CN102362107A - 轴封及具有其的旋转机械 - Google Patents

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Abstract

一种通过将多个密封段沿旋转轴的周向呈环状配置而构成的轴封,各密封段具有:沿着旋转轴的周向配设的多个薄板;将所述多个薄板从轴向的两侧夹入的侧板;对所述多个薄板的基端及所述侧板的基部进行保持的保持环,所述薄板的前端比所述侧板的前端朝向所述旋转轴突出,且连接相邻的所述密封段彼此的周向端部附近的所述薄板的所述前端的突出量设定为小于所述密封段的周向中央部的所述薄板的所述前端的突出量。

Description

轴封及具有其的旋转机械
技术领域
本发明涉及相对于燃气轮机、汽轮机、压缩机、水轮机、冷冻机、泵等旋转机械的旋转轴实施密封的轴封机构,尤其是涉及呈将平板状的薄板沿旋转轴的周向多层配置的结构的轴封。
本申请主张于2009年06月16日在日本申请的特愿2009-143140的优先权,在此援引其内容。
背景技术
通常,在燃气轮机或汽轮机等旋转机械中,在静翼等静止构件和旋转轴等旋转构件之间形成环状的间隙。工作流体通过该环状的间隙从高压侧朝向低压侧泄漏。为了防止该泄漏,使用轴封机构。作为如此的轴封机构之一,一直以来广泛地使用的是非接触型的迷宫式密封件。但是,这样的轴封机构需要防止因旋转过渡期的轴振动或热过渡的热变形而使凸片前端与周围的构件接触。因此,必须将凸片前端的间隙即密封间隙增大到某种程度,由此工作流体的泄漏量变多。
作为使如此的轴封机构的工作流体的泄漏量降低的技术,公知的是呈如下结构的轴封:将在旋转轴的轴向上具有规定的宽度尺寸的薄板沿旋转轴的周向多层配置(例如参照专利文献1)。该轴封的构成的一例示于图9。图9是表示轴封的构成的立体图。
该轴封100具有:在旋转轴101的外周以围住旋转轴101的方式配置的壳体102;嵌接于壳体102并沿旋转轴101的周向呈环状配置的薄板105。在该轴封100中,薄板105将旋转轴101的外周密封,由此旋转轴101的周围空间以薄板105为边界而分隔为高压侧区域和低压侧区域。在薄板105的高压侧设有高压侧板104(侧肋),在薄板105的低压侧设有低压侧板(支承肋)103。所述高压侧板104及低压侧板103作为对薄板105进行支承的引导板而装配于壳体102。
在这样的轴封100中,在旋转轴101停止时薄板105的前端以规定的预负荷与旋转轴101接触,不过在旋转轴101旋转时在动压效果的作用下上浮力作用于薄板105上,因此该薄板105的前端从旋转轴101上浮。由此,在旋转轴101旋转时薄板105和旋转轴101成为非接触状态,从而防止各薄板及旋转轴的磨损。
专利文献1:专利第3917993号公报
但是,在将旋转轴101安装于大型旋转机械上时,难以从其端部插入安装轴封100。因此,从组装容易的观点考虑,沿旋转轴101的外周环状构成的轴封100作为在周向上分割为2~8个的多个分割环即密封段而构成。通过将所述密封段的周向端部在相邻的密封段彼此连接,由此构成呈圆环状的轴封100。
在将作为多个密封段构成的轴封100设置于旋转轴101的外周时,在邻接的密封段的连接部分即周向端部间形成间隙。工作流体从高压侧区域朝向低压侧区域通过该间隙。即,从高压侧区域朝向低压侧区域形成工作流体的流路。
图10是表示密封段的周向端部的形态的立体图。如上所述利用间隙形成流路,因此在间隙中产生工作流体的流动C。进而,由此产生在高压侧板104和薄板105之间泄漏的流动A及在低压侧板103和薄板105之间泄漏的流动B。在所述泄漏的流动A及B的作用下,密封段的周向端部附近的薄板105间的压力分布变得不稳定。因此,克服上浮力而作用将薄板105朝向旋转轴101侧按压的按压力。而且,由于产生该按压力而将薄板105的上浮力105抵消,因此薄板105的上浮特性下降。其结果是,无法在薄板105和旋转轴101外周形成适当间隙。因此,存在在高旋转时的薄板105和旋转轴101的接触作用下,薄板105及旋转轴101磨损的问题。
