CN107614948B - 密封装置以及旋转机械 - Google Patents

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Abstract

用于抑制流体经由旋转机械的静止构件与旋转构件之间的环状间隙而泄流的密封装置具备：设置于所述环状间隙的环状的固定叶片；以及在所述环状间隙内与所述固定叶片在轴向上相邻设置的环状的可动叶片，所述可动叶片的热膨胀系数大于所述固定叶片的热膨胀系数，所述可动叶片仅在所述可动叶片的基端侧的固定区域固定于所述固定叶片。

Description

密封装置以及旋转机械
技术领域
本发明涉及一种密封装置以及旋转机械。
背景技术
以往，已知有用于抑制流体经由旋转机械的静止构件与旋转构件之间的环状间隙而泄流的密封装置。
对于这种密封装置而言，从减少泄流的观点出发，优选旋转机械运转时的密封间隙小。另一方面，在旋转机械起动时，作为旋转机械达到稳定状态之前的过渡状态，由于旋转机械的旋转轴的振动或旋转构件与静止构件之间的伸长差的原因，旋转机械会经历密封间隙暂时成为最小的状态(所谓的夹紧点)。因此，若旋转机械运转时的密封间隙过小，则在通过夹紧点时，存在产生旋转构件或静止构件与密封装置接触的可能性。
因此，提出了能够调节密封间隙的大小的密封装置(自动调整密封件)。
例如，在专利文献1中，公开了用于蒸汽轮机等旋转机械的自动调整密封件。
专利文献1记载的自动调整密封件包括在由水平的平坦面构成的对合面上能够相互抵接的固定密封环和可动密封环。可动密封环在旋转机械的转子的上方及下方分别沿转子的外周面设置在120度的角度范围内。另一方面，固定密封环在转子的左右两侧，沿转子的外周面设置在60度的角度范围内。可动密封环被弹性体向远离固定密封环的方向施力。在旋转机械的额定运转时，可动密封环被流体朝向固定密封环推压，密封间隙减少。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-97350号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，专利文献1记载的自动调整密封件是具备固定密封环、可动密封环以及弹性体(施力构件)的大型的装置结构，因此，能够应用的场所受限。
鉴于上述情况，本发明的至少一方案的目的在于，提供通过简单的装置结构来调节密封间隙的密封装置以及具备该密封装置的旋转机械。
用于解决课题的方案
(1)本发明的至少若干方案涉及的密封装置是用于抑制流体经由旋转机械的静止构件与旋转构件之间的环状间隙而泄流的密封装置，其具备：
设置于所述环状间隙的环状的固定叶片；以及
在所述环状间隙内与所述固定叶片在轴向上相邻设置的环状的可动叶片，
所述可动叶片的热膨胀系数大于所述固定叶片的热膨胀系数，
所述可动叶片在所述可动叶片的基端侧的固定区域固定于所述固定叶片。
(2)在一方案中，以上述(1)的结构为基础，其中，
所述可动叶片仅在该可动叶片的基端侧的所述固定区域固定于所述固定叶片。
在上述(1)或(2)的结构中，在静止构件与旋转构件之间的环状间隙内与固定叶片在轴向上相邻地设有可动叶片，并且，可动叶片的基端侧的固定区域(在上述(2)的结构中仅固定区域)固定于固定叶片。
因此，在旋转机械运转时，在密封装置暴露于高温的流体中的情况下，可动叶片以基端侧的固定区域为起点而前端侧热伸长。此时，由于可动叶片的热膨胀系数大于固定叶片的热膨胀系数，因此，可动叶片的前端侧的热伸长量大于固定叶片的前端侧的热伸长量。由此，密封装置的可动叶片的前端与旋转机械的静止构件或旋转构件之间的余隙Hm比旋转机械停止时小，能够抑制流体经由该余隙Hm的泄流。
(3)在若干方案中，以上述(1)或(2)的结构为基础，其中，
所述可动叶片包括沿周向排列的多个扇形块，
各个所述扇形块在前端侧具有固定于所述固定叶片的所述固定区域。
根据上述(3)的结构，由于可动叶片被沿周向分割为多个扇形块，因此，对于各个扇形块的热伸长变形的约束力减弱，能够在旋转机械运转时利用可动叶片的各个扇形块的热伸长而进一步降低余隙Hm。由此，能够有效抑制流体经由余隙Hm泄流。
(4)在若干方案中，以上述(3)的结构为基础，其中，
所述固定区域为所述扇形块的基端侧的周向范围中的一部分的范围，
允许所述可动叶片的各个所述扇形块以所述固定区域为起点在径向及周向上的热伸长。
根据上述(4)的结构，由于固定于固定叶片的可动叶片的各个扇形块的固定区域为各个扇形块的基端侧的一部分的范围，因此，允许以该固定区域为起点，各个扇形块不仅向径向也向周向热伸长。由此，能够在旋转机械起动时各个扇形块热伸长变形之际，进一步减弱相邻的扇形块之间的约束。从而，能够在旋转机械运转时利用可动叶片的各个扇形块的热伸长而进一步降低余隙Hm。由此，能够有效抑制流体经由余隙Hm泄流。
(5)在若干方案中，以上述(4)的结构为基础，其中，
所述固定区域位于所述扇形块的基端侧的所述周向范围中的、周向上的中央。
根据上述(5)的结构，由于将各个扇形块的固定区域(固定于固定叶片的区域)设于各个扇形块的周向上的中央，因此，各个扇形块的所述固定区域两侧的区域不受固定叶片约束。从而，在旋转机械运转时，可动叶片的各个扇形块能够更加自由地热伸长变形，能够更进一步地降低余隙Hm。由此，能够更有效地抑制流体经由余隙Hm泄流。
(6)在若干方案中，以上述(3)至(5)中任一个的结构为基础，其中，
所述密封装置还具备约束构件，所述约束构件在比所述固定区域靠所述可动叶片的前端侧安装于所述固定叶片，用于抑制所述可动叶片的各个所述扇形块从所述固定叶片浮起。
如上所述，可动叶片的各个扇形块的前端侧并未固定于固定叶片。因此，存在流体浸入可动叶片的前端侧与固定叶片的前端侧之间，而导致可动叶片的各个扇形块从固定叶片浮起的情况。
关于这一点，根据上述(6)的结构，由于设置有在比固定区域靠可动叶片的前端侧安装于固定叶片的约束构件，因此，能够抑制可动叶片的各个扇形块从固定叶片浮起。
(7)在若干方案中，以上述(6)的结构为基础，其中，
所述约束构件包括：
支柱部，其以在相邻的所述扇形块之间延伸的方式固定于所述固定叶片；以及
压板部，其设置于所述支柱部的前端，该压板部以在与所述固定叶片之间至少局部地夹持所述扇形块的方式从所述支柱部沿周向延伸。
根据上述(7)的结构，通过使用包括在相邻的扇形块之间固定于固定叶片的支柱部以及设置于支柱部前端的压板部的约束构件，从而不会对各个扇形块的热伸长变形带来实质性影响，能够抑制各个扇形块从固定叶片浮起。
(8)在若干方案中，以上述(3)至(7)中任一个的结构为基础，其中，
在相邻的所述扇形块之间，至少在所述旋转机械停止时形成有周向间隙。
