JPS5996438A - 回転シ−ル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回転シール装置に係る。

カーボンシール構造体に於ては、回転速度及び／又は圧
力条件の関数として閉弁する常開の回転弁を組込むこと
により、潤滑されたシール要素とシールプレートとの間
より半径方向内方へ漏洩したオイルが、回転弁と回転す
るシールプレートと、の間に捕捉され、遠心力によりシ
ール装置を囲繞する軸受コンパートメントへ強制的に戻
され、これにより回転速度及び／又は圧力降下が小さい
場合にオイルの漏洩が発生することが防止されるように
なっている。

ガスタービンエンジンに於ては、軸受を囲繞する軸受コ
ンパートメントは種々の型式のシール装置により軸の周
りにてシールされている。かがるシール装置の一つとし
て、湿潤面カーボンシール装置が知られており、かかる
カーボンシール装置に於ては軸上に該軸と共に回転する
環状のカーボンシールプレートが装着されており、該シ
ールプレートはばね及び空気圧によりシールプレートに
対し軸線方向に押付けられた状態にて保持された固定さ
れたカーボンシール要素に係合するラジアル面（半径方
向に延在する而）を有している。シールプレート及びカ
ーボンシール要素の互いに共働するシール面（ラジアル
面）はその摩擦及び摩耗を抑制すべく潤滑される。

カーボンシール装置のシール面を湿潤するために使用さ
れるオイルの一部は互いに共働するシール面の間よりシ
ールとそのシール装置が装着され゛た軸との間の空間へ
漏出する。かかるオイルは除去されなければならず、か
かるオイルの除去を行うための種々の方法が採用されて
いる。オイルはシール装置を囲繞する軸受コンパートメ
ントより排出されるので、シール装置と軸との間の空間
より軸受コンパートメント内へ直接オイルを導（ことが
望ましい。またシール装置と軸との間の空間より軸受コ
ンパートメントへ至るオイルの流れは機械的装置を使用
することなく発生１−ることが望ましい。

本発明は、機械的な装置を用いることなくシール装置と
軸との間の空間より軸受コンパートメントへオイルを導
くよう構成された回転シール装置を提供することを目的
としている。

本発明の一つの特徴は、回転速度及び／又は圧力に応答
してシールプレートに形成され軸受コンパートメントへ
通ずる環状溝及びオイル通路へ漏洩したオイルを導く弁
要素が使用されるということである。

本発明の他の一つの特徴は、弁要素がオイルの除去を効
果的に行うための偏向手段を有するよう形成されている
ということである。

本発明によれば、シールプレート（一般に軸上に装着さ
れ、軸と共に回転し、シールプレート及びこれと共働す
る固定されたシール要素の互いに係合するシール面へオ
イルを供給するためのオイル供給通路を内部に有してい
る）は、固定されたカーボンシール要素のシール面の外
縁より半径方向内方にてシールプレートのシール面に形
成された溝よりシールプレートを貫通してシールプレー
トの外縁部まで延在する他の複数個の通路を有している
。エンジンが運転されると、シールプレートが回転する
ことによりそれらの通路に流入するオイルに遠心力が作
用し、これによりオイルがシール装置を囲繞する軸受コ
ンパートメント内へ半径方向外方へ圧送される。シール
プレートはそのシール面の内縁部に、オイルを収集し漏
洩したオイルが通過する通路と連通ずる環状溝を有して
おり、また通常の状態に於ては開弁じて漏洩したオイル
の通過を許す可撓性を有する回転弁が設けられており、
該回転弁は回転速度及び／又は圧力又はその両者が所定
の値になったとき閉弁するようになっている。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。

図示の実施例はガスタービンエンジンに適用されたもの
であり、ガスタービンエンジンは一部のコンプレッサブ
レードと一部のタービンブレードとを連結する軸２を有
している。軸２上には軸受のインナレース４が装着され
ており、該インプレースはシールプレートへオイルを供
給するための複数個の軸線方向溝６を有している。軸受
要素８がインナレース４とアウタレース１０との間に配
５− 置されており、アウタレース１０は該アウタレースと筒
状部１６との間に支持体として配置された減衰リング１
４を介して軸受支持体１２より支持されている。

また軸２上にはインナレース４の一端に於てシールプレ
ート２０が装着されており、該シールプレートはその外
周縁近傍に半径方向に延在するシール面２２を有してい
る。シールプレート２０のボア２３には溝６の一端に近
接した位置にて切欠２４が設けられており、該切欠はシ
ールプレートを貫通して切欠２４よりシール面２２まで
延在するようシールプレートに設けられたオイル通路２
６へ溝６より受けたオイルを供給するようになっている
。オイル通路２６はエンジンが運転されている時には遠
心力によりオイルが切欠２４よりシール面２２へオイル
が圧送されてシール面が潤滑されるよう半径方向外方へ
傾斜して延在している。

