(57)【要約】【課題】回転機械の吸引シール組立体及びその組立方法を提供すること。【解決手段】回転機械と共に使用するための吸引面シールは、傾斜部分を有する半径方向外面を含む回転シールリングを備える。固定シールリングは、第１のギャップが間に定められるように回転シールリングに近接して結合される。固定シールリングは、開放位置とシール位置との間で中心軸線に沿って移動可能であり、第１のギャップにわたって延びる延長部材を含む。補助シールは、シール歯先端を有する少なくとも１つのシール歯を含む。少なくとも１つのシール歯が、延長部材から半径方向内向きに延びて、シール歯先端と傾斜部分との間に第２のギャップが定められる。【選択図】      図１
2015094471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸線を含む回転機械と共に使用するための吸引面シールであって、
傾斜部分を有する半径方向外面を含む回転シールリングと、
第１のギャップが間に定められるように前記回転シールリングに近接して結合された固定シールリングであって、前記固定シールリングが開放位置とシール位置との間で前記中心軸線に沿って移動可能であって、第１のギャップにわたって延びる延長部材を含んでいる固定シールリングと、
シール歯先端を有する少なくとも１つのシール歯を含む補助シールと
を備えており、前記少なくとも１つのシール歯が、前記延長部材から半径方向内向きに延びて、前記シール歯先端と前記傾斜部分との間に第２のギャップが定められる、吸引面シール。
【請求項２】
前記補助シールが、第１のギャップを通るプロセス流体の流れを制限し、第１のギャップの上流側の高圧区域と第１のギャップの下流側の低圧区域との間の圧力差により、開放位置からシール位置への前記固定シールリングの軸方向移動が生じるように構成されている、請求項１記載の吸引面シール。
【請求項３】
前記補助シールが、前記圧力差を低減し、前記開放位置から前記シール位置への移行中に前記固定シールリングが前記回転シールリングに接近する速度を低下させることができるように構成されている、請求項２記載の吸引面シール。
【請求項４】
前記傾斜部分が、実質的に弓状である、請求項１記載の吸引面シール。
【請求項５】
前記固定シールリングが開放位置にあるときに、第１のギャップが第１の幅を定め、第２のギャップが第１の幅よりも小さい第２の幅を定め、前記固定シールリングがシール位置にあるときに、第１のギャップが第３の幅を定め、第２のギャップが第３の幅よりも大きい第４の幅を定める、請求項１記載の吸引面シール。
【請求項６】
第１の幅が第３の幅よりも大きく、第２の幅が第４の幅よりも小さい、請求項５記載の吸引面シール。
【請求項７】
シールハウジングと、該シールハウジングと前記固定シールリングとの間に延びる付勢部品とを更に備え、前記付勢部品が、前記開放位置において前記固定シールリングを前記回転シールリングから離れるように付勢するよう構成されている、請求項１記載の吸引面シール。
【請求項８】
前記開放位置において、前記回転機械は圧力なし又は低圧運転状態にあり、前記シール位置において、前記回転機械は比較的高圧運転状態にある、請求項１記載の吸引面シール。
【請求項９】
回転機械であって、
ケーシングと、
中心軸線を定める回転可能シャフトと、
シールシステムと、
を備え、前記シールシステムが、
前記シャフトに結合され、傾斜部分を有する半径方向外面を含む回転シールリングと、
第１のギャップが間に定められるように前記回転シールリングに近接して前記ケーシングに結合された固定シールリングと、
を備え、前記固定シールリングが、開放位置とシール位置との間で前記中心軸線に沿って移動可能であり、前記固定シールリングが、第１のギャップにわたって延びる延長部材を含み、前記シールシステムが、更に、
シール歯先端を有する少なくとも１つのシール歯を含む補助シールと、
