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JP5653801B2 - Rotary shaft seal structure - Google Patents

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JP5653801B2
JP5653801B2 JP2011053823A JP2011053823A JP5653801B2 JP 5653801 B2 JP5653801 B2 JP 5653801B2 JP 2011053823 A JP2011053823 A JP 2011053823A JP 2011053823 A JP2011053823 A JP 2011053823A JP 5653801 B2 JP5653801 B2 JP 5653801B2
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友人 永井
永護 加藤
永護 加藤
元春 植田
元春 植田
宜和 手塚
宜和 手塚
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Description

本発明は、タービンや圧縮機等の回転軸のシール構造に関する。   The present invention relates to a seal structure for a rotating shaft of a turbine or a compressor.

タービンや圧縮機等の回転機械において、高圧側と低圧側との間における流体漏れを防止するため、静止部品側に固定されたブラシシールを回転軸(ロータ)側に接触させるシール構造が採用されている。例えば、特許文献1においては、コイルばねや板ばねを用いて、ブラシシールを回転軸に押し付けて、接触させている。   In rotating machines such as turbines and compressors, in order to prevent fluid leakage between the high pressure side and the low pressure side, a seal structure is adopted in which a brush seal fixed to the stationary component side is brought into contact with the rotating shaft (rotor) side. ing. For example, in Patent Document 1, a brush seal is pressed against a rotating shaft using a coil spring or a leaf spring to make contact.

特開2003−004145号公報JP 2003-004145 A

上述したコイルばねや板ばねを用いたシール構造においては、ブラシシールの押付力が小さいと、シールに隙間ができて、シール性能低下につながり、押付力が大きいと、ブラシの摩耗が早くなり、隙間が大きくなる可能性がある。   In the seal structure using the coil spring or the leaf spring described above, if the pressing force of the brush seal is small, a gap is formed in the seal, leading to a decrease in sealing performance, and if the pressing force is large, the wear of the brush is accelerated, The gap may become large.

従って、上述したシール構造のばねとしては、ばね変位が小さいうちは、変位に対する押付力が線形となり、シールがしっかりと回転軸に押し付けられるが、ある程度の押付力でシールが接触した後は、それ以上、押付力が増加しないような非線形性を持つばねが望ましい。例えば、理想的な特性を図12に示すと、ばね変位xが小さい0〜x0の領域においては、押付力Fは0〜F0まで線形に変化し、ばね変位xがx0を越えると、ばね変位xが増えても、押付力Fが増えず、例えば、押付力F0で一定となるような非線形特性が望ましい。この場合の押付力F0は、差圧に耐えうる接触力を生む最低限の押付力である。   Therefore, as for the spring of the seal structure described above, while the spring displacement is small, the pressing force against the displacement is linear, and the seal is firmly pressed against the rotating shaft, but after the seal contacts with a certain amount of pressing force, As described above, a spring having nonlinearity that does not increase the pressing force is desirable. For example, when ideal characteristics are shown in FIG. 12, in the region of 0 to x0 where the spring displacement x is small, the pressing force F changes linearly from 0 to F0, and when the spring displacement x exceeds x0, the spring displacement Even if x increases, the pressing force F does not increase. For example, a nonlinear characteristic that is constant at the pressing force F0 is desirable. The pressing force F0 in this case is a minimum pressing force that generates a contact force that can withstand the differential pressure.

又、上述したコイルばねや板ばねを用いたシール構造において、そのばね特性は、ばね変位量に対して押付力が線形に変化するだけであり、運転状況(起動中/定格運転中)によってばね特性を変化させることはできなかった。しかしながら、運転状況に応じてばね特性を変化させることも望まれている。   Further, in the seal structure using the above-described coil spring or leaf spring, the spring characteristic is that the pressing force changes only linearly with respect to the amount of spring displacement, and the spring characteristic depends on the operating condition (starting up / during rated operation). The characteristics could not be changed. However, it is also desired to change the spring characteristics according to the operating conditions.

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、変位量や運転状況に応じて特性を変化させたばねを用いた回転軸のシール構造を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a seal structure for a rotating shaft using a spring whose characteristics are changed in accordance with the amount of displacement and operating conditions.

上記課題を解決する第1の発明に係る回転軸のシール構造は、
回転軸周囲の筐体の内周側に環状に設けられた溝部と、
前記溝部に環状に配置された複数の円弧状のセグメントと、
各々の前記セグメントの内周側に設けられ、前記回転軸の外周面と接触するブラシとを有し、
前記ブラシにより前記回転軸をシールする回転軸のシール構造において、
皿ばねとコイルばねとを直列に接続してばね構造を構成すると共に、当該ばね構造を前記溝部の内周面と各々の前記セグメントの外周面との間に配置して、前記セグメントを前記回転軸側へ押し付けるようにしたことを特徴とする。
The seal structure of the rotating shaft according to the first invention for solving the above problem is as follows.
A groove provided in an annular shape on the inner peripheral side of the casing around the rotation axis;
A plurality of arc-shaped segments arranged annularly in the groove;
A brush provided on the inner peripheral side of each of the segments, and in contact with the outer peripheral surface of the rotary shaft;
In the seal structure of the rotary shaft that seals the rotary shaft with the brush,
A disc spring and a coil spring are connected in series to form a spring structure, and the spring structure is disposed between the inner peripheral surface of the groove and the outer peripheral surface of each segment, and the segment is rotated. It is characterized by being pressed against the shaft side.

上記課題を解決する第2の発明に係る回転軸のシール構造は、
上記第1の発明に記載の回転軸のシール構造において、
前記皿ばねを複数枚重ねることを特徴とする。
The seal structure of the rotating shaft according to the second invention for solving the above problem is as follows:
In the rotary shaft seal structure according to the first invention,
A plurality of the disc springs are stacked.

上記課題を解決する第3の発明に係る回転軸のシール構造は、
回転軸周囲の筐体の内周側に環状に設けられた溝部と、
前記溝部に環状に配置された複数の円弧状のセグメントと、
各前記セグメントの内周側に設けられ、前記回転軸の外周面と接触するブラシとを有し、
前記ブラシにより前記回転軸をシールする回転軸のシール構造において、
コの字断面の開口部分が前記溝部の内周面に接する環状の形状であり、前記開口部分が拡がるように弾性変形する環状部材を配置すると共に、当該環状部材の内周面と各々の前記セグメントの外周面との間にコイルばねを接続してばね構造を構成して、前記セグメントを前記回転軸側へ押し付けるようにしたことを特徴とする。
The seal structure of the rotating shaft according to the third invention for solving the above-mentioned problems is as follows.
A groove provided in an annular shape on the inner peripheral side of the casing around the rotation axis;
A plurality of arc-shaped segments arranged annularly in the groove;
A brush provided on the inner peripheral side of each of the segments, and in contact with the outer peripheral surface of the rotary shaft;
In the seal structure of the rotary shaft that seals the rotary shaft with the brush,
The opening portion of the U-shaped cross section has an annular shape that is in contact with the inner peripheral surface of the groove portion, and an annular member that is elastically deformed so that the opening portion expands is disposed, and the inner peripheral surface of the annular member and each of the above-mentioned A coil spring is connected to the outer peripheral surface of the segment to constitute a spring structure, and the segment is pressed against the rotating shaft side.

