シール技術の分野では、ブラシシールと ラビリンスシール 回転機械における流体の漏れを抑制し、圧力差を維持するために用いられる、2つの異なるソリューションです。どちらもシールの目的を果たしますが、設計、材料、性能特性は大きく異なります。
この記事ではブラシの複雑な仕組みについて詳しく説明します アザラシとラビリンスアザラシさまざまな産業環境での構造、用途、有効性を比較します。
ブラシシールとは
ブラシシールは、 メカニカルシール ブラシシールは、通常ステンレス鋼製の高密度ブラシを複数使用し、ターボ機械の固定部品と回転部品の間に柔軟なシール機構を形成します。ブラシは回転方向に傾斜しており、最小限のクリアランスを維持しながら、ラジアル方向の動きやシャフトの変位に柔軟に対応できるシーリングインターフェースを実現します。この独自の設計により、ブラシシールは高い圧力差と回転速度下でも効果的なシールを提供します。
ブラシシールは、従来のラビリンスシールに比べていくつかの利点があります。ブラシパックはローター表面に密着し、リークギャップを最小限に抑え、リーク流量を低減します。ブラシの柔軟性により、ローターの動特性、熱膨張、その他の運転要因への適応性が向上します。さらに、ブラシシールはラビリンスシールや他のシール技術と組み合わせて使用することで、シール性能をさらに向上させることができます。
ブラシシールの用途は、蒸気タービン、ガスタービン、航空宇宙エンジンなど、様々な産業に広がっています。蒸気タービン用途では、ブラシシールは蒸気漏れを大幅に低減し、機械全体の効率を向上させ、コストのかかる蒸気損失を削減します。また、ブラシシールは産業用ガスタービンやジェットエンジンでも、漏れ空気量を最小限に抑え、運転効率を向上させるために使用されています。
ラビリンスシールとは
ラビリンスシールは、複雑な迷路のような通路を連続的に設けることで、流体の流れを複雑にし、非接触シールの一種です。このシールは、特定のパターンで配列されたラビリンスの歯またはフィンで構成されており、それぞれの歯が小さな圧力降下を生み出します。流体がラビリンスを通過する際に、一連の膨張と収縮が起こり、シール全体で大幅な圧力低下が起こります。
ラビリンスシールは、複数の圧力降下を発生させることで漏れを最小限に抑えるという原理に基づいています。ラビリンスシールの有効性は、ラビリンスの歯の数、形状、回転部品と固定部品間のクリアランスなどの要因によって決まります。クリアランスは、安全な動作を確保しつつ、熱膨張やローターダイナミクスなどの要因を考慮しつつ、可能な限り小さくなるように設計されます。
ラビリンスシールの主な利点の一つは、非接触性であり、ローター表面の摩耗を最小限に抑え、寿命を延ばします。 アザラシの寿命ラビリンスシールは設計が比較的シンプルで、製造とメンテナンスが容易です。しかし、クリアランスの変化に敏感であり、摩耗や運転条件によってクリアランスが大きくなりすぎると、漏れが増加する可能性があります。
ラビリンスシールは、蒸気タービン、ガスタービン、コンプレッサーなど、様々な回転機械に使用されています。ブラシシールやアブレイダブルシールといった他のシール技術と組み合わせて使用されることが多く、包括的なシーリングソリューションを提供します。
ブラシシールとラビリンスシールの主な違い
シール機構
ブラシシールは、通常ステンレス鋼製の密集したブラシで構成されており、柔軟なシール面を形成します。ブラシはローターの動きに合わせて柔軟に変形し、狭いクリアランスを維持します。
一方、ラビリンスシールは、流体の流れをスムーズにする一連の剛性歯またはナイフエッジによって構成されています。ラビリンスシールには、ブラシシールのような柔軟なシール要素は存在しません。
お問い合わせください
ブラシシールは接触型シールであり、ブラシ毛がローター表面に軽く接触します。この接触により、ブラシシールはローターの変位や振動を吸収しながら、効果的なシール性を維持します。
一方、ラビリンスシールは非接触シールです。シール歯とローターの間に小さな隙間を維持し、ラビリンス通路を介した圧力降下を利用して漏れを低減します。
漏れの削減
ブラシシールは、ラビリンスシールに比べて優れたリーク低減効果を発揮します。コンプライアントなブリストルパックがローターに密着し、リーク隙間を最小限に抑えます。ブラシシール90個で、従来のラビリンスシールと比較して最大XNUMX%のリーク低減が可能です。
ラビリンスシールは効果的ですが、シール歯とローター間のクリアランスに起因する漏れを伴います。ラビリンスシールの漏れは、摩耗や熱膨張によってクリアランスが増加するにつれて、時間の経過とともに増加します。
耐久性
ラビリンスシールは、一般的にブラシシールに比べて耐久性に優れています。ラビリンスシールの堅牢な形状により、摩耗や劣化に強いのが特徴です。
ブラシシールは接触する性質上、ブラシの毛がローターの表面に擦れることで時間の経過とともに摩耗します。
温度範囲
ブラシシールとラビリンスシールはどちらも広い温度範囲で動作します。しかし、高温用途ではブラシシールの方がわずかに有利です。ブラシシールのブラシ毛は、通常コバルト基またはニッケル基超合金で作られており、最高800℃（1,472°F）までの温度に耐えることができます。ラビリンスシールは、使用する材料によって異なりますが、最高約650℃（1,200°F）までの温度で動作します。ブラシシールは柔軟性が高いため、硬質ラビリンスシールよりも熱膨張に効果的に対応できます。
アプリケーション
ブラシシールとラビリンスシールは、蒸気タービン、ガスタービン、コンプレッサー、ポンプなど、様々なターボ機械に使用されています。ブラシシールは、蒸気タービンなどの高圧力差の用途で特に効果的です。 腺封鎖 ガスタービンベアリングサンプのシールにも使用されます。また、ラビリンスシールと組み合わせて使用することで、全体的なシール性能を向上させることもできます。
ラビリンスシールは、圧力差が小さく、非接触シールが求められる用途で広く使用されています。ターボチャージャーのシール、コンプレッサーアイのシール、タービンとコンプレッサーの段間シールなどによく見られます。
