(57)【要約】  回転軸の外周面と該回転軸の外周側に設けられた静止部材との間をシールする軸シール装置であって、回転軸の周方向に沿って配設された複数の薄板を有する薄板シールと、該薄板シールと軸方向に異なる位置に配置され、前記回転軸及び前記静止部材の一方に配された快削材、及び、前記回転軸及び前記静止部材の他方から前記一方に向かって突出したシールフィンを有するアブレイダブルシールとを備える。
2010146797.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の外周面と該回転軸の外周側に設けられた静止部材との間をシールする軸シール装置であって、
回転軸の周方向に沿って配設された複数の薄板を有する薄板シールと、
該薄板シールと軸方向に異なる位置に配置され、前記回転軸及び前記静止部材の一方に配された快削材、及び、前記回転軸及び前記静止部材の他方から前記一方に向かって突出したシールフィンを有するアブレイダブルシールとを備える軸シール装置。
【請求項２】
前記薄板シールが前記アブレイダブルシールよりも高圧側に配置されている請求項１に記載の軸シール装置。
【請求項３】
前記回転軸の外周面と前記静止部材との間にハウジングが設けられ、該ハウジングの内周に、前記薄板シールと、前記アブレイダブルシールの前記シールフィン及び前記快削材の一方とが隣接して配置されている請求項１又は２に記載の軸シール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービン、蒸気タービン、圧縮機、水車、冷凍機、ポンプ等の回転機械の回転軸に対してシールを施す軸シール装置に関する。
本願は、２００９年０６月１６日に日本出願された特願２００９−１４３１２４に基づいて優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ガスタービンや蒸気タービン等の回転機械において、静翼等の静止する部材と回転軸などの回転する部材との間には環状の隙間ができる。作動流体は、この環状の隙間を通過して高圧側から低圧側に向かって漏洩してしまう。これを防止するために、軸シール装置が用いられている。このような軸シール装置の一つとして、従来、非接触型のラビリンスシールが幅広く用いられていた。しかし、このような軸シール機構は、回転過渡期の軸振動や熱過渡的な熱変形によってフィン先端が周囲の部材に接触しないようにする必要があった。そのため、フィン先端の隙間、即ち、シールクリアランスをある程度大きくしなければならず、これによって作動流体の漏れ量が多くなってしまっていた。【０００３】
このようなラビリンスシールの欠点を補う軸シール装置として、アブレイダブルシールが知られている（例えば特許文献１参照）。
アブレイダブルシールは、回転軸と静止する部材とのいずれか一方に複数列の突形のシールフィンを配置するとともに、他方に摺動発熱量が低く切削性に優れた部材（以下、快削材と称する）を介在させる。このアブレイダブルシールによれば、仮に運転中に何らかの要因でシールフィンと快削材とが接触することがあっても、快削材がシールフィンによって容易に切削される。そのため、摺動発熱の発生や該発熱による回転軸の曲がり変形が抑止され、この変形による振動等の不具合発生を防止することができる。【０００４】
上記ラビリンスシールにおける作動流体の漏れ量を低減させる技術として、上記アブレイダブルシールの他に、平板状の薄板を回転軸の周方向に多層に配置した構造をなす薄板シールが知られている（例えば特許文献２参照）。
この薄板シールは、回転軸の停止時には薄板の内周側先端が所定の予圧で回転軸に接触し、回転軸の回転時には該回転軸が回転することで生じる動圧効果によって薄板の先端が浮上する。これによって、回転軸の回転時には薄板と回転軸とが非接触状態となり、各薄板及び回転軸との磨耗防止を図っている。【０００５】
以上の他に、ブラシシールとハニカムシールとを組み合わせて一の軸シール装置を構成することで、作動流体の漏れ防止性能の向上を図ったハイブリッド型ブラシ・ハニカムシールが例えば特許文献３に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２２８０１３号公報
