CN105874249A - 密封构造以及旋转机械 - Google Patents

密封构造以及旋转机械 Download PDF

Info

Publication number
CN105874249A
CN105874249A CN201580003408.7A CN201580003408A CN105874249A CN 105874249 A CN105874249 A CN 105874249A CN 201580003408 A CN201580003408 A CN 201580003408A CN 105874249 A CN105874249 A CN 105874249A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fin
face
tectosome
seal
chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201580003408.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105874249B (zh
Inventor
西川丰治
桑村祥弘
大山宏治
田中良典
西本慎
松本和幸
上原秀和
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd filed Critical Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Publication of CN105874249A publication Critical patent/CN105874249A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105874249B publication Critical patent/CN105874249B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/02—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/001—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between stator blade and rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/22—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations
    • F01D5/225—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations by shrouding
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/44—Free-space packings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/44—Free-space packings
    • F16J15/447—Labyrinth packings
    • F16J15/4472—Labyrinth packings with axial path
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/31—Application in turbines in steam turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/70—Shape
    • F05D2250/75—Shape given by its similarity to a letter, e.g. T-shaped

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

提供一种密封构造(2)，对第一构造体(10)和与第一构造体(10)在径向上相对的第二构造体(51)之间的间隙进行密封，具备：周面(4)，形成于第一构造体(10)和第二构造体(51)中的一方，相对于轴线平行；多个密封翅片(5)，朝向周面(4)突出并与周面(4)之间形成空隙(m)，并且在轴线方向上隔开间隔而设置；以及突部(7)，在轴线方向上相邻的一对密封翅片(5)之间形成供经过上游侧的密封翅片(5a)的空隙(mA)后的漏流(SL)再附着的再附着缘(15)，并且形成生成沿着上游侧的密封翅片(5a)朝向第二构造体(51)流动的漩涡(B1)的第一腔(17)和生成对下游侧的密封翅片(5b)的空隙(mB)产生缩流效果的流(B2)的第二腔(18)。

