特許 5931708 シール装置及び回転機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5931708

(24)【登録日】2016年5月13日

(45)【発行日】2016年6月8日

(54)【発明の名称】シール装置及び回転機械

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/10 20060101AFI20160526BHJP

   F16J 15/44 20060101ALI20160526BHJP

【ＦＩ】

   F04D29/10 A

   F16J15/44 A

【請求項の数】10

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-265641(P2012-265641)

(22)【出願日】2012年12月4日

(65)【公開番号】特開2014-109263(P2014-109263A)

(43)【公開日】2014年6月12日

【審査請求日】2014年10月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】310010564

【氏名又は名称】三菱重工コンプレッサ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100134544

【弁理士】

【氏名又は名称】森 隆一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100126893

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(72)【発明者】

【氏名】長井 直之

(72)【発明者】

【氏名】佐部利 誠司

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 隆

(72)【発明者】

【氏名】木内 大輔

(72)【発明者】

【氏名】得山 伸一郎

【審査官】 尾崎 和寛

(56)【参考文献】

【文献】 特公昭６２−０４４１４５（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特公平０２−００２４４１（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 実開平０３−０１７４７７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特公昭４９−０４３６６６（ＪＰ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｄ ２９／０８ − ２９／１０

Ｆ１６Ｊ １５／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸の外周面上で、前記回転軸の軸線に沿う方向の流体の流れを封止するシール装置であって、
前記回転軸の前記外周面に前記軸線の周方向に沿って配された環状の本体部を備え、
前記本体部の内周面に、前記回転軸の前記外周面に対向するように開口するとともに、深さの異なる少なくとも二種の穴が複数形成され、
前記少なくとも二種類の穴の終端となる径方向外側の端は、前記本体部の外周面よりも内側に位置し前記穴の底面を成していることを特徴とするシール装置。

【請求項2】

前記本体部は、互いに９０度異なる前記軸線の径方向の少なくとも二方向の間で、剛性が異なっていることを特徴とする請求項１に記載のシール装置。

【請求項3】

前記本体部は、前記二方向のうちの一方向での前記穴の深さ寸法が他方向での前記穴の深さ寸法に比べて大きく形成されていることを特徴とする請求項２に記載のシール装置。

【請求項4】

複数の前記穴は、前記軸線に直交する一軸方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項３に記載のシール装置。

【請求項5】

複数の前記穴は、その終端が、前記軸線からの距離が前記周方向で略等しくなるように形成されていることを特徴とする請求項４に記載のシール装置。

【請求項6】

前記本体部は、前記軸線に直交する一軸方向に分割可能に形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のシール装置。

【請求項7】

前記本体部は、多孔質体よりなり、該多孔質体の空隙が前記穴であることを特徴とする請求項１に記載のシール装置。

【請求項8】

前記本体部は、互いに９０度異なる前記軸線の径方向の少なくとも二方向の間で、剛性が異なっていることを特徴とする請求項７に記載のシール装置。

【請求項9】

前記本体部は、前記周方向に厚みが異なっていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のシール装置。

【請求項10】

回転軸と、
前記回転軸を両端で支持するとともに、該回転軸の周方向に剛性が変化する一対の軸受と、
前記一対の軸受間に配された請求項１から９のいずれか一項に記載のシール装置とを備えることを特徴とする回転機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シール装置、及びこれを備えた回転機械に関するものである。

【背景技術】

【0002】

回転機械の一つとして気体を圧縮する遠心圧縮機が広く知られている。この遠心圧縮機においては、ケーシング内部に羽根車が設けられて、この羽根車の回転によって吸引口から吸引された気体が圧縮され、吐出口から吐出される。

【0003】

ここで、羽根車金部には口金シールが、羽根車段間には中間段シールが、最終段にはバランスピストン部シールがそれぞれ設けられて、羽根車で圧縮された気体の漏れ量の低減が図られている。そして、このような各種シールには、例えば、ダンパーシールやラビリンスシール等が用いられている。

