JPH04266666A - シール装置 - Google Patents

シール装置

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JPH04266666A
JPH04266666A JP4606591A JP4606591A JPH04266666A JP H04266666 A JPH04266666 A JP H04266666A JP 4606591 A JP4606591 A JP 4606591A JP 4606591 A JP4606591 A JP 4606591A JP H04266666 A JPH04266666 A JP H04266666A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotating shaft
floating ring
gas
ring
seal
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4606591A
Other languages
English (en)
Inventor
Kunio Sagi
佐木 邦夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP4606591A priority Critical patent/JPH04266666A/ja
Publication of JPH04266666A publication Critical patent/JPH04266666A/ja
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  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービンやガスコ
ンプレッサなどの回転機において、機内のガスをシール
するのに使用されるメカニカルシール装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は従来のシール装置を示した断面図
である。この図において、1はガスタービンなどの回転
軸であり、その外周部にシールケーシング2が設けられ
ている。そしてシールケーシング2には、固定されたシ
ール板3、一対のシールリングケーシング4およびこの
シールリングケーシング4に保持される浮動リング5、
そして両シールリングケーシング4および浮動リング5
の間に位置するバッファガス供給リング6が内蔵されて
いる。そしてこれらは、シールリングケーシング取付板
7によってシールケーシング2と一体にされるとともに
、本体ケーシング8に取付けられている。なお、浮動リ
ング5は回転軸1の周りに微少隙間をもつように設けら
れているとともに回り止めが施されており、また、シー
ルケーシング2の内周面とシールリングケーシング4の
外周面との接触部には、シール作用を担うようにOリン
グ9が挿入されている。
【0003】ここで、図3のシールリングケーシング取
付板7より左側の空間aはガスタービンなどの機内側で
あり、シールケーシング2より右側の空間bは大気側で
ある。また、両シールリングケーシング4および浮動リ
ング5の間に位置するバッファガス供給リング6の空間
cは、シール流体としてのバッファガスが供給されるバ
ッファガス流路である。このバッファガス流路cには、
シールケーシング2に設けられたバッファガス供給孔1
0から、高圧の例えば窒素ガスのようなバッファガスが
供給され、シール部の潤滑と冷却を行った後、浮動リン
グ5と回転軸1との間の微少隙間を通して、それぞれ機
内側および大気側へ漏洩する。なお、ガスタービンなど
の機内側の空間aには、高温、高圧のガスが充満してい
るので、バッファガスは機内側の圧力よりも高い圧力で
供給されるものである。このようにして、機内ガスが大
気側へ漏洩することを防止している。
【0004】次に、浮動リング5の作用について説明す
る。浮動リング5の内径は回転軸1の外径よりも若干大
きく形成されており、そのため浮動リング5と回転軸1
との間に微少隙間が形成されている。そこで回転軸1が
高速で回転すると、浮動リング5と回転軸1との間の微
少隙間に、バッファガスの動圧流体潤滑作用が働き、浮
動リング5を回転軸1から浮動させて両者を非接触に保
つことができ、浮動リング5は動圧流体潤滑ガス軸受と
して機能するようになる。そして、浮動リング5は、回
転軸1のラジアル方向の振動に対して、回転軸1と非接
触を保ったままラジアル方向に振動する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように浮動リング
5のラジアル隙間が小さいので、大きな隙間を有するラ
ビリンスシールよりもバッファガス消費量が少なくてよ
いという特徴を有するが、次のような欠点をもっている
【0006】起動、停止時には、回転軸1の回転数がゼ
ロまたは小さいために、浮動リング5と回転軸1との間
に働く動圧流体潤滑作用が小さく、そのため、浮動リン
グ5が回転軸1に直接接触することになる。従って、摩
擦熱を発生させたり摩耗を生じさせるという問題があっ
た。
【0007】また、回転軸1の定常回転時にあっても、
ガスの粘度は液体に比べて小さいために、動圧流体潤滑
作用が小さく、そのため浮動リング5の浮上能力はあま
り大きくない。従って、回転軸1の振動が大きい場合や
、浮動リング5とシール板3との摩擦、あるいは浮動リ
ング5とシールリングケーシング4との摩擦が大きいと
、浮動リング5が回転軸1に直接接触することになり、
焼付きなどの損傷を生じ易いという問題があった。
【0008】本発明はこのような問題を解決することを
目的としてなされたもので、浮動リングの浮上力を高め
、常に、浮動リングと回転軸との間を非接触に保持させ
る構造を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明によれば、回転
機の回転軸の周りに微少隙間をもつように浮動リングを
設け、この浮動リングの内周面と回転軸の外周面との間
の隙間へ、回転機の機内ガス圧よりも高い圧力のバッフ
ァガスを供給するようにしたシール装置において、浮動
リングに回転軸の表面に向けて開口する細孔を円周方向
に複数個設け、この細孔からバッファガスを回転軸の表
面に向けて噴出させるような構造としている。
【0010】
【作  用】上記の手段によれば、浮動リングの細孔か
ら回転軸の表面に向けてバッファガスを噴出させること
により、浮動リングと回転軸との間に静圧流体潤滑作用
が働き、これにより浮動リングを回転軸から浮上させる
。 この静圧流体潤滑作用により、停止時または低速時でも
、浮動リングと回転軸との間に微少隙間を形成して両者
間の直接接触が防止される。そして回転軸が定常回転数
に達したときには、静圧流体潤滑作用に加えて動圧流体