相对于此,在上述专利文献1所述的轴封中,将轴封的分割部附近(密封段的周向端部附近)的间隙设定为比除分割部附近之外的周向的其他间隙大,由此使压力分布适当,从而使施加于薄板105上的按压力降低。但是,即便如此有时仍然无法恢复薄板105的上浮特性。尤其是,在旋转轴101高旋转时产生薄板105和旋转轴101的接触,从而导致薄板105及旋转轴101磨损。
发明内容
本发明正是鉴于如此的课题而提出的,其目的在于提供一种能够在密封段的周向端部附近在旋转时避免薄板与旋转轴接触,防止各薄板及旋转轴的磨损,有效地抑制工作流体泄漏的轴封及具有该轴封的旋转机械。
为了解决所述课题,该发明提出了以下的手段。
本发明提供一种轴封,通过将多个密封段沿旋转轴的周向呈环状配置而构成,其中,各密封段具有:多个薄板,其沿着旋转轴的周向配置;侧板,其将所述多个薄板从轴向的两侧夹入;保持环,其保持所述多个薄板的基端及所述侧板的基部,所述薄板的前端比所述侧板的前端朝向所述旋转轴突出,连接相邻的所述密封段彼此的周向端部附近的所述薄板的所述前端的突出量设定为小于所述密封段的周向中央部的所述薄板的所述前端的突出量。
根据如此特征的轴封,在由于流体泄漏而压力分布变得不稳定的密封段的周向端部附近,将薄板的前端的突出量设定为较小,因此即使在旋转时按压力作用于该薄板上而使该薄板的上浮特性下降,也能够防止薄板的前端与旋转轴接触。
所述周向端部附近的所述薄板的所述突出量随着从所述密封段的周向内侧朝向所述周向端部而逐渐减小。
在此,基于流体泄漏的压力分布在密封段的周向端部成为最不稳定的状态,随着朝向周向内侧而逐渐消除。因而,在薄板上产生的按压力也在密封段的周向端部成为最大且随着朝向周向内侧而变小。另一方面,为了防止工作流体泄漏,在旋转时使薄板的前端和旋转轴的外周面的间隔即密封间隙大并不是优选的。
相对于此,在本发明中,由于薄板的突出量设定为随着从密封段的周向内侧朝向周向端部而逐渐变小,因此在旋转时相对于薄板产生了按压力时,能够维持该薄板的前端和旋转轴的非接触,且将密封间隙维持为最小限,有效地抑制工作流体从高压侧朝向低压侧泄漏。
所述周向端部附近的将所述薄板的所述突出量设定为小的区域是上浮力相对于所述周向中央部相对地降低的区域。
根据如此特征的轴封,在上浮力相对于周向中央部相对地降低的区域即在旋转时按压力作用于薄板的区域中,通过使薄板的突出量较小,能够在轴封的周向整个区域上维持薄板的前端和旋转轴的非接触,且同时将密封间隙抑制为最小限,从而有效地防止工作流体从高压侧朝向低压侧泄漏。
所述旋转轴停止时的各所述薄板的突出量设定为使所述旋转轴旋转时的各所述薄板的所述突出量变得相等。
由此,在旋转轴旋转时,在轴封的周向整个区域上密封间隙变得均匀。因而,能够使周向整个区域的压力分布均匀,从而能够提高轴封的工作流体泄漏防止效果。
本发明的旋转机械将上述任意之一的轴封沿所述旋转轴的外周配置。
根据如此特征的旋转机械,由于具有上述轴封,因此能够防止薄板的前端与旋转轴接触。
发明效果
根据本发明的轴封及旋转机械,由于将密封段的周向端部附近的薄板的前端的突出量设定为较小,因此即使在旋转时薄板的上浮特性下降,也能够防止该薄板的内周侧端部与旋转轴接触。因而,能够防止各薄板及旋转轴的磨损,另外,有效地抑制工作流体的泄漏。
附图说明
图1是实施方式的燃气轮机(旋转机械)的概略构成图。
图2是从旋转轴的轴向观察到的轴封的概略构成图。
图3是包括旋转轴的轴线在内的截面的密封段的截面图。
图4是从旋转轴的轴向观察到的密封段的概略构成图。
图5是从旋转轴的轴向观察到的相邻的密封段彼此的周向端部附近的示意图。
图6A是用于说明密封段的周向中央的薄板的动作的图。
图6B是用于说明密封段的周向中央的薄板的动作的图。
图7A是说明密封段的周向端部的薄板的动作的图。
图7B是说明密封段的周向端部的薄板的动作的图。
图8是说明利用机械研磨来设定突出量减少区域的突出量的方法的图。
图9是表示轴封的构成的一例的立体图。
图10是表示密封段的周向端部的形态的立体图。
具体实施方式
以下,参照附图详细地说明本发明的实施方式。还有,在本实施方式中,表示将轴封10应用于燃气轮机(旋转机械)1中的例。图1是实施方式的燃气轮机1的概略构成图。
