CN103097780B - 轴封机构及具备该轴封机构的旋转机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轴封机构以及具有该轴封机构的旋转机械，即使旋转体的轴封构造的密封体倾斜，也能够防止密封体被保持为倾斜的姿势。本发明的轴封机构具备：设于定子上的收纳体（9）；由在转子的周向上相互隔开微小间隙而重叠的多个薄板密封片（20）构成的密封体（12）；覆盖密封体（12）的轴向一端部（20d）并且板面（17c）被压靠在收纳体（9）的内壁面（9e）上的板状体（17），在板状体（17）的板面（17c）和收纳体（9）的内壁面（9e）的至少一方形成有从径向内侧向外侧延伸且在轴向凹陷的凹部（31）、和在径向内侧比凹部（31）更向另一侧突出的凸部，在凸部与另一方抵接并在所述一方与所述另一方之间形成有与流体高压区域连通的凹坑（X）的情况下，凹部（31）使凹坑（X）和所述流体低压区域连通。

Description

轴封机构及具备该轴封机构的旋转机械

技术领域

本发明涉及将转子与定子的间隙密封并将该间隙分为流体低压区域和流体高压区域的轴封机构以及具备该轴封机构的旋转机械。

本申请基于2010年10月27日在日本提出申请的特愿2010－241001号主张优先权，在此引用其内容。

背景技术

在燃气轮机、蒸汽轮机等旋转机械的转子周围，为了减少从高压侧向低压侧流动的动作流体的渗漏量而设有轴封机构。作为该轴封机构之一例，例如具有在以下的专利文献1中记载的轴封机构。

该轴封机构具备设于旋转机械的定子侧的壳体和被收纳在该壳体中的密封体。壳体在其外壳的内侧具有收纳空间，其收纳空间的开放部朝向转子的外周而形成。密封体由多个薄板密封片构成。

密封体通过将多个薄板密封片以各自的厚度方向朝向转子的周向的方式相互隔开微小间隙重叠而构成。各薄板密封片以其径向内侧端比其径向外侧端更靠转子的旋转方向侧的方式倾斜配置。另外，其径向外侧端侧相互连结，并且径向内侧端成为自由端。

该密封体的径向外侧被壳体收纳支承，使密封体的径向内侧从壳体的开放部向转子的外周延伸。

在这样概略构成的轴封机构中，虽然各薄板密封片的径向内侧在转子静止时与转子接触，但当转子旋转时，利用由转子的旋转而产生的动压力效果，从转子的外周浮起而成为与转子非接触的状态。因此，在该轴封机构中，抑制了各薄板密封片的磨损，密封寿命延长。

在上述专利文献1记载的轴封机构中，利用低压侧侧密封板将密封体的流体低压区域侧的轴向一端部覆盖。利用高压侧侧密封板将密封体的流体高压区域侧的轴向另一端部覆盖。而且，通过调节这些低压侧侧密封板及高压侧侧密封板的径向尺寸，规定轴向一端部的下游侧空间及轴向另一端部的上游侧空间的大小，以辅助上述的动压力效果产生的浮起力的方式设定微小间隙的气体压力分布。

在上述轴封机构中，密封体等以具有游隙的状态被收纳在壳体中，利用流体的压差使密封体在收纳空间中沿轴向进行位移，覆盖密封体的一端部的低压侧侧密封板被压靠于壳体。即，上述的密封体的上游侧空间及下游侧空间的大小以低压侧侧密封板被压靠于壳体的状态为前提来设计。

专利文献1：专利第3616016号公报

但是，在上述轴封机构中，有时因混入于壳体的收纳空间中的尘埃或者密封体侧的部件及壳体的制造误差等，限制了密封体的径向外侧在轴向的位移。该情况下具有如下问题，即，当流体的压力作用时，密封体的径向内侧成为向流体低压区域侧倾斜的姿势，低压侧侧密封板的端部和壳体线状地紧密贴合而形成与流体高压区域连通的凹坑，在该凹坑中充满高压流体，密封体以倾斜的姿势被按压保持于壳体。

