JPH03163272A - 乾式ガスシール - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ケーシング壁を貫通して案内された回転する
軸のために軸方向の軸シールとして構或された乾式ガス
シールであって、シール面を持つシール体の支持体とし
て軸と一緒に回転する軸ブシュを備えており、かつガス
によってシール面へ圧着せしめられ、しかもガスで潤滑
される滑り面を持つ定置の滑りリングを備えており、か
つシール面と滑り面との間の、ガスを充填される間隙が
維持されるように構戊された形式のものに関する。

［従来技術］ 上記の形式の軸方向の軸シールは例えばＥＰ−Ｂ−１３
６７８から公知であり、かつこれは一定の圧力下にある
ターボ機械、例えばターボ形圧縮機またはタービンのケ
ーシング内室を軸の貫通ガイドの所で外部に対して、ま
たは中間室に対してシールして内室からの媒体の流出を
防止する役割をする。これは封止媒体としてガスを用い
て行なわれ、ガスは滑りリングの滑り面をシール面へ圧
着させ、したがって内室からのガスの流出を最小にする
。ガスを充填された間隙は同時にシールの無接触式作業
のために形或されている。この場合軸からの距離に殆ど
左右されない、数マイクロメータの幅を持つ一様な間隙
を維持することが努められている。

かかる間隙は圧力障害に際して閉じる傾向があり、シー
ル面と滑り面との不所望な接触に至ることがある。ガス
間隙の剛性を高めるためにシール間隙が外側へ向かって
、すなわち軸から離れるにしたがって拡大するようにし
たことによって上記の欠点を排除することが既に提案さ
れた。このいわゆる“ｖ″形によってより大きなガス剛
性（Ｇａｓｓｔａｉｆｉｇｋｅｉｔ）が達威され、その
結果より大きな反力が形或され、これは両面の接触を阻
止する。所望の″ｖ″形は各シ−ル部材の戊形とこれら
の協働によって得ることの、軸に隣接したゾーンにおい
て軸ブシュの環状面に支持されるように軸ブシュが構戊
され、他方ではシール体が外側で小さな間隙を形成して
いる。中央ゾーンにおいてＯ−パッキンリングが軸ブシ
ュ内へ挿入された。しかし封止ガス圧の作用時にＯ−リ
ングが間隙内で押しつぶされるので、損傷の危険があり
、それによりシール作用が損われる。他方では作用する
半径方向の力が定置の滑りリングを変形させ、そのため
に間隙の所望のＶ形が生じる。しかしかかるＶ形のシー
ル間隙は実地で要求される小さな構造長さでは制限付き
でのみ得られるにすぎない。

［発明が解決しようとする問題点Ｊ 本発明の課題は、冒頭に記載の形式の乾式ガスシールに
おいて外側へ向かって僅かに拡大したＶ形のシール間隙
を異なる要求と運転条件に合わせて得ることができるよ
うにすることであり、しかもシールが著しい構造上の変
化なしに所定のガス圧および軸の回転数で最適に作業す
られると同時に漏れはできる限り小さくなくてはならな
い。

［問題点を解決するための手段１ 上記の課題を解決するための本発明の手段はシール体と
軸プシュとの間であって、軸からの距離のほぼ中央の所
に弾性のパッキンリングが設けられており、パッキンリ
ングの内側に直接続いてシール体が同軸的なウェブを介
して軸ブシュに支持されており、そのためにパッキンリ
ングが直接ウェプの外面に圧着されており、かつ滑りリ
ングの内側部分の背面に軸方向に移動可能であって、し
かも滑りリングおよびケーシング壁もしくはこれと結合
された構造部材に対してシールされた支持リングが設け
られており、支持リングが内側の、軸に隣接したゾーン
において別の同軸的なウェブによって滑りリングの背面
へ押圧されており、かつこのウェブの、支持リングにお
ける軸からの距離が、ガス圧によって形成された、滑り
リングをシール体へ押圧する力が軸から離れるにしたが
ってシール間隙が拡大する方向に作用する合威力を与え
るように選択されていることである。

［発明の効果］ 合戊力の作用点が支持リングにおけるウェブの位置によ
って、すなわちウェブの、軸またはこの軸線からの距離
によって決められる。したがってこの位置の変更によっ
て故障時における間隙の閉鎖を妨げるように働く反力を
調節することができる。特に簡単な方法ではこれは支持
リングを異なる直径のウェブを異なる位置に有する支持
リングと交換することにより可能である。

