JP3811083B2

JP3811083B2 - Brush seal and gas turbine

Info

Publication number: JP3811083B2
Application number: JP2002063284A
Authority: JP
Inventors: 陵秋山; 和彦川池
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-03-08
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2022-03-08
Also published as: JP2003262279A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブラシシール及びガスタービンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
蒸気タービンやガスタービンなどの回転機械では、高圧側空間から低圧側空間に作動流体が漏出しないように回転体と静止体との隙間をシールするシール機構を必要とする。シール機構として、例えば、特開２００２−１３６４７号公報、特開２００１−５０３９６号公報、特開平１１−２２３２６５号公報、特開平９−１１９５２６号公報に記載のようなブラシシール等を設ける技術がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のブラシシールには、高圧側空間から低圧側空間へ漏れる作動流体の流れや回転体の回転の影響によるワイヤの周辺における作動流体の流れによってワイヤには振動が発生する。その結果、ワイヤ先端と回転体の表面が接触している方式の場合には、振動によってワイヤ先端と回転体表面の間に大きなこすれが生じる。
【０００４】
このため、ワイヤ先端或いは回転体の表面が急速に磨耗してワイヤと回転体の表面との間に隙間ができ、吹き抜けの状態が生じシール機能が損なわれ長期間にわたるシール性能の確保が困難となる問題や、ワイヤの振動現象によりワイヤとワイヤの間の間隙が変動する。
【０００５】
この間隙からの作動流体の漏れ量が増大してシール性能が低下する問題や、高圧側空間から低圧側空間に流れる作動流体によってワイヤが周方向にばらけて、その隙間から作動流体が流れ、シール性能が低下する課題がある。
【０００６】
本発明はこのような点に鑑み、ワイヤの振動現象を抑制することによって、ワイヤ先端又は回転体が急速に磨耗して、ワイヤ先端と回転体表面との間に隙間が生じて吹き抜け状態が発生することを防止すると共に、ワイヤとワイヤが周方向にばらける現象も抑制することによって、長期間に渡って高いシール性能を確保することが可能なブラシシールを得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のブラシシールは、内周縁がワイヤ先端の内径より大きな径を有する環状のワイヤ前板と、内周縁がワイヤ先端の内径より大きな径を有し且つその内周縁が前記ワイヤ前板の内周縁より小さな径を有する環状のワイヤ背板とを備え、各々がワイヤ先端に自由端を有する複数のワイヤの束を、前記ワイヤ前板と前記ワイヤ背板の間に、回転体に向かって伸びるように周方向に配設したブラシシールであって、複数のワイヤを任意の自由度をもって拘束したことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
まず、蒸気タービンやガスタービンなどの回転機械に使用されるブラシシールの一例について図５〜図７を用い説明する。図５において、１０１は機械の回転中心軸であり、矢印１０２は作動流体の流れである。ここで、１０３は高圧側空間であり、１０４は低圧側空間である。ブラシシール１０５は、高圧側空間１０３から低圧側空間１０４に作動流体が漏出しないように回転体１０６と静止体１０７との隙間をシールするものである。
【０００９】
次に、図６にブラシシールの拡大図を示す。ブラシシールは、ワイヤ前板１１１とワイヤ背板１１２、及びワイヤ１１３からなる。ワイヤ１１３の素材としては、比較的細い金属製ワイヤ或いは樹脂系材料などが考えられる。前記ワイヤ１１３を束にして回転体１０６の周方向に環状に配置し、ワイヤ１１３の先端が、回転体１０６の外周面に接触するか、或いは極めてごく狭い隙間をもつように取付けている。
