的な回
転によって発生するシール面の動圧との圧力バランスに
よりシール面の非接触状態を保持する。シール面の動圧
はシールリング３または従動リング２に設けられている
螺線状溝１２のポンプ作用により発生し、溝の深さ、
幅、溝数等を適切に設定することにより５〜２０μｍ程
度の所定の隙間を得ることができる。図における符号１
は回転軸、４はケーシング、６，１０はＯリング、１１
はスリーブである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の動
圧型非接触シールにおいては、シール面の隙間は回転に
よって生じる動圧に依存するため、定格の回転数では所
定の大きさの隙間が形成されているが、低回転数域では
シールリング３が浮上せずに従動リング２と接触して摺
動する。従って、回転流体機械の起動または停止時には
必ず両リングが接触して摺動を生じるため、シールリン
グ３および従動リング２の摩耗はメカニカルシールのよ
うに定常的に接触して摺動するタイプに比べると小さい
が、無視することはできない。また、起動時には両リン
グが接触した状態からスタートするため、摩擦トルクも
大きく、駆動用の動力を起動時のトルクを考慮した大き
さにする必要がある。この外にも軸封用のシールには種
々の形式のものがあるが、低漏洩、或いは漏洩がないよ
うにする場合には或る程度の面圧を有する接触式シール
が使用されるため、この場合は摩擦トルクが大きくなら
ざるを得ず、摩耗を生じる。また、摩擦、摩耗がないよ
うにする場合には非接触シールが使用されるため、この
場合は漏洩を或る程度許容せざるを得ない。このよう
に、１つのシールで低漏洩、低摩擦、摩耗なしの３条件
を同時に満たすことはできない。
圧型非接触シールにおいては、シール面の隙間は回転に
よって生じる動圧に依存するため、定格の回転数では所
定の大きさの隙間が形成されているが、低回転数域では
シールリング３が浮上せずに従動リング２と接触して摺
動する。従って、回転流体機械の起動または停止時には
必ず両リングが接触して摺動を生じるため、シールリン
グ３および従動リング２の摩耗はメカニカルシールのよ
うに定常的に接触して摺動するタイプに比べると小さい
が、無視することはできない。また、起動時には両リン
グが接触した状態からスタートするため、摩擦トルクも
大きく、駆動用の動力を起動時のトルクを考慮した大き
さにする必要がある。この外にも軸封用のシールには種
々の形式のものがあるが、低漏洩、或いは漏洩がないよ
うにする場合には或る程度の面圧を有する接触式シール
が使用されるため、この場合は摩擦トルクが大きくなら
ざるを得ず、摩耗を生じる。また、摩擦、摩耗がないよ
うにする場合には非接触シールが使用されるため、この
場合は漏洩を或る程度許容せざるを得ない。このよう
に、１つのシールで低漏洩、低摩擦、摩耗なしの３条件
を同時に満たすことはできない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明に係るシール装置
は上記課題の解決を目的にしており、回転する従動リン
グと静止状態のシールリングとが互いに対峙して設けら
れシール面を形成するシール装置において、上記シール
面の隙間を検出するセンサと、該センサが出力する隙間
の信号に基づいて上記シールリングを移動させ隙間を最
適に保持するアクチュエータとを備えた構成を特徴とす
る。
は上記課題の解決を目的にしており、回転する従動リン
グと静止状態のシールリングとが互いに対峙して設けら
れシール面を形成するシール装置において、上記シール
面の隙間を検出するセンサと、該センサが出力する隙間
の信号に基づいて上記シールリングを移動させ隙間を最
適に保持するアクチュエータとを備えた構成を特徴とす
る。
【０００５】
【作用】即ち、本発明に係るシール装置においては、回
転する従動リングと静止状態のシールリングとが互いに
対峙して設けられシール面を形成するシール装置におけ
るシール面の隙間をセンサが検出しセンサが出力する隙
間の信号に基づいてアクチュエータがシールリングを移
動させて隙間を最適に保持するようになっており、シー
ルリングと従動リングとで形成されるシール面の隙間が
アクチュエータにより隙間センサが出力する信号に基づ
いて常に最適な状態に保持される。
転する従動リングと静止状態のシールリングとが互いに
対峙して設けられシール面を形成するシール装置におけ
るシール面の隙間をセンサが検出しセンサが出力する隙
間の信号に基づいてアクチュエータがシールリングを移
動させて隙間を最適に保持するようになっており、シー
ルリングと従動リングとで形成されるシール面の隙間が
アクチュエータにより隙間センサが出力する信号に基づ
いて常に最適な状態に保持される。
【０００６】
【実施例】図１および図２は本発明の一実施例に係る隙
間コントロール式シールの説明図である。図において、
本実施例に係る隙間コントロール式シールは蒸気タービ
ン、ガスタービン、コンプレッサなど回転流体機械の軸
封に使用されるもので、図に示すように従動リング２と
の間にシール面を形成するシールリング３、このシール
リング３に周方向の等配位置に３個以上組込まれて従動
リング２とシールリング３との隙間を検出する非接触変
位センサ７、シールリング３を支持して周方向に等配設
