JPH10504631A - 回転機械用回転可能なシール素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 回転可能なシール素子（３８）は少なくとも２つの円周方向に連続なリング（４８），（５０）で形成される。リングは外方において厚さＴ₂，Ｔ₃が減少している。種々の構造の詳細はサイクリック疲労寿命のレベルに効果を与えるように発展される。特殊な実施例においては、シール素子はリング間のインタフェースでの側から内方に伸びる平らな面（７４）を持っている。

Description

【発明の詳細な説明】 回転機械用回転可能なシール素子 技術分野 この発明は作動媒体ガス流路と軸の回転に対して円周方向に伸びる回転可能な シール素子に関する。特に、この発明は複数の堆積されたリングで形成されたシ ール素子に関する。発明は、作動媒体流路の境界で作動媒体ガスの漏れをブロッ クするために、ガスタービンエンジンに適用できる。 発明の背景 回転機械の一例として、ガスタービンエンジンがある。ガスタービンエンジン は、エンジンを通して軸方向に伸びる回転翼アッセンブリを持っている。固定翼 アッセンブリは回転翼に関して軸方向に伸びる。作動媒体ガスは、回転翼アッセ ンブリと固定翼アッセンブリを通り、エンジンを介して伸びるとともに、両方の アッセンブリの素材によって境界づけられる。回転翼アッセンブリは、回転翼デ ィスクと、作動媒体（ガス）流路を介して径方向外方に伸びる複数の回転翼羽根 を含んでいる。固定翼アッセンブリは、外部ケースと、固定羽根、又は作動媒体 を介して径方向内に伸びるストラット（支柱）を含んでいる。作動媒体流路に境 界を設けるために、回転翼アッセンブリの回転ディスクと固定翼アッセンブリの ストラッド間にシールアッセンブリが設けられている。 そのような構成の一つの例は、ストリッピニス（ｓｔｒｉｐｉｎｉｓ）とワル シュ（ｗａｌｓｈ）による回転機械用固定翼アッセンブリと題する米国特許第５ ，１５２，６６６号に示されている。シールアッセンブリは、円周方向に伸び内 方向に面するシールランドを含んでいる。シールランドは、固定翼アッセンブリ に取付けられており、円周方向に連続である。回転可能なシール素子は機械の回 転軸Ａｒのまわりに円周方向に伸びる。回転可能なシール素子は、円周方向に連 続な支持部材と、この支持部材から径方向に伸びる複数のシール素子を含んでい る。 回転可能なシール素子はリング間の傾斜した遷移肩を有する複数の堆積された リングによって形成される。最外側のリングはフィンリングと呼ばれ、支持リン グは軸受台リングと呼ばれる。リングは、シール素子が外方に伸びるにつれて、 円周方向に垂直な方向において薄くなる。これにより、シール素子質量を減らす ことによって、シール素子の応力が減らされる。各回転可能なシール素子は円周 方向に連続している。その結果、シール素子が回転軸Ａｒのまわりを回転するに つれて、リングは大きなたが応力にさらされる。動作条件のもとで、回転可能な シール素子は、シールランドに対して摩擦し、シール素子をすり減らすとともに 接触領域で熱を発生する。回転翼アッセンブリの回転速度に帰因する非常に大き なたが応力に結合される熱的かつ機械的な応力は、構造がすでにサイクリック応 力にさらされた後に、クラックを形成させる。シールレベル取外し条件（高回転 速度，非常に熱い温度）からエンジンを加速することと、エンジンの適当なアイ ドリングを行うこと及び停止するための巡行 の後に減速することに、サイクリック応力が帰因する。クラックが、一旦、シー ル素子の上流側から下流側まで伸びると、クラックは爆発的な割合で径方向内方 に成長する。これは、クラックが内方に広がるにつれて、クラックの破断的に作 用するたが応力の動作による一部、である。 たが応力はあるエネルギーを提し、そのエネルギーはクラックを成長させる。 エネルギーは加えられたたが応力に比例する。各物質に対して、サイクリック被 労に関連する基準素子があり、その被労は臨界応力強度素子（Ｋｉｃ）と呼ばれ る。Ｋｉｃはクラック先端での応力の強さを示すもので、クラック先端ではクラ ックの成長が不安定である。