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JPS5840643B2 - タ−ビン機用シ−リング装置 - Google Patents
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JPS5840643B2 - タ−ビン機用シ−リング装置 - Google Patents

タ−ビン機用シ−リング装置

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JPS5840643B2
JPS5840643B2 JP54166291A JP16629179A JPS5840643B2 JP S5840643 B2 JPS5840643 B2 JP S5840643B2 JP 54166291 A JP54166291 A JP 54166291A JP 16629179 A JP16629179 A JP 16629179A JP S5840643 B2 JPS5840643 B2 JP S5840643B2
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region
conduit
fluid
turbine machine
process gas
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/40—Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/02—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
    • F01D11/04—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type using sealing fluid, e.g. steam
    • F01D11/06—Control thereof

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、タービン機用シーリング装置、特にバッファ
ガスを利用してプロセスガスまたは作動流体をシールオ
イルから隔離した状態に保持するシール装置の改善に関
するものである。
通常、遠心圧縮機のようなタービン機では、作動流体を
機械内に密封するために、そして周囲からの汚染物質の
流入を防者するために、プロセスガス又は作動流体の使
用圧より幾分高い圧力の油のような流体が用いられてい
る。
多くの場合作動流体がシールオイルによって汚染される
のを防止するためにシールオイルを作動流体から完全に
隔離することが必要である。
両流体の隔離を確保するために、ラビリンスシールを通
してのプロセス流体の外部への流れが維持される。
この流体の外向き流れは、少量のプロセス流体を大気中
へ逃がスコトによって、又はバッファガスあるいはバッ
ファ流体の使用によって維持される。
通常、バッファガスは、プロセスガスの僅かな一部分に
よって構成され、シールオイル圧力より幾分高い圧力下
におかれる。
バッファガスは、作動流体とシール流体の混合を防ぐた
めに作動流体領域とシール流体領域との間の部位でター
ビン機内へ注入される。
バッファ流体の消費を最少限にするためにバッファ流体
とシール流体との間の圧力差を比較的低いレベルに維持
することが望ましい。
しかし、圧縮機の作動によって圧縮されるプロセス流体
の一部をバッファガスとして利用する場合、たとえその
バッファガスの流れが制限された僅かな量であったとし
ても、圧縮機の全体的作動効率を低下させることになる
。
なぜなら、圧縮機が、バッファガスの圧力を増大させる
ためになす仕事は、そのプロセスまたは系内では回復さ
れることがないからである。
従って、作動効率を高めるためには、バッファ流体の供
給源として、漏れ流体を利用するのが望ましい。
本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。
添付図を参照すると、本発明の好ましい実施例が示され
ている。
シール装置１０は、回転軸１１を有する遠心圧縮機のよ
うなタービン機に使用するためのものである。
軸１１の周りには漏れ流体又はシール流体の流れを制御
するためのラビリンスシール１６，１Ｂおよび２２のよ
うな幾つかの環状の減圧シールが装着されている。
さらに、タービン機は、機械ケース（図示されていない
