(57)【要約】【課題】  製作が容易で、ロータの不安定振動を防止できるラビリンスシールを有するターボ機械を提供する。【解決手段】  円周方向にセグメント７を分割し、櫛歯５高さの異なるセグメント７を組み合わせたラビリンスシール２を有する。好ましくは、櫛歯５高さの異なる２種類のセグメント７を有し、回転軸直角断面上のある基準方向とその反対方向に櫛歯５高さの高いセグメント７ａを配置し、前記基準方向に直角な方向とその反対方向に櫛歯５高さの低いセグメント７ｂを配置したラビリンスシール２を有する。【選択図】図１
2010007611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転羽根車を有するロータと、ロータを保持し、流路を形成するステータと、このステータと前記ロータ間における流体漏洩を低減する櫛歯構造のラビリンスシールと、を有するターボ機械において、前記ラビリンスシールは、円周方向にセグメントに分かれていて、櫛歯高さの異なるセグメントを組み合わせたことを特徴とするターボ機械。
【請求項２】
請求項１記載のターボ機械において、前記セグメントは、櫛歯高さの異なる２種類のセグメントを有し、前記ロータの直角断面上のある基準方向及びその反対方向に櫛歯高さの高いセグメントを配置し、前記基準方向に直角な方向とその反対方向に櫛歯高さの低いセグメントを配置したラビリンスシールを有するターボ機械。
【請求項３】
請求項１記載のターボ機械において、前記セグメントは、櫛歯高さの異なるセグメントが並んで配置しているターボ機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はターボ機械に係り、特に高速回転時におけるロータの不安定振動の防止に好適なターボ機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ機械は主に、回転羽根車を有するロータと、ロータを保持し、流路を形成するステータで構成されている。ステータとロータ間には間隙があり、この間隙からの流体漏洩を低減するために櫛歯構造のラビリンスシールが使用されることが多い。
【０００３】
ロータを高速回転させると、ラビリンスシールの櫛歯間に形成される溝部に流体の旋回流れが発生するため、ロータに不安定振動が発生することがある。不安定振動を防止するためには、上記溝部における流体の旋回流速を低減することが有効である。例えば特開平１０−６１４０７号公報の図１に開示されているように、ラビリンスシールの流体入口側に案内羽根を設置し、流体の旋回流速を低減する構造が考案されている。
【０００４】
一方、上記の不安定振動と類似の現象として、すべり軸受における潤滑油の旋回流れに起因するオイルホイップという現象がある。オイルホイップは真円軸受において発生しやすく、楕円軸受や多円弧軸受を採用することにより不安定振動が発生しにくくなることが知られている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−６１４０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば特許文献１の図１に開示されたラビリンスシールにおいて、流体の旋回流速を低減する案内羽根の構造は複雑であるため、製作に手間がかかり、製造コストが高くなるという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、製作が容易で、ロータの不安定振動を防止できるラビリンスシールを有するターボ機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明に係るターボ機械は、回転羽根車を有するロータと、ロータを保持し、流路を形成するステータと、該ステータとロータ間における流体漏洩を低減する櫛歯構造のラビリンスシールを有するターボ機械において、円周方向にセグメント分割し、櫛歯高さの異なるセグメントを組み合わせたラビリンスシールを有することを特徴とするものである。
【０００９】
そして、好ましくは、櫛歯高さの異なる２種類のセグメントを有し、回転軸直角断面上のある基準方向とその反対方向に櫛歯高さの高いセグメントを配置し、前記基準方向に直角な方向とその反対方向に櫛歯高さの低いセグメントを配置したラビリンスシールを有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ラビリンスシールにおける流体の旋回流速を低減でき、ロータの不安定振動を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を、図面を用いて説明する。