【００１０】
ブラシシールには、機械の高圧側空間１０３から流れてくる高圧の作動流体が作用するため、ワイヤ１１３の前後での差圧が大きい。従って、ワイヤ１１３は、高圧側空間１０３から低圧側空間１０４に向かって倒れるように変形しようとする。ワイヤ１１３の先端と回転体１０６の外周面との間の隙間が大きくなると、吹き抜けの状態になってシール機能が損なわれる為、ワイヤ１１３には、ある程度の剛性が付与されていると共に、低圧側空間１０４に設けたワイヤ背板１１２により支えることでワイヤ１１３の変形を防止している。
【００１１】
また、図７にブラシシールの正面図を示す。本図は、ブラシシールを図５における高圧側空間１０３より見たものである。１１３はワイヤ、１１１はワイヤ前板である。１０６は回転体であり、矢印１１５は回転体の回転方向である。通常、ワイヤ１１３はロータ回転方向に４５°程度傾斜するようにブラシシールに取付けられている。
【００１２】
高圧側空間の作動流体１０２は、ワイヤ１１３の束の間を通り抜けようとするが、ワイヤ１１３の密度は、非常に密になっているので、作動流体とワイヤ１１３との間には摩擦抵抗が発生し、流体の機外側への漏出を防止することができ、効率の良いシールを提供可能となっている。
【００１３】
図５〜図７に示すブラシシールでは、高圧側空間から低圧側空間へ漏れる作動流体の流れや回転体の回転の影響によるワイヤの周辺における作動流体の流れによってワイヤには振動が発生する。その結果、ワイヤ先端と回転体の表面が接触している方式の場合には、振動によってワイヤ先端と回転体表面の間に大きなこすれが生じて、ワイヤ先端或いは回転体の表面が急速に磨耗してワイヤと回転体の表面との間に隙間ができる。
【００１４】
この間隙により、吹き抜けの状態が生じシール機能が損なわれ長期間にわたるシール性能の確保が困難となる問題や、ワイヤの振動現象によりワイヤとワイヤの間の間隙が変動することによって、この間隙からの作動流体の漏れ量が増大してシール性能が低下する問題や、高圧側空間から低圧側空間に流れる作動流体によってワイヤが周方向にばらけて、その隙間から作動流体が流れ、シール性能が低下する課題がある。
【００１５】
この課題を解決するブラシシールとして、図１に示すブラシシールが考えられる。図１は、本発明の実施の形態であるブラシシールを示す。
【００１６】
１は回転体、２は回転体の回転中心線、３は静止体である。４は高圧側空間、５は低圧側空間である。６はその内周側に自由端を有する多数本のワイヤ、７はワイヤ６より高圧側に位置するワイヤ前板、８はワイヤ６より低圧側に位置するワイヤ背板である。ワイヤ６の素材としては、比較的細い金属製ワイヤあるいは樹脂系材料などが考えられる。
【００１７】
前記ワイヤ６は、多数本を束にして層状に緻密に配設して回転体１の周方向に環状に配置され、ワイヤ６の先端（ワイヤの回転体側端面）が、回転体１の外周面に接触するか、或いは極めてごく狭い隙間をもつように取付けられる。９はワイヤ背板の内周縁であり、１０はワイヤ前板７の内周縁である。ワイヤ背板９の内周縁９の径はワイヤ６における束の先端の内径より大きく、且つワイヤ前板１０の内周縁１０の径よりも小さい。ここで、ブラシシールは静止体３の溝に固定されている。
【００１８】
作動流体は、高圧側空間４から低圧側空間５に向かって、矢印１１の方向に流れる。ブラシシールはこの作動流体の流れをシールすることが目的であり、高圧側空間４から低圧側空間５にながれる作動流体の流れが小さいほどブラシシールのシール性能が高いと言える。
【００１９】
本発明の実施の形態におけるブラシシールでは、ワイヤ６とワイヤ６の間に粘弾性体２１（図１における左下向き斜線部）が封入されている。ここで粘弾性体とは、外力に対する変形が弾性的変形と粘性的変形の重なりとして現れる物質である。粘弾性体の材質としては、合成ゴム材やシリコン材などが挙げられる。
【００２０】
図２は本発明におけるブラシシールを高圧側空間４から見た正面図である。ワイヤ６は細いため容易に弾性変形して、その結果ワイヤの束の先端も容易に変形する。この為、ブラシシールのワイヤ先端は、回転体１の軸振動や芯ずれによるなどによる半径方向の変動に追従して、ワイヤ６や回転体１を損傷することなく、常に回転体６とワイヤ１の先端との隙間を小さく（又は皆無に）することができる。
