JPH0325613B2 - - Google Patents

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
ようになつている。

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。かかる
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面）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くこ
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することが望
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
シールの面の内縁部に、オイルを収集し漏洩した
オイルが通過する通路と通過する環状溝を有して
おり、また通常の状態に於ては開弁して漏洩した
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つたとき閉弁するよ
うになつている。

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群の
コンプレツサブレードと一群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、該インナレ
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
置されており、アウタレース１０は該アウタレー
ス７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１４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の一端に近傍した位置にて切欠
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つ
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イン３０を
有している。これら三つの要素、即ちインナレー
ス４、シールプレート２０、スリーブ２８は、そ
れらが軸２の軸線方向に不動であり且軸と共に回
転し得るように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を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３
２はシールプレート２０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４８はシールフイン
３０に間近に近接してこれより隔置されており、
円筒部４６の外周面５０はカーボンシール要素３
２の内周面４０と係合するピストンリング５４を
受ける溝５２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
れるようになつている。

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２０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と連通する幾つかの傾斜
通路５８を有している。軸受コンパートメント６
０はエンジンの運転中にはその内部に収集された
オイルを除去すべく掃気される。シールプレート
２０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つて軸受コンパート
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イ
ン３０の図にて右側へ供給され、その高圧のシー
ル空気はシールフイン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２
０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に沿つ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つて
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
力によつ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内に或る圧力が存在す
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イン３０へ供給され
るシール空気の圧力ほど高くはない。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を潤滑する作用をなす。

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７０がサンドイツチ状に介装されて
おり、弁要素７２は半径方向外方へ延在して環状
溝５６及びシール面２２の一部に重なつている。
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内へ半
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７
２を通つて流れる空気によりオイルが環状溝５６
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５８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
オイルの漏洩を防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５８を経
て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の大きさを適宜に選定す
ることにより、回転速度及び圧力降下が所定の条
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
けられたナイフエツジ形のリツプ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、従つ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
ールプレートにヒートチエツクが発生され、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す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者にとつて明らかで
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／シール組立
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
て示す拡大部分断面図である。第４図は弁要素の
他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……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
ルフイン、３２……カーボンシール要素、３４…
…スリーブ、３６……フランジ、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、６
０……軸受コンパートメント、６２……ばね、６
６……溝、６８……半径方向通路、７０……端
部、７２……弁要素、７６……錘、８０……突
起、８２……リツプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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
   給するオイル通路と、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或る
   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。