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公開番号2025001496
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-08
出願番号2023101119
出願日2023-06-20
発明の名称回転機械用シール装置及び回転機械
出願人三菱重工業株式会社
代理人SSIP弁理士法人
主分類F16J 15/447 20060101AFI20241225BHJP(機械要素または単位;機械または装置の効果的機能を生じ維持するための一般的手段)
要約【課題】ロータの外周面と静止壁面との接触のリスクを低減しつつロータの高い軸安定性を実現することが可能な回転機械用シール装置を提供する。
【解決手段】回転機械のロータの外周面に対向する内周面と、内周面に形成された複数のホールを含むシール本体部と、シール本体部の内周面にロータの周方向に間隔を空けて設けられた複数の軸方向フィン部とを備え、複数の軸方向フィン部の各々は、ロータの軸方向に沿って延在し、内周面からロータの外周面に向けて突出している。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
回転機械のロータの外周面に対向する静止壁面である内周面と、前記内周面に形成された複数のホールとを含む環状のシール本体部と、
前記シール本体部の前記内周面に前記ロータの周方向に間隔を空けて設けられた複数の軸方向フィン部と
を備え、
前記複数の軸方向フィン部の各々は、前記ロータの軸方向に沿って延在し、前記内周面から前記ロータの前記外周面に向けて突出している、回転機械用シール装置。
続きを表示（約 910 文字）【請求項２】
前記複数の軸方向フィン部の少なくとも１つは、前記シール本体部の前記内周面における前記周方向に隣り合う２つの前記ホールの間の位置に設けられた、請求項１に記載の回転機械用シール装置。
【請求項３】
前記複数の軸方向フィン部の少なくとも１つは、前記ホールの開口端縁における前記ロータの回転方向の下流端に位置する、請求項１に記載の回転機械用シール装置。
【請求項４】
前記複数の軸方向フィン部の少なくとも１つは、前記ロータの径方向の内側に向かうにつれて前記ロータの回転方向の上流側に向かうように傾斜している、請求項１に記載の回転機械用シール装置。
【請求項５】
前記シール本体部の前記内周面に前記軸方向に間隔を空けて設けられた複数の周方向フィン部を更に備え、
前記複数の周方向フィン部の各々は、前記周方向に沿って延在し、前記内周面から前記ロータの前記外周面に向けて突出している、請求項１に記載の回転機械用シール装置。
【請求項６】
前記複数の周方向フィン部の少なくとも１つは、前記シール本体部の前記内周面における前記軸方向に隣り合う２つの前記ホールの間の位置に設けられた、請求項５に記載の回転機械用シール装置。
【請求項７】
前記複数の周方向フィン部の少なくとも１つは、前記ホールの開口端縁における前記軸方向の下流端に位置する、請求項５に記載の回転機械用シール装置。
【請求項８】
前記複数の周方向フィン部の少なくとも１つは、前記ロータの径方向の内側に向かうにつれて前記軸方向の上流側に向かうように傾斜している、請求項５に記載の蒸気タービン。
【請求項９】
前記内周面からの前記軸方向フィン部の高さと前記内周面からの前記周方向フィン部の高さが異なる、請求項５に記載の回転機械用シール装置。
【請求項１０】
前記内周面からの前記軸方向フィン部の高さは、前記内周面からの前記周方向フィン部の高さより低い、請求項９に記載の回転機械用シール装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、回転機械用シール装置及び回転機械に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
例えばタービン等の回転機械において、低周波振動などの不安定振動が生じる場合がある。回転機械のロータに変位が生じたときに、ロータの外周面と静止壁面との隙間（シール部）を流れるスワール（旋回流）によって該隙間に不均一な圧力分布が発生し、ロータの変位の方向と直交する方向の流体力がロータに作用することにより、ロータの振れ回りを助長するような効果が生じる。この流体力をシール励振力と呼び、シール励振力が発生することでロータの軸安定性（軸系の安定性）が低下する。このため、ロータの軸安定性の観点から、シール励振力の低減は重要である。
【０００３】
このシール励振力を低減するシール構造として、ポケットダンパーシール、ホールパターンシール又はハニカムシール等のダンパーシール（例えば特許文献１参照）があり、ダンパーシールを設けると、静止壁面側に設けられたホール（凹部）に流体を導入することによるスワール低減効果、及び、静止壁面とロータとの隙間の狭くなっている部分で発生する振動減衰効果（スクイーズ膜効果）によりシール励振力を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第６２３３６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のダンパーシールでは、ロータが変位した際におけるロータと静止壁面との接触面積が大きくなりやすく、ロータと静止壁面との摩擦熱に起因するロータの熱曲がりのリスク（以下、「ロータと静止壁面との接触リスク」と記載する場合がある。）が大きい。一方、ロータと静止壁面との接触リスクを低減するために単純にロータの外周面と静止壁面との隙間を大きくとると、上記のスクイーズ膜効果の働きが弱くなり、シール励振力の低減効果が弱くなる。このため、ロータと静止壁面との接触リスクを低減することと、ロータの高い軸安定性を実現することとを両立することが難しいという課題がある。
【０００６】
上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも一実施形態は、ロータと静止壁面との接触のリスクを低減しつつロータの高い軸安定性を実現することが可能な回転機械用シール装置及びこれを備える回転機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本開示の少なくとも一実施形態に係る回転機械用シール装置は、
回転機械のロータの外周面に対向する静止壁面である内周面と、前記内周面に形成された複数のホールを含むシール本体部と、
前記シール本体部の前記内周面に前記ロータの周方向に間隔を空けて設けられた複数の軸方向フィン部と
を備え、
前記複数の軸方向フィン部の各々は、前記ロータの軸方向に沿って延在し、前記内周面から前記ロータの前記外周面に向けて突出している。
【０００８】
上記目的を達成するため、本開示の少なくとも一実施形態に係る回転機械は、
ロータと、
上記回転機械用シール装置と、
を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の少なくとも一実施形態によれば、ロータの外周面と静止壁面との接触のリスクを低減しつつロータの高い軸安定性を実現することが可能な回転機械用シール装置及びこれを備える回転機械が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
一実施形態に係る回転機械２の軸方向に直交する断面の一例を示す概略図である。
図１に示した回転機械２の軸方向に沿った断面の一例を示す概略図である。
図１及び図２に示した回転機械２におけるシール本体部１２の内周面１２ａ（静止壁面）を周方向に展開した場合における複数の軸方向フィン部１４と複数の周方向フィン部１８の配置の一例を模式的に示す図である。
一実施形態に係る回転機械２の軸方向に直交する断面の他の一例を示す概略図である。
一実施形態に係る回転機械２の軸方向に沿った断面の他の一例を示す概略図である。
回転機械２におけるシール本体部１２の内周面１２ａ（静止壁面）を周方向に展開した場合における複数の軸方向フィン部１４と複数の周方向フィン部１８の配置の他の一例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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