【００２１】
本発明の実施の形態におけるブラシシールのワイヤ６は、回転体の回転方向に約４５°程度傾斜して取付けられているが、本発明の実施の形態ではこれに制限されない。ワイヤ６とワイヤ６の間には粘弾性体２１が周方向全域に渡って封入されている。
【００２２】
従って、本発明の実施の形態におけるブラシシールでは、ワイヤ６とワイヤ６がその間に封入された粘弾性体２１によって拘束されている（ここで２１は粘弾性体であるため、ワイヤとワイヤは剛には拘束されておらず、ワイヤ１本１本がある程度自由に動ける自由度をもって拘束されている。）。この任意の自由度を備えた拘束部材によって、ワイヤ６が自由に動ける自由度が制限されてワイヤ周辺における作動流体の流れによるワイヤ６の振動現象を抑制することができる。
【００２３】
又、粘弾性体は一般に大きな減衰を有するため、この減衰効果による振動現象の抑制も期待できる。ワイヤの振動現象を抑制することによって、ワイヤ先端と回転体表面の間のこすれを抑制することができ、ワイヤ先端或いは回転体表面の急速な磨耗を抑制してワイヤ先端と回転体表面の間に隙間ができることを抑制でき、その結果、シール性能を向上させることができる。
【００２４】
又、ワイヤ６とワイヤ６がその間に封入された粘弾性体２１によって拘束されているため、ワイヤが周方向にばらけにくく、ワイヤとワイヤがばらけた隙間からの作動流体の漏れを抑制することができ、その結果シール性能を向上させることができる。
【００２５】
本発明の実施の形態における図においては、粘弾性体２１が封入される半径位置は、ワイヤ前板の内周縁１０の径より低く、ワイヤ背板９の内周縁の径より大きくなっているが、封入位置がワイヤ６のどの半径位置となっても、ワイヤ６とワイヤ６間に粘弾性体２１が封入されていれば、上記に述べたシール性能の向上効果が得られることが容易に想像される。この為、粘弾性体２１が封入される半径位置は、本図における位置に制限されるものではない。
【００２６】
しかし、十分な制振効果及びワイヤ６のばらけを防止する効果を得る為、又ワイヤ６がばらけようとする力によって粘弾性体２１が破断しない為、粘弾性体２１の封入範囲は、ワイヤ長さの少なくとも１０％以上とすることが望ましい。
【００２７】
又、粘弾性体２１の封入位置がワイヤ先端まで及ぶと、ワイヤ６の束の弾性変形が拘束されて、回転体の軸振動や芯ずれによる半径方向の動きに対する追従性が失われる為、封入位置をワイヤ背板の内周縁の径より高い位置とすることが望ましい。
【００２８】
図３に、本発明における別の実施の形態であるブラシシールを示す。本図における発明の実施の形態では、図１における発明のブラシシールにおけるワイヤ前板７の内周側に、その外周がワイヤ前板７の内周縁１０に隣接し、且つその内径がワイヤ６の先端の内径よりも大きい環状の制動板３１を、ワイヤ前板側に位置するワイヤ６に隣接するように設けている。ここでワイヤ６とワイヤ６の間には、図１と同様に粘弾性体２１が封入されている。この為、制動板３１はワイヤ前板側のワイヤ６とワイヤの間に封入されている粘弾性体２１に隣接していることもある。この束及びワイヤ６とワイヤの間の粘弾性体２１を所定の面圧にて押さえるように取付けられている。
【００２９】
本図における制動板３１の外径は、ワイヤ前板７の内周縁１０の内径と同じとなっているが、締り嵌めにて制動板３１をワイヤ前板７の内周に嵌め込むときは、組み立て前の制動板３１の外径はワイヤ前板７の内周縁１０の内径より大きくなっていることもある。
【００３０】
図４は本発明におけるブラシシールを高圧側空間４から見た正面図である。ワイヤ６は細いため容易に弾性変形して、その結果、ワイヤ６の束の先端も容易に変形する。この為、ブラシシールのワイヤ先端は、回転体１の軸振動や芯ずれによるなどによる半径方向の変動に追従して、ワイヤ６や回転体１を損傷することなく、常に回転体１とワイヤ６の先端との隙間を小さく（又は皆無に）することができる。
【００３１】
本発明の実施の形態であるブラシシールのワイヤ６は、回転体１の回転方向に約４５°程度傾斜して取付けられているが、本発明はこれに制限されない。ワイヤ６とワイヤの間には粘弾性体２１が周方向全域に渡って封入されおり、更にワイヤ前板の内周には制動板３１が設けられている。