图1所示的燃气轮机1具有压缩机2、燃烧器3、叶轮机4和旋转轴5。压缩机2将多量的空气取入内部并压缩。燃烧器3使燃料混合于由压缩机2压缩的空气并使它们燃烧。叶轮机4将在燃烧器3中产生的燃烧气体导入其内部并且将燃烧气体的热能转换为旋转能量而转动。旋转轴5将叶轮机4转动的动力的一部分传递给压缩机2而使压缩机2转动。
在如此构成的燃气轮机1中,叶轮机4通过将燃烧气体吹给在旋转轴5设置的动翼7而将燃烧气体的热能转换为机械性旋转能量并产生动力。在该叶轮机4上除了旋转轴5侧的多个动翼7之外还在叶轮机4的外壳8侧设有多个静翼6。所述动翼7和静翼6在旋转轴5的轴向上交替排列。
动翼7承受在旋转轴5的轴向上流动的燃烧气体的压力而使旋转轴5旋转,被赋予旋转轴5上的旋转能量从轴端被取出而利用。在静翼6和旋转轴5之间设有用于使从高压侧向低压侧泄漏的燃烧气体的泄漏量降低的轴封10。
压缩机2利用旋转轴5与叶轮机4同轴相连,利用叶轮机4的旋转压缩外气并将压缩空气供给于燃烧器3。在压缩机2中也与叶轮机4同样地,在旋转轴5设有多个动翼7,在压缩机2的外壳9侧设有多个静翼6。动翼7和静翼6在旋转轴5的轴向上交替排列。在静翼6和旋转轴5之间,也设有用于使从高压侧向低压侧泄漏的压缩空气的泄漏量降低的轴封10。在压缩机2的外壳9的支承旋转轴5的轴承部9a及叶轮机4的外壳8的支承旋转轴5的轴承部8a中,也设有用于防止压缩空气或燃烧气体从高压侧向低压侧泄漏的轴封10。
还有,本实施方式的轴封10并不限定为应用于燃气轮机1,例如还能够广泛地被采用于蒸汽叶轮机、压缩机、水轮机、冷冻机、泵等大型流体机械之类的利用轴的旋转和流体的流动的关系将能量转换为功的所有旋转机械。进而,轴封10也能够用于抑制旋转轴5的轴向的流体的流动。
参照附图如下说明如上所述构成的在燃气轮机1设置的轴封10的构成。图2是从旋转轴5的轴向观察到的轴封10的概略构成图。从组装容易的观点考虑,该轴封10通过将圆弧状延伸的密封段11沿上述燃气轮机1的旋转轴5周向呈环状配置多个(在本实施方式中,是8个)而构成。在如此配置的相邻的密封段11的周向端部12间形成有间隙t。
参照图3及图4说明各密封段11的构成。图3是包括旋转轴5的轴线在内的截面的密封段11的截面构成图,图4是从旋转轴5的轴向观察到的密封段11的构成图。还有,在图3中,纸面左侧是高压侧,纸面右侧是低压侧。
各密封段11被插入壳体(相当于静翼6、动翼7及轴承部8a、9a)30,为了防止旋转轴5和壳体30之间的环状空间的工作流体的泄漏而设置。如图3所示,该密封段11由多个薄板20、保持环21、22、高压侧板23和低压侧板24构成。多个薄板20在旋转轴5的周向上相互空开微少间隔而多重地排列,且由金属构成。保持环21、22以在薄板20的基端从两侧夹持薄板20的方式形成为U字型。高压侧板23的基部由薄板20的与高压侧区域对置的一侧缘和保持环21夹入。低压侧板24的基部由薄板20的与低压侧区域对置的另一侧缘和保持环22夹入。
在如此构成的轴封10中,如图3所示,薄板20由与基端的宽度(旋转轴5的轴向的宽度)相比内周侧的宽度(旋转轴5的轴向的宽度)窄的大致T字型的薄钢板构成。在薄板20的宽度变窄的位置,在其两方的侧缘形成有切口部20a、20b。
多个薄板20以沿旋转轴5的轴向成为同一宽度的方式重叠。所述多个薄板20在其基端例如被实施焊接而相互被固定连结。
薄板20在旋转轴5的周向具有由其板厚确定的规定的刚性。进而,薄板20以相对于薄板20和旋转轴5的旋转方向而与旋转轴5的周面所成的角为锐角的方式安装于保持环21、22。
高压侧板23及低压侧板24的外周侧的旋转轴5的轴向的宽度以比其他位置宽的方式设有台阶部23a、24a。台阶部23a、24a分别嵌入薄板20的切口部20a、20b。
保持环21在与多个薄板20的基端的一侧缘(高压侧)面对的面具有槽21a。同样地,保持环22在与多个薄板20的基端的另一侧缘(低压侧)面对的面具有槽22a。多个薄板20的基端侧的一侧缘(高压侧)嵌入保持环21的槽21a。同样地,多个薄板20的基端侧的另一侧缘(低压侧)嵌入保持环22的槽22a。由此,各薄板20被固定于保持环21、22。
