(57)【要約】      （修正有）【課題】ターボ機械における漏れを、シール間隙を能動的に制御することにより防ぐ。【解決手段】ターボ機械の回転構成要素１２と非回転構成要素１４との間で使用するための能動出没自在シール組立体であって、非回転構成要素に装着され、通常は開放位置にあり、両側の圧力降下の関数として閉鎖位置と開放位置との間で回転構成要素１２に対して接離するように移動自在である複数のシールリング１６、１８，２０，２２，２４、２６と、複数のシールリングのうち１つ以上のシールリングの両側の圧力降下を減少し、その結果、ばね又はアクチュエータの作用で１つ以上のシールリングを開放位置に向かって移動するために、１つ以上のシールリングの周囲に流体を搬送する流体バイパス回路５２、５４、５６、５８とを含むシール組立体。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ機械の回転構成要素（１２）と非回転構成要素（１４）との間で使用するための能動出没自在シール組立体において、
前記非回転構成要素（１４）に装着され、両側の圧力降下の関数として閉鎖位置と開放位置との間で前記回転構成要素（１２）に対して接近し及び離間するように移動自在である少なくとも１つのシールリング（１８又はＲ２）と；
前記圧力降下を減少させ、その結果、１つ以上のばね又はアクチュエータの作用で前記少なくとも１つのシールリングを開放位置に向かって移動するために、前記少なくとも１つのシールリングの周囲に流体を搬送する流体バイパス回路（５２、５４、５６、５８）と
を具備する能動出没自在シール組立体。
【請求項２】
弁（５８）は前記バイパス回路を通る流れを制御する請求項１記載の能動出没自在シール組立体。
【請求項３】
前記弁（５８）は手動操作により制御される請求項２記載のシール組立体。
【請求項４】
前記弁（５８）は自動動作するようにプログラムされる請求項２記載のシール組立体。
【請求項５】
前記回転構成要素は回転翼軸（１２）である請求項１記載のシール組立体。
【請求項６】
前記静止構成要素（１４）はシェル、ケーシング、パッキンヘッド、ダイアフラム又はシュラウドハンガから構成される請求項１記載のシール組立体。
【請求項７】
前記シールリング（１８）は前記１つ以上のばね（４８）により開放位置に向かって偏向される請求項１記載のシール組立体。
【請求項８】
前記流体バイパス回路は前記少なくとも１つのシールリング（１８）の周囲に流体を搬送する請求項１記載のシール組立体。
【請求項９】
前記バイパス回路は、前記少なくとも１つのシールリング（１８）の上流側の場所から前記少なくとも１つのシールリングの下流側の場所まで延出する少なくとも１つの導管（５２）を含む請求項１記載のシール組立体。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのシールリング（１８）は少なくとも２つの弓形セグメントを具備する請求項１記載のシール組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービン、ガスタービン、航空機エンジン及び圧縮機などの回転機械の出没自在シールに関する。
【背景技術】
【０００２】
発電及び機械的駆動などの用途に使用される蒸気タービン及びガスタービン、推進のために使用される航空機エンジン、並びに加圧のために使用される圧縮機のような回転機械は、一般に、多数のタービン段及び圧縮機段から構成される大型機械である。そのような機械においては、タービン段及び／又は圧縮機段を通って流れる加圧流体は一連の静止構成要素及び回転構成要素を通過する。典型的な蒸気タービンの場合、静止構成要素は機械ケーシング及びパッキンヘッドを含み、回転構成要素は回転翼である。静止構成要素に装着される環状シールは、静止構成要素と回転構成要素との間の流路に沿って流体の漏れを制御するために使用される。実際、タービンの効率は、それらのシールが漏れを防止する能力によって直接左右される。シールの向きは半径方向又は軸方向のどちらであってもよく、ラビリンスパッキンシール、リーフシール、摩滅自在シール、コンプライアントプレートシールなどのいくつかの種類のうち１つであってもよい。半径方向シールは、多くの場合、組立て及び／又は半径方向への変位の関係で複数のセグメントに分割される。半径方向分割ラビリンスシールは蒸気タービンにおいては極めて信頼性が高いことが判明しているが、静止構成要素と回転構成要素とが衝突し合い、ラビリンス歯が摩擦されて「キノコ」形の輪郭形状となり、シール間隙が開いてしまう過渡事象の結果として、時間の経過に伴ってシールの性能は劣化する。これに対し、ブラシシール及びコンプライアントプレートシールなどのニヤコンタクトシールは過渡事象の間に回転翼と接触する可能性があり、その結果、摩耗や熱の発生が起こる。熱が発生すると、回転翼は動的不安定状態に陥り、これは機械の動作及び性能には不都合な事態である。