根据上述(8)的结构，能够进一步减弱相邻的扇形块之间的约束。因此，能够在旋转机械运转时利用可动叶片的各个扇形块的热伸长而进一步降低余隙Hm。由此，能够更加有效地抑制流体经由余隙Hm泄流。
(9)在若干方案中，以上述(3)至(8)中任一个的结构为基础，其中，
所述可动叶片的所述扇形块为偶数个。
根据上述(9)的结构，由于使可动叶片的扇形块为偶数个，因此，通过采用对开结构的固定叶片能够使密封装置的组装作业高效率。在该情况下，准备一对组装了整数个可动叶片的扇形块的半环状的固定叶片，并将它们安装于旋转机械，从而完成密封装置的组装。
(10)在若干方案中，以上述(1)至(9)中任一个的结构为基础，其中，
所述可动叶片的前端厚度小于所述固定叶片的前端厚度。
如上所述，可动叶片的热膨胀率大于固定叶片的热膨胀率，因此，在旋转机械的起动中，在过渡阶段，因可动叶片的热伸长而余隙Hm可能变得过于窄。因此，存在旋转机械的旋转构件或静止构件与可动叶片的前端部接触的可能性。
关于这一点，根据上述(10)的结构，由于可动叶片的前端厚度与固定叶片相比相对小，因此，即使在万一旋转机械的旋转构件或静止构件与可动叶片的前端部接触的情况下，也能够抑制接触所导致的发热、振动。另一方面，通过使固定叶片的前端厚度与可动叶片相比相对大，从而能够抑制可动叶片及固定叶片的轴向两侧的流体的压力差引起的固定叶片的前端部的变形，进而抑制伴随固定叶片的变形的可动叶片的意图外的位移。
(11)在若干方案中，以上述(1)至(10)中任一个的结构为基础，其中，
在将所述旋转机械停止时形成于所述静止构件或所述旋转构件与所述可动叶片之间的余隙设为Hm1，
将所述旋转机械停止时形成于所述静止构件或所述旋转构件与所述固定叶片之间的余隙设为Hf1，
将所述旋转机械额定运转时形成于所述静止构件或所述旋转构件与所述可动叶片之间的余隙设为Hm2，
将所述旋转机械额定运转时形成于所述静止构件或所述旋转构件与所述固定叶片之间的余隙设为Hf2时，
满足Hm1≥Hf1且Hm2＜Hf2。
根据上述(11)的结构，由于在旋转机械停止时形成于静止构件或旋转构件与可动叶片之间的余隙Hm1为形成于静止构件或旋转构件与固定叶片之间的余隙Hf1以上，因此，能够降低旋转机械起动过程中所经历的夹紧点处的静止构件或旋转构件与可动叶片接触的可能性。
另外，由于在旋转机械额定运转时形成于静止构件或旋转构件与可动叶片之间的余隙Hm2小于形成于静止构件或旋转构件与固定叶片之间的余隙Hf2，因此，能够抑制经由该余隙Hm2的流体的泄流。
(12)在若干方案中，以上述(1)至(11)中任一个的结构为基础，其中，
从所述固定叶片观察，所述可动叶片设置于高压侧。
根据上述(12)的结构，由于在旋转机械运转时可动叶片被高压的流体向固定叶片侧推压，因此，能够抑制可动叶片从固定叶片浮起。
(13)在若干方案中，以上述(12)的结构为基础，其中，
所述密封装置还具备密封环，所述密封环嵌合于在所述静止构件或所述旋转构件形成的槽中，且在前端侧具有沿轴向排列的多个所述固定叶片，
至少从位于所述泄流的最上游侧的位置的所述固定叶片观察，所述可动叶片设置于高压侧。
根据上述(13)的结构，相对于具有多级固定叶片的密封环而言，将可动叶片安装于从最上游侧的固定叶片观察为高压侧，从而即使在具有多级固定叶片的密封装置中，也能够利用流体的压力来抑制可动叶片从固定叶片浮起。
需要说明的是，如果在具有多级固定叶片的密封装置中，将可动叶片安装于从下游侧的固定叶片观察为高压侧(即，将可动叶片安装于相邻的固定叶片之间)，则能谋求可动叶片的紧凑化。但这样一来，由于可动叶片的长度(从可动叶片的基端部至前端部的距离)不够，因此，难以充分获得可动叶片的热伸长量。在该情况下，存在旋转机械运转时，利用可动叶片的热伸长变形而降低余隙Hm所实现的泄流抑制效果受到限制的可能性。
(14)在若干方案中，以上述(12)或(13)的结构为基础，其中，
在所述旋转机械停止时，在所述可动叶片的前端部与所述固定叶片的前端部之间形成有间隙。
根据上述(14)的结构，在旋转机械运转时，位于高压侧的可动叶片被流体向固定叶片的高压侧的面推压，从而可动叶片的前端部变形。如此一来，若在可动叶片的热伸长变形的基础上，还利用由基于流体的向固定叶片侧的推压力引起的可动叶片的变形，则能够在旋转机械运转时以更高的自由度控制余隙Hm。由此，能够更加适当地抑制经由余隙Hm的泄流。
(15)在若干方案中，以上述(1)乃至(14)中的任一个的结构为基础，其中，
所述固定叶片以及所述可动叶片以前端侧相对于基端侧而言位于高压侧的方式相对于半径方向倾斜地延伸。
根据上述(15)的结构，能够充分确保可动叶片的长度(从可动叶片的基端部到前端部的距离)，能够获得在旋转机械运转时，利用可动叶片的热伸长变形而使余隙Hm减小所实现的优良的泄流抑制效果。
(16)在若干方案中，以上述(1)至(15)中任一个的结构为基础，其中，
所述密封装置还具备密封环，所述密封环嵌合于在所述静止构件或所述旋转构件的一方形成的槽中，并且在前端侧具有至少一个所述固定叶片，
所述可动叶片从位于所述槽的轴向范围内的该可动叶片的基端部朝向位于所述槽的轴向范围外的该可动叶片的前端部相对于半径方向倾斜地延伸。
根据上述(16)的结构，由于具备嵌合于在静止构件或旋转构件的一方形成的槽中的密封环，且可动叶片从该槽的轴向范围内到轴向范围外相对于半径方向倾斜地延伸，因此，能够充分确保可动叶片的长度(从可动叶片的基端部到前端部的距离)，能够获得在旋转机械运转时，利用可动叶片的热伸长变形而使余隙Hm减小所实现的优良的泄流抑制效果。
(17)在若干方案中，以上述(16)的结构为基础，其中，
所述可动叶片配置为至少所述可动叶片的所述基端部存在于所述槽内。
根据上述(17)的结构，由于可动叶片的基端部位于槽内，因此，能够进一步增大可动叶片的长度，能够获得在旋转机械运转时，利用可动叶片的热伸长变形而使余隙Hm减小所实现的优良的泄流抑制效果。
(18)在若干方案中，以上述(1)至(17)中任一个的结构为基础，其中，
所述固定叶片及所述可动叶片在所述旋转机械的轴向剖面内弯曲。
根据上述(18)的结构，能够充分确保可动叶片的长度(从可动叶片的基端部到前端部的距离)，能够获得在旋转机械运转时，利用可动叶片的热伸长变形而使余隙Hm减小所实现的优良的泄流抑制效果。
(19)在若干方案中，以上述(18)的结构为基础，其中，
就所述固定叶片的所述可动叶片侧的表面的所述轴向剖面内的切线方向而言，
将所述固定叶片的基端侧的所述切线方向相对于半径方向所成的角度设为θf1，
将所述固定叶片的前端侧的所述切线方向相对于半径方向所成的角度设为θf2，
满足θf1＞θf2的关系式，
所述可动叶片沿所述固定叶片弯曲。