【0004】

ラビリンスシールは、回転する回転軸と間隙を有して対向する環状の静止側部材から、回転軸に向かって突出する突出部を複数配設したものである。このラビリンスシールでは、突出部の先端近傍を流れる流体に圧力損失を生じさせることにより流体の漏れを低減することができる。また、ダンパーシールは、ハニカムシール、ホールパターンシール等が知られており、例えばホールパターンシールでは、回転軸と間隙を有して配される環状の静止側部材において、回転軸に対向する対向面に複数の穴部が形成され、この穴部で生じる圧力損失により流体の漏れを低減可能である。
ホールパターンシールはラビリンスシールと比較して減衰効果が大きく、回転軸の振動の安定化の点で優位である一方、ラビリンスシールはダンパーシールと比較して流体の漏れ量をより低減できる。

【0005】

ここで、ホールパターンシールを用いたシール構造が特許文献１に示されている。この特許文献１のシール構造では、ラビリンスシールとホールパターンシールを併用することで、各々の利点を生かしてシール性能を向上するとともに遠心圧縮機の回転性能の向上を図っている。

【0006】

ところで、回転機械の回転軸は軸受によって支持されているが、軸受で得られる減衰力に対し、シールやインペラで発生する不安定化力が大きくなると、負荷や回転数等によって決まる回転機械の固有振動数で不安定振動が生じて、回転軸が振れ回ることとなる。このような問題を鑑みて、軸受の剛性を周方向に異なったものとすることで、軸受の剛性に異方性（異方剛性）を持たせて回転軸を意図的に楕円状に振れ回らせ、これによって回転軸の不安定振動を抑制する手法が採用されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１０−３８１１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、ホールパターンシールは周方向の剛性が均一となっている（等方剛性を有している）場合が一般的であり、特許文献１に記載のホールパターンシールにおいても穴の断面形状や配置間隔についての記載があるものの、基本的に異方剛性を有していない。従って上述のように楕円状に振れ回る回転軸にこのようなホールパターンシールを適用した場合には、軸受の異方剛性を弱めるようにホールパターンシールの等方剛性が作用してしまう。従って、回転軸の楕円状の振れ回りが真円状の振れ回りに近づくこととなってしまい、この結果、回転軸の不安定振動を抑制できなくなってしまうおそれがある。

【0009】

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、回転軸の不安定振動を抑制しながらシール効果を得ることが可能なシール装置、及び回転機械を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用している。
即ち、本発明に係るシール装置は、回転軸の外周面上で、前記回転軸の軸線に沿う方向の流体の流れを封止するシール装置であって、
前記回転軸の前記外周面に前記軸線の周方向に沿って配された環状の本体部を備え、前記本体部の内周面に、前記回転軸の前記外周面に対向するように開口するとともに、深さの異なる少なくとも二種の穴が複数形成され、前記少なくとも二種類の穴の終端となる径方向外側の端は、前記本体部の外周面よりも内側に位置し前記穴の底面を成していることを特徴とする。

【0011】

このようなシール装置によると、深さの異なる穴が本体部の内周面に形成されているため、穴の深さが異なっていると気柱の固有振動数が異なるため、回転軸における少なくとも二つ以上の様々な周波数の不安定振動に対して減衰力を作用させることができる。

【0012】

また、前記本体部は、互いに９０度異なる前記軸線の径方向の少なくとも二方向の間で、剛性が異なっていてもよい。

【0013】

本体部の剛性が周方向に異なってシール装置は周方向に異方剛性を有することとなり、楕円状に振れ回る回転軸に適用したとしてもこの振れ回りを弱めることがない。よって、回転軸の不安定振動を抑制することができる。

【0014】

さらに、前記本体部は、前記二方向のうちの一方向での前記穴の深さ寸法が他方向での前記穴の深さ寸法に比べて大きく形成されていてもよい。

【0015】

このように穴を形成することで、様々な周波数の不安定振動に対して減衰力を作用させることができる。さらに穴毎での流体に生じる圧力損失が周方向で不均一となるとともに、穴の深さ寸法が周方向に異なることで、結果として本体部の厚みが周方向に異なっているため、シール装置は周方向に異方剛性を有することとなる。よって回転軸の不安定振動をより確実に抑制することができる。