Description

密封构造以及旋转机械
技术领域
本发明涉及在蒸汽涡轮、燃气涡轮等旋转机械中对相对旋转的构造体间的间隙进行密封的密封构造以及具备该密封构造的旋转机械。
本申请基于在2014年1月30日提出的日本特愿2014-015879号要求优先权，将其内容引用于此。
背景技术
在蒸汽涡轮、燃气涡轮等旋转机械中，为了防止蒸汽等工作流体从形成在静止侧与旋转侧之间的间隙泄漏，使用迷宫密封等非接触型的密封构造(例如，参照专利文献1)。作为迷宫密封，已知有直通型和台阶型。
直通型迷宫密封是具有护罩(shroud)和壳体的内周面上的密封翅片(seal fin)，且具有能够从上游侧看到下游侧的构造的密封构造，所述护罩设置于动叶轮的顶端，且形成为与形成旋转机械的外廓的壳体的内周面平行，所述密封翅片朝向动叶轮延伸。
台阶型迷宫密封是如专利文献1所公开的那样，具有壳体的内周面上的朝向动叶轮延伸的密封翅片和设置于动叶轮的顶端的台阶状的护罩的密封构造。
在密封翅片的数量以及密封翅片的顶端与护罩的外周面之间的间隙(翅片空隙)的尺寸相同的情况下，台阶型迷宫密封被认为与直线型相比密封性能较高。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平2-245581号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，台阶型的情况下，在产生了旋转侧与静止侧之间的伸长差时，台阶与密封翅片有可能接触。另外，台阶型存在与直通型相比制造成本较高这一课题。
另外，经过上游侧的密封翅片的空隙后的漏流(leak jet)以携带着较大动能的状态到达下游侧的密封翅片的空隙的穿流效果是直通型迷宫密封与台阶型相比性能较差的主要原因。由于密封性能会因穿流增加而恶化，所以期望具有抑制穿流的构造的直通型迷宫密封。
本发明的目的在于提供一种旋转机械，其能够降低从形成于静止侧与旋转侧之间的间隙泄漏的漏流而使密封性能稳定。
用于解决课题的技术方案
根据本发明的第一方案，提供一种密封构造，对第一构造体和与所述第一构造体在径向上相对并且相对于所述第一构造体绕轴线相对旋转的第二构造体之间的间隙进行密封，其特征在于，具备：周面，形成于所述第一构造体和所述第二构造体中的一方，相对于所述轴线平行；多个密封翅片，设置于所述第一构造体和所述第二构造体中的另一方，朝向所述周面突出而在该多个密封翅片与所述周面之间形成空隙，并且在所述轴线方向上隔开间隔而设置；以及突部，在所述轴线方向上相邻的一对所述密封翅片之间形成供经过上游侧的密封翅片的空隙后的漏流再附着的再附着缘，并且形成生成漩涡的第一腔和生成流的第二腔，所述漩涡沿着上游侧的密封翅片朝向所述周面流动，所述流对下游侧的密封翅片的空隙产生缩流效果。
根据上述结构，经过空隙后的漏流会稳定地再附着于突部的再附着缘。通过利用再附着使漏流扩散，能够使漏流的动能损失。另外，通过在第一腔生成的漩涡，能够增大漏流的扩散的效果。另外，通过在第二腔生成的流所带来的缩流的效果和动能损失的效果，能够减少经过空隙的漏流。即，能够减少从第一构造体与第二构造体之间的间隙泄漏的漏流，使密封性能稳定。
另外，通过将第一构造体和第二构造体中的另一方设为相对于轴线平行的面，即使在第一构造体与第二构造体之间产生了伸长差的情况下，第一构造体与第二构造体也不会接触。
在上述密封构造中，可以构成为，所述突部是具有圆板面和圆筒面并且从周向观察到的形状呈矩形状的部件，所述圆板面连接于所述密封翅片的上游侧，在所述周面与所述再附着缘之间延伸，所述圆筒面是在所述再附着缘与所述密封翅片之间延伸的与所述轴线同心的圆筒状的面。
根据上述结构，能够固定再附着缘的位置而使漏流的再附着点稳定。
在上述密封构造中，可以使所述突部的再附着缘为从所述圆筒面朝向所述另一方突出并且在周向上延伸的突条。
根据上述结构，通过使再附着缘为突条，可稳定地形成在第一腔生成的漩涡和在第二腔生成的流。由此，能够促进漏流的减少效果。
在上述密封构造中，可以构成为，所述突部是连接于所述密封翅片的上游侧的面并且在所述再附着缘与所述密封翅片之间延伸的与所述轴线同心的圆筒状的部件，在所述突部与所述周面之间形成生成漩涡的第三腔。
根据上述结构，能够减少突部的体积而实现密封翅片的轻量化。
在上述密封构造中，可以构成为，在所述轴线方向上相邻的一对所述密封翅片之间，在所述轴线方向上处于所述上游侧的密封翅片与所述再附着缘之间的所述周面的面上形成有第二突条部，该第二突条部朝向所述另一方突出并且在周向上延伸，促进在所述第三腔生成的漩涡的生成。
根据上述结构，通过在周面的面上设置有第二突条部，能够促进在第三腔生成的漩涡的生成。
在上述密封构造中，可以构成为，在所述轴线方向上相邻的一对所述密封翅片之间，在所述轴线方向上处于所述上游侧的密封翅片与所述再附着缘之间的所述另一方的面上形成有突条部，该突条部朝向所述周面突出并且在周向上延伸，使所述第二腔中生成对所述下游侧的密封翅片的空隙产生缩流效果的漩涡。
根据上述结构，能够防止漏流的穿流，通过在第二腔生成的漩涡，动能的散失得到促进，并且缩流加强，能够进一步减少漏流的流量。
另外，本发明提供具备上述任一密封构造的旋转机械。
发明效果
根据本发明，能够减少从第一构造体与第二构造体之间的间隙泄漏的漏流，能够使密封性能稳定。另外，即使在第一构造体与第二构造体之间产生了伸长差的情况下，第一构造体与第二构造体也不会接触。
附图说明
图1是示出本发明的第一实施方式的蒸汽涡轮的概略结构的剖视图。
图2是本发明的第一实施方式的蒸汽涡轮的主要部分放大剖视图，是图1的I的放大剖视图。
图3是对本发明的第一实施方式的密封构造中的漏流和漩涡的举动进行说明的概略图。