された駆動アクチュエータ８などにより構成されてお
り、従動リング２の傾斜、或いは軸方向の移動に追随し
て駆動アクチュエータ８が作動し、シール面に所定の大
きさの隙間を保持するようになっている。
間コントロール式シールの説明図である。図において、
本実施例に係る隙間コントロール式シールは蒸気タービ
ン、ガスタービン、コンプレッサなど回転流体機械の軸
封に使用されるもので、図に示すように従動リング２と
の間にシール面を形成するシールリング３、このシール
リング３に周方向の等配位置に３個以上組込まれて従動
リング２とシールリング３との隙間を検出する非接触変
位センサ７、シールリング３を支持して周方向に等配設
された駆動アクチュエータ８などにより構成されてお
り、従動リング２の傾斜、或いは軸方向の移動に追随し
て駆動アクチュエータ８が作動し、シール面に所定の大
きさの隙間を保持するようになっている。
【０００７】従動リング２はスリーブ１１を介して回転
軸１に固定されており、従動リング２内周と回転軸１外
周とはＯリング１０により密封されている。シールリン
グ３はケーシング４に周方向に等配設されて固定された
駆動アクチュエータ８で支持されており、駆動アクチュ
エータ８が作動することによりシールリング３は軸方向
へ移動および傾斜が可能になっている。シールリング３
と従動リング２とで形成されるシール面の隙間ｈを検出
する非接触変位センサ７が、シールリング３に周方向の
３ヶ所以上に等配設されて装着されている。なお、これ
ら駆動アクチュエータ８、変位センサ７の配設数は３個
所に限定されるものではなく、必要に応じて設けられ
る。シールリング３とケーシング４とのリークパスは、
Ｏリング６による２次シールでシールされている。非接
触変位計７で検出される隙間の信号はコントローラ９に
入力され、隙間の設定値との比較演算によりシール面の
隙間ｈが周方向に均一になるように駆動する信号を駆動
アクチュエータ８へ出力する。このようにしてシール面
の隙間ｈが回転数、圧力などの機器の運転状態に依存す
ることなく一定に保持されるようになっている。
軸１に固定されており、従動リング２内周と回転軸１外
周とはＯリング１０により密封されている。シールリン
グ３はケーシング４に周方向に等配設されて固定された
駆動アクチュエータ８で支持されており、駆動アクチュ
エータ８が作動することによりシールリング３は軸方向
へ移動および傾斜が可能になっている。シールリング３
と従動リング２とで形成されるシール面の隙間ｈを検出
する非接触変位センサ７が、シールリング３に周方向の
３ヶ所以上に等配設されて装着されている。なお、これ
ら駆動アクチュエータ８、変位センサ７の配設数は３個
所に限定されるものではなく、必要に応じて設けられ
る。シールリング３とケーシング４とのリークパスは、
Ｏリング６による２次シールでシールされている。非接
触変位計７で検出される隙間の信号はコントローラ９に
入力され、隙間の設定値との比較演算によりシール面の
隙間ｈが周方向に均一になるように駆動する信号を駆動
アクチュエータ８へ出力する。このようにしてシール面
の隙間ｈが回転数、圧力などの機器の運転状態に依存す
ることなく一定に保持されるようになっている。
【０００８】このように本隙間コントロール式シールに
おいては、シールリング３と従動リング２とにより形成
されるシール面の隙間を静止側のシールリング３に周方
向に３個以上等配設された非接触変位センサ７が検出し
て隙間の分布を隙間設定値と比較して演算し、隙間が周
方向に均一でかつ設定値と一致するように駆動アクチュ
エータ８へ駆動信号を出力して駆動アクチュエータ８を
作動させることによりシール面の隙間ｈが極微小で周方
向に均一な状態に保持され、回転数、圧力など機器の運
転状態に依存することなく一定に保持されるので、起動
または停止時に接触して摺動するのが回避される。
おいては、シールリング３と従動リング２とにより形成
されるシール面の隙間を静止側のシールリング３に周方
向に３個以上等配設された非接触変位センサ７が検出し
て隙間の分布を隙間設定値と比較して演算し、隙間が周
方向に均一でかつ設定値と一致するように駆動アクチュ
エータ８へ駆動信号を出力して駆動アクチュエータ８を
作動させることによりシール面の隙間ｈが極微小で周方
向に均一な状態に保持され、回転数、圧力など機器の運
転状態に依存することなく一定に保持されるので、起動
または停止時に接触して摺動するのが回避される。
【０００９】従来の動圧型非接触シールにおいては、シ
ール面の隙間は回転によって生じる動圧に依存するた
め、定格の回転数では所定の大きさの隙間が形成されて
いるが、低回転数域ではシールリングが浮上せずに従動
リングと接触して摺動する。従って、回転流体機械の起
動または停止時には必ず両リングが接触して摺動を生じ
るため、シールリングおよび従動リングの摩耗はメカニ
カルシールのように定常的に接触して摺動するタイプに
比べると小さいが、無視することはできない。また、起
動時には両リングが接触した状態からスタートするた
め、摩擦トルクも大きく、駆動用の動力を起動時のトル
クを考慮した大きさにする必要がある。この外にも軸封
用のシールには種々の形式のものがあるが、低漏洩、或
いは漏洩がないようにする場合には或る程度の面圧を有