を備え、前記少なくとも１つのシール歯が、前記延長部材から半径方向内向きに延びて、前記シール歯先端と前記傾斜部分との間に第２のギャップが定められる、回転機械。
【請求項１０】
前記補助シールが、第１のギャップを通るプロセス流体の流れを制限し、第１のギャップの上流側の高圧区域と第１のギャップの下流側の低圧区域との間の圧力差により、開放位置からシール位置への前記固定シールリングの軸方向移動が生じるように構成されている、請求項９記載の回転機械。
【請求項１１】
前記補助シールが、前記圧力差を低減し、前記開放位置から前記シール位置への移行中に前記固定シールリングが前記回転シールリングに接近する速度を低下させることができるように構成されている、請求項１０記載の回転機械。
【請求項１２】
前記傾斜部分が、実質的に平坦である、請求項９記載の回転機械。
【請求項１３】
前記固定シールリングが開放位置にあるときに、第１のギャップが第１の幅を定め、第２のギャップが第１の幅よりも小さい第２の幅を定め、前記固定シールリングがシール位置にあるときに、第１のギャップが第３の幅を定め、第２のギャップが第３の幅よりも大きい第４の幅を定める、請求項９記載の回転機械。
【請求項１４】
前記開放位置から前記シール位置に移行しているときに、前記少なくとも１つのシール歯が前記傾斜部分に沿って軸方向に移動する、請求項９記載の回転機械。
【請求項１５】
前記傾斜部分が、前記中心軸線に向かって半径方向内向きに傾斜している、請求項９記載の回転機械。
【請求項１６】
前記開放位置において、前記回転機械は圧力なし又は低圧運転状態にあり、前記シール位置において、前記回転機械は、比較的高圧運転状態にある、請求項９記載の回転機械。
【請求項１７】
回転機械で使用するためのシールシステムを組み立てる方法であって、
中心軸線を定める回転可能シャフトに回転シールリングを結合するステップと、
第１のギャップが間に定められるように固定シールリングを前記回転シールリングに近接して結合するステップと、
を含み、前記固定シールリングが、開放位置とシール位置との間で前記中心軸線に沿って移動可能であり、前記固定シールリングが、第１のギャップにわたって延びる延長部材を含み、
前記方法が更に、
前記回転シールリングから半径方向外向きに補助シールを形成するステップと、
を含み、前記補助シールが、シール歯先端を有する少なくとも１つのシール歯を含み、前記少なくとも１つのシール歯が、前記延長部材から半径方向内向きに延びて、前記シール歯先端と前記傾斜部分との間に第２のギャップが定められる、方法。
【請求項１８】
前記補助シールを形成するステップが更に、第１のギャップを通るプロセス流体の流れを制限して、第１のギャップの上流側の高圧区域と第１のギャップの下流側の低圧区域との間の圧力差により、開放位置からシール位置への前記固定シールリングの軸方向移動が生じるステップを含む、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記補助シールを形成するステップが更に、前記圧力差を低減し、前記開放位置から前記シール位置への移行中に前記固定シールリングが前記回転シールリングに接近する速度を低下させることができるステップを含む、請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
前記固定シールリングを前記回転シールリングに近接して結合するステップが更に、前記固定シールリングが開放位置にあるときに、第１のギャップが第１の幅を定め、第２のギャップが第１の幅よりも小さい第２の幅を定めるようにし、前記固定シールリングがシール位置にあるときに、第１のギャップが第３の幅を定め、第２のギャップが第３の幅よりも大きい第４の幅を定めるように、前記固定シールリングを前記回転シールリングに近接して結合するステップを含む、請求項１７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、全体的に、回転機械に関し、より詳細には、回転機械をシールするための吸引シール組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンエンジンのような少なくとも一部の回転機械は、貫通して延びた所定の流体流路を有する。