图4是经过本发明的第一实施方式的下游密封翅片与基面之间的下游间隙的漏流的详细说明图。
图5是对本发明的第一实施方式的密封构造的密封翅片的形状进行说明的剖视图。
图6是对决定本发明的第一实施方式的密封构造的密封翅片的形状的参数进行说明的剖视图。
图7是本发明的第二实施方式的密封构造的剖视图。
图8是本发明的第三实施方式的密封构造的剖视图。
图9是本发明的第四实施方式的密封构造的剖视图。
图10是本发明的第四实施方式的第一变形例的密封构造的剖视图。
图11是本发明的第四实施方式的第二变形例的密封构造的剖视图。
图12是本发明的第五实施方式的密封构造的剖视图。
具体实施方式
(第一实施方式)
以下，基于附图对作为本发明的第一实施方式的旋转机械的蒸汽涡轮进行说明。
如图1所示，本实施方式的蒸汽涡轮1具备：壳体10；旋转轴30，旋转自如地设置于壳体10的内部侧，向未图示的发电机等机械传递动力；静叶轮40，保持于壳体10；动叶轮50，设置于旋转轴30；以及轴承部60，将旋转轴30支撑为能够绕轴旋转。
蒸汽S经由与未图示的蒸汽供给源连接的蒸汽供给管20，从形成于壳体10的主流入口21导入，从与蒸汽涡轮1的下游侧连接的蒸汽排出管22排出。
壳体10的内部空间被气密地封闭，并且形成了蒸汽S的流路。在该壳体10的内壁面牢固地固定有被旋转轴30插通的环状的分隔板外轮11。
轴承部60具备径向轴承装置61和轴向轴承装置62，将旋转轴30支撑为旋转自如。
静叶轮40从壳体10朝向内周侧延伸，构成了以包围旋转轴30的方式呈放射状配置有多个的环状静叶轮群。静叶轮40分别保持于分隔板外轮11。
由多个静叶轮40构成的环状静叶轮群在旋转轴30的轴向(以下，仅称作轴向)上隔开间隔而形成有多个。由多个静叶轮40构成的环状静叶轮群将蒸汽的压力能变换为速度能，并使其流入与下游侧相邻的动叶轮50。
动叶轮50牢固地安装于旋转轴30的旋转轴本体31的外周部。动叶轮50在各环状静叶轮群的下游侧呈放射状配置有多个而构成了环状动叶轮群。
环状静叶轮群和环状动叶轮群的一组被设为一级。其中，最终级中的动叶轮50的顶端部与在旋转轴30的周向(以下，仅称作周向)上相邻的动叶轮50的顶端部彼此连结。在最终级中连结的动叶轮50的顶端部被称作护罩51。
如图2所示，在分隔板外轮11的轴向下游侧形成有从分隔板外轮11的内周部扩径并将壳体10的内周面作为底面13的圆筒状的环状槽12。在环状槽12中收容护罩51，底面13隔着间隙Gd与护罩51在径向上相对。
护罩51形成有与底面13平行的圆筒形状的外周面4(周面)。护罩51形成了相对于旋转轴30的轴线O(参照图1)平行的周面。
在底面13设置有朝向护罩51的外周面4而在径向上延伸的多个密封翅片5。在图2中示出三个密封翅片5a、5b、5c。密封翅片5在轴向上隔开预定间隔，分别朝向护罩51的外周面4而从底面13向径向内周侧延伸，并在周向上延伸。
即，在本实施方式的壳体10与动叶轮50之间的间隙Gd设置有密封构造2，该密封构造2是直通型迷宫密封。通过设为直通型迷宫密封，密封构造2成为能够从上游侧到下游侧能够看穿的构造。
密封翅片5与护罩51在径向上形成有微小间隙m(翅片空隙)。以下，将多个密封翅片5中在轴向上相邻的一对密封翅片5中的上游侧的密封翅片5a(以下，称作上游密封翅片)与外周面4之间的间隙称作上游间隙mA，将下游侧的密封翅片5b(以下，称作下游密封翅片)与外周面4之间的间隙称作下游间隙mB。
微小间隙m(mA、mB)的各尺寸考虑壳体10和/或动叶轮50的热伸长量、动叶轮50的离心伸长量等而在密封翅片5与动叶轮50不会接触的范围内设定。
在各密封翅片5的上游侧的面一体地安装有突起7(突部)。突起7是从周向观察到的截面形状呈矩形状的实心部件，与密封翅片5一并在周向上延伸。
突起7具有在密封翅片5的上游侧与轴线方向正交的圆板面8和与圆板面8正交并且在周向上延伸的圆筒面9，该圆筒面9是与轴线同心的圆筒状的面。圆板面8与圆筒面9相交的棱线是再附着缘15。换言之，圆板面8和圆筒面9是用于确定再附着缘15的位置的面。
通过将突起7设为这样的形状，在上游密封翅片5a与下游密封翅片5b之间的空间会形成由上游密封翅片5a、突起7的圆板面8和外周面4形成的第一腔17、以及由下游密封翅片5b、突起7的圆筒面9和外周面4形成的第二腔18。
从密封翅片5的端部侧观察时，第一腔17是在径向上较深的腔，第二腔18是与第一腔17相比在径向上较浅的腔。
在此，对具有上述结构的蒸汽涡轮1的动作进行说明。
首先，蒸汽S从未图示的锅炉等蒸汽供给源经由蒸汽供给管20而流入壳体10的内部空间。
流入到壳体10的内部空间后的蒸汽S依次经过各级的环状静叶轮群和环状动叶轮群。
在各级的环状静叶轮群处，蒸汽S一边经过静叶轮40一边使蒸汽S的周向速度分量增大。蒸汽S中的大部分蒸汽SM(参照图2)流入到动叶轮间，蒸汽SM的能量被变换为旋转能而对旋转轴30赋予旋转。
另一方面，蒸汽S中的一部分(例如，大约数％)漏流SL(leak jet)在从静叶轮40流出之后，以维持着较强的周向分量的状态(回旋流)流入环状槽12。
如图3所示，经过上游密封翅片5a的上游间隙mA后的漏流SL会稳定地再附着于在下游密封翅片5b形成的突起7的再附着缘15。即，漏流SL在上游密封翅片5a与下游密封翅片5b之间进一步扩散而漏流SL的动能损失。
另外，通过漏流SL再附着于再附着缘15，会在第一腔17形成漩涡B1。由此，漏流SL的扩散的效果增大，漏流SL的动能损失也得到促进。
另外，通过漏流SL再附着于再附着缘15的流，会在第二腔18生成产生缩流效果的流B2。在此，缩流是指通过流体经过间隙从而使流的宽度变窄。通过使缩流加强，流体变得难以通过间隙。
