JP2000310342A - 回転機械のフローティングシール - Google Patents
回転機械のフローティングシールInfo
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- Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
- Sealing Of Bearings (AREA)
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Abstract
を改善する。 【解決手段】 タービンのタービンロータ1の外周面に
設けられるフローティングシール20は、円環状のシー
ル部材13と、シール部材13を外側から取り囲む環状
の保持部材21と、シール部材13の低圧側半径方向面
に接する支持手段30を有し、支持手段30は、シール
部材13の低圧側側面に正面が当接して密封摺動面を形
成する環状ホルダー33と、一端がホルダー33の背面
に連接され他端が環状の保持部材21に固定された円筒
状スリーブ31とから形成される。
Description
機、タービン等の回転機械に関し、特にそこに用いられ
るフローティングシールに関する。
り扱う流体をシールするため、フローティングシールが
使用されている。これをタービンを例にして説明する
と、図5において、回転体としてのタービンロータ1
が、ラジアル軸受3,5により半径方向に支持され、ス
ラスト軸受7によって軸方向に支持されている。タービ
ンロータ1の外面には、多段の動翼9が円周方向に並ん
で配設されている。そして、動翼9を駆動する作動流体
をシールするフローティングシール11がタービンロー
タ1の両端側の適所に設けられている。フローティング
シール11の詳細構造が図6に示されているが、タービ
ンロータ1のシール面を取り囲んで円環状のシール部材
13が設けられ、更にシール部材13の外側部を受け入
れる環状溝が形成された保持部材15が固定側に設けら
れている。そして、タービンロータ1とシール部材13
の内周面との間に隙間hが設けられ、この隙間hによっ
て発生する流体圧による浮上力P(図7参照)によっ
て、求心作用が発生し、タービンロータ1に対しシール
部材13が同軸的に位置される。更に、シール部材13
には、車室内の高圧PIと外部の低圧POとの流体差圧
(PI−PO)が作用し、保持部材15の環状端面17に
シール部材13の一方の側面が押し付けられる。このよ
うにして、シール部材13と保持部材15との間には隙
間が無く、更に隙間hは所定の最小隙間に維持されてシ
ールが為される。
部材と保持部材の接触端面において、シール部材のフロ
ーティング作用に際し摩擦力が発生する。そして、機械
の長期間使用などによってその接触端面が荒れ、摩擦係
数が増大すると、図7に示すような摩擦力Fが浮上力P
より大きくなり、シール部材が保持部材の端面に固定さ
れた状態となる。このような状態では、タービンロータ
とシール部材が接触して損傷したり、隙間hの量が最適
値より大きくなって適正なシール作用が得られないこと
になる。本発明は、このような問題を解決するために為
されたものであり、長期に亙ってフローティングシール
部材のフローティング作用が得られて、シール性能が低
下しない回転機械のフローティングシールを提供するこ
とを課題とする。
め、本発明によれば、回転機械のフローティングシール
は、回転機械のロータなどの回転体の外周面に所定の隙
間を有して遊嵌された円環状シール部材と、そのシール
部材を外側から取り囲む環状保持部材と、前記シール部
材の一方の半径方向面に接する支持手段を有し、その支
持手段が該シール部材の低圧側側面に正面が当接して密
封摺動面を形成する環状ホルダーと、一端が該ホルダー
の背面に連接され他端が前記環状保持部材に固定された
円筒状弾性スリーブとから形成されていることを特徴と
する。なお、前述の円筒状弾性スリーブがベローズ形状
に形成されると、円環状のシール部材の半径方向移動を
更に容易に許容して有利である。
明の実施形態を説明する。尚、前述の従来装置に関する
図面を含め、全図に亘り同一部材には同一の符号を付す
こととする。先ず、図1を参照するに図示しない軸受に
より回転自在に支持されたタービンロータ1の端部に
は、フローティングシール面1aが形成され、これを囲
んで円環状のシール部材13が設けられる。このシール
部材13の内径は、フローティングシール面1aとの間
に好適な隙間が形成されるように僅かに大きい値となっ
ている。図示しないケーシング側に固定された環状保持
部材21内周端側には、環状空間23が形成され、この
中にシール部材13の外側部分を収容している。環状空
間23は図示のように段付きの形状になっており、支持
手段30の弾性円筒状スリーブ31の一端部が、シール
部材13から離れた内側面に固定されている。円筒状ス
リーブ31の他端は、シール部材13の側面に当接する
摺動面を備えた環状ホルダー33に繋がっている。環状
ホルダー33の構造を更に説明すると、シール部材13
の低圧側側面に当接する摺動面33a,シール部材13
の外周面の外側に突出してシール部材13の半径方向移
動を規制するリップ部33b及び均圧孔33cを有して