Ｋｉｃは平方インチに対するポンドおよび１／２パ ワー（１／２のｐｓｉ）に対するポンドの単位で表現される。 他の重要なファクターはＫ即時に生じる（Ｋｉ）である。Ｋｉはクラックに対 する実際の応力強度ファクターである。それは応力，形状ファクターおよびクラ ックサイズに関連する。一旦ＫｉがＫｉｃを越えると、臨界応力強度ファクター は越えられ、かつクラック成長は急速に不安定になる。 クラックは、支持部材を通して急速に成長し、壊変につながる支持部材の破断 と回転要素下流に対する損害を及ぼす。その結果、一旦クラックが回転ナイフエ ッジに形成し始めると、ナイフエッジは、所定の寿命のみを有するとともに、取 り替えられなければならない。規定の検査期間中にクラックが見失われると、ク ラックは支持部材に広がり、不随する有害な効果をもたらす。 従って、出願人の譲受人の指示のもとで働いている科学者と技術 者達は、シール素子にクラックが始まると寿命を増すためのシール素子を設計す るとともに、一つの検査でクラックの形成を見落としたにしても、そのような突 発故障に先立って、正規な検査によりシール素子におけるクラックを見付けるこ とを確実にするために、異なる遷移でクラックの成長を遅くする手段を提供する ことに、努力している。 発明の開示 この発明は、一定のクラックサイズに対して、形状要素（Ｋの値に影響する） を変えることがクラック成長を減少させるとともに、クラック成長を増加させる クラックサイズを増加させるという認識に関して一部述べられている。この形状 要素の変化は、クラックが伸びる物質の長さを増加させることによって、クラッ クの前で単位面積に対する応力を減らすために使用できる。 水平方向のクラックが存在すれば、これは特殊な基準であり、このクラックに 構造物の一方の自由側から構造物の他方の自由側まで伸びる。そのようなクラッ クは貫通クラックと呼ばれる。水平方向の貫通クラックが存在すれば、クラック は、リニアフロントを介して、基本的に一方向のみに伸びなければならない。ク ラックフロントが長ければ、クラックの長さに対する単位応力が高いので、同じ 量のエネルギーで一定の応力印加に対して、クラックの成長が多くなる。この発 明は、また、堆積したシール素子間のインタフェースでクラックに対する形状要 素を使用することによって、クラック成長の割合がこの位置で減少することの認 識について一部述べられて いる。かくして、クラックが曲げられるか又はある寸法を持っていれば、クラッ クの成長は遅くされ、単一のクラックフロントを介するよりもある異なった方向 に成長するためにクラックはエネルギーを消費する。これにより、応力エネルギ ーを分散させる面積が大きくなる。この現象の利点を得るための一つの方法は、 クラックが面に垂直に伸び後方に曲げられ、長いクラックフロントを生じること を確実にするために堆積したリング間の接続点を使用することである。さらに、 堆積リング間の接続点は構造物を取り替えるべきかどうかを決めるための便利な 検査位置を提する。 本発明によれば、回転機械用の回転可能なシール素子は、回転軸のまわりに円 周方向に伸びるとともに、内部リングと円周方向に伸びる平面のまわりに配置さ れた外部リングを持っており、外部リングは内部リングの面から第１の方向に伸 び、面は、平面から横方向に伸びるとともに、シール素子の上流および下流側で 平面に向かって内方に伸びる。 本発明によれば、内部リングは軸受台であり、外部リングは円周方向に伸びる 平面に対して対称に配置されたフィンであり、円周方向に伸びる面は、クランク フロントがシール素子を介して通過するにつれて、クランクフロントの前縁の位 置を通して通過する。 本発明の主な特徴は円周方向に連続であるシール素子にある。シール素子は支 持部材と複数の堆積したリングを含んでいる。各リングはそのリングと支持部材 間のリングよりも狭いものである。一つの実施例では、素子は外部リングと内部 リングからなる。内部リングは外部リングに関して横方向に伸びる面を持ってい るとともに、 外部リングから支持部材の方向に伸びないように傾けられている。一つの実施例 においては、外部リングは所定の角度で外方に集まる二つの側を持っている。他 の特徴は外部リングの一側から内部リングの面まで伸びるバンド径である。