JPS62118166A - Sealing device with gas-lubricated sliding seal - Google Patents

Sealing device with gas-lubricated sliding seal

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Publication number
JPS62118166A
JPS62118166A JP22396786A JP22396786A JPS62118166A JP S62118166 A JPS62118166 A JP S62118166A JP 22396786 A JP22396786 A JP 22396786A JP 22396786 A JP22396786 A JP 22396786A JP S62118166 A JPS62118166 A JP S62118166A
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JP
Japan
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sealing
sealing device
sliding ring
gas
pressure
Prior art date
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Pending
Application number
JP22396786A
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Japanese (ja)
Inventor
エーリツヒ・シユリーアマン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
A EE G KANISU TOURUBIINENFUABU
A EE G KANISU TOURUBIINENFUABURIIKU GmbH
Original Assignee
A EE G KANISU TOURUBIINENFUABU
A EE G KANISU TOURUBIINENFUABURIIKU GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by A EE G KANISU TOURUBIINENFUABU, A EE G KANISU TOURUBIINENFUABURIIKU GmbH filed Critical A EE G KANISU TOURUBIINENFUABU
Publication of JPS62118166A publication Critical patent/JPS62118166A/en
Pending legal-status Critical Current

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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
    • F16J15/447Labyrinth packings
    • F16J15/4472Labyrinth packings with axial path
    • 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
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3404Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal
    • F16J15/3408Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal at least one ring having an uneven slipping surface
    • F16J15/3412Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal at least one ring having an uneven slipping surface with cavities

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

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ガス潤滑された滑動シールを有するソール装
置であって、2つのシール面のウチの一方に半径方向で
羽根状に延びる凹部が成形されている形式のものに関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a sole device having a gas-lubricated sliding seal, in which a recess extending radially in the form of a vane is formed on one of the two sealing surfaces. Regarding the format of

従来の技術 極端な条件下、特に高い周速度、高い圧力及び高い温度
(例えばタービンにおいて生じるような)にさらされる
軸をシールするために、従来はラビリンスシールだけし
か使用されていなかった。何故ならば、炭素材料よシ成
るブシュ及びその他の、軸と機械的に接触する滑動する
シール部材は、前記のような極端な条件に耐えられない
か若しくは短かい耐用年数しか得られないからである。
BACKGROUND OF THE INVENTION In the past, only labyrinth seals have been used to seal shafts exposed to extreme conditions, particularly high circumferential speeds, high pressures and high temperatures (such as occur in turbines, for example). This is because bushings and other sliding seals made of carbon materials that are in mechanical contact with the shaft cannot withstand such extreme conditions or have a short service life. be.

シーリング液体と協働するその他の無接触式の軸シール
装置は、温度の高い場合には使用できない。また、ラビ
リンスシールにおいても比較的高い裂断損失が生じるこ
とを考慮しておく必要がある。
Other non-contact shaft sealing devices that cooperate with sealing liquids cannot be used at high temperatures. Additionally, it is necessary to take into account that labyrinth seals also experience relatively high tearing losses.

x 7 x −、クランパツク(Fa、 Cranpa
c )の特別号、「構造一部材一方法」の「ガス潤滑さ
れたシール」、1985年1月、80〜81ページによ
れば、ガス潤滑された滑動リングシールが開示されてい
る。この滑動リングシールは、所定の回転数を越えると
無接触で作業し、裂断損失は非常にわずかである。
x 7 x -, Cranpa
c) special issue of ``Structural Components and Methods'', ``Gas Lubricated Seals'', January 1985, pages 80-81, gas lubricated sliding ring seals are disclosed. This sliding ring seal operates without contact above a certain rotational speed and has very low tearing losses.

発明が解決しようとする問題点 しかしながら前記公知のガス潤滑された滑動リングシー
ルは、回転数が低い場合(運動開始時若しくはスイッチ
オフ時において必然的に生じる)に乾いた摩擦が生じる
という欠点を有している。何故ならばガス潤滑膜の形成
は所定の回転数を前提としているからである。このよう
な乾いた摩擦は、硬い材料(例えばヴオルフラムカーバ
イト)と柔軟な材料(例えば硬炭素)とを互いに滑動さ
せることKよっである程度解決されるが、このような硬
い材料は、極端な条件、特に高い温度に耐えることがで
きない。従ってこのようなガス潤滑された滑動リングシ
ールば、例えばタービン等におけるような極端な負荷の
生じる所には使用できない。
Problem to be Solved by the Invention However, the known gas-lubricated sliding ring seals have the disadvantage that dry friction occurs at low rotational speeds (which necessarily occur at the start of movement or at switch-off). are doing. This is because the formation of a gas lubricant film is predicated on a predetermined rotational speed. Although such dry friction can be overcome to some extent by sliding a hard material (e.g. wolfram carbide) and a soft material (e.g. hard carbon) over each other, such hard materials cannot withstand harsh conditions, especially high temperatures. Therefore, such gas-lubricated sliding ring seals cannot be used where extreme loads occur, such as in turbines, for example.

そこで本発明の課題は、前記のようなガス潤滑された滑
動リングシールを改良して低い回転数範囲においても摩
擦を受けないようにすることである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to improve such a gas-lubricated sliding ring seal so that it is friction-free even in the low rotational speed range.

