JP2003106105A - 軸シール機構及びタービン - Google Patents
軸シール機構及びタービンInfo
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Abstract
ると共に、各薄板と回転軸との摩耗の発生を抑えること
のできる軸シール機構及びこの軸シール機構を備えたタ
ービンを提供することを課題とする。 【解決手段】 軸シール機構においては、静翼24aと
リーフシールリング26との間に、このリーフシールリ
ング26を回転軸23より離間させる径方向外側に向か
って付勢するスプリングと、各薄板28を境として高圧
側の流体圧を、リーフシールリング26の外周面と静翼
24aの内周面との間に導く導圧溝34とを備えたリー
フシール25を採用した。また、タービンにおいては、
このリーフシール25を備えた構成を採用した。
Description
気タービン、圧縮機、ポンプなどの大型流体機械の回転
軸等に用いて好適な軸シール機構に関する。また、流体
の熱エネルギーを機械的な回転エネルギーに変換して動
力を発生させるタービンに関し、特にその回転軸に適用
される軸シール機構に関する。
には、回転軸の軸周りに、高圧側から低圧側に漏れる燃
焼ガスの漏れ量を低減するための軸シール機構が設けら
れている。この軸シール機構の一例として、図18に示
すリーフシール1がある。
に所定の幅寸法を有する平板状の薄板3を、回転軸2の
周方向に多層に配置した構造となっている。これら薄板
3は、その外周基端側が、ろう付け部4を介してリーフ
シールリング5に固定され、内周側の先端が、回転軸2
に所定の予圧で摺接している。各薄板3の先端は、同図
及び図19に示すように、回転軸2の回転方向(図中の
矢印dに示す方向)に対して、回転軸2の周面と成す角
が鋭角となるようして、回転軸2の周面に摺接してい
る。このようにしてリーフシールリング5に取り付けら
れた各薄板3は、回転軸2の外周をシールすることによ
って、回転軸2の周囲空間を高圧側領域と低圧側領域と
に分けている。リーフシールリング5には、各薄板3を
間に挟む両側において、高圧領域側には高圧側側板7、
低圧領域側には低圧側側板8が、圧力作用方向のガイド
板として配置されている。
おいて、回転軸2が回転されると、回転軸2の回転によ
って生じる動圧効果により、各薄板3の先端が、回転軸
2の周面から浮上し、各薄板3の先端と回転軸2との接
触が回避される。これにより摩耗が防止される。
ーフシール1では、回転軸2の回転開始時などの低速回
転時には、各薄板3の受ける浮上力が弱く、図20に示
すように、各薄板3の先端が回転軸2に接触したまま回
転軸2の周面に対して摺動するため、各薄板3と回転軸
2との摩耗が生じる恐れがあった。また、回転軸2の高
速回転時においては、リーフシールリング5及びこのリ
ーフシールリング5が取り付けられる静止部(図示せ
ず)の熱膨張量が、回転軸2の熱膨張量よりも大きい場
合、つまり、熱によるリーフシールリング5の径の拡大
が回転軸2の径の拡大より大きい場合は、図21に示す
ように、各薄板3の先端と回転軸2との間に間隙9が生
じてしまうため、ガスの漏れ量が多くなり、シール機能
が低下する恐れがあった。
ので、高圧側から低圧側へのガスの漏れ量を低減すると
共に、各薄板と回転軸との摩耗の発生を抑えることので
きる軸シール機構及びこの軸シール機構を備えたタービ
ンを提供することを目的としている。
に、請求項1記載の軸シール機構は、回転軸と静止部と
の環状空間を通って、回転軸の軸方向に流れる流体を阻
止する軸シール機構において、静止部の内部に保持され
たリーフシールリングと、回転軸の周方向に互いに隙間
を開けて設けられ、各外周基端側がリーフシールリング
内に固定され、各先端が回転軸の周面と鋭角を成し、か
つ回転軸の軸方向に幅を有して回転軸の周面に摺接され
る複数の薄板とを有し、静止部とリーフシールリングと
の間に、このリーフシールリングを回転軸より離間させ
る径方向外側に向かって付勢する付勢部材と、各薄板を