【００３２】
また、本発明の実施の形態であるブラシシールでは、制動板３１によってワイヤ６の束及びワイヤとワイヤの間に封入されている粘弾性体２１が所定の面圧にて押さえられている。この為、粘弾性体２１によるワイヤの拘束力が強まる為、図１において説明した実施例よりも更にワイヤ６が周方向にばらけにくく、ワイヤとワイヤがばらけた隙間からの作動流体の漏れを抑制することができ、その結果、シール性能を更に向上させることができる。
【００３３】
本発明の実施の形態における図においては、粘弾性体２１が封入される半径位置は、ワイヤ前板７の内周縁１０の径より低く、ワイヤ背板の内周縁９の径より大きくなっているが、封入位置がワイヤのどの半径位置となっても、ワイヤとワイヤの間に粘弾性体が封入されていれば、上記に述べたシール性能の向上効果が得られることが容易に想像される。この為、粘弾性体２１が封入される半径位置は、本図における位置に制限されるものではない。
【００３４】
しかし、十分な制振効果及びワイヤのばらけを防止する効果を得る為、又ワイヤがばらけようとする力によって粘弾性体２１が破断しない為、粘弾性体２１の封入範囲は、ワイヤ長さの少なくとも１０％以上とすることが望ましい。
【００３５】
又、粘弾性体２１の封入位置がワイヤ先端まで及ぶと、ワイヤの束の弾性変形が拘束されて、回転体の軸振動や芯ずれによる半径方向の動きに対する追従性が失われる為、封入位置をワイヤ背板の内周縁の径より高い位置とすることが望ましい。
【００３６】
以上のように、本発明の実施の形態によって提供されるブラシシールには、ワイヤとワイヤの間に粘弾性体が封入されているため、ワイヤとワイヤが粘弾性体によって拘束され、ワイヤが自由に動ける自由度が制限されてワイヤ周辺の作動流体の流れによるワイヤの振動現象を抑制することができる。
【００３７】
又、粘弾性体は一般に大きな減衰を有するため、この減衰効果によってワイヤの振動現象が抑制される。ワイヤの振動現象を抑制することによって、ワイヤ先端と回転体表面の間のこすれを抑制することができ、ワイヤ先端或いは回転体表面の急速な磨耗を抑制してワイヤ先端と回転体表面の間に隙間ができることを抑制でき、その結果シール性能を向上させることができる。
【００３８】
又、ワイヤとワイヤが粘弾性体によって拘束されているため、ワイヤが周方向にばらけにくく、ワイヤとワイヤがばらけた隙間からの作動流体の漏れを抑制することができ、その結果シール性能を向上させることができる。
【００３９】
更に別の形態におけるブラシシールでは、制動板によってワイヤの束及び前記ワイヤとワイヤの間に封入されている粘弾性体が所定の面圧にて押さえられている為、粘弾性体によるワイヤとワイヤの拘束力が強まる為、更にワイヤが周方向にばらけにくくなり、ワイヤとワイヤがばらけた隙間からの作動流体の漏れを抑制することができ、その結果シール性能を更に向上させることができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によると、ワイヤの振動現象を抑制することによって、ワイヤ先端又は回転体が急速に磨耗して、ワイヤ先端と回転体表面との間に隙間が生じて吹き抜け状態が発生することを防止すると共に、ワイヤとワイヤが周方向にばらける現象も抑制することによって、長期間に渡って高いシール性能を確保することが可能なブラシシールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態であるブラシシールを示す断面図。
【図２】本発明の実施の形態であるブラシシールの正面図。
【図３】本発明の実施の形態であるブラシシールを示す断面図。
【図４】本発明の実施の形態であるブラシシールの正面図。
【図５】回転機械に使用されるブラシシールの一例を示す断面図。
【図６】図５におけるブラシシールの拡大断面図。
【図７】回転機械に使用されるブラシシールの正面図。
【符号の説明】
１…回転体、３…静止体、６…ワイヤ、７…ワイヤ前板、８…ワイヤ背板、２１…粘弾性体、３１…制動板、１０５…ブラシシール。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a brush seal and a gas turbine.