問題点を解決するための手段 前記課題を解決した本発明によれば、2つのシール面が
第1の位置で所定の間隙を有していて、第2の位置でガ
ス潤滑膜を介して互いに滑動するようになっており、前
記第1の位置は非作業状態にあって、バイドロスタテイ
ンクなガス潤滑膜がまだ形成されていない回転数範囲内
にある。
Means for Solving the Problems According to the present invention, which solves the problems described above, two sealing surfaces have a predetermined gap at the first position, and are connected to each other through a gas lubricating film at the second position. The first position is in a non-operating state and is in a rotational speed range in which a birostatic gas lubrication film has not yet formed.

作用 本発明によれば、乾いた摩擦がもはや生じることがない
ので、シール面を有する2つの滑動リングのだめの材料
を選択すれば、摩擦の生じる不都合な運転時の特性を考
慮する必要はない。
Operation According to the invention, dry friction no longer occurs, so that by selecting the material of the reservoir of the two sliding rings with sealing surfaces, there is no need to take into account the unfavorable operating characteristics that lead to friction.

材料の選択は、希望する運転条件に応じて行なわれる。The selection of materials is made depending on the desired operating conditions.

こうして、200m/Sまでの周速度、250バールま
での圧力、55o0cまでの温度、つ−g例えばタービ
ンの運転条件下においてシール装置を設けることができ
る。このシール装置は、部品を交換するための分解作業
コストが高いタービンにおいて、たびたび交換しなくて
も済む程度に必要な耐用年数を有している。
In this way, it is possible to provide a sealing arrangement at circumferential speeds of up to 200 m/s, pressures of up to 250 bar, temperatures of up to 55°C, for example under operating conditions of a turbine. This sealing device has the necessary service life to avoid frequent replacement in turbines where disassembly costs for replacing parts are high.

タービン及びコンプレッサたタービンを使用する場合、
低回転数範囲において滑動リングが摩擦を受けないとい
う事実は次のような特別な意味をもっている。
When using a turbine and compressor,
The fact that the sliding ring is friction-free in the low speed range has the following special significance.

タービン及び部分的にはコンプレッサも、スイッチオフ
後に回転させる必要がある。つまり損傷の原因となる温
度の重複及びひいては機械のゆがみを避けるために、タ
ービン及びコンプレッサは低回転数で回転せしめられる
。このような回転は大きい機械においては一日中に及ぶ
こともあシ、これは、もし滑動リングクールのシール面
が乾燥摩擦せしめられると経済的に許容できない程度の
摩耗を惹き起こすことになる。
The turbine and partly also the compressor need to be rotated after being switched off. In other words, the turbine and compressor are rotated at low speeds in order to avoid temperature overlaps that could cause damage and thus distortion of the machine. Such rotations can last for a whole day on large machines, and can cause economically unacceptable levels of wear if the sealing surfaces of the sliding ring coolers are subjected to dry rubbing.

本発明によれば、ガス潤滑膜を形成するために十分でな
い回転数においてシール面が互いに接触しない程度の間
隔を維持するように配慮されている。所定の回転数を越
えると、半径方向に延びる羽根状の凹部のポンプ作用に
よってノ・イドロダイナミツクな圧カキ−が生せしめら
れる。この所定の回転数を上回わる回転数範囲において
は、本発明による装置は2つのシール面を互いに押しつ
け、これによってハイドロダイナミックな圧カキ−は、
2つのシール面間にハイドロスタティックなガス潤滑膜
を生せしめるように作用する。このようなガス潤滑膜は
著しく安定性がちって、最高の表面特性を与えなければ
ならないシール面が%、□001111!程度の間隔を
互いに保って滑動し合うことを可能にする。これによっ
て、ラビリンスシールによるよシも漏れ率は著しく小さ
くなる。回転数が低くなると、ガス潤滑膜がかき取られ
る前にシール面は本発明の装置によって再び互いに引き
離される。
According to the present invention, care is taken to maintain a spacing such that the sealing surfaces do not come into contact with each other at a rotation speed that is not sufficient to form a gas lubricating film. When a predetermined rotational speed is exceeded, a hydrodynamic pressurization is produced by the pumping action of the radially extending vane-like recesses. In a speed range above this predetermined speed, the device according to the invention presses the two sealing surfaces together, so that the hydrodynamic pressure oyster
It acts to create a hydrostatic gas lubricant film between the two sealing surfaces. Such gas-lubricated films have a markedly low stability, and the sealing surface must provide the best surface properties. This allows them to slide around each other while maintaining a certain distance from each other. This significantly reduces the leakage rate compared to labyrinth seals. At lower rotational speeds, the sealing surfaces are again separated from each other by the device of the invention before the gas lubricant film is scraped off.

実施態様 本発明の実施態様によれば、シール面の位置変化は、外
部からシール装置に作用する力によって得られるように
なっている。このために、ガス潤滑膜形成に作用するハ
イドロダイナミックな圧カキ−が形成されたかどうかが
確認される。これは所定の回転数において行なわれるが
、この所定の回転数は、半径方向に延びる羽根状の凹部
の形成、滑動リングの直径及びガス又は蒸気の性質に基
づいている。この回転数はセンサ(例えば回転するマー
キングを電子的に検出する)によって直接検出される。
Embodiment According to an embodiment of the invention, the change in position of the sealing surface is obtained by a force acting on the sealing device from the outside. For this purpose, it is confirmed whether a hydrodynamic pressure key that acts on the formation of a gas lubricant film has been formed. This takes place at a predetermined rotational speed, which is dependent on the formation of the radially extending vane-like recesses, the diameter of the sliding ring and the nature of the gas or steam. This rotational speed is detected directly by a sensor (for example electronically detecting the rotating marking).