在壳体30的内周壁面形成有环状的槽31。该环状的槽31以在旋转轴5的轴向上使外周侧的宽度比内周侧的宽度宽的方式在与薄板20的侧缘对置的侧面设有台阶。保持环21、22的朝向内周侧的面与该台阶的朝向外周侧的面抵接,在壳体30的槽31内嵌入有薄板20、保持环21、22、高压侧板23及低压侧板24。
在如此嵌入壳体30的轴封10中,薄板20的前端比高压侧板23向旋转轴5侧突出。
在本实施方式中,如图4所示,在密封段11的周向端部12附近的区域W配置的薄板20与在周向中央配置的薄板20相比,薄板20的前端从高压侧板23突出的突出量L形成为较短。
从旋转轴5的轴向观察到的相邻的密封段11的周向端部12附近表示于图5所示的示意图。如该图5所示,在各密封段11的周向端部12附近的规定区域(接触力减少区域)W,突出量L设定为较小。
尤其是,在本实施方式中,接触力减少区域W的薄板20设定为突出量L随着从密封段11的周向内侧朝向周向端部12而逐渐变小。从旋转轴5的轴向观察到的突出量减少区域W的多个薄板20的前端所呈的形状为大致圆弧形状。
在旋转轴5停止时,上述区域W以外的部位的薄板20的前端以与旋转轴5的外周面抵接的方式朝向旋转轴5侧突出,因此在旋转轴5的外周面赋予由薄板20产生的预负荷。在配置于上述区域W的薄板20中,由于突出量L设定为较小,因此预负荷比上述区域W以外的部位小。另外,在旋转轴5停止时并不是其前端一定与旋转轴5的外周面接触。即,在薄板20的前端和旋转轴5之间也可以形成有间隙。
上述接触力减少区域W优选设定在各密封段11的从周向端部12朝向周向内侧约5~50mm的范围。进而,该突出量减少区域W的突出量L的大小优选设定在约0~5mm的范围。
在本实施方式中,使用只是在上述突出量减少区域W配置的薄板20与其他区域相比在长度上不同的结构来组装密封段11,由此构成为该突出量减少区域W中的薄板20的前端的突出量L小。此时,以突出量L随着从密封段11的周向内侧朝向周向端部12而逐渐变小的方式对应于各薄板20的配置部位来分别选择其长度。
说明如上所述构成的轴封10的动作。首先,使用图6A及图6B说明在各密封段11的周向中央即离开周向端部12的部位配置的薄板20的动作。
如图6A所示,在从高压侧区域朝向低压侧区域的工作流体的气体压力施加于各薄板20上的情况下,相对于各薄板20,形成如下的气体压力分布40a:在位于前端且高压侧的角部r1,气体压力最高,且气体压力朝向对角的角部r2而徐徐地减弱。还有,在图3中薄板20呈T字型形状,不过在图6A及图6B中为了便于说明,只图示了产生挠曲的长方形部分,省略了其他部分的图示。
如图6B所示的沿旋转轴5的周向的截面图所示,将薄板20的面对旋转轴5的面设为下表面20q,将其里侧设为上表面20p。而且,从高压侧区域朝向低压侧区域的气体压力施加于各薄板20,在形成如图6A所示的气体压力分布40a时,调整气体压力,使得施加于沿各薄板20的截面的任意位置上的上表面20p上的气体压力小于施加于下表面20q上的气体压力。
此时,从高压侧区域朝向低压侧区域流动的工作流体g从高压侧板23和旋转轴5的外周面之间流入。而且,如图6A所示,工作流体g在旋转轴5的外周面和薄板20的前端之间流动,并且沿各薄板20的上表面20p及下表面20q,从角部r1向角部r2的方向放射状流动。通过工作流体g如此流动,低压的区域朝向薄板20的基端扩展。因此,如图6B所示,垂直地施加于各薄板20的上表面20p及下表面20q上的气体压力分布40b、40c越接近薄板20的前端越大,并且越朝向薄板20的基端越小。
该上表面20p及下表面20q的各自的气体压力分布40b、40c成为大致相等的形状,不过以相对于旋转轴5的周面的角度成为锐角的方式配置各薄板20。因此,上表面20p及下表面20q的各气体压力分布40b、40c的相对位置偏离。因而,在从薄板20的基端朝向前端的任意的点P的上表面20p及下表面20q的气体压力上产生差。即,在薄板20中,施加于下表面20q上的气体压力大于施加于上表面20p上的气体压力。由此,在使薄板20的前端从旋转轴5浮起的方向上产生上浮力FL。