する接触式シールが使用されるため、この場合は摩擦ト
ルクが大きくならざるを得ず、摩耗を生じる。また、摩
擦、摩耗がないようにする場合には非接触シールが使用
されるため、この場合は漏洩を或る程度許容せざるを得
ない。このように、１つのシールで低漏洩、低摩擦、摩
耗なしの３条件を同時に満たすことはできないが、本隙
間コントロール式シールにおいてはシールリング３と従
動リング２とが常に非接触の状態に保持されるようにシ
ール面の隙間ｈが能動的にコントロールされるので、シ
ールリング３と従動リング２とが常に非接触で、そのシ
ール面における隙間が従来の非接触シールにおける隙間
よりも１ケタ小さいサブミクロン乃至１ミクロンのオー
ダで一定に保持され、回転流体機械の運転状態に依存す
ることなく起動または停止時の過渡期から定格運転時ま
で総ての領域でシールリング３と従動リング２とは非接
触を保つことが可能であり、摩耗フリーを達成すること
ができる。また、回転流体機械の起動時もシールリング
３と従動リング２とは非接触であるので、回転流体機械
の起動トルクも小さく、小さな駆動力で安定して作動す
ることができ、摩擦力はシール面により密封される流体
の剪断抵抗のみであるので発熱量も少なく、部材の熱変
形を抑えることができる。さらに、シール面の隙間を静
圧或いは動圧に依存せずに独立した外力、例えば圧電素
子などによりアクティブにコントロールすることによ
り、シール面の表面粗度、うねりのレベルまで接近させ
て１ミクロンレベルの隙間を介して非接触の状態に保つ
ことができ、摩擦を低減して摩耗をなくすとともに、シ
ール面の隙間を従来の非接触シールにおける隙間の 1/5
〜1/10の１ミクロンレベルにすることにより流体の漏洩
量を 1/100〜1/1000と大幅に低減することが可能であ
る。このように、非接触シールでありながら漏洩量を殆
んど無視することができる程度のシール性を実現するこ
とができる。
ール面の隙間は回転によって生じる動圧に依存するた
め、定格の回転数では所定の大きさの隙間が形成されて
いるが、低回転数域ではシールリングが浮上せずに従動
リングと接触して摺動する。従って、回転流体機械の起
動または停止時には必ず両リングが接触して摺動を生じ
るため、シールリングおよび従動リングの摩耗はメカニ
カルシールのように定常的に接触して摺動するタイプに
比べると小さいが、無視することはできない。また、起
動時には両リングが接触した状態からスタートするた
め、摩擦トルクも大きく、駆動用の動力を起動時のトル
クを考慮した大きさにする必要がある。この外にも軸封
用のシールには種々の形式のものがあるが、低漏洩、或
いは漏洩がないようにする場合には或る程度の面圧を有
する接触式シールが使用されるため、この場合は摩擦ト
ルクが大きくならざるを得ず、摩耗を生じる。また、摩
擦、摩耗がないようにする場合には非接触シールが使用
されるため、この場合は漏洩を或る程度許容せざるを得
ない。このように、１つのシールで低漏洩、低摩擦、摩
耗なしの３条件を同時に満たすことはできないが、本隙
間コントロール式シールにおいてはシールリング３と従
動リング２とが常に非接触の状態に保持されるようにシ
ール面の隙間ｈが能動的にコントロールされるので、シ
ールリング３と従動リング２とが常に非接触で、そのシ
ール面における隙間が従来の非接触シールにおける隙間
よりも１ケタ小さいサブミクロン乃至１ミクロンのオー
ダで一定に保持され、回転流体機械の運転状態に依存す
ることなく起動または停止時の過渡期から定格運転時ま
で総ての領域でシールリング３と従動リング２とは非接
触を保つことが可能であり、摩耗フリーを達成すること
ができる。また、回転流体機械の起動時もシールリング
３と従動リング２とは非接触であるので、回転流体機械
の起動トルクも小さく、小さな駆動力で安定して作動す
ることができ、摩擦力はシール面により密封される流体
の剪断抵抗のみであるので発熱量も少なく、部材の熱変
形を抑えることができる。さらに、シール面の隙間を静
圧或いは動圧に依存せずに独立した外力、例えば圧電素
子などによりアクティブにコントロールすることによ
り、シール面の表面粗度、うねりのレベルまで接近させ
て１ミクロンレベルの隙間を介して非接触の状態に保つ
ことができ、摩擦を低減して摩耗をなくすとともに、シ
ール面の隙間を従来の非接触シールにおける隙間の 1/5
〜1/10の１ミクロンレベルにすることにより流体の漏洩
量を 1/100〜1/1000と大幅に低減することが可能であ
る。このように、非接触シールでありながら漏洩量を殆
んど無視することができる程度のシール性を実現するこ
とができる。
【００１０】
【発明の効果】本発明に係るシール装置は前記のように
構成されており、シール面の隙間が常に最適な状態に保
持されるので、摩擦、摩耗がない非接触シールでありな
がら漏洩量は無視できる程度のシール性が得られる。
構成されており、シール面の隙間が常に最適な状態に保
持されるので、摩擦、摩耗がない非接触シールでありな
がら漏洩量は無視できる程度のシール性が得られる。
【図１】図１（ａ）は本発明の一実施例に係る隙間コン
トロール式シールの断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）に
おけるＢ−Ｂ矢視断面図である。
