(57)【要約】本発明は、第１部品（４）のシール面（３）と第２部品（６）のシール面（５）との間にシール要素（７）が配置され、シール要素（７）を第１部品（４）に向けて変位するために形成された手段（８、９、１０）が設けられ、第２部品（６）のシール面（５）が、シール要素（７）の第１部品（４）に向けての変位時にシール要素（７）に対する案内面として配置されている、第１部品（４）と第２部品（６）との間の隙間の漏れ止め装置（１）に関する。前記手段（８、９、１０）は、その変位に伴いシール要素（７）の変位を生じさせるように形成された可動加圧要素（８）を有している。
2008525729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部品（４）のシール面（３）と第２部品（６）のシール面（５）の間にシール要素（７）が配置された第１部品（４）と第２部品（６）の間の隙間の漏れ止め装置（１）において、
シール要素（７）を第１部品（４）に向けて変位させる手段（８、９、１０）が設けられ、第２部品（６）のシール面（５）が、シール要素（７）の第１部品（４）に向けての変位時にシール要素（７）を案内する面として配置され、前記手段（８、９、１０）の変位に伴いシール要素（７）の変位を生じさせるように形成された可動加圧要素（８）を有し、該加圧要素（８）が、シール要素（７）の運動方向（１３）に対して傾斜した第１傾斜面（１２）を有し、該第１傾斜面（１２）がシール要素（７）の第２傾斜面（１９）に接触し、加圧要素（８）が、ばね（１０）を有するボルト（９）により、第２部品（６）に弾力的に支持されるように配置されたことを特徴とする第１部品と第２部品間の隙間の漏れ止め装置。
【請求項２】
加圧要素（８）の運動方向（１１）が、シール要素（７）の運動方向（１３）に対し垂直に向いていることを特徴とする請求項１記載の漏れ止め装置。
【請求項３】
第１部品（４）が、回転軸線（１６）を中心として回転可能に支持された回転対称ロータ（１７）として形成され、第２部品（６）が、回転軸線（１６）を中心として回転対称に形成されたステータ（１８）であることを特徴とする請求項１又は２記載の漏れ止め装置。
【請求項４】
シール要素（７）が、ロータ（１７）の周りに配置された複数の個別シール要素（７）からなることを特徴とする請求項３記載の漏れ止め装置。
【請求項５】
加圧要素（８）が、ロータ（１７）の周りにリングの形で形成されたことを特徴とする請求項３記載の漏れ止め装置。
【請求項６】
加圧要素（８）が、少なくとも２分割されたリングを有することを特徴とする請求項３記載の漏れ止め装置。
【請求項７】
各加圧要素（８）と各シール要素（７）とが、加圧要素（８）の変位に伴いシール要素（７）の変位が生じるように形成された円錐面（１２、１９）を有することを特徴とする請求項３から５の１つに記載の漏れ止め装置。
【請求項８】
各加圧要素（８）と各シール要素（７）とが、シール要素（７）の変位に伴いステータ（１８）への当接を生じるように形成した別の円錐面（１４）を有することを特徴とする請求項３から６の１つに記載の漏れ止め装置。
【請求項９】
請求項１から８の１つに記載の漏れ止め装置（１）を流体機械に使用することを特徴とする漏れ止め装置の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１部品のシール面と第２部品のシール面との間にシール要素が配置されている第１部品と第２部品との間の隙間の漏れ止め装置に関する。また本発明は漏れ止め装置の流体機械での使用方法に関する。
【０００２】
公知の軸封装置は例えばラビリンスパッキンである。その場合、漏れ流は所謂シール舌片によって抑制される。かかる漏れ止め装置は種々の流体機械に採用されている。
【０００３】
本明細書で「流体機械」とは、水力タービン、蒸気タービン、ガスタービン、風車、回転ポンプ、遠心圧縮機およびプロペラを総称する。これらの機械は、流体からエネルギを取り出し、このエネルギで他の機械を駆動するか、逆に、流体にエネルギを加えて、その流体の圧力を高めるために用いられる点で共通している。ここで流体とは、流れ運動をする液体並びにガスを意味する。
【０００４】
他の熱力学的流体機械と同様に、機械のハウジング（車室）と内側シール箇所との間の軸封部はラビリンスパッキンによって漏れ止めされている。しかし、可燃性ガス、有毒性ガス或いは高価ガスの場合、周囲（大気）に対する完全密封が必要となるが、これはラビリンスパッキンでは達成できない。
【０００５】
そのため滑りリング式漏れ止め装置や液体封じ式漏れ止め装置が使用される。かかる装置の場合、漏れ止めは軸外周面とシールリング内周面の間の液膜により行われる。シールリングは回り止めされるが、ハウジングに対する軸の変位に追従可能とすべく、半径方向には移動可能である。封じ液は２個のリング間に供給され、ガス側と大気側の両方に流出する。封じ液として、先ずは油と水が挙げられる。封じ液の選択時、液体が溶解ガスにより被る気泡発生、粘性変化或いは化学反応等の変化を考慮せねばならない。
【０００６】
ロータとステータの間の隙間が狭くなればなる程、漏れ止め作用は勿論向上する。かかる漏れ止め装置は、流体機械全体の容易な組立が可能なように形成することが望ましい。また、あらゆる運転条件の下でロータがステータ内で回転可能なことを保証せねばならない。ステータとロータの間の望ましくない隙間の出現は、遠心力、圧力差並びに大きな温度変化に基づくロータとステータとの異なる熱膨張による影響を受ける。
【０００７】
封じガスで漏れ止めを行う漏れ止め装置は公知である。良好な漏れ止め作用のため、事情によっては封じガスが多量に消費される。また、ステータとロータとが接触する漏れ止め装置も公知である。この場合、隙間幅の変動時も漏れ止め作用が得られる所謂ブラシ式漏れ止め装置が知られている。
【０００８】
本発明の課題は、第１部品と第２部品との間の隙間があらゆる運転条件においてできるだけ小さな、隙間の漏れ止め装置を提供することにある。
【０００９】
この課題は、第１部品のシール面と第２部品のシール面との間にシール要素が配置された、第１部品と第２部品との間の隙間の漏れ止め装置において、シール要素を第１部品に向けて変位するための手段を設け、第２部品のシール面を、シール要素の第１部品に向けての変位時にシール要素に対する案内面として配置し、前記手段の変位がシール要素の変位を生じさせるように形成した可動加圧要素を設け、該加圧要素がシール要素の運動方向に対し傾斜した第１傾斜面を有し、該第１傾斜面がシール要素の第２傾斜面（対向傾斜面）に接触し、加圧要素が、ばねを有するボルトによって、第２部品に弾力的に支持されるように配置することによって解決される。
【００１０】
本発明の利点は、特に第１部品と第２部品との間の隙間が大きな温度範囲にわたりほぼ一定に保たれることにある。温度が大きく上昇した際、第１部品および第２部品はしばしば異なった度合いで膨張する。その結果として隙間が増大する。本発明により、シール要素が利用され、これにより、隙間がシール要素の変位によって再び減少される。
【００１１】
特に、半径方向に生じた熱膨張が軸方向運動に転換されるという利点がある。
【００１２】
この際、熱膨張により生じた第２部品の運動が可動加圧要素の運動を引起す。この運動に伴い、シール要素の隙間の方向への運動ないし変位が生ずる。
【００１３】
この結果、適当で且つ単純な手段で、熱的に生ずる運動に対抗できる。
【００１４】
運動方向に案内される加圧要素の変位は、いわば協働傾斜面を介して別の運動方向に転向される。それに適用される面は適当な角度を持たねばならない。
【００１５】
これにより、適当な面および或るすべり摩擦を介して、或る方向における運動を他の方向における運動に転換する単純な方式が得られる。
【００１６】
この配置構造により、加圧要素に外部から加わる負荷を軽減できる。温度変化の結果、第１部品と第２部品の間の隙間が変化する。隙間の増大は、ばね力により加圧要素の運動を生じさせる。加圧要素の運動は専らシール要素の隙間の方向への運動を生じさせる。
【００１７】
この配置構造で、単純なばね力を用いて一方向での運動を実現することが可能となる。
【００１８】
有利な実施態様では、加圧要素の運動方向がシール要素の運動方向に対しほぼ垂直に向いている。
【００１９】
この際、運動方向のほぼ直角転換により構造空間を節約できるという利点が生ずる。
【００２０】
他の実施態様では、第１部品を、回転軸線を中心に回転可能に支持した回転対称ロータとして形成し、第２部品を、回転軸線を中心に回転対称に形成したステータとする。
【００２１】
隙間の漏れ止め装置は、ロータとステータとの間の隙間に対して適用できる。
【００２２】
他の有利な実施態様では、シール要素をロータの周りに配置した複数の個別シール要素から形成する。
【００２３】
この結果、ロータ軸線に沿って大きな隙間幅を塞ぐことができる。隙間の増大はシール要素の円周長を増大させる。隙間の縮小はシール要素の円周長の縮小させる。それ故、リングとして形成したシール要素は最小直径を持つ。シール要素をロータの周りに配置した複数の個別シール要素に分割することで、円周長を可変とすることができる。
【００２４】
他の有利な実施態様では、加圧要素をロータの周りにリングとして形成する。
【００２５】
この配置構造は、リングをロータの周りに容易に組み立てられるロータに適する。
【００２６】
他の有利な実施態様では、加圧要素を少なくとも２分割構造に形成する。
【００２７】
この配置構造は、リングをロータの周りに簡単に取り付け得ない流体機械に適する。リング全体を少なくとも２分割構造にすることで、このリングを容易に組み立てられる。
【００２８】
他の有利な実施態様では、各加圧要素と各シール要素が、加圧要素の変位に伴いシール要素の変位が生じさせるように形成した円錐面を有する。
【００２９】
この結果、運動方向の転換を実現できる特に単純な手段が得られる。この場合の転換は純粋な機械力により行え、更に僅かな構造空間しか必要とされない。
【００３０】
有利な実施態様では、ステータとシール要素が上述の円錐面、例えばシール要素の変位がステータへの当接を生じさせるように形成され対向して位置する別の円錐面を有する。
【００３１】
この結果、円錐面角度の所定の選択によりシール要素の心出しが可能という利点が生ずる。これは、隙間を変動させるシール要素のふらつきを防止し得ることを意味する。
【００３２】
隙間の漏れ止め装置は、流体機械での利用に適している。
【００３３】
以下図示の実施例を参照し、本発明を詳細に説明する。なお各図において同一部分ないし同一機能部分には同一符号を付してある。
【００３４】
図１は、隙間２の漏れ止め装置を断面図で示す。第１部品４のシール面３と第２部品６のシール面５との間にシール要素７を配置している。
【００３５】
加圧要素８がボルト９とばね１０によって第２部品６に弾力的に支持されている。ばね１０は第１運動方向（水平方向）１１に力を作用させる。加圧要素８の運動は（第１）傾斜面１２を介してシール要素７に力を与える。加圧要素８の運動は、専らシール要素７の運動方向（半径内向き方向）１３への変位を生じさせる。
【００３６】
第２部品６とシール要素７との間に別の傾斜面１４が配置されている。第１傾斜面１２と別の傾斜面１４での角度の適当な選択によって、シール要素７の、隙間２の方向へのぐらつきのない運動が生ずる。
【００３７】
ばね１０のばね力、第１傾斜面１２および別の傾斜面１４は、熱力学的平衡状態において、できるだけ小さな隙間１２が生ずるように選定されている。温度上昇時、第２部品６が膨張方向１５に熱膨張する。シール要素７が第２部品６に剛性的にないし固定して配置されているなら、この膨張に伴い隙間２が増大する。第２部品６の膨張方向（半径外向き方向）１５における運動は、ばね１０の第１運動方向１１におけるばね力のために、加圧要素８の運動を生じさせる。この加圧要素８の変位に伴い、シール要素７は半径内向き方向１３の変位を生ずる。
【００３８】
この場合、第１運動方向１１と半径内向き方向１３は互いにほぼ直交している。
【００３９】
第１部品４は回転軸線１６を中心に回転可能に支持された回転対称ロータ１７であり、第２部品６は回転軸線１６を中心に回転対称に形成されたステータ１８である。
【００４０】
隙間２は、シール要素７、加圧要素８および第２部品６の材料の選択による影響を受ける。従って、隙間２の大きさは主たる運転条件に依存している。
【００４１】
図２は、ロータとステータとの間の隙間の漏れ止め装置を側面図で示す。図２の実施例では、加圧要素をロータ１７の周りにリング状に形成している。加圧要素８を２分割構造に形成することも可能である。
【００４２】
図２の実施例では、シール要素７を全部で８個の個別シール要素７に分割している。
【００４３】
この実施例では、加圧要素８とシール要素７を、これらがそれぞれ円錐面を有するように形成しており、その場合、加圧要素８の変位がシール要素７の変位を生じさせる。
【００４４】
またこの実施例では、各ステータ１８と各シール要素７は、シール要素７の変位に伴いステータ１８への当接を生じるように形成した別の円錐面１４を有している。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】隙間の漏れ止め装置の断面図。
【図２】漏れ止め装置の側面図。
【符号の説明】
【００４６】
１  漏れ止め装置、２  隙間、３  シール面、４  第１部品、６  第２部品、７  シール要素、８  加圧要素、９  ボルト、１０  ばね、１１  第１運動方向、１２  第１傾斜面、１３  運動方向、１６  回転軸線、１７  ロータ、１８  ステータ、１９  第２傾斜面
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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