发明内容

本发明是鉴于这种情况而设立的，其目的在于提供一种轴封机构，即使密封体成为倾斜的姿势，也可防止密封体被保持为倾斜的姿势。

为了实现上述目的，本发明采用了以下的方式。

（1）本发明的轴封机构，将环绕旋转机械的转子的外周的定子与所述转子的间隙密封，将所述间隙分为所述转子的轴向一侧的流体低压区域和轴向另一侧的流体高压区域，其中，所述轴封机构具备：收纳体，其设于所述定子，形成有在周向上延伸的收纳空间，并且，所述收纳空间的开放部朝向所述转子的外周而形成；密封体，其由在所述转子的周向上相互隔开微小间隙而重叠的多个薄板密封片构成，径向外侧端侧被收纳在所述收纳体的收纳空间，使径向内侧端从所述开放部向所述转子的外周延伸；板状体，其覆盖所述密封体的所述轴向一端部，并且，利用所述流体的压力将朝向所述轴向一侧的板面压靠在与所述轴向相对的所述收纳体的内壁面上；凹凸部，其形成在所述板状体的板面和所述收纳体的内壁面的至少一方，具有从所述径向内侧向外侧延伸且向所述轴向凹陷的凹部、和在所述径向内侧比所述凹部更向另一侧突出的凸部，所述凹凸部在所述凸部与所述另一方抵接而在所述一方与所述另一方之间形成有与所述流体高压区域连通的凹坑的情况下，所述凹部使所述凹坑和所述流体低压区域连通。

根据该构成，在板状体的板面与收纳体的内壁面之间形成有与流体高压区域连通的凹坑的情况下，凹部使凹坑和流体低压区域连通，因此，密封体向流体低压区域侧倾斜而在板面与内壁面之间形成凹坑，即使流体从流体高压区域流入该凹坑，流体也会经由凹部向流体低压区域流动。

由此，高压流体不会充满形成在板面与内壁面之间的凹坑，能够防止密封体倾斜的姿势被一直保持。

（2）在上述（1）所述的轴封机构中，在所述板状体的板面和所述收纳体的内壁面的至少一方具备形成于所述径向外侧且相对于所述凹部在所述轴向上突出的突出部，所述突出部在将所述板面压靠在所述内壁面的情况下，与所述剩余一方紧密贴合而将所述流体高压区域和所述流体低压区域的连通截断。

根据该构成，由于在板面被压靠在内壁面的情况下，将流体高压区域和流体低压区域的连通截断，故而在密封体的倾斜姿势被解除的情况下，将流体低压区域和流体高压区域的连通截断。由此，在密封体倾斜的姿势下，能够抑制密封体倾斜的姿势被保持不变，而在密封体的倾斜姿势被解除的情况下，能够将流体低压区域和流体高压区域的连通截断，确保所设计的密封性能。

（3）在上述（1）或（2）所述的轴封机构中，所述凹部具备从所述径向内侧向外侧延伸的径向延伸槽。

根据该构成，能够比较简单地形成凹部和凸部。具备

（4）在上述（3）所述的轴封机构中，所述凹部比所述径向延伸槽更靠所述径向外侧形成且在所述周向上延伸而与所述径向延伸槽连通的周向延伸槽。

根据该构成，由于凹部遍及周向的较大范围形成，故而能够与在非特定部位形成的凹坑对应而容易地使凹坑和流体低压区域连通。

（5）在上述（1）～（4）中任一方面所述的轴封机构中，所述凹凸部仅在所述板状体的板面和所述收纳体的内壁面的一方形成。

根据该构成，由于凹凸部仅在板状体的板面和收纳体的内壁面的一方形成，故而能够抑制形成凹凸部的时间及劳力。

（6）在上述（1）～（5）中任一方面所述的轴封机构中，所述凹凸部仅在所述板状体的板面形成。

根据该构成，由于仅在板状体的板面形成凹凸部，故而与在收纳体的内壁面形成凹凸部的情况相比，能够容易地形成凹凸部。另外，通过仅更换已有的轴封机构的板状体就能够得到本发明的构成。

（7）在上述（1）～（5）中任一方面所述的轴封机构中，所述凹凸部仅在所述收纳体的内壁面形成。

根据该构成，由于仅在收纳体的内壁面形成凹凸部，故而与在板状体是形成凹凸部的情况相比，能够比较容易地确保形成了凹凸部后的刚性，能够提高凹凸部的形状（例如凹部的范围及宽幅）的自由度。

