JPS6316938Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、回転機械の回転軸に沿つての流体も
れを防ぐために用いられるラビリンスシール装置
に関し、特にその回転軸に与える励振力を低減さ
せたラビリンスシール装置に関する。

一般に、タービンやコンプレツサ等の回転機械
においては、ケーシング内部と外部との間あるい
は高圧部と低圧部との間の流体もれを防ぐために
ラビリンスシール装置が設けられている。

第１図はタービンの縦断面図であり、タービン
では高圧の流体（蒸気、ガス、水など）を入口管
１より供給され、ノズル２によつて上記高圧流体
の圧力の一部を速度に変え、動翼３に作用させ
る。これにより、その円板４および回転軸５は回
転させられて、動力が得られる。仕事をした流体
は出口管６より排出されるようになつており、回
転軸５はラジアル軸受７とスラスト軸受８で支持
されている。

そして、ケーシング９の内部と外部との間
（Ａ，Ｂ部）およびケーシング９内の高圧部１０
と低圧部１１との間（Ｃ部）で、回転軸５に沿つ
て流体がもれるのを防止するため、回転軸５の周
面とこれに近接するケーシング９の内周面との間
に、複数のシールフインからなるラビリンスシー
ルがそなえられている。

第２図はコンプレツサ（単段遠心コンプレツ
サ）の縦断面図であり、コンプレツサでは、低圧
の流体を吸込管１２より吸込み羽根車１３にて回
転軸５′からの動力により流体を圧縮し、吐出管
１４よりその流体を昇圧して送り出すようになつ
ている。

第２図において、第１図と同じ符号は同様の部
分を示している。そして、コンプレツサの場合に
も、回転軸５′の周面とこれに近接するケーシン
グ９′の内周面との間（Ａ，Ｂ，Ｃ部）に、複数
のシールフインからなるラビリンスシールがそな
えられている。これらのラビリンスシールは、構
造が簡単でしかももれを止める性能が良いので、
上述のような高速回転機械で非常に良く使われて
いる。

ところが、最近の回転機械の高出力化やコンパ
クト化に伴なつて、ラビリンスシールに起因する
流体的な作用により回転軸に振動が発生するとい
う問題が生じている。このシールの流体的な作用
については、現在世界中で研究が進められつつあ
るところであるが、ラビリンスシールにおけるも
れ流体がシールに対して速い速度で回転すると振
動を助長する力が発生することが今までにわかつ
ている。

すなわち、ラビリンスシールの入口部での流体
の周速が大きい場合第３図（第１図の−矢視
図）に示すように、ラビリンスシールの各部にお
けるもれ流体の流速は、シールフイン１９ａ〜１
９ｄを通過するに従つてその速度が減少し、ａ→
ｂ→ｃ→ｄのように変化する。そして、それらの
周速成分が低下した分だけ、回転軸の回転を加速
するような力が働き、この作用が副次的に回転軸
に対する励振力となつて振動安定性を悪化させる
のである。

従来、このような作用を防止するのに有効な対
策として第４図（第１図Ｃ部に設けた例）に示す
様なシール入口付近にバツフル１５を設けたバツ
フル方式が古くから提案され、使用されている。
しかしながら、このバツフル方式は、上記の励振
力を低減するのに有効であるが、バツフル１５の
強度や、シール入口付近でのうずの発生などの不
具合の可能性があり、設計にはかなりの工夫を要
するという問題点がある。

本考案は、このような実情に鑑み、それ流体の
周速成分を減少させることによつて、回転軸に生
じる振動を低減し、しかも構造が単純で信頼性の
高い回転機械用ラビリンスシール装置を提供する
ことを目的とする。

このため、本考案の回転機械用ラビリンスシー
ル装置は、回転機械の回転軸に沿う高圧部から低
圧部への流体もれを防止すべく、同回転軸の周面
とこれに近接する静止部との間に、複数のシール
フインからなるラビリンスシールをそなえ、同ラ
ビリンスシールの隣接するシールフインの相互間
におけるシール室内へ上記高圧部から導かれた流
体を噴出するノズル孔が、上記静止部に設けられ
て、同ノズル孔の噴出方向が上記回転軸の回転方
向と逆向きに形成されていることを特徴としてい
る。