境として高圧側の流体圧をリーフシールリングの外周面
と静止部の内周面との間に導く導圧溝とが設けられてい
ることを特徴としている。
板に十分な浮上力が受けられない回転軸の低速回転時に
は、付勢部材によってリーフシールリングを径方向外側
に向かって付勢し、静止部内にて回転軸から離間する方
向に浮上させて、このリーフシールリングに設けられた
各薄板の各先端と回転軸の周面とを非接触状態に保つの
で、回転軸の回転に伴う各薄板及び回転軸の摩耗を防止
することができる。また、シール差圧が大きい時には、
導圧溝より高圧側の流体圧をリーフシールリングの外周
面と静止部の内周面との間に導き、この流体圧によって
付勢部材の付勢力を打ち消し、リーフシールリングを回
転軸に接近する内周側へ移動させ、熱膨張により生じた
隙間を減少させることができるので、回転軸と各薄板の
各先端との間を通って高圧側から低圧側へ漏れるガスの
漏れ量を低減することができる。
の軸シール機構において、付勢部材が、リーフシールリ
ング側に設けられていることを特徴としている。したが
って、付勢部材の設けられたリーフシールリングを、付
勢部材の設けられていない既存の静止部等に取り付ける
ことで、静止部の内部に特別な加工を施すことなく、簡
単に静止部とリーフシールリングとの間に付勢部材を設
けることができる。また、付勢部材が劣化または破損し
た場合、これを静止部側に取り付けた場合よりも取り外
しの簡単なリーフシールリング側に設けているので、付
勢部材のメンテナンス等を容易に行うことができる。
または請求項2記載の軸シール機構において、付勢部材
が、静止部とは別体の保持部材に保持され、この保持部
材が静止部側に設けられていることを特徴としている。
したがって、付勢部材を静止部の内部に直接取り付ける
必要がなく、付勢部材が保持された保持部材を静止部に
取り付けることで、簡単にリーフシールリングと静止部
との間に付勢部材を設けることができる。また、ある付
勢部材が劣化または破損した場合、その付勢部材が保持
された保持部材のみを静止部から取り外すことができる
ので、付勢部材のメンテナンス等を効率よく行うことが
できる。
〜3記載の何れかに記載の軸シール機構において、付勢
部材が、各薄板を挟んで高圧側と低圧側のそれぞれに設
けられていることを特徴としている。したがって、リー
フシールリングを回転軸の外周側へ安定して浮上させる
ことができ、シール差圧が小さい回転軸の低速回転時に
おいて、各薄板の各先端が回転軸の周面に接するのをよ
り確実に防ぐことができる。また、付勢部材が各薄板の
片側だけに設けられた場合と比べて、各付勢部材に掛か
るリーフシールリングの荷重が半減するため、各付勢部
材のリーフシールリングの荷重による劣化を抑えること
ができる。
ケーシングに導き、このケーシング内部に回転可能に支
持された回転軸の動翼に吹き付けることで、流体の熱エ
ネルギーを機械的な回転エネルギーに変換して動力を発
生するタービンにおいて、請求項1〜4のいずれか1項
記載の軸シール機構を備えたことを特徴としている。上
記請求項5記載のタービンによれば、上記請求項1〜4
の何れかに記載の軸シール機構と同様の作用を得ること
ができる。
及びこれを備えたタービンの各実施の形態について説明
を行うが、本発明がこれらのみに限定解釈されるもので
はない。また、本発明に係るタービンを、ガスタービン
において説明するが、本発明のタービンは、特にガスタ
ービンに限定されるものではないことは勿論である。
実施形態について説明を行う。図1は、ガスタービンの
概略構成を示す図である。同図において、符号20は圧
縮機、符号21は燃焼器、符号22はタービンである。
圧縮機20は、多量の空気をその内部にとり入れて圧縮
するものである。通常、ガスタービンでは、後述する回
転軸23で得られる動力の一部が、圧縮機20の動力と
して利用されている。燃焼器21は、圧縮機20で圧縮
された空気に燃料を混合して燃焼させるものである。タ
ービン22は、燃焼器21で発生した燃焼ガス(流体)