潤滑作用が働くので、浮動リングの浮上力がさらに増大
し、浮動リングと回転軸との非接触化をより強固なもの
にする。
【0011】
【実施例】以下本発明に係るシール装置の一実施例を、
図1および図2を参照して詳細に説明する。なお、図1
と図2には同一部分に同一符号を付して示してある。
【0012】図1は本発明のシール装置の一実施例を示
したものである。この図において、11はガスタービン
などの回転軸であり、その外周部にシールケーシング1
2が設けられている。そしてシールケーシング12には
、固定されたシール板13とシールリングケーシング1
4が装着されているとともに、浮動リング15が保持さ
れている。そしてこれらは、シールリングケーシング取
付板17によってシールケーシング12と一体にされる
とともに、本体ケーシング18に取付けられている。
【0013】浮動リング15は、断面がU字状に形成さ
れた回転軸11の周りに位置するリングで、その内径は
回転軸11の外径よりも若干大きく形成されており、そ
のため浮動リング15と回転軸11との間に微少隙間が
形成されるものである。そして浮動リング15には、回
転軸11の表面に向けて開口する細孔16が円周方向に
複数個設けられている。なお、図示していないが浮動リ
ング15は回り止めが施されており、その一方の面はシ
ール板13に対して、そして他方の面はシールリングケ
ーシング14に対して、それぞれOリング19によって
弾性的に支持されている。また、シールケーシング12
の内周面とシールリングケーシング14の外周面との接
触部には、シール作用を担うようにOリング20が挿入
されている。
【0014】ここで、図1のシールリングケーシング取
付板17より左側の空間aはガスタービンなどの機内側
であり、シールケーシング12より右側の空間bは大気
側である。また、浮動リング15のU字状に形成された
空間cは、シール流体としてのバッファガスが導入され
るバッファガス流路である。このバッファガス流路cに
は、シールケーシング12に設けられたバッファガス供
給孔21から、シールリングケーシング14を経て高圧
のバッファガスが供給される。そして、バッファガスは
、浮動リング15に回転軸11の表面に向けて開口する
ように設けた細孔16から、浮動リング15と回転軸1
1との間の微少隙間へ噴出し、さらにこの微少隙間を通
して、それぞれ機内側および大気側へ漏洩する。なお、
ガスタービンなどの機内側の空間aには、高温、高圧の
ガスが充満しているので、バッファガスは機内側の圧力
よりも高い圧力で供給されるものである。従って機内ガ
スが大気側へ漏洩することがない。
【0015】次に本発明の作用を説明する。浮動リング
15のU字状に形成された空間cに導入されたバッファ
ガスは、浮動リング15に設けた細孔16から、浮動リ
ング15と回転軸11との間の微少隙間へ噴出する。こ
のとき、周方向で微少隙間の小さいところでは、細孔1
6から出たところのガス圧は高くなり、逆に微少隙間の
大きいところでは、細孔16から出たところのガス圧は
低くなる。このような周方向ガス圧分布の結果として、
浮動リング15を回転軸11に対して同心に浮上させる
ことができ、これをバッファガスの静圧流体潤滑作用と
いう。
【0016】このような静圧流体潤滑作用は、回転軸1
1の回転数に関係なく働くものである。従って、タービ
ンなどの発停時や低速時のように、回転軸11の回転数
が定常回転数に達しない低回転数域でも、浮動リング1
5を浮上させて回転軸11との直接接触を防止すること
ができる。そして回転軸11の高速回転時には、回転軸
11の回転によるくさび作用のため、浮動リング15と
回転軸11との間の微少隙間に動圧流体潤滑作用が働き
、これが静圧流体潤滑作用に加わって、浮動リング15
の浮上力は一層大となり、浮動リング15と回転軸11
との接触防止はより強固なものになる。
【0017】なお、浮動リング15と回転軸11との間
の微少隙間内のガス圧力は、導入されるバッファガス圧
力よりも低くなるので、微少隙間内のガス圧力を機内ガ
ス圧よりも高くなるように、予め導入されるバッファガ
ス圧を設定しておくことが必要である。これにより、機
内ガスが外部へ漏洩することを防止できる。そして、浮
動リング15の側面の隙間からのガス漏れは、Oリング
19によって防止している。このOリング19に代えて
、図2に示すように、浮動リング15の外周部の両側を
、ピストンリング22で支持するようにしてもガス漏れ
を防止することができる。また、細孔16をオリフィス
としてもよい。
【0018】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
タービンなどの起動、停止時や低速回転時のように、回
転軸11の回転数が定常回転数に達しない低回転数域で
も、静圧流体潤滑作用により浮動リング15を浮上させ
て回転軸11と直接接触しないようにすることができ、
摩耗や焼付きを防止することができる。そして、回転軸
11が定常回転数に達したときには、静圧流体潤滑作用
に加えて動圧流体潤滑作用が働くので、浮動リング15
の浮動力を一層増大させることができ、回転軸11のラ
ジアル振動に対しても浮動リング15を追従させて回転
軸11との接触を防止し、信頼性をより向上させること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るシール装置の一実施例を示した断
面図である。
【図2】本発明に係るシール装置の変形例を示した断面
図である。
【図3】従来のシール装置を示した断面図である。
【符号の説明】
11    回転軸 15    浮動リング 16    細孔 21    バッファガス供給孔

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回転機の回転軸の周りに微少隙間をもつよ
    うに浮動リングを設け、この浮動リングの内周面と前記
    回転軸の外周面との間の隙間へ、回転機の機内ガス圧よ
    りも高い圧力のバッファガスを供給するようにしたシー
    ル装置において、前記浮動リングに前記回転軸の表面に
    向けて開口する細孔を円周方向に複数個設け、この細孔
    からバッファガスを前記回転軸の表面に向けて噴出させ
    るようにしたシール装置。
JP4606591A 1991-02-19 1991-02-19 シール装置 Withdrawn JPH04266666A (ja)

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JP4606591A JPH04266666A (ja) 1991-02-19 1991-02-19 シール装置

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Effective date: 19980514