如图4所示，该流B2与下游密封翅片5b碰撞而使经过下游间隙mB的漏流SL2缩流，所以漏流SL2减少。
在此，从别的观点对本实施方式的密封翅片的形状进行说明。
作为现有技术，已知在相邻的一对密封翅片彼此的间隔(翅片间距：fin pitch)和微小间隙相同的情况下，在由一对密封翅片及底面形成的腔的深度较浅时，漏流的流量较小。其理由在于，在腔的深度较浅时，漏流容易再附着于底面，所以扩散角度较大，并且动能的散失较大。在腔的深度较深的情况下，漏流不是附着于底面而是附着于下游侧的密封翅片。因此，扩散角度变小，动能的散失变小。
已知，若将翅片间距设为L1，将腔的深度设为H，则通过使它们的比即H/L1为0.25前后，能够减小漏流的流量。
本实施方式的腔的形状如图5所示，可以说是在浅槽的腔C1的上游侧设有凹部C2而加深了腔C1的上游侧的深度的形状。通过设为这样的形状，可形成再附着缘15，再附着缘15成为稳定的再附着点。
若将不存在凹部C2的情况下的再附着点设为P，则再附着点向上游侧移动。即，通过再附着点向上游侧的移动，扩散角度进一步变大，能够使漏流SL的动能散失。
接着，对确定再附着缘15等本实施方式的密封构造2的形状的尺寸进行说明。
再附着缘15的位置被设定为经过上游间隙mA后的漏流SL容易再附着的位置。例如，根据例如护罩51与底面13的间隔、漏流SL的流量等蒸汽涡轮1的规格，使用利用了数值流体力学(CFD，Computational Fluid Dynamics)的解析等来适当计算再附着缘15的位置。
本实施方式的密封构造2能够通过四个参数来决定形状。使用图6对四个参数进行说明。
第一参数是突起7的宽度L2相对于翅片间距L1的比L2/L1。翅片间距L1是指上游密封翅片5a与下游密封翅片5b之间的间隔。突起7的宽度是指突起7的圆板面8与密封翅片5之间的轴向间隔。
第二参数是第二腔18的深度H2相对于翅片间距L1的比H2/L1。第二腔18的深度H2是指密封翅片5的端部与突起7的圆筒面9之间的径向间隔。
第三参数是第一腔17的深度H1相对于翅片间距L1的比H1/L1。第一腔17的深度H1是指密封翅片5的端部与底面13之间的径向间隔。
第四参数是翅片间距L1相对于空隙CL的比L1/CL。
第一参数即突起7的宽度L2相对于翅片间距L1的比L2/L1例如优选设为0.05～0.3。例如将L2/L1设为0.5等而使突起7的宽度L2较厚是不优选的。其理由在于，从上游侧的密封翅片5a的端部朝向再附着缘15的角度α会变得过大，漏流SL不会再附着于再附着缘15。
第二参数即第二腔18的深度H2相对于翅片间距L1的比H2/L1例如优选设为0.05～0.3。例如将H2/L1设为0.5等而使第二腔18的深度H2较深是不优选的。其理由在于，角度α会变得过大，漏流SL不会再附着于再附着缘15。
第三参数即第一腔17的深度H1相对于翅片间距L1的比H1/L1越大，则翅片间距L1越小，所以是优选的，优选设为0.5以上。
空隙CL除了在停止时和运转时不同之外，也会根据运转条件而变动，所以第四参数即翅片间距L1相对于空隙CL的比L1/CL没有特别的规定。翅片间距L1相对于空隙CL的比L1/CL优选在装置的详细规格决定之后再设定。
根据上述实施方式，经过微小间隙m后的漏流SL会稳定地再附着于突起7的再附着缘15。通过利用再附着使漏流SL扩散，能够使漏流SL的动能损失。
另外，通过在第一腔生成的漩涡B1，能够增大漏流SL的扩散的效果。另外，通过在第二腔生成的流B2所带来的缩流的效果和动能损失的效果，能够减少经过下游间隙mB的漏流SL。
另外，通过将密封构造设为直通型迷宫密封，即使在作为旋转侧的旋转轴30与作为静止侧的壳体之间产生了伸长差的情况下，旋转侧与静止侧也不会接触。
另外，通过将突起7设为从周向观察时呈矩形状的部件，能够固定再附着缘15的位置而使漏流SL的再附着点稳定。
此外，本实施方式的圆板面8虽然形成为其主面与轴线O正交，但若能够按照设定那样维持再附着缘15的位置，则不限于此。例如，圆板面8也可以设为随着朝向径向外周侧而向上游侧倾斜的形状。
同样，本实施方式的圆筒面9也可以设为随着朝向下游侧而向径向内周侧倾斜的形状。
另外，突起7也可以不设为实心而设为中空构造。
(第二实施方式)
以下，基于附图对本发明的第二实施方式的密封构造进行说明。此外，在本实施方式中，以与上述第一实施方式的不同点为中心来进行叙述，关于同样的部分则省略其说明。
如图7所示，在本实施方式的密封构造2B的突起7B形成有翅片侧突条部24，该翅片侧突条部24是从圆筒面9的上游侧端部朝向护罩51的外周面4突出并且在周向上延伸的突条。换言之，突起7的再附着缘15是从圆筒面9朝向护罩51突出并且在周向延伸的突条即翅片侧突条部24。
经过上游间隙mA后的漏流SL会再附着于下游密封翅片5b的再附着缘15。此时，通过使再附着缘15朝向径向内周侧突出，可将漩涡B1与流B2明确地分离。即，可稳定地形成漩涡B1和流B2。
根据上述实施方式，通过翅片侧突条部24，可稳定地形成在第一腔生成的漩涡B1和在第二腔生成的流B2。由此，能够促进漏流SL的减少效果。
(第三实施方式)
以下，基于附图对本发明的第三实施方式的密封构造进行说明。
如图8所示，在本实施方式的密封构造2C的护罩51的外周面4上，在轴向上的上游密封翅片5a与再附着缘15之间形成有旋转侧突条部25(第三突条部)，该旋转侧突条部25是朝向底面13突出并且在周向上延伸的突条。
换言之，在作为旋转侧的护罩51的外周面4形成有旋转侧突条部25，该旋转侧突条部25形成为使沿着外周面4流动的流体从外周面4剥离。
