(57)【要約】【課題】軸方向フローティングブラシシールを提供すること。【解決手段】ロータを有するターボ機械のためのブラシシール組立体は、固定シール部品と、該固定シール部品に移動可能に結合されたフローティングシール部品と、フローティングシール部品内に配置され且つロータに対して軸方向に延びるブリストルパック内に配列された円周方向に角度が付けられたブリストルとを含むことができる。【選択図】      図１
2014505204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータを有するターボ機械のためのブラシシール組立体であって、
固定シール部品と、
前記固定シール部品に移動可能に結合され、内部に配置されたブリストルパック内に円周方向に角度が付けられたブリストルを配列させたフローティングシール部品と
を備え、前記ブリストルパックが、前記ターボ機械に設置されたときに前記ロータに対して軸方向に延びる、ブラシシール組立体。
【請求項２】
前記フローティングシール部品が更に、円筒形フロントプレートと円筒形バックプレートとを含む、請求項１記載の組立体。
【請求項３】
前記ブリストルが、前記フロントプレートと前記バックプレートとの間に配置される、請求項２記載の組立体。
【請求項４】
前記ブリストルと前記フロントプレートとの間及び前記ブリストルと前記バックプレートとの間にスペースが存在するように前記ブリストルを支持するサイドレールを更に備える、請求項３記載の組立体。
【請求項５】
前記固定シール部品と前記フローティングシール部品との間に配置された２次シールを更に備える、請求項１記載の組立体。
【請求項６】
前記２次シールがピストンリングを含む、請求項５記載の組立体。
【請求項７】
前記２次シールが、ブリストルを有するブラシシールを含み、前記２次シールのブリストルパックが、前記ターボ機械に設置されたときに前記ロータに対して半径方向に延びる、請求項５記載の組立体。
【請求項８】
前記フローティングシール部品が、フックにより前記固定シール部品に移動可能に結合され、前記フックが前記固定シール部品の凹部に延びている、請求項１記載の組立体。
【請求項９】
出力タービンであって、
第１のタービンホイールと、
第２のタービンホイールと、
前記第１及び第２のタービンホイール間に配置されて且つ結合されたロータと、
前記ロータに隣接するステータと、
ブラシシール組立体と
を備え、前記ブラシシール組立体が、
前記ステータに取り付けられた固定シール部品と、
前記固定シール部品に移動可能に結合され、ブリストルパック内に配列され且つ前記ロータに対して軸方向に延びた円周方向に角度が付けられたブリストルを有するフローティングシール部品と、
前記固定シール部品と前記フローティングシール部品との間に配置される半径方向ブラシシール組立体と
を含む、出力タービン。
【請求項１０】
前記フローティングシール部品が更に、円筒形フロントプレートと円筒形バックプレートとを含む、請求項９記載の出力タービン。
【請求項１１】
前記ブリストルが、前記フロントプレートと前記バックプレートとの間に配置される、請求項１０記載の出力タービン。
【請求項１２】
前記ブリストルと前記フロントプレートとの間及び前記ブリストルと前記バックプレートとの間にスペースが存在するように前記ブリストルを支持するサイドレールを更に備える、請求項１１記載の出力タービン。
【請求項１３】
前記固定シール部品と前記フローティングシール部品との間に配置された２次シールを更に備える、請求項９記載の出力タービン。
【請求項１４】
出力タービンであって、
第１のタービンホイールと、
第２のタービンホイールと、
前記第１及び第２のタービンホイール間に配置されて且つ結合されたロータと、
前記ロータに隣接するステータと、
ブラシシール組立体と
を備え、前記ブラシシール組立体が、
前記ステータに取り付けられた固定シール部品と、
前記固定シール部品に移動可能に結合され、ブリストルパック内に配列され且つ前記ロータに対して軸方向に延びた円周方向に角度が付けられたブリストルを有するフローティングシール部品と、
前記固定シール部品と前記フローティングシール部品との間に配置されるピストンリングと
を含む、出力タービン。
【請求項１５】
前記フローティングシール部品が更に、円筒形フロントプレートと円筒形バックプレートとを含む、請求項１４記載の出力タービン。