内部 リングの面は、内部リングの側に伸びるとともに、外部リングの方に傾けられて いるか又はリングが配置されている円周方向に伸びる面に直角である。一つの特 殊な実施例においては、内部リングに隣り合う位置の外部リングの厚さに対する 外部リングの高さの比は１より小さいか等しくかつ１／２である。外部リングと 内部リング間のバンド径は外部リングの厚さの１／３以下又は等しく、かつ内部 リングの面の平らな部分はバンド径の１／２以下又は等しいものである。 本発明の主な利点はサイクリック被労寿命であり、この被労寿命は、リング間 のインタフェースで一つ以上の横方向に成長させるために形成するクラックを生 じさせる隣り合うリング間のインタフェースの形状に帰因する。本発明の他の利 点はシールアッセンブリの最小サイクリック寿命の予測であり、シールアッセン ブリはクラック成長の拡大に関して堆積したリング間のインタフェースの効果に よって設けられている。これにより構造物のサイクリック寿命の期間を検査でき 、一方、一つの検査でクラックを見付けることが出来なくても、クラックは支持 部材まで広がらないことを確認する。 図面の簡単な説明 第１図は、エンジンのタービン部の一部を示すために部分的に破断された軸流 ガスタービンエンジンの側面図である。 第２図は第１図に示すガスタービンエンジンの部分の側面図であって、複数の 円周方向に連続した回転可能なシール素子を示す。 第３図は本発明のシール素子の一実施例の側面図である。 第４図は第３図に示されているシール素子の他の実施例を示す側面図である。 第５図は第３図に示されているシール素子の他の実施例を示す側面図である。 第６図は複数の円周方向に伸びシール素子を有する回転翼ディスクである。 第７図は、航空機ガスタービンエンジンで使用されるような、本発明の一実施 例のサイクリック寿命に対するクラック成長深さの間の関係を示すグラフである 。 第８図は、シール素子の予測されたサイクリック被労寿命と外部リングと内部 リング間の形状との間の関係を示すグラフである。 第９図は、クラックフロントがシール素子を通過するにつれてクラックフロン トの形状を示す概略図である。 発明を実施するための最良な形態 第１図は軸流回転機械１０の側面図である。回転機械は圧縮部１２，燃焼部１ ４およびタービン部１６を含んでいる。作動媒体ガス流路はエンジンを通して軸 方向に伸びる。固定翼は、エンジンを介して軸方向で流路の外方に伸び、作動媒 体ガスを流路の内方に境界づける。回転翼２４は作動媒体ガスに対して流路の内 方に配置されている。 第２図は第１図に示されているタービン部１６の部分拡大図である。固定翼２ ４は外部ケース２６と複数の固定翼羽根を含んでおり、固定翼羽根は作動媒体流 路を介して径方向内方に伸びている。固定翼羽根は複数の円周方向に伸びるシー ルランド３０に連結されており、シールランドは固定翼の径方向内方に離間され ている。シールランドは円周方向に連続である。 回転翼アッセンブリ２４は回転翼ディスク３２と複数の回転翼羽根３４を含ん でいる。回転翼羽根は作動媒体流路を介して外部ケースの近傍に伸びている。回 転翼羽根は各回転翼羽根の先端に複数のナイフエッジ３６を持っている。ナイフ エッジは、各々、回転翼羽根の先端の短い間隔に対して円周方向に伸びる。隣接 するナイフエッジは、円周方向に伸びるシールを形成し、シールは円周方向に連 続ではないとともに、たが応力にさらされない。 回転翼アッセンブリ２４はまた回転可能なシール素子３８を含んでいる。シー ル素子は、軸方向に伸びる支持部材４２を有し、軸Ａｒのまわりに円周方向に伸 びている。支持部材は面４４を持っている。シール素子は、支持部材の面から外 方に伸びるリング４６，４８および５０で示されるように、堆積したリングを持 っている。支持部材は、リングに隣り合う支持部材の面に直角な方向に測定され た厚さＴｓを持っている。 回転翼アッセンブリは第２のシール素子５２を含んでいる。第２のシール素子 は、回転翼ディスク３２から軸方向に伸びる第１の支持部材５４と、この第１の 支持部材に接続された第２の支持部材５６を持っている。シール素子３８に関し て、シール素子は円周方向 に連続する複数の堆積したリングを持っている。