突条部25形成为距外周面4的径向高度比微小间隙m的尺寸低。即，突条部25的高度是即使在作为旋转侧的旋转轴30与作为静止侧的壳体10之间产生了伸长差的情况下，旋转侧突条部25与密封翅片5也不会接触的高度。
通过经过上游间隙mA后的漏流SL与旋转侧突条部25碰撞，可减少漏流SL的穿流。详细地说，不再附着于再附着缘15而要从上游间隙mA朝向下游间隙mB穿过的漏流SL会与在护罩51的外周面4形成的旋转侧突条部25碰撞。由此，能够抑制直通型迷宫密封中的穿流效果。
另外，通过利用旋转侧突条部25减少漏流SL的穿流，可在第二腔18生成漩涡B3。通过在下游密封翅片5b的上游侧产生漩涡B3，动能的散失得到促进，并且缩流加强，能够进一步减少漏流SL的流量。
此外，旋转侧突条部25的轴向的位置被适当设定为防止再附着于再附着缘15的漏流SL的穿流并且不会阻碍在第二腔18生成的漩涡B3的生成的位置。
根据上述实施方式，能够防止漏流SL的穿流，而且，通过在第二腔18生成的漩涡B3，动能的散失得到促进，并且缩流加强，能够进一步减少漏流SL的流量。
(第四实施方式)
以下，基于附图对本发明的第四实施方式的密封构造进行说明。
如图9所示，本实施方式的密封构造2D的突起7D是从密封翅片5的上游侧的面向上游侧突出并且在周向上延伸的圆筒状的部件。换言之，突起7D是连接于密封翅片5上游侧的面并且在再附着缘15与密封翅片5之间延伸的与轴线O(参照图1)同心的圆筒状的部件。
经过上游间隙mA后的漏流SL与第一实施方式同样，再附着于突起7D的上游侧的端部即再附着缘15。由此，除了漩涡B1、流B2之外，还会在突起7D与底面13之间的空间即第三腔19形成漩涡B4。
根据上述实施方式，能够利用形状与第一实施方式不同的突起获得与第一实施方式的密封构造2同样的效果。具体地说，能够减少突起的体积而实现密封翅片的轻量化。
接着，对第四实施方式的第一变形例的密封构造进行说明。
如图10所示，第四实施方式的第一变形例的密封构造2D是在第四实施方式的密封构造2D的底面13形成三角突条部26(第二突条部)来实现漩涡的稳定的结构，该三角突条部26是三角形状的突条。
具体地说，三角突条部26是在轴线方向上处于上游密封翅片5a与再附着缘15之间的底面13上朝向作为旋转侧的护罩51的外周面4突出并且在周向上延伸的突条。三角突条部26具有将从径向内周侧朝向外周侧的流分割为轴向上游侧和下游侧的一对斜面27。
根据上述变形例，通过在底面13设置有三角突条部26，能够促进在第三腔19生成的漩涡B4的生成。
接着，对第四实施方式的第二变形例的密封构造进行说明。
如图11所示，第四实施方式的第二变形例的密封构造2D是除了第一变形例的密封构造的结构之外，还设置有第三实施方式的密封构造2C的旋转侧突条部25的结构。
根据上述变形例，除了第四实施方式的第一变形例的效果之外，还能够防止漏流SL的穿流。另外，通过在第二腔18生成的漩涡B3，动能的散失得到促进，并且缩流加强，能够进一步减少漏流SL的流量。
(第五实施方式)
以下，基于附图对本发明的第五实施方式的密封构造进行说明。此外，在本实施方式中，以与上述第一实施方式的不同点为中心进行叙述，关于同样的部分则省略其说明。
如图12所示，本实施方式的密封构造2E的突起7E的圆筒面9E形成为距护罩51的外周面4的距离随着朝向下游侧而变大。即，本实施方式的突起7E被设为在第一实施方式的突起7形成有使第二腔18的深度随着从再附着缘15朝向下游侧而变深的切口的形状。
再附着缘15的位置以与第一实施方式的再附着缘15同样的方法定义。
根据上述实施方式，漏流SL的扩散效果提高，能够减少经过下游间隙mB的漏流SL。
以上，虽然参照附图对本发明的实施方式进行了详述，但各实施方式中的各结构及其组合等是一例，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行结构的附加、省略、置换以及其他变更。另外，本发明不受实施方式限定，仅由权利要求的范围来限定。
例如，在上述各实施方式中，虽然由设置于动叶轮50的顶端侧(旋转侧)的护罩51和设置于环状槽12的底面13(静止侧)的密封翅片5构成了迷宫密封，但不限于此。例如，也可以将密封翅片设置于作为旋转侧的动叶轮侧。
另外，也可以应用于对没有设置动叶轮的旋转轴与壳体之间的间隙进行密封的迷宫密封。例如，能够应用于涡轮机匣与转子间的轴封密封、轴流圧缩机的叶翅片-壳体间的密封、离心压缩机壳体-叶轮间的密封等。
换言之，上述各实施方式的密封构造能够应用于如下的旋转机械，该旋转机械具备：第二构造体，隔着间隙与第一构造体在径向上相对，并且相对于第一构造体绕轴线相对旋转；和多个密封翅片，设置于第一构造体和第二构造体中的任一方，朝向另一方突出而与另一方之间形成微小间隙，并且在轴线方向上隔开间隔而设置。
标号说明
1 蒸汽涡轮(旋转机械)
2、2B、2C、2D、E 密封构造
4 外周面
5、5a、5b、5c 密封翅片
7、7B、7C、7D、7E 突起(突部)
8 圆板面
9、9E 圆筒面
10 壳体(第一构造体、第二构造体)
11 分隔板外轮
12 环状槽
13 底面
15 再附着缘
17 第一腔
18 第二腔
19 第三腔
24 翅片侧突条部
25 旋转侧突条部(第三突条部)
26 三角突条部(第二突条部)
30 旋转轴
31 旋转轴本体
40 静叶轮
50 动叶轮
51 护罩(第一构造体、第二构造体)
60 轴承部
61 径向轴承装置
62 轴向轴承装置
B1、B3、B4 漩涡
B2 流
CL 空隙
Gd 间隙
H1、H2 深度
m 微小间隙
mA 上游间隙(空隙)
mB 下游间隙(空隙)
L1 翅片间距
L2 宽度
O 轴线
S 蒸汽
SL 漏流(leak jet)