【請求項１６】
前記ブリストルが、前記フロントプレートと前記バックプレートとの間に配置される、請求項１６記載の出力タービン。
【請求項１７】
前記ブリストルを支持するサイドレールを更に備える、請求項１６記載の出力タービン。
【請求項１８】
前記固定シール部品が凹部を含み、前記フローティングシール部品がフックを含む、請求項１４記載の出力タービン。
【請求項１９】
前記凹部及び前記フックがフローティングダブテール構成である、請求項１８記載の出力タービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される主題は、ターボ機械におけるシール構造に関し、より詳細には、軸方向フローティングブラシシールに関する。
【背景技術】
【０００２】
半径方向のブラシシールは、ターボ機械において確立された技術である。出力タービンにおけるこれらの実装は、ロータ本体の摩擦加熱によって出力タービンにおけるロータ動特性に影響及ぼす傾向があることで制限される可能性がある。例えば、ロータの非均一な円周方向加熱によって、ロータが湾曲してタービンに不安定性をもたらし、臨界速度に影響を与えるおそれがある。加えて、特定の出力タービンは、半径方向ブラシシールのための十分なスペースを持たない場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ロータ加熱を低減し、限定された半径方向スペースでタービン内に実装できるブラシシールが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の１つの態様によれば、ロータを有するターボ機械のためのブラシシール組立体が記載される。本組立体は、固定シール部品と、該固定シール部品に移動可能に結合されたフローティングシール部品と、フローティングシール部品内に配置され且つロータに対して軸方向に延びるブリストルパック内に配列された円周方向に角度が付けられたブリストルとを含むことができる。
【０００５】
本発明の別の態様によれば、出力タービンが記載される。出力タービンは、第１のタービンホイールと、第２のタービンホイールと、第１及び第２のタービンホイール間に配置されて且つ結合されたロータと、ロータに隣接するステータと、軸方向ブラシシール組立体とを含むことができ、ブラシシール組立体は、ステータに結合された固定シール部品と、固定シール部品に結合されたフローティングシール部品と、フローティングシール部品内に配置され且つロータに対して軸方向に延びるブリストルパック内に配列された円周方向に角度が付けられたブリストルと、固定シール部品とフローティングシール部品との間に配置される半径方向ブラシシール組立体とを含む。
【０００６】
本発明の更に別の態様によれば、出力タービンが記載される。出力タービンは、第１のタービンホイールと、第２のタービンホイールと、第１及び第２のタービンホイール間に配置されて且つ結合されたロータと、ロータに隣接するステータと、ステータに結合された軸方向ブラシシール組立体とを含むことができ、ブラシシール組立体は、固定シール部品と、固定シール部品に結合されたフローティングシール部品と、フローティングシール部品内に配置され且つロータに対して軸方向に延びるブリストルパック内に配列された円周方向に角度が付けられたブリストルと、固定シール部品とフローティングシール部品との間に配置されるピストンリングとを含む。
【０００７】
これら及び他の利点並びに特徴は、図面を参照しながら以下の説明から明らかになるであろう。
【０００８】
本発明とみなされる主題は、本明細書と共に提出した特許請求の範囲に具体的に指摘し且つ明確に特許請求している。本発明の上記及び他の特徴並びに利点は、添付図面を参照しながら以下の詳細な説明から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】例示的な軸方向ブラシシール組立体の斜視側面図。
【図２】図１の例示的な軸方向ブラシシール組立体の別の斜視側面図。
【図３】出力タービン環境における図１及び２の例示的なフローティング軸方向ブラシシール組立体の側面図。
【図４】フローティングブラシシール組立体の別の実施形態の部分側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