シールプレート２０はインナレース４とスリーブ２８と
の間にて軸２上にクランプされており、スリーブ２８は
その外周縁にシールフィン３０を６− 有している。これら三つの要素、即ちインナレース４、
シールプレー１−２０、スリーブ２８は、それらが軸２
の軸線方向に不動でありＨ軸と共に回転し得るよう図に
は示されていない適宜な手段により軸２上に固定的に保
持されている。

シールプレート２０と共働する環状のカーボンシール要
素３２がフランジ３６を有するスリーブ３４内に担持さ
れており、カーボンシール要素３２はシールプレート２
０のシール面２２と共働する半径方向に延在するシール
面３８を有している。

このカーボンシール要素３２は円筒状内周面４０を有し
ており、該円筒状内周面の直径はシール面３８の中央部
の直径とほぼ同一の直径であることが好ましい。

カーボンシール要素３２は支持ハウジング４２により軸
２の周りの所定の位置に支持されており、支持ハウジン
グ４２はボルト４４により軸受支持体１２に固定されて
おり、円筒部４６を有している。円筒部４６の内周面４
８はシールフィン３０に間近に近接してこれより隔置さ
れており、円筒部４６の外周部５０はカーボンシール要
素３２の内周面４０と係合するビス１〜ンリング５４を
受Ｇプる１Ｆ４５２を有している。かくしてカーボンシ
ール要素３２は軸線方向に運動可能であり、これにより
シール面２２及び３８は軸線方向に配設されたばね６２
により互いに接触した状態に保持されるようになってい
る。

シールプレート２０及び回転弁７２は、互いに共働する
シール面２２及び３８の内縁部に於ては、それらが互い
に係合するシール面間より漏洩したオイルを受ける環状
溝５６を構成するような形状に形成されている。またシ
ールプレート２０は溝５６の底面よりシールプレート２
ｏの外縁部まで延在し、これによりシール装置を囲繞す
る軸受コンパートメント６０と連通す゛る幾っかの傾斜
通路５８を有している。軸受コンバートメンｈ　６０は
エンジンの運転中にはその内部に収集されたオイルを除
去サベく掃気される。シールプレート２゜に設けられた
溝５６は、その溝に導かれたオイルを遠心力による圧送
によって軸受コンパートメント６０へ戻すための圧力水
頭が発生されるよう配置されている。

作動に於ては、高圧のシール空気がシールフィン３０の
図にて右側へ供給され、この高圧のシール空気はシール
フィン３０を通過してカーボンシール要素３２とスリー
ブ２８との間の空間へ流入し、このシール空気の圧力及
びばね６２の作用によりカーボンシール要素３２がシー
ルプレート２０に押付けられた状態に保持され、これに
よりシール面２２及び３８が互いに接触した状態に保持
される。

溝６の半径方向外方の表面はシールプレートへ向かうに
つれて軸２の軸線より離れる方向へ傾斜しているので、
オイルは溝６の一端より供給され遠心力により溝６に沿
って強制的に流される。かくして溝６内へ流入したオイ
ルは遠心力によって通路２６へ導かれ且通路２６を経て
流され、互いに係合するシール面２２及び３８を潤滑す
る。互いに係合するシール面２２及び３８の間より溝５
６へ漏出したオイルは通路５８内に作用する遠心−９＝ 力によって半径方向外方へ圧送され、更に軸受コンパー
トメント６０内へ吐出される。この作用は軸受コンパー
トメント６０内に成る圧力が存在する場合にも発生する
。軸受コンパートメント６０内の圧力は一般にはシール
フィン３０へ供給されるシール空気の圧力はど高くはな
い。通路５８は通路２６と交差することがないよう、第
２図に示されている如く通路２６より周縁方向に隔置さ
れている。

通路２６内のオイルはシールプレート２０を冷却しまた
シール面２２及び３８を潤滑するために使用される。こ
のことを達成するためには、オイルは十分な流量にて供
給されなければならない。

シール面２２に於ける通路２６の端部には周縁方向に延
在する短い溝６６が設けられている。これらの溝６６は
軸受コンパートメント６０に通ずる半径方向通路６８と
連通している。かくして冷却の目的で通路２６、溝６６
、通路６８を経てオイルが連続的に流れ、また溝６６内
のオイルはシール面２２及び３８をＷＩＪ滑する作用を
なす。

−１０＝ 本発明によれば、スリーブ２８の端部とシールプレート
２０との間には環状の弁要素（回転弁）７２の内縁部７
０がサンドイッチ状に介装されており、弁要素７２は半
径方向外方へ延在」ノて環状溝５６及びシール面２２の
一部に重なっている。