【特許文献２】特許第３９１７９９３号公報
【特許文献３】特開２００４−１５０４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記アブレイダブルシールにおいては、シールフィンと快削材との接触が許容されるため、シールクリアランスの低減を図ることができる。しかし、接触摺動後には当該シールクリアランスが増大してしまう。したがって、この摺動箇所において作動流体の流量が増加してしまうため、長期に亙って安定的な漏れ防止を図ることができないという欠点がある。
上記薄板シールにおいては、高圧側領域と低圧側領域との圧力差が所定以上大きい場合、シールクリアランスが大きくなり過ぎて流量が増加してしまうため、使用できる高圧側領域と低圧側領域との圧力差を所定以下に設定しなければならない。また、当該薄板シールを複数連設すれば圧力差が大きい場合でも使用可能であるものの、コスト高となってしまう。
上記ハイブリッド型ブラシ・ハニカムシールにおいては、使用されるブラシシール及びハニカムシールがともに回転側と固定側との間に接触摺動することにより高圧側と低圧側とを隔てる構成である。そのため、両シールを使用するに従ってこれらが徐々に摩耗してしまうという欠点がある。したがって、耐久性に劣り、長期にわたって漏れ防止を安定的に図ることができない。【０００８】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、高圧側領域と低圧側領域との間の圧力差が大きい場合であっても、これら領域間で安定的に作動流体の漏れ防止を図ることが可能な軸シール装置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】
【０００９】
前記課題を解決するため、この発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る軸シール装置は、回転軸の外周面と該回転軸の外周側に設けられた静止部材との間をシールする軸シール装置であって、回転軸の周方向に沿って配設された複数の薄板を有する薄板シールと、該薄板シールと軸方向に異なる位置に配置され、前記回転軸及び前記静止部材の一方に配された快削材、及び、前記回転軸及び前記静止部材の他方から前記一方に向かって突出したシールフィンを有するアブレイダブルシールとを備える。【００１０】
このような特徴の軸シール装置によれば、アブレイダブルシールにおける快削材の摩耗が進行してシールクリアランスが増大した場合であっても、薄板シールとアブレイダブルシールとによって差圧の分担が行なわれる。これにより、アブレイダブルシール単体により生じる差圧は小さくなるため、該アブレイダブルシールにおける高圧側領域から低圧領域に向かっての流量変化を抑制することが可能となる。特に、アブレイダブルシールのシールクリアランスが増大した場合には、薄板シールによる差圧の分担比率の方がアブレイダブルシールの分担比率に比べて大きくなる。そのため、アブレイダブルシールにおける流量変化を効果的に抑制することができる。
差圧の分担によって、薄板シールに生じる差圧を小さくすることができる。高圧側領域と低圧側領域との差圧が薄板シール単体ではシールできない程に大きい場合であっても、当該薄板シールを適用して、安定したシールを施すことが可能となる。さらに、この薄板シールは、耐摩耗性が高いため、長期にわたって安定的に漏れ防止を図ることができる。
なお、快削材とは、シールフィンに対して切削性に優れた部材ならばいかなる部材をも含み意味であり、周知のアブレイダブル皮膜やアブレイダブル層の他、金属又はセラミック等からなるハニカム構造体も含む。【００１１】
前記薄板シールが前記アブレイダブルシールよりも高圧側に配置されていてもよい。【００１２】
ここで、アブレイダブルシールが薄板シールよりも高圧側に配置されたものと仮定した場合、快削材がシールフィンと接触して摩耗することで切削粉が生じ、該切削粉が薄板シールに流入する。この切削粉が薄板シールの薄板間に介在すると、薄板間の適正隙間を維持することができなくなり、また、剛性を増加させてしまう。そのため、薄板の押付力が増加して摩耗を引き起こすとともに、該薄板シールにおける流量変化が生じてしまう。