次いでこのセンサを介してシール面の位置が変化せしめ
られる。シール面の位置変化は、機械式、油圧式又は空
圧式の力伝達装置によって行なわれる。特にガス又は蒸
気タービンにおいては圧力下にあるガス若しくは高い負
荷を受けている蒸気がエネルギ伝達手段及び伝達媒体と
して使用される。
The position of the sealing surface is then changed via this sensor. The change in position of the sealing surface is effected by a mechanical, hydraulic or pneumatic force transmission device. Particularly in gas or steam turbines, gas under pressure or steam under high stress is used as energy transmission means and transmission medium.

一方の方向の位置変化は、別の方向の位置変化と同様に
、別の圧力差において得られる。このような調整のヒス
テリシスは構造的に生ぜしめられるか又は、例えば迅速
なしゃ断時における安全性の理由によシ望まれている。
A change in position in one direction, as well as a change in position in another direction, is obtained at a different pressure difference. Such regulating hysteresis can be caused structurally or is desired for safety reasons, for example in the event of rapid disconnection.

しかしながらこのようなヒステリシスは、回転数が、ガ
ス潤滑膜がかき取られる範囲内にある時に2つのシール
面間のギャップが開放せしめられる条件内で常に変化し
なければならない。
However, such hysteresis must always vary within conditions such that the gap between the two sealing surfaces is opened when the rotational speed is within the range where the gas lubricant film is scraped off.

所定の回転数と同時にガス又は蒸気の所定の圧力が得ら
れる機械においては、シール面の位置変化は有利には圧
力を検出するセンサによって生せしめられるが、この時
には、外圧及びより低い圧力範囲に対するしゃ断しよう
とする媒体の圧力差が検出される。このような手段は、
圧力上昇に伴って弁が開放してからタービンの回転数が
定格回転数に上昇せしめられるタービンにおいて特に適
している。所定の回転数に応じた圧力差を下回わると、
シール面は再びその第1の位置にもたらされる。シール
装置は、所定の圧力差が得られた時に、この圧力がシー
ル面の位置変化を直接生せしめるように構成することも
できる。
In machines in which a given pressure of gas or steam is available at the same time as a given rotational speed, the change in the position of the sealing surface is preferably brought about by means of a pressure-detecting sensor; The pressure difference in the medium to be shut off is detected. Such means are
It is particularly suitable for a turbine in which the rotational speed of the turbine is increased to the rated rotational speed after the valve is opened as the pressure increases. When the pressure difference falls below the specified rotation speed,
The sealing surface is again brought to its first position. The sealing device can also be constructed in such a way that when a predetermined pressure difference is achieved, this pressure directly causes a change in the position of the sealing surface.

シール面の位置変化を生せしめる別の可能性は、直接又
は補助エネルギによって位置変化を生ぜしめる遠心力セ
ンサによって得られる。
Another possibility for producing a change in the position of the sealing surface is provided by centrifugal force sensors which produce a change in position either directly or by means of auxiliary energy.

高い方の圧力側にシーリング蒸気若しくはシーリングガ
ス装置を設けることによって、シール装置の作用確実性
及び耐用年数が高めら°れる。
By providing a sealing steam or sealing gas device on the higher pressure side, the operational reliability and service life of the sealing device is increased.

何故ならばこれによって、汚れ粒子がシール面(最高の
表面特性を有している)に達することが避けられるから
である。有利にはシーリング蒸気若しくはシーリングガ
スはフィルターによって浄化される。
This is because dirt particles are prevented from reaching the sealing surface (which has the best surface properties). The sealing vapor or sealing gas is preferably purified by means of a filter.

シール装置の高圧側に軸ラビリンスシールを設けること
によって、シーリングガス若しくはシーリング蒸気装置
は、圧力がシールしようとする媒体の圧力をやや上まわ
る程度に調節される。これによって、シールしようとす
る媒体の浄化されていない部分をシール面から完全に離
すことができる。軸ラビリンスシールを低圧側に設ける
ことによって、両ンール面間にギャップが維持されてい
る運転範囲におけるシーリングガス若しくはシーリング
蒸気の必要量は著しく減少される。
By providing an axial labyrinth seal on the high pressure side of the sealing device, the sealing gas or sealing steam device is regulated such that the pressure is slightly above the pressure of the medium to be sealed. This allows the unpurified portion of the medium to be sealed to be completely separated from the sealing surface. By providing the axial labyrinth seal on the low pressure side, the required amount of sealing gas or steam is significantly reduced in the operating range where a gap is maintained between the two noll surfaces.