いる。更に環状ホルダー33は、摺動面33aの外側に
環状凹み33dを有し、均圧孔33cに繋がっている。
ール20の作用を図2を参照して説明する。回転流体機
械の運転中、内側には高圧PI,外側には低圧POが発生
する。この差圧により、シール部材13は低圧側に押さ
れて摺動面33aに押し付けられ、その面間に隙間は無
くなる。環状凹み33d内の流体は均圧孔33cから外
部に流出するので、シール部材13と環状ホルダー33
との良好な接触は妨害されない。このため、高圧の流体
がシール部材13の内周面とフローティングシール面1
aとの間に入り込み、シール部材13に芯合わせ作用が
生じて、シール部材13とタービンロータ1とが同軸状
態になる。即ち、シール部材13の内周面とフローティ
ングシール面1aとの間の隙間量が全円周に亙り一様と
なり、良好なシールが得られる。摺動面33aが円滑な
間は、シール部材13の半径方向変位は阻止されない。
しかしながら、運転が進み、摺動面33aの摩擦力が大
きくなると、浮上力Pに対して大きな摩擦抵抗力が作用
する。然るに、本実施例によれば、円筒状スリーブ31
が弾性を有するように形成されているので、浮上力Pに
より2点鎖線の位置から実線位置に移動する。このよう
な円筒状スリーブ31の変形により、シール部材13の
内周面とタービンロータ1のフローティングシール面1
aとの間の隙間が全円周において一様となり、良好なフ
ローティングシール作用が得られる。
材に当接する環状ホルダーを支持する支持手段に弾性円
筒状スリーブを用いたが、図3及び図4に示すように、
ベローズ部材51を使用しても良い。この場合、支持手
段50は、環状ホルダー53と薄い金属板から形成され
たベローズ部材51とから形成され、ベローズ部材51
の右端(図において)は前述の円筒状スリーブ31と同
様に保持部材41に固定される。保持部材41の環状空
間43と摺動面53a,リップ53b,均圧孔53c及
び環状凹み53dを持つ環状ホルダー53は、前述の実
施形態の環状空間23と環状ホルダー33にそれぞれ対
応するものであり、細部の形状寸法は異なるものの同様
の機能を有する。そして、ベローズ部材51は、右側の
固定端を基端として半径方向に曲げ変形(撓み変形)を
生じ易いばかりでなく軸方向にも凹み易いので、シール
部材13の半径方向及び軸方向の変位を徒に拘束せずに
環状ホルダー53をこれに追従させる。このため、前述
の実施形態の場合と同様に、摺動面53aの摩擦抵抗力
が大きくなっても、適切に変形してシール部材13の芯
合わせ作用を確実に行わしめると共に、摺動面53aと
シール部材13の低圧側側面との密着を確実にし、良好
なシール性能を確保できる。
タービンロータ等の回転体に浮動状態で設けられるシー
ル部材を、半径方向に撓み易い円筒状スリーブ又はベロ
ーズ部材を有する支持手段により半径方向に支持したの
で、支持手段とシール部材との間に働く摩擦抵抗力が大
きくなってもシール部材の芯合わせ作用を妨げないか
ら、長期に亙って良好なフローティングシール性能を維
持することができる。
る。
示す部分断面図である。
である。
タの概念図である。
ーティングシールを示す部分断面図である。
を説明する作用説明図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 回転体の外周面に所定の隙間を有して遊
嵌された円環状シール部材と、該シール部材を外側から
取り囲む環状保持部材と、前記シール部材の一方の半径
方向面に接する支持手段を有する回転機械のフローティ
ングシールであって、 前記シール部材の低圧側側面に正面が当接して密封摺動
面を形成する環状ホルダーと、一端が該ホルダーの背面
に連接され他端が前記環状保持部材に固定された円筒状
弾性スリーブとから前記支持手段が形成されていること
を特徴とする回転機械のフローティングシール。 - 【請求項2】前記支持手段の円筒状弾性スリーブがベロ
ーズ形状に形成されていることを特徴とする請求項1記
載の回転機械のフローティングシール。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP11993899A JP3912926B2 (ja) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | 回転機械のフローティングシール |
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| JP11993899A JP3912926B2 (ja) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | 回転機械のフローティングシール |
Publications (2)
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-
1999
- 1999-04-27 JP JP11993899A patent/JP3912926B2/ja not_active Expired - Fee Related
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