根据上述(19)的结构，对于沿固定叶片弯曲的可动叶片，与基端侧相比，前端侧的可动叶片切线方向相对于半径方向所成的角度小。即，就可动叶片而言，与基端侧相比，前端侧相对地沿着半径方向。因此，能够增大可动叶片的余隙Hm的变化量与前端侧的热伸长变形量之比，能够获得在旋转机械运转时，利用可动叶片的热伸长变形而使余隙Hm减小所实现的优良的泄流抑制效果。
(20)本发明的至少若干方案涉及的密封装置是用于抑制流体经由旋转机械的静止构件与旋转构件之间的环状间隙而泄流的密封装置，其具备：
设置于所述环状间隙的环状的固定叶片；以及
在所述环状间隙内与所述固定叶片在轴向上相邻设置的环状的可动叶片，
在将所述旋转机械停止时形成于所述静止构件或所述旋转构件与所述可动叶片之间的余隙设为Hm1，
将所述旋转机械停止时形成于所述静止构件或所述旋转构件与所述固定叶片之间形成的余隙设为Hf1，
将所述旋转机械额定运转时形成于所述静止构件或所述旋转构件与所述可动叶片之间的余隙设为Hm2，
将所述旋转机械额定运转时形成于所述静止构件或所述旋转构件与所述固定叶片之间的余隙设为Hf2时，
满足Hm1≥Hf1且Hm2＜Hf2。
根据上述(20)的结构，由于在旋转机械运转时形成于静止构件或旋转构件与可动叶片之间的余隙Hm1为形成于静止构件或旋转构件与固定叶片之间的余隙Hf1以上，因此，能够降低旋转机械起动过程中所经历的夹紧点处的静止构件或旋转构件与可动叶片接触的可能性。
另外，由于在旋转机械额定运转时形成于静止构件或旋转构件与可动叶片之间的余隙Hm2小于形成于静止构件或旋转构件与固定叶片之间的余隙Hf2，因此，能够抑制经由该余隙Hm2的流体的泄流。
(21)本发明的至少若干方案涉及的旋转机械具备：
静止构件；
与所述静止构件对置设置的旋转构件；以及
设置于所述静止构件与所述旋转构件之间的环状间隙的方案1至19中任一个所述的密封装置。
根据上述(21)的结构，由于具备上述(1)至(20)中任一个的结构的密封装置，因此，密封装置的可动叶片的前端与旋转机械的静止构件或旋转构件之间的余隙Hm而言，旋转机械运转时的余隙Hm小于旋转机械停止时的余隙Hm，从而能够抑制经由该余隙Hm的流体的泄流，进而能够提高旋转机械的效率。
发明效果
根据本发明的至少一个方案，由于旋转机械运转时的密封装置的可动叶片的前端与旋转机械的静止构件或旋转构件之间的余隙Hm小于旋转机械停止时的余隙Hm，因此能够抑制经由该余隙Hm的流体的泄流。
附图说明
图1是概略地示出一实施方式的旋转机械(蒸汽轮机)的图。
图2是一实施方式的沿着密封装置的轴向的局部剖视图。
图3是局部地示出一实施方式的固定叶片及可动叶片的立体图(一部分剖开)。
图4是示出一实施方式的可动叶片的俯视图(图2的A向向视图)。
图5A是示出一实施方式的密封装置中的旋转机械停止时的固定叶片及可动叶片的前端区域的剖视图。
图5B是示出一实施方式的密封装置中的旋转机械额定运转时的固定叶片及可动叶片的前端区域的剖视图。
图6A是示出约束构件及其周边结构的结构例的剖视图(对应于图4的E-E线剖面)。
图6B是示出约束构件及其周边结构的结构例的剖视图(对应于图6A的F-F线剖面)。
图7是示出可动叶片的扇形块的其他结构例的俯视图。
图8A是示出另一实施方式的密封装置中的旋转机械停止时的固定叶片及可动叶片的前端区域的剖视图。
图8B是示出另一实施方式的密封装置中的旋转机械额定运转时的固定叶片及可动叶片的前端区域的剖视图。
图9是示出又一实施方式的密封装置的固定叶片及可动叶片的前端区域的剖视图。
图10A是示意性地示出一实施方式的密封装置的适用部位的图。
图10B是示意性地示出另一实施方式的密封装置的适用部位的图。
图10C是示意性地示出又一实施方式的密封装置的适用部位的图。
图10D是示意性地示出又一实施方式的密封装置的适用部位的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的若干方案。其中，作为实施方式而记载的或在附图中示出的结构部件的尺寸、材质、形状及其相对配置等并非意在将本发明的范围限定于此，只不过是用于说明的例子。
首先，作为本实施方式的旋转机械1的一例，对图1所示的蒸汽轮机进行说明。需要说明的是，图1是概略地示出一实施方式的旋转机械(蒸汽轮机)1的图。
如图1所示，一实施方式的蒸汽轮机1具备：包括壳体21及静叶24的静止构件2；包括转子(旋转轴)31及动叶32的旋转构件3；以及设于静止构件2与旋转构件3之间的环状间隙5(参照图2)的密封装置4。
具体而言，壳体21的内部空间被气密地密封，且形成有供蒸汽S(流体)流动的蒸汽通路23。在图示的例子中，壳体21包括：呈中空形状，且以包围多个静叶24和多个动叶32的方式配置的圆筒部21a；固定于圆筒部21a的内壁面，且针对一对静叶24及动叶32分别设置的多个环状部21b。在壳体21的圆筒部21a的一端侧设有蒸汽入口22，在另一端侧设有蒸汽出口26。在蒸汽入口22安装有用于开闭蒸汽通路23的调整阀22a。
转子31以贯通壳体21的内部的方式配置，且被轴承6、7支承为能够以轴线O为中心进行旋转。在壳体21的内部，在该转子31的外周部隔着转盘33固定有动叶32。动叶32在转子31的轴向(轴线O的方向)上以规定间隔设置多级。在各个动叶32的外形侧(叶尖侧)设有沿周向延伸的叶尖护罩32a。叶尖护罩32a以与壳体21的环状部21b对置的方式设置。另一方面，在壳体21侧，以与多级动叶32在轴向上交替排列的方式固定有多级静叶24。在各个静叶24的内径侧(轮毂侧)设有沿周向延伸的轮毂护罩24a。轮毂护罩24a以与转子31的外周面对置的方式设置。
另外，在壳体21的内部，在配设有动叶32及静叶24的通路上形成有蒸汽通路23，该蒸汽通路23与蒸汽入口22及蒸汽出口26连通。
在具有上述结构的蒸汽轮机1中，当蒸汽被从蒸汽入口22向蒸汽通路23供给时，在蒸汽通路23中沿轴向流动的蒸汽在动叶32及静叶24通过，从而转子31旋转，赋予转子31的旋转能被从轴端输出而用于发电等。
以下，参照图1至图4对密封装置4进行说明。需要说明的是，图2是沿着一实施方式的密封装置4的轴向的局部剖视图，是放大了图1的E部分的图。图3是局部地示出一实施方式的固定叶片40及可动叶片60的立体图(一部分剖开)。图4是示出一实施方式的可动叶片60的俯视图(图2的A向向视图)。在图4中，箭头D表示转子31的旋转方向。
如图1至图4所示，密封装置4是以抑制流体(工作流体)经由静止构件2与旋转构件3之间的环状间隙5从高压侧向低压侧的泄流为目的而设置的。
在这些图中，作为一例，示出了密封装置4安装于静止构件2(例如壳体21)的结构。具体而言，密封装置4以与动叶32的叶尖护罩32a对置的方式安装于壳体21的环状部21b的内壁面。需要说明的是，如后所述，密封装置4也可以安装于旋转构件3(例如转子31)。