流路は、直列流れ関係で、流体入口と、タービンと、流体出口とを含む。漏洩流路は、一部の公知の回転機械においては、高圧区域と低圧区域との間の主流路の上流側にある。一部の回転機械は、漏洩流路において複数のシール組立体を使用して、回転機械の作動効率の向上を促進する。一般に、公知のシール組立体は、固定部品と回転部品との間に結合され、高圧区域と低圧区域との間にシールを提供する。
【０００３】
一部の公知の回転機械において、流体力学的面シールを用いて、固定部品と回転部品との間のギャップを通る加圧プロセス流体の漏洩を低減することができる。流体力学的面シールは一般に、回転リングと、固定（非回転）リングとを含む。流体力学的面シールを含む少なくとも一部の公知の回転機械の始動時には、圧力が機械内に蓄えられて固定リングを回転リングに向けて移動させるまで、回転リングと固定リングは互いに対して離れるように付勢される。作動中、回転リングに形成された流体力学的溝が流体力学的力を発生し、これにより、固定リングが、回転リングから離隔した状態を保持し、２つのリングの間に小ギャップが存在する。しかしながら、固定リングに作用する高圧が過度に大きい場合には、溝によって生成される流体力学的力は、固定リングが回転リングに衝突して回転機械に対して重大な損傷を生じないようにするには十分ではない場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７６５４５３５号明細書
【発明の概要】
【０００５】
１つの態様にいて、中心軸線を含む回転機械と共に使用するための吸引面シールが提供される。吸引面シールは、傾斜部分を有する半径方向外面を含む回転シールリングを備える。固定シールリングは、第１のギャップが間に定められるように回転シールリングに近接して結合される。固定シールリングは、開放位置とシール位置との間で中心軸線に沿って移動可能であり、第１のギャップにわたって延びる延長部材を含む。補助シールは、シール歯先端を有する少なくとも１つのシール歯を含む。少なくとも１つのシール歯が、延長部材から半径方向内向きに延びて、シール歯先端と傾斜部分との間に第２のギャップが定められる。
【０００６】
別の態様において、回転機械が提供される。回転機械は、ケーシングと、中心軸線を定める回転可能シャフトとを含む。回転機械はまた、シャフトに結合された回転シールリングを含むシールシステムを備え、該回転シールリングは、傾斜部分を有する半径方向外面を含む。シールシステムはまた、第１のギャップが間に定められるように回転シールリングに近接してケーシングに結合された固定シールリングを含む。固定シールリングは、開放位置とシール位置との間で中心軸線に沿って移動可能であり、固定シールリングは、第１のギャップにわたって延びる延長部材を含む。シールシステムはまた、シール歯先端を有する少なくとも１つのシール歯を含む補助シールを含む。少なくとも１つのシール歯は、延長部材から半径方向内向きに延びて、シール歯先端と傾斜部分との間に第２のギャップが定められる。
【０００７】
更に別の態様において、回転機械で使用するためのシールシステムを組み立てる方法が提供される。本方法は、中心軸線を定める回転可能シャフトに回転シールリングを結合するステップと、第１のギャップが間に定められるように固定シールリングを回転シールリングに近接して結合するステップとを含む。固定シールリングは、開放位置とシール位置との間で中心軸線に沿って移動可能である。固定シールリングは、第１のギャップにわたって延びる延長部材を含む。本方法はまた、回転シールリングから半径方向外向きに補助シールを形成するステップを含む。補助シールは、シール歯先端を有する少なくとも１つのシール歯を含む。少なくとも１つのシール歯は、延長部材から半径方向内向きに延びて、シール歯先端と傾斜部分との間に第２のギャップが定められる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】例示的な蒸気タービンエンジンの概略図。