上記課題を解決する第4の発明に係る回転軸のシール構造は、
上記第3の発明に記載の回転軸のシール構造において、
前記環状部材の両側面を、前記開口部分に向かって拡げた形状としたことを特徴とする。
The seal structure of the rotating shaft according to the fourth invention for solving the above-mentioned problems is as follows.
In the rotary shaft seal structure according to the third invention,
The both side surfaces of the annular member are shaped to expand toward the opening.

上記課題を解決する第5の発明に係る回転軸のシール構造は、
上記第3又は第4の発明に記載の回転軸のシール構造において、
前記環状部材の前記開口部分が接する前記溝部の内周面を、前記環状部材の両側面が外側に向かって拡がるように傾斜させたことを特徴とする。
A seal structure for a rotating shaft according to a fifth invention for solving the above-described problems is as follows.
In the seal structure of the rotating shaft according to the third or fourth invention,
An inner peripheral surface of the groove portion that is in contact with the opening portion of the annular member is inclined so that both side surfaces of the annular member expand outward.

上記課題を解決する第6の発明に係る回転軸のシール構造は、
回転軸周囲の筐体の内周側に環状に設けられた溝部と、
前記溝部に環状に配置された複数の円弧状のセグメントと、
各前記セグメントの内周側に設けられ、前記回転軸の外周面と接触するブラシとを有し、
前記ブラシにより前記回転軸をシールする回転軸のシール構造において、
外周側から順に、コイルばね、中間ブロック及び他のコイルばねを直列に接続してばね構造を構成し、当該ばね構造を前記溝部の内周面と各々の前記セグメントの外周面との間に配置すると共に、起動前及び起動中は前記中間ブロックとの間に間隙を有し、運転中は熱膨張により前記中間ブロックと接触する接触部を前記溝部の両側面に設け、起動前及び起動中は、コイルばね及び他のコイルばねにより、前記セグメントを前記回転軸側へ押し付けるようにし、運転中は、他のコイルばねにより、前記セグメントを前記回転軸側へ押し付けるようにしたことを特徴とする。
The seal structure of the rotating shaft according to the sixth invention for solving the above-described problems is as follows.
A groove provided in an annular shape on the inner peripheral side of the casing around the rotation axis;
A plurality of arc-shaped segments arranged annularly in the groove;
A brush provided on the inner peripheral side of each of the segments, and in contact with the outer peripheral surface of the rotary shaft;
In the seal structure of the rotary shaft that seals the rotary shaft with the brush,
In order from the outer peripheral side, a coil spring, an intermediate block, and other coil springs are connected in series to form a spring structure, and the spring structure is disposed between the inner peripheral surface of the groove and the outer peripheral surface of each segment. In addition, before and during startup, there is a gap between the intermediate block and during operation, contact portions that come into contact with the intermediate block by thermal expansion are provided on both side surfaces of the groove, and before startup and during startup. The segment is pressed against the rotating shaft by a coil spring and another coil spring, and the segment is pressed against the rotating shaft by another coil spring during operation.

本発明によれば、回転軸のシール構造において、ばねに必要な非線形性を確保できるので、流体シールの性能が向上し、その結果、信頼性が向上し、タービン効率や圧縮効率が向上することになる。   According to the present invention, since the non-linearity required for the spring can be secured in the seal structure of the rotating shaft, the performance of the fluid seal is improved, and as a result, the reliability is improved and the turbine efficiency and the compression efficiency are improved. become.

又、本発明によれば、回転軸のシール構造において、運転状況に応じてばね特性を変化させることができる。そのため、回転軸の振れ、過渡時の熱伸び差、偏心等があっても、流体シールの性能を維持し、その結果、信頼性が向上し、タービン効率や圧縮効率が向上することになる。   Further, according to the present invention, in the seal structure of the rotating shaft, the spring characteristics can be changed according to the operating condition. Therefore, even if there is runout of the rotating shaft, thermal expansion difference at the time of transient, eccentricity, etc., the performance of the fluid seal is maintained, and as a result, reliability is improved and turbine efficiency and compression efficiency are improved.

(a)は、本発明に係る回転軸のシール構造の実施形態の一例(実施例1)を示す軸方向断面図であり、(b)は、(a)のA−A線矢視断面図である。(A) is an axial sectional view showing an example (Example 1) of an embodiment of a seal structure of a rotating shaft according to the present invention, and (b) is a sectional view taken along line AA in (a). It is. (a)は、図1に示したシール構造におけるばね特性のグラフであり、(b)は、(a)のF1におけるばね構造を示す概略図であり、(c)は、(a)のF2におけるばね構造を示す概略図である。(A) is a graph of the spring characteristics in the seal structure shown in FIG. 1, (b) is a schematic diagram showing the spring structure at F1 in (a), and (c) is F2 in (a). It is the schematic which shows the spring structure in. 図1に示したシール構造のばね構造の変形例を示す概略図である。It is the schematic which shows the modification of the spring structure of the seal structure shown in FIG. 本発明に係る回転軸のシール構造の実施形態の他の一例(実施例2)として、そのばね構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the spring structure as another example (Example 2) of embodiment of the sealing structure of the rotating shaft which concerns on this invention. 図4に示したシール構造におけるばね特性のグラフである。It is a graph of the spring characteristic in the seal structure shown in FIG. 図4に示したシール構造のばね構造の変形例を示す概略図である。It is the schematic which shows the modification of the spring structure of the seal structure shown in FIG. 本発明に係る回転軸のシール構造の実施形態の他の一例(実施例3)として、そのばね構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the spring structure as another example (Example 3) of embodiment of the sealing structure of the rotating shaft which concerns on this invention. 図7に示したシール構造におけるばね特性のグラフである。It is a graph of the spring characteristic in the seal structure shown in FIG. 図7に示したシール構造のばね構造の変形例を示す概略図である。It is the schematic which shows the modification of the spring structure of the seal structure shown in FIG. (a)は、本発明に係る回転軸のシール構造の実施形態の他の一例(実施例4)を示す軸方向断面図であり、(b)は、(a)のB−B線矢視断面図である。(A) is an axial sectional view showing another example (Example 4) of the embodiment of the seal structure of the rotating shaft according to the present invention, and (b) is a view taken along line BB in (a). It is sectional drawing. 図10に示したシール構造のばね構造の変形例を示す概略図である。It is the schematic which shows the modification of the spring structure of the seal structure shown in FIG. シール構造のばねに理想的な特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic ideal for the spring of a seal structure.