この点、本発明においては薄板シールがアブレイダブルシールよりも高圧側に配置されているため、薄板シールが切削粉の影響を受けることはなく、薄板の剛性が増加することはない。したがって、薄板シールにおいて安定的に作動流体の漏れが防止を図ることができる。【００１３】
前記回転軸の外周面と前記静止部材との間にハウジングが設けられ、該ハウジングの内周に、前記薄板シールと、前記アブレイダブルシールの前記シールフィン及び前記快削材の一方とが隣接して配置されていてもよい。【００１４】
このような特徴の軸シール装置によれば、薄板シール及びアブレイダブルシールが互いに隣接するようにハウジングに配置されているため、上記のような適切な差圧の分担を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の軸シール装置によれば、耐摩耗性に優れ耐久性の高い薄板シールと耐差圧性の高いアブレイダブルシールとを備えることにより、高圧側領域と低圧側領域の差圧が大きい場合であっても長期にわたって安定的に作動流体の漏れ防止を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】軸方向を含む断面における実施形態に係る軸シール装置の概略構成図である。
【図２】図１における薄板シールの拡大図である。
【図３】図１におけるアブレイダブルシールの拡大図である。
【図４】軸方向を含む断面における比較例に係る軸シール装置の概略構成図である。
【図５Ａ】比較例の軸シール装置における、回転初期の高圧側から低圧側に向かっての差圧曲線を示すグラフである。
【図５Ｂ】比較例の軸シール装置における、摺動後の高圧側から低圧側に向かっての差圧曲線を示すグラフである。
【図６Ａ】実施形態の軸シール装置における、回転初期の高圧側から低圧側に向かっての差圧曲線を示すグラフである。
【図６Ｂ】実施形態の軸シール装置における、摺動後の高圧側から低圧側に向かっての差圧曲線を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は軸方向を含む断面における実施形態に係る軸シール装置の概略構成図である。軸シール装置１０は、例えばガスタービン等の回転機械における回転軸１とステータ（静止部材）２との間に設置され、回転軸１とステータ２との間に形成される環状の空間を介して高圧側領域（図１において右側の領域）から低圧側領域（図１において左側の領域）に向かって作動流体が漏洩するのを防止する。
【００１８】
本実施形態の軸シール装置１０は、上記ガスタービンへの適用のみならず、例えば、蒸気タービン、圧縮機、水車、冷凍機、ポンプ等の大型流体機械のように、軸の回転と流体の流動の関係でエネルギーを仕事に変換する回転機械全般に広く採用することができる。
【００１９】
軸シール装置１０は、薄板シール２０とアブレイダブルシール３０との２つのシールから構成されている。本実施形態においては、図１に示すように、ステータ２の回転軸１の外周面と対向するステータ２の内周面に、軸方向を中心として環状に形成された凹所２ａが形成されており、該凹所２ａ内に嵌め込まれて固定されたハウジング３の内周側における軸方向の異なる位置に薄板シール２０及びアブレイダブルシール３０が互いに隣接するようにして配置されている。
【００２０】
薄板シール２０の構成について図１及び図２を参照して説明する。
この薄板シール２０は、アブレイダブルシール３０よりも高圧領域側に配置されており、詳しくは図２に示すように、複数の薄板２１と、Ｕ字型の保持リング２２，２３と、高圧側板２４と、低圧側板２５と、接続部材２６と、スペーサ２７と、板バネ２８とから構成されている。複数の薄板２１は、回転軸１の周方向に互いに微少間隔を開けて多重に配列された金属からなる。保持リング２２，２３は、該薄板２１の外周側基端において薄板２１を両側から挟持する。高圧側板２４は、薄板２１における高圧側領域に対向する一方の側縁と保持リング２２とによって挟み込まれている。低圧側板２５は、薄板２１における低圧側領域に対向する他方の側縁と保持リング２３とで挟み込まれている。接続部材２６は、両保持リング２２，２３を薄板２１の外周側で接続する。スペーサ２７は、保持リング２２，２３で狭持される各薄板２１のがたつきを抑制する。板バネ２８は、保持リング２２，２３で狭持される各薄板２１を回転軸１と同軸をなすように付勢状態に支持する。