Claims (7)

1.一种密封构造，对第一构造体和与所述第一构造体在径向上相对并且相对于所述第一构造体绕轴线相对旋转的第二构造体之间的间隙进行密封，其中，具备：
周面，形成于所述第一构造体和所述第二构造体中的一方，相对于所述轴线平行；
多个密封翅片，设置于所述第一构造体和所述第二构造体中的另一方，朝向所述周面突出而在该多个密封翅片与所述周面之间形成空隙，并且在所述轴线方向上隔开间隔而设置；以及
突部，在所述轴线方向上相邻的一对所述密封翅片之间形成供经过上游侧的密封翅片的空隙后的漏流再附着的再附着缘，并且形成生成漩涡的第一腔和生成流的第二腔，所述漩涡沿着上游侧的密封翅片朝向所述周面流动，所述流对下游侧的密封翅片的空隙产生缩流效果。
2.根据权利要求1所述的密封构造，
所述突部是具有圆板面和圆筒面并且从周向观察到的形状呈矩形状的部件，所述圆板面连接于所述密封翅片的上游侧，在所述另一方与所述再附着缘之间延伸，所述圆筒面是在所述再附着缘与所述密封翅片之间延伸的与所述轴线同心的圆筒状的面。
3.根据权利要求2所述的密封构造，
所述突部的再附着缘是从所述圆筒面朝向所述周面突出并且在周向上延伸的突条。
4.根据权利要求1所述的密封构造，
所述突部是连接于所述密封翅片的上游侧的面并且在所述再附着缘与所述密封翅片之间延伸的与所述轴线同心的圆筒状的部件，在所述突部与所述另一方的面之间形成生成漩涡的第三腔。
5.根据权利要求4所述的密封构造，
在所述轴线方向上相邻的一对所述密封翅片之间，在所述轴线方向上处于所述上游侧的密封翅片与所述再附着缘之间的所述另一方的面上形成有第二突条部，该第二突条部朝向所述周面突出并且在周向上延伸，促进在所述第三腔生成的漩涡的生成。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的密封构造，
在所述轴线方向上相邻的一对所述密封翅片之间，在所述轴线方向上处于所述上游侧的密封翅片与所述再附着缘之间的所述周面的面上形成有第三突条部，该第三突条部朝向所述另一方突出并且在周向上延伸，使所述第二腔中生成对所述下游侧的密封翅片的空隙产生缩流效果的漩涡。
7.一种旋转机械，具备权利要求1～6中任一项所述的密封构造。
CN201580003408.7A 2014-01-30 2015-01-29 密封构造以及旋转机械 Active CN105874249B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014015879A JP6344735B2 (ja) 2014-01-30 2014-01-30 シール構造、及び回転機械
JP2014-015879 2014-01-30
PCT/JP2015/052553 WO2015115558A1 (ja) 2014-01-30 2015-01-29 シール構造、及び回転機械