本発明によるシール装置は特にタービン及びコンプレッ
サに適している。何故ならば、低い回転数範囲において
はしゃ断しようとする低い圧力が生じ、これによってこ
の運転範囲におけるシール面間のギャップは不都合な作
用を受けることなく、特に漏れ損失は、付加的なラビリ
ンスシールを使用することによって減少されるからであ
る。通常運転時には、シール装置を設けることによって
漏れ損失は減少され、ひいては効率は高められる。
The sealing device according to the invention is particularly suitable for turbines and compressors. This is because in the low speed range there is a low pressure that tends to break off, so that the gap between the sealing surfaces in this operating range is not adversely affected and, in particular, leakage losses can be reduced by using an additional labyrinth seal. This is because it decreases with use. During normal operation, by providing a sealing device, leakage losses are reduced and thus efficiency is increased.

タービン及びコンプレッサにシール装置ヲ使用する場合
、有利には、シール面に流体膜が付着する危険性がある
間、2つのシール面が第2の位置へ移行することは阻止
される。これに関連して、所定の温度及び凝縮物形成が
測定される。また、スイッチオンから所定の時間が経っ
てから流体膜の形成が確実に避けられる機械において時
間遅延部材を設けることも可能である。
When using sealing devices in turbines and compressors, it is advantageous to prevent the two sealing surfaces from moving into the second position, while there is a risk of a fluid film adhering to the sealing surfaces. In this connection, certain temperatures and condensate formations are measured. It is also possible to provide a time delay element in the machine in which the formation of a fluid film is reliably avoided after a predetermined time has elapsed since switching on.

凝縮物の集まるすべての箇所に凝縮物を導出するための
排水溝及び孔を付加的に設けるとよい。
Drains and holes for draining condensate may be additionally provided at all points where condensate collects.

本発明のシール装置をタービンに設ける場合、シール面
を特に、耐熱性の硬い材料より形成すると有利である。
When the sealing device according to the invention is installed in a turbine, it is advantageous if the sealing surfaces are made of a particularly heat-resistant hard material.

2つのシール面がどの運転状態においても接触しないよ
うにすることによって、例えば2つのシール面のだめに
鋼を使用することができる。
For example, steel can be used for the reservoir of the two sealing surfaces, by ensuring that the two sealing surfaces do not come into contact in any operating state.

作動ミスが生じる場合のための安全手段として、シール
面に非常用層を設けると有利である。
As a safety measure in case of a malfunction, it is advantageous to provide an emergency layer on the sealing surface.

実  施 例 次に図面に示した実施例について本発明の構成を具体的
に説明する。
Embodiment Next, the structure of the present invention will be specifically explained with reference to an embodiment shown in the drawings.

軸3に固く接続された回転可能な滑動リング4にはシー
ル面1が設けられており、このシール面1は半径方向に
延びる羽根状の凹部を備えた範囲を有している。この羽
根状の凹部は、所定の回転数に達するとノ・イドロダイ
ナミツクな圧カキ−を形成する。この圧カキ−は、ゾー
ル面2とシール面1の範囲1“とが前記ガス潤滑膜で互
いに滑動し合うように作用する。この時に、ケーシング
5に回動不動しかしながら軸方向ではしゆう動可能に接
続された滑動リング6のシール面2が、外周に一様に分
割して配置されたばね7のばね力によって滑動リング4
の面1に当てつけられる。ガス潤滑膜は前記シール面1
と2とが互いに接触し合うのを妨げる。
A rotatable sliding ring 4, which is rigidly connected to the shaft 3, is provided with a sealing surface 1, which has a region with radially extending vane-like recesses. This wing-shaped recess forms a hydrodynamic pressure oyster when a predetermined rotational speed is reached. This pressure key acts so that the sol surface 2 and the range 1'' of the seal surface 1 slide against each other on the gas lubricating film. The sealing surface 2 of the connected sliding ring 6 seals the sliding ring 4 by the spring force of the spring 7 arranged uniformly on the outer circumference.
It can be applied to side 1 of The gas lubricating film is on the sealing surface 1.
and 2 are prevented from coming into contact with each other.

ガス潤滑膜が形成されない回転数範囲ではセンサ(図示
せず)によって弁(図示せず)が開放される。これによ
って圧力下にあるガス又は高圧の蒸気10が室18に流
入する(矢印方向で)。するとアキシャルピストンリン
グブシュ8がしゆう動せしめられて、突起部11が不動
の滑動リング6をばね7のばね力に抗して引張り、こう
してシール面1と2との間のギャップを開放する。回転
数が所定の値を越えるとセンサが弁を排気に切換えて、
ガス若しくは蒸気10の圧力が失なわれる。するとげね
7が、不動の滑動リング6を回転可能な滑動リング4に
再び押し当てる。ダイナミックな負荷をまつだ〈受けな
いか又はわずかにしゆう動せしめられるシール部材19
,20.21は装置をシールするためのものである。
A valve (not shown) is opened by a sensor (not shown) in a rotational speed range in which a gas lubricant film is not formed. This causes gas under pressure or steam 10 at high pressure to flow into chamber 18 (in the direction of the arrow). The axial piston ring bushing 8 is then moved, and the projection 11 pulls the stationary sliding ring 6 against the spring force of the spring 7, thus opening the gap between the sealing surfaces 1 and 2. When the rotation speed exceeds a predetermined value, a sensor switches the valve to exhaust,
The pressure of the gas or steam 10 is lost. The barb 7 then presses the stationary sliding ring 6 against the rotatable sliding ring 4 again. Sealing member 19 that is not subject to dynamic loads or is subject to slight movement.
, 20.21 are for sealing the device.