シール素子３８と５２はシール 素子３６とは逆に円周方向に不連続である。 第３図は第２図に示す回転可能なシール素子の部分拡大図である。回転可能な シール素子は３つの堆積したリング４６，４８および５０を持っている。第１の リングは軸Ａｒのまわりに円周方向に伸びる。第１のリングは、支持部材４２の 面４４から方向Ｄｉｒ₁において外方に伸びるとともに、円周方向に伸びる平面 Ｐ１のまわりに配置されている。この実施例においては、円周方向に伸びる平面 は対称な面である。第１のリングは、円周方向に伸びる第１の側６２と、第１の 側に円周方向に伸びるとともに平行な第２の側６４を持っている。第１と第２の 側は対称な平面から等間隔である。第１のリングは第１の方向に面する第１の面 ６６を持っている。第１の面は支持部材の面４４から第１の方向に測定された高 さＨ₁だけ離間されている。第１のリングは第１と第２の側の間で円周方向に垂 直に測った厚さＴ₁を持っている。厚さＴ₁は第１の面の長さである。 第１のリングの第１と第２の側６２，６４は、各々、バンド径Ｒ₁で支持部材 の面４４に結合されている。バンド径Ｒ₁は第１のリングの厚さの１／３以下ま たは等しい（Ｒ₁≦１／３Ｔ₁）ものである。支持部材の面は、第１のリングの第 １の側から間隔Ｄ₁だけ横方向に伸びるとともに、第１のリングの第２の側６４ からＤ₂だけ横方向に伸びている。間隔Ｄ₁とＤ₂は、それぞれ、バンド径Ｒ₁の１ ／２に等しいか又は大きい（Ｄ₁，Ｄ₂≧１／２Ｒ₁）である。支持部材の面は、 このＤ₁とＤ₂にわたる第１の方向に対向して伸びない。実施例では、第１の方向 に傾斜している。支持部材の厚さＴｓは第 １のリングの厚さＴ₁よりも大きいか等しい。 第２のリング４８は、Ａｒの軸のまわりに円周方向に伸びるとともに、第１の リング４６の第１の面６６から外方に伸びる。第２のリングは、第１の方向に伸 びる第１の側６８と、円周方向に伸びるとともに第１の側に平行な第２の側７２ を有する。第２のリング４８は円周方向に対して直角に測って、第１と第２の側 間の厚さＴ₂を持っている。第２のリングは、第１の方向に面する第２の面を有 し、第１の方向に測って高さＨ₂だけ第１の面から離間されている。第２のリン グの第２の面７４は第２の面に隣り合う位置で厚さＴ₂に等しい長さを持ってい る。 第２のリングの第１と第２の側６８，７２はバンド径Ｒ₂で第１のリングの第 １の面に接合されている。バンド径Ｒ₂は、このバンド径Ｒ₂に隣接する位置で第 ２のリングの厚さＴ₂の１／３に等しいかそれ以下である（Ｒ₂≦１／３Ｔ₂）。 第１のリング４６の第１の面６６は、第１のリング４６の第１の側６２から横 方向に間隔Ｓ₁だけ伸びるとともに、第１のリングの第２の側６４から間隔Ｓ₂だ け横方向に伸びる。これらの間隔Ｓ₁とＳ₂の各々は、バンド径の１／２に等しい か大きい（Ｓ₁，Ｓ₂≧１／２）。間隔Ｓ₁と間隔Ｓ₂にわたる表面は第２のリング から反対の第１の方向には伸びない。 他の実施例では、第２のリングは、支持部材に係合するリングである。そのよ うな実施例においては、第２のリングは内部リングであり、第３のリングは外部 リングである。内部リングは、第１のリングの面に対してと同様に支持部材の面 に対して同じ関係を持って いる。そのような実施例は第６図におけるシール素子３８ａとして示されている 。他の実施例では、３つ以上のリングが第６図の素子３８として示されている。 第３のリング５０は、軸Ａｒのまわりに円周方向に伸びるとともに、第１の方 向における第２のリング４８の第２の面から伸びる。第３のリング５０は円周方 向に伸びるとともに、第２の側７８は円周方向に伸びる。第１と第２の側は、外 方又は第１の方向に集まるとともに、７から１０度（７°−１０°）の範囲にあ る側間の角度を持っている。第３のリングは第１の方向に面する第３の面８２を 持っている。第３のリングは第１の方向に測って高さＨ₃だけ第２の面から離間 している。第３のリングは、円周方向直角に測るとともに第２の面に隣り合って 第１と第２の側間で厚さＴ₃を持っている。厚さＴ₃に対する高さＨ₃の比は１． ５に等しいかそれ以下である（Ｈ₃／Ｔ₃≦１．５）。