【図２】図１に定められる区域の周りから見た蒸気タービンエンジンの一部のより詳細な概略図。
【図３】開放位置にある例示的な吸引面シール組立体の概略断面図。
【図４】中間位置にある図３に示す吸引面シール組立体の概略断面図。
【図５】シール位置にある図３に示す吸引面シール組立体の概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書で記載される例示的な装置及びシステムは、回転機械から外部環境への流体の漏洩で作動する可能性がある回転機械に関連する欠点の少なくとも一部に対処する。本明細書で記載される実施形態は、回転機械の固定（非回転）部品と回転部品との間に位置付けられて、回転機械の性能の向上を促進する吸引面シール組立体を提供する。
より具体的には、本明細書で記載される吸引面シール組立体は、回転機械内で低圧区域と高圧区域との間の流体漏洩を実質的に低減する補助シールを含む。補助シールは、回転部品上にシール歯を含み、該シール歯は、回転部品上で斜め配向面に沿って軸方向に移動して、蒸気タービンエンジン運転中に固定部品が回転部品に衝突するのを防ぐ圧力低下を引き起こす。
【００１０】
図１は、例示的な蒸気タービンエンジン１０の概略図である。図１は例示的な蒸気タービンエンジンを記載しているが、本明細書で記載されるシール装置及びシステムは、何らかの１つの特定のタイプのタービンエンジンに限定されない点に留意されたい。本明細書で記載される現行のシール装置及びシステムは、かかる装置及びシステムが本明細書で更に記載されるように作動するのを可能にする好適な構成で、ガスタービンエンジンを含む回転機械と共に用いることができることは、当業者であれば理解されるであろう。
【００１１】
例示的な実施形態において、蒸気タービンエンジン１０は、単流式蒸気タービンエンジンである。或いは、蒸気タービンエンジン１０は、限定ではないが、低圧タービン、対向流式の高圧及び中圧蒸気タービンの組み合わせ、複流式蒸気タービンエンジン、及び／又はその他など、任意のタイプの蒸気タービンとすることができる。更に、上記で検討したように、本発明は、蒸気タービンエンジンにおいてのみ使用することに限定されず、ガスタービンエンジンなどの他のタービンシステムにおいて用いることができる。
【００１２】
例示的な実施形態において、蒸気タービンエンジン１０は、回転可能シャフト１４に結合された複数のタービン段１２を含む。ケーシング１６は、上側半セクション１８と下側半セクション（図示せず）とに水平方向に分けられる。蒸気タービンエンジン１０は、高圧（ＨＰ）蒸気入口導管２０及び低圧（ＬＰ）蒸気排出導管２２を含む。シャフト１４は、中心軸線２４に沿ってケーシング１６を貫通して延びる。シャフト１４は、ジャーナル軸受（図示せず）によりシャフト１４の対向する末端部分３０にて支持される。複数の端部パッキン領域又はシール部材３２、３４、及び３６が、回転可能シャフトの末端部分３０とケーシング１６との間に結合され、シャフト１４の周りでケーシング１６のシールを向上させる。
【００１３】
作動中、高圧高温の蒸気４０は、ボイラーなど（図示せず）の蒸気供給源からタービン段１２に送られ、該タービン段１２によって熱エネルギーが機械的回転エネルギーに変換される。より具体的には、蒸気４０は、蒸気入口導管２０を介してケーシング１６を通って入口ボウル２６に送られて、ここで、シャフト１４に結合された複数のタービンブレード又はバケット３８に衝突し、中心軸線２４の周りのシャフト１４の回転を誘起する。蒸気４０は、蒸気排出導管２２にてケーシング１６から流出する。次いで、蒸気４０は、ボイラー（図示せず）に送られ、ここで再加熱されるか、又はシステムの他の部品（例えば、低圧タービンセクション又は凝縮器（図示せず））に送ることができる。