如以上所述,在各密封段11的周向中央,在各薄板20的上表面20p及下表面20q间产生压力差,由此上浮力FL作用于各薄板20上。由此,以薄板20的前端从旋转轴5的外周面上浮的方式变形。即,在旋转轴5停止时薄板20的前端以规定的预负荷与旋转轴5的周面接触,在旋转轴5旋转时在薄板20的前端作用上浮力FL。因此,薄板20从旋转轴5上浮而成为非接触状态,形成规定的密封间隙。
接着,使用图7A及图7B说明各密封段11的周向端部12附近的薄板20的动作。
在该周向端部12附近,工作流体g从在相邻的密封段11彼此的周向端部12间形成的间隙t流入,因此气体压力在压力分布上产生紊乱。
即,施加相对于各薄板20从高压侧区域朝向低压侧区域的气体压力,如图7A所示形成气体压力分布50a时,施加于沿各薄板20的截面的任意位置的上表面20p上的气体压力大于施加于下表面20q上的气体压力。
更详细地说,从高压侧区域朝向低压侧区域流动的工作流体g从间隙t之间流入,如图7A所示,从薄板20的高压侧的侧缘整个区域沿各薄板20的上表面20p及下表面20q在轴向上并行流动,然后,在薄板20内部变化为朝下的流动,向低压侧区域流出。
通过工作流体g如此流动,低压的区域朝向薄板20的前端扩展。因此,如图7B所示,垂直施加于各薄板20的上表面20p及下表面20q上的气体压力分布50b、50c越接近薄板20的前端越小并且越朝向薄板20的基端越大。
该上表面20p及下表面20q的各自的气体压力分布50b、50c成为大致相等的形状,不过以相对于旋转轴5的外周面的角度成为锐角的方式配置各薄板20。因此,所述上表面20p及下表面20q的各气体压力分布50b、50c的相对位置偏离。因而,在从薄板20的基端朝向前端的任意的点P的上表面20p及下表面20q的气体压力上产生差。即,在薄板20中,施加于上表面20p上的气体压力大于施加于下表面20q上的气体压力,产生将薄板20朝向旋转轴5侧按压的按压力Fd。
于是,在各密封段11的周向端部12,按压力Fd作用于各薄板20。由此,作用于薄板20上的上浮力FL被抵消,该薄板20的上浮特性下降。
关于这一点,在本实施方式的轴封10中,即使在密封段11的周向端部12附近产生按压力Fd,薄板20的上浮特性下降,各薄板20的前端也不会与旋转轴5接触。
即,在本实施方式中,在压力分布变得不稳定的密封段11的周向端部12附近,薄板20的前端的突出量L设定为较小。因而,即使在旋转轴5旋转时对薄板20作用朝向旋转轴5的按压力Fd,薄板20的前端也不会到达旋转轴5的外周面。由此,能够防止各薄板20及燃气轮机1的旋转轴5的磨损及发热,实现所述构件的长寿命化。
在此,上述压力分布在密封段11的周向端部12成为最不稳定的状态,且随着朝向周向内侧而徐徐地消除。因而,在薄板20上产生的按压力Fd也在密封段11的周向端部12成为最大,且随着朝向周向内侧而变小。另一方面,为了防止工作流体从高压侧朝向低压侧泄漏,旋转时的密封间隙增大并不是优选的。
相对于此,在本发明中,薄板20的突出量L设定为随着从密封段11的周向内侧朝向周向端部12而逐渐变小。由此,在旋转时相对于接触力减少区域W的薄板20作用按压力Fd而使上浮特性下降时,能够维持该薄板20的前端和旋转轴的非接触,并且使密封间隙为最小限,可靠地防止工作流体从高压侧朝向低压侧泄漏。
另外,上述按压力Fd因轴封10的直径或高压侧区域和低压侧区域的压力差而不同,不过在各密封段11的从周向端部12沿周向约5~50mm的范围产生。关于这一点,在本实施方式中,突出量减少区域W的范围设定为各密封段11的从周向端部12沿周向约5~50mm的范围。即,对应于上述按压力Fd作用而上浮特性下降的范围,来设定突出量减少区域W的范围。
于是,仅仅是使旋转轴5旋转时在薄板20中上浮特性下降的范围的该薄板20的突出量设定为较小。因此,在轴封10的周向整个区域,能够维持薄板20的前端和旋转轴5的非接触且同时使密封间隙为最小限,有效地抑制工作流体泄漏。
以上,详细地说明了本发明的实施方式,不过只要不脱离本发明的技术思想,则并不限定于这些实施方式,也能够进行些许的设计变更等。
例如,在设定各薄板20的突出量L时,也可以独立地设定停止时的各所述薄板20的突出量L,以使在旋转轴5旋转时密封段11的所有薄板20的突出量L变得相等。