【０００３】
過渡事象の間の摩擦又は接触の悪影響を減少する手段の１つは、可変間隙「正圧」（ＶＣＰＰ）構造を採用することである。この構造においては、摩擦が最も起こりそうな場合、流れのない又は流量の少ない過渡条件でシールセグメントを大きな運転間隙の開放状態に保持するために、ばねが使用される。定常状態条件の間には、通常、機械はより大きな負荷で動作しており、流体圧力も高いので、シールセグメントの周囲圧力はばねの力に優り、シールリングを狭い運転間隙の状態まで閉鎖するように作用する。周知の可変間隙正圧（ＶＣＰＰ）ラビリンスシールの例は米国特許第６，６９５，３１６号公報（特許文献１）；第６，０２２，０２７号公報（特許文献２）；第５，８１０，３６５号公報（特許文献３）；第５，６０３，５１０号公報（特許文献４）；第５，００２，２８８号公報（特許文献５）；及び第４，４４３，３１１号公報（特許文献６）に見られる。
【０００４】
しかし、可変間隙正圧構造は、機械の負荷にのみ応答する分割シールを採用する。機械が設計負荷に到達すると、パッキンリングセグメントは閉鎖し、機械負荷が適切に降下し、従って機械内部における流体圧力が適切に降下するまで閉鎖されたままである。しかし、設計負荷に到達した後であっても、熱過渡状態が継続する場合がある。従って、理想的には、熱過渡状態が沈静化するまでシールセグメントは開放されたままであることが望まれる。更に、シールセグメントが周囲流体圧力により強制的に閉鎖される場合、ＶＣＰＰシールは定常状態動作中に回転翼が振動したときに摩擦を生じやすい。現在のＶＣＰＰ構造はシールセグメントを受動的に位置決めする方法であるため、そのような状況においては、ＶＣＰＰ構造は摩擦を回避するという点で有効ではない。シールセグメントが始動時及び動作停止時の過渡状態に対応する流れのない条件又は流量の少ない条件の間にのみ開放状態に保持されるばかりでなく、摩擦が起こりうる他の任意の動作条件においても、所望の任意の長さの時間にわたりシールセグメントを開放できるような「能動的に（アクティブに）制御される」シール位置決め構造を提供することが望ましい。回転翼が振動していない定常状態の全負荷機械動作又は部分負荷機械動作などの摩擦が起こりにくい動作条件では、セグメントを狭い運転間隙まで半径方向内側へ「能動的に」移動することが望ましい。これにより、定常状態動作中に静止構成要素と回転構成要素との間の最適の密封を機械の寿命が続く限り維持できる。
【０００５】
いわゆる「スマートシール」は、任意の機械動作条件でシールセグメントを「能動的に」開放するための半径方向外側への力を与えるために力容量の大きい空気圧アクチュエータを採用する。しかし、アクチュエータの寿命を維持しなければならないため、圧力を均衡させることが必要である。この圧力均衡は圧力制御システムによって実現される。また、周囲流体圧力に優る力を得るためにアクチュエータを外部から加圧しなければならず、そのために外部高圧ガス供給系統が必要である。「スマートシール」構成の例は米国特許第６，７８６，４８７号公報（特許文献７）；第６，６５５，６９６号公報（特許文献８）；第６，５７２，１１５号公報（特許文献９）；及び第６，５０２，８２３号公報（特許文献１０）に見られる。
【特許文献１】米国特許第６，６９５，３１６号公報
【特許文献２】米国特許第６，０２２，０２７号公報
【特許文献３】米国特許第５，８１０，３６５号公報
【特許文献４】米国特許第５，６０３，５１０号公報
【特許文献５】米国特許第５，００２，２８８号公報
【特許文献６】米国特許第４，４４３，３１１号公報
【特許文献７】米国特許第６，７８６，４８７号公報
【特許文献８】米国特許第６，６５５，６９６号公報
【特許文献９】米国特許第６，５７２，１１５号公報
【特許文献１０】米国特許第６，５０２，８２３号公報
【特許文献１１】米国特許第６，７１５，７６６号公報
【特許文献１２】米国特許第６，２５７，５８６号公報