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105874249A true CN105874249A (zh) 2016-08-17
CN105874249B CN105874249B (zh) 2019-03-29

Family

ID=53757128

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580003408.7A Active CN105874249B (zh) 2014-01-30 2015-01-29 密封构造以及旋转机械

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10316679B2 (zh)
JP (1) JP6344735B2 (zh)
KR (1) KR101851475B1 (zh)
CN (1) CN105874249B (zh)
DE (1) DE112015000575B4 (zh)
WO (1) WO2015115558A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111271134A (zh) * 2020-03-16 2020-06-12 南京航空航天大学 一种蜂窝-篦齿封严结构
CN112627906A (zh) * 2020-12-22 2021-04-09 南京市利澜电力节能科技有限公司 一种新型汽轮机汽封及其装配方法

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5484990B2 (ja) * 2010-03-30 2014-05-07 三菱重工業株式会社 タービン
CN106556010B (zh) * 2015-09-29 2019-11-19 博西华电器（江苏）有限公司 具有燃气通道的燃气灶组件、燃气灶及燃烧器底座
JP6167158B2 (ja) * 2015-12-09 2017-07-19 三菱日立パワーシステムズ株式会社 シール構造及びターボ機械
JP6712873B2 (ja) * 2016-02-29 2020-06-24 三菱日立パワーシステムズ株式会社 シール構造及びターボ機械
JP6638938B2 (ja) * 2016-03-25 2020-02-05 三菱日立パワーシステムズ株式会社 回転機械
JP6871041B2 (ja) 2017-03-30 2021-05-12 三菱重工コンプレッサ株式会社 シール装置及び圧縮機
US10830082B2 (en) * 2017-05-10 2020-11-10 General Electric Company Systems including rotor blade tips and circumferentially grooved shrouds
KR101797096B1 (ko) 2017-05-26 2017-11-15 덕지산업 주식회사 케이싱과 임펠러 사이의 누설손실이 저감된 원심펌프
FR3071539B1 (fr) * 2017-09-26 2020-06-05 Safran Aircraft Engines Joint d'etancheite a labyrinthe pour une turbomachine d'aeronef
FR3071541B1 (fr) * 2017-09-26 2019-09-13 Safran Aircraft Engines Joint d'etancheite a labyrinthe pour une turbomachine d'aeronef
US10760442B2 (en) * 2018-01-12 2020-09-01 Raytheon Technologies Corporation Non-contact seal with angled land
GB201902347D0 (en) * 2019-02-21 2019-04-10 Cummins Ltd Seal assembly
US11015465B2 (en) * 2019-03-25 2021-05-25 Honeywell International Inc. Compressor section of gas turbine engine including shroud with serrated casing treatment
JP7370226B2 (ja) 2019-11-19 2023-10-27 三菱重工業株式会社 蒸気タービン
JP6808872B1 (ja) 2020-04-28 2021-01-06 三菱パワー株式会社 シール装置及び回転機械