開口15は、前記作用を有するシーリングガス若しくは
シーリング蒸気を供給するためのものである。一方の軸
ラビリンスシール16は高圧側に配置シール装置に前方
接続されていて、他方の軸ラビリンスシール17は低圧
側に配置(後方接続)されており、これらのシール作用
は前述の通りである。排水溝22及び孔23は凝縮物を
導出するためのものである。
The opening 15 is for supplying a sealing gas or a sealing vapor having the above-mentioned effect. One axial labyrinth seal 16 is located on the high-pressure side and is forwardly connected to the sealing device, and the other axial labyrinth seal 17 is located on the low-pressure side (rearly connected), the sealing action of which is as described above. Drainage channel 22 and hole 23 are for draining condensate.

第2図には、シールしようとする媒体の圧力変化によっ
てシール面の位置変化が自動的に行なわれる変化実施例
が示されている。
FIG. 2 shows a variant embodiment in which the position of the sealing surface changes automatically as a result of changes in the pressure of the medium to be sealed.

軸3に固く接続された回転可能な滑動リング4にはシー
ル面1が設けられており、このシール面1は半径方向に
延びる羽根状の凹部1′を備えた範囲を有している。こ
の半径方向に延びる羽根状の凹部1′は所定の回転数に
達するとハイドロダイナミックな圧カキ−を形成する。
A rotatable sliding ring 4, which is rigidly connected to the shaft 3, is provided with a sealing surface 1, which has a region with a radially extending vane-like recess 1'. These radially extending vane-shaped recesses 1' form a hydrodynamic pressure cage when a predetermined rotational speed is reached.

この圧カキ−は、シール面2とシール面1の範囲1“と
が前記ガス潤滑膜で互いに滑動し合うように作用する。
This pressure key acts in such a way that the sealing surface 2 and the area 1'' of the sealing surface 1 slide against each other on the gas lubricating film.

この時に、ケーシング5に回動不能しかしながら軸方向
でしゆう動可能に接続された滑動リング6のシール面2
が、圧力P1′。
At this time, the sealing surface 2 of the sliding ring 6, which is connected to the casing 5 so as to be non-rotatable but movable in the axial direction.
However, the pressure is P1'.

P2′及びばね12の力に抗してリング14及び滑動リ
ング6に作用する圧力P1によって滑動リング4のシー
ル面1に当てつけられる。これによってガス潤滑膜がシ
ール面1と2との接触を妨げる。この普通の運転状態で
は漏れ損失はわずかであるので圧力P1′が圧力P1を
著しく下回ることはない。何故ならば、ラビリンスシー
ル13はガスが貫流する時にだけ大きい圧力差を生ぜし
めるからである。圧力P1の力と、圧力P1′及びP2
′の力並びにばね12のばね力との約9合いは、シール
面1“とシール面2との間の圧力P2′つまシガス潤滑
膜の圧力は、両シール面間の間隔が減少すると著しく大
きく上昇しこれに対して両シール面間の間隔が犬きくな
ると著しく犬きく下降することによって得られる。
It is applied against the sealing surface 1 of the sliding ring 4 by the pressure P1 acting on the ring 14 and the sliding ring 6 against the force of P2' and the spring 12. The gas lubricating film thereby prevents contact between the sealing surfaces 1 and 2. Under this normal operating condition, the leakage losses are so small that the pressure P1' does not fall significantly below the pressure P1. This is because the labyrinth seal 13 produces a large pressure difference only when gas flows through it. Force of pressure P1 and pressures P1' and P2
The force between the sealing surfaces 1'' and 2'' and the spring force of the spring 12 are about 9 degrees, so that the pressure between the sealing surfaces 1'' and 2'', P2', and the pressure of the gas lubricating film increases significantly as the distance between the two sealing surfaces decreases. This is achieved by rising and, on the other hand, increasing the distance between the two sealing surfaces and lowering it significantly.

このような約9合い状態と、シールの閉鎖時、つまシシ
ール面が第1の位置から第2の位置への切換えられる状
態とは次の点で異なっている。
The approximately 9-in-one state differs from the state in which the tab seal surface is switched from the first position to the second position when the seal is closed in the following points.

すなわち、圧力差p1−p2の時にシール面1と2との
間のギャップを通ってガスが漏れ出ることによって、ラ
ビリンスシール13の絞す作用に基づいて、圧力P1を
著しく下回ゎる大きな圧力降下が生ぜしめられ、圧力P
1の力がシール面1、2を、圧力P1′及びP 2/並
びにばね12のばね力に抗して圧縮する。
That is, due to the gas leaking through the gap between the seal surfaces 1 and 2 at the time of the pressure difference p1-p2, a large pressure significantly lower than the pressure P1 is generated due to the throttling action of the labyrinth seal 13. A drop occurs and the pressure P
A force of 1 compresses the sealing surfaces 1, 2 against the pressures P1' and P2/ and against the spring force of the spring 12.

シールの開放時(第1の位置を占める)においては、圧
力P1は例えばタービンがスイッチオフされた時に下降
する。圧力P1′はこの瞬が圧力P1にほぼ相当する。
When the seal is open (occupies the first position), the pressure P1 drops, for example when the turbine is switched off. The pressure P1' almost corresponds to the pressure P1 at this moment.