【特許文献１３】米国特許第６，１３１，９１１号公報
【特許文献１４】米国特許第６，１３１，９１０号公報
【特許文献１５】米国特許第５，７４９，５８４号公報
【特許文献１６】米国特許第５，３９５，１２４号公報
【発明の開示】
【０００６】
限定的でない一例においては、関心シールセグメントの両側の圧力降下を相殺する流れのバイパスを形成することにより、ターボ機械の動作中の任意の時点でシールセグメントを引込ませる構造を提供することが提案される。この圧力降下を排除又は減少することにより、周囲流体圧力によってシールセグメントに加えられる半径方向内側への力が有効に減少され、ばね又は他の適切な力容量の少ないアクチュエータにより、シールセグメントは引込まれて開放状態となる。このように、ＶＣＰＰ構造とは異なり、設計負荷条件に到達した始動時の熱過渡状態の持続時間中を含めて、任意の部分機械負荷又は全機械負荷においてシールセグメントを開放できる。
【０００７】
従って、限定しない実施形態においては、バイパス回路を介して能動的にシールを位置決めするために、例えば、６つ１組の互いに軸方向に離間して配置されたパッキンリングのうち１対の隣接するパッキンリング（それぞれが複数の弓形セグメントから構成される）が選択されてもよい。言い換えれば、パッキンリングＲ２及びＲ３を能動的に引込むことが望まれる場合、Ｒ２の上流側の場所（すなわち、リングＲ１とリングＲ２との間）とＲ３の下流側の場所（すなわち、リングＲ３とリングＲ４との間）との間で流れに対して分路又はバイパス流路が形成されることになる。分路又はバイパスは、シールリングとタービン回転翼との間の漏れ流路と比較して著しく小さな抵抗を流れに与える。これにより、分路流路が開放されたとき、選択されたパッキンリングＲ２及びＲ３の両側の圧力降下は、ターボ機械が全負荷状態で動作している場合であっても大幅に減少するように保証される。それら２つのシールリングの両側の圧力降下が減少することにより、公称ではパッキンセグメントを開放状態に偏向するように構成されたばねの作用によって、シールリングは引込まれる。すなわち、シールリングは開放される。本明細書において、公称とは無負荷で流れのない又は流量が少ない機械状態を表す。
【０００８】
分路流路の開閉は手動操作又は自動弁により制御されてもよいことが理解されるであろう。自動弁は直接動作されてもよいし、あるいはターボ機械の総合制御装置と関連して動作されてもよい。
【０００９】
説明される実施形態は、一般に少なくとも２つの弓形セグメントの形態をとる半径方向に移動自在のシールに関するが、本明細書中で説明される発明は、航空機エンジンにおいて通常見られるような開放位置と閉鎖位置との間で軸方向に移動する閉じた形状の環状シールにも同等に適用可能である。
【００１０】
従って、１つの面においては、本発明は、ターボ機械の回転構成要素と非回転構成要素との間で使用するための能動出没自在シール組立体において：非回転構成要素に装着され、両側の圧力降下の関数として閉鎖位置と開放位置との間で回転構成要素に対して接離するように移動自在である少なくとも１つのシールリングと；圧力降下を減少し、それにより、１つ以上のばね又はアクチュエータの作用で少なくとも１つのシールリングを開放位置に向かって移動するために、少なくとも１つのシールリングの周囲に流体を搬送する流体バイパス回路とを具備する能動出没自在シール組立体に関する。
【００１１】
別の面においては、本発明は、タービンの静止タービン固定子とタービン回転翼構成要素との間で使用するための出没自在シール組立体において：タービン固定子に固定され、回転翼に沿って軸方向に流れる流体における圧力降下の関数として、閉鎖位置と開放位置との間でタービン回転翼に対して接離するように移動自在である少なくとも２つの弓形シールセグメントを各々が有する複数のシールリングと；複数のシールリングのうち１つ以上のシールリングの両側の圧力降下を減少し、それにより、１つ以上のばね又はアクチュエータの作用で１つ以上のシールリングのシールセグメントを開放位置に向かって移動するために、１つ以上のシールリングの周囲に流体を搬送する流体バイパス回路とを具備する能動出没自在シール組立体に関する。
【００１２】