）に、適切に取付けられた固定子部材１４を備えている
。
また、軸１１の周りには、圧縮機の作動領域を周囲大気
から分離するための環状シール２０および２４が装着さ
れている。
作動流体またはプロセス流体は、主要人口又は吸込領域
１２からタービン機内へ送給される。
多くの応用例において、タービン機からのプロセス流体
または作動流体の流出を防止するのに使用されるシール
流体（通常シールオイル）とプロセス流体または作動流
体との間に完全な隔離を維持することが必要とされる。
通常、作動流体とシール流体との混合を防止するための
手段として、作動流体から得られたバッファ流体を使用
し、バソファ流体をシール流体より僅かに高い圧力に増
圧する。
本発明においては、バッファ流体は、タービン機の高圧
動作領域１９からラビリンスシール１６のような減圧シ
ールを通って流出する漏れ流体から取出す。
シール１６を通って流出する漏れ流体は、漏れ流体領域
２６へ流れる。
漏れ流体領域２６には導管３０が接続されており、漏れ
流体領域２６へ送られてきた漏れ流体が導管３０内へ流
入するようになされている。
シール１６を通って流れる流体の圧力は低下せしめられ
るが、それでも比較的高圧である。
導管３０は、導管３４および入口吸込領域１２に連通し
ている。
導管３０には、入口吸込領域１２より上流で、かつ、導
管３４と３０の交差点より下流において圧力作動弁とし
て示されている流量調整装置３８が配設されている。
弁３８の機能については、後でさらに詳しく述べる。
導管３４は、バッファ流体領域２８および４２へ漏れ流
体を送るために設けられた第３導管３６につながってい
る。
バッファ流体領域４２に送られてきた流体は、ラビリン
スシール２２のような減圧シールを通って軸１１に沿っ
て両方向に流れる。
バッファ流体領域２８に送られてきた流体は、軸１１に
沿って一方向にのみ、即ち、界面領域３２およびシール
２０の方向に流れる。
界面領域３２と４４は、実質的に同じ動作圧力下にある
。
シールオイルのようなシール流体は、領域１２の圧力よ
りもわずかに高い圧力でオイルシール領域ＡおよびＢか
らタービン機に注入され、少量のシールオイルは、シー
ル２０および２４を通ってそれぞれ界面領域３２および
４４に漏入する。
先に述べたように、このシールオイルがタービン機の作
動領域へ流入してプロセス流体を汚染するのを防止する
ために界面領域３２および４２・＼のバッファ流体の流
れを維持することが肝要である。
界面領域３２，４４へのバッファ流体の流れを維持する
ために、バッファ流体領域２８゜４２の圧力は、領域Ａ
、Ｂのシールオイルの圧力よりも高い圧力に保持される
。
シール流体とバッファ流体とは界面領域４４および３２
で混合する。
界面領域４４には、該領域からバッファ流体とシール流
体の混合物をドレン装置５１へ通すための導管４６が接
続されている。
ドレン装置５１においてバッファ流体からシール流体を
分離する。
同様に、導管４γにより領域３２をドレン装置５１に連
通している。
ドレン装置５１は、第１流体分離器即ち液抜き器５２と
第２流体分離器即ち液抜き器５４とから成っている。
分離器５２からの分離されたバッファ流体と、分離器５
４からの分離されたバッファ流体とは、それぞれ導管５
６および５８を通して導管６４へ送られ、導管６４内で
混合され、デミスタ６６へ送られる。
デミスタ６６は、バッファ流体内にまだ残っているシー
ル流体を除去する。
デミスタ６６から下流に延長した導管６１に弁６０が配
設されている。
弁６０は、バッファ流体を、フレア６２を通して大気へ
、あるいは、導管６８を経て入口吸込領域１２へ選択的
に導く。
シールオイル即ちシール流体は、導管γ０を通して分離
器５４へ戻される。
圧力感知装置４８が、バッファ流体領域４２と界面領域
４４に流体的に連通ずるように配設されている。
装置４８は、２つの領域４２と４４の間の圧力差を感知
し、その感知した圧力差に比例した制御信号を発生する
。
即ち、この信号の大きさは、２つの領域４２と４４の間
の感知圧力差に応じて変化する。
装置４８はその制御信号を流量調整装置３８へ送る。
流量調整装置３８は、領域４２と４４の間に所定の圧力
差を維持するために、導管３４．３６を通してバッファ
流体領域４２へ導かれるバッファ流体の流量を変更させ
、必要ならば、タービン機の入口吸込口１２をバイパス
してバッファ流体を領域４２へ差し向ける。
このシール装置は、弁および圧力感知装置４８の使用に
より、いろいろな異なった条件下で作動するタービン機
内にバッファ流体の適正な流れを自動的に維持すること