（8）在上述（1）～（4）中任一方面所述的轴封机构中，所述凹凸部在所述板状体的板面和所述收纳体的内壁面双方形成，双方的所述凸部相互抵接。

根据该构成，由于在板状体的板面和收纳体的内壁面双方形成有凹凸部，故而能够减小双方的凹部的深度，另一方面，能够较大地确保凹坑和流体低压区域的连通空间。

（9）本发明的旋转机械，其具备上述（1）～（8）中任一方面所述的轴封机构。

根据该构成，由于具备上述任一方面的轴封机构，故而即使密封体成为倾斜的姿势，也能够抑制薄板密封片的浮起力的降低，能够形成轴封机构为高寿命且维修性优异的旋转机械。

根据本发明的轴封机构，即使密封体成为倾斜的姿势，也能够防止密封体被保持为倾斜的姿势，能够抑制薄板密封片的浮起力的降低。

另外，根据本发明的旋转机械，由于即使密封体成为倾斜的姿势，也能够防止密封体被保持为倾斜的姿势，并且能够抑制薄板密封片的浮起力的降低，故而能够提供轴封机构高寿命、维修性优异的旋转机械。

附图说明

图1是本发明实施方式的燃气轮机（旋转机械）1的概略整体构成图；

图2是图1中的S1－S1线剖面图；

图3是图2中的S2－S2线剖面图；

图4是从轴向一侧向另一侧观察到的本发明实施方式的密封扇形体11的概略图；

图5是图3中的S3－S3线剖面图；

图6是图5中的S4－S4线剖面图；

图7是本发明实施方式的轴封机构10的第一作用说明图；

图8是本发明实施方式的轴封机构10的第二作用说明图；

图9是本发明实施方式的轴封机构10的第三作用说明图；

图10是形成于本发明实施方式的密封扇形体11的微小间隙s的动作流体g的气体压力分布图；

图11是本发明实施方式的密封扇形体11中的薄板密封片20的主要部分剖面图，是表示与旋转轴5的轴向交叉的筒体部22的切断面且用向量表示作用于筒体部22的压力的图；

图12是本发明第二实施方式的轴封机构50的主要部分剖面图，表示与周向交叉的截面；

图13是图12中的S5－S5线剖面图；

图14是图13中的S6－S6线剖面图；

图15是本发明第二实施方式的轴封机构70的主要部分剖面图，表示与周向交叉的断面；

图16是图15中的S8－S8线剖面图；

图17是图16中的S9－S9线剖面图。

标记说明

1：燃气轮机（旋转机械）

2：压缩机（旋转机械）

2A：转子

2B：定子

4：蜗轮（旋转机械）

4A：转子

4B：定子

9：壳体（收纳体）

9a：收纳空间

9d：开放部

9e：内壁面

10、10c、50、70：轴封机构

12：密封体

12c：高压侧端部（一端部）

12d：低压侧端部（另一端部）

17、17A：侧密封板（板状体）

20：薄板密封片

20a：外侧端（径向外侧端）

20b：内侧端（径向内侧端）

30、60：凹凸部

31、61：凹部

31a、61a：径槽（径向延伸槽）

31b、61b：周槽（周向延伸槽）

32、62：凸部

33、63：突出部

X：凹坑

g（g1、g2）：燃烧气体（流体）

s：微小间隙

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

［燃气轮机的构成］

图1是本发明实施方式的燃气轮机（旋转机械）1的概略整体结构图。

如图1所示，燃气轮机1具备：将大量空气取入内部并进行压缩的压缩机（旋转机械）2；将燃料与由该压缩机2压缩后的压缩空气混合而使其燃烧的燃烧器3；将从燃烧器3导入的燃烧气体的热能转换成旋转能的燃气轮机（旋转机械）4。

压缩机2及蜗轮4分别具备以按照一体旋转的方式连结的转子2A、4A、和围绕转子2A、4A的定子2B、4B。另外，在以下的说明中，只要没有特别说明，将转子2A、4A的轴向仅称为“轴向”，将转子2A、4A的周向仅称为“周向”、将转子2A、4A的径向仅称为“径向”。

转子2A、4A具有旋转轴6c、6和在轴向上空开间隔而固定的多个环状动叶片组7c、7。各环状动叶片组7c、7在旋转轴6c、6的外周具有在周向上相互隔开间隔固定的多个动叶片而构成。

定子2B、4B分别具备壳体2b、4b、在壳体2b、4b内在轴向上隔开间隔固定的多个环状静叶片组5c、5。环状静叶片组5c、5在各壳体2b、4b内面具有在周向上相互隔开间隔固定的多个静叶片。在各静叶片的前端形成有轮毂罩，该轮毂罩（定子）在周向连结，整体成为圆环状并围绕在旋转轴6c、6的外周。

该环状静叶片组5c、5在轴向上分别交替地配置有多个环状动叶片组7c、7。

在压缩机2及蜗轮4中，为了防止动作流体（压缩空气或燃烧气体）g从高压侧向低压侧沿轴向漏出，如图1所示，在各环状静叶片组5c、5的轮毂设有轴封机构10c、10。另外，壳体2b、4b在支承旋转轴6c、6的轴承部（定子）2c、4c，为了防止动作流体g从高压侧向低压侧漏出，设有轴封机构10c、10。