別の実施形態においては、少なくとも１つのシールリングが回転構成要素をほぼ取囲み、少なくとも１つのシールリングが、回転構成要素に沿って流れる処理流体における圧力降下の関数として回転構成要素の一部分に対して接離するように移動自在であるようなターボ機械の少なくとも１つのシールリングを能動的に制御する方法において：（ａ）少なくとも１つのシールリングの周囲に流体バイパス回路を形成することと；（ｂ）バイパス回路の中に選択的に処理流体を受入れ、それにより、少なくとも１つのシールリングの両側の圧力降下を減少し、その結果、少なくとも１つのシールリングを回転構成要素から離間させるためにバイパス回路を制御することとから成る方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
まず、図１を参照すると、回転翼１２及びケーシング又はパッキンヘッド１４を含むターボ機械のシール組立体１０の一部が示される。図示されるように、パッキンヘッド内部の回転翼に沿った複数の軸方向に互いに離間した場所に複数のラビリンスパッキンシールリング１６、１８、２０、２２、２４及び２６（リングＲ１〜Ｒ６とも表記される）が装着される。各シールリングは、回転翼の周囲に沿って延出する複数の弓形セグメント（少なくとも２つ、通常は４つ以上）から構成される。シールリングがラビリンスシールである場合、各シールセグメントは、回転翼１２の交互に半径が増減されていてもよい複数の周囲部分に対向するように配置された複数の歯２８を含む。しかし、本発明は特定のラビリンス歯構造に限定されない。実際、本明細書中で説明されるシール構造は、ラビリンスパッキン（直線歯パッキン、傾斜歯パッキン及びバーニヤパッキンを含む）、ブラシシール、コンプライアントプレートシール、シングルシール、ハニカムシール及び摩滅自在シールを含むがそれらに限定されないあらゆる種類のシールに適用可能である。シール構造は、端部パッキン（図１に示される）、段間密封、先端部密封などを含むがそれらに限定されない任意の密封場所に更に適用可能であり、セグメントに分割されない軸方向に移動自在な環状シールを含む。
【００１４】
図２は、シールリング１８を更に詳細に示した拡大横断面図である。先に示した通り、シールリング１８は複数のセグメント１９により形成される。各セグメント１９は密封面３０を有し、密封面３０から半径方向内側へ複数の歯又は他のシール要素２８が突出している。高圧領域３４は境界面３８において低圧領域３６から分離される。境界面３８は一般には「シール接合部」と呼ばれ、蒸気タービンにおいては更に特定して「蒸気シール接合部」と呼ばれる。通常、シールセグメントは、シールセグメント１９と回転翼との間に、高圧領域から低圧領域に向かって流体の流れに対して相対的に多数の障壁（すなわち、歯２８）を形成することにより機能する。
【００１５】
通常、シールセグメントは、密封面３０とは反対側の端部にフランジ４２を有する嵌込み中央部分４０を有する。パッキンヘッド空洞部４４は嵌込み中央部分４０の中に受入れられる両側のフック４６を含むように形成され、それにより、回転翼１２に対して接離するようにシールセグメントを半径方向内側及び外側へ移動自在に装着する。シールリングセグメントを通常は半径方向に引込まれた位置、すなわち開放位置へ偏向するために、フック４６とフランジ４２との間にばね４８が配置されてもよい。それらのばねは、始動時又は動作停止時などの無負荷で流れのない状態又は流量が少ない状態の間にシールリングセグメント１９を開放位置、すなわち引込み位置に保持する。タービンが動作負荷を受けるようになると、上流側の高圧処理流体（例えば、蒸気又は気体状の燃焼生成物）が空隙５０又は従来配置されていた供給孔などの他の形状を経て空洞部４４に流入する。その結果、圧力の力がばね力を上回るので、シールセグメント１９は回転翼１２に向かって半径方向内側へ移動し、運転間隙は狭くなる。これは、タービン技術においてよく理解されている従来のＶＣＰＰ構造である。
【００１６】