をその内部に導入して膨張させ、回転軸23に設けられ
た動翼23eに吹き付けることで、燃焼ガスの熱エネル
ギーを機械的な回転エネルギーに変換して動力を発生さ
せるものである。
動翼23eの他に、ケーシング24側に複数の静翼(静
止部)24aが設けられている。これら動翼23eと静
翼24aとは、回転軸23の軸方向に交互に配列されて
いる。動翼23eは、回転軸23の軸方向に流れる燃焼
ガスの圧力を受けて回転軸23を回転させ、回転軸23
に与えられた回転エネルギーが軸端から取り出されて利
用されるようになっている。静翼24aと回転軸23と
の間には、静翼24aと回転軸23との環状空間を通
り、高圧側から低圧側に向かって回転軸23の軸方向に
流れる燃焼ガスを阻止する軸シール機構として、リーフ
シール25が設けられている。
に、静翼24aの内部に保持されたリーフシールリング
26と、回転軸23の周方向に互いに隙間27を開けて
設けられ、各外周基端28a側がリーフシールリング2
6内に固定され、各先端28bが回転軸23の周面23
aと鋭角を成し、かつ回転軸23の軸方向に幅を有して
回転軸23の周面23aに摺接される複数の薄板28と
を有している。リーフシールリング26には、各薄板2
8を間に挟む両側において、高圧領域側には高圧側側板
29、低圧領域側には低圧側側板30が、圧力作用方向
のガイド板として配置されている。各薄板28は、回転
軸23の軸方向に、板厚で決まる所定の剛性を有し、回
転軸23の周方向には、柔らかい可撓性を有している。
より見た場合の断面図である。この図に示すように、リ
ーフシールリング26の横断面及び各薄板28は、それ
ぞれT字型をしている。リーフシールリング26は、静
翼24aに形成されたT字型の凹部31内に、外周側の
頭部が挿入されて保持されている。静翼24aの凹部3
1は、リーフシールリング26の外形よりもやや大きく
形成されており、リーフシールリング26は、この凹部
31内にて、回転軸23の軸方向及び径方向に移動可能
となっている。静翼24aには、リーフシールリング2
6の高圧側の頭部底面Uに対向する壁面U’に、穴32
が形成されてる。この穴32内には、一端が穴32の底
面に固定され、他端がリーフシールリング26の高圧側
の頭部底面Uに固定されたスプリング(付勢部材)33
が設けられている。このスプリング33は、リーフシー
ルリング26を、回転軸23より離間させる径方向外側
に向かって付勢するものである。
B−B’断面図である。同図に示すように、スプリング
33は、回転軸23の周方向に等間隔をあけて複数個が
設けられている。したがって、回転軸23の停止時及び
低速回転時には、各スプリング33からの付勢力F1に
より、リーフシールリング26を、静翼24aの凹部3
1内にて浮上させる(リーフシールリング26を拡大さ
せる)。これにより、回転軸23の停止時及び低速回転
時では、リーフシールリング26内の各薄板28の各先
端28bが、回転軸23の周面23aと非接触状態とな
る。
部底面Uに、アーチ状の導入溝34が、リーフシールリ
ング26の周方向に等間隔をあけて4つ(複数)設けら
れている。図5は、図4におけるリーフシール25のC
−C’断面図である。同図に示すように、各導圧溝34
は、回転軸23の軸方向に沿って長く設けられており、
静翼24aの凹部31とリーフシールリング26の高圧
側側板29との隙間35に連通している。
圧が大きくなると、回転軸23と静翼24aとの間の高
圧側の燃焼ガスが、静翼24aの凹部31とリーフシー
ルリング26との隙間35から入り込み、リーフシール
リング26の頭部底面Uと凹部31の壁面U’との間及
び導圧溝34を通り、リーフシールリング26の外周面
と凸部31の内周面との間に達する。すると、この燃焼
ガスの圧により、リーフシールリング26の上面Vに
は、リーフシールリング26を内周側に押す力F2が働
き、高圧側の頭部側面V’には、リーフシールリング2
6を低圧側に押す力F3が働く。
F2が、リーフシールリング26を外周側へ浮上させよ
うとする各スプリング33の付勢力F1を打ち消すと、