【００２１】
このように構成される薄板シール２０において、薄板２１は、外周側の基端の幅（回転軸１の軸方向の幅）に比べて内周側の先端の幅（回転軸１の軸方向の幅）が狭くなる略Ｔ字型の薄い鋼板によって構成されている。薄板２１の幅が狭くなる位置において、その両方の側縁に切り欠き部２１ａ，２１ｂが形成されている。
複数の薄板２１は、回転軸１の軸方向に同一の幅となるように重ねられている。これら複数の薄板２１は、その基端において、例えば溶接が施されることによって互いに固定されている。
【００２２】
薄板２１は、その板厚で定まる所定の剛性を回転軸１の周方向に有する。さらに、薄板２１は、薄板２１と回転軸１の回転方向に対して回転軸１の外周面となす角が鋭角となるように保持リング２２，２３に取り付けられている。
【００２３】
高圧側板２４及び低圧側板２５の外周側における回転軸１の軸方向の幅は、他の位置よりも広くなるように段差部２４ａ，２５ａが設けられている。段差部２４ａ，２５ａは、それぞれが薄板２１の切り欠き部２１ａ，２１ｂに嵌め込まれている。
【００２４】
保持リング２２は、複数の薄板２１の基端における一方の側縁（高圧側）に対面する面に、溝２２ａを備えている。同様に、保持リング２３は、複数の薄板２１の基端における他方の側縁（低圧側）に対面する面に、溝２３ａを備えている。複数の薄板２１の基端側における一方の側縁（高圧側）に保持リング２２の溝２２ａが嵌め込まれている。同様に、複数の薄板２１の基端側における他方の側縁（低圧側）が保持リング２３の溝２３ａに嵌め込まれている。
【００２５】
このように、複数の薄板２１の外周基端側が嵌め込まれる保持リング２２，２３の間に接続部材２６が挿入されるとともに、この接続部材２６が保持リング２２，２３と溶接されることで、保持リング２２，２３が互いに固定される。各薄板２１の基端と保持リング２２，２３との間には、各薄板２１の基端及び保持リング２２，２３と当接するようにスペーサ２７が挿入される。そして、このスペーサ２７及び保持リング２２，２３の外周側にこれらスペーサ２７及び保持リング２２，２３に接するようにしていた板バネ２８が固定される。
【００２６】
このように構成される薄板シール２０は、環状をなす取付ピース４とともに、ハウジング３の内周面に形成された環状の溝５に保持リング２２，２３側から嵌め込まれる。ここで、環状の溝５は、回転軸１の軸方向において、外周側の幅が内周側の幅よりも広くなるように、薄板２１の一方の側縁（高圧側）に対向する側面に段差が設けられている。この段差における外周側を向く面となる摺接面５ａが形成される。そして、この摺接面５ａが薄板シール２０の保持リング２３の内周面と摺接する。また、溝５における内周側を向く面となる摺接面５ｂが薄板シール２０の外周側に設けられる板バネ２８と摺接する。なお、この溝５の内周側の幅は、回転軸１の軸方向の幅において、薄板シール２０の幅よりも十分に広くなるように形成されている。
【００２７】
取付ピース４は、図１に示すように、回転軸１の軸方向において外周側の幅が内周側の幅よりも狭くなるように、薄板２１の他方の側縁（低圧側）に対向する側面に段差が設けられている。この段差における外周側を向く面が摺接面４ａとして形成される。この摺接面４ａは、保持リング２２の内周側を向く面と摺接する。取付ピース４における上記薄板２１の他方の側縁（低圧側）に対向する側面が、低圧側板２５に当接する受圧面４ｂとされている。
【００２８】
以上のような構成のハウジング３の溝５及び取付ピース４によって、薄板シール２０は、その基端側で保持される。即ち、保持リング２２，２３のそれぞれの内周面が、溝５の摺接面５ａ及び取付ピース４の摺接面４ａと摺接するとともに、保持リング２２，２３の外周側に固定された板バネ２８が溝５の摺接面５ｂと摺接することで、薄板シール２０がハウジング３に嵌め込まれた状態で保持される。