以下，对蜗轮4的轴封机构10的实施方式进行说明。另外，以下对蜗轮4的轴封机构10进行说明，但由于压缩机2的轴封机构10c也基本上为同样的结构，故而省略该说明。

［轴封机构的第一实施方式］

图2是图1中的S1－S1线剖面图，图3是图2中的S2－S2线剖面图。

如图2所示，蜗轮4的轴封机构10通过在分别被环状静叶片组5的轮毂罩和轴承部4c的内周面支承的圆环状的壳体9内，沿周向配置有多个（本实施方式中为八个）圆弧状延伸的密封扇形体11而构成。

壳体9沿旋转轴6的外周在整个周向延伸（参照图2），形成有圆环状的收纳空间9a。如图3所示，壳体9的收纳空间9a与周向交叉的截面轮廓为T形，将在径向外侧较大地形成宽度尺寸（轴向）的外侧空间9b、和在径向内侧较小地形成宽度尺寸的内侧空间9c连通。而且，该内侧空间9c的开放部9d朝向径向内侧的旋转轴6的外周。

如图3所示，密封扇形体11包括：由多个薄板密封片20构成的密封体12（参照图4）；形成截面コ形且保持多个薄板密封片20的保持环13、14；配置在多个薄板密封片20的壳体9侧的背面衬垫15；以从轴向夹着密封体12的方式设置的侧密封板16、17。

图4是从轴向一侧向另一侧观察到的密封扇形体11的概略图。

如图4所示，密封体12重叠多个薄板状的薄板密封片20（参照图2），将这些多个薄板密封片20的径向外侧端20a侧相互连结。

如图3所示，薄板密封片20是主要由薄钢板形成的部件，从旋转轴6的周向观察，形成为T形（倒T形），使其宽度方向朝向旋转轴6的轴向，换言之，使其厚度方向朝向旋转轴6的周向。

该薄板密封片20具有头部21、宽度尺寸及厚度尺寸形成得比该头部21小的筒体部23、位于头部21与筒体部23之间且宽度尺寸形成得比上述部件小的颈部22。该薄板密封片20在旋转轴6的径向从外侧向内侧依次形成有头部21、颈部22、筒体部23。

多个薄板密封片20将各自的头部21相互焊接而相互连结。另外，多个薄板密封片20的筒体部23可弹性变形，各自的筒体部23的径向内侧端、即该薄板密封片20的径向内侧端20b成为自由端。而且，在旋转轴6停止时，各薄板密封片20的内侧端20b侧以规定的预压力与旋转轴6相接触。

如图4所示，多个薄板密封片20在周向上相互隔开微小间隙s排列。多个薄板密封片20的头部21的厚度尺寸比颈部22及筒体部23的厚度尺寸大，由此，在各自的厚度方向上相互邻接的两个薄板密封片20的筒体部23之间形成有微小间隙s。

由这样的多个薄板密封片20构成的密封体12使将多个各薄板密封片20的筒体部23的侧端部20c聚集起来而形成小口状的高压侧端部（另一端部）12c朝向流体高压区域（轴向另一侧），使将多个筒体部23的侧端部20d聚集起来而形成小口状的低压侧端部12d朝向流体低压区域（轴向一侧）。

保持环13、14都为截面コ形，コ形的内侧构成槽部且在旋转轴6的周向延伸的圆弧状部件。各保持环13、14的槽部的宽度（旋转轴6的径向上的槽部的尺寸）比薄板密封片20的头部21的、径向上的尺寸稍大。薄板密封片20的头部21的流体高压区域侧（轴向另一侧）进入保持环13的槽部内，薄板密封片20的头部21的流体低压区域（轴向一侧）进入保持环14的槽部内。在各保持环13、14的槽部的侧壁与薄板密封片20的头部21之间嵌入有背面衬垫15。由此，多个薄板密封片20的头部21由保持环13、14保持。

侧密封板16、17均使厚度方向朝向轴向，从旋转轴6的轴向观察到的形状为圆弧带状。另外，侧密封板17的径向尺寸比侧密封板16的径向尺寸短。

这些侧密封板16、17具有径向外侧的基体部16a、17a和径向内侧的薄板密封部16b、17b。

基体部16a、17a的厚度（轴向尺寸）比薄板密封部16b、17b的厚度大，基体部16a、17a以薄板密封部16b、17b为基准向轴向突出。

侧密封板16的基体部16a进入薄板密封片20的头部21与筒体部23之间的高压侧凹坑，且被夹入薄板密封片20的颈部22与截面コ形的保持环13的“コ”的臂部前端之间。