【００１４】
図２は、図１に定められる領域２の周りから見た、蒸気タービンエンジン１０の一部のより詳細な概略図である。図２に示す例示的な実施形態において、蒸気タービンエンジン１０は、シャフト１４と、ケーシング１６の内側シェル４４に結合されたステータ部品４２と、該ステータ部品４２に取り付けられた複数のシール部材３４とを含む。ケーシング１６、内側シェル４４、及びステータ部品４２は各々、シャフト１４及びシール部材３４の周りに円周方向に延びる。例示的な実施形態において、シール部材３４は、ステータ部品４２とシャフト１４との間に蛇行シール経路を形成する。シャフト１４は、複数のタービン段１２を含み、高圧高温の蒸気４０が、蒸気タービンエンジン１０の入口側１１にある１又はそれ以上の入口ボウル２６を介して、この複数のタービン段１２を通過する。タービン段１２は、複数の入口ノズル４８を含む。蒸気タービンエンジン１０は、本明細書で記載されるように蒸気タービンエンジン１０が作動するのを可能にする任意の数の入口ノズル４８を含むことができる。例えば、蒸気タービンエンジン１０は、図２に示すよりも多い又は少ない入口ノズル４８を含むことができる。タービン段１２はまた、複数のタービンブレード又はバケット３８を含む。蒸気タービンエンジン１０は、本明細書で記載されるように蒸気タービンエンジン１０が作動するのを可能にする任意の数のバケット３８を含むことができる。例えば、蒸気タービンエンジン１０は、図２に示すよりも多い又は少ないバケット３８を含むことができる。蒸気４０は、蒸気入口導管２０を通って入口ボウル２６に流入し、タービン段１２を通ってシャフト１４の長さを下方向に通過する。
【００１５】
流入した高圧高温の蒸気４０の一部は、漏洩領域５０を介して端部パッキンシール部材３４を通過する。漏洩領域５０を通る蒸気４０の損失は、蒸気タービンエンジン１０の効率の損失をもたらす結果となる。上述のように、端部パッキン領域３２を通る蒸気４０の漏洩を低減するために、例示的な実施形態において、蒸気タービンエンジン１０は、符号５２で全体的に示される、固有の吸引面シール組立体を含む。
【００１６】
図３は、蒸気タービンエンジン１０（図１に示す）と共に用いることができる吸引面シール組立体５２の概略図である。図３は、エンジン１０の圧力なし又は低圧荷重条件で開放位置にある面シール組立体５２を示している。図５は、エンジン１０が図４に示すよりも高圧荷重状態で少なくともベース負荷を作動しているときのシール位置にある吸引面シール組立体５２の概略図である。例示的な実施形態において、面シール組立体５２は、比較的低圧の領域５４と、比較的高圧の区域５６との間での加圧プロセス流体（例えば、蒸気４０）の漏洩の低減又は阻止を可能にする。例示的な実施形態において、面シール５２は、タービン段１２の入口側１１でシャフト１４とケーシング１６の内側シェル４４との間に位置付けられた高圧シールである。上述のように、蒸気タービンエンジン１０が例示されているが、面シール組立体５２は、自己調整式シールが望ましい又は必要とされる用途で用いることができる。例示的な実施形態において、面シール組立体５２は、回転シールリング５８と、固定シールリング６０と、シャフト１４の中心軸線２４に同心で中心軸線２４の周りに延びるシールハウジング６２とを含む。回転シールリング５８及び固定シールリング６０が協働して、蒸気４０のための巡回又は蛇行漏洩流路６４を形成し、また、流路６４をシールするための主シールを形成する。
【００１７】
例示的な実施形態において、回転シールリング５８は、シャフト１４に結合され、これと共に回転可能である。或いは、回転シールリング５８は、シャフト１４の一体部材として形成することができる。例示的な実施形態において、回転シールリング５８は、略ディスク形状であり、軸方向に面する回転シール面６８を含み、該回転シール面６８は、内部に定められるチャンネル又は溝７０のような流体力学的特徴部を含む。エンジン１０の運転中、溝７０は、プロセス流体（例えば、蒸気４０）を回転シールリング５８と固定シールリング６０との間に配向し、従って、全体として約０．００２インチ厚さ以下のプロセス流体膜層を形成する。代替として、又はこれに加えて、溝７０は、固定シールリング６０の固定シール面７２内に形成することができる。固定シール面７２は、軸方向に向けられたギャップ７４がシール面６８と７２の間に定められるように回転シールリング５８の回転シール面６８の近傍に位置付けられる。