ガス潤滑膜の圧力p2’は、ばね12のばね力と協働し
てシールを開放させるように作用する。この時に、滑動
リング6と固く結合されたリング14がずらされること
によってシール面1と2との間のギャップが再び開放さ
れる。
The pressure p2' of the gas lubricating film acts in conjunction with the spring force of the spring 12 to open the seal. At this time, the gap between the sealing surfaces 1 and 2 is opened again by displacing the ring 14, which is firmly connected to the sliding ring 6.

ダイナミックな負荷をまったく受けないか又はわずかに
しゆう動せしめられるシール部材19.21は装置をシ
ールするためのものである。
Sealing elements 19.21, which are not subjected to any dynamic loads or are allowed to move only slightly, are for sealing the device.

開口15は、前記と同じ作用を有するシーリングガス若
しくはシーリング蒸気を供給するためのものである。一
方の軸ラビリンスシール16は高圧側に配置シール装置
に前方接続されていて、他方の軸ラビリンスシール17
は低圧側に配置(後方接続)されている。これらのシー
ルの作用は前述の通シである。
The opening 15 is for supplying a sealing gas or vapor having the same effect as described above. One axial labyrinth seal 16 is located on the high pressure side and is forwardly connected to the sealing device, and the other axial labyrinth seal 17
is located on the low pressure side (backward connection). The operation of these seals is as described above.