即,在旋转轴5旋转时,在各密封段11的薄板20中,对应于其配置部位,上浮力FL及按压力Fd进行作用。把握如此的上浮力FL及按压力Fd作用时的各薄板20的上浮特性,以旋转时的各薄板20的突出量L变得相等的方式独立地设定薄板20的长度尺寸,由此在旋转时轴封10的周向整个区域中能够使薄板20的前端和旋转轴5的距离均匀。由此,在轴封10的周向整个区域,能够维持薄板20的前端和旋转轴5的外周面的非接触,且同时可靠地防止工作流体从高压侧朝向低压侧泄漏。
从旋转轴5的轴向配置在突出量减少区域W的薄板20的前端所呈的形状如实施方式所述优选形成为大致圆弧状,不过并不限定于此。例如,也可以是直线状,也可以是其他形状。即,突出量减少区域W的薄板20的突出量L只要小于该突出量减少区域W以外的区域的薄板20的突出量L,则可以是任意的形状。由此,能够防止在旋转轴5旋转时薄板20的前端与旋转轴5的外周面接触。
还有,在实施方式中,使用只是在突出量减少区域W配置的薄板20在长度上不同的结构来组装密封段11,由此构成为该突出量减少区域W中的薄板20的前端的突出量L小,不过并不限定于此。例如,也可以在使用长度全都相同的薄板20组装了密封段11后,如图8所示,从所述密封段11的内周侧相对于突出量减少区域W的薄板20组进行机械研磨等。由此,也能够容易地形成突出量L随着从密封段11的周向内侧朝向周向端部12而逐渐变小的轴封10。
产业上的可利用性
根据本发明的轴封及旋转机械,能够防止薄板及旋转轴的磨损,有效地抑制工作流体的泄漏。
符号说明
1燃气轮机(旋转机械)
5旋转轴
10轴封
11密封段
12周向端部
20薄板
23高压侧板(侧板)
24低压侧板(侧板)
100轴封
101旋转轴
102壳体
103低压侧板
104高压侧板
105薄板
L突出量
t间隙
W突出量减少区域
Fd按压力
FL上浮力

Claims (5)

1.一种轴封,通过将多个密封段沿旋转轴的周向呈环状配置而构成,其中,
各密封段具有:
多个薄板,其沿着旋转轴的周向配设;
侧板,其将所述多个薄板从轴向的两侧夹入;
保持环,其保持所述多个薄板的基端及所述侧板的基部,
所述薄板的前端比所述侧板的前端朝向所述旋转轴突出,
连接相邻的所述密封段彼此的周向端部附近的所述薄板的所述前端的突出量设定为小于所述密封段的周向中央部的所述薄板的所述前端的突出量。
2.如权利要求1所述的轴封,其中,
所述周向端部附近的所述薄板的所述突出量随着从所述密封段的周向内侧朝向所述周向端部而逐渐减小。
3.如权利要求1或2所述的轴封,其中,
所述周向端部附近的将所述薄板的所述突出量设定为小的区域是上浮力相对于所述周向中央部相对地降低的区域。
4.如权利要求1~3中任一项所述的轴封,其中,
所述旋转轴停止时的各所述薄板的突出量设定为使所述旋转轴旋转时的各所述薄板的所述突出量变得相等。
5.一种旋转机械,其中,
将权利要求1~4中任一项所述的轴封沿所述旋转轴的外周配置。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104126088A (zh) * 2012-03-08 2014-10-29 三菱重工业株式会社 轴密封装置
CN107110363A (zh) * 2014-12-16 2017-08-29 三菱日立电力系统株式会社 轴密封机构
CN107110364A (zh) * 2014-12-16 2017-08-29 三菱日立电力系统株式会社 轴密封机构
CN109073087A (zh) * 2016-05-09 2018-12-21 三菱日立电力系统株式会社 密封段及旋转机械
CN109073088A (zh) * 2016-05-09 2018-12-21 三菱日立电力系统株式会社 密封段及旋转机械
CN111601992A (zh) * 2018-02-19 2020-08-28 三菱日立电力系统株式会社 密封段及旋转机械

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITFI20120210A1 (it) * 2012-10-15 2014-04-16 Nuovo Pignone Srl "high efficiency low specific speed centrifugal pump"