【００１８】
例示的な実施形態において、シールハウジング６２は、固定シールリング６０をケーシング１６の内側シェル４４に結合するよう構成される。一部の実施形態において、シールハウジング６２は、ケーシング１６の内側シェル４４と一体化することができる。更に、一部の代替の実施形態において、固定シールリング６０は、内側シェル４４に直接結合することができる。シールハウジング６２は、非回転の軸方向に延びる部品であり、固定シールリング６０が軸方向に滑動してシールを提供しながら軸方向の移行で回転シールリング５８に動的に追従できるようにする半径方向２次シール７６を含む。シールハウジング６２はまた、バネなどの付勢部品８０を内部に受けるよう構成された１又はそれ以上のバネ座７８を含む。付勢部品８０は、バネ座７８と固定シールリング６０との間に延び、圧力なし又は低圧荷重条件で固定シールリング６０を回転シールリング５８から離れるように付勢して、最初にシール面６８及び７２間で接触することなく、回転可能シャフト１４が回転できるように構成されている。シールハウジング６２は、半径方向内向きに延びたアライメント部材８２を含むことができ、該アライメント部材は、固定シールリング６０の外側縁部上に形成されたアライメントスロット８４に結合される。固定シールリング６０は、中心軸線２４に沿って軸方向には移動可能であるが、横方向又は回転方向には移動可能ではないようにシールハウジング６２に結合される。舌部スロット挿入（ｔｏｎｇｕｅ−ｉｎ−ｓｌｏｔ）結合は、第２のシールリング６０が回転シールリング５８と共に回転するのを防ぐための回転防止特徴部として動作する。
【００１９】
例示的な実施形態において、吸引面シール組立体５２は、回転シールリング５８の半径方向外側端部８８の近傍に位置する補助シール８６を含む。補助シール８６は、漏洩経路６４を通る空気流を制限し、エンジン１０の作動時に、固定シールリング６０を軸線２４（図１及び２に示す）に沿って回転シールリング５８に向けて、及びより具体的には回転シール面６８に向けて押し付けるのに十分な圧力を生成するよう構成される。半径方向外側端部８８は、回転シールリング５８の回転シール面６８と対向する上流側面９２との間で軸方向に延びる半径方向外面９０を含む。半径方向外面９０は、回転シール面６８に対して斜め配向された傾斜部分９４を含み、すなわち、半径方向外面９０の少なくとも一部は、中心軸線２４に平行ではない。例示的な実施形態において、傾斜部分９４は、実質的に平坦であり、半径方向外側端部８８からロータ１４に向かって半径方向内向きに傾斜し、上流側面９２の長さが回転シール面６８の長さよりも短くなる。或いは、傾斜部分９４は、平坦ではなく実質的に弓状とすることができる。例示的な実施形態において、傾斜部分９４は、回転シール面６８と上流側面９２との間の部分的距離だけ延びている。或いは、傾斜部分９４は、回転シール面６８と上流側面９２との間の全距離を延びることができる。一般に、傾斜部分９４は、回転シール面６８と上流側面９２との間で、補助シール８６が本明細書で記載されるように動作させることのできる距離を延びる。
【００２０】
例示的な実施形態において、補助シール８６はまた、固定シールリング６０から漏洩流路６４にわたって軸方向に延びる延長部材９６により形成される。延長部材９６の遠位端部は、少なくとも１つの補助シール歯９８を含み、該シール歯９８が回転シールリング５８の半径方向外側端部８８から半径方向外向きに配置される。シール歯９８は、半径方向外側端部８８に向かって半径方向内向きに延びて、歯先端１００にて終端する。例示的な実施形態において、歯先端１００は、傾斜部分９４から半径方向外向きに配置され、半径方向に向けられたギャップ１０２が、歯先端１００と半径方向外面９０の傾斜部分９４との間に定められる。