この詳細な説明は、例証として図面を参照しながら、本発明の利点及び特徴と共に例示的な実施形態を説明している。
【００１１】
本明細書で記載される例示的な実施形態は、軸方向フローティングブラシシールを含む。これらのシールは、ホイール面をシールすることができ、従って、ロータ本体の摩擦加熱を回避し、ロータ動特性に対する作用を排除する。軸方向フローティングブラシシールは、ホイールスペースにおけるシール前後で極めて大きな圧力低下（５００ポンド／平方インチ差圧力（ｐｓｉｄ）（３．４５Ｎ／ｍｍ2）以上）と、タービン回転部品と固定部品との間の大きな軸方向相対移動（±０．５インチ（１．２７ｃｍ））との組み合わせにより実装することができる。軸方向フローティングブラシシールは、出力タービンの各段でのホイールスペースにおける圧力変化に対し自動調節する構造を有する。ロータの軸方向位置に対する調整を行い、並びに高圧用途を持続するための十分なブリストル支持を維持することによって、軸方向フローティングブラシシールは、あらゆるタービン段にてブラシシールの実装を可能にすることができる。
【００１２】
一般に、ブラシシール組立体は、可動構成におけるフローティングシール部品の一部を受けるよう構成される凹部を有する固定シール部品を備える。フローティングシール部品は、使用中、例えば、ブラシシール組立体の周囲の圧力変化に基づいて横方向及び長手方向に移動できるように固定シール部品に結合される。フローティングシール部品の一般的な形状は、フローティングシール組立体の各側部に隣接する所望の圧力を可能にするものである（例えば、ＰＨ＞Ｐ１＞Ｐ２＞ＰＬ（図３を参照）の圧力を達成するもの）。従って、ブラシシール組立体は、ホイールスペース１９１がホイールスペース１９２よりも大きいようなサイズ及び幾何形状を有することができる。
【００１３】
図１は、例示的な軸方向ブラシシール組立体１００の斜視側面図を示す。図２は、例示的な軸方向ブラシシール組立体１００の別の斜視側面図を示す。図３は、出力タービン環境１７０における図１の例示的なフローティング軸方向ブラシシール組立体１００の側面図を示す。タービン環境１７０は、上流側高圧回転ブレード組立体とすることができる第１のタービンホイール１８５と、低圧回転ブレード組立体とすることができる第２のタービンホイール１９０との間に配置されるロータ１７５を含むことができる。第１及び第２のタービンホイール１８５、１９０は、出力タービンの何れかの段の一部とすることができる。更に、第１及び第２のタービンホイール１８５、１９０とロータ１７５は一体となって回転する。
【００１４】
タービン環境１７０は更に、ロータ１７５の周りに対向して配置されるステータ１８０を含むことができる。タービン環境１７０は更に、ホイールスペース１９１、１９２を含む。本明細書で更に考察するような所望のタービン作動に応じて、ホイールスペース１９１、１９２における圧力及び流体流れ（矢印１９３で示される）を制御するのが望ましい。例えば、ホイールスペース１９１において高圧を維持し、ホイールスペース１９２において低圧を維持することが望ましいとすることができる。例示的な実施形態では、フローティング軸方向ブラシシール組立体１００は、タービン環境１７０における何れかの所望の圧力及び流体流れに対応して自動調節する。
【００１５】
フローティング軸方向ブラシシール組立体１００は、ステータ１８０上に配置された（例えば、ステータに直接取り付けられた）固定シール部品１０５を含むことができる。例示的な実施形態では、固定シール部品１０５は、ステータ１８０と、又はステータ１８０に（例えば、溶接により）固定された別個の要素と一体化することができる。フローティング軸方向ブラシシール組立体１００は更に、凹部１０６内に延びるフック１１１（例えば、Ｔ字構成、ダブテール構成、又は同様のもの）を介して固定シール部品１０５に結合されたフローティングシール部品１１０を含むことができる。例示的な実施形態では、フローティングシール部品１１０は、凹部１０６とフック１１１のＴ字構成により固定シール部品１０５に結合することができ、ここではフック１１１は、ロータ１７５とステータ１８０間の相対移動及び／又はタービン環境１７０における圧力変化に応答して凹部内で軸方向に移動することができる（すなわち、軸方向フローティング構成）。図示のように、凹部１０６は、例えば、タービン環境１７０内の圧力変化に応答して、フック１１１が凹部１０６内で移動できるようにフック１１１よりも相対的に大きくすることができる。フック１１１は、凹部１０６内でのフック１１１の予想範囲の移動を可能にしながら、凹部１０６から外れるのを阻止するのに十分なサイズ及び相補的幾何形状を有する。当業者には明確に理解されるように、フック１１１は、バックプレート１１３から凹部１０６への延伸により形成することができ、延伸部の端部付近の突出部が凹部に対する開口よりも大きいサイズを有するようにする。
