JPH0241394Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、蒸気タービン等の回転流体機械に用
いられるラビリンスシール装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のラビリンスシール装置としては、第３図
（第４図の−矢視断面図）および第４図（第
３図の−矢視断面図）に示すものや、第５図
（第６図の−矢視断面図）および第６図（第
５図の−矢視断面図）に示すものがあり、い
ずれも回転流体機械における静止体１と回転体２
との間に、全体としてリング状のラビリンスシー
ル３が介装されている。

そしてラビリンスシール３は、複数の円弧状シ
ール片３ａで構成され、各シール片３ａが板バネ
としての押圧バネ４で軸心方向へ押圧されること
により、シール片３ａ相互が密着し合つて、同シ
ール片３ａと回転体２との間に所定の微小隙間ｇ
が形成されるようになつている。

したがつて、シール片３ａの先端が回転体２に
接触した場合には、バネ４の押圧力に抗してシー
ル片３ａが持ち上げられ、その接触圧が軽減され
るようになつている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところで上述のような従来のラビリンスシール
装置では、各シール片３ａと回転体２との微小隙
間ｇは調節することができない。

そこで、十分なシール機能を持たせるため微小
隙間ｇを極力小さく設定しておくと、前述のシー
ル片３ａと回転体２との接触が生じやすくなり、
摩耗により微小隙間ｇが拡大して、シール能力の
低下を来たすという問題点がある。

特に蒸気タービンの作動初期の危険速度通過時
における振動および車室の過渡的熱変形がラビリ
ンスシール３の回転体２への接触をもたらすよう
な場合には、上述のシール能力の低下が著しくな
る。

また組立の際、回転体２とラビリンスシール３
との間の隙間を広げる必要があるので、定常運転
時にシール性能を低下させるおそれがあり、十分
なシール性能を確保するためには、ラビリンスシ
ール３のフインの列を増さなければならず、これ
に伴い回転体２の軸方向の長さが長くなるという
問題点が生じる。

本考案は、これらの問題点の解決をはかろうと
するもので、ラビリンスシールを半径方向に移動
調整できるようにすることにより、たとえば回転
体との接触を起こしやすい起動時には、ラビリン
スシールを回転体からやや遠ざけて、前述の微小
隙間を大きくし、定常運転状態ではラビリンスシ
ールを回転体に近づけ、上記微小隙間をできるだ
け小さくできるようにして、漏洩損失の防止をは
かり、かつラビリンスシール自体の摩耗も防止で
きるようにした、ラビリンスシール装置を提供す
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

このため本考案のラビリンスシール装置は、回
転流体機械における回転体と同回転体の外側の静
止体との間にラビリンスシールをそなえ、同ラビ
リンスシールが複数の円弧状シール片で構成され
て、これらのシール片を上記回転体から遠ざける
方向に付勢するバネが設けられるとともに、上記
回転流体機械の定常運転時に上記シール片を上記
バネに抗して上記回転体へ接近させるべく、上記
シール片の外周面と上記静止体との間に空間部が
形成されて、同空間部が、上記の静止体と回転体
との間の隙間に連通され、かつ、同空間部が、バ
ルブ付き流路を介し低圧部に接続されていること
を特微としている。

〔作 用〕

上述の本考案のラビリンスシール装置では、複
数の円弧状シール片に分割されたラビリンスシー
ルが、各シール片をバネにより回転体から遠ざけ
る方向に付勢されているので、初期振動および車
室の過渡的熱変形によるシールと回転体との接触
を起こす恐れのある起動時には、シールと回転体
との隙間が十分に保たれる。

そして、接触の起こる恐れの少ない定常運転時
には、上記シール片の外周面と静止体との間に形
成された空間部における圧力が、静止体と回転体
との間の隙間における圧力よりも高くなるので、
その圧力差により各シール片は上記バネに抗して
回転体へ近づけられるようになり、これにより十
分なシール機能が得られるようになる。