[0002]
[Prior art]
A rotary machine such as a steam turbine or a gas turbine requires a seal mechanism that seals the gap between the rotating body and the stationary body so that the working fluid does not leak from the high-pressure side space to the low-pressure side space. As a sealing mechanism, for example, there is a technique of providing a brush seal or the like as described in JP-A-2002-13647, JP-A-2001-50396, JP-A-11-223265, and JP-A-9-119526. .
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional brush seal, vibration is generated in the wire due to the flow of the working fluid leaking from the high pressure side space to the low pressure side space and the flow of the working fluid around the wire due to the influence of the rotation of the rotating body. As a result, in the case where the wire tip and the surface of the rotating body are in contact with each other, large rubbing occurs between the wire tip and the rotating body surface due to vibration.
[0004]
For this reason, the tip of the wire or the surface of the rotator is rapidly worn, creating a gap between the wire and the surface of the rotator, resulting in a state of blow-out, impairing the sealing function, and ensuring long-term sealing performance is difficult. The gap between the wires fluctuates due to the problems described above and the vibration phenomenon of the wires.
[0005]
There is a problem that the amount of leakage of the working fluid from the gap increases and the sealing performance deteriorates, and the working fluid flowing from the high pressure side space to the low pressure side space is scattered in the circumferential direction, and the working fluid flows from the gap, There is a problem that the sealing performance deteriorates.
[0006]
In view of these points, the present invention suppresses the vibration phenomenon of the wire, so that the tip of the wire or the rotating body is rapidly worn, and a gap is generated between the tip of the wire and the surface of the rotating body to generate a blow-by state. It is an object of the present invention to obtain a brush seal capable of ensuring high sealing performance over a long period of time by preventing the phenomenon and preventing the phenomenon that the wires are scattered in the circumferential direction.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The brush seal of the present invention includes an annular wire front plate having an inner peripheral edge larger than the inner diameter of the wire tip, an inner peripheral edge having a diameter larger than the inner diameter of the wire tip, and the inner peripheral edge of the wire front plate. An annular wire back plate having a smaller diameter than the peripheral edge, and a bundle of a plurality of wires each having a free end at the wire tip extends between the wire front plate and the wire back plate toward the rotating body. A brush seal disposed in a circumferential direction, wherein a plurality of wires are constrained with an arbitrary degree of freedom.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, an example of a brush seal used in a rotary machine such as a steam turbine or a gas turbine will be described with reference to FIGS. In FIG. 5, 101 is a rotation center axis of the machine, and an arrow 102 is a flow of working fluid. Here, 103 is a high-pressure side space, and 104 is a low-pressure side space. The brush seal 105 seals the gap between the rotating body 106 and the stationary body 107 so that the working fluid does not leak from the high pressure side space 103 to the low pressure side space 104.
[0009]
Next, FIG. 6 shows an enlarged view of the brush seal. The brush seal includes a wire front plate 111, a wire back plate 112, and a wire 113. As a material of the wire 113, a relatively thin metal wire or a resin-based material can be considered. The wires 113 are bundled and arranged in an annular shape in the circumferential direction of the rotating body 106, and the tips of the wires 113 are attached so as to contact the outer peripheral surface of the rotating body 106 or have a very narrow gap.
[0010]
Since the high-pressure working fluid flowing from the high-pressure side space 103 of the machine acts on the brush seal, the differential pressure before and after the wire 113 is large. Therefore, the wire 113 tends to be deformed so as to fall from the high-pressure side space 103 toward the low-pressure side space 104. When the gap between the tip of the wire 113 and the outer peripheral surface of the rotating body 106 is increased, the seal function is impaired due to the blow-through state. The wire 113 is prevented from being deformed by being supported by the wire back plate 112 provided in the space 104.
[0011]
FIG. 7 shows a front view of the brush seal. This figure shows the brush seal as seen from the high-pressure side space 103 in FIG. Reference numeral 113 denotes a wire, and 111 denotes a wire front plate. Reference numeral 106 denotes a rotating body, and an arrow 115 indicates the rotation direction of the rotating body. Usually, the wire 113 is attached to the brush seal so as to be inclined by about 45 ° in the rotor rotation direction.
[0012]
The working fluid 102 in the high-pressure side space tends to pass between the bundles of the wires 113, but the density of the wires 113 is so dense that a frictional resistance is generated between the working fluid and the wires 113. The fluid can be prevented from leaking to the outside of the machine, and an efficient seal can be provided.