図6に示すように、リーフシールリング26が内周側に
移動し、リーフシールリング26の高圧側の頭部底面U
と低圧側の頭部底面Wとが、凹部31の内周面に当接さ
れる。したがって、図7に示すように、リーフシールリ
ング26に設けられた各薄板28の各先端28bと回転
軸23の周面23aとの隙間が減少し、微少な隙間が形
成される。これにより、静翼24aと回転軸23との環
状空間を通り、低圧側に向かって回転軸23の軸方向に
流れる燃焼ガスを低減することができる。
リング26の高圧側の頭部側面V’は、力F3で低圧側
へ押されるため、凹部31内にて低圧側へと移動し、低
圧側の頭部側面X、低圧側の頭部底面W及び低圧側側板
30が、それぞれ凹部31の内周面に当接される。した
がって、凹部31の内周面とリーフシールリング26の
外周面との間に導かれた高圧側の燃焼ガスは、低圧側に
抜けることがなく、シールが良好に保たれる。
移動した後も、高圧側の燃焼ガスの圧は、凹部31とリ
ーフシールリング26との隙間35に連通する導圧溝3
4から、リーフシールリング26の上面Vと高圧側の頭
部側面V’とに導かれる。
ール差圧が小さくかつ各薄板28に十分な浮上力を受け
られない回転軸23の低速回転時には、各スプリング3
3によってリーフシールリング26が径方向外側に向か
って付勢され、静翼24aの凹部31内にて回転軸23
から離間する方向に浮上されて、このリーフシールリン
グ26に設けられた各薄板28の各先端28bと回転軸
23の周面23aとが非接触状態に保たれる。したがっ
て、回転軸23の回転に伴う各薄板28及び回転軸23
の摩耗が防止される。
34より高圧側の燃焼ガスの圧が、リーフシールリング
26の外周面と静翼24aの凹部31の内周面との間に
導かれ、この燃焼ガスの圧によって各スプリング33の
付勢力が打ち消されて、リーフシールリング26が回転
軸23に接近する内周側へ移動されるので、各薄板28
の各先端28bが回転軸23の周面23aに所定の圧力
で接触される。これにより、回転軸23と各薄板28の
各先端28bとの間を通って高圧側から低圧側へ漏れる
ガスの漏れ量が低減される。
いて、説明する。なお、他の実施形態において、上記第
1の実施形態と同様の構成要素については、同符号を付
してその説明を省略し、異なる構成要素についてのみ、
新たな符号を付してその説明を行う。また、ガスタービ
ンの概略構成については、上記第1の実施形態と同様で
あるとして説明を省略する。
び図9を参照して説明する。図8は、回転軸23の軸方
向に沿う面でのリーフシール25及び静翼24aの断面
図であり、図9は、図8におけるリーフシール25及び
静翼24aのE−E’断面図である。これら図8及び図
9中の符号36は、波形状の板バネ、符号37は、この
板バネ36を収納するために静翼24aの凹部31に形
成された長穴である。このように、第2の実施形態のリ
ーフシール25は、第1の実施形態のリーフシール25
において、スプリング33の代わりに板バネ36を付勢
部材として採用したものである。
ば、スプリング33のように各端部をそれぞれ静翼24
aとリーフシールリング26とに固定させる必要がな
く、静翼24aに形成された長穴37内に板バネ36を
挿入するだけで、簡単に静翼24aとリーフシールリン
グ26との間に板バネ36を設けることができる。
圧が小さくかつ各薄板28に十分な浮上力を受けられな
い低速回転時には、各板バネ36によってリーフシール
リング26が静翼24aの凹部31内にて回転軸23か
ら離間する方向に浮上されて、各薄板28の各先端28
bと回転軸23の周面23aとが非接触状態に保たれる
ので、回転軸23の回転に伴う各薄板28及び回転軸2
3の摩耗が防止され、シール差圧が大きい時には、導圧
溝34よりリーフシールリング26の外周面と静翼24
aの凹部31の内周面との間に導かれた燃焼ガスの圧に
よって、各板バネ36の付勢力が打ち消されて、各薄板
28の各先端28bが回転軸23の周面23aに所定の
圧力で接触させるので、回転軸23と各薄板28との間