この方法は摩擦する間の熱 伝達の理由で技術分野において共通に使用される。第３のリングの第１と第２の 側７６，７８は、各々、バンド径Ｒ₃で第２のリングの第２の面に接合されてい る。バンド径Ｒ₃は、第２の面に隣り合う位置で測って、第３のリングの厚さＴ₃ の１／３である。 第２のリングの第２の面７４は、第２のリングの第１の側から間隔Ｐ₁だけ横 方向に伸びるとともに、第２のリングの第２の側からＰ₂だけ横方向に伸びる。 これらの間隔の各々はバンド径Ｒ₃の１／２に等しいか大きい。間隔Ｐ₁とＰ₂に わたる第２の面は、第１の方向から反対には伸びないとともに、第３のリングか ら伸びない。 第３図に点線で示すような他の実施例において、第２の面７４ａ は第３のリングの方向と第１の方向に伸びる。 第４図はシール素子５８の他の実施例３８′であり、それは水平方向に伸び、 円周面Ｐ₁は回転Ａｒに平行である。他の点において、第４図に示されている実 施例は、Ｈ₃とＴ₃の関係、および高さ，厚さ，およびバンド径およびリングの面 上の平らな面間の関係を有する第３図の実施例と同様である。 第５図は第４図に示す回転可能なシール素子３８′の他の実施例３８″である 。シール素子が配置されるまわりに円周方向に伸びる平面Ｐ₂は回転Ａｒの軸に 対して傾斜し角度付けられている。他の点では、外部リングの最外側面が最外側 面から伸びる先端８４を有することを除いて、第３図と第４図に示す実施例と同 じであり、先端は固定翼上の円周方向に伸びるシールランド３０に平行な面８６ を有する。 第６図は、明確にするために破断されたアッセンブリの部分である回転翼アッ センブリの他の実施例９２の側面図である。図示のように、支持部材９４ａ，９ ４ｂは円錐状または円筒状である。いずれの場合においても、支持部材の厚さＴ₃ はシール片に隣り合う位置で支持部材の面に直角に測定される。各シール片上 のリングの数は、第６図に示されているシール片の異なる実施例３８，３８ａ， ３８ｂによって示されるように、２つ，３つ又は４つである。第６図に示すよう に、面９５ａは第１の方向から傾斜しており（成長を遅くすることについての形 状要素の効果を減少させる）、面９５ｂは第１の方向に向かって傾斜している（ 形状要素の効果を増加させる）。 第７図は、回転可能なリングにおける実際のテストに基づく、シール素子のサ イクリック寿命に対するクラックの深さとの間の関係を示すグラフである。曲線 Ａはナイフエッジの側上に傾斜した側を有する構造を示す。曲線Ｂは、第１の方 向から傾斜していない面を有する本発明を示す。曲線Ｂに示すように、溝の同じ 深さに対する本発明のサイクリック寿命は、大きな径を有するテーパを持つ形状 のサイクリック寿命のほぼ２倍（ほぼ８，０００に対して１６，０００サイクル ）である。 第８図は、ガスタービンエンジンで使用される構造用の外部および内部リング 間のインタフェースで、面の構造に対するサイクリック寿命を比較する、寸法付 けされていないグラフである。リング間の遷移での傾斜している側に対して、わ ずかに傾斜した側が大きく傾斜した側に変わるにつれて、サイクリック寿命の小 さな増加がある（テーパ、大きなバンドＲ、小さなバンドＲ）。小さな平たん（ フラット＜１／２バンドＲ）を導入することによって、サイクリック寿命が増す 。平たん部がバンド径Ｒの１／２に等しいか大きくなるにつれて、サイクリック 寿命は非常に増している。 第９図は、クラックがナイフエッジを通して成長するにつれて、径方向におけ るクラックの広がりを示すグラフである。各ラインは、クラックフロントが構造 物を通していくにつれて、前進するクラックフロントを示す。図示のように、ク ラックフロントの前縁は対称な円周面Ｐ₁に沿って動く。 ガスタービンエンジンの動作中は、回転翼アッセンブリは１分間に何千回転の 速度で回転する。たが応力が円周方向に連続であるシ ール片に発生する。シール片がシールランドに対して摩擦すると、摩擦力が熱を 発生するとともに、たが応力に熱的機械的応力を加える。クラックはシール片に おいて最後には形成される。クラックは最外側リング５０を通して広がる（一般 にフィンリング又はフィンと呼ばれる）。クラックがリングの上流（第１の）側 ７６と下流（第２の）側に近づくとき、クラックは非常に速く広がる。