[0013]
In the brush seal shown in FIGS. 5 to 7, vibration is generated in the wire due to the flow of the working fluid leaking from the high-pressure side space to the low-pressure side space and the flow of the working fluid around the wire due to the rotation of the rotating body. As a result, in the case where the wire tip and the surface of the rotating body are in contact with each other, a large rubbing occurs between the wire tip and the surface of the rotating body due to vibration, and the wire tip or the surface of the rotating body wears rapidly. Thus, a gap is formed between the wire and the surface of the rotating body.
[0014]
Due to this gap, a state of blow-through occurs, the sealing function is impaired, and it is difficult to ensure long-term sealing performance, and the gap between the wires varies due to the vibration phenomenon of the wire. There is a problem that the sealing performance decreases due to an increase in the amount of leakage of the working fluid, and the working fluid flowing from the high-pressure side space to the low-pressure side space causes the wires to circulate in the circumferential direction, causing the working fluid to flow from the gaps and reducing the sealing performance There is a problem to do.
[0015]
As a brush seal for solving this problem, the brush seal shown in FIG. 1 can be considered. FIG. 1 shows a brush seal according to an embodiment of the present invention.
[0016]
Reference numeral 1 denotes a rotating body, 2 denotes a rotation center line of the rotating body, and 3 denotes a stationary body. 4 is a high-pressure side space, and 5 is a low-pressure side space. Reference numeral 6 denotes a plurality of wires having free ends on the inner peripheral side thereof, 7 denotes a wire front plate positioned on the high voltage side of the wire 6, and 8 denotes a wire back plate positioned on the low voltage side of the wire 6. As the material of the wire 6, a relatively thin metal wire or a resin material can be considered.
[0017]
The wires 6 are densely arranged in a bundle with a large number of bundles arranged in an annular shape in the circumferential direction of the rotating body 1, and the tip of the wire 6 (the end surface on the rotating body side of the wire) is the outer peripheral surface of the rotating body 1. Or is attached so as to have a very narrow gap. Reference numeral 9 denotes an inner peripheral edge of the wire back plate, and reference numeral 10 denotes an inner peripheral edge of the wire front plate 7. The diameter of the inner peripheral edge 9 of the wire back plate 9 is larger than the inner diameter of the tip of the bundle in the wire 6 and smaller than the diameter of the inner peripheral edge 10 of the wire front plate 10. Here, the brush seal is fixed to the groove of the stationary body 3.
[0018]
The working fluid flows in the direction of arrow 11 from the high pressure side space 4 toward the low pressure side space 5. The purpose of the brush seal is to seal the flow of the working fluid, and it can be said that the smaller the flow of the working fluid flowing from the high pressure side space 4 to the low pressure side space 5, the higher the sealing performance of the brush seal.
[0019]
In the brush seal according to the embodiment of the present invention, a viscoelastic body 21 (a left-downward oblique line portion in FIG. 1) is enclosed between the wires 6. Here, the viscoelastic body is a substance in which deformation with respect to external force appears as an overlap of elastic deformation and viscous deformation. Examples of the material of the viscoelastic body include a synthetic rubber material and a silicon material.
[0020]
FIG. 2 is a front view of the brush seal according to the present invention as viewed from the high-pressure side space 4. Since the wire 6 is thin, it is easily elastically deformed, and as a result, the tip of the bundle of wires is also easily deformed. For this reason, the tip of the wire of the brush seal always follows the variation in the radial direction due to axial vibration or misalignment of the rotating body 1, so that the wire 6 and the rotating body 1 are not damaged, and the rotating body 6 and the wire 1 are always damaged. It is possible to reduce (or eliminate) the gap with the tip of the.
[0021]
The wire 6 of the brush seal in the embodiment of the present invention is attached with an inclination of about 45 ° in the rotation direction of the rotating body, but is not limited to this in the embodiment of the present invention. A viscoelastic body 21 is enclosed between the wires 6 over the entire circumferential direction.
[0022]
Therefore, in the brush seal in the embodiment of the present invention, the wire 6 and the wire 6 are restrained by the viscoelastic body 21 enclosed between them (here, since 21 is a viscoelastic body, the wire and the wire are rigid). The wire is restrained with a degree of freedom that each wire can move freely to some extent.) By the restraining member having an arbitrary degree of freedom, the degree of freedom in which the wire 6 can freely move is limited, and the vibration phenomenon of the wire 6 due to the flow of the working fluid around the wire can be suppressed.