JP6012505B2 (ja) 2013-02-22 2016-10-25 三菱重工業株式会社 軸シール装置及び回転機械
JP6125412B2 (ja) * 2013-11-22 2017-05-10 三菱重工業株式会社 軸シール装置、回転機械、及び軸シール装置の製造方法
JP6358976B2 (ja) * 2015-02-20 2018-07-18 三菱日立パワーシステムズ株式会社 タービン用シール装置及びタービン、並びにシール装置用の薄板
JP6675262B2 (ja) * 2016-05-09 2020-04-01 三菱日立パワーシステムズ株式会社 シールセグメント及び回転機械
US10450963B2 (en) * 2017-05-02 2019-10-22 Rolls-Royce Corporation Shaft seal crack obviation
US10760442B2 (en) 2018-01-12 2020-09-01 Raytheon Technologies Corporation Non-contact seal with angled land

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1231416A2 (en) * 2001-02-08 2002-08-14 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Shaft seal and gas turbine
CN1573024A (zh) * 2003-05-21 2005-02-02 三菱重工业株式会社 轴密封机构、轴密封机构的组装结构和大型流体机械
JP2005308039A (ja) * 2004-04-20 2005-11-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 軸シール用部材及び軸シール機構及び大型流体機械
WO2008004590A1 (fr) * 2006-07-06 2008-01-10 Eagle Industry Co., Ltd. Dispositif de scellement de brosse

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9801864D0 (en) * 1998-01-30 1998-03-25 Rolls Royce Plc A seal arrangement
JP4009555B2 (ja) * 2003-05-20 2007-11-14 イーグル・エンジニアリング・エアロスペース株式会社 板ブラシシール装置
JP3993536B2 (ja) * 2003-06-20 2007-10-17 三菱重工業株式会社 軸シールの製造方法、軸シール、軸シール部材及び軸シールを用いた回転機械
DE102004020378A1 (de) * 2004-04-23 2005-11-10 Alstom Technology Ltd Lamellendichtung, insbesondere für eine Gasturbine, sowie Verfahren zu deren Herstellung
JP3917993B2 (ja) 2004-08-10 2007-05-23 三菱重工業株式会社 軸シール機構及び軸シール機構をステータに取り付ける構造並びにこれらを備えたタービン。
GB0613989D0 (en) * 2006-07-14 2006-08-23 Rolls Royce Plc leaf Seals
JP2009143140A (ja) 2007-12-14 2009-07-02 Canon Inc インクジェットヘッド