【0016】

また、複数の前記穴は、前記軸線に直交する一軸方向に沿って形成されていてもよい。

【0017】

複数の穴を形成する際に一軸方向、即ち一方に向かって穴加工することが可能となるため、加工の容易化を図ることが可能である。

【0018】

さらに、上記一軸方向に沿って形成された複数の前記穴は、その終端が、前記軸線からの距離が前記周方向で略等しくなるように形成されていてもよい。

【0019】

複数の穴が一軸方向に形成された状態で、これら穴における軸線から終端までの距離（軸線からの最短距離）が周方向で略等しくなっていることにより、全ての穴の終端が本体部において略同じ径方向位置に配されることとなる。従って、周方向で穴の深さが異なり、回転軸の不安定振動の抑制が可能である。

【0020】

また、前記本体部は、前記軸線に直交する一軸方向に分割可能に形成されていてもよい。

【0021】

このように本体部を分割構造とすることで、型抜き作業が容易となるため、例えば、鋳造や鍛造によって予め穴が形成された本体部を製造することも可能となり、加工の容易化を図ることができる。

【0022】

さらに、前記本体部は、多孔質体よりなり、該多孔質体の空隙が前記穴であってもよい。

【0023】

このような多孔質体よりなる本体部によって、穴は周方向にランダムな形状を有することとなるため、径及び深さが異なる穴が複数形成されていることと同等となり、これによって回転軸の不安定振動を抑制しながらシール効果を得ることができる。さらに、穴の加工を別途行う必要がないため、加工工数の削減が可能である。

【0024】

また、前記多孔質体よりなる前記本体部は、互いに９０度異なる前記軸線の径方向の少なくとも二方向の間で、剛性が異なっていてもよい。

【0025】

このようにシール装置は周方向に異方剛性を有することとなり、回転軸の楕円状の振れ回りを弱めることがなく、不安定振動を抑制することができる。

【0026】

さらに、前記本体部は、前記周方向に厚みが異なっていてもよい。

【0027】

このように本体部の厚みが異なっていることで、より確実に穴の径や深さが周方向に異なって周方向に異方剛性を有することとなり、回転軸の不安定振動を抑制することができる。

【0028】

また、本発明に係る回転機械は、回転軸と、前記回転軸を両端で支持するとともに、該回転軸の周方向に剛性が変化する一対の軸受と、前記一対の軸受間に配された上記のシール装置とを備えることを特徴とする。

【0029】

このような回転機械によると、シール装置を備えることで、このシール装置における本体部に深さの異なる穴が複数形成されているため、回転軸における様々な周波数の不安定振動に対して減衰力を作用させることができる。

【発明の効果】

【0030】

本発明のシール装置及び回転機械によると、回転軸の外周面に対向する複数の穴について深さが異なっていることで、回転軸の不安定振動を抑制しながらシール効果を得ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】本発明の第一実施形態に係る回転機械を示す全体側面図である。

【図2】本発明の第一実施形態に係る回転機械における軸受を示す概略図であって、図１のＡ−Ａ断面図である。

【図3】本発明の第一実施形態に係る回転機械におけるシール装置を示す全体斜視図である。

【図4】本発明の第一実施形態に係る回転機械におけるシール装置の断面図であって、図３のＢ−Ｂ断面を示す。

【図5】本発明の第一実施形態に係る回転機械におけるシール装置に関し、回転軸に生じる不安定振動の周波数と、各周波数の不安定振動を減衰する減衰力との関係を示すグラフである。

【図6】本発明の第二実施形態に係る回転機械におけるシール装置の断面図であって、図３のＢ−Ｂ断面と同じ断面位置を示す。

【図7】本発明の第三実施形態に係る回転機械におけるシール装置の断面図であって、図３のＢ−Ｂ断面と同じ断面位置を示す。

【発明を実施するための形態】

【0032】

〔第一実施形態〕
以下、本発明の第一実施形態に係る回転機械１について説明する。
図１に示すように、本実施形態の回転機械１は、複数のインペラ３を備えて構成とされた多段式遠心圧縮機である。