【００１６】
フローティング軸方向ブラシシール組立体１００は更に、固定シール部品１０５とフローティングシール部品１１０との間に配置された２次シール１５０（例えば、ピストンリング）を含むことができる。この２次シール１５０は、例えば、ホイールスペース１９１、１９２間の不要な漏洩を防ぐために、フローティングシール部品１１０と摩擦接触することができる。２次シール１５０は、固定シール部品１０５上の凹部１０７内に配置することができる。２次シール１５０は、凹部１０７内に置かれ、２次シール１５０と凹部１０７との間の摩擦力により保持される。凹部１０７は、収容する２次シール１５０に対応するのに十分に大きい。２次シール１５０は、タービン環境１７０からの圧力荷重及び応力に耐えるのに十分なサイズのものである。摩擦移動に起因する加熱は、軸方向移動が少なく稀にしか起きないため小さなものである。２次シール１５０の摩耗を低減するため、２次シール１５０は、限定ではないがコバルト基合金を含む、タービン環境１７０の荷重、圧力、及び温度に耐える好適な材料とすることができる。
【００１７】
フローティングシール部品１１０は更に、サイドレール１２５、１３０間に位置するブリストル１２０を含むことができる。ブリストル１２０は更に、フロントプレート１１２とバックプレート１１３との間に配置される。例示的な実施形態では、フロントプレート１１２及びバックプレート１１３は、フローティングシール部品１１０の一体部材であり、円筒形状を有する。ブリストル１２０及び再度シール１２５、１３０は、フローティングシール部品１１０における凹部に（例えば、ホイールスペース１９２に向かって及び／又はホイールスペース１９２から離れて撓むことができると同時に、ブリストル１２０を固定するダブテール、リップ及び溝、又は他の構成で）固定することができる。ブリストル１２０は、第２のタービンホイール１９０からある距離１９４（例えば、ブラシクリアランス）に維持することができる。しかしながら、タービン作動中、タービン環境１７０内部の圧力変動により、ブリストル１２０が第２のタービンホイール１９０と接触して、ブリストル１２０を撓ませる可能性がある。ギャップ１１５は、ブリストル１２０が撓みから移行させる（例えば、広がる）ことができる。ブリストル１２０はまた、ロータ１７５の周りに円周方向に配列される。ブリストル１２０は、例えば、ブリストル１２０に可撓性を提供するために、接線方向に角度を付けることができ、第２のタービンホイール１９０がブリストル１２０に接触したときに曲がらずに撓むことができる。
【００１８】
フローティングシール部品１１０はまた、回転部品と接触しないように設計された、１つ又はそれ以上の歯状部を有するラビリンスシールのような半径方向シールを含むことができる。
【００１９】
例示的な実施形態では、フローティングシール部品１１０は、ホイールスペース１９１、１９２における圧力及び流体流れに影響を及ぼすことができる複数の幾何学的特徴要素を含むことができる。例えば、フローティングシール部品１１０は、ホイールスペース１９１において流体流れに影響を及ぼし、従って、圧力ＰＨ及びＰ１間の圧力低下に寄与する軸方向歯状部１１６を含むことができる。ＰＨ及びＰ１間の圧力低下はまた。フローティングシール部品１１０のスロープ部分１１７の角度によって影響を受ける可能性がある。スロープ部分は、例えば、歯状輪郭を生成するため低角（例えば、５度〜２０度、具体的には約１０度）とすることができる。スロープ部分にわたる圧力低下は、用途毎に異なり、従って、特定の用途に基づいて角度が選択される。フローティングシール部品１１０は更に、半径方向に向けられたラビリンス歯状部１１９を含むことができ、これはホイールスペース１９１、１９２間の流体流れに影響を及ぼし、従って、圧力Ｐ１及びＰ２間の圧力低下に寄与する可能性がある。Ｐ１及びＰ２間の圧力低下は、ブリストル１２０と第２のタービンホイール１９０との間の距離１９４の変動によって影響を受ける可能性がある。組立体１００全体で圧力平衡を維持し、タービンホイール１９０に対して緊密なクリアランス内にブリストル１２０を維持することができる。