弁要素７２を横切る圧力降下が十分な値であり及び／又
は軸線方向に延在する錘７６により発生される遠心力に
より補助される弁要素７２の回転速度が十分な値である
場合には、弁要素７２は閉弁される。

弁要素７２の環状の側面には環状溝５６内へ平径方向内
方へ延在する尖鋭な突起８０が設けられており、該突起
はオイルの流れを環状溝５６内へ偏向させる作用をなす
。開弁状態にある弁要素７２を通って流れる空気により
オイルが環状１１１５６内へ流入することが補助される
。

以上の説明より、シールプレート２０に設けられた孔５
８は弁要素７２とシールプレートとの間を通過する空気
流を零又は僅かに負の圧力降下に維持するポンプとして
作用することが理解されよう。回転速度及びシール装置
を横切る圧力降下がオイルの漏洩を阻止するに十分な値
である場合には、弁要素７２は閉弁し、これにより孔５
８を紅で軸受コンパートメント６０内へ多量の空気が漏
洩することが阻止される。弁要素７２により形成される
シールプレート２０との間の間隙、孔５８の数及び大き
さ、錘７６の大きざを適宜に選定することにより、回転
速度及び圧力時下が所定の条件にあるとき弁要素７２が
閉弁するようにすることができる。

第４図に示された弁要素８０’は、一体的に設けられた
ナイフェツジ形のリップ８２が半径方向外方へ延在して
カーボンシール要素３２の内周面に係合するよう構成さ
れた弁要素の他の一つの実施例である。

本発明は、オイルの漏洩を阻止することに関し比較的効
率が悪く、湿潤面シールのデザイン及び機能を含み、従
って■圧力降下が高い場合には漏洩溝を経て高温のガス
が漏洩することにより湿潤面溝が炭化され、■高温度に
於ける作動によりシールプレートにシートチェックが発
生され、■シール装置を通過する空気の漏洩量が増大し
、■オイルの流量を増大させる必要がある等の問題があ
る従来の既存の漏洩防止溝に置き換わるものである。上
述の弁は湿潤面シールとの関連で使用されるよう構成さ
れているが、この弁はオイルがしたたり落ちる問題が発
生ずる場合には乾燥面シールとの関連で使用されてもよ
い。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であること
は当業省にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を組込まれた軸受／シール相立体を弁が
閉弁された状態にて示す断面図である。 第２図はオイル通路を示すシールプレートの拡大部分正
面図である。 第３図は第１図に示された軸受／シール組立体の要部を
弁が開弁された状態にて示す拡大部分面１３− 面図である。 第４図は弁要素の伯の一つの実施例を示す拡大部分断面
図である。 ２・・・軸、４・・・インナレース、６川軸線方向溝。 ８・・・軸受要素、１０・・・アウタレース、１２・・
・軸受支持体、１４・・・減衰リング、１６・・・筒状
部、２０・・・シールプレート、２２・・・シール面、
２３・・・ボア。 ２４・・・切欠、２６・・・オイル通路、２８・・・ス
リーブ。 ３０・・・シールフィン、３２・・・カーボンシール要
素。 ３４・・・スリーブ、３６・・・７ランジ、３８・・・
シール面、４０・・・内周面、４２・・・支持ハウジン
グ、４４・・・ボルト、４６・・・筒状部、４８・・・
内周面、５０・・・外周面、５２・・・溝、５４・・・
ピストンリング、５６・・・溝、５８・・・傾斜通路、
６０・・・軸受コンバートメンｉ−，６２・・・ばね、
６６・・・溝、６８・・・半径方向通路、７０・・・端
部、７２・・・弁要素、７６・・・錘、８０・・・突起
、８２・・・リップ 特許出願人　　ユナイテッド・チクノロシーズ・コーポ
レイション 代　　理　　人　　　弁　　理　　士　　　明　　石　
　昌　　毅１４−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転軸と、該回転軸と共に回転し得るよう前記回転軸に
   固定的に取付られラジアル面を有する円形の回転シール
   要素と、前記ラジアル面と係合する相補的ラジアル面を
   有し静止状態に固定された静止要素と、前記ラジアル面
   へ潤滑オイルを供給づるオイル通路と、前記回転軸より
   半径方向へ延在して前記回転シール要素の前記ラジアル
   面の一部に重なり且前記回転シール要素の前記ラジアル
   面に形成された環状溝に重なり通常の状態に於ては前記
   環状溝より隔置された自己作動型の弁要素と、前記自己
   作動型の弁要素上に設けられ成る所定の回転速度に到達
   したとき前記回転シール要素の前記ラジアル面に当接す
   るよう前記弁要素を位置決めする手段とを有する回転シ
   ール装置。