クラック は外部リング（第３のリング５０）を通して内部リング（第２のリング４８）を 介して内部リングとのインタフェースまで速く動く。 クラックフロントは、交差する自由面（側７６，７８）に、常に直角である。 第２の面７４の結果として、クラックフロントは２つのリング間のインタフェー スで楕円形または円形である。これは、クラックをある寸法だけ成長させ、クラ ックを成長させるクラックの大きな長さにわたって歪エネルギーを発する。従っ て、形状要素は、クラックの成長を減少させ、構造物のサイクリック寿命を増加 させる。クラックが第２の（内部）リング４８内に下流方向に動くにつれて（第 ７図、曲線Ｂを参照）、クラックフロントは、結果、内部リングの上流および下 流側に到達する。この点で、クラックは、浅い楕円形（クラックの長さを短くす る）になり、かつ支持部材の方向により急速に動き始める。さらなる又は（第３ のリング）リングがあれば、クラックは同じ方法で進行する。 クラックが支持部材に到達するにつれて、クラックは再び内部リングに隣接す る平らな領域に交差し、クラックを再び楕円形にする。クラックが平らな面に交 差しかつこの平らな面に直角であるので、クラックフロントは円形で下流へ急速 に動く。クラックフロントが 円形であるので、クラックフロントの深さは最内側リングの厚さＴ₁のほぼ１／ ２に等しい。結局、支持部材は、内部リングの厚さよりも大きい厚さを持ってい るとともに、好ましくは内部リングの厚さＴ₁に等しいか大きい厚さを持ってい る。このことは、クラックが支持部材の上部面から下部面まで伸びないことを確 実にし、この方向での貫通クラックを避ける。 径方向に隣り合うリング間のインタフェースでの内部および外部リング（およ びそのような形状の第３のリング）の形状要素はクラックフロントを多寸法形状 にする。クラックフロントは全てのこれらの方向におけるエネルギーを発散しな ければならず、クラックフロントが成長する割合を減少させる。これにより、リ ングインタフェースでの検査基準が容易になるとともに、もし検査によってシー ルエレメントにおけるクラックの存在を見落としても、安全性が得られる。もし 、クラックフロントが例えば、最外側リングと中央のリング間の第１のインタフ ェースを通して進行しなければ、構造物には予測できる寿命が存在する。クラッ クフロントが第２のリングと第１のリング間の次のインタフェースに到達すると 、他の予測できる寿命がナイフエッジに存在する。これらの２つの検査によって クラックが発見されないことは、好ましいことではない。クラックの発見によっ て、回転翼アッセンブリは取り除かれ、突発事故の危険もなく修理が行われる。 これにより、構造物のサイクリック寿命の間に検査ができ、クラックが究極の故 障まで広がらないことを確実にできる。 発明は詳細な実施例について開示されているけれども、請求され た発明の精神と範囲を逸脱することなく、形状およびその詳細の種々な変形がで きることは当業者にとって理解できるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スタート，ロバート ジェラルド ジョア ナス アメリカ合衆国，コネチカット 06073, サウス グラストンベリー，メイン スト リート 835

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．円周方向に伸びる平面のまわりに配置されたリングを有し、機械の回転軸Ａ ｒのまわりに円周方向に伸びる回転機械用回転可能なシール素子であって、 軸Ａｒのまわりに円周方向に伸びかつ第１の方向におけるシール素子から外方 に伸びるとともに、円周方向に伸びる第１の側と、円周方向に伸び第１の側から 離間した第２の側、および第１の方向に測っての高さＨｉと円周方向に直角に測 定した第１の側と第２の側間の厚さＴｉを有し、第１の方向に面する第１の面を 有する内部リング、および 軸Ａｒのまわりに円周方向に伸びかつ前記内部リングの第１の面から第１の方 向に外方に伸びるとともに、円周方向に伸びる第１の側と、円周方向に伸びる第 ２の側、および前記第１の方向に面し、前記第１の方向に測った高さＨ₀と、円 周方向に対して直角に測った第１の側と第２の側間の厚さＴ₀だけ第１の面から 離間された第２の面を有する外部リング、によって構成され、 前記外部リングの第１と第２の側は、各々、バンド径Ｒ₀によって前記内部リ ングの第１の面に接合され、かつ内部リングの第１の面は、内部リングの第１の 側から間隔Ｓ₁だけ横方向に伸びるとともに内部リングの第２の側から間隔Ｓ₂だ け横方向に伸び、かつ間隔Ｓ₁とＳ₂にわたっては外部リングからは第１の方向に 対向しては伸びないとともに、 前記第１と第２のリング間のインタフェースの形状がリングを通 しての径方向のクラックの広がり割合に影響を及ぼす、ことを特徴とする、 回転機械用回転可能なシール素子。 ２．間隔Ｓ₁とＳ₂が、各々、バンド径Ｒ₀の１／２に等しいか大きいことを特徴 とする、特許請求の範囲第１項に記載の回転可能なシール素子。 ３．バンド径Ｒ₀が外部リングの厚さＴ₀の１／３よりも小さいか等しいことを特 徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の回転可能なシール素子。 ４．バンド径Ｒ₀が外部リングの厚さＴ₀の１／３よりも小さいか等しいことを特 徴とする、特許請求の範囲第２項に記載の回転可能なシール素子。 ５．円周方向に伸びる平面のまわりに配置されたリングを有し、機械の回転軸Ａ ｒのまわりに円周方向に伸びる回転機械用回転可能なシール素子であって、 軸Ａｒのまわりに円周方向に伸びるとともに面を有する支持部材と、 軸Ａｒのまわりに円周方向に伸びかつ第１の方向におけるシール素子から外方 に伸びるとともに、円周方向に伸びる第１の側と、円周方向に伸び第１の側から 離間した第２の側、および第１の方向に測っての高さＨｉと円周方向に直角に測 定した第１の側と第２の側間の厚さＴｉを有し、第１の方向に面する第１の面を 有する内部リング、および 軸Ａｒのまわりに円周方向に伸びかつ前記内部リングの第１の面 から第１の方向に外方に伸びるとともに、円周方向に伸びる第１の側と、円周方 向に伸びる第２の側、および前記第１の方向に面し、前記第１の方向に測った高 さＨ₀と、円周方向に対して直角に測った第１の側と第２の側間の厚さＴ₀だけ第 １の面から離間された第２の面を有する外部リング、によって構成され、 前記外部リングの第１と第２の側は、各々、バンド径Ｒｉによって前記支持部 材の面に接合され、かつ前記支持部材の面は、内部リングの第１の側のバンド径 から間隔Ｄ₁だけ横方向に伸びるとともに内部リングの第２の側のバンド径から 間隔Ｄ₂だけ横方向に伸び、 前記外部リングの第１と第２の側は、各々、バンド径Ｒ₀によって前記内部リ ングの第１の面に接合されているとともに、前記内部リングの第１の面は前記内 部リングの第１の側から間隔Ｓ₁だけ横方向に伸びるとともに、内部リングの第 ２の側から間隔Ｓ₂だけ伸び、かつ間隔Ｓ₁とＳ₂にわたっては外部リングからは 第１の方向に対向しては伸びないとともに、 前記第１と第２のリング間のインタフェースの形状がリングを通しての径方向 のクラックの広がり割合に影響を及ぼす、ことを特徴とする、 回転機械用回転可能なシール素子。 ６．間隔Ｓ₁とＳ₂が、各々、バンド径Ｒ₀の１／２に等しいか大きいことを特徴 とする、特許請求の範囲第５項に記載の回転可能なシール素子。 ７．バンド径Ｒ₀が外部リングの厚さＴ₀の１／３よりも小さいか等しいことを特 徴とする、特許請求の範囲第５項に記載の回転可能な シール素子。 ８．バンド径Ｒ₀が外部リングの厚さＴ₀の１／３よりも小さいか等しいことを特 徴とする、特許請求の範囲第６項に記載の回転可能なシール素子。 ９．横方向に伸びる間隔Ｄ₁とＤ₂が、各々、バンド径Ｒｉの１／２に等しいか大 きく、かつ間隔Ｄ₁とＤ₂にわたる支持部材の面は第１のリングから伸びないこと を特徴とする、特許請求の範囲第５項に記載の回転可能なシール素子。 １０．支持部材が、該支持部材に直角な方向に測っての厚さＴｓを有し、支持部 材の厚さＴｓはリングの厚さＴｉの１／２よりも大きいことを特徴とする、特許 請求の範囲第５項に記載の回転可能なシール素子。 １１．