を可能にする。
定圧状態で作動するタービン機の場合は流量調整装置３
８の弁の代りに導管３０および３４内に適当なオリフィ
スを設けることができる。
操作において、領域２６にたまった漏れ流体は導管３０
を通り、その一部は導管３４と３６を通ってバッファ流
体領域４２および２８へ流れ、残りの部分はタービン機
の吸込側１２へ戻る。
バッファ流体領域４２の圧力は、領域Ａにおいて注入さ
れたシール流体が軸１１に沿って低圧領域１２へ流れる
のを防ぐために界面領域４４の圧力よりも約２”−３Ｐ
、Ｓ、ｉ （０，１４〜０．２１ Ｋｐ／ｃＩｉＬ）太
きくしである。
たとえバッファ流体領域４２および２８へ送られるバッ
ファ流体の圧力が、シール１６の作用によって低下され
たとしてもバッファ流体圧はなお領域３２および４４の
作動圧力を上回るようになされている。
いろいろな異なる圧力状態で作動するタービン機におい
て、導管３０を通して導管３４および３６へ、そして最
後に領域４２および２８へ送られる漏れバッファ流体の
圧力が増大し領域４２と４４の間の圧力差が増大した場
合には装置４８は、その増力ロ圧力差を感知し吸込側１
２への流体の流量を増力口させるように弁３８を開放す
るための信号を発生する。
領域４２と４４の間に所定の圧力差が得られると、弁３
８は、安定化位置に達する。
同様に、圧力差が、所定値より低下すれば、装置４８は
、流量調整装置３８へ制御信号を送り調整装置３８の弁
を更に閉じて領域４２へ流れる流体外を増加させ、ター
ビン機の入口吸込側１２をバイアスさせる。
また、装置４８からの信号は、弁６０・＼も送られる。
弁６０が開くと、バッファ流体の流れをフレア６２を経
て大気へ導く。
バッファ流体領域４２と界面領域４４との間の圧力差が
、所定値より低下すると、弁６０が開き、シールオイル
が軸１１に沿って低圧領域１２へ流れないようにし、そ
のような状態ではシール流体が高い流量で導管４６を通
して流れるようにする。
ここに開示した本発明のシール装置は、シール流体を供
給される領域とタービン機内の比較的高圧の動作（プロ
セス）領域との間に所望のバッファ領域を設定するため
に漏れ流体を利用するバッファ流体系を提供する。
漏れ流体をバッファ流体として使用することによって、
バッファ流体の使用によるタービン機の作動効率の損失
は、実質的に完全に回避される。
さらに、本発明では、タービン機の作動条件の変化に応
じて、バッファ流体領域へのバッファ流体の流れを自動
制御することを可能にする。
さらに、排出バッファ流体の大部分は、気体を再圧縮す
るために必要とされる所要馬力を増大させることなくプ
ロセスにおいて再使用するために機械の入口即ち吸込領
域へ戻される。
【図面の簡単な説明】
図は、本発明によるタービン機用シール装置の概略図で
ある。 １０はシール装置、１１は回転軸、１４は固定子部材、
１６，１Ｂはラビリンスシール、２０゜２４はシール、
３８は弁、４８は圧力感知装置、５２．５４は分離装置
、６６はデミスタ、をそれぞれ示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 軸方向に延長した回転軸と、高圧領域と、低圧領域
    を有するタービン機において、プロセス流体がタービン
    機の高圧領域から逃出するのを防止するためのシール装
    置であって、タービン機の高圧領域から離隔した、前記
    軸の一部分を囲繞するオイルシール領域と、該オイルシ
    ール領域とタービン機の高圧領域の間で前記軸の一部分
    を囲繞するバッファ流体領域と、該オイルシール領域と
    バッファ流体領域の間で前記軸の一部分を囲繞する界面
    領域と、タービン機の高圧領域から前記軸に沿って流出
    するプロセスガスの流れを抑止するために前記バッファ
    流体領域と該高圧領域の間で前記軸の一部分を囲繞した
    軸シールとから成り、タービン機の高圧領域１９から前
    記軸シール１６を通って漏出したプロセスガスを収集す
    るための漏れ流体領域２６と、該漏れ流体領域をタービ
    ン機の低圧領域１２に接続する第１導管３０と、軸シー
    ル１６を通って漏出したプロセスガスの一部分を該第１
    導管から前記バッファ流体領域２８゜４２内へ導くため
    に第１導管を該バッファ流体領域に接続する第２導１３
    ４ ｔ ３６と、バッファ流体領域２８，４２内の流体
    の圧力を前記界面領域３２．４４内の流体の圧力より所
    定量だけ高いレベルに維持するために第１導管３０およ