説明の便宜上、以下の説明中、任意のタービン動作条件で分割リングシール１８及び２０（Ｒ２及びＲ３）が能動的に出没自在であると判定されたと仮定する。再び図１を参照して説明すると、この目的のために、ケーシング又はパッキンヘッド１４のシールリング１８（Ｒ２）の上流側の場所に配置された入口５４からケーシング又はパッキンヘッドのシールリング２０（Ｒ３）の下流側の場所に配置された出口５６まで延出する少なくとも１つの導管又はパイプ５２を含むバイパス回路又は分路回路が設けられる。バイパス回路を通る流れを制御するために、少なくとも１つのバイパス制御弁５８が入口５４と出口５６との間に配置される。弁５８は手動操作により動作されてもよいし、あるいは自動的に動作されてもよい。自動動作は直接的であってもよいし、機械制御装置と関連して実行されてもよい。弁５８が開放されている場合、バイパス流路は、シールリングと回転翼との間の漏れと比較して著しく小さな抵抗しか流れに与えない。その結果、「能動」シールリング１８、２０の両側の圧力降下が著しく減少するため、シールリング１８、２０はばね４８の影響を受けて引込まれる。すなわち、シールリングは開放される。シールリングセグメントを開放するためにばねを利用する構成は単なる例であり、適切な油圧アクチュエータ、空気圧アクチュエータ又は電磁アクチュエータを採用できることが理解されるべきである。
【００１７】
所定のシールリングに関して上流側位置という場合、それは、そのシールリング及びすぐ上流側のシールリングがシール接合部の間でとりうるあらゆる位置を表す。同様に、所定のシールリングに関して下流側位置という場合、それは、そのシールリングとすぐ下流側のシールリングがシール接合部の間でとりうるあらゆる位置を表す。
【００１８】
能動的に制御されるシールリングは後の改良に必要な条件に基づいて選択されてもよいことに注目することが重要である。図１の例を使用して説明すると、リング１６（Ｒ１）のすぐ下流側の領域はバイパス配管５２を装着するのに十分なスペースを提供するので、この場所の上流側の全てのリングは能動的位置決めに適する。一般に、摩擦によって起こりうる損傷を回避するために、所定の端部パッキンにおいて任意の数のリング及びリングの組合せをバイパスし、それにより、歯の一体性を維持することを選択できるであろう。
【００１９】
次に図３を参照すると、軸方向密封構造６０が示される。本例においては、回転翼６２は固定子６４により取囲まれる。固定子６４は、軸方向構成である点を除いて図１及び図２に関連して説明した密封構造と同様の方法により、高圧側（図３に「ＨＰ」で示される）から低圧側（「ＬＰ」で示される）への回転翼６２に沿った流体の漏れを制御するために、回転翼６２に装着された回転翼軸方向板６６と協働して以下に説明されるシール組立体を支持する。
【００２０】
図示される実施形態においては、固定子６４の中に１対の環状シールリング６８、７０（それぞれＲ１、Ｒ２）が装着され、シールリング６８、７０を回転翼軸方向板６６に向かって移動するために、空隙７２、７４からそれぞれのリング空洞部７６、７８の中へ高圧流体が流入してもよい。先に説明した実施形態の場合と同様に、シールリングのうち少なくとも１つ（図３に示されるようにシールリング７０）はバイパス回路を含んでもよい。バイパス回路は、固定子のシールリング７０の上流側の場所に配置された入口８４からシールリング７０の下流側の出口８６まで延出する少なくとも１つのパイプ又は導管８２を含み、バイパス回路を通る流れを制御するために、少なくとも１つのバイパス制御弁８８が入口と出口との間に配置される。先に説明した実施形態の場合と同様に、自動動作は直接的であってもよいし、あるいは機械制御装置と関連して実行されてもよい。弁８８が開放されている場合、バイパス流路は、シールリング６８、７０と回転翼軸方向板６６との間の漏れと比較して著しく小さな抵抗しか流れに与えないため、この場合には能動シールリング７０の両側の圧力降下が著しく減少する。その結果、シールリング７０は、先に説明したように、ばね又は他の適切なアクチュエータの影響を受けて引込まれる。すなわち、シールリング７０は開放される。ラビリンスパッキンシールが示されるが、この能動出没自在軸方向密封構造は、ブラシシール、コンプライアントプレートシール、シングルシール、ハニカムシール及び摩滅自在シールを含むがそれらに限定されないあらゆる種類のシールに適用可能であることを理解すべきである。
【００２１】