以下、本発明に係る回転軸のシール構造の実施形態のいくつかを、図1〜図11を参照して説明する。なお、ここでは、一例として、ガスタービンの回転軸のシール構造を例示するが、圧縮機等の回転軸のシール構造としても適用可能である。   Hereinafter, some embodiments of the seal structure of the rotating shaft according to the present invention will be described with reference to FIGS. Here, as an example, the seal structure of the rotary shaft of the gas turbine is illustrated, but the present invention can also be applied as a seal structure of the rotary shaft of a compressor or the like.

(実施例1)
図1(a)は、本実施例のシール構造を示す軸方向断面図であり、図1(b)は、図1(a)のA−A線矢視断面図である。又、図2(a)は、図1に示したシール構造におけるばね特性のグラフであり、図2(b)は、図2(a)のF1におけるばね構造を示す概略図であり、図2(c)は、図2(a)のF2におけるばね構造を示す概略図である。又、図3は、本実施例のばね構造の変形例を示す概略図である。
Example 1
Fig.1 (a) is an axial sectional view which shows the seal structure of a present Example, FIG.1 (b) is an AA arrow directional cross-sectional view of Fig.1 (a). 2A is a graph of spring characteristics in the seal structure shown in FIG. 1, and FIG. 2B is a schematic diagram showing the spring structure at F1 in FIG. 2A. (C) is the schematic which shows the spring structure in F2 of Fig.2 (a). FIG. 3 is a schematic view showing a modification of the spring structure of this embodiment.

ガスタービンの回転軸1は、その軸受け(図示省略)に支持されており、シールが行われる部分には、回転軸1の外周を囲むようにシールホルダ2(筐体)が設けられている。シールホルダ2は、ガスタービンのケーシング(図示省略)に設けられており、このシールホルダ2の内周側(回転軸1側)にシール溝3(溝部)が環状に形成されている。このシール溝3の内部に、本実施例のシール構造10が組み込まれている。   The rotating shaft 1 of the gas turbine is supported by a bearing (not shown), and a seal holder 2 (housing) is provided so as to surround the outer periphery of the rotating shaft 1 at a portion where sealing is performed. The seal holder 2 is provided in a casing (not shown) of the gas turbine, and a seal groove 3 (groove portion) is formed in an annular shape on the inner peripheral side (rotary shaft 1 side) of the seal holder 2. The seal structure 10 of the present embodiment is incorporated in the seal groove 3.

シール溝3において、その対向する側面3aには、断面形状が凸形状の凸形状部4が形成されている。そして、シール構造10のシールセグメント11において、凸形状部4に対向する位置には、断面形状が凹形状の凹形状部12が形成されており、凸形状部4と凹形状部12が当接面5で係合する構成となっている。なお、凸形状部4、凹形状部12は、互いに逆の形状として、係合させてもよい。   In the seal groove 3, a convex portion 4 having a convex cross-sectional shape is formed on the opposite side surface 3 a. In the seal segment 11 of the seal structure 10, a concave shape portion 12 having a concave cross section is formed at a position facing the convex shape portion 4, and the convex shape portion 4 and the concave shape portion 12 come into contact with each other. The surface 5 is engaged. In addition, you may engage the convex-shaped part 4 and the concave-shaped part 12 as a mutually reverse shape.

シール構造10において、シールセグメント11は、例えば、図1(b)に示すように、1/4円弧形状に4つに分割されて、回転軸1の周囲に環状に配置されている。なお、シールセグメント11の分割数は、4分割に限られるものではなく、加工性、組立の容易性、メンテナンスの容易性等を考慮して、適宜分割数を増減してもよい。これは、後述する実施例でも同様である。   In the seal structure 10, the seal segment 11 is divided into four arc shapes, for example, as shown in FIG. 1B, and is arranged around the rotation shaft 1 in an annular shape. Note that the number of divisions of the seal segment 11 is not limited to four, and the number of divisions may be increased or decreased as appropriate in consideration of processability, ease of assembly, ease of maintenance, and the like. This is the same in the embodiments described later.

各々のシールセグメント11の内周面には、微細な金属製のワイヤを多数束ねたブラシ12(ブラシシール)が溶接されており、その先端は、一定の角度を持って、回転軸1の外周面と接触している。ガスタービンの運転が開始して、回転軸1が回転すると、作動流体が高圧側Hから低圧側Lへ流れようとするが、高圧側Hと低圧側Lとの間が周方向にブラシ12で仕切られているため、作動流体の流れが遮断されて両者間の気密性が保たれることになる。   A brush 12 (brush seal) in which a large number of fine metal wires are bundled is welded to the inner peripheral surface of each seal segment 11, and the tip of the brush 12 has a certain angle to the outer periphery of the rotary shaft 1. In contact with the surface. When the operation of the gas turbine is started and the rotary shaft 1 rotates, the working fluid tends to flow from the high pressure side H to the low pressure side L. Since it is partitioned, the flow of the working fluid is blocked and the airtightness between the two is maintained.

このとき、従来は、コイルばねや板ばねを用いて、ブラシシールを回転軸に押し付けて、接触させていたが、その場合、前述したように、ブラシシールの押付力が小さいと、シールに隙間ができて、シール性能低下につながり、押付力が大きいと、ブラシの摩耗が早くなり、隙間が大きくなる可能性がある。   At this time, conventionally, the brush seal is pressed against the rotating shaft by using a coil spring or a leaf spring, and in this case, as described above, if the pressing force of the brush seal is small, there is a gap in the seal. If it is possible to reduce the sealing performance and the pressing force is large, the wear of the brush is accelerated and the gap may be increased.

そのため、シール構造のばね特性としては、ばね変位が小さいうちは、変位に対する押付力が線形となり、ブラシがしっかりと回転軸に押し付けられるが、ある程度の押付力でブラシが接触した後は、それ以上、押付力が増加しないような非線形性を持つものが望ましい。   Therefore, as a spring characteristic of the seal structure, as long as the spring displacement is small, the pressing force against the displacement is linear and the brush is firmly pressed against the rotating shaft, but after the brush contacts with a certain amount of pressing force, it is more than that It is desirable to have non-linearity that does not increase the pressing force.