[0023]
In addition, since viscoelastic bodies generally have a large damping, it can be expected that the vibration phenomenon is suppressed by this damping effect. By suppressing the vibration phenomenon of the wire, rubbing between the wire tip and the surface of the rotating body can be suppressed, and rapid wear of the wire tip or the surface of the rotating body can be suppressed and the wire tip and the surface of the rotating body can be suppressed. Formation of a gap can be suppressed, and as a result, sealing performance can be improved.
[0024]
Moreover, since the wire 6 and the wire 6 are restrained by the viscoelastic body 21 enclosed between them, the wire is difficult to disperse in the circumferential direction, and the leakage of the working fluid from the gap between the wire and the wire is suppressed. As a result, the sealing performance can be improved.
[0025]
In the figure in the embodiment of the present invention, the radial position where the viscoelastic body 21 is enclosed is lower than the diameter of the inner peripheral edge 10 of the wire front plate and larger than the diameter of the inner peripheral edge of the wire back plate 9. It is easily imagined that the effect of improving the sealing performance described above can be obtained if the viscoelastic body 21 is enclosed between the wires 6 regardless of the radial position of the wire 6. Is done. For this reason, the radial position where the viscoelastic body 21 is sealed is not limited to the position in the figure.
[0026]
However, in order to obtain a sufficient damping effect and an effect of preventing the wire 6 from being scattered, and because the viscoelastic body 21 is not broken by the force that the wire 6 tries to separate, the enclosing range of the viscoelastic body 21 is as follows. Desirably, the wire length is at least 10% or more.
[0027]
Further, when the sealing position of the viscoelastic body 21 reaches the tip of the wire, the elastic deformation of the bundle of wires 6 is constrained, and the followability to the radial movement due to the axial vibration or misalignment of the rotating body is lost. It is desirable that the position be higher than the diameter of the inner peripheral edge of the wire back plate.
[0028]
FIG. 3 shows a brush seal which is another embodiment of the present invention. In the embodiment of the invention in this figure, the outer periphery is adjacent to the inner peripheral edge 10 of the wire front plate 7 and the inner diameter is the wire 6 of the wire seal in the brush seal of the invention in FIG. An annular braking plate 31 larger than the inner diameter of the tip is provided adjacent to the wire 6 located on the wire front plate side. Here, a viscoelastic body 21 is enclosed between the wires 6 as in FIG. For this reason, the brake plate 31 may be adjacent to the viscoelastic body 21 enclosed between the wire 6 on the wire front plate side and the wire. The bundle and the viscoelastic body 21 between the wire 6 and the wire are attached so as to be pressed with a predetermined surface pressure.
[0029]
The outer diameter of the brake plate 31 in this figure is the same as the inner diameter of the inner peripheral edge 10 of the wire front plate 7, but when fitting the brake plate 31 into the inner periphery of the wire front plate 7 by an interference fit, The outer diameter of the brake plate 31 before assembly may be larger than the inner diameter of the inner peripheral edge 10 of the wire front plate 7.
[0030]
FIG. 4 is a front view of the brush seal according to the present invention as viewed from the high-pressure side space 4. Since the wire 6 is thin, it is easily elastically deformed. As a result, the tip of the bundle of wires 6 is also easily deformed. For this reason, the wire tip of the brush seal always follows the variation in the radial direction due to the axial vibration or misalignment of the rotator 1 and does not damage the wire 6 or the rotator 1, and always the rotator 1 and the wire 6. It is possible to reduce (or eliminate) the gap with the tip of the.
[0031]
The wire 6 of the brush seal according to the embodiment of the present invention is attached with an inclination of about 45 ° in the rotation direction of the rotating body 1, but the present invention is not limited to this. A viscoelastic body 21 is enclosed between the wires 6 over the entire circumferential direction, and a brake plate 31 is provided on the inner periphery of the wire front plate.