支持部材の厚さＴｓが内部リングの厚さＴｉよりも大きいか等しいことを 特徴とする、特許請求の範囲第１０項に記載の回転可能なシール素子。 １２．高さＨ₀と厚さＴ₀の割合が１．５より小さいか等しい（Ｈ₀／Ｔ₀≦１．５ ）であることを特徴とする、特許請求の範囲第５項に記載の回転可能なシール素 子。 １３．外部リングの第１と第２の側は、外方向に集まり、かつ７から１０度の範 囲にある側間の角度を有することを特徴とする、特許請求の範囲第５項に記載の 回転可能なシール素子。 １４．外部リングの第１と第２の側は、外方向に集まり、かつ７から１０度の範 囲にある側間の角度を有することを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の 回転可能なシール素子。 １５．円周方向に伸びる平面のまわりに配置されたリングを有し、機械の回転軸 Ａｒのまわりに円周方向に伸びる回転機械用回転可能なシール素子であって、 軸Ａｒのまわりに円周方向に伸びるとともに、面と、支持部材に対して直角な 方向に測定した厚さＴｓを有する支持部材と、 軸Ａｒのまわりに円周方向に伸びかつ第１の方向におけるシール素子から外方 に伸びるとともに、円周方向に伸びる第１の側と、円周方向に伸び第１の側に平 行な第２の側、および第１の方向に測っての高さＨ₁と円周方向に直角に測定し た第１の側と第２の側間の厚さＴ₁を有し、第１の方向に面する第１の面を有す る内部リングと、 軸Ａｒのまわりに円周方向に伸びかつ前記内部リングの第１の面から第１の方 向に外方に伸びるとともに、円周方向に伸びる第１の側と、円周方向に伸びると ともに第１の側に平行な第２の側、および前記第１の方向に面し、前記第１の方 向に測った高さＨ₀と、円周方向に対して直角に測った第１の側と第２の側間の 厚さＴ₀だけ第１の面から離間された第２の面を有する外部リングと、 第１の方向に面し、第１の方向において測定した高さＨ₂と、円周方向に対し て直角に測定した第１の側と第２の側間の厚さＴ₂だけ第１の面から離間されて いる第２の面と、 軸Ａｒのまわりに円周方向に伸び、第１の方向に第２の面から外方向に伸びる とともに、円周方向に伸びる第１の側と、円周方向に伸びる第２の側と、 第１の方向に測った高さＨ₃と円周方向に直角にして第２の面に 隣り合って測った第１の側と第２の側間の厚さＴ₃によって第２の面から離間さ れた第３の面によって構成され、 前記第３のリングの第１と第２の側は、外方に集まるとともに、７から１０度 の範囲にある前記各側間の角度を有し、 第１のリングの第１と第２の側は、各々、第１のリングの厚さＴ₁の１／３以 下か等しいバンド径Ｒ₁によって支持部材の面に接合され、支持部材の面は、第 １のリングの第１の側でバンド径から間隔Ｄ₁だけ横方向に伸びるとともに、第 １のリングの第２の側でバンド径から間隔Ｄ₂だけ横方向に伸び、これらの間隔 の各々はバンド径Ｒ₁の１／２に等しいか大きく、間隔Ｄ₁とＤ₂にわたって第１ のリングから伸びることはないとともに、支持部材の厚さＴｓは第１のリングの 厚さＴ₁より大きいか等しく、 第２のリングの第１と第２の側は、各々、第２のリングの厚さＴ₂の１／３よ りも小さいか等しいバンド径Ｒ₂によって第１のリングの第１の面に接合され、 第１のリングの第１の面は第１のリングの第１の側から間隔Ｓ₁だけ横方向に伸 びるとともに第１のリングの第２の側から間隔Ｓ₂だけ横方向に伸び、各間隔は バンド径Ｒ₂の１／２よりも大きいか等しくかつ間隔Ｓ₁とＳ₂にわたって第２の リングから第１の方向に対向して伸びることはなく、および 厚さＴ₁に対する高さＨ₃の割合は１．５よりも小さいか等しく（Ｈ₃／Ｔ₃≦１ ．５）、第３のリングの第１と第２の側は、各々、第２の面に隣り合う位置で測 った第３のリングの厚さＴ₃の１／３より小さいか等しいバンド径Ｒ₃によって第 ２のリングの第２の面に接合され、第２のリングの第２の面は第２のリングの第 １の側から間 隔Ｐ₂だけ横方向に伸びるとともに第２のリングの第２の側から間隔Ｐ₂だけ横方 向に伸び、これらの間隔の各々は、バンド径Ｒ₃の１／２に等しいか大きく、か つ間隔Ｐ₁とＰ₂を越えて第３のリングから第１の方向に対向して伸びない、 ことを特徴とする回転機械用回転可能なシール素子。