这样，侧密封板16的朝向轴向另一侧的板面16c覆盖密封体12中高压侧端部12c的大部分，从轴向看，仅使高压侧端部12c的径向内侧露出。

侧密封板17的基体部17a进入薄板密封片20的头部21与筒体部23之间的低压侧凹坑，且被夹入薄板密封片20的颈部22与截面コ形的保持环13的“コ”的臂部前端之间。

这样，侧密封板17的朝向轴向一侧的板面17c覆盖密封体12的低压侧端部12d中径向外侧的大致一半，从轴向看，使低压侧端部12d的径向内侧的大致一半露出。

如图3所示，该密封扇形体11保持游隙而被收纳在壳体9的收纳空间9a。

更具体地，保持薄板密封片20的头部21的保持环13、14被收纳在收纳空间9a的外侧空间9b，侧密封板16、17和薄板密封片20的筒体部23被收纳在收纳空间9a的内侧空间9c。而且，筒体部23的前端（内侧端20b）从收纳空间9a的开放部9d向旋转轴6突出。

就该密封扇形体11而言，保持环13、14与壳体9的外侧空间9b的壁面相干涉而限制径向的位移，并且侧密封板16、17与壳体9的内侧空间9c的壁面相干涉，将轴向的位移限制在规定的范围。另外，该密封扇形体11被配设在外侧空间9b的弹性体（无图示）向径向内侧施力。

上述的密封扇形体11在使燃气轮机1动作时，利用燃烧气体g的压力向流体低压区域侧位移，如图3所示，侧密封板17的板面17c被压靠在轴向上相对的壳体9（内侧空间9c）的内壁面9e。

在该内壁面9e形成有凹凸部30。

图5是图3中的S3－S3线剖面图，图6是图5中的S4－S4线剖面图。

凹凸部30具有：从径向内侧朝向外侧形成并且向轴向一侧凹陷的凹部31、在径向内侧沿周向连续形成并且相对于凹部31向板面17c侧（轴向另一侧）突出的凸部32。

凹部31具有：从径向内侧向外侧延伸的多个径槽（径向延伸槽）31a、形成在比多个径槽31a更靠径向外侧且在周向上延伸并与各径槽31a连通的周槽（周向延伸槽）31b。

如图5所示，径槽31a的径向尺寸形成为与槽宽尺寸相同程度的尺寸，如图3及图6所示，从比侧密封板17的内周端17d更靠径向内侧的内端31a1向比内周端17d更靠径向外侧的外端31a2延伸。如图5所示，该径槽31a在周向上经由凸部32等间隔地形成有多个。

周槽31b在周向上延伸，将径向外侧划定为突出部33，并且将径向内侧划定为凸部32，分别与径槽31a的外端31a2连通。

突出部33相对于凹部31的底面在轴向突出并且在周向上连续形成，如图3及图6所示，与板面17c中相当于基体部17a的位置相对。该突出部33在轴向上使与轴向交叉的端面形成在与凸部32的端面相同的位置。

如图5所示，凸部32形成圆弧带状，在周向与径槽31a交替形成。

这样的凹凸部30及突出部33，周向上的端部和邻接的另一密封扇形体11的壳体9的凹凸部30连接，凹部31在周向上连通。

接着，主要使用附图7～11对上述的轴封机构10的作用进行说明。

燃气轮机1从停止状态起动时，流体低压区域与流体高压区域的压力差变大，与之成比例，密封扇形体11被燃烧气体g向流体低压区域推压。

此时，从流体低压区域向流体高压区域流动的燃烧气体g除了从密封体12的薄板密封片20的微小间隙s通过之外，如图7所示，经由开放部9d从流体高压区域流入壳体9的收纳空间9a，沿着侧密封板16在内侧空间9c向径向外侧流动而流入外侧空间9b，沿着保持环13、背面衬垫15、保持环14流过外侧空间9b后，沿着侧密封板17的板面17c和内侧空间9c的内壁面9e向径向内侧流动而向流体低压区域流动（用标记g1表示）。另外，在内侧空间9c中向径向外侧流动而到达侧密封板16的基体部16a的燃烧气体g的一部分通过侧密封板16与头部21及筒体部23的间隙、颈部22的间隙、侧密封板17与头部21及筒体部23的间隙（用标记g2表示）。