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006052808A (ja) * 2004-08-13 2006-02-23 Hitachi Ltd 非接触シール構造
US20080124215A1 (en) * 2006-11-29 2008-05-29 United Technologies Corporation Gas turbine engine with concave pocket with knife edge seal
US20090072487A1 (en) * 2007-09-18 2009-03-19 Honeywell International, Inc. Notched tooth labyrinth seals and methods of manufacture
CN102695849A (zh) * 2010-03-30 2012-09-26 三菱重工业株式会社 涡轮
CN203730771U (zh) * 2013-10-29 2014-07-23 北京全四维动力科技有限公司 一种迷宫式密封装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU579439A1 (ru) * 1973-09-28 1977-11-05 Предприятие П/Я А-3513 Способ дросселировани рабочего тела в лабиринтовом уплотнении турбомашины
US5143383A (en) * 1984-06-04 1992-09-01 General Electric Company Stepped tooth rotating labyrinth seal
US5029876A (en) 1988-12-14 1991-07-09 General Electric Company Labyrinth seal system
CN1068924C (zh) * 1994-08-24 2001-07-25 联合技术公司 用于回转式机械的旋转密封元件
EP0943849A1 (de) * 1998-03-19 1999-09-22 Asea Brown Boveri AG Berührungsfreie Dichtung für Strömungsmaschinen
JP2006291967A (ja) 2006-05-29 2006-10-26 Toshiba Corp 軸流タービン
US7445213B1 (en) * 2006-06-14 2008-11-04 Florida Turbine Technologies, Inc. Stepped labyrinth seal
JP2008196522A (ja) 2007-02-08 2008-08-28 Toshiba Corp シール装置
JP5518032B2 (ja) * 2011-12-13 2014-06-11 三菱重工業株式会社 タービン、及びシール構造
US9151174B2 (en) 2012-03-09 2015-10-06 General Electric Company Sealing assembly for use in a rotary machine and methods for assembling a rotary machine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006052808A (ja) * 2004-08-13 2006-02-23 Hitachi Ltd 非接触シール構造
US20080124215A1 (en) * 2006-11-29 2008-05-29 United Technologies Corporation Gas turbine engine with concave pocket with knife edge seal
US20090072487A1 (en) * 2007-09-18 2009-03-19 Honeywell International, Inc. Notched tooth labyrinth seals and methods of manufacture
CN102695849A (zh) * 2010-03-30 2012-09-26 三菱重工业株式会社 涡轮
CN203730771U (zh) * 2013-10-29 2014-07-23 北京全四维动力科技有限公司 一种迷宫式密封装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111271134A (zh) * 2020-03-16 2020-06-12 南京航空航天大学 一种蜂窝-篦齿封严结构
CN111271134B (zh) * 2020-03-16 2021-02-19 南京航空航天大学 一种蜂窝-篦齿封严结构
CN112627906A (zh) * 2020-12-22 2021-04-09 南京市利澜电力节能科技有限公司 一种新型汽轮机汽封及其装配方法
CN112627906B (zh) * 2020-12-22 2022-03-25 南京市利澜电力节能科技有限公司 一种新型汽轮机汽封及其装配方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105874249B (zh) 2019-03-29
KR20160089457A (ko) 2016-07-27
WO2015115558A1 (ja) 2015-08-06
JP6344735B2 (ja) 2018-06-20
DE112015000575T5 (de) 2016-11-03
KR101851475B1 (ko) 2018-06-07
US20160341058A1 (en) 2016-11-24
JP2015140916A (ja) 2015-08-03
DE112015000575B4 (de) 2022-06-15
US10316679B2 (en) 2019-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105874249A (zh) 密封构造以及旋转机械
CN102414490B (zh) 用于蒸汽涡轮的密封装置和方法
CN105934615A (zh) 密封构造及旋转机械
CN102865108B (zh) 迷宫式密封件
JP5972374B2 (ja) 軸流流体機械
JP6296649B2 (ja) シール構造、及び回転機械
CN107208492B (zh) 涡轮
KR102031510B1 (ko) 시일 구조 및 터빈
CN108603412A (zh) 旋转机械
WO2017221771A1 (ja) ラビリンスシール
CN108699915B (zh) 密封构造及涡轮机械
JP6227572B2 (ja) タービン
JP2017155625A5 (zh)
CN108368744A (zh) 密封翅片、密封结构及透平机械
JP6637455B2 (ja) 蒸気タービン
JP2014152696A (ja) ラビリンスシール装置、およびそれを用いたターボ機械
JP2015001180A (ja) 軸流タービン
JP6510983B2 (ja) 非接触環状シール及びこれを備える回転機械
RU143486U1 (ru) Щелевое уплотнение турбомашины
JP5909081B2 (ja) ターボ機械のシーリング組立体及びその組立方法
US11092026B2 (en) Rotary machine
JP2020176680A (ja) シール装置、タービン
JP2020139463A (ja) 軸流タービン
JP2016183605A (ja) 排気タービン装置及び過給機

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant