2018 Fiscal Year Annual Research Report
Gas flow visualization in dry gas seal and comparison of characteristics by groove shape
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16K06050
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
落合 成行 東海大学, 工学部, 教授 (40407995)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | トライボロジー / ドライガスシール / 可視化 / 最適設計 / 両回転シール / 表面テクッスチャリング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度に取組んだセルラーオートマトンによる最適設計の結果、漏れ量の防止に際してはシール面の内周側に細い円環状の溝を設けることが有効であることを見出した。本年度は、この点に着目し、機械の両回転に対応可能なシール溝形状について検討を行った。ドライガスシールにおいては、通常の運転では回転は片側になるが、機器によっては停止の際に逆回転が発生する。その際、シール面が接触して大きな損傷に結びつくことがあるため、左右対称の形状をした溝を採用することが多い。しかしながら、両回転に対応するために漏れ量抑制などの性能を犠牲にしてしまう。Ｔ型溝やツリー溝と呼ばれる典型的な両回転対応のシール並びに方回転溝で最も良く用いられるスパイラル溝に対し、上記の円環状の溝を追加し、試験を行った。その結果、スパイラル溝では漏れ量が増加してしてしまうのに対し、両回転溝では何れも漏れ量抑制効果が確認された。これを受けて、更にシール面のガス流れの可視化を行った。その結果、何れも円環溝内に気体が引き込まれるが、スパイラル溝では、内周側に設けられた円環溝があることにより、半径方向内側に向かう流れの速度が増加しているのに対し、両回転溝では、同溝により円周方向の流れが促進されることがわかった。
ターボ機械の安全の観点から採用される両回転用溝に対し、今回提案した円環溝は、極めて簡便な方法で漏れ量抑止効果を高めることができ、有用な知見が得られたものと考える。
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