効果 以上のように本発明のシール装置は、低回転数範囲、つ
まシ潤滑膜が形成されない時でも乾いた摩擦が生じるこ
とはないので、シール面を有する2つの滑動リングのた
めの材料を選択すれば、摩擦の生じる不都合な運転時の
特性を考慮する必要がないという利点を有している。従
って本発明のシール装置はタービンにも使用することが
できる。
Effect As described above, the sealing device of the present invention does not cause dry friction even in the low rotation speed range and when no lubricating film is formed, so the materials for the two sliding rings with sealing surfaces are selected. This has the advantage that there is no need to take into consideration the unfavorable operating characteristics that cause friction. The sealing device of the invention can therefore also be used in turbines.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の第1実施例によるシール装置の概略的
な部分縦断面図、第2図は第2実施例によるシール装置
の概略的な部分縦断面図である。
FIG. 1 is a schematic partial vertical sectional view of a sealing device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic partial vertical sectional view of a sealing device according to a second embodiment.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、ガス潤滑された滑動シールを有するシール装置であ
つて、2つのシール面(1、2)のうちの一方に半径方
向で羽根状に延びる凹部(1′)が成形されている形式
のものにおいて、前記2つのシール面(1、2)が第1
の位置で所定の間隙を有していて、第2の位置でガス潤
滑膜を介して互いに滑動するようになつており、前記第
1の位置は非作業状態にあつて、ハイドロスタティック
なガス潤滑膜がまだ形成されていない回転数範囲内にあ
ることを特徴とする、ガス潤滑された滑動シールを有す
るシール装置。 2、シール面(1、2)の位置変化が、外部からシール
装置に作用する力によつて得られる、特許請求の範囲第
1項記載のシール装置。 3、油圧式の力伝達装置が設けられている、特許請求の
範囲第2項記載のシール装置。 4、空圧式の力伝達装置が設けられている、特許請求の
範囲第2項記載のシール装置。 5、圧力下にあるガス又は高圧蒸気によつて力の伝達が
行なわれる、特許請求の範囲第4項記載のシール装置。 6、半径方向に延びる羽根状の凹部(1′)を有する一
方のシール面(1)が、軸(3)に接続された回転可能
な滑動リング(4)に配属されており、他方のシール面
(2)が、ケーシング(5)に回動不能しかしながら軸
方向しゆう動可能に接続された不動の滑動リング(6)
に配属されており、該不動の滑動リング(6)が外周に
一様に分配されたばね(7)によつて第2の位置に押し
つけられており、保持部材(9)を有するアキシャルピ
ストンリングブシュ(8)が駆動媒体(10)によつて
軸方向にしゆう動可能であつて、連行部材として働く突
起(11)が、不動の滑動リング(6)をばね(7)の
ばね力に抗して第2の位置にもたらす、特許請求の範囲
第1項から第5項までのいずれか1項記載のシール装置
。 7、所定の回転数に達したことをセンサが検出すると、
2つのシール面(1、2)の位置が変化せしめられる、
特許請求の範囲第1項から第6項までのいずれか1項記
載のシール装置。 8、2つのシール面(1、2)の位置が、しや断しよう
とする媒体内の圧力変化によつて変えられる、特許請求
の範囲第1項記載のシール装置。 9、高い方の圧力P1範囲と低い方の圧力P2範囲との
間の第1の所定の圧力差を上回わると、2つのシール面
(1、2)が第1の位置から第2の位置へ移行し、第2
の所定の圧力差P1−P2を下回ると前記シール面(1
、2)が再び第1の位置を占める、特許請求の範囲第8
項記載のシール装置。 10、半径方向に延びる羽根状の凹部(1′)を有する
一方のシール面が、軸(3)に接続された回転可能な滑
動リング(4)に配属されており、他方のシール面(2
)が、ケーシング(5)に回動不能しかしながら軸方向
しゆう動可能に接続された不動の滑動リング(6)に配
属されており、該不動の滑動リング(6)が外周に一様
に分配されたばね(12)によつて第1の位置に押しつ
けられており、不動の滑動リング(6)に接続されたリ
ング(14)にラビリンスシール(13)の一方の半部
が配置されていて、このラビリンスシール(13)が、
高い圧力P1が形成されている側でシール面(1、2)
の前方側に接続されており、所定の圧力差(P1−P2
)を上回わる時に、圧力P1によつてリング(14)及
び滑動リング(6)に作用する力が、ラビリンスシール
(13)及びシール面の側に作用するP1′及びP2′
並びにばね(12)の力よりも大きくなる、特許請求の
範囲第1項から第9項までのいずれか1項記載のシール
装置。 11、シール面(1、2)の位置変化が遠心力センサに
よつて生ぜしめられる、特許請求の範囲第7項記載のシ
ール装置。 12、高い方の圧力P1側のシールにシーリング蒸気若
しくはシーリングガス装置が設けられている、特許請求
の範囲第1項から第11項までのいずれか1項記載のシ
ール装置。 13、シーリング蒸気若しくはシーリングガスがフィル
ターによつて浄化される、特許請求の範囲第12項記載
のシール装置。 14、シーリングガス若しくはシーリング蒸気供給装置
(15)がシールしようとする空間に対して軸ラビリン
スシール(16)によつてシールされている、特許請求
の範囲第1項から第13項までのいずれか1項記載のシ
ール装置。 15、軸ラビリンスシール(17)がシール装置の低圧
側でこのシール装置に後方接続されている、特許請求の
範囲第1項から第14項までのいずれか1項記載のシー
ル装置。 16、タービン及びコンプレッサにシール部材として使
用されている、特許請求の範囲第1項から第15項まで
のいずれか1項記載のシール装置。 17、滑動リングの温度がセンサによつて測定され、こ
の滑動リングの温度が低すぎると、2つのシール面(1
、2)が第2の位置へ移行することが阻止される、特許
請求の範囲第16項記載のシール装置。 18、滑動リングシールに付着する凝縮物がセンサによ
つて測定され、この滑動リングシールに付着する凝縮物
が検出されている間、2つのシール面(1、2)が第2
の位置へ移行することが阻止される、特許請求の範囲第
16項記載のシール装置。 19、前記凝縮物が形成される危険性が存在する限り、
2つのシール面(1、2)が第2の位置へ移行すること
が時間遅延部材によつて阻止される、特許請求の範囲第
16項記載のシール装置。 20、シール装置に凝縮物が付着する箇所に、凝縮物を
導出するための排水溝(22)及び孔(23)が設けら
れている、特許請求の範囲第16項記載のシール装置。 21、前記シール面(1、2)が、耐熱性の硬い材料よ
り成つている、特許請求の範囲第1項から第20項まで
のいずれか1項記載のシール装置。 22、シール面(1、2)に非常用層が設けられている
、特許請求の範囲第21項記載のシール装置。
[Claims] 1. A sealing device having a gas-lubricated sliding seal, in which a recess (1') extending in the shape of a vane in the radial direction is formed on one of the two sealing surfaces (1, 2). In this type, the two sealing surfaces (1, 2) are the first
have a predetermined gap at a position, and at a second position they slide relative to each other via a gas lubricating film, and when the first position is in a non-working state, hydrostatic gas lubrication is applied. A sealing device with a gas-lubricated sliding seal, characterized in that it is in a rotational speed range in which no membrane has yet formed. 2. The sealing device according to claim 1, wherein the change in position of the sealing surfaces (1, 2) is obtained by a force acting on the sealing device from the outside. 3. The sealing device according to claim 2, which is provided with a hydraulic force transmission device. 4. The sealing device according to claim 2, which is provided with a pneumatic force transmission device. 5. The sealing device according to claim 4, wherein the force is transmitted by gas under pressure or high-pressure steam. 6. One sealing surface (1) with a radially extending vane-like recess (1') is assigned to a rotatable sliding ring (4) connected to the shaft (3), and the other seal A stationary sliding ring (6) whose surface (2) is non-rotatably but movably axially connected to the casing (5)
an axial piston ring bushing, which is assigned to a stationary sliding ring (6) and which is pressed into a second position by a spring (7) uniformly distributed on the outer circumference, and which has a retaining member (9); (8) is movable in the axial direction by means of the drive medium (10), and the projection (11) acting as a driving member forces the stationary sliding ring (6) against the spring force of the spring (7). 6. A sealing device according to any one of claims 1 to 5, wherein the sealing device is brought into a second position. 7. When the sensor detects that the predetermined rotation speed has been reached,
the positions of the two sealing surfaces (1, 2) are changed;
A sealing device according to any one of claims 1 to 6. 8. Sealing device according to claim 1, wherein the position of the two sealing surfaces (1, 2) is changed by pressure changes in the medium to be severed. 9. When a first predetermined pressure difference between the higher pressure P1 range and the lower pressure P2 range is exceeded, the two sealing surfaces (1, 2) move from the first position to the second position. Move to the second position
below a predetermined pressure difference P1-P2, the sealing surface (1
, 2) again takes the first position.
Sealing device as described in section. 10. One sealing surface with a radially extending vane-like recess (1') is assigned to a rotatable sliding ring (4) connected to the shaft (3), and the other sealing surface (2)
) are assigned to an immovable sliding ring (6) which is connected non-rotatably but axially movable to the casing (5), and which immovable sliding ring (6) is distributed uniformly around the outer circumference. one half of the labyrinth seal (13) is placed in a ring (14) which is pressed into a first position by a spring (12) and which is connected to an immovable sliding ring (6); This labyrinth seal (13) is
Sealing surfaces (1, 2) on the side where high pressure P1 is created
is connected to the front side of the
), the force acting on the ring (14) and the sliding ring (6) due to the pressure P1 acts on the labyrinth seal (13) and the side of the sealing surface P1' and P2'
10. The sealing device according to claim 1, wherein the force of the spring (12) is also greater than the force of the spring (12). 11. Sealing device according to claim 7, wherein the change in position of the sealing surfaces (1, 2) is produced by a centrifugal force sensor. 12. The seal device according to any one of claims 1 to 11, wherein the seal on the higher pressure P1 side is provided with a sealing steam or sealing gas device. 13. The sealing device according to claim 12, wherein the sealing vapor or sealing gas is purified by a filter. 14. Any one of claims 1 to 13, wherein the space to be sealed by the sealing gas or sealing steam supply device (15) is sealed by an axial labyrinth seal (16). The sealing device according to item 1. 15. Sealing device according to one of the claims 1 to 14, characterized in that an axial labyrinth seal (17) is connected rearwardly to the sealing device on the low-pressure side of the sealing device. 16. The sealing device according to any one of claims 1 to 15, which is used as a sealing member in a turbine and a compressor. 17. The temperature of the sliding ring is measured by a sensor, and if the temperature of this sliding ring is too low, the two sealing surfaces (1
, 2) are prevented from moving into the second position. 18. The condensate adhering to the sliding ring seal is measured by a sensor, and while the condensate adhering to the sliding ring seal is being detected, the two sealing surfaces (1, 2)
17. A sealing device according to claim 16, wherein movement to the position is prevented. 19. As long as there is a risk of the formation of said condensate,
17. Sealing device according to claim 16, wherein the transition of the two sealing surfaces (1, 2) into the second position is prevented by a time delay element. 20. The sealing device according to claim 16, wherein a drainage groove (22) and a hole (23) for draining condensate are provided at a location where condensate adheres to the sealing device. 21. The sealing device according to any one of claims 1 to 20, wherein the sealing surfaces (1, 2) are made of a heat-resistant hard material. 22. The sealing device according to claim 21, wherein the sealing surfaces (1, 2) are provided with an emergency layer.
JP22396786A 1985-09-23 1986-09-24 Sealing device with gas-lubricated sliding seal Pending JPS62118166A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01148173U (en) * 1988-04-04 1989-10-13
JPH0448466U (en) * 1990-08-28 1992-04-24
JPH04272405A (en) * 1991-02-28 1992-09-29 Toshiba Corp Shaft seal device of axial turbine