そこで、本実施例では、以下のような構成とすることで、非線形性を持つばね構造を用いるようにしている。   Therefore, in this embodiment, a spring structure having nonlinearity is used by adopting the following configuration.

具体的には、コの字断面の開口部分がシール溝3の内周面3bに接するように、環状の環状部材13を配置し、その環状部材13の内周面と各シールセグメント11の外周面との間に、コイルばね14をシールセグメント11毎に設けている。この環状部材13は、例えば、金属板から形成されており、又、シール溝3の内周面3bに固定されてはおらず、接触している状態である。そのため、環状部材13に押付力Fが働いた場合、後述の図2(c)に示すように、それ自身が弾性変形すると共にシール溝3の内周面3bとの間に動摩擦力μが生じ、これにより、ばね構造が、即ち、環状部材13とコイルばね14との組み合わせが、非線形性を持つことになる。   Specifically, the annular member 13 is arranged so that the opening portion of the U-shaped cross section is in contact with the inner peripheral surface 3 b of the seal groove 3, and the inner peripheral surface of the annular member 13 and the outer periphery of each seal segment 11. A coil spring 14 is provided for each seal segment 11 between the surfaces. The annular member 13 is made of, for example, a metal plate, and is not fixed to the inner peripheral surface 3b of the seal groove 3 but is in contact with the annular member 13. Therefore, when the pressing force F acts on the annular member 13, as shown in FIG. 2C described later, the elastic member itself is elastically deformed and a dynamic frictional force μ is generated between the inner peripheral surface 3 b of the seal groove 3. Thus, the spring structure, that is, the combination of the annular member 13 and the coil spring 14 has non-linearity.

ここで、図2を参照して、環状部材13とコイルばね14の変位(変形)について更に説明する。   Here, the displacement (deformation) of the annular member 13 and the coil spring 14 will be further described with reference to FIG.

本実施例では、ばね構造を環状部材13とコイルばね14とから構成している。そのため、変位xが小さい領域、即ち、図2(a)のグラフにおけるF1においては、図2(b)に示すように、環状部材13の変位(変形)は殆ど無く、コイルばね14の弾性力が主に作用して、変位xに対する押付力F1は線形性を有することになる。   In this embodiment, the spring structure is composed of an annular member 13 and a coil spring 14. Therefore, in the region where the displacement x is small, that is, in F1 in the graph of FIG. 2A, there is almost no displacement (deformation) of the annular member 13 and the elastic force of the coil spring 14 as shown in FIG. Mainly acts, and the pressing force F1 with respect to the displacement x has linearity.

一方、変位xが大きい領域、即ち、図2(a)のグラフにおけるF2においては、図2(c)に示すように、環状部材13がたわみ、内周面3bとの接触部分の最大静止摩擦力を越える剪断力が生じた後は、環状部材13の両側面が外側に拡がるように変位(変形)するが、動摩擦力μとの関係により、変位xに対する押付力F2は線形性でありながら、その勾配が押付力F1より緩やかになる。この結果、環状部材13とコイルばね14とからなるばね構造が変位xに対して非線形性を持つことになる。   On the other hand, in the region where the displacement x is large, that is, in F2 in the graph of FIG. 2A, as shown in FIG. 2C, the annular member 13 bends, and the maximum static friction of the contact portion with the inner peripheral surface 3b. After the shearing force exceeding the force is generated, the both side surfaces of the annular member 13 are displaced (deformed) so as to spread outward, but the pressing force F2 with respect to the displacement x is linear due to the relationship with the dynamic friction force μ. The gradient becomes gentler than the pressing force F1. As a result, the spring structure composed of the annular member 13 and the coil spring 14 has nonlinearity with respect to the displacement x.

従って、変位xが小さいうちは、主にコイルばね14の弾性力によって、変位xに対する押付力F1が線形となり、ブラシ12がしっかりと回転軸1に押し付けられるため、ブラシ12と回転軸1との接触を確実なものとすることができ、シール性能が維持される。又、変位xが所定の変位x0より大きくなり、所定の押付力F0でブラシ12が接触すると、その後は、環状部材13とコイルばね14との弾性力によって、押付力F2が緩やかに増加するようになり、ブラシの摩耗を防止し、隙間の拡大を防ぎ、シール性能の低下を抑制することができる。   Therefore, while the displacement x is small, the pressing force F1 with respect to the displacement x is linear due to the elastic force of the coil spring 14 and the brush 12 is firmly pressed against the rotating shaft 1. Contact can be ensured and sealing performance is maintained. Further, when the displacement x becomes larger than the predetermined displacement x0 and the brush 12 comes into contact with the predetermined pressing force F0, the pressing force F2 gradually increases by the elastic force of the annular member 13 and the coil spring 14 thereafter. Thus, the wear of the brush can be prevented, the gap can be prevented from being enlarged, and the deterioration of the sealing performance can be suppressed.

例えば、回転軸1が軸方向に垂直な方向に変動した場合(軸振れや偏心した場合)、環状部材13、コイルばね14の弾性力により、シールセグメント11が殆ど動かず、その変動をブラシ12で吸収できるので、隙間が生じなくなり、ブラシ12が回転軸1と接触する部分において作動流体は殆ど漏れなくなる。   For example, when the rotating shaft 1 fluctuates in a direction perpendicular to the axial direction (when the shaft is shaken or decentered), the seal segment 11 hardly moves due to the elastic force of the annular member 13 and the coil spring 14, and the fluctuation is reduced by the brush 12. Therefore, the gap is not generated, and the working fluid hardly leaks at the portion where the brush 12 is in contact with the rotating shaft 1.

加えて、シールセグメント11も、凸形状部4の当接面5に押し付けられるため、凹形状部12と凸形状部4との密着性を保つことができ、当接面5を通って漏れる作動流体はほとんどなくなる。   In addition, since the seal segment 11 is also pressed against the contact surface 5 of the convex portion 4, the adhesiveness between the concave portion 12 and the convex portion 4 can be maintained, and the leaking operation is performed through the contact surface 5. The fluid is almost gone.

なお、上記環状部材13に替えて、図3に示すような環状部材15、即ち、その両側面が開口部分に向かって拡がるような形状のものを用いてもよい。   Instead of the annular member 13, an annular member 15 as shown in FIG. 3, that is, a shape whose both side surfaces expand toward the opening portion may be used.