在一实施方式中，密封装置4具备：设于环状间隙5的环状的固定叶片40；以及在环状间隙5内与固定叶片40在轴向上相邻设置的环状的可动叶片60。
固定叶片40在环状间隙5内安装于静止构件2。例如，固定叶片40可以通过焊接或螺栓紧固等固定于静止构件2(图示例中为壳体21的环状部21b)，也可以通过嵌合而固定于静止构件2。另外，固定叶片40具有位于外周侧(壳体21侧)的基端部41；以及位于内周侧(转子31侧)的前端部42。作为固定叶片40整体，基端部41及前端部42呈环状。
可动叶片60的热膨胀系数大于固定叶片40的热膨胀系数。例如，可动叶片60由比固定叶片40热膨胀系数大的材料形成。另外，可动叶片60具有位于外周侧(壳体21侧)的基端部61；位于内周侧(转子31侧)的前端部62。作为可动叶片60整体，基端部61及前端部62呈环状。而且，仅在基端部61侧的固定区域63，可动叶片60固定于固定叶片40。在图示例中，可动叶片60通过螺栓64紧固于固定叶片40。需要说明的是，对于可动叶片60向固定叶片40固定的固定结构在后面叙述。
在此，参照图5A及图5B对可动叶片60的作用进行说明。
图5A是示出一实施方式的密封装置4中的旋转机械1停止时的固定叶片40及可动叶片60的前端区域的剖视图。图5B是示出一实施方式的密封装置4中的旋转机械1额定运转时的固定叶片40及可动叶片60的前端区域的剖视图。
如图5A所示，在旋转机械1停止时，固定叶片40及可动叶片60并未热膨胀，例如，如图示那样，固定叶片40的前端部42与可动叶片60的前端部62的径向位置大致一致。
如图5B所示，在旋转机械1运转时，当密封装置4暴露于高温流体时，可动叶片60以基端部61侧的固定区域63为起点而前端部62侧向图中箭头B方向热伸长。此时，由于可动叶片60的热膨胀系数大于固定叶片40的热膨胀系数，因此，可动叶片60的前端部62侧的热伸长量大于固定叶片40的前端部42侧的热伸长量。因此，密封装置4的可动叶片60的前端部62与旋转构件3之间的余隙Hm与图5A所示的旋转机械1停止时相比变小，由此能够抑制经由该余隙Hm的流体的泄流。
上述可动叶片60可以如图2所示那样从固定叶片40观察设置于高压侧。在图2所示的例子中，可动叶片60配置为与固定叶片40的高压侧的面面接触。需要说明的是，在图2中，流体从左向右流动，因此，密封装置4的左侧成为高压侧，右侧成为低压侧。
利用该结构，在旋转机械1运转时，可动叶片60被高压的流体向固定叶片40侧推压，从而能够抑制可动叶片60从固定叶片40浮起。
上述固定叶片40及可动叶片60可以如图2、图3、图5A及图5B所示那样以固定叶片40的前端部42及可动叶片60的前端部62侧相对于固定叶片40的基端部41及可动叶片60的基端部61侧而言位于高压侧的方式相对于半径方向倾斜地延伸。在图2、图3、图5A及图5B所示的例子中，固定叶片40从基端部41到前端部42形成为直线状，且以固定叶片40的前端部42与基端部41相比位于高压侧的方式相对于半径方向倾斜。同样地，可动叶片60从基端部61到前端部62形成为直线状，且以可动叶片60的前端部62与基端部61相比位于高压侧的方式相对于半径方向倾斜。在该情况下，固定叶片40与可动叶片60的倾斜角度大致一致。
根据该结构，能够充分确保可动叶片60的长度(从可动叶片60的基端部61到前端部62的距离)，能够获得在旋转机械1运转时，利用可动叶片60的热伸长变形而使余隙Hm减小所实现的优良的泄流抑制效果。
需要说明的是，虽然省略图示，但固定叶片40及可动叶片60也可以以与转子31的轴线O正交的方式沿着半径方向延伸。
在一实施方式中，如图2所示，在安装有固定叶片40的静止构件2上形成有槽25。
密封装置4还具备与静止构件2的槽25嵌合、且在前端侧具有至少一个固定叶片40的密封环50。
可动叶片60从位于槽25的轴向范围内的该可动叶片60的基端部61朝向位于槽25的轴向范围外的该可动叶片60的前端部62相对于半径方向倾斜地延伸。
由此，能够充分确保可动叶片60的长度(从可动叶片60的基端部61到前端部62的距离)，能够获得在旋转机械1运转时，利用可动叶片60的热伸长变形而使余隙Hm减小所实现的优良的泄流抑制效果。
在该情况下，如图2所示，可动叶片60可以配置为至少可动叶片60的基端部61位于槽25内。
根据该结构，由于可动叶片60的基端部61位于槽25内，因此，能够进一步增大可动叶片60的长度(从可动叶片60的基端部61到前端部62的距离)。
另外，密封环50在前端侧具有沿轴向排列的多个固定叶片40A、40B、40C的情况下，可动叶片60至少在从位于泄流的最上游侧的固定叶片40A观察时位于高压侧。在图2所示的例子中，在密封环50的前端侧，在流体的流动方向上从上游侧起依次具有三个固定叶片40A、40B、40C。在这些固定叶片40A、40B、40C中的、位于流体的流动方向上的最上游侧的固定叶片40A的高压侧的面，通过螺栓34安装有可动叶片60。需要说明的是，一个密封环50所具有的固定叶片40的片数并不特别限定。
根据该结构，通过相对于具有多级固定叶片40A、40B、40C的密封环50在从最上游侧的固定叶片40观察为高压侧安装可动叶片40，从而在具有多级的固定叶片40A、40B、40C的密封装置4中，也能够利用流体的压力来抑制可动叶片60从固定叶片40浮起。
需要说明的是，如果要在具有多级固定叶片40A、40B、40C的密封装置4中，将可动叶片60安装于从下游侧的固定叶片40C观察为高压侧(即，将可动叶片60安装于相邻的固定叶片40B、40C之间)，能谋求可动叶片60的紧凑化。但这样一来，由于可动叶片60的长度(从可动叶片60的基端部61到前端部62的距离)不够，因此，难以充分获得可动叶片60的热伸长量。在该情况下，存在旋转机械1运转时，利用可动叶片60的热伸长变形而降低余隙Hm所实现的泄流抑制效果受到限制的可能性。
在具备上述结构的密封装置4中，固定叶片40及可动叶片60可以如下构成。
如图5A所示，在旋转机械1停止时，将形成于旋转构件3与可动叶片60之间的余隙设为Hm1，将形成于旋转构件3与固定叶片40之间的余隙设为Hf1。另外，如图5B所示，在旋转机械1额定运转时，将形成于旋转构件3与可动叶片60之间的余隙设为Hm2，将形成于旋转构件3与固定叶片40之间的余隙设为Hf2。
在该情况下，固定叶片40及可动叶片60构成为满足Hm1≥Hf1且Hm2＜Hf2。
通常而言，在旋转机械1起动时，作为旋转机械1达到稳定状态之前的过渡状态，由于旋转机械1的转子31的振动或旋转构件3与静止构件2之间的伸长差的原因，旋转机械1会经历环状间隙5暂时成为最小的状态(所谓的夹紧点)。在通过了该夹紧点后的额定运转时，环状间隙5比处于夹紧点的状态稍微扩大。因此，若旋转机械1运转时的环状间隙5过小，则存在通过夹紧点时产生旋转构件3与密封装置4(例如可动叶片60的前端部62)接触的可能性。