【００２０】
タービン環境１７０の定常状態運転において、フローティング軸方向ブラシシール組立体１００は、ブリストル１２０が第２のタービンホイール１９０に対して最小の軸方向クリアランスで又は第２のタービンホイール１９０と僅かに接触して作動する均衡位置を獲得することができる。所与の事例では、圧力ＰＨ、Ｐ１、Ｐ２、及びＰＬは、フローティングシール部品１１０に作用し、矢印１４０で表される方向にほぼ移動する。
【００２１】
一般に、互いに対して測定したときに、ＰＨは高圧を表し、ＰＬは低圧を表す。ブリストル１２０は、低圧及び高圧側の何れにも位置付けることができ、低圧側では高いクリアランス予測可能性で維持することができる。本明細書で説明されるように、圧力Ｐ１及びＰ２の大きさは、歯状部１１６とホイール１８５との間の軸方向距離、ブリストル１２０と第２のタービンホイール１９０との間の距離１９４、並びに歯状部１１９とロータ１７５との間の半径方向クリアランスによって決まる。加えて、ＰＨ＞Ｐ１＞Ｐ２＞ＰＬである。タービン作動中の距離１９４は、効果的なシール（例えば、ホイールスペース１９１、１９２間の）を提供するよう干渉（例えば、第２のタービンホイール１９０の摩擦加熱）を引き起こすことなくできる限り小さいことが望ましい。ブラシ距離１９４は、およそ数ミルとすることができる（例えば、５ミル（０．１２７ｍｍ）以下）。
【００２２】
過渡動作中、タービン部品は、熱膨張を受け、クリアランスの変化を生じ、フローティングシール部品１１０にわたって差圧を確立する。例えば、差圧によって、フローティングシール部品１１０が第２のタービンホイール１９０の移動に追従し、これによりブリストル１２０と第２のタービンホイール１９０との間の距離１９４（理想的には一定の小さな値）を維持する。例えば、ロータ１７５が熱膨張し、ステータ１８０に対して軸方向に移動すると、フローティングシール部品１１０に作用する圧力要件は、タービン環境１７０内で対応する相対位置にフローティングシール部品１１０を移動させる正味の力をもたらす。加えて、タービンがシャットダウンし、タービン環境１７０が減圧すると、フローティングシール部品１１０は、休止状態に移動する。同様に、シャットダウン作動中にタービン部品が熱収縮すると、圧力差によって、フローティングシール部品１１０が方向を反転し、これにより第２のタービンホイール１９０に追従し、例えば、所望のクリアランス（すなわち、距離１９４）を維持する。
【００２３】
過渡動作中にタービン環境１７０内で作用する力及び結果として生じるフローティングシール部品１１０の移動は、フローティング軸方向ブラシシール組立体１００の寸法によって決まる。例えば、スロープ部分１１７、１１８の角度は変えることができ、すなわち、特定用途に応じて選択することができる。２次シール１５０によって設定される圧力平衡直径は、全体の軸方向力平衡に影響を及ぼし、ブラシシールのブリストル先端１２０とホイール１９０との間の接触圧を制限するよう調整することができる。圧力平衡直径は、２次シール１５０が作用する表面の直径であり、２次シール１５０のどの部分が高圧に曝され、２次シール１５０のどの部分が低圧に曝されるかに影響を及ぼす可能性がある。２次シール表面直径は、フローティング軸方向ブラシシール組立体１００の全軸方向領域を２つの部分に分割する。２次シール表面直径は、フローティングシール部品１１０に隣接する２次シール１５０の直径である。一方の部分は圧力低下を受けるが、他方の部分は受けない。従って、２次シール１５０の直径によって圧力平衡（又はシールの閉鎖力）が設定される。再度図３を参照すると、２次シール表面直径が大きくなるほど、より多くの表面積が高圧ＰＨ及びＰ１に曝され、ホイールスペース１９２においてより大きな正味力をもたらす。同様に、２次シール表面直径がより小さくなると、ホイールスペース１９２に向けた正味力が低下し、フローティングシール部品１１０に対する全体力平衡に影響を及ぼす。
【００２４】