を通って高圧側から低圧側へ漏れるガスの漏れ量が低減
される。
図10及び図11を参照して、説明する。第3の実施形
態のリーフシール25は、第1の実施形態のリーフシー
ル25において、スプリング33を静翼24aとは別体
の保持部材に保持させたものである。以下、その保持部
材について詳しく説明する。
この保持部材38は、リングを径方向に複数分割したセ
グメント状の部材からなり、静翼24aに取り付けられ
ることで、静翼24aと共にリーフシールリング26の
頭部を保持する凹部31を形成する。図11は、図10
におけるリーフシール25と保持部材38とのF−F’
断面図である。この図11及び図10に示すように、保
持部材38には、静翼24aに向かってボルトが挿入さ
れる挿入穴39が、各端部にそれぞれ設けられている。
また、各挿入穴39の間には、2つの穴38aが形成さ
れ、各穴38a内には、スプリング33がそれぞれ設け
られている。
は、挿入穴39からボルト(図示せず)を挿入し、この
ボルトの螺子部を静翼24aに形成された螺子穴39a
に螺合させる。これにより、保持部材38が静翼24a
に取り付けられる。同様にして複数の保持部材38を静
翼24aに取り付けることで、回転軸23の周方向に沿
って、リーフシールリング26と静翼24aとの間にス
プリング33が設けられる。
よれば、静翼24aの内部に直接スプリング33を取り
付ける必要がなく、スプリング33が保持された保持部
材38を静翼24aに取り付けることで、簡単にリーフ
シールリング26と静翼24aとの間にスプリング33
を設けることができる。また、静翼24aに穴32ある
いは長穴37を加工する場合と比べ、穴38aの加工を
容易に行うことができる。さらに、あるスプリング33
が劣化または破損した場合、そのスプリング33が保持
された保持部材38のみを静翼24aから取り外すこと
ができるので、スプリング33のメンテナンス等を効率
よく行うことができる。
圧が小さくかつ各薄板28に十分な浮上力を受けられな
い回転軸23の低速回転時には、各スプリング33によ
ってリーフシールリング26が静翼24aの凹部31内
にて回転軸23から離間する方向に浮上されて、各薄板
28の各先端28bと回転軸23の周面23aとが非接
触状態に保たれるので、回転軸23の回転に伴う各薄板
28及び回転軸23の摩耗が防止され、シール差圧が大
きい時には、導圧溝34よりリーフシールリング26の
外周面と静翼24aの凹部31の内周面との間に導かれ
た燃焼ガスの圧によって、各スプリング33の付勢力が
打ち消されて、各薄板28の各先端28bが回転軸23
の周面23aに所定の圧力で接触させるので、回転軸2
3と各薄板28との間を通って高圧側から低圧側へ漏れ
るガスの漏れ量が低減される。
2の実施形態のリーフシール25と同様に、板バネ36
を用いても良い。また、各保持部材38に設けられた挿
入穴39及びスプリング33の個数はそれぞれ2つに限
定されるものではなく、必要に応じた個数とすれば良
い。同様に、保持部材38の長さも必要に応じた長さに
設定すれば良い。
図12及び図13を参照して説明する。第4の実施形態
のリーフシール25は、第1の実施形態のリーフシール
25において、各スプリング33がリーフシールリング
26の高圧側の頭部底面Uに設けられたものである。図
12中の符号40は、リーフシールリング26の頭部底
面Uに形成された穴である。この穴40内に、スプリン
グ33が設けられている。この穴40及びスプリング3
3は、図13に示すように、リーフシールリング26の
周方向に沿って複数個が設けられている。
ば、スプリング33の設けられたリーフシールリング2
6を、スプリング33の設けられていない既存の静翼2
4aの凹部31内に取り付けることで、静翼24aの凹
部31内に特別な加工を施すことなく、簡単に静翼24
aとリーフシールリング26との間にスプリング33を
設けることができる。また、スプリング33は、これが
静翼24a側に取り付けられた場合よりも取り外しの簡