因此，根据上述结构，由于在图5A所示的旋转机械1停止时，形成于旋转构件3与可动叶片60之间的余隙Hm1为形成于旋转构件3与固定叶片40之间的余隙Hf1以上，因此，能够降低在旋转机械1的起动中所经历的夹紧点处旋转构件3与可动叶片60接触的可能性。
另外，由于在图5B所示的旋转机械1额定运转时，形成于旋转构件3与可动叶片60之间的余隙Hm2小于形成于旋转构件3与固定叶片40之间的余隙Hf2，因此，能够抑制流体经由该余隙Hm2泄流。
如图2至图4所示，在一实施方式中，可动叶片60包括沿周向排列的多个扇形块60A～60H。
多个扇形块60A～60H可以为偶数个。因此，通过采用对开结构的固定叶片40能够使密封装置4的组装作业高效率。在该情况下，准备一对组装了整数个扇形块60A～60H的半环状的固定叶片40，将它们安装于旋转机械1，从而完成密封装置4的组装。
各个扇形块60A～60H在基端部61侧具有固定于固定叶片40的固定区域63。在图示例中，可动叶片60在固定区域63通过一根螺栓64固定于固定叶片40。
在该情况下，固定区域63为扇形块60A～60H的基端部61侧的周向范围内的一部分的范围，可以允许可动叶片60的各个扇形块60A～60H以固定区域63为起点的径向(图2至图4的箭头B方向)及周向(图3及图4的箭头C方向)上的热伸长。
而且，在该情况下，固定区域63可以位于扇形块60A～60H的基端部61侧的周向范围内的、周向上的中央。
根据上述结构，通过将可动叶片60在周向上分割为多个扇形块60A～60H，从而相对于各个扇形块60A～60H的热伸长变形的约束力减弱，能够在旋转机械1运转时，利用各个扇形块60A～60H的热伸长而进一步降低余隙Hm。由此，能够有效抑制流体经由余隙Hm泄流。
另外，通过将固定于固定叶片40的可动叶片60的各个扇形块60A～60H的固定区域63设为各个扇形块60A～60H的基端部61侧的一部分的范围，从而允许各个扇形块60A～60H以该固定区域63为起点不仅向径向(图2至图4的箭头B方向)也向周向(图3及图4的箭头C方向)热伸长。由此，能够在旋转机械1起动时各个扇形块60A～60H热伸长变形之际，进一步减弱相邻的扇形块60A～60H之间的约束。因此，能够在旋转机械1运转时利用可动叶片60的各个扇形块60A～60H的热伸长而进一步降低余隙Hm。由此，能够有效抑制流体经由余隙Hm泄流。
而且，通过将各个扇形块60A～60H的固定区域63设置于各个扇形块60A～60H的周向的中央，从而各个扇形块60A～60H的固定区域63的周向两侧的区域不受固定叶片40约束。因此，在旋转机械1运转时，可动叶片60的各个扇形块60A～60H能够更加自由地热伸长变形，能够更进一步降低余隙Hm。由此，能够更有效地抑制流体经由余隙Hm泄流。
在一实施方式中，密封装置还具备用于抑制可动叶片的各个扇形块从固定叶片浮起的约束构件80。约束构件80在比固定区域63靠可动叶片60的前端部62侧安装于固定叶片40。
如上所述，可动叶片60的各个扇形块60A～60H的前端部62侧并未固定于固定叶片40。因此，存在流体浸入可动叶片60的前端部62侧与固定叶片40的前端部42侧之间，而导致可动叶片60的各个扇形块60A～60H从固定叶片40浮起的情况。
因此，通过设置在比固定区域63靠可动叶片60的前端部62侧安装于固定叶片40的约束构件80，从而能够抑制可动叶片60的各个扇形块60A～60H从固定叶片40浮起。
具体而言，如图6A及图6B所示，约束构件80包括支柱部82和压板部81。图6A是示出约束构件80及其周边结构的结构例的剖视图(对应于图4的E-E线剖面)。图6B是示出约束构件80及其周边结构的结构例的剖视图(对应于图6A的F-F线剖面)。需要说明的是，在以下的说明中，适当地使用图2至图4所示的附图标记。
支柱部82以在相邻的扇形块60A～60H(参照图4)之间延伸的方式固定于固定叶片40。例如，可以在支柱部82中的安装于固定叶片40的部位预先形成外螺纹部，在与其对应的固定叶片40的部位预先形成内螺纹部，通过将它们螺合而将支柱部82固定于固定叶片40。或者，可以通过将支柱部焊接于固定叶片40而将支柱部82固定于固定叶片40。
压板部81是设于支柱部82的前端的板状构件，且以在与固定叶片40之间至少局部地夹持扇形块60A～60H的方式从支柱部82沿周向延伸。
根据该结构，通过使用包括在相邻的扇形块60A～60H之间固定于固定叶片40的支柱部82以及设于支柱部82的前端的压板部81的约束构件80，从而不会对各个扇形块60A～60H的热伸长变形带来实质性影响，能够抑制各个扇形块60A～60H从固定叶片40浮起。
在相邻的扇形块60A～60H之间，可以在至少旋转机械1停止时形成有周向间隙65。周向间隙65通过相邻的扇形块60A～60H彼此在周向上离开配置而形成，该周向间隙65沿径向延伸。在图4所示的例子中，在旋转机械1停止时，周向间隙65具有恒定的间隙宽度。
如上所述，在相邻的扇形块60A～60H之间设有周向间隙65，从而能够进一步减弱相邻的扇形块60A～60H之间的约束。由此，能够在旋转机械1运转时利用可动叶片60的各个扇形块60A～60H的热伸长而进一步降低余隙Hm。
图7是示出可动叶片60的扇形块60A～60H的其他结构例的俯视图。
在其他结构例中，周向间隙65可以在径向上不具有恒定的宽度。即，在该图所示的例子中，周向间隙65在径向上的一部具有间隙宽度比其他部分大的宽幅部66。宽幅部66是供约束构件80的支柱部82穿过的结构，宽幅部66以外的周向间隙65构成为比支柱部82的直径小。另外，宽幅部66在径向上具有恒定的长度，各个扇形块60A～60H相对于支柱部82能够在径向上滑动移动该宽幅部66在径向上的长度。
另外，周向间隙65可以在可动叶片60的前端部62侧具有间隙宽度比基端部61侧的周向间隙65的间隙宽度窄的窄幅部67。如此一来，通过可动叶片60的前端部62侧的间隙宽度比可动叶片60的基端部61侧的间隙宽度窄，从而，在可动叶片60热膨胀的状态下，前端部62侧的各个扇形块60A～60H之间的间隙更窄，能够阻止流体从各个扇形块60A～60H之间的间隙漏出。另外，可动叶片60的各个扇形块60A～60H的基端部61侧的长度比前端部62侧的长度长。因此，在旋转机械1运转时，基端部61侧比前端部62侧热膨胀量大。因此，通过使基端部61侧的周向间隙65比前端部62侧的周向间隙65宽，从而能够吸收可动叶片60的基端部61侧的热膨胀。
在一实施方式中，如图5A及图5B所示，可动叶片60的前端厚度比固定叶片40的前端厚度小。