如图7所示，在密封扇形体11与壳体9的内壁面9e紧密贴合之前，例如，若因混入壳体9的收纳空间9a的尘埃D而限制密封扇形体11的径向外侧的轴向位移时，如图8所示，密封扇形体11的径向内侧（径向内侧端20b）被燃烧气体g推压而向轴向一侧倾斜。

倾斜的密封扇形体11由于其径向内侧被燃烧气体g推压，从而侧密封板17的内周端17与壳体9的内壁面9e（凸部31）线状地紧密贴合。该情况下，在侧密封板17的板面17c与内壁面9e之间形成有随着从径向外侧向内侧前进而成为尖锐状的凹坑X。

从壳体9的开放部9d流入到内侧空间9c的燃烧气体g经由外侧空间9b流入凹坑X后，经由凹部31向流体低压区域流出。具体地，从凹坑X流入周槽31b后，从外端31a2到内端31a1流经径槽31a，再向内侧空间9流出，沿内壁面9e向径向内侧流动而向流体低压区域流出。

若流体低压区域与流体高压区域的压力差增大至规定值以上时，燃烧气体g整体性地推压密封体12及侧密封板16，由此，如图9所示，板面17c和内壁面9e紧密贴合。在该状态下，突出部33与板面17c紧密贴合，由此将在收纳空间9a流动的燃烧气体g1、g2密封。

而且，通过将内壁面9e压靠到板面17c上，密封体12的低压侧端部12d的下游侧空间L（参照图10）成为所设定的大小。

另一方面，侵入各微小间隙s中的燃烧气体g如图10所示地经由微小间隙s沿着相对的上面20P和下面20q从角部r1向角部r2的方向放射状地流动。

即，通过使侧密封板17的径向尺寸比侧密封板16的径向尺寸大，如图9所示，形成在薄板密封片20的内侧端20b，在位于高压侧的角部r1，气体压力最高，朝向对角的角部r2气体压力逐渐减弱的气体压力分布40a。

如图10所示，气体压力分布40a朝向薄板密封片20的外侧端20a，低压的区域扩大。因此，如图10所示，施加在各薄板密封片20的上面20P及下面20q的气体压力分布40b、40c成为越接近薄板密封片20的内侧端20b越增大，且越朝向外侧端20a越减小的三角分布形状。

如图11所示，上面20P及下面20q各自的气体压力分布40b、40c成为大致相等的形状，但由于向旋转轴6的外周的切线方向倾斜而配置有各薄板密封片20，故而这些上面20P及下面20q的各气体压力分布40b、40c的相对位置错开。因此，薄板密封片20的外侧端20a朝向内侧端20b的任意点P的上面20P及下面20q的气体压力产生差值，施加在下面20q的气体压力比施加在上面20P的气体压力更高。由此，在相对于薄板密封片20的内侧端20b从旋转轴6浮起的方向产生浮起力FL。

如上所述，对薄板密封片20作用浮起力FL，对基于动压力效果产生的浮起力进行辅助。

如以上说明，根据本实施方式的轴封机构10，在侧密封板17的板面17c与壳体9的内壁面9e之间形成有与流体高压区域连通的凹坑X的情况下，形成于内壁面9e的凹部31使凹坑X和流体低压区域连通，故而即使密封扇形体11由于混入到与壳体9的收纳空间9a之间的尘埃D而向流体低压区域侧倾斜并形成凹坑X，高压的燃烧气体g也会经由凹坑X而向流体低压区域流动。由此，高压的燃烧气体g不会充满形成在板面17c与内壁面9e之间的凹坑X，能够防止密封扇形体11保持倾斜姿势不变。而且，能够使密封体12的上游侧空间H及下游侧空间L恢复至所设计的大小，能够抑制薄板密封片20的浮起力降低。

另外，在推压板面17c和内壁面9e的情况下，通过突出部33将流体高压区域和流体低压区域的连通截断，故而在密封体12的倾斜被解除的情况下，将流体低压区域和流体高压区域的连通截断。由此，在密封扇形体11倾斜的姿势下，能够抑制密封扇形体11保持倾斜姿势不变，而在姿势的倾斜被解除的情况下，能够确保所设计的密封性能。

另外，由于仅在内壁面9e形成有凹凸部30，故而如后述，与在内壁面9e及板面17c双方形成凹凸部的情况相比，能够减轻劳力及时间。

另外，由于仅在比侧密封板17更厚（轴向尺寸）的壳体9的内壁面9e形成凹凸部30，故而与在板面17c形成凹凸部30的情况相比，能够比较容易地确保形成凹凸部后的刚性。另外，能够提高凹凸部30的形状（凹部31的宽度及深度）的自由度。