【0033】

回転機械１は、軸線Ｐを中心とした回転軸２と、回転軸２を軸線Ｐ回りに回転可能に支持する軸受５と、回転軸２に取り付けられて遠心力を利用してプロセスガス（流体）Ｇを圧縮するインペラ３と、インペラ３同士の間に配されて回転軸２の外周面に沿って設けられたシール装置４と、これらを外周側から覆うケーシング６とを備えている。

【0034】

回転軸２は、柱状をなして軸線Ｐの方向に延在し、軸線Ｐの方向の両端で軸受５によって回転可能に支持されている。

【0035】

インペラ３は、回転軸２の軸線Ｐの方向の両端に設けられた軸受５同士の間に配されている。また、回転軸２の軸線Ｐの方向において羽根の向きが互いに反対側を向く二組の三段式インペラ群３Ａ、３Ｂを構成しており、これら三段式インペラ群３Ａ、三段式インペラ群３Ｂとは互いに背面側を回転軸２における軸線Ｐの方向の中央位置Ｃに向けた状態で回転軸２に取り付けられている。なお、三段式インペラ群３Ａは軸線Ｐ方向の一方側（図１の紙面左側）に、三段式インペラ群３Ｂは軸線Ｐ方向の他方側（図１の紙面右側）に配置されている。

【0036】

インペラ３は、それぞれ回転軸２における軸線Ｐの方向の中央位置Ｃに向かうに従って、軸線Ｐの径方向外側に漸次拡径する略円盤状のディスク３ａと、このディスク３ａに軸線Ｐの周方向に間隔をあけて放射状に設けられた複数のブレード３ｃと、ディスク３ａに対向して設けられて複数のブレード３ｃを覆うカバー３ｂとを備えている。

【0037】

そして、プロセスガスＧは、三段式インペラ群３Ａ、三段式インペラ群３Ｂ各々を軸線Ｐの方向の中央位置Ｃに向かって流通することで、圧縮されるようになっている。

【0038】

軸受５は、回転軸２の両端部に一つずつ設けられ、回転軸２を回転可能に支持している。
また図２に示すように、各々の軸受５は、回転軸２の外周面に対向して設けられた複数の軸受パッド１０と、これら軸受パッド１０を外周側から支持する軸受ケーシング１６と、複数の軸受パッド１０間に配置された潤滑油供給部１７とを有している。

【0039】

軸受パッド１０は、周方向に互いに間隔をあけて設けられて、回転軸２の外周面との間で摺動可能となっている。そしてこの軸受パッド１０については、本実施形態では回転軸２の直下に第一軸受パッド１１が配置されている。またこの第一軸受パッド１１から周方向に７２度の間隔をあけて等間隔に第二軸受パッド１２及び第三軸受パッド１３が配置され、さらに第二軸受パッド１２から周方向に７２度の間隔をあけて第四軸受パッド１４が、第三軸受パッド１３から周方向に７２度の間隔をあけて第五軸受パッド１５が配置されている。このようにして軸受パッド１０は五枚から構成されて回転軸２を支持している。

【0040】

軸受パッド１０がこのように配置されていることで、軸受５の下半部５ｂでは三枚の軸受パッド１０が回転軸２を支持する一方で、上半部５ａでは二枚の軸受パッド１０が回転軸２を支持している。即ち、軸受５の剛性が周方向に均一とはなっておらず、いわゆる異方剛性を有していることとなるため、軸受パッド１０は、回転軸２の回転にともなって回転軸２を楕円状に振れ回らせるように回転軸２を支持している。

【0041】

ここで本実施形態では、上述した軸受パッド１０の配置によって軸受５は、上下方向Ｄ１の剛性が強く、上下方向Ｄ１に直交する水平方向Ｄ２の剛性が弱くなっており、回転軸２の振れ回りの楕円はその長軸が水平方向Ｄ２に一致することとなる。

【0042】

軸受ケーシング１６は、軸受パッド１０を外周側から覆うとともに、これら軸受パッド１０を支持する環状をなす部材である。

【0043】

潤滑油供給部１７は、軸受ケーシング１６の内外を連通して軸受パッド１０と回転軸２との間に潤滑油を供給する。なお本実施形態では、第一軸受パッド１１と第二軸受パッド１２との間に一つ、第一軸受パッド１１と第三軸受パッド１３との間に一つ、第二軸受パッド１２と第四軸受パッド１４との間に一つの合計三つが設けられている。