例如，如图示那样，可动叶片60在径向上具有大致相同厚度。另外，固定叶片40随着从基端部41侧朝向前端部42侧而厚度逐渐变薄。并且，在前端区域，可动叶片60的厚度比固定叶片40的厚度小。
或者，虽未图示，但也可以构成为在可动叶片60的前端区域，从基端部61侧朝向前端部62侧厚度逐渐减小。在该情况下，在前端区域，可动叶片60的厚度比固定叶片40的厚度小。
如上所述，由于可动叶片60的热膨胀率大于固定叶片40的热膨胀率，因此，在旋转机械1起动过程中，在过渡阶段，因可动叶片60的热伸长而余隙Hm可能变得过于窄。因此，存在旋转机械1的旋转构件3与可动叶片60的前端部62接触的可能性。
因此，通过使可动叶片60的前端厚度与固定叶片40相比相对小，从而即使万一旋转机械1的旋转构件3与可动叶片60的前端部62接触的情况下，也能够抑制接触所导致的发热、振动。另外，通过使固定叶片40的前端厚度与可动叶片60相比相对大，从而能够抑制可动叶片60及固定叶片40的轴向两侧的流体的压力差引起的固定叶片40的前端部42的变形，进而抑制伴随固定叶片40的变形的可动叶片60的意外位移。
在其他实施方式中，如图8A及图8B所示，在旋转机械1停止时，在可动叶片60的前端部62与固定叶片40的前端部42之间形成有间隙90。需要说明的是，图8A是示出其他实施方式的密封装置中旋转机械停止时的固定叶片及可动叶片的前端区域的剖视图。图8B是示出其他实施方式的密封装置中旋转机械额定运转时的固定叶片及可动叶片的前端区域的剖视图。
如图8A所示，在旋转机械1停止时，例如可动叶片60从基端部61侧到前端部62侧具有大致恒定的厚度。另外，固定叶片40以在基端部41(参照图2)与前端部42之间向流体的流动方向上游侧(高压侧)突出的方式至少一部分弯曲。或者，固定叶片40可以在前端部42侧具有向从可动叶片60远离的方向倾斜的锥面。通过如此设置，在旋转机械1停止时，在可动叶片60的前端部62与固定叶片40的前端部42之间形成有间隙90。
如图8B所示，在旋转机械1额定运转时，就可动叶片60的前端部62而言，由于位于高压侧的可动叶片60被流体向固定叶片40的高压侧的面推压(即，向图中箭头G方向推压)，从而可动叶片60的前端部62侧变形。这样，若在可动叶片60的热伸长变形的基础上，还利用由基于流体的向固定叶片40侧的推压力所引起的可动叶片60的变形，则能够在旋转机械1运转时，以更高的自由度控制余隙Hm。由此，能够更加适当地抑制经由余隙Hm的泄流。
需要说明的是，在图8A所示的旋转机械1停止时，将形成于旋转构件3与可动叶片60之间的余隙设为Hm1，将形成于旋转构件3与固定叶片40之间的余隙设为Hf1。另外，在图8B所示的旋转机械1额定运转时，将形成于旋转构件3与可动叶片60之间的余隙设为Hm2，将形成于旋转构件3与固定叶片40之间的余隙设为Hf2。
在该情况下，固定叶片40及可动叶片60可以构成为Hm1≥Hf1且Hm2＜Hf2。
在另一实施方式中，如图9所示，固定叶片40及可动叶片60在旋转机械1的轴向剖面内弯曲。
根据该结构，能够充分确保可动叶片60的长度(从可动叶片60的基端部61到前端部62的距离)，能够获得在旋转机械1运转时，利用可动叶片60的热伸长变形而使余隙Hm减小所实现的优良的泄流抑制效果。
在该情况下，固定叶片40及可动叶片60还可以具有以下结构。
将固定叶片40的基端部41侧的切线方向T1相对于半径方向所成的角度设为θf1，将固定叶片40的前端部42侧的切线方向T2相对于半径方向所成的角度设为θf2。此时，固定叶片40的可动叶片60侧的表面的轴向剖面内的切线方向T满足θf1＞θf2的关系式，可动叶片60沿着固定叶片40弯曲。
根据该结构，对于沿着固定叶片40弯曲的可动叶片60而言，与基端部61侧相比，前端部62侧的可动叶片60的切线方向T2与半径方向所成的角度θf2变小。也就是说，就可动叶片60而言，与基端部61侧相比，前端部62侧相对沿着半径方向。因此，能够增大可动叶片60的余隙Hm的变化量与前端部62侧的热伸长变形量之比，能够获得旋转机械1运转时，利用可动叶片60的热伸长变形而使余隙Hm减小所实现的优良的泄流抑制效果。
如上所述，根据本发明的实施方式，由于在旋转机械1运转时，密封装置4的可动叶片60的前端部62与旋转机械1的静止构件2或旋转构件3之间的余隙Hm比旋转机械1停止时小，因此，能够抑制流体经由该余隙Hm泄流。
另外，如图1所示，通过做成为旋转机械1具备静止构件2、与静止构件2对置设置的旋转构件3、以及设于静止构件2与旋转构件3之间的环状间隙5的上述密封装置4(参照图1至图9)的结构，能获得如下效果。
该旋转机械1由于具备图1至图9所示的密封装置4，因此，密封装置4的可动叶片60的前端部62与旋转构件3(或静止构件2)之间的余隙Hm在旋转机械1运转时比旋转机械1停止时小，能够抑制流体经由该余隙Hm泄流，从而能够提高旋转机械1的效率。
本发明不限定于上述的实施方式，也包括对上述实施方式实施变形的方式、以及将这些方式适当组合而成的方式。
例如，在上述实施方式中，如图1所示，作为应用上述密封装置4的旋转机械1例示了蒸汽轮机，但是，应用密封装置4的旋转机械1也可以为例如燃气轮机等具有静止构件2与旋转构件3之间的泄流的课题的其他旋转机械，在其他旋转机械中也能够应用密封装置4。
另外，在上述实施方式中，如图1所示，作为安装上述密封装置4的部位，例示了静止构件2中的壳体21。也就是说，在一实施方式中，如图10A所示，密封装置4以与动叶32的叶尖护罩32a对置的方式安装于壳体21的内壁面。并且，密封装置4抑制叶尖护罩32a与壳体21之间的环状间隙5中的流体的泄流。但是，密封装置4的应用部位不限于此。
在其他实施方式中，如图10B所示，将密封装置4以与转子31的外周面对置的方式安装于静叶24的轮毂护罩24a。并且，密封装置4构成为抑制流体在转子31与轮毂护罩24a之间的环状间隙5泄流。
在又一其他实施方式中，如图10C及图10D所示，密封装置4可以安装于旋转构件3。在图10C所示的例子中，密封装置4以与静叶24的轮毂护罩24a对置的方式安装于转子31的外周面。并且，密封装置4构成为抑制流体在转子31与轮毂护罩24a之间的环状间隙5泄流。在图10D所示的例子中，密封装置4以与壳体21的内壁面对置的方式安装于动叶32的叶尖护罩32a。并且，密封装置4构成为抑制流体在叶尖护罩32a与壳体21之间的环状间隙5的泄流。
例如，“在某一方向上”、“沿着某一方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或“同轴”等的表示相对或绝对的配置的表现不仅表示严格意义上的这种配置，还表示具有公差或得到相同功能的程度的角度、距离地相对位移的状态。