[0032]
In the brush seal according to the embodiment of the present invention, the bundle of wires 6 and the viscoelastic body 21 enclosed between the wires are pressed by the braking plate 31 at a predetermined surface pressure. For this reason, since the binding force of the wire by the viscoelastic body 21 is strengthened, the wire 6 is more difficult to disperse in the circumferential direction than in the embodiment described in FIG. 1, and the working fluid leaks from the gap where the wire and the wire disperse. As a result, the sealing performance can be further improved.
[0033]
In the figure in the embodiment of the present invention, the radial position where the viscoelastic body 21 is enclosed is lower than the diameter of the inner peripheral edge 10 of the wire front plate 7 and larger than the diameter of the inner peripheral edge 9 of the wire back plate. However, no matter what the radial position of the wire is, if the viscoelastic body is sealed between the wires, it is easily imagined that the effect of improving the sealing performance described above can be obtained. . For this reason, the radial position where the viscoelastic body 21 is sealed is not limited to the position in the figure.
[0034]
However, since the viscoelastic body 21 does not break due to a sufficient damping effect and an effect of preventing the wire from being broken, and the force that the wire tries to break, the enclosing range of the viscoelastic body 21 is the wire length. It is desirable to set it to at least 10% of the thickness.
[0035]
Further, when the sealing position of the viscoelastic body 21 reaches the tip of the wire, the elastic deformation of the bundle of wires is constrained, and the followability to the radial movement due to the axial vibration or misalignment of the rotating body is lost. Is preferably higher than the diameter of the inner peripheral edge of the wire back plate.
[0036]
As described above, in the brush seal provided by the embodiment of the present invention, since the viscoelastic body is enclosed between the wires, the wire and the wire are restrained by the viscoelastic body, and the wire is free. The degree of freedom of movement is limited, and the vibration phenomenon of the wire due to the flow of working fluid around the wire can be suppressed.
[0037]
Further, since the viscoelastic body generally has a large damping, the vibration phenomenon of the wire is suppressed by this damping effect. By suppressing the vibration phenomenon of the wire, rubbing between the wire tip and the surface of the rotating body can be suppressed, and rapid wear of the wire tip or the surface of the rotating body can be suppressed and the wire tip and the surface of the rotating body can be suppressed. The formation of a gap can be suppressed, and as a result, the sealing performance can be improved.
[0038]
In addition, since the wire and the wire are constrained by the viscoelastic body, the wire is not easily scattered in the circumferential direction, and the leakage of the working fluid from the gap between the wire and the wire can be suppressed. Can be improved.
[0039]
In a brush seal according to another embodiment, a bundle of wires and a viscoelastic body sealed between the wires are pressed by a braking plate at a predetermined surface pressure. Therefore, the wire is less likely to scatter in the circumferential direction, and the leakage of the working fluid from the gap between the wire and the wire can be suppressed. As a result, the sealing performance can be further improved.
[0040]
【The invention's effect】
According to the present invention, by suppressing the vibration phenomenon of the wire, the tip of the wire or the rotating body is rapidly worn, and a gap is generated between the tip of the wire and the surface of the rotating body, thereby preventing a blow-through state from occurring. At the same time, by suppressing the phenomenon that the wires are separated in the circumferential direction, it is possible to provide a brush seal that can ensure high sealing performance over a long period of time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a brush seal according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of a brush seal according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a brush seal according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a front view of a brush seal according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a brush seal used in a rotating machine.
6 is an enlarged cross-sectional view of the brush seal in FIG.
FIG. 7 is a front view of a brush seal used in a rotating machine.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotating body, 3 ... Stationary body, 6 ... Wire, 7 ... Wire front board, 8 ... Wire back board, 21 ... Viscoelastic body, 31 ... Brake board, 105 ... Brush seal.

Claims

An annular wire front plate having an inner peripheral edge larger than the inner diameter of the wire front end, and an annular inner wire having an inner peripheral edge larger than the inner diameter of the wire front end and an inner peripheral edge smaller than the inner peripheral edge of the wire front plate. A plurality of wire bundles each having a free end at the tip of the wire, and a steam disposed in the circumferential direction so as to extend toward the rotating body between the wire front plate and the wire back plate. A brush seal used in a turbine or gas turbine,
A brush seal, wherein a viscoelastic body is sealed between the plurality of wires, and the viscoelastic body is sealed in a wire portion on an outer peripheral side from an inner peripheral edge of the wire back plate.