【0044】

ケーシング６は、略筒状をなして軸受５を外周側から支持し、回転軸２、インペラ３、シール装置４を外周側から覆っており、ケーシング６は、ケーシング６に対して回転軸２及びインペラ３を軸線Ｐ回りに回転可能としている。そしてこのケーシング６の内部には、各インペラ３におけるブレード３ｃ間の流路同士を接続するようにケーシング流路６ａＡが形成されている。

【0045】

さらに、ケーシング６の内部には、軸線Ｐの方向の一方側の端部の径方向外側となる位置で環状をなす吸込口６ｂＡが形成されている。またこの吸込口６ｂＡと、三段式インペラ群３Ａのうちの一方側に位置するインペラ３の流路との間には接続流路６ｃＡが形成されて、このインペラ３の流路と吸込口６ｂＡとを接続している。これによって、プロセスガスＧを外部から三段式インペラ群３Ａへ導入可能としている。

【0046】

また、ケーシング６の内部には、三段式インペラ群３Ａのうちの他方側に位置するインペラ３の流路に接続されて、径方向の外側に延びる接続流路６ｄＡが形成されている。さらに、ケーシング６の内部には、接続流路６ｄＡに接続されるとともに、軸線Ｐの方向の中央位置Ｃにおける径方向外側となる位置で、環状をなす排出口６ｅＡが形成されている。

【0047】

一方で、三段式インペラ群３Ｂが取り付けられた位置においても同様に、ケーシング６の内部にはケーシング流路６ａＢ、吸込口６ｂＢ、接続流路６ｃＢ、６ｄＢ、排出口６Ｂが形成されている。そしてこれらは、軸線Ｐ方向の中央位置Ｃを境に、ケーシング流路６ａＡ、吸込口６ｂＡ、接続流路６ｃＡ、６ｄＡ、排出口６Ａに対して、軸線Ｐ方向に対称となる位置に配置されている。

【0048】

次に、シール装置４について説明する。
シール装置４は、三段式インペラ群３Ａと三段式インペラ群３Ｂとの間となる中央位置Ｃ付近で回転軸２の外周側に設けられて、三段式インペラ群３Ａと三段式インペラ群３Ｂとの間でのプロセスガスＧの流通を封止する。

【0049】

ここで、三段式インペラ群３Ａにおいて圧縮されて回転軸２の中央位置Ｃに到達したプロセスガスＧは、その後、三段式インペラ群３Ｂに導入されてさらに圧縮が行われ、再度中央位置Ｃ付近に到達するようになっている（図１の点線を参照）。従って、回転軸２の中央位置Ｃである三段式インペラ群３Ａと三段式インペラ群３Ｂとの間には圧力差が生じている。

【0050】

シール装置４は、このような圧力差によって、プロセスガスＧが中央位置Ｃにおいて三段式インペラ群３Ａから三段式インペラ群３Ｂへ、軸線Ｐに沿って流通することを防止するように設けられている。

【0051】

そして、図３に示すように、シール装置４は、回転軸２の外周面に周方向に沿って配置された本体部７を備えている。

【0052】

本体部７は、回転軸２の外周面との間に間隙を有して設けられた環状部材であり、回転軸２の外周面と対向する面である内周面に開口する複数の穴８が形成されており、即ちシール装置４はホールパターンシールとなっている。

【0053】

図４に示すように、複数の穴８は、各々が本体部７の内周面から径方向外側に向かって凹むとともに、周方向に隣接する穴８同士で穴８の深さ（径方向の長さ）が異なっている。より具体的には本実施形態では、上下方向Ｄ１に向かって形成された穴８で最も深さ寸法が大きくなっており、上下方向Ｄ１から水平方向Ｄ２に向かうに従って穴８の深さ寸法は漸次小さくなっていき、水平方向Ｄ２に向かって形成された穴８で最も深さ寸法が小さくなっている。