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5039113A (en) * 1990-01-17 1991-08-13 Eg&G Sealol, Inc. Spiral groove gas lubricated seal
DE69115966T2 (en) * 1990-03-28 1996-05-23 Sealol Process and system for active cooling of a dry-running gas seal
US5253876A (en) * 1990-03-28 1993-10-19 Eg&G Sealol, Inc. System and method for actively cooling dry-running gas seals
US5172918A (en) * 1992-04-28 1992-12-22 John Crane Inc. Secondary seal for gas turbines
DE4422594A1 (en) 1994-06-28 1996-01-04 Abb Patent Gmbh Condensation turbine with at least two seals for sealing the turbine housing
WO2000004309A1 (en) 1998-07-15 2000-01-27 Siemens Aktiengesellschaft Sealing system, especially for a rotary machine
EP1914387A1 (en) * 2006-10-19 2008-04-23 Siemens Aktiengesellschaft Turbomachine and turning method for a turbomachine
EP2048367A1 (en) * 2007-10-09 2009-04-15 Siemens Aktiengesellschaft Casing with cooling device for a process gas turbo compressor
CN105422863B (en) * 2015-12-10 2017-09-08 西安航天动力研究所 A kind of liquid oxygen pump sealer with assembled
DE102017219190B4 (en) * 2017-10-26 2022-12-29 Eagleburgmann Germany Gmbh & Co. Kg Gas-lubricated mechanical seal with improved protection against contamination
DE102020113068A1 (en) 2020-05-14 2021-11-18 Eagleburgmann Germany Gmbh & Co. Kg Mechanical seal arrangement for high temperature applications
NL2029488B1 (en) * 2021-10-22 2023-05-16 Univ Gent Rotation device, electric motor or electric generator, gear box, turbomachine, and flow control device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH509528A (en) * 1969-06-25 1971-06-30 Sulzer Ag Hydrostatic shaft seal
SE342677B (en) * 1971-02-16 1972-02-14 Stenberg Flygt Ab
DE2600505C3 (en) * 1976-01-08 1981-03-12 Klein, Schanzlin & Becker Ag, 6710 Frankenthal Hydrostatic shaft seal

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01148173U (en) * 1988-04-04 1989-10-13
JPH0448466U (en) * 1990-08-28 1992-04-24
JPH04272405A (en) * 1991-02-28 1992-09-29 Toshiba Corp Shaft seal device of axial turbine

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DE3533829A1 (en) 1987-04-02

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