(実施例2)
図4は、本実施例のシール構造のばね構造を示す概略図である。又、図5は、図4に示したシール構造におけるばね特性のグラフである。又、図6は、本実施例のばね構造の変形例を示す概略図である。なお、ここでは、実施例1と同等の部材には同じ符号を付している。
(Example 2)
FIG. 4 is a schematic view showing a spring structure of the seal structure of the present embodiment. FIG. 5 is a graph of spring characteristics in the seal structure shown in FIG. FIG. 6 is a schematic view showing a modification of the spring structure of this embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member equivalent to Example 1 here.

本実施例は、実施例1の図1に示した構成と略同等の構成であるが、ばね構造の構成を実施例1とは異なる構成とすることで、非線形性を持つばね構造を用いるようにしている。   The present embodiment is substantially the same as the structure shown in FIG. 1 of the first embodiment, but the spring structure having a non-linearity is used by making the structure of the spring structure different from that of the first embodiment. I have to.

具体的には、図4に示すように、シール溝3の内周面3bと各シールセグメント11の外周面との間に、直列に連結した皿ばね21とコイルばね14とをシールセグメント11毎に設けている。この皿ばね21は、例えば、金属から形成されている。通常、皿ばねは、非線形のばね特性有しているが、その許容変位が小さいという欠点がある。そのため、本実施例では、皿ばね21とコイルばね14とを直列に連結することにより、非線形のばね特性を利用すると共に許容変位が小さいという欠点を補っている、具体的には、図5に示すように、皿ばね21の特性とコイルばね14の特性を足し合わせることにより、非線形性を持つことになる。   Specifically, as shown in FIG. 4, a disc spring 21 and a coil spring 14 connected in series between the inner peripheral surface 3 b of the seal groove 3 and the outer peripheral surface of each seal segment 11 are provided for each seal segment 11. Provided. The disc spring 21 is made of metal, for example. Normally, a disc spring has a non-linear spring characteristic, but has a drawback that its allowable displacement is small. Therefore, in the present embodiment, the disc spring 21 and the coil spring 14 are connected in series to make use of a non-linear spring characteristic and to compensate for the disadvantage that the allowable displacement is small. Specifically, FIG. As shown in the figure, by adding the characteristics of the disc spring 21 and the characteristics of the coil spring 14, nonlinearity is obtained.

従って、変位xが小さいうちは、変位xに対する押付力Fが略線形となり、ブラシ12がしっかりと回転軸1に押し付けられて、シール性能が維持される。一方、変位xが所定の変位より大きくなり、所定の押付力でブラシ12が接触すると、その後は、それ以上押付力Fが増加しないようになり、ブラシ12の摩耗を防止し、隙間の拡大を防ぎ、シール性能の低下を抑制することができる。   Therefore, while the displacement x is small, the pressing force F with respect to the displacement x is substantially linear, and the brush 12 is firmly pressed against the rotating shaft 1 to maintain the sealing performance. On the other hand, when the displacement x becomes larger than the predetermined displacement and the brush 12 comes into contact with the predetermined pressing force, thereafter, the pressing force F does not increase any more, preventing the brush 12 from being worn and increasing the gap. It is possible to prevent the deterioration of the sealing performance.

なお、本実施例における皿ばね21の部分は、図6に示すように、皿ばね21同士を更に複数枚重ねて構成してもよい。その場合、たわみと押付力との関係から、図6に示すように、皿ばね21を反対向きに交互に重ねてもよいし(直列組みと呼ばれる。)、皿ばね21を同じ方向に重ねてもよいし(並列組みと呼ばれる。)、直列組みと並列組みとを組み合わせてもよい。   In addition, as shown in FIG. 6, the part of the disc spring 21 in the present embodiment may be configured by further stacking a plurality of disc springs 21. In that case, from the relationship between the deflection and the pressing force, as shown in FIG. 6, the disc springs 21 may be alternately stacked in the opposite direction (referred to as a series assembly), or the disc springs 21 are stacked in the same direction. (It is also called a parallel set.) A series set and a parallel set may be combined.

(実施例3)
図7は、本実施例のシール構造のばね構造を示す概略図である。又、図8は、図7に示したシール構造におけるばね特性のグラフである。又、図9は、本実施例のばね構造の変形例を示す概略図である。なお、ここでも、実施例1と同等の部材には同じ符号を付している。
Example 3
FIG. 7 is a schematic view showing the spring structure of the seal structure of the present embodiment. FIG. 8 is a graph of spring characteristics in the seal structure shown in FIG. FIG. 9 is a schematic view showing a modification of the spring structure of this embodiment. In this case as well, the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

本実施例も、実施例1の図1に示した構成と略同等の構成としているが、ばね構造と接触する内周面3bの構成を実施例1とは異なる構成としている。   Although the present embodiment also has a configuration that is substantially equivalent to the configuration shown in FIG. 1 of the first embodiment, the configuration of the inner peripheral surface 3b that contacts the spring structure is different from that of the first embodiment.

実施例1において、環状部材13が接触する内周面3bは平面であったが、本実施例においては、図7に示すように、シール溝3の内周面3bに、台形断面の突設部6を突設し、この突設部6の斜面6aに環状部材13が接触するように配置している。これにより、環状部材13の両側面が、実施例1と比較して、小さい変位xで、その外側方向に拡がることになる。   In the first embodiment, the inner peripheral surface 3b with which the annular member 13 contacts is a flat surface. However, in this embodiment, as shown in FIG. 7, a trapezoidal cross-section is provided on the inner peripheral surface 3b of the seal groove 3. A portion 6 is provided so that the annular member 13 is in contact with the slope 6 a of the protruding portion 6. Thereby, both side surfaces of the annular member 13 are expanded in the outer direction with a small displacement x as compared with the first embodiment.

このように、環状部材13が接触する部分を斜面6aとし、例えば、斜面6aの傾斜角θを変更することで、環状部材13のたわみにより生じた剪断力が斜面6aとの最大静止摩擦力を越える変位点を調整すること、つまり、非線形性への変化点を調整することができる。例えば、図8のグラフに示すように、実施例1においては、変位x0より大きくなると、押付力FがF0から緩やかに増加するようになるが、本実施例のように、環状部材13が接触する部分を傾斜角θの斜面6aとすると、変位x0より小さい変位x3で、押付力FがF3から緩やかに増加するようになる。このように、斜面6aの傾斜角θを変更することで、押付力Fの勾配が緩やかになる変化点(変位x)を調整可能である。   In this way, the portion in contact with the annular member 13 is the inclined surface 6a. For example, by changing the inclination angle θ of the inclined surface 6a, the shear force generated by the deflection of the annular member 13 causes the maximum static frictional force with the inclined surface 6a. It is possible to adjust the displacement point that exceeds, that is, the change point to nonlinearity. For example, as shown in the graph of FIG. 8, in Example 1, when the displacement x0 becomes larger, the pressing force F gradually increases from F0. However, as in this example, the annular member 13 comes into contact. Assuming that the portion to be inclined is the inclined surface 6a having the inclination angle θ, the pressing force F gradually increases from F3 at a displacement x3 smaller than the displacement x0. Thus, the change point (displacement x) at which the gradient of the pressing force F becomes gentle can be adjusted by changing the inclination angle θ of the inclined surface 6a.