トロール式シールの断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）に
おけるＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図２】図２はその作用説明図である。
【図３】図３は従来の動圧型非接触シールの断面図であ
る。
る。
１ 回転軸 ２ 従動リング ３ シールリング ４ ケーシング ６ Ｏリング ７ 非接触変位センサ ８ 駆動アクチュエータ ９ コントローラ １０ Ｏリング １１ スリーブ
Claims (1)
- 【請求項１】 回転する従動リングと静止状態のシール
リングとが互いに対峙して設けられシール面を形成する
シール装置において、上記シール面の隙間を検出するセ
ンサと、該センサが出力する隙間の信号に基づいて上記
シールリングを移動させ隙間を最適に保持するアクチュ
エータとを備えたことを特徴とするシール装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5258297A JPH07113471A (ja) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | シール装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5258297A JPH07113471A (ja) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | シール装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07113471A true JPH07113471A (ja) | 1995-05-02 |
Family
ID=17318308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5258297A Withdrawn JPH07113471A (ja) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | シール装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07113471A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100878460B1 (ko) * | 2007-07-06 | 2009-01-13 | 한국과학기술연구원 | 래비린스 시일 |
| JP2015503045A (ja) * | 2011-10-28 | 2015-01-29 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 耐熱性シール・システム |
| CN108506493A (zh) * | 2018-04-23 | 2018-09-07 | 西安交通大学 | 一种可自动调控间隙的干气密封系统及其调控方法 |
| CN108869750A (zh) * | 2018-08-16 | 2018-11-23 | 清华大学 | 可监测型机械密封装置 |
| CN109578591A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-04-05 | 西安交通大学 | 一种适用于变工况的干气密封装置及其调控方法 |
-
1993
- 1993-10-15 JP JP5258297A patent/JPH07113471A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100878460B1 (ko) * | 2007-07-06 | 2009-01-13 | 한국과학기술연구원 | 래비린스 시일 |
| JP2015503045A (ja) * | 2011-10-28 | 2015-01-29 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 耐熱性シール・システム |
| CN108506493A (zh) * | 2018-04-23 | 2018-09-07 | 西安交通大学 | 一种可自动调控间隙的干气密封系统及其调控方法 |
| CN108506493B (zh) * | 2018-04-23 | 2020-03-17 | 西安交通大学 | 一种可自动调控间隙的干气密封系统及其调控方法 |
| CN108869750A (zh) * | 2018-08-16 | 2018-11-23 | 清华大学 | 可监测型机械密封装置 |
| CN109578591A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-04-05 | 西安交通大学 | 一种适用于变工况的干气密封装置及其调控方法 |
| CN109578591B (zh) * | 2018-10-30 | 2020-01-10 | 西安交通大学 | 一种适用于变工况的干气密封装置及其调控方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001226 |