【００１２】
図１に本発明のターボ機械１の一実施例におけるラビリンスシール２の軸直角断面図を、図２に本実施例のターボ機械１の要部断面図を示す。
【００１３】
図２に示すように、本実施例のターボ機械１は、図示しない回転羽根車を有し、高速回転するロータ３と、ロータ３を保持し、図示しない流路を形成するステータ４を有している。ターボ機械１には一般的に高圧部と低圧部が存在するので、ステータ４とロータ３間の間隙には、高圧部から低圧部への流体の漏れ流れが発生する。この漏れ流れを低減するために櫛歯５構造のラビリンスシール２を有している。
【００１４】
図１は図２のＡ−Ａ断面図である。ラビリンスシール２入口の旋回流れや、ロータ３の回転に伴うつれまわりにより、ラビリンスシール２の櫛歯５間に形成された溝部６内には旋回流れが発生する。
【００１５】
本実施例におけるラビリンスシール２は、円周方向に、８個のセグメント７に分割されており、櫛歯５高さの高いセグメント７ａと櫛歯５高さの低いセグメント７ｂを交互に並んで配置している。旋回流れが溝部６底部８の段差９を通過するため、流路抵抗が増加し、旋回流速が小さくなる。また、櫛歯５の高さの異なる２種類のラビリンスシール２をリング状に製作し、このリングを分割して組み合わせることにより製作できるので、案内羽根などを製作する場合と比較して、製作が容易である。
【００１６】
なお、ラビリンスシール２の円周方向分割数は複数であれば何個でもよい。櫛歯５高さの高いセグメント７ａと櫛歯５高さの低いセグメント７ｂの配置は交互でなくてもよい。櫛歯５の高さが異なるセグメント７の並びを複数有するのがよい。
【００１７】
図３に本発明のターボ機械の他の実施例におけるラビリンスシール２の軸直角断面図を示す。本実施例のラビリンスシール２は、円周方向に、８個のセグメント７に分割されている。上下それぞれ２個のセグメント７の櫛歯５高さが高く、左右それぞれ２個のセグメント７の櫛歯５高さが低くなっている。すなわち、上方向を基準方向とすると、基準方向である上方向とその反対方向である下方向に櫛歯５高さの高いセグメント７ａを配置し、基準方向に直角な右方向とその反対の左方向に櫛歯５高さの低いセグメント７ｂを配置している。上下方向を櫛歯５高さの高い長軸，左右方向を櫛歯５高さの低い短軸と考えると、溝部６底部８を楕円形状としたことと類似の効果が得られることがわかる。このため、楕円軸受採用によるオイルホイップ防止効果と同様の効果で、ロータ３の不安定振動を防止できる。
【００１８】
以上の記載によれば、本実施例におけるターボ機械は、櫛歯高さの異なるセグメントを組み合わせたラビリンスシールを有することにより、ラビリンスシールの溝部の外周面に段差ができるため、ラビリンスシールにおける流体の旋回流速を低減でき、ロータの不安定振動を防止できる。また、櫛歯の高さの異なる複数種類のラビリンスシールをリング状に製作し、このリングを分割して組み合わせることによりラビリンスシールを製作できるので、製作が容易である。
【００１９】
また、櫛歯高さの異なる２種類のセグメントを有し、回転軸直角断面上のある基準方向とその反対方向に櫛歯高さの高いセグメントを配置し、前記基準方向に直角な方向とその反対方向に櫛歯高さの低いセグメントを配置することにより、ラビリンスシール溝部外周面の回転軸直角断面形状に櫛歯高さの高い長軸と櫛歯高さの低い短軸が形成されるため、楕円軸受採用によるオイルホイップ防止効果と同様の効果で、ロータの不安定振動を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のターボ機械の一実施例におけるラビリンスシールの軸直角断面図である。
【図２】本実施例のターボ機械の要部断面図である。
【図３】本発明のターボ機械の他の実施例におけるラビリンスシールの軸直角断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  ターボ機械
２  ラビリンスシール
３  ロータ
４  ステータ
５  櫛歯
６  溝部
７  セグメント
７ａ  櫛歯高さの高いセグメント
７ｂ  櫛歯高さの低いセグメント
８  溝部底部
９  溝部底部の段差
【図１】
2010007611.tif 000003
【図２】
2010007611.tif 000004
【図３】
2010007611.tif 000005