従って、変位xが小さいうちは、変位xに対する押付力Fが線形となり、ブラシ12がしっかりと回転軸に押し付けられて、シール性能が維持される。一方、変位xが所定の変位より大きくなり、所定の押付力でブラシ12が接触すると、その後は、それ以上押付力Fが増加しないようになり、ブラシ12の摩耗を防止し、隙間の拡大を防ぎ、シール性能の低下を抑制することができる。   Therefore, while the displacement x is small, the pressing force F with respect to the displacement x is linear, and the brush 12 is firmly pressed against the rotating shaft, and the sealing performance is maintained. On the other hand, when the displacement x becomes larger than the predetermined displacement and the brush 12 comes into contact with the predetermined pressing force, thereafter, the pressing force F does not increase any more, preventing the brush 12 from being worn and increasing the gap. It is possible to prevent the deterioration of the sealing performance.

なお、本実施例における台形断面の突設部6に替えて、図9に示すように、円弧断面の突設部7(斜面7a)を用いてもよく、同様の効果を得ることができる。   In addition, it replaces with the protrusion part 6 of the trapezoidal cross section in a present Example, and as shown in FIG. 9, you may use the protrusion part 7 (slope 7a) of a circular arc cross section, and the same effect can be acquired.

(実施例4)
図10(a)は、本実施例のシール構造を示す軸方向断面図であり、図10(b)は、図10(a)のB−B線矢視断面図である。又、図11は、本実施例のばね構造の変形例を示す軸方向断面図である。なお、ここでも、実施例1と同等の部材には同じ符号を付している。
Example 4
Fig.10 (a) is an axial sectional view which shows the seal structure of a present Example, FIG.10 (b) is a BB arrow sectional drawing of Fig.10 (a). FIG. 11 is an axial sectional view showing a modification of the spring structure of this embodiment. In this case as well, the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

本実施例も、実施例1の図1に示した構成と略同等の構成としているが、ばね構造の構成を実施例1とは異なる構成とすることで、ガスタービンの運転状況(起動中/定格運転中)に応じた特性を持つばね構造を用いるようにしている。   The present embodiment also has a configuration that is substantially equivalent to the configuration shown in FIG. 1 of the first embodiment. However, by changing the configuration of the spring structure from that of the first embodiment, the operating status of the gas turbine (starting / A spring structure with characteristics corresponding to the rated operation) is used.

ガスタービンの回転軸1は、その軸受け(図示省略)に支持されており、シールが行われる部分には、回転軸1の外周を囲むようにシールホルダ2(筐体)が設けられている。シールホルダ2は、ガスタービンのケーシング(図示省略)に設けられており、このシールホルダ2の内周側(回転軸1側)にシール溝3(溝部)が環状に形成されている。このシール溝3の内部に、本実施例のシール構造30が組み込まれている。   The rotating shaft 1 of the gas turbine is supported by a bearing (not shown), and a seal holder 2 (housing) is provided so as to surround the outer periphery of the rotating shaft 1 at a portion where sealing is performed. The seal holder 2 is provided in a casing (not shown) of the gas turbine, and a seal groove 3 (groove portion) is formed in an annular shape on the inner peripheral side (rotary shaft 1 side) of the seal holder 2. Inside this seal groove 3, the seal structure 30 of this embodiment is incorporated.

シール溝3において、その対向する側面3aには、断面形状が凸形状の凸形状部4が形成されているが、シール構造30のシールセグメント31においては、その外周側が凸形状部4同士の間を挿通する幅に形成されており、実施例1と異なり、シールセグメント31にシール溝3(凸形状部4)と係合する部分はない。そのため、本実施例においては、図10(a)に示すように、凸形状部4とシールセグメント31とに交互にシールフィンを配置することで、ラビリンスシール36を設けている。このようなラビリンスシール36においては、交互にシールフィンを設けることにより経路長さが増し、更に、流れが屈曲することによる抵抗が加わるため、作動流体の漏れ量を低減させることができる。   In the seal groove 3, a convex portion 4 having a convex cross-sectional shape is formed on the opposite side surface 3 a, but in the seal segment 31 of the seal structure 30, the outer peripheral side is between the convex portions 4. Unlike the first embodiment, the seal segment 31 does not have a portion that engages with the seal groove 3 (convex shape portion 4). Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 10A, the labyrinth seal 36 is provided by alternately arranging seal fins on the convex portion 4 and the seal segment 31. In such a labyrinth seal 36, the path length is increased by alternately providing seal fins, and resistance due to bending of the flow is added, so that the amount of leakage of the working fluid can be reduced.

シール構造30において、シールセグメント31は、例えば、図10(b)に示すように、1/4円弧形状に4つに分割されて、回転軸1の周囲に環状に配置されている。なお、シールセグメント31の分割数は、4分割に限られるものではなく、加工性、組立の容易性、メンテナンスの容易性等を考慮して、適宜分割数を増減してもよい。   In the seal structure 30, for example, as shown in FIG. 10B, the seal segment 31 is divided into four arc shapes and is arranged around the rotation shaft 1 in an annular shape. Note that the number of divisions of the seal segment 31 is not limited to four, and the number of divisions may be increased or decreased as appropriate in consideration of processability, ease of assembly, ease of maintenance, and the like.

各々のシールセグメント31の内周面には、微細な金属製のワイヤを多数束ねたブラシ12(ブラシシール)が溶接されており、その先端は、一定の角度を持って、回転軸1の外周面と接触している。ガスタービンの運転が開始して、回転軸1が回転すると、作動流体が高圧側Hから低圧側Lへ流れようとするが、高圧側Hと低圧側Lとの間が周方向にブラシ12で仕切られているため、作動流体の流れが遮断されて両者間の気密性が保たれることになる。   A brush 12 (brush seal) in which a large number of fine metal wires are bundled is welded to the inner peripheral surface of each seal segment 31, and the tip of the brush 12 has a certain angle to the outer periphery of the rotary shaft 1. In contact with the surface. When the operation of the gas turbine is started and the rotary shaft 1 rotates, the working fluid tends to flow from the high pressure side H to the low pressure side L. Since it is partitioned, the flow of the working fluid is blocked and the airtightness between the two is maintained.