例如，“相同”、“相等”以及“均质”等表示事物相等的状态的表现不仅表示严格意义上相等的状态，还表示存在公差或得到相同功能的程度的差的状态。
例如，表示四边形状、圆筒形状等形状的表现不仅表示几何学上严格意义的四边形状、圆筒形状等形状，还表示在得到相同效果的范围内包括凹凸部、倒角部等的形状。
另一方面，“具备”、“包括”或“具有”一结构要素这样的表现并非排除其他的结构要素的存在的排他性表现。
附图标记说明
1 旋转机械(蒸汽轮机)
2 静止构件
3 旋转构件
4 密封装置
5 环状间隙
21 壳体
24 静叶
25 槽
31 转子(旋转轴)
32 动叶
40、40A～40C 固定叶片
41 基端部
42 前端部
50 密封环
60 可动叶片
60A～60H 扇形块
61 基端部
62 前端部
63 固定区域
64 螺栓
65 周向间隙
80 约束构件
81 压板部
82 支柱部
90 间隙

Claims (13)

1.一种密封装置，其用于抑制流体经由旋转机械的静止构件与旋转构件之间的环状间隙而泄流，
所述密封装置的特征在于，
所述密封装置具备：
设置于所述环状间隙的环状的固定叶片；以及
在所述环状间隙内与所述固定叶片在轴向上相邻设置的环状的可动叶片，
所述可动叶片的热膨胀系数大于所述固定叶片的热膨胀系数，
所述可动叶片在所述可动叶片的基端侧的固定区域固定于所述固定叶片，
所述可动叶片包括沿周向排列的多个扇形块，
各个所述扇形块在基端侧具有固定于所述固定叶片的所述固定区域，
所述密封装置还具备约束构件，所述约束构件在比所述固定区域靠所述可动叶片的前端侧安装于所述固定叶片，用于抑制所述可动叶片的各个所述扇形块从所述固定叶片浮起。
2.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，
所述可动叶片仅在该可动叶片的基端侧的所述固定区域固定于所述固定叶片。
3.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，
所述固定区域为所述扇形块的基端侧的周向范围中的一部分的范围，
允许所述可动叶片的各个所述扇形块以所述固定区域为起点在径向及周向上的热伸长。
4.根据权利要求3所述的密封装置，其特征在于，
所述固定区域位于所述扇形块的基端侧的所述周向范围中的、周向上的中央。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的密封装置，其特征在于，
在将所述旋转机械停止时形成于所述静止构件或所述旋转构件与所述可动叶片之间的余隙设为Hm1，
将所述旋转机械停止时形成于所述静止构件或所述旋转构件与所述固定叶片之间的余隙设为Hf1，
将所述旋转机械额定运转时形成于所述静止构件或所述旋转构件与所述可动叶片之间的余隙设为Hm2，
将所述旋转机械额定运转时形成于所述静止构件或所述旋转构件与所述固定叶片之间的余隙设为Hf2时，
满足Hm1≥Hf1且Hm2＜Hf2。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的密封装置，其特征在于，
从所述固定叶片观察，所述可动叶片设置于高压侧。
7.根据权利要求6所述的密封装置，其特征在于，
所述密封装置还具备密封环，所述密封环嵌合于在所述静止构件或所述旋转构件形成的槽中，且在前端侧具有沿轴向排列的多个所述固定叶片，
至少从位于所述泄流的最上游侧的位置的所述固定叶片观察，所述可动叶片设置于高压侧。
8.根据权利要求6所述的密封装置，其特征在于，
在所述旋转机械停止时，在所述可动叶片的前端部与所述固定叶片的前端部之间形成有间隙。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的密封装置，其特征在于，
所述密封装置还具备密封环，所述密封环嵌合于在所述静止构件或所述旋转构件的一方形成的槽中，并且在前端侧具有至少一个所述固定叶片，
所述可动叶片从位于所述槽的轴向范围内的该可动叶片的基端部朝向位于所述槽的轴向范围外的该可动叶片的前端部相对于半径方向倾斜地延伸。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的密封装置，其特征在于，
所述固定叶片以及所述可动叶片在所述旋转机械的轴向剖面内弯曲。
11.根据权利要求10所述的密封装置，其特征在于，
就所述固定叶片的所述可动叶片侧的表面的所述轴向剖面内的切线方向而言，
在将所述固定叶片的基端侧的所述切线方向相对于半径方向所成的角度设为θf1，
将所述固定叶片的前端侧的所述切线方向相对于半径方向所成的角度设为θf2时，
满足θf1＞θf2的关系式，
所述可动叶片沿所述固定叶片弯曲。
12.一种密封装置，其用于抑制流体经由旋转机械的静止构件与旋转构件之间的环状间隙而泄流，
所述密封装置的特征在于，
所述密封装置具备：
设置于所述环状间隙的环状的固定叶片；以及
在所述环状间隙内与所述固定叶片在轴向上相邻设置的环状的可动叶片，
在将所述旋转机械停止时形成于所述静止构件或所述旋转构件与所述可动叶片之间的余隙设为Hm1，
将所述旋转机械停止时形成于所述静止构件或所述旋转构件与所述固定叶片之间的余隙设为Hf1，
将所述旋转机械额定运转时形成于所述静止构件或所述旋转构件与所述可动叶片之间的余隙设为Hm2，
将所述旋转机械额定运转时形成于所述静止构件或所述旋转构件与所述固定叶片之间的余隙设为Hf2时，
设定为所述可动叶片的热膨胀系数大于所述固定叶片的热膨胀系数，以使得满足Hm1≥Hf1且Hm2＜Hf2。
13.一种旋转机械，其特征在于，
所述旋转机械具备：
静止构件；
与所述静止构件对置设置的旋转构件；以及
设置于所述静止构件与所述旋转构件之间的环状间隙的权利要求1至4中任一项所述的密封装置。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6785041B2 (ja) * 2015-12-10 2020-11-18 三菱パワー株式会社 シール構造及びタービン
DE202017103401U1 (de) * 2017-06-06 2018-09-07 Borgwarner Inc. Verdichter für eine Aufladevorrichtung
US11555410B2 (en) * 2020-02-17 2023-01-17 Pratt & Whitney Canada Corp. Labyrinth seal with variable seal clearance