JP5118552B2 (ja) * 2008-05-20 2013-01-16 三菱重工業株式会社 回転機械の軸シール装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1231416A2 (en) * 2001-02-08 2002-08-14 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Shaft seal and gas turbine
CN1573024A (zh) * 2003-05-21 2005-02-02 三菱重工业株式会社 轴密封机构、轴密封机构的组装结构和大型流体机械
JP2005308039A (ja) * 2004-04-20 2005-11-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 軸シール用部材及び軸シール機構及び大型流体機械
WO2008004590A1 (fr) * 2006-07-06 2008-01-10 Eagle Industry Co., Ltd. Dispositif de scellement de brosse

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104126088A (zh) * 2012-03-08 2014-10-29 三菱重工业株式会社 轴密封装置
CN104126088B (zh) * 2012-03-08 2016-06-08 三菱日立电力系统株式会社 轴密封装置
CN107110363A (zh) * 2014-12-16 2017-08-29 三菱日立电力系统株式会社 轴密封机构
CN107110364A (zh) * 2014-12-16 2017-08-29 三菱日立电力系统株式会社 轴密封机构
CN107110363B (zh) * 2014-12-16 2019-01-01 三菱日立电力系统株式会社 轴密封机构
US10190433B2 (en) 2014-12-16 2019-01-29 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Shaft sealing mechanism
CN109073087A (zh) * 2016-05-09 2018-12-21 三菱日立电力系统株式会社 密封段及旋转机械
CN109073088A (zh) * 2016-05-09 2018-12-21 三菱日立电力系统株式会社 密封段及旋转机械
US10876481B2 (en) 2016-05-09 2020-12-29 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Seal segment and rotary machine
CN111601992A (zh) * 2018-02-19 2020-08-28 三菱日立电力系统株式会社 密封段及旋转机械
US11614035B2 (en) 2018-02-19 2023-03-28 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Seal segment and rotating machine

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CN102362107B (zh) 2014-07-02
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US8413992B2 (en) 2013-04-09
WO2010146805A1 (ja) 2010-12-23
US20110316237A1 (en) 2011-12-29
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JP5174241B2 (ja) 2013-04-03
EP2444699A4 (en) 2014-05-07

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