加えて、半径方向に向けられたラビリンス歯状部１１９の数は、Ｐ１からＰ２への所望の圧力低下に基づいて選択することができる。ラビリンス歯状部１１９はまた、低角（例えば、約５度〜約２０度、具体的にはおよそ１０度程度）を有することができる。歯状部の数及び長さは、用途毎に基づいて選択することができ、歯状部は一般に、フローティングシール部品の移動とは関係なくロータとの接触を回避する長さを有する。一部の実施形態では、フローティングシール部品は、最大で約１０個の歯状部、具体的には１〜５個の歯状部、及びより具体的には１〜３個の歯状部を有することができる。ラビリンス歯状部間の距離は、漏洩を抑制するのに好ましい流路をもたらすように選択することができる（例えば、歯状部間隔を歯状部の長さと同じにすることができる）。従って、特徴要素、並びにフローティングシール部品１１０の半径方向及び軸方向寸法を修正することによって、フローティングシール部品１１０の移動量並びに距離１９４を選択し、ひいては制御することができる。
【００２５】
例示的な実施形態では、２次シール１５０は、ホイールスペース１９１、１９２間の流体漏洩を制御するよう実装され、これにより矢印１９３に沿った流れを制御し、すなわち予測可能な圧力ＰＨ、Ｐ１、Ｐ２、及びＰＬをもたらすようにする。例示的な実施形態では、２次シール１５０は、限定ではないが、ピストンリング、Ｃ型シール、圧力平衡ピストンリング、金属シール、Ｖ型シール、Ｗ型シール、ブラシシール、並びに上述のシールのうちの少なくとも１つを有する組み合わせを含む、あらゆる好適なシールとすることができる。図１〜３において、２次シール１５０は、ピストンリングとして例示している。
【００２６】
図４は、フローティング軸方向ブラシシール組立体４００の部分側面図を示す。図４は、固定シール部品１０５及びフローティングシール部品１１０の部分図を示す。図４は、側方レール１５１、１５２間に配置されたブリストル１５３を含む半径方向ブラシシールとしての２次シール１５０を示している。ブリストル１５３及び側方レール１５１、１５２は、固定シール部品１０５の凹部１０７内に該凹部１０７とダブテール構成で固定することができる。例示的な実施形態では、ブリストル１５３は、フローティングシール部品１１０の表面１５４と摩擦接触しており、これにより図３に関して説明したようにホイールスペース１９１、１９２間の漏洩を阻止する。フローティングシール部品１１０の移動は、大きさ及び速度の両方の点で比較的小さく、従って、フローティングシール部品１１０の表面１５４に対して生じる摩擦加熱を僅かなものにすることができる。従って、図４は、例示的な実施形態では、フローティングシール部品１１０がブラシシールの２つのセットを含むことができ、一方がブリストル１２０を含み、他方がブリストル１５３を含むことを示している。このような構成において、ブリストル１２０は、ロータ１７５並びに第１及び第２のタービンホイール１８５、１９０に対して軸方向に配列され、ブリストル１５３は、ロータ１７５並びに第１及び第２のタービンホイール１８５、１９０に対して半径方向に配列される。
【００２７】
本明細書で記載されるような組立体１００、４００用の材料は、用途毎に変えることができる。例えば、温度に応じて、組立体１００、４００用の部材は、クロム、モリブデン、コバルト、バナジウム、ニッケル、タングステン、並びにこれらのうちの少なくとも１つを含む組み合わせのような、金属又は金属合金とすることができる。例示的な合金は、鋼鉄のような、コバルト基合金、ニッケル基合金、鉄基合金、クロム基合金、及び同様のものを含む。例えば、クロム、モリブデン、バナジウム（ＣｒＭｏＶ）鋼は、低温（例えば、１，０００°Ｆ（５３８℃）以下）用に利用することができ、Ｉｎｃｏｎｅｌ（商標）などのニッケル合金は、高温用途（例えば、１，０００°Ｆ（５３８℃）以上）に利用することができる。２次シール１５０又はブラシシールブリストル１２０などの滑り摩擦が存在する可能性がある場合には、例えば、Ｈａｙｎｅｓ（商標）２５合金（ニッケル−クロム−タングステン合金）又はＳｔｅｌｌｉｔｅ（商標）合金（コバルト−クロム合金）など、コバルト基合金のような材料を利用することができる。場合によっては、嵌合部品は、炭化クロムのような低摩擦又は耐摩耗性コーティングを有することができる。任意選択的に、一部のガスタービン用途における超高温向けにセラミックスを利用してもよい。