【００２１】
エンジン１０の運転中、吸引面シール５２は、固定シールリング６０に作用する力の結果として、開放位置とシール位置との間で軸線２４に沿って軸方向に移動可能であるように構成される。これらの力は、固定シールリング６０の種々の面に作用する低圧及び高圧区域５４、５６の圧力の結果である。低圧又は圧力なし条件の間、吸引面シール組立体５２は、開放位置（図３に示す）にあり、固定シールリング６０及び固定シール面７２が付勢部品８０によって回転シールリング５８及び回転シール面６８から離れて付勢される。開放位置では、エンジン１０は、低圧又は圧力荷重なしで作動しており、及び／又は高圧区域５６及び低圧区域５４の圧力が実質的に等しい。付勢部品８０は、固定シールリング６０を回転シールリング５８から離れるように押し付け、軸方向ギャップ７４が幅Ｗ1を定める。また、開放位置において、補助シール８６のシール歯９８は、傾斜部分９４から半径方向外向きで、回転シール面６８と上流側面９２との間の実質的に中間に位置付けられ、ギャップ１０２がＷ1よりも小さい幅Ｗ2を定める。
【００２２】
例示的な実施形態において、エンジン１０が始動して、ベース作動負荷に達するまでは、吸引面シール組立体５２は中間位置（図４に示す）にある。エンジン１０が始動すると、シール歯９８は、高圧区域５６から漏洩流路６４を通って低圧区域５４に入る高圧漏洩空気の流れを制限し、これにより区域５４と５６との間に圧力差を生じさせる。低圧区域５４及び高圧区域５６間の圧力差は、固定シールリング６０に対する閉鎖圧力として作用し、付勢部品８０によって生じる付勢力に打ち勝って、固定シールリング６０を回転シールリングに向けて押し付ける。このような中間位置において、圧力差は、固定シールリング６０を回転シールリング５８に向けて付勢し、軸方向ギャップ７４が幅Ｗ1よりも小さい幅Ｗ3を定める。更に、固定シールリング６０が回転シールリング５８に向かって移動すると、シール歯１００は、傾斜部分９４に沿って上流側面９２に向かって軸方向に移動し、ギャップ１０２が幅Ｗ2よりも大きい幅Ｗ4を定める。中間位置では、ギャップ７４は開放位置よりも狭くなり、ギャップ１０２は、開放位置よりも広くなる。半径方向外面９０の傾斜スロープ形状により、固定シールリング６０が回転シールリング５８に向かって軸方向に移動したときに、ギャップ１０２の幅を広げることができる。ギャップ１０２の拡張及びギャップ７４の縮小は、低圧区域５４と高圧区域５６との間の圧力差を低減するよう作用し、固定シールリング６０が回転シールリング５８に向かって進む速度が遅くなる。
【００２３】
エンジン１０がベース負荷で運転しているような高出力運転中、吸引面シール組立体５２は、シール位置（図５に示す）にあり、高圧区域５６から低圧区域５４への空気の流れを更に制限し、従って、漏洩流路６４を実質的にシールして、エンジン１０の効率を向上させる。高圧区域５６の圧力が上昇すると、エンジン１０の圧力荷重も上昇し、従って、固定シールリング６０が回転シールリング５８に向かって軸線２４に沿って更に進み、これにより軸方向ギャップ７４が更に狭くなり、幅Ｗ3よりも狭い幅Ｗ5を定める。上述のように、面６８及び／又は７２の少なくとも１つは、漏洩流路６４内の空気の一部を捕捉して、固定シールリング６０に作用する比較的高い圧力により生じる付勢力を少なくとも部分的に相殺する流体力学的力を発生する溝７０を含む。しかしながら、これらの流体力学的力は、高圧により生じる力と完全に平衡するほど十分ではない場合があり、結果として固定シールリング６０と回転シールリング５８との間に接触が生じる可能性がある。
【００２４】