図４を参照すると、本発明の更に別の実施形態が示される。本実施形態は能動出没自在ブラシシールを含む。特に、ブラシシール組立体９０は回転翼９２を取囲み、複数の環状シールセグメントが固定子９４において支持される。シールリングセグメント９６及び９８は、図１及び図２で利用される種類の環状シールリング組立体Ｒ１及びＲ３の一部である。ブラシシール１００は、環状シールリングＲ２の一部を形成するシールリングセグメント１０４の中に支持された従来のブラシシール要素１０２を利用する。ブラシシール１００は独立したブラシシールであってもよいし、あるいは後の改良を考慮して従来のラビリンスパッキンシールの中に組込まれてもよい。ブラシシールが開放位置と閉鎖位置との間で移動する態様は、先に説明したシールの実施形態に類似しており、空隙１０６及びシールリング空洞部１０８に高圧流れが流入することによって、シールリングＲ２は閉鎖位置へ移動する。先に説明した実施形態の場合と同様に、少なくとも１つの導管１１２及び関連する弁１１４を利用するバイパス回路１１０が採用される。導管はシールリングＲ２の上流側からシールリングＲ２の下流側まで延出する。その他の点に関しては、能動出没自在ブラシシール１００は先に図１及び図２に関連して説明した通りに動作する。しかし、シールリングＲ１、Ｒ３は受動シールリング（すなわち、バイパスなし）であってもよく、ラビリンスシール、ブラシシール、コンプライアントプレートシール又は摩滅自在シールなどの任意の種類であってもよいことに注意すべきである。
【００２２】
図５は別の実施形態を示す。この実施形態において、環状シールリングＲ２は少なくとも１対のセグメント１１８を含み、各セグメントはコンプライアントプレートシール１２０を支持する。コンプライアントプレートシール１２０は独立したコンプライアントプレートシールであってもよいし、あるいは後の改良を考慮して従来のラビリンスパッキンシールの中に組込まれてもよい。バイパス回路は導管１２２及び弁１２４を含み、この構造は先に説明した構造と同一の態様で動作する。しかし、この場合にも、シールリングＲ２の両側にあるシールリングＲ１及びＲ３はバイパスを含まないシールリングであり、ラビリンスシール組立体、ブラシシール組立体、コンプライアントプレートシール組立体又は摩滅自在シール組立体を含んでもよい。
【００２３】
図６に示される実施形態においては、能動出没自在摩滅自在シール組立体１２６が示される。この実施形態において、環状シールリングＲ２のシールリングセグメント１３０に摩滅自在被覆膜型又はハニカム型のシールセグメント１２８が支持され、回転翼に切削歯が配置される。あるいは、摩滅自在被覆膜又はハニカム構造は回転翼に装着されてもよく、切削歯は環状シールリングＲ２の一部であってもよい。シールリングＲ２は、先の実施形態によって説明したように導管１３２及び弁１３４を含む回路によりバイパスされる。環状シールリングＲ２の上流側及び下流側に配置されたバイパスを含まない環状シールリングＲ１及びＲ３は、ラビリンスシール組立体、ブラシシール組立体、コンプライアントプレートシール組立体又は摩滅自在シール組立体を含んでもよい。
【００２４】
バイパス流路の設計に際して、能動リングの上流側の様々に異なる周囲位置から出て単一の弁を装備した１本の太いパイプにマニホルド結合される複数のパイプを利用してもよい。太いパイプは、弁を越えた場所で複数の細いパイプに分岐してもよく、細いパイプは能動リングの下流側の様々に異なる周囲位置に装着されてもよい。あるいは、全てのパイプを同時にマニホルド結合する必要なく、個別の弁を有する複数のパイプが利用されてもよい。図１を例にとって説明すると、更に別の実施形態においては、図示されるような単一のパイプ５２がバイパスを実現するために使用されてもよい。一般に、パイプの数及び直径は、必要とされる流量、スペースの制約、並びに固定ケーシング及びパッキンヘッドに貫入できる程度によって決まる。
【００２５】
複数の独立したバイパス流路の場合、バイパス流路ごとに少なくとも１つの制御弁５８（図１）が必要とされる。しかし、システムの動作の信頼性を確保するために、主弁と並列又は直列に予備の弁が設計に組込まれてもよい。
【００２６】
能動出没自在シールの概念は、１組のシールリングを能動的に制御でき、バイパス流路又はバイパス回路により影響を受けない他の上流側又は下流側の受動シールリングが能動シールがバイパスされているときに、ある最小密封レベルを提供する（例えば、端部パッキンの場合）又はある最小圧力降下を維持する（例えば、ブレード先端部の密封の場合）という重大な役割を実行するように複数のシール段又はシールリングが存在する場合に最もよく機能する。能動シールの密封性能は維持されるが、関連する受動シールの密封性能は摩擦が起こることによって損なわれる。そのため、段間密封構成及びバケット先端部密封構成においては、分路によって一方の密封リングを受動リングのままにし、他方のリングを能動リングとして形成できるように、少なくとも２つの密封リングを含むことが望ましい。しかし、一般に、この概念は単段密封又は多段密封のいずれか一方に限定されず、双方の場合に適用可能である。