この際、薄板シール２０は、溝５に対して、回転軸１の軸方向に相対移動可能とされる。これによって、高圧側領域から低圧側領域に向かって作動流体が流れるとき、そのガス圧が薄板シール２０の複数の薄板２１に作用するため、薄板シール２０が低圧側に向かって移動し、低圧側板２５が取付ピース４の受圧面４ｂに当接する。
【００２９】
このような薄板シールは１０においては、回転軸１の停止時には薄板２１の先端が所定の予圧で回転軸１に接触する。そして、回転軸１の回転時には、該回転軸１が回転することで生じる動圧効果によって薄板２１の先端が回転軸１から浮上して、薄板２１と回転軸１とが僅かなシールクリアランスを介して非接触状態となる。これにより、薄板２１及び回転軸１の磨耗が防止されるとともに高圧側領域から低圧側領域に向かっての作動流体の漏洩が抑制される。
【００３０】
次に、アブレイダブルシール３０の構成について図１及び図３を用いて説明する。
このアブレイダブルシール３０は、上記溝５よりも低圧側に位置するハウジング３の内周面である低圧側の内周面６と該低圧側の内周面６に対向する回転軸１との間に構成されている。具体的には、回転軸１側からステータ２側、即ち、ハウジング３側に向かって突出した複数のシールフィン３１と、ステータ２側、即ち、ハウジング３の上記低圧側の内周面６に配された快削材３２とから構成されている。
【００３１】
シールフィン３１は回転軸１の軸方向に略等間隔を空けて複数（本実施形態では４つ）形成されており、本実施形態においては、これらシールフィン３１の回転軸１の外周面からの突出量は隣り合うシールフィン３１同士で互いに異なる。なお、これらシールフィン３１の突出量が全て等しくてもよい。
【００３２】
快削材３２は、回転軸１のシールフィン３１が形成された領域に対向するハウジング３の上記低圧側内周面６全域にわたって積層されている。なお、本実施形態においては、上記シールフィン３１の突出量に応じてこれらシールフィン３１とのクリアランスが略等しくなるように、軸方向における内周側に向かっての積層量が異なるものとされているが、上記シールフィン３１の突出量が等しい場合には、低圧側内周面６全域にわたって均一量が積層されていてもよい。
【００３３】
この快削材３２は、摺動摩擦熱が少なく切削性に優れた材質から構成されており、例えば、コバルト、ニッケル、クロム、アルミニウム及びイットリウム系の材料（ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ系材料）、ニッケル、クロム、アルミニウム系の材料（ＮｉＣｒＡｌ系材料）、あるいは、ニッケル、クロム、鉄、アルミニウム、ホウ素及び窒素系の材料（ＮｉＣｒＦｅＡｌＢＮ系材料）等、公知の快削性材料各種からなるアブレイダブル材が用いられる。
快削材３２としては上記アブレイダブル材のほか、金属又はセラミック等からなるハニカム層を用いることができる。
【００３４】
本実施形態の軸シール装置１０においては、ハウジング３における溝５よりも高圧側に位置する該ハウジング３の内周面である高圧側の内周面７には、回転軸１側に向かって突出するフィン４０ａが埋設されており、これによって薄板シール２０の高圧側に第１ラビリンスシール４０が構成されている。
さらに、上記取付ピース４の内周面の一部は回転軸１側に向かって突出した形状をなしており、これによって薄板シール２０とアブレイダブルシール３０との間に第２ラビリンスシール４１が構成されている。
これら第１ラビリンスシール４０及び第２ラビリンスシール４１は、作動流体の漏れ量をより低減させる目的で設けられている。これらは、必ずしも設けられている必要はなく、軸シール装置１０が薄板シール２０及びアブレイダブルシール３０のみから構成されていてもよい。
【００３５】
このようなアブレイダブルシール３０によれば、仮に運転中に何らかの要因でシールフィン３１と快削材３２とが接触して摺動することがあっても、快削材３２がシールフィン３１によって容易に切削され、摺動発熱の発生や該発熱による回転軸１の曲がり変形が抑止される。また、このようにシールフィン３１と快削材３２との接触が許容されるため、両者の隙間の間隔、即ち、シールクリアランスを小さく設定することができる。そのため、高圧側領域から低圧側領域に漏洩する作動流体の流量を効果的に抑制することができる。