単なリーフシールリング26側に設けられているので、
スプリング33が劣化または破損した場合、スプリング
33のメンテナンス等が容易に行われる。
圧が小さくかつ各薄板28に十分な浮上力を受けられな
い回転軸23の低速回転時には、各スプリング33によ
ってリーフシールリング26が静翼24aの凹部31内
にて回転軸23から離間する方向に浮上されて、各薄板
28の各先端28bと回転軸23の周面23aとが非接
触状態に保たれるので、回転軸23の回転に伴う各薄板
28及び回転軸23の摩耗が防止され、シール差圧が大
きい時には、導圧溝34よりリーフシールリング26の
外周面と静翼24aの凹部31の内周面との間に導かれ
た燃焼ガスの圧によって、各スプリング33の付勢力が
打ち消されて、各薄板28の各先端28bが回転軸23
の周面23aに所定の圧力で接触させるので、回転軸2
3と各薄板28との間を通って高圧側から低圧側へ漏れ
るガスの漏れ量が低減される。
図14及び図15を参照して、説明する。図14は、回
転軸23の軸方向に沿う面でのリーフシール25及び静
翼24aの断面図であり、図15は、図14中における
リーフシール25及び静翼24aのH−H’断面図であ
る。これら図14及び図15中の符号41は、リーフシ
ールリング26の頭部底面Uに形成された長穴である。
この長穴41内には、付勢部材である波形状の板バネ3
6が設けられている。つまり、第5の実施形態のリーフ
シール25は、第4の実施形態のリーフシール25にお
いて、スプリング33の代わりに板バネ36を付勢部材
として採用したものである。
ば、第4の実施形態のリーフシール25と同様に、板バ
ネ36の設けられたリーフシールリング26を、板バネ
36の設けられていない既存の静翼24aの凹部31内
に取り付けることで、静翼24aの凹部31内に特別な
加工を施すことなく、簡単に静翼24aとリーフシール
リング26との間に板バネ36を設けることができる。
また、板バネ36は、これが静翼24a側に取り付けら
れた場合よりも取り外しの簡単なリーフシールリング2
6側に設けられているので、板バネ36が劣化または破
損した場合、板バネ36のメンテナンス等が容易に行わ
れる。さらに、第2の実施形態のリーフシール25と同
様に、スプリング33の各端部をそれぞれ静翼24aと
リーフシールリング26とに固定させる必要がなく、リ
ーフシールリング26に形成された長穴41内に板バネ
36を挿入するだけで、簡単に静翼24aとリーフシー
ルリング26との間に板バネ36を設けることができ
る。
圧が小さくかつ各薄板28に十分な浮上力を受けられな
い回転軸23の低速回転時には、各板バネ36によって
リーフシールリング26が静翼24aの凹部31内にて
回転軸23から離間する方向に浮上されて、各薄板28
の各先端28bと回転軸23の周面23aとが非接触状
態に保たれるので、回転軸23の回転に伴う各薄板28
及び回転軸23の摩耗が防止され、シール差圧が大きい
時には、導圧溝34よりリーフシールリング26の外周
面と静翼24aの凹部31の内周面との間に導かれた燃
焼ガスの圧によって、各板バネ36の付勢力が打ち消さ
れて、各薄板28の各先端28bが回転軸23の周面2
3aに所定の圧力で接触させるので、回転軸23と各薄
板28との間を通って高圧側から低圧側へ漏れるガスの
漏れ量が低減される。
リング33を、リーフシールリング26の高圧側の頭部
底面Uと、この頭部底面Uに対向する静翼24a側の壁
面U’との間にそれぞれ設けていたが、図16に示す第
6の実施形態のように、リーフシールリング26の頭部
上面Vと、この頭部上面Vに対向する凹部31の内周面
との間に設けても良い。あるいは、リーフシールリング
26の低圧側の頭部底面Wと、この低圧側の頭部底面W
に対向する凹部31の内周面との間に設けても良い。ま
た、各スプリング33は、板バネ36とされても良い。
を境として高圧側または低圧側のどちらか片側にのみ設
けられるものではなく、図17に示すように、高圧側と
低圧側とにそれぞれ設けられても良い。高圧側と低圧側