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 (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2191280Y (zh) * 1994-05-20 1995-03-08 哈尔滨汽轮机厂 汽轮机、燃气轮机的刷子式汽封
CN1228505A (zh) * 1998-03-06 1999-09-15 东芝株式会社 轴流涡轮机的密封装置
EP1544522A1 (en) * 2003-12-19 2005-06-22 ROLLS-ROYCE plc A seal arrangement in a machine
JP2006266454A (ja) * 2005-03-25 2006-10-05 Matsumura Koki Kk リング及びシール構造
CN101646842A (zh) * 2007-04-05 2010-02-10 斯奈克玛动力部件公司 首尾相连地组装两个具有不同热膨胀系数的部件的方法和由此获得的组件
CN103216277A (zh) * 2012-01-24 2013-07-24 通用电气公司 可翻新的级间成角密封件
CN103403300A (zh) * 2011-01-31 2013-11-20 通用电气公司 轴向刷式密封件
CN203835467U (zh) * 2014-05-21 2014-09-17 南京博沃科技发展有限公司 可收放叶片式汽封

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1857961A (en) * 1927-12-15 1932-05-10 Westinghouse Electric & Mfg Co Bi-metal packing
JPS6021502A (ja) 1983-07-15 1985-02-02 東芝プラント建設株式会社 高圧用水抵抗器
JPS6021502U (ja) * 1983-07-22 1985-02-14 株式会社日立製作所 動翼先端部のシ−ル装置
JPS6475664A (en) 1987-09-18 1989-03-22 Agency Ind Science Techn Formation of x-ray transmitting film
JPH0175664U (zh) * 1987-11-09 1989-05-23
US6065754A (en) 1998-04-15 2000-05-23 General Electric Co. Uniform clearance, temperature responsive, variable packing ring
JP3358993B2 (ja) 1998-09-21 2002-12-24 三菱重工業株式会社 ターボ回転機械の自動調整シール
US7578509B2 (en) * 2001-02-23 2009-08-25 Cmg Tech, Llc Seal assembly and rotary machine containing such seal
US20100007093A1 (en) * 2001-02-23 2010-01-14 Grondahl Clayton M Seal Assembly and Rotary Machine Containing Such Seal
GB2413602B (en) * 2004-04-26 2008-02-13 Alstom Technology Ltd Process for producing leaves for a leaf seal
JP2009085256A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Hitachi Ltd 回転流体機械のシール装置
JP5347295B2 (ja) 2008-03-26 2013-11-20 Ｊｆｅスチール株式会社 亜鉛系めっき鋼板およびその製造方法
JP2010217218A (ja) 2009-03-13 2010-09-30 Panasonic Corp 定着ベルト及びそれを備えた定着装置
US8596973B2 (en) * 2009-12-07 2013-12-03 Cmg Tech, Llc Leaf seal assembly including polymer member and rotary machine containing such seal assembly
US8434999B2 (en) * 2010-03-25 2013-05-07 General Electric Company Bimetallic spline seal
US8858166B2 (en) * 2011-09-07 2014-10-14 General Electric Company Rotary machine seal assembly with butt gap seal elements
JP2014042142A (ja) 2012-08-22 2014-03-06 Yamaha Corp アンテナユニット

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2191280Y (zh) * 1994-05-20 1995-03-08 哈尔滨汽轮机厂 汽轮机、燃气轮机的刷子式汽封
CN1228505A (zh) * 1998-03-06 1999-09-15 东芝株式会社 轴流涡轮机的密封装置
EP1544522A1 (en) * 2003-12-19 2005-06-22 ROLLS-ROYCE plc A seal arrangement in a machine
JP2006266454A (ja) * 2005-03-25 2006-10-05 Matsumura Koki Kk リング及びシール構造
CN101646842A (zh) * 2007-04-05 2010-02-10 斯奈克玛动力部件公司 首尾相连地组装两个具有不同热膨胀系数的部件的方法和由此获得的组件
CN103403300A (zh) * 2011-01-31 2013-11-20 通用电气公司 轴向刷式密封件
CN103216277A (zh) * 2012-01-24 2013-07-24 通用电气公司 可翻新的级间成角密封件
CN203835467U (zh) * 2014-05-21 2014-09-17 南京博沃科技发展有限公司 可收放叶片式汽封

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