【００３６】
次に、上記のような薄板シール２０及びアブレイダブルシール３０を備えた本実施形態の軸シール装置１０の作用を、以下説明する比較例の軸シール装置５０と対比しながら説明する。
【００３７】
図４に比較例に係る軸シール装置５０の軸方向を含む断面図を示す。この軸シール装置５０は、上述したアブレイダブルシール３０のみから構成されている。回転軸１側に複数のシールフィン３１（この比較例においては８つ）が形成され、これらシールフィン３１に対向するハウジング３の内周面８に快削材３２が積層されている。
【００３８】
このような比較例の軸シール装置５０における作動流体の漏洩する流量Ｑと、高圧側と低圧側の差圧ΔＰとの関係を、図５Ａ及び図５Ｂを用いて説明する。
図５Ａは回転初期の高圧側から低圧側に向かっての差圧曲線を示すグラフである。図５Ｂは摺動後の高圧側から低圧側に向かっての差圧曲線を示すグラフである。
【００３９】
ここで、高圧側から低圧側に向かって漏洩する流量Ｑは、図５Ａに示すように、平均シールクリアランスδ、差圧ΔＰ及びシールフィン３１の設置数（段数）の逆数１／Ｎの３つのパラメータと比例関係を示す。また、図５Ｂに示す摺動後においては、シールフィン３１が快削材３２と摺接して切削することにより、図５Ａに示す回転初期と比較して平均シールクリアランスδが増加する。そして、この増加分をΔδとすると、図５Ｂに示すように、摺動後の平均シールクリアランスはδ＋Δδとなる。したがって、摺動後の流量Ｑ’はΔδの分だけ回転初期の流量Ｑよりも増加する。
即ち、比較例の軸シール装置５０においては、シールフィン３１による快削材３２の切削量が増加するに連れて漏洩する流量が増加してしまう。
【００４０】
次に、実施形態の軸シール装置１０における作動流体の漏洩する流量Ｑと、高圧側と低圧側の差圧ΔＰとの関係を、図６Ａ及び図６Ｂを用いて説明する。
図６Ａは回転初期の高圧側から低圧側に向かっての差圧曲線を示すグラフである。図６Ｂは摺動後の高圧側から低圧側に向かっての差圧曲線を示すグラフである。
【００４１】
アブレイダブルシール３０を高圧側から低圧側に向かって漏洩する流量Ｑは、図６Ａに示すように、平均シールクリアランスδ、差圧ΔＰ’及びシールフィン３１の設置数（段数）の逆数１／Ｎ’の３つのパラメータと比例関係を示す。
なお、実施形態の軸シール装置１０におけるアブレイダブルシール３０にかかる差圧ΔＰ’は、薄板シール２０との差圧の分担が行なわれることにより、軸シール装置１０全体にかかる差圧ΔＰよりも小さいものとなる。
【００４２】
シールフィン３１が快削材３２と摺接して切削すると図６Ａに示す回転初期と比較して平均シールクリアランスδが増加する。そして、この増加分をΔδとすると、図６Ｂに示すように、摺動後の平均シールクリアランスはδ＋Δδとなる。
また、このようにアブレイダブルシール３０における平均シールクリアランスδが増加すると、実施形態の軸シール装置１０においては、差圧ΔＰの分担量が変化する。即ち、薄板シール２０における差圧の分担量が増加し、アブレイダブルシール３０における差圧の分担量が減少する。これにより、アブレイダブルシール３０に対しては、回転初期の差圧ΔＰ’よりも小さい差圧ΔＰ”がかかる。
【００４３】
したがって、実施形態の軸シール装置１０においては、摺動後にはアブレイダブルシール３０の平均シールクリアランスが増大するものの該アブレイダブルシール３０にかかる差圧が減少する。そのため、結果として回転初期の流量Ｑからの摺動後の流量Ｑ’の変動を低く抑えることができる。即ち、実施形態の軸シール装置１０においては、シールフィン３１による快削材３２の切削された場合であっても、有効に作動流体の漏れ防止を図ることができる。
【００４４】
以上のように、実施形態の軸シール装置１０によれば、アブレイダブルシール３０における快削材３２の摩耗が進行してシールクリアランスが増大した場合であっても、薄板シール２０との差圧の分担が行なわれることで、アブレイダブルシール３０単体に生じる差圧を小さくすることができる。そのため、該アブレイダブルシール３０における高圧側領域から低圧側領域に向かっての流量変化を抑制することが可能となる。