このとき、従来は、コイルばねや板ばねを用いて、ブラシシールを回転軸に押し付けて、接触させていたが、その場合、前述したように、ばね特性は、ばね変位量に対して押付力が線形に変化するだけであり、運転状況(起動中/定格運転中)によってばね特性を変化させることはできなかった。   At this time, conventionally, the brush seal is pressed against the rotating shaft by using a coil spring or a leaf spring, and in this case, as described above, the spring characteristic is the pressing force against the spring displacement amount. However, the spring characteristics could not be changed depending on the operating conditions (starting up / during rated operation).

そのため、シール構造のばね特性としては、起動中(ガスタービンであれば、昇温中)はばね定数が弱く、定格運転中はばね定数が強いものが望ましい。   Therefore, it is desirable that the spring characteristics of the seal structure have a low spring constant during startup (in the case of a gas turbine, during temperature rise) and a high spring constant during rated operation.

そこで、本実施例では、以下のような構成とすることで、運転状況に応じてばね特性を変化させたばね構造を用いるようにしている。   Therefore, in this embodiment, the following structure is used to use a spring structure in which the spring characteristics are changed according to the operating condition.

具体的には、図10(a)、(b)に示すように、シールセグメント31の外周面とシール溝3の内周面3bとの間にばね構造を設けているが、このばね構造を、外周側から順に、コイルばね32、中間ブロック33及びコイルばね34を直列に接続して構成すると共に、所定の条件下において、中間ブロック33と接触して摩擦を生じさせる接触部35をシール溝3の側面3aに各々設けた構成としている。   Specifically, as shown in FIGS. 10A and 10B, a spring structure is provided between the outer peripheral surface of the seal segment 31 and the inner peripheral surface 3 b of the seal groove 3. The coil spring 32, the intermediate block 33, and the coil spring 34 are connected in series in this order from the outer peripheral side, and the contact portion 35 that contacts the intermediate block 33 and generates friction under a predetermined condition is provided as a seal groove. 3 is provided on each of the three side surfaces 3a.

より詳細には、停止中〜起動中(昇温時)は、中間ブロック33と接触部35との間に隙間を生じるようにして、中間ブロック33と接触部35が接触しないようにしている。この場合、中間ブロック33は拘束されていないので、例えば、コイルばね32とコイルばね34のばね係数を共に「k」とすると、ばね構造全体のばね係数は「1/2k」となる。   More specifically, a gap is formed between the intermediate block 33 and the contact portion 35 during stoppage to start-up (temperature increase) so that the intermediate block 33 and the contact portion 35 do not come into contact with each other. In this case, since the intermediate block 33 is not constrained, for example, when the spring coefficients of the coil spring 32 and the coil spring 34 are both “k”, the spring coefficient of the entire spring structure is “½k”.

一方、定格運転中は、昇温による中間ブロック33、接触部35の熱膨張により、停止中〜起動中に生じていた隙間を解消し、中間ブロック33と接触部35が接触するようにしている。この場合、摩擦により中間ブロック33が拘束されるので、例えば、コイルばね32とコイルばね34のばね係数を共に「k」とすると、コイルばね34のみが機能し、ばね構造全体のばね係数は「k」となる。   On the other hand, during rated operation, the intermediate block 33 and the contact portion 35 are brought into contact with each other by eliminating the gap that has occurred during the stop-starting operation due to the thermal expansion of the intermediate block 33 and the contact portion 35 due to the temperature rise. . In this case, since the intermediate block 33 is constrained by friction, for example, when the spring coefficients of the coil spring 32 and the coil spring 34 are both “k”, only the coil spring 34 functions, and the spring coefficient of the entire spring structure is “ k ".

このようにして、シール構造30のばね特性を、起動中(昇温中)はばね定数が弱く、定格運転中はばね定数が強いものとしている。この特性は、中間ブロック33及び接触部35の熱容量、線膨張係数を適宜に設定することにより、調整可能である。これにより、回転軸1の振れ、過渡時の熱伸び差、偏心等があっても、流体シールの性能を維持し、その結果、信頼性が向上し、タービン効率や圧縮効率が向上することになる。   In this manner, the spring characteristics of the seal structure 30 are such that the spring constant is weak during startup (during temperature rise) and the spring constant is strong during rated operation. This characteristic can be adjusted by appropriately setting the heat capacity and the linear expansion coefficient of the intermediate block 33 and the contact portion 35. As a result, the fluid seal performance is maintained even if there is a swing of the rotating shaft 1, a thermal expansion difference at the time of transient, eccentricity, etc., and as a result, reliability is improved and turbine efficiency and compression efficiency are improved. Become.

なお、本実施例における接触部35の中間ブロック33との接触部分を、図11に示すような形状としてもよい。具体的には、中間ブロック33の変位する方向に沿って、非接触面35a、接触面35bを設けている。この場合、変位初期において、中間ブロック33が非接触面35aの範囲に位置することで、接触部35と接触することはない。一方、ある程度変位した場合、中間ブロック33が接触面35bの範囲に位置することで、接触部35と接触し、中間ブロック33を拘束するようになる。つまり、非接触面35a、接触面35bの位置や範囲を適宜に設定することにより、接触部35による摩擦を効かせる領域を調整可能である。更に、変位が過大となる場合、接触部35の外周側に設けたストッパ部35cを用いて、中間ブロック33がそれ以上移動しないように拘束してもよい。   In addition, the contact part with the intermediate block 33 of the contact part 35 in a present Example is good also as a shape as shown in FIG. Specifically, the non-contact surface 35a and the contact surface 35b are provided along the direction in which the intermediate block 33 is displaced. In this case, in the initial stage of displacement, the intermediate block 33 is located in the range of the non-contact surface 35a, so that it does not contact the contact portion 35. On the other hand, when the intermediate block 33 is displaced to some extent, the intermediate block 33 is positioned in the range of the contact surface 35b, so that it comes into contact with the contact portion 35 and restrains the intermediate block 33. That is, by appropriately setting the positions and ranges of the non-contact surface 35a and the contact surface 35b, it is possible to adjust the region where the friction by the contact portion 35 is applied. Further, when the displacement becomes excessive, the intermediate block 33 may be restrained from further movement using a stopper portion 35c provided on the outer peripheral side of the contact portion 35.