〔実施例〕

以下、図面により本考案の一実施例としてのラ
ビリンスシール装置について説明すると、第１図
はその要部を示す断面図（第２図の−矢視断
面図）、第２図は右半部に第１図のａ−ａ矢
視断面を示すとともに左半部に第１図のｂ−
ｂ矢視断面を示す断面図である。

第１，２図に示すように、本考案のラビリンス
シール装置においても、従来の装置と同様に、タ
ービンのごとき回転流体機械における静止体１と
回転体２との間に、複数の円弧状シール片３ａ，
３ｂ，…に分割されたラビリンスシール３が装着
されているが、本装置では特に静止体１とラビリ
ンスシール３との間に、各シール片３ａ，３ｂ，
…を回転体２から遠ざける方向に付勢する波型板
状のバネ４が設けられている。

また各シール片３ａ，３ｂ，…の外周面と静止
体１との間には空間部１２が形成されており、同
空間部１２は、静止体１と回転体２との隙間１３
に、小隙間ｃを有する絞り部１２ａを介して連通
されている。

さらに本装置では空間部１２に連通する連通孔
６ａが静止体１に形成されて、同連通孔６ａに
は、この回転流体機械の内部の低圧部７にバルブ
８を介して通じる管路９が接続されている。この
管路９は、他のシール片空間部へ通じる静止体１
の連通孔６ｂにも接続されるようになつている。

なお、各シール片３ａ，３ｂ，…は、バネ４を
受けるための凸条３４をそなえるほか、バネ４に
付勢されて回転体２から遠ざかる方向の限界を規
制するストツパー３１を、静止体１と係合しうる
ようにそなえている。

また各シール片３ａ，３ｂは、回転体２へ接近
する方向の限界を規制するストツパー３３を、静
止体１と係合しうるようにそなえている。

静止体１は、第１，２図に示すごとく、バネ４
を受けるためのバネ受け１１をそなえている。

各シール片３ａ，３ｂ，…は、第２図に示すよ
うに、一方の端部における一対の突起３６，３７
の相互間の凹部に、隣接する他方の端部の凸部３
５を嵌合させるようにして組合わされており、こ
れによりラビリンスシール３の径の拡大および縮
小が許容されるようになつている。

本考案のラビリンスシール装置は上述のように
構成されているので、この回転流体機械の不使用
時には、そのラビリンスシール３の各シール片３
ａ，３ｂ，…が、バネ４により常時回転体２から
遠ざかる方向に付勢されて、ストツパー３１によ
る限界位置に保持される。

そして、この回転流体機械の作動初期には、バ
ルブ８が開放状態に保たれ、これにより低圧部７
からの低圧流体が空間部１２に導入される。一
方、隙間１３における圧力は、この回転流体機械
の作動に伴つて上昇するので、この隙間１３にお
ける高い圧力と空間部１２における低い圧力との
圧力差により、各シール片３ａ，３ｂ，…は、回
転体２から遠ざかる状態でのストツパー３１によ
る限界位置に確実に保たれる。

なお、空間部１２と隙間１３とは絞り部１２ａ
を介して連通されているので、上述の圧力差は効
率よく保たれるようになる。

このように各シール片３ａ，３ｂ，…が回転体
２から遠ざかつた位置に保たれることにより、こ
の回転流体機械の作動初期の危険速度通過時にお
ける振動や車室の過渡的熱変形によるラビリンス
シール３の回転体２への接触が十分に防止される
のである。

ついで、この回転流体機械が定常運転状態にな
つて、回転体２の回転が安定状態になると、バル
ブ８は閉じられて、空間部１２には隙間１３から
の比較的高い淀み圧が導かれ、シール片３ａ，３
ｂ，…と回転体２との間における漏洩流体の速い
流れによる比較的低い圧力よりも、空間部１２の
圧力の方が高くなる。