【0054】

このような回転機械１においては、シール装置４において回転軸２の周方向に穴８の深さが異なっている。このため、穴８内での気柱の固有振動数は周方向で各々に異なっている。

【0055】

従って、図５の実線に示すように、シール装置４が回転軸２の不安定振動を減衰する減衰力を様々な周波数の不安定振動に対して作用させることができ、回転軸２に対して十分な振動抑制効果を得ることができる。一方で図５の点線に示すように、仮に穴８の深さが周方向で均一となっている場合には、非常に狭い範囲の周波数の振動に対してのみ減衰力を作用させることができるため、回転軸２に対して十分な振動抑制効果を期待することは難しい。

【0056】

また、シール装置４における穴８の深さが周方向に異なっていることで、各穴８の内部に流入したプロセスガスＧには、周方向に不均一な圧力損失が生じる。さらに、穴８の深さが周方向に異なるために、結果として本体部７の厚みが周方向に異なることになる。

【0057】

このため、シール装置４は、周方向に剛性が異なるいわゆる異方剛性を有し、軸受５の異方剛性によって生じる回転軸２の楕円状の振れ回りを弱めることがなくなり、この振れ回りを維持することによって回転軸２に発生する不安定振動を抑制しながら、シール効果を発揮することが可能となる。

【0058】

本実施形態の回転機械１によると、シール装置４の複数の穴８について、周方向に深さが異なっていることで、回転軸２の不安定振動を抑制することができるとともにシール効果を得て、プロセスガスＧの封止が可能である。

【0059】

なお、本実施形態では、周方向に深さが段階的に変化するように穴８が形成されているが、穴８は少なくとも深さが異なる二種の穴８が形成されていればよい。そしてこのような場合であっても、二種以上の周波数の不安定振動を減衰可能となるため、不安定振動の抑制効果の向上につながる。よって、例えば深さの異なる穴８をランダムに形成してもよい。

【0060】

さらに、本体部７の径方向の厚みは周方向に異なっていてもよく、これによってシール装置４がより確実に周方向に異方剛性を有し、不安定振動の抑制効果の向上を図ることができる。

【0061】

〔第二実施形態〕
次に、本発明の第二実施形態に係る回転機械２１について説明する。
なお、第一実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態では、シール装置２４が、第一実施形態のものと異なっている。

【0062】

シール装置２４は第一実施形態同様の本体部２７を備え、この本体部２７に回転軸２の内周面に開口する複数の穴８が形成されている。

【0063】

図６に示すように、複数の穴８は、全てが回転軸２の軸線Ｐに直交する一軸方向となる上下方向Ｄ１に本体部２７の内周面から径方向外側に向かって凹んで形成されている。

【0064】

さらに、これら複数の穴８の終端となる径方向外側の端部は、全ての穴８において本体部７の外周面の内側に位置するとともに、全ての穴８においてその径方向位置が同じ位置となっており、即ち全ての穴８において軸線Ｐから終端までの距離が略等しくなっている。

【0065】

このような回転機械２１においては、周方向で穴８の深さが異なるように穴８が形成されているとともに、これら複数の穴８を加工する際には、一方に向かって形成することができる。即ち、シール装置２４の本体部２７を回転させながら穴８の加工を行う必要がないため、穴８の加工の容易化を図りながら、回転軸２の不安定振動を抑制するとともにシール効果を得ることができる。

【0066】

なお、本実施形態のシール装置２４の本体部２７は、上半部２７ａと下半部２７ｂとで二つに分割されていてもよい。このような分割構造とすることで、型抜き作業が容易となるため、例えば鋳造や鍛造によって穴８が予め形成された本体部２７を製造することも可能となり、さらなる加工の容易化を図ることができる。また同様に、第一実施形態のシール装置４の本体部７を分割してもよい。

【0067】

〔第三実施形態〕
次に、本発明の第三実施形態に係る回転機械３１について説明する。
なお、第一実施形態及び第二実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態では、シール装置３４が、第一実施形態及び第二実施形態のものと異なっている。