なお、本実施例は、上述した実施例1〜実施例3のばね構造をコイルばね34の部分に用いることで、変位量に対して非線形性を持たせると共に、運転状況に応じてばね特性を変化させる構成とすることもできる。   In addition, a present Example uses a spring structure of Example 1- Example 3 mentioned above for the part of the coil spring 34, and while giving a non-linearity with respect to a displacement amount, according to an operating condition, a spring characteristic is provided. It can also be configured to change.

本発明に係る回転軸のシール構造は、タービンや圧縮機等の回転機械における高圧側と低圧側とのシールに好適なものである。   The seal structure of the rotating shaft according to the present invention is suitable for sealing between a high pressure side and a low pressure side in a rotary machine such as a turbine or a compressor.

3 シール溝
6、7 突設部
10、30 シール構造
11、31 シールセグメント
13、15 環状部材
14、32、34 コイルばね
15 ブラシシール
21 皿ネジ
33 中間ブロック
3 Seal groove 6, 7 Protruding portion 10, 30 Seal structure 11, 31 Seal segment 13, 15 Annular member 14, 32, 34 Coil spring 15 Brush seal 21 Countersunk screw 33 Intermediate block

Claims (6)

回転軸周囲の筐体の内周側に環状に設けられた溝部と、
前記溝部に環状に配置された複数の円弧状のセグメントと、
各々の前記セグメントの内周側に設けられ、前記回転軸の外周面と接触するブラシとを有し、
前記ブラシにより前記回転軸をシールする回転軸のシール構造において、
皿ばねとコイルばねとを直列に接続してばね構造を構成すると共に、当該ばね構造を前記溝部の内周面と各々の前記セグメントの外周面との間に配置して、前記セグメントを前記回転軸側へ押し付けるようにしたことを特徴とする回転軸のシール構造。
A groove provided in an annular shape on the inner peripheral side of the casing around the rotation axis;
A plurality of arc-shaped segments arranged annularly in the groove;
A brush provided on the inner peripheral side of each of the segments, and in contact with the outer peripheral surface of the rotary shaft;
In the seal structure of the rotary shaft that seals the rotary shaft with the brush,
A disc spring and a coil spring are connected in series to form a spring structure, and the spring structure is disposed between the inner peripheral surface of the groove and the outer peripheral surface of each segment, and the segment is rotated. A rotary shaft seal structure characterized by being pressed against the shaft side.
請求項1に記載の回転軸のシール構造において、
前記皿ばねを複数枚重ねることを特徴とする回転軸のシール構造。
The rotary shaft seal structure according to claim 1,
A rotating shaft seal structure, wherein a plurality of disc springs are stacked.
回転軸周囲の筐体の内周側に環状に設けられた溝部と、
前記溝部に環状に配置された複数の円弧状のセグメントと、
各前記セグメントの内周側に設けられ、前記回転軸の外周面と接触するブラシとを有し、
前記ブラシにより前記回転軸をシールする回転軸のシール構造において、
コの字断面の開口部分が前記溝部の内周面に接する環状の形状であり、前記開口部分が拡がるように弾性変形する環状部材を配置すると共に、当該環状部材の内周面と各々の前記セグメントの外周面との間にコイルばねを接続してばね構造を構成して、前記セグメントを前記回転軸側へ押し付けるようにしたことを特徴とする回転軸のシール構造。
A groove provided in an annular shape on the inner peripheral side of the casing around the rotation axis;
A plurality of arc-shaped segments arranged annularly in the groove;
A brush provided on the inner peripheral side of each of the segments, and in contact with the outer peripheral surface of the rotary shaft;
In the seal structure of the rotary shaft that seals the rotary shaft with the brush,
The opening portion of the U-shaped cross section has an annular shape that is in contact with the inner peripheral surface of the groove portion, and an annular member that is elastically deformed so that the opening portion expands is disposed, and the inner peripheral surface of the annular member and each of the above-mentioned A rotating shaft sealing structure characterized in that a coil spring is connected to the outer peripheral surface of a segment to constitute a spring structure, and the segment is pressed against the rotating shaft side.
請求項3に記載の回転軸のシール構造において、
前記環状部材の両側面を、前記開口部分に向かって拡げた形状としたことを特徴とする回転軸のシール構造。
In the seal structure of the rotating shaft according to claim 3,
A seal structure for a rotating shaft, wherein both side surfaces of the annular member have a shape expanded toward the opening.
請求項3又は請求項4に記載の回転軸のシール構造において、
前記環状部材の前記開口部分が接する前記溝部の内周面を、前記環状部材の両側面が外側に向かって拡がるように傾斜させたことを特徴とする回転軸のシール構造。
In the seal structure of the rotating shaft according to claim 3 or claim 4,
A seal structure for a rotating shaft, wherein an inner peripheral surface of the groove portion that is in contact with the opening portion of the annular member is inclined so that both side surfaces of the annular member expand outward.
回転軸周囲の筐体の内周側に環状に設けられた溝部と、
前記溝部に環状に配置された複数の円弧状のセグメントと、
各前記セグメントの内周側に設けられ、前記回転軸の外周面と接触するブラシとを有し、
前記ブラシにより前記回転軸をシールする回転軸のシール構造において、
外周側から順に、コイルばね、中間ブロック及び他のコイルばねを直列に接続してばね構造を構成し、当該ばね構造を前記溝部の内周面と各々の前記セグメントの外周面との間に配置すると共に、起動前及び起動中は前記中間ブロックとの間に間隙を有し、運転中は熱膨張により前記中間ブロックと接触する接触部を前記溝部の両側面に設け、起動前及び起動中は、コイルばね及び他のコイルばねにより、前記セグメントを前記回転軸側へ押し付けるようにし、運転中は、他のコイルばねにより、前記セグメントを前記回転軸側へ押し付けるようにしたことを特徴とする回転軸のシール構造。
A groove provided in an annular shape on the inner peripheral side of the casing around the rotation axis;
A plurality of arc-shaped segments arranged annularly in the groove;
A brush provided on the inner peripheral side of each of the segments, and in contact with the outer peripheral surface of the rotary shaft;
In the seal structure of the rotary shaft that seals the rotary shaft with the brush,
In order from the outer peripheral side, a coil spring, an intermediate block, and other coil springs are connected in series to form a spring structure, and the spring structure is disposed between the inner peripheral surface of the groove and the outer peripheral surface of each segment. In addition, before and during startup, there is a gap between the intermediate block and during operation, contact portions that come into contact with the intermediate block by thermal expansion are provided on both side surfaces of the groove, and before startup and during startup. The segment is pressed against the rotating shaft side by a coil spring and another coil spring, and the segment is pressed against the rotating shaft side by another coil spring during operation. Shaft seal structure.
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