另外，由于具备抑制了薄板密封片20的浮起力的降低并长寿命的轴封机构10，故而能够提高燃气轮机的维修性。

另外，周槽31b沿周向延伸且遍及周向的较大范围形成凹部31，故而能够与在非特定部位形成的凹坑X对应而使凹坑X和流体低压区域连通。

另外，在上述的构成中，将密封扇形体11沿周向配置八个而构成轴封机构10，但也可以由单数或八个以外的多个密封扇形体构成轴封机构。

另外，在上述的构成中，周向上的端部和邻接的另一密封扇形体11的壳体9的凹凸部30连续，形成凹部31在周向上连通的构成，但也可以使在周向上相互邻接的密封扇形体11的凹部31隔绝。

［轴封机构的第二实施方式］

接着，使用附图对本发明第二实施方式的轴封机构50进行说明。

图12是轴封机构50的与周向交叉的主要部分剖面图（图13中的S7－S7线剖面图），图13是图12中的S5－S5线剖面图，图14是图13中的S6－S6线剖面图。另外，在图12～图14中，对于与图1～图11相同的构成要素标注同一标记并省略其说明。

相对于轴封机构10仅在壳体9的内壁面9e形成凹凸部30的构成，轴封机构50如图12所示地仅在侧密封板17的板面17c形成有凹凸部60。

如图13所示，凹凸部60具有凹部61和凸部62。

凹部61为与凹部31大致同样的构成，具有从内周端17d向径向外侧放射状地延伸的多个径槽61a、和在比多个径槽61a更靠径向外侧形成并与径槽61a连通的周槽61b。

凸部62成为与凸部32大致同样的构成，在周向上邻接的两个径槽61a之间形成有多个。

在形成有该凹凸部60的板面17c上，在径向外侧形成有沿周向延伸且从周槽31b的底面向内壁面9e突出而划定周槽31b的径向外周侧的突出部63。

在轴向上，突出部63的与轴向交叉的端面形成在与凸部62的端面同一位置。

根据该构成，在密封扇形体11成为向流体低压侧倾斜的姿势且侧密封板17的内周端17d与内壁面9e抵接的情况下，凹部61（径槽61a）使凹坑X和流体低压区域连通。另外，如图13所示，板面17c被压靠在内壁面9e上时，突出部63与内壁面9e紧密贴合，将燃烧气体g1、g2（参照图7、8）密封。

由此，能够得到与上述效果同样的效果。

另外，由于仅在侧密封板17的板面17c形成凹凸部60，故而与壳体9的内壁面9e相比，能够容易地形成凹凸部。另外，通过仅更换现有的轴封机构的侧密封板17就能够得到本发明的结构。

［轴封机构的第三实施方式］

接着，使用附图对本发明第三实施方式的轴封机构70进行说明。

图15是轴封机构70的与周向交叉的主要部分剖面图（图16中的S10－S10线剖面图），图16是图15中的S8－S8线剖面图，图17是图16中的S9－S9线剖面图。另外，在图15～图17中，对于与图1～图14同样的结构要素标注同一标记并省略其说明。

轴封机构70在具备突出部33方面和具备侧密封板17A方面与轴封机构10、50不同。

侧密封板17A与第二实施方式的侧密封板17同样地形成有凹凸部60，但在未形成突出部63这一点上与第二实施方式的侧密封板17不同。即，相对于第二实施方式的侧密封板17的凹部61（周槽61b）一直形成到突出部63的构成，侧密封板17A的凹部61一直形成到侧密封板17A的外末端。

如图15及图16所示，突出部33从内壁面9e向板面17c在轴向上突出与侧密封板17A的凸部62的高度（距凹部31的底面的高度）大致相等的高度。

根据该构成，在密封扇形体11成为向流体低压侧倾斜的姿势且侧密封板17A的内周端17d与内壁面9e抵接的情况下，凹部61使凹坑X和流体低压区域连通。另外，如图15及图17所示，板面17c被压靠至内壁面9e时，突出部33与凹部61的底面紧密贴合，将燃烧气体g1、g2（参照图7、8）密封。

由此，能够得到与上述效果同样的效果。

另外，在侧密封板17A的板面17c形成凹凸部60，而在内壁面9e形成突出部33，故而例如即使因保持环14及壳体9的大小及形状的不同等而对凹凸部及突出部的形成位置产生制约，也能够灵活地应对该制约，能够提高设计的自由度。