【００２７】
能動出没自在シールの使用はいくつかの利点を有する。例えば、この概念は、始動、速度ランプアップ、負荷ランプアップ、順方向流れ／逆方向流れ、定常状態動作、動作停止又はトリップなどの任意の機械動作条件でシールセグメントの引込みを可能にする。
【００２８】
パッキンセグメントに対する閉鎖力（半径方向シール構成の場合には半径方向内側への力）を減少するという概念は、ばねなどの受動偏向方法を使用することにより又はアクチュエータによってシールを開放するために使用されてもよい。アクチュエータを使用する方法を実行する場合、提案された概念はアクチュエータに要求される力容量を著しく減少する。
【００２９】
シール間隙を能動的に制御することによりターボ機械における漏れを能動的に制御することに加えて、この概念はシールセグメントの能動的循環を更に可能にする。例えば、蒸気タービンのパッキンリングは開放状態から閉鎖状態及び閉鎖状態から開放状態へ循環されてもよく、それにより、蒸気品質が不十分である装置において、出没自在シールの「クリーニング」モードが実質的に提供される。一例として、工業用蒸気タービンの場合、蒸気からの沈着物などによって、時間の経過に伴って出没自在パッキンが機能しなくなるという問題がある。クリーニングモードは能動出没自在シールの動作の信頼性を向上する。
【００３０】
前述のように、本明細書中で開示されるシールセグメントを能動的に引込ませるためのバイパス回路は、蒸気タービン、ガスタービン、圧縮機及び航空機エンジンを含むがそれらに限定されないあらゆるターボ機械に適用可能である。
【００３１】
現時点で最も実用的で好適な実施形態であると考えられるものに関連して本発明を説明したが、本発明は開示された実施形態に限定されてはならず、添付の特許請求の範囲の趣旨の範囲内に含まれる種々の変形及び等価の構成を含むことが意図されていることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に関わる能動出没自在半径方向シール構成を示したターボ機械の部分横断面図である。
【図２】図１のシールリングのうち１つを通る拡大横断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に関わる能動出没自在軸方向シール構成を示したターボ機械の部分横断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に関わる能動出没自在半径方向ブラシシール構成を示したターボ機械の部分横断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に関わる能動出没自在半径方向コンプライアントプレートシール構成を示したターボ機械の部分横断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に関わる能動出没自在半径方向摩滅自在シール構成を示したターボ機械の部分横断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０…ターボ機械シール組立体、１２…回転翼、１４…ケーシング又はパッキンヘッド、１６、１８、２０、２２、２４、２６…シールリング、１９…シールセグメント、４８…ばね、５２…導管又はパイプ、５４…入口、５６…出口、５８…制御弁、６０…密封構造、６２…回転翼、６４…固定子、６８、７０…環状シールリング、８２…導管、８４…入口、８６…出口、８８…制御弁、９０…ブラシシール組立体、９２…回転翼、９４…固定子、９６、９８…シールセグメント、１００…ブラシシール、１０２…シール要素、１０４…シールリングセグメント、１１０…バイパス回路、１１４…弁、１１８…セグメント、１２０…コンプライアントプレートシール、１２２…導管、１２４…弁、１２６…摩滅自在シール組立体、１２８…シール要素、１３０…シールリングセグメント、１３２…導管、１３４…弁
【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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【図６】
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