したがつて各シール片３ａ，３ｂ，…は、バネ
４に抗して回転体２へ接近させられるようにな
り、その微小隙間ｇはストツパー３３による限界
状態まで十分に狭くなつて良好なシール効果が得
られるのである。

その際、絞り部１２ａは、隙間１３における淀
み圧の変動を遮断して、空間部１２における比較
的高い圧力の状態を安定よく維持するのに寄与す
ることができる。

〔考案の効果〕

以上詳述したように、本考案のラビリンスシー
ル装置によれば、回転体とシールとの微小隙間を
回転流体機械等の運転状況に応じて調節できるの
で、次のような利点が得られる。

(1) 回転流体機械の回転数上昇・下降の際の危険
速度通過時において回転体の振動が大きくなつ
ても、回転体とラビリンスシールとの接触が起
こらないので、その接触時に生じる回転体の曲
がりや、それによる振動、シールの摩耗等が回
避される。

(2) 回転流体機械の過渡的運転状態では静止部に
不均一な温度分布が生じて、その非軸対称な変
形による回転体との接触が起きやすく、(1)項と
同様な問題が生じるが、これも本考案の装置で
は回避できる。

(3) 回転流体機械の組立てに際して回転体とラビ
リンスシールとの間に余分な隙間を与える必要
がないので、ラビリンスシールの漏れ損失を小
さくでき、したがつて機械の効率改善がはかれ
る。

(4) 回転体とラビリンスシールとの間の微小隙間
を調節するためにバネと流体機械内部の流体の
圧力差とが用いられているので、全運動時を通
じ何ら外部からエネルギーや信号を供給する必
要がなく、また自動的に微小隙間が変更される
ので、自己完結型の制御ができ、したがつてメ
インテナンスフリーとなり、かつ信頼性および
耐久性が高くなる。

(5) 回転流体機械内部の流体の圧力差がラビリン
スシールの駆動源として利用されるので、環境
条件の制約を受けることがない。

(6) 回転流体機械の不使用時やその起動時には、
各シール片がバネの作用で回転体から遠ざけら
れた状態に保持されるので、各シール片の損傷
を十分に回避することができる。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は本考案の一実施例としてのラビリ
ンスシール装置を示すもので、第１図はその要部
を示す断面図（第２図の−矢視断面図）、第
２図は右半部に第１図のａ−ａ矢視断面を示
すとともに左半部に第１図のｂ−ｂ矢視断面
を示す断面図であり、第３，４図は従来のラビリ
ンスシール装置の一例を示すもので、第３図はそ
の要部を示す断面図（第４図の−矢視断面
図）、第４図は第３図の−矢視断面図であり、
第５，６図は従来のラビリンスシール装置の他の
例を示すもので、第５図はその要部を示す断面図
（第６図の−矢視断面図）、第６図は第５図の
−矢視断面図である。 １……回転流体機械の静止体、２……回転体、
３……ラビリンスシール、３ａ，３ｂ……シール
片、４……バネ、６ａ，６ｂ……連通孔、７……
回転流体機械の内部の低圧部、８……バルブ、９
……管路、１１……バネ受け、１２……空間部、
１２ａ……絞り部、１３……隙間、３１，３３…
…ストツパー、３４……凸条、３５……凸部、３
６，３７……突起、ｃ……小隙間、ｇ……微少隙
間。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 回転流体機械における回転体と同回転体の外側
   の静止体との間にラビリンスシールをそなえ、同
   ラビリンスシールが複数の円弧状シール片で構成
   されて、これらのシール片を上記回転体から遠ざ
   ける方向に付勢するバネが設けられるとともに、
   上記回転流体機械の定常運転時に上記シール片を
   上記バネに抗して上記回転体へ接近させるべく、
   上記シール片の外周面と上記静止体との間に空間
   部が形成されて、同空間部が、上記の静止体と回
   転体との間の隙間に連通され、かつ、同空間部
   が、バルブ付き流路を介し低圧部に接続されてい
   ることを特徴とする、ラビリンスシール装置。