另外，在上述的构成中，在侧密封板17A形成凹凸部60、在收纳体9形成突出部33，但也可以在收纳体9形成凹凸部60而省略突出部33，且在侧密封板17形成突出部63。

另外，在上述的实施方式中所示的动作顺序或者各构成部件的诸形状及组合等为一例，在不脱离本发明主旨的范围内，可基于设计要求等进行各种变更。

例如，在上述的实施方式中，将壳体9与定子（轮毂罩、轴承部2c、4c）分体地形成，但也可以一体形成。

另外，在上述各实施方式中，使用了凹凸部30和凹凸部60的一方，但也可以形成为使用凹凸部30、60双方使凸部32、62抵接的构成。通过形成这样的构成，能够较小地形成双方的凹部31、61的深度，并且能够较大地构成凹坑X与低压侧空间的连通空间。

同样地，也可以构成为通过使用突出部33、63双方使突出部33、63相互紧密贴合而截断流体高压区域与流体低压区域的连通的构成。

另外，在上述的各实施方式中，凹凸部30及凹凸部60的形状及构成为一例，不限定于上述的形状及构成。例如，径槽31a不一定将径向尺寸和槽宽尺寸形成为相同程度的尺寸，或者不一定等间隔地形成。同样地，也可以不形成多个径槽31a而仅形成一个。

另外，在上述的各实施方式中，形成为在凹凸部30、70分别设有周槽31b的构成，但也可以省略周槽31b，还可以形成多个。在该情况下，也可以将径槽31a延长到径向外侧。

产业上的可利用性

在燃气轮机、蒸汽轮机等旋转机械中，能够减少从高压侧向低压侧的动作流体的渗漏量。

Claims (10)

1.一种轴封机构，将环绕旋转机械的转子的外周的定子与所述转子的间隙密封，将所述间隙分为所述转子的轴向一侧的流体低压区域和轴向另一侧的流体高压区域，其中，所述轴封机构具备：

收纳体，其设于所述定子，形成有在周向上延伸的收纳空间，并且，所述收纳空间的开放部朝向所述转子的外周而形成；

密封体，其由在所述转子的周向上相互隔开微小间隙而重叠的多个薄板密封片构成，径向外侧端被收纳在所述收纳体的收纳空间，使径向内侧端从所述开放部向所述转子的外周延伸；

板状体，其覆盖所述轴向上的所述密封体的一端部，并且，利用流体的压力将朝向所述轴向一侧的板面压靠在与所述轴向相对的所述收纳体的内壁面上；

凹凸部，其形成在所述板状体的板面和所述收纳体的内壁面的至少一方，具有从所述径向内侧向外侧延伸且朝向所述轴向凹陷的凹部、和在所述径向内侧比所述凹部更向另一方突出的凸部，

所述凹凸部在所述凸部与所述另一方抵接而在所述一方与所述另一方之间形成有与所述流体高压区域连通的凹坑的情况下，所述凹部使所述凹坑和所述流体低压区域连通。

2.如权利要求1所述的轴封机构，其中，

在所述板状体的板面和所述收纳体的内壁面的至少一方具备形成于所述径向外侧且相对于所述凹部在所述轴向上突出的突出部，

所述突出部在将所述板面压靠在所述内壁面的情况下，与所述板状体的板面和所述收纳体的内壁面的另一方紧密贴合而将所述流体高压区域和所述流体低压区域的连通截断。

3.如权利要求1所述的轴封机构，其中，所述凹部具备从所述径向内侧向外侧延伸的径向延伸槽。

4.如权利要求2所述的轴封机构，其中，所述凹部具备从所述径向内侧向外侧延伸的径向延伸槽。

5.如权利要求3或4所述的轴封机构，其中，所述凹部具备比所述径向延伸槽更靠所述径向外侧形成且沿所述周向延伸并与所述径向延伸槽连通的周向延伸槽。

6.如权利要求1～4中任一项所述的轴封机构，其中，所述凹凸部仅在所述板状体的板面和所述收纳体的内壁面的一方形成。

7.如权利要求1～4中任一项所述的轴封机构，其中，所述凹凸部仅在所述板状体的板面形成。

8.如权利要求1～4中任一项所述的轴封机构，其中，所述凹凸部仅在所述收纳体的内壁面形成。

9.如权利要求1～4中任一项所述的轴封机构，其中，所述凹凸部在所述板状体的板面和所述收纳体的内壁面双方形成，双方的所述凸部相互抵接。

10.一种旋转机械，其具备权利要求1～4中任一项所述的轴封机构。