例示的な実施形態において、補助シール８６は、低圧区域５４と高圧区域５６との間の圧力低下を漸次的に低減するよう構成され、固定シールリング６０に作用する圧力が漸次的に低減されて、従って、固定シールリング６０が回転シールリング５８に接近する速度が遅くなり、よってギャップ７４の作動クリアランスを維持する。エンジン１０がベース負荷に到達し、吸引面組立体５２がシール位置に接近すると、シール歯９８は、引き続き上流側面９２に向かって半径方向外面９０の傾斜部分９４に沿って軸方向に移動し、ギャップ１０２が幅Ｗ4よりも大きい幅Ｗ6を定める。シール位置では、ギャップ７４は、中間位置よりも広くなり、ギャップ１０２は中間位置よりも狭くなる。更に、シール位置において、ギャップ７４の幅Ｗ5は、ギャップ１０２の幅Ｗ6よりも狭い。傾斜部分９４が歯先端１００から離れて傾斜するときのギャップ１０２の拡張及び固定シールリング６０が回転シールリング５８に接近するときのギャップ７４の縮小は、低圧区域５４と高圧区域５６の間の圧力差を更に低減するよう作用し、固定シールリング６０が回転シールリング５８に向かって進む速度が遅くなり、溝７０により生じる流体力学的力が幅Ｗ5の作動クリアランスを維持し、且つ固定シールリング６０及び回転シールリング５８の衝突を阻止するのに十分である。
【００２５】
本明細書で記載されるように、吸引面シール組立体５２は、補助シール８６を含み、固定シールリング６０が回転シールリング５８と接触したときに生じる対向するシール面６８と７２の加熱及び摩擦の有意な量を排除し、従って、回転部品への入熱を低減し、シール面６８及び７２の円滑な面仕上げを維持する。これにより、材料の劣化及び部品の早期故障の可能性が低減される。更に、コーティングを傾斜部分９４及び／又は歯先端１００に施工し、回転シールリング５８への熱伝達を更に最小限にすることができる。
【００２６】
本明細書で記載される組立体及び方法は、高圧区域と低圧区域との間の圧力低下を低減して、固定部品の軸方向移動を実質的に遅くして回転部品との衝突を防ぐことにより、回転機械の性能の改善を可能にする。具体的には、本明細書で記載される吸引面シールは、補助シールを含み、該補助シールは、半径方向ギャップが間に定められるように回転部品の斜めに配向された面から半径方向外向きに位置付けられた固定（非回転）シール歯を含む。シール歯が傾斜面に沿って軸方向に移動すると、ギャップはより幅広になり、高圧区域と低圧区域との間の圧力差を低減可能となる。従って、かかる補助シールを備えていない公知の吸引シールとは対照的に、本明細書で記載される方法及び組立体は、固定部品の移動を遅くして、回転部品との衝突を防ぐようにし、従って、蒸気タービンエンジン及びその部品の効率及び動作寿命を向上させることができる。
【００２７】
本明細書で記載される方法及びシステムは、本明細書で記載される特定の実施形態に限定されるものではない。例えば、各システムの部品及び／又は各方法のステップは、本明細書に記載した他の部品及び／又はステップとは独立して且つ別個に使用し及び／又は実施することができる。加えて、各部品及び／又はステップはまた、他の組立体及び方法でも使用及び／又は実施することができる。
【００２８】
種々の特定の実施形態について本発明を説明してきたが、請求項の技術的思想及び範囲内にある修正により本発明を実施することができる点は、当業者であれば理解されるであろう。
【符号の説明】
【００２９】
６８  回転シール面
７０  溝
７２  固定シール面
７４  軸方向ギャップ
７６  半径方向２次シール
７８  バネ座
８０  付勢部品
８２  アライメント部材
８４  アライメントスロット
８６  補助シール
８８  半径方向外側端部
９０  半径方向外面
９２  上流側面
９４  傾斜部分
９６  延長部材
９８  シール歯
１００  歯先端
１０２  半径方向ギャップ
【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５】
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