【００２８】
本明細書で記載される例示的な軸方向ブラシシール組立体は、複数の利点を提供する。ドラムロータ構造を有する特定の反動ベースタービン設計において、タービンは、（衝撃タービン設計とは対照的に）遙かに多くのブレード列を含むことができ、ブレードは、ロータ本体の外部に機械加工されるダブテール内に挿入される（ホイール及びダイアフラム型構造とは対照的に、ドラムロータ設計）。例えば、反動ベースの蒸気タービンは、衝撃タービンのほぼ２倍の数のブレードを有することができる。このタイプのタービンは、効果的なシールに依存するところが大きく、シール（特に、可撓性及び適合性を維持するために一定量の半径方向ブリストル長さを必要とするブラシシール）用の半径方向スペースが制限される。本明細書で記載される例示的な軸方向ブラシシール組立体は、半径方向スペースを必要とすることなく効果的なシールを提供する。
【００２９】
例示的な軸方向ブラシシール組立体はまた、他のシール設計よりもタービン作動性を改善することができる。高低歯状部、すなわちラビリンスシールタイプが、ロータ１７５の表面とステータ内側カバー１０５との間のギャップをシールするのに使用されている。このような構成において、半径方向歯状部は、長短を交互に繰り返し、ロータの交互する大小直径セクションと対向する（ロータは、高ランド及び低ランドで機械加工される）。長いラビリンス歯状部は、ロータの低いランド部と係合し、短い歯状部は、ロータの高いランド部と係合する。高いランド部は通常、低いランド部よりも約０．１２５インチ（０．３１７５ｃｍ）高く、これは、ロータ直径がシールセクションにおいて０．２５インチ（０．６３５ｃｍ）だけ交互し、他方、ラビリンス歯状部長さもまた、０．１２５インチ（０．３１７５ｃｍ）（直径では０．２５インチ（０．６３５ｃｍ））だけ交互することを意味している。歯状部とロータとの間の半径方向クリアランスは通常、短い歯状部と長い歯状部の両方で同じであるが、長い歯状部と短い歯状部を交互させる（すなわち、「高低」構成）ことにより、より効果的な流れ制限が向上する。始動時には、ロータは、ケーシングよりも迅速に熱膨張するので、ロータランドはシール歯状部に対して軸方向に移動する。ロータランドがシール歯状部と干渉する（及び損傷を与える）のを防ぐために、始動速度を注意深く制御しなければならない。本明細書で記載される軸方向ブラシシール組立体は、軸方向ブラシシール組立体がロータに対して「フロート」し、軸方向摩擦の損傷を生じる懸念が無いので、軸方向クリアランスに基づく始動時の問題を排除する。
【００３０】
限られた数の実施形態のみに関して本発明を詳細に説明してきたが、本発明はこのような開示された実施形態に限定されないことは理解されたい。むしろ、本発明は、上記で説明されていない多くの変形、改造、置換、又は均等な構成を組み込むように修正することができるが、これらは、本発明の技術的思想及び範囲に相応する。加えて、本発明の種々の実施形態について説明してきたが、本発明の態様は記載された実施形態の一部のみを含むことができる点を理解されたい。従って、本発明は、上述の説明によって限定されるとみなすべきではなく、添付の請求項の範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【００３１】
１００  軸方向ブラシシール組立体
１０５  固定シール部品
１０６  凹部
１０７  凹部
１１０  フローティングシール部品
１１１  フック
１１２  フロントプレート
１１３  バックプレート
１１６  軸方向歯状部
１１７  スロープ部分
１１８  スロープ部分
１１９  ラビリンス歯状部
１２０  ブリストル
１２５  サイドレール
１３０  サイドレール
１５０  ２次シール
【図１】
2014505204.tif 000003
【図２】
2014505204.tif 000004
【図３】
2014505204.tif 000005
【図４】
2014505204.tif 000006
【国際調査報告】
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2014505204.tif 000008
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