以下図面により、本考案の一実施例としての回
転機械用ラビリンスシール装置について説明する
と、第５図は第１図に示したタービンの円板とケ
ーシングとの間（Ｃ部）に用いられた上記装置を
示す縦断面図、第６図は第５図の−矢視図、
第７図は第５図の−矢視図、第８図はもれ流
体の周方向速度成分と励振力との関係を示すグラ
フである。

上記タービンの回転軸に沿つて、高圧部１０か
ら低圧部１１へ流体がもれるのを防止すべく、静
止部（シール天井１７）とこれに近接するシユラ
ウド１６の周面との間に、４枚のシールフイン１
９ａ〜１９ｄからなるラビリンスシールがそなえ
られている。

そして、このラビリンスシールのシールフイン
１９ａとシールフイン１９ｂとの相互間における
第１シール室２０へ、高圧部１０から導かれた流
体を噴出するノズル孔１８が、シール天井１７に
設けられており、ノズル孔１８の噴出方向は、第
６図に示すように、回転軸の回転方向と逆向きに
形成されている。

上述の構成により、高圧部１０よりノズル孔１
８を通じて第１シール室２０へ導かれた流体は、
回転軸の回転方向と逆向きの周速成分ｘを持つた
め、シールフイン１９ａとシユラウド１６の周面
とのすきまよりもれた流体の速度ｂの周速成分を
低減あるいは逆向きにするので第１シール室２０
内の流体の速度b′の周速成分は従来よりも大幅に
減少される。

そして、それ流体の周速成分は、シールフイン
１９ｂ，１９ｃを通過するに従つてb′→c′→d′と
変化するが、この変化は従来の場合よりも非常に
小さいので、それによつて生じる励振力は著しく
小さなものとなり振動安定性が向上するのであ
る。

さらに、第８図に示すように、第１シール室２
０内の流体の速度b′の周速成分を回転軸の回転方
向と逆向きにすれば振動を減衰させるような力が
生じるようにすることも可能である。

以上詳述したように、本考案の回転機械用ラビ
リンスシール装置によれば回転機械の回転軸に沿
う高圧部から低圧部への流体もれを防止すべく、
同回転軸の周面とこれに近接する静止部との間
に、複数のシールフインからなるラビリンスシー
ルをそなえ、同ラビリンスシールの隣接するシー
ルフインの相互間におけるシール室内へ上記高圧
部から導かれた流体を噴出するノズル孔が、上記
静止部に設けられて、同ノズル孔の噴出方向が上
記回転軸の回転方向と逆向きに形成されるという
ようにバツフル等の新しい部品を用いることな
く、極めて簡素な構成なのでその信頼性は高く、
また、第１シール室内の流体の周速成分を大幅に
低減できるため、上記回転機械の回転軸に生じる
励振力は低下させられて、振動に対する安定性が
向上する効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はタービンおよび同タービンにおけるラ
ビリンスシールの使用例を示す縦断面図、第２図
はコンプレツサおよび同コンプレツサにおけるラ
ビリンスシールの使用例を示す縦断面図、第３図
は第１図の−矢視図、第４図は第１図のＣ部
にバツフルを設けた従来例を示す断面図で、第５
〜８図は第１図に示したタービンのＣ部に用いら
れた本考案の一実施例としての回転機械用ラビリ
ンスシール装置を示すもので、第５図はその縦断
面図、第６図は第５図の−矢視図、第７図は
第５図の−矢視図、第８図はもれ流体の周方
向速度成分と励振力との関係を示すグラフであ
る。 ３……動翼、４……円板、１０……高圧部、１
１……低圧部、１６……シユラウド、１７……シ
ール天井、１８……ノズル孔、１９ａ，１９ｂ，
１９ｃ，１９ｄ……シールフイン、２０……第１
シール室。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 回転機械の回転軸に沿う高圧部から低圧部への
   流体もれを防止すべく、同回転軸の周面とこれに
   近接する静止部との間に、複数のシールフインか
   らなるラビリンスシールをそなえ、同ラビリンス
   シールの隣接するシールフインの相互間における
   シール室内へ上記高圧部から導かれた流体を噴出
   するノズル孔が、上記静止部に設けられて、同ノ
   ズル孔の噴出方向が上記回転軸の回転方向と逆向
   きに形成されていることを特徴とする、回転機械
   用ラビリンスシール装置。