［実施例］ 図示された実施例では軸ｌがシールされて（例えばター
ボ機械の）ケーシング壁２を貫通して相対的に高い圧力
１）Ｉの箇所から相対的に低い圧力ｐ．の箇所まで案内
されている。シールは軸ｌに嵌込まれた軸ブシュ３を備
えており、軸ブシュは外側にシール体５を支持している
。シール体は外側において円環状のシール面６を形成し
ている。有利にはシール体５は硬質金属、例えば炭化ケ
イ素または類似の滑り特性を持つ他の物質から製作され
ている。

軸プシュ３はラジアル面の中央部と内側の、軸に隣接し
た部分との間に軸ｌに対して同軸的な、環状のウェプ１
３を備え、ウェブにはシール体５が背面でもって支持さ
れており、他方シール体５は軸ブシュ３との間にウェブ
１３の内側と外側のゾーンにおいて最小の隙間を形成し
ている。ウェブ１３は外面１３’において軸プシュ３の
みぞ内に挿入されたＯ−リング状のパッキン８によって
直接取巻かれている。

ケーシング壁２の軸の貫通ガイドを形成する孔内ヘシー
ルホルダ２′が導入されている。シールホルダはケーシ
ング１１２の１部分を形或しており、かつシールホルダ
内には定置の、すなわち回転しない、ただし軸方向には
若干移動可能な滑りリング７が位置しており、滑りリン
グは内側を向いた側に良好な滑り特性を持つ物質、例え
ば炭素セラミック材料製の、対向して位置したシール面
６に向いた滑り面９′を有する滑り体９を支持している
。

管路ｌＯを介してケーシング壁２から軸シールへ圧力ｐ
．のガスが供給される。このガスはシールすべき、ター
ボ機械の圧力ｐ，よりも若干高くてよい。ターボ機械自
体のガスは取出すことができ、または外部の異種ガスと
して供給することができる。ガスはシールホルダ２′と
滑りリング７との間の隙間１１を通って滑りリング７の
背面に達し、この滑りリングをシール体５へ押圧する。

しかし同時に、供給されたガスによってシール間隙Ｓ内
に厚さ数マイクロメータのガス膜が形成され、これが無
接触シールを行なう。この場合滑り面の潤滑を公知の形
式で、例えば空気力学的に滑り面またはシール面内のポ
ケットまたはみぞを介して、または空気静力学的に滑り
体を貫流させて滑り面へガスを供給することにより行な
うことができる。シール間隙および種々のパッキンリン
グを通過した漏れガスは管路１２を介して外部へ這出さ
れる．滑りリング７の背面の内切欠内に軸ｌに向けられ
て支持リング４が挿入されており、支持リングは軸方向
に移動可能であり、かつ滑りリング７およびシールホル
ダ２′との間でシールされている。支持リング４の滑り
リング７に面した側に同軸的な、環状のウェプ１４が設
けられており、ウェブでもって支持り冫グ４は滑りリン
グ７へ押圧せしめられている。ウェブ１４の位置と軸ｌ
の軸線Ａからの距離は、支持リング４の背面によって受
圧される封止ガスの圧力が比較的十分に内側よりの箇所
で滑りリング７へ伝達されるように選択される。滑りリ
ング７および支持リング４の背面へ作用する圧力からウ
ェブ１４を介して合成力が得られ、この合成力は比較的
十分に内側よりで、軸に隣接した所で作用するので、シ
ール間隙Ｓ内の圧力の合戊力とともに力の対が滑りリン
グ７に対して作用してこの滑りリングを、シール間隙が
軸１から相対的に遠い、外よりのゾーン内におけるより
も軸ｌに隣接した相対的に内よりのゾーン内においてよ
り強く圧縮されるように変形させる。この場合滑りリン
グの、Ｖ形のシール間隙の方向への変形はシール体５の
他の方向へ働く変形を上回る。したがって運転中外向き
に軽く拡大した、すなわちＶ形の間隙が確実に維持され
る。

上記のような、軸ブシュ３のラジアル面に形成された段
部の代りに第１のウェブ１３はシール体５に、かつ別の
ウェブ１４は支持リング４に設ける代りに滑りリング７
に設けてもよい。