    び第２導管３４．３６を通るプロセスガスの流量を調整
    するためのバッファ流体制御装置４Ｂ、３Ｂを設けたこ
    とを特徴とするシール装置。 ２ 前記バッファ流体制御装置は、前記第１導管３０お
    よび第２導管３４．３６を通る流体の流量を制御する弁
    ３８と、前記バッファ流体領域２Ｂ。 ４２と界面流体領域３２，４４との圧力差を感知する圧
    力感知器４Ｂと、該圧力感知器を前記弁３８に接続する
    信号送給管５０を含むものである特許請求の範囲第１項
    記載のシール装置。 ３ 前記弁３８は、タービン機の低圧領域１２と第２導
    官３４，３６の間で第１導管３０内に配設されている特
    許請求の範囲第２項記載のシール装置。 ４ 軸方向に延長した回転軸と、高圧領域と、低圧領域
    を有するタービン機において、プロセス流体がタービン
    機の高圧領域から逃出するのを防止するためのシール装
    置であって、タービン機の高圧領域から離隔した、前記
    軸の一部分を囲繞するオイルシール領域と、該オイルシ
    ール領域とタービン機の高圧領域の間で前記軸の一部分
    を囲繞すルハツファ流体領域と、該オイルシール領域ド
    パソファ流体領域の間で前記軸の一部分を囲繞する界面
    領域と、タービン機の高圧領域から前記軸に沿って流出
    するプロセスガスの流れを抑止するために前記バッファ
    流体領域と該高圧領域の間で前記軸の一部分を囲繞した
    軸シールとから成り、タービン機の高圧領域１９から前
    記軸シール１６を通って漏出したプロセスガスを収集す
    るための漏れ流体領域２６と、該漏れ流体領域をタービ
    ン機の低圧領域に接続する第１導管３０と、軸シール１
    ６を通って漏出したプロセスガスの一部分を該第１導管
    から前記バッファ流体領域２８，４２内・＼導くために
    第１導管を該バッファ流体領域に接続する第２導管３４
    ．３６と、バッファ流体領域２Ｂ、４２内の流体の圧力
    を前記界面領域３２゜４４内の流体の圧力より所定量だ
    け高いレベルに維持するために第１導管３０および第２
    導管３４゜３６を通るプロセスガスの流量を調整するた
    めのバッファ流体制御装置４Ｂ 、２Ｂと、前記界面領
    域３２，４４からプロセスガスとオイルの混合物を受取
    るために該界面領域に接続された第３導管４６．４γと
    、第３導管からプロセスガスとシールオイルの混合物を
    受取り、該オイルからプロセスガスを分離するために第
    ３導管４６，４γに接続された分離器５２，５４，６６
    と、該分離器から周囲大気へプロセスガスを放出するた
    めに該分離器５２，５４，６６に接続された第４導管６
    ２と、該第４導管を通る流体の流れを制御するためのプ
    ロセスガス制御装置４８，６０とを設けたことを特徴と
    するシール装置。 ５ 前記プロセスガス制御装置は、前記第４導管を通る
    流体の流量を調整するために該第４導管に配設された弁
    ６０と、前記バッファ流体領域２８゜４２と界面領域３
    ２，４４との圧力差を感知する圧力感知器４８と、該圧
    力感知器を前記弁６０に接続する信号送給管を含むもの
    である特許請求の範囲第４項記載のシール装置。
JP54166291A 1978-12-21 1979-12-20 タ−ビン機用シ−リング装置 Expired JPS5840643B2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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Publication Number Publication Date
JPS5587804A JPS5587804A (en) 1980-07-03
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ID=25519206

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EP (1) EP0012896B1 (ja)
JP (1) JPS5840643B2 (ja)
DE (1) DE2965328D1 (ja)
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