とにそれぞれスプリング33が設けられた第7の実施形
態のリーフシール25によれば、リーフシールリング2
6が回転軸23の外周側へ安定して浮上されるため、回
転軸23の低速回転時において、各薄板28の各先端2
8bが回転軸23の周面23aに接するのがより確実に
防止される。また、各スプリング33が各薄板28の片
側だけに設けられた場合と比べて、各スプリング33に
掛かるリーフシールリング26の荷重が半減されるた
め、各スプリング33のリーフシールリング26の荷重
による劣化が抑えられる。各スプリング33の代わりに
板バネ36を採用した場合においても、同様の効果が得
られるのは勿論である。
ール25において、付勢部材は、保持部38により静翼
24a側に取り付けられるものとしても良い。この場
合、第3の実施形態のリーフシール25と同様に、静翼
24aの内部に直接付勢部材を取り付ける必要がなく、
付勢部材が保持された保持部材38を静翼24aに取り
付けることで、簡単にリーフシールリング26と静翼2
4aとの間に付勢部材を設けることができる。また、あ
る付勢部材が劣化または破損した場合、その付勢部材が
保持された保持部材38のみを静翼24aから取り外す
ことができるので、付勢部材のメンテナンス等を効率よ
く行うことができる。
6側に設けても良い。この場合、第4及び第5の実施形
態と同様に、付勢部材の設けられたリーフシールリング
26を、付勢部材の設けられていない既存の静翼24a
の凹部31内に取り付けることで、静翼24aの凹部3
1内に特別な加工を施すことなく、簡単に静翼24aと
リーフシールリング26との間に付勢部材を設けること
ができる。また、付勢部材は、これが静翼24a側に取
り付けられた場合よりも取り外しの簡単なリーフシール
リング26側に設けられているので、付勢部材が劣化ま
たは破損した場合、付勢部材のメンテナンス等が容易に
行われる。
材は、スプリング33または板バネ36に限定されるも
のではなく、シール差圧の小さい時に、リーフシールリ
ング26を径方向外側に付勢し、シール差圧の大きい時
に、リーフシールリング26と静翼24aとの間に導か
れた燃焼ガスの圧により、その付勢力が打ち消されるも
のであれば良い。
ル機構及びこれを備えたタービンによれば、下記の効果
を得ることができる。請求項1記載の軸シール機構は、
静止部とリーフシールリングとの間に、このリーフシー
ルリングを回転軸より離間させる径方向外側に向かって
付勢する付勢部材と、各薄板を境として高圧側の流体圧
を、リーフシールリングの外周面と静止部の内周面との
間に導く導圧溝とを設ける構成を採用した。この構成に
よれば、シール差圧が小さくかつ各薄板28に十分な浮
上力を受けられない回転軸の低速回転時には、付勢部材
によってリーフシールリングを径方向外側に向かって付
勢し、静止部内にて回転軸から離間する方向に浮上さ
せ、このリーフシールリングに設けられた各薄板の各先
端と回転軸の周面とを非接触状態に保ち、回転軸の回転
に伴う各薄板及び回転軸の摩耗を防止することができ
る。また、シール差圧が大きい時には、導圧溝より高圧
側の流体圧をリーフシールリングの外周面と静止部の内
周面との間に導き、この流体圧によって付勢部材の付勢
力を打ち消し、リーフシールリングを回転軸に接近する
内周側へ移動させ、各薄板の各先端を回転軸の周面に所
定の圧力で接触させて、回転軸と各薄板の各先端との間
を通って高圧側から低圧側へ漏れるガスの漏れ量を低減
することができる。
求項1の軸シール機構において、付勢部材が、リーフシ
ールリング側に設けられているので、このリーフシール
リングを、付勢部材の設けられていない既存の静止部等
に取り付けることで、静止部の内部に特別な加工を施す
ことなく、簡単に静止部とリーフシールリングとの間に
付勢部材を設けることができる。また、付勢部材が劣化
または破損した場合、付勢部材は、静止部側に取り付け
た場合よりも取り外しの簡単なリーフシールリング側に
設けられているので、付勢部材のメンテナンス等を容易
に行うことができる。