【0068】

図７に示すように、シール装置３４は、回転軸２の外周面に周方向に沿って配置された本体部３７を備えており、この本体部３７は複数の穴８が形成された多孔質体となっている。多孔質体には、例えばアルミニウムよりなる発泡金属や、発泡セラミックスなどの材料が適用可能である。

【0069】

また、本体部３７は長軸が上下方向Ｄ１となる断面楕円状をなしており、これによって上下方向Ｄ１の厚みが大きく、水平方向Ｄ２の厚みが小さくなって周方向に厚みが異なっている。

【0070】

このような回転機械３１においては、シール装置３４の本体部３７が多孔質体よりなることで、穴８は多孔質体の気泡によって形成されていることとなるため、穴８は周方向にランダムな形状を有する。

【0071】

従って、径及び深さが異なる穴８が複数形成されていることと同等となり、これによって回転軸２の不安定振動を、広い周波数範囲で抑制することができる。

【0072】

また、このように本体部３７が多孔質体よりなるため、本体部３７に対して穴８の加工を別途行う必要がないため、加工工数の削減によってコスト低減が可能である。

【0073】

また、本体部３７が断面楕円状となっていることで、シール装置３４が周方向に異方剛性を有することとなり、回転軸２の楕円状の振れ回りを弱めることがなく、不安定振動を抑制しながらシール効果を得ることが可能である。

【0074】

なお、シール装置３４の本体部３７は必ずしも断面楕円状をなしていなくともよく、例えば少なくとも周方向に厚みが一定でなければよく、このようにすることで確実にシール装置３４の剛性に異方性を持たせることが可能であり、回転軸２の不安定振動の抑制が可能である。

【0075】

また、本体部３７が断面楕円状をなしていなくとも、剛性は、互いに９０度異なる径方向の少なくとも二方向で周方向に異なっていればよく、このようにすることでシール装置３４は確実に周方向に異なる剛性を有することとなり、回転軸２の不安定振動を抑制することができる。

【0076】

以上、本発明の実施形態について詳細を説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内において、多少の設計変更も可能である。
例えば、シール装置４（２４、３４）においては、軸受５の楕円状振れ回りが真円状振れ回りとなってしまわないように、軸受５の剛性の大小の方向に応じてシール装置４（２４、３４）の剛性の方向、即ち深さの異なる穴８の配置パターンを決定する必要がある。このため、例えば第一実施形態のように、必ずしも上下方向Ｄ１を向く穴８の深さを最も大きくして、上下方向Ｄ１の剛性が最も大きくなるように複数の穴８を形成するとは限らない。

【0077】

即ち、軸受５において軸受パッド１０の枚数や配置は異なっていてもよいが、この軸受５の剛性が上述の実施形態とは周方向に異なっている場合には、軸受５の剛性の大小の方向に応じてシール装置４の深さの異なる穴８の配置パターンを決定する必要がある。

【0078】

また、シール装置４（２４、３４）の本体部７の穴８（２８、３８）は周方向に深さが異なるように形成されているが、これに加えて軸線Ｐの方向にも深さが異なるように形成してもよい。回転軸２の不安定振動は、軸線Ｐ方向の一方側に向かって周方向に捩れるような振動が発生する場合もあるため、軸線Ｐ方向にも深さが異なるように穴８（２８、３８）を形成することで、このような捩れ振動の抑制効果も得ることができる。

【符号の説明】

【0079】

１…回転機械 ２…回転軸 ３…インペラ ３Ａ、３Ｂ…三段式インペラ群 ３ａ…ディスク ３ｂ…カバー ３ｃ…ブレード ４…シール装置 ５…軸受 ６…ケーシング ７…本体部 ８…穴 １０…軸受パッド １１…第一軸受パッド １２…第二軸受パッド １３…第三軸受パッド １４…第四軸受パッド １５…第五軸受パッド １６…軸受ケーシング １７…潤滑油供給部 Ｃ…中央位置 Ｐ…軸線 Ｇ…プロセスガス（流体） Ｄ１…上下方向 Ｄ２…水平方向 ２１…回転機械 ２４…シール装置 ２７…本体部 ２８…穴 ３１…回転機械 ３４…シール装置 ３７…本体部 ３８…穴

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】