特にアブレイダブルシール３０のシールクリアランスが増大した場合には、薄板シール２０による差圧の分担比率の方がアブレイダブルシール３０の分担比率に比べて大きくなる。そのため、アブレイダブルシール３０における流量変化を効果的に抑制し、これによって軸シール装置１０全体の作動流体の漏れ防止を図ることができる。
【００４５】
通常、高圧側領域と低圧側領域との差圧が大きい場合には通常薄板シール２０単独で使用することはできない。本実施形態においては、薄板シール２０とアブレイダブルシールとによって差圧が分担されるため、薄板シール２０に生じる差圧を小さくすることができる。したがって、高圧側領域と低圧側領域との差圧が薄板シール２０単体ではシールできない程に大きい場合であっても、当該薄板シール２０を適用することができる。さらに、この薄板シール２０は耐摩耗性が高いため、長期にわたって安定的に漏れ防止を図ることができる。
【００４６】
以上のように、本実施形態の軸シール装置１０によれば、耐摩耗性に優れ耐久性の高い薄板シール２０と、耐差圧性の高いアブレイダブルシール３０とを備えることにより、高圧側領域と低圧側領域の差圧が大きい場合であっても長期にわたって安定的に作動流体の漏れ防止を図ることが可能となる。
【００４７】
ここで、アブレイダブルシール３０が薄板シール２０よりも高圧側に配置されたものと仮定した場合、快削材３２がシールフィン３１と接触して摩耗することにより、該快削材３２の切削粉が薄板シール２０に流入してしまう。この切削粉によって、薄板シール２０における薄板２１の剛性が増加してしまうため、摩耗を引き起こすとともに、該薄板シール２０における流量変化が生じてしまう。
この点、本実施形態においては薄板シール２０がアブレイダブルシール３０よりも高圧側に配置されているため、上記のように薄板シール２０の薄板２１の剛性が増加することはなく、当該薄板シール２０において安定的に作動流体の漏れ防止を図ることができる。
【００４８】
以上、本発明での実施形態について詳細に説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない限り、これらに限定されることはなく、多少の設計変更等も可能である。
例えば、本実施形態の軸シール装置１０においては、薄板シール２０及びアブレイダブルシール３０をそれぞれ一つ配置した構成としたが、これらの少なくとも一方が、複数配置されていてもよい。
【００４９】
実施形態においては、薄板シール２０がアブレイダブルシール３０の高圧側に配置された構成としたが、この逆、即ち、アブレイダブルシール３０が薄板シール２０の高圧側に配置された構成であってもよい。この場合、薄板シール２０に快削材３２の切削粉が流入してしまうという短所があるが、実施形態同様、薄板シール２０及びアブレイダブルシール３０の長所を生かした軸シール装置を構成することができる。
【００５０】
実施形態の軸シール装置１０のアブレイダブルシール３０においては回転軸１にシールフィン３１が形成され、ステータ２側、即ち、ハウジング３に快削材３２が配された構成としたが、回転軸１に快削材３２が配されて、ステータ２側にシールフィン３１が形成された構成であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の軸シール装置によれば、耐摩耗性に優れ耐久性の高い薄板シールと耐差圧性の高いアブレイダブルシールとを備えることにより、高圧側領域と低圧側領域の差圧が大きい場合であっても長期にわたって安定的に作動流体の漏れ防止を図ることが可能となる。
【符号の説明】
【００５２】
１    回転軸
２    ステータ（静止部材）
３    ハウジング
１０  軸シール装置
２０  薄板シール
２１  薄板
２４  高圧側板
２５  低圧側板
３０  アブレイダブルシール
３１  シールフィン
３２  快削材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【国際調査報告】
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