求項1または請求項2記載の軸シール機構において、付
勢部材が、静止部とは別体の保持部材に保持され、この
保持部材が静止部側に設けられているため、付勢部材を
リーフシールリングと静止部との間に取り付ける際は、
静止部の内部に、直接付勢部材を取り付けるための特別
な加工が必要なく、付勢部材が保持された保持部材を静
止部に取り付けることで、簡単にリーフシールリングと
静止部との間に付勢部材を設けることができる。また、
ある付勢部材が劣化または破損した場合、その付勢部材
が保持された保持部材のみを静止部から取り外すことが
できるので、付勢部材のメンテナンス等を効率よく行う
ことができる。
求項1〜3記載の何れかに記載の軸シール機構におい
て、付勢部材が、各薄板を挟んで高圧側と低圧側のそれ
ぞれに設けられているので、静止部内にて、リーフシー
ルリングを回転軸の外周側へ安定して浮上させることが
でき、回転軸の低速回転時において、各薄板の各先端が
回転軸の周面に接するのをより確実に防ぐことができ
る。また、付勢部材が各薄板の片側だけに設けられた場
合と比べて、各付勢部材に掛かるリーフシールリングの
荷重が半減され、各付勢部材のリーフシールリングの荷
重による劣化を抑えることができる。
流体をケーシングに導き、該ケーシング内部に回転可能
に支持された回転軸の動翼に吹き付けることで、前記流
体の熱エネルギーを機械的な回転エネルギーに変換して
動力を発生するタービンにおいて、請求項1〜4の何れ
かに記載の軸シール機構を備えているので、上記請求項
1〜4の何れかに記載の軸シール機構と同様の効果を得
ることができる。
ビンの第1の実施形態を示す概略構成図である。
の斜視図である。
通る断面より見た断面図である。
見た断面図である。
見た断面図である。
通る断面より見た断面図である。
見た断面図である。
線を通る断面より見た断面図である。
見た断面図である。
軸線を通る断面より見た断面図である。
り見た断面図である。
軸線を通る断面より見た断面図である。
り見た断面図である。
軸線を通る断面より見た断面図である。
り見た断面図である。
軸線を通る断面より見た断面図である。
軸線を通る断面より見た断面図である。
の断面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 回転軸と静止部との環状空間を通って、
前記回転軸の軸方向に流れる流体を阻止する軸シール機
構において、 前記静止部の内部に保持されたリーフシールリングと、 前記回転軸の周方向に互いに隙間を開けて設けられ、各
外周基端側が前記リーフシールリング内に固定され、各
先端が前記回転軸の周面と鋭角を成し、かつ前記回転軸
の軸方向に幅を有して前記回転軸の周面に摺接される複
数の薄板とを有し、 前記静止部と前記リーフシールリングとの間には、該リ
ーフシールリングを前記回転軸より離間させる径方向外
側に向かって付勢する付勢部材と、 前記各薄板を境として高圧側の流体圧を、前記リーフシ
ールリングの外周面と前記静止部の内周面との間に導く
導圧溝とが設けられていることを特徴とする軸シール機
構。 - 【請求項2】 前記付勢部材は、前記リーフシールリン
グ側に設けられていることを特徴とする請求項1記載の
軸シール機構。 - 【請求項3】 前記付勢部材は、前記静止部とは別体の
保持部材に保持され、該保持部材が前記静止部側に設け
られていることを特徴とする請求項1記載の軸シール機
構。 - 【請求項4】 前記付勢部材は、前記各薄板を挟んで高
圧側と低圧側のそれぞれに設けられていることを特徴と
する請求項1〜3の何れか1項記載の軸シール機構。 - 【請求項5】 高温高圧の流体をケーシングに導き、該
ケーシング内部に回転可能に支持された回転軸の動翼に
吹き付けることで、前記流体の熱エネルギーを機械的な
回転エネルギーに変換して動力を発生するタービンにお
いて、 請求項1〜4の何れか1項記載の軸シール機構を備えた
ことを特徴とするタービン。
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