シール間隙Ｓの形は支持リング４の環状のウェブ１４の
位置、すなわち軸ｌからの距離によって調節することが
できる。運転条件の変更への適合は簡単な形式で支持リ
ング４を他の位置にウェブ１４を有する支持リングと交
換することによって達成することができる。したがって
ガスシールは簡単な形式で構造上の変更なしに異なる運
転条件と要求、すなわち異なるガス圧と軸の回転数に適
合させることができ、滑りリングの、シール体への圧着
力のＩＩ４ｗＪ可能な合威力によって可能な限り大きな
信頼性を持つ、漏４ れの可能な限り僅かな間隙形状が達威される。

上記のガスシールの他に、更に改善されたシール作用の
達成のために、または故障時の非常用シールとして第２
の同様の構戊の無接触式シールｌ５が設けられているが
、このシールは場合によっては省略することができる。

【図面の簡単な説明】

ｆｓｌ図は本発明ｊこよる乾式の軸方向の軸シールの実
施例の軸線に沿った断面図、第２図は第１図の部分拡大
図である。 ｌ・・・軸、２・・・ケーシング壁、２′・・・軸ブシ
ュ４・・・支持リング、５・・・シール体、６・・・シ
ール面、７・・・滑りリング、８・・・パッキン、９・
・・滑り体、９′・・・滑り面、１０．１２・・・管路
、１ｌ・・・隙間、１３．１４・・・ウェブ、１３′・
・・外面、ｌ５・・・シール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ケーシング壁（２）を貫通して案内された回転する
   軸（１）のために軸方向の軸シールとして構成された乾
   式ガスシールであって、シール面（６）を持つシール体
   （５）の支持体として軸（１）と一緒に回転する軸ブシ
   ュ（３）を備えており、かつガスによってシール面（６
   ）へ圧着せしめられ、しかもガスで潤滑される滑り面（
   ９′）を持つ定置の滑りリング（７）を備えており、か
   つシール面（６）と滑り面（９′）との間の、ガスを充
   填される間隙（Ｓ）が維持されるように構成された形式
   のものにおいて、シール体（５）と軸ブシュ（３）との
   間であつて、軸（１）からの距離のほぼ中央の所に弾性
   のパッキンリング（８）が設けられており、パッキンリ
   ング（８）の内側に直接続いてシール体（５）が同軸的
   なウェブ（１３）を介して軸ブシュ（３）に支持されて
   おり、そのためにパッキンリング（８）が直接ウェブ（
   １３）の外面（１３′）に圧着されており、かつ滑りリ
   ング（７）の内側部分の背面に軸方向に移動可能であっ
   て、しかも滑りリング（７）およびケーシング壁（２）
   もしくはこれと結合された構造部材（２′）に対してシ
   ールされた支持リング（４）が設けられており、支持リ
   ングが内側の、軸（１）に隣接したゾーンにおいて別の
   同軸的なウェブ（１４）によって滑りリング（７）の背
   面へ押圧されており、かつこのウェブ（１４）の、支持
   リング（４）における軸（１）からの距離が、ガス圧（
   ｐ＿１）によって形成された、滑りリング（７）をシー
   ル体（５）へ押圧する力が軸（１）から離れるにしたが
   ってシール間隙（Ｓ）を拡大させる方向に作用する合成
   力を与えるように選択されていることを特徴とする、乾
   式ガスシール。 ２、滑り面（９′）が滑りリング（７）によって支持さ
   れた滑り体（９）に設けられている、請求項１記載のガ
   スシール。 ３、支持リング（４）が滑りリング（７）の軸（１）に
   向けられた内切欠に設けられている、請求項１または２
   記載のガスシール。 ４、滑りリング（７）がケーシング壁（２）と固定的に
   結合されていて、しかもその部分を形成する構成部材と
   してのシールホルダ（２′）内に軸方向に移動可能に配
   置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載
   のガスシール。 ５、軸ブシュ（３）とシール体（５）との間のウェブ（
   １３）が軸ブシュ（３）またはシール体（５）のラジア
   ル面の段部として構成されている、請求項１から４まで
   のいずれか１項記載のガスシール。 ６、支持リング（４）が別の位置に環状のウェブ（１４
   ）を備えた別の支持リングと交換可能である、請求項１
   から５までのいずれか１項記載のガスシール。