CN108603603A - 密封装置及旋转机械 - Google Patents

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Abstract

本发明的密封装置(50)是对转子的外周面与定子的内周面之间的间隙进行密封的密封装置(50)，具备：密封环(51)，设置于所述定子，在与所述转子相对的面上具有沿轴线方向(Da)交替形成有凸部(56A)和凹部(56B)的快削材料(56)；多个径向翅片(52)，从所述转子的外周面向径向外侧突出；及倾斜方向翅片(55)，从所述转子的外周面朝向所述密封环(51)的快削材料(56)的所述轴线方向(Da)的两端而从该两端的外侧倾斜地突出。

Description

密封装置及旋转机械
技术领域
本发明涉及密封装置及旋转机械。
本申请关于在2016年2月16日向日本提出申请的特愿2016-027004号而主张优先权，并将其内容援引于此。
背景技术
在蒸汽涡轮、燃气轮机、轴流压缩机等旋转机械中，作为压力损失之一，存在由于蒸汽或气体等动作流体泄漏并通过动叶片的前端和与该前端接近地相对的定子的内周面之间而产生的损失。为了降低该损失并提高涡轮效率而在动叶片的前端与定子之间设置密封装置。作为这样的密封装置，存在例如即使在动叶片与定子发生了接触的情况下也能使任意的构件不损伤的可磨密封。
在专利文献1中，公开了设有压缩机叶轮和可磨密封的密封装置。在该密封装置中，可磨密封设置在与压缩机叶轮相对的圆角区域。压缩机叶轮的叶片相对于可磨密封而向倾斜方向突出地配置。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-153570号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在设有专利文献1记载的密封装置的旋转机械中，在运转中，有时会产生旋转轴的在轴线方向上的热伸长或旋转轴的在径向上的偏心。当热伸长或径向上的偏心产生时，利用压缩机叶轮的叶片将可磨密封削除。当这样可磨密封被切削除时，叶片与可磨密封间的间隙增大，密封性下降。
本发明为了解决上述课题而作出，其目的在于提供一种能够抑制由于轴线方向的热伸长及径向上的偏心而密封性下降的情况的密封装置及旋转机械。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，本发明提出以下的方案。
本发明的第一方式的密封装置对绕轴线旋转的转子的外周面与从外周侧覆盖该外周面的定子的内周面之间的间隙进行密封，其中，所述密封装置具备：密封环，设置于所述定子，在与所述转子相对的面上具有沿轴线方向交替形成有凸部和凹部的快削材料；多个径向翅片，在与所述密封环的快削材料的凸部或凹部对应的轴线方向位置，从所述转子的外周面向径向外侧突出；及倾斜方向翅片，从所述转子的外周面朝向所述密封环的快削材料的所述轴线方向的两端而从该两端的外侧倾斜地突出。
根据这样的结构，即使由于转子的在轴线方向上的热伸长或径向上的偏心等而径向翅片与快削材料之间的间隙变大，也能够维持倾斜方向翅片与快削材料之间的间隙的距离。因此，能够维持动叶片的前端面与密封环的内周面之间的密封性。
在本发明的第二方式的密封装置中，以第一方式为基础，也可以是，在所述密封环的所述轴线方向的两端设置的凸部或凹部处的所述快削材料的厚度比其他的凸部或凹部处的所述快削材料的厚度厚。
根据这样的结构，能够避免在比径向翅片的前端的径向的位置靠径向外周侧处具有前端的倾斜方向翅片与密封环的接触。因此，能够避免倾斜方向翅片及密封环的破损。
在本发明的第三方式的密封装置中，以第一方式或第二方式为基础，也可以是，所述快削材料的与所述倾斜方向翅片相对的面是朝向所述倾斜方向翅片凸出的曲面。
根据这样的结构，能够降低倾斜方向翅片与快削材料接触时的接触阻力。因此，即使在倾斜方向翅片从倾斜方向翅片的延伸方向与快削材料接触的情况下，倾斜方向翅片也能够稳定地切削快削材料，能够避免密封性的下降。
在本发明的第四方式的密封装置中，以第一方式至第三方式为基础，也可以是所述倾斜方向翅片的前端的所述轴线方向上的位置与所述密封环不重叠的结构。
根据这样的结构，在转子沿径向偏心的情况下，能够避免倾斜方向翅片的前端与密封环的接触。因此，能够避免倾斜方向翅片及密封环的破损。
在本发明的第五方式的密封装置中，以第一方式至第四方式为基础，也可以是所述倾斜方向翅片的前端的所述径向上的位置处于与在所述轴线方向的两端设置的凸部或凹部处的所述快削材料沿轴线方向重叠的位置的结构。
根据这样的结构，即使在转子沿轴线方向热伸长的情况下，倾斜方向翅片的前端与快削材料也接触，能够维持动叶片的前端面与密封环的内周面之间的密封性。
在本发明的第六方式的密封装置中，以第一方式至第五方式为基础，也可以是，所述倾斜方向翅片存在多个，在向不在所述轴线方向上相对的朝向倾斜的两个倾斜方向翅片之间配置密封构件。
根据这样的结构，在伴随着倾斜方向翅片的导入而形成的相邻的密封环间的轴线方向的间隙中，也能够维持动叶片的前端面与密封环的内周面之间的密封性。
本发明的第七方式的旋转机械具备：绕轴线旋转的转子；从所述转子的径向的外侧覆盖所述转子的定子；第一方式至第六方式中的任一项记载的密封装置。
根据这样的结构，能够抑制转子的外周面与定子的内周面之间的间隙的密封性的下降，减少泄漏损失而提高涡轮效率。
发明效果
根据本发明，能够抑制由于轴线方向的热伸长及径向上的偏心而密封装置及旋转机械的密封性下降的情况。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的旋转机械的整体结构的示意图。
图2是表示本发明的第一实施方式的密封装置的纵剖视图。
图3是本发明的第一实施方式的密封装置的主要部分放大图。
图4是在本发明的第一实施方式的密封装置中，表示径向翅片和倾斜方向翅片沿轴线方向移动的情况的主要部分放大图。
图5是在本发明的第一实施方式的密封装置中，表示径向翅片和倾斜方向翅片沿径向移动的情况的主要部分放大图。
图6是在本发明的第一实施方式的密封装置中，表示径向翅片和倾斜方向翅片沿轴线方向及径向移动的情况的主要部分放大图。
图7是本发明的第二实施方式的密封装置的主要部分放大图。
图8是本发明的第二实施方式的密封装置的变形例的主要部分放大图。
具体实施方式
《第一实施方式》
以下，关于本发明的第一实施方式的旋转机械，参照图1～图6进行说明。
如图1所示，本实施方式的旋转机械是蒸汽涡轮100。蒸汽涡轮100是取出蒸汽S的能量作为旋转动力的外燃机，使用于发电厂的发电机等。蒸汽涡轮100具备壳体10、转子20、静叶片30、轴承部40、密封装置50。在本说明书中，将壳体10与静叶片30合在一起的结构称为定子。在转子20的径向外侧配置的构件为定子，壳体10及静叶片30是定子的一部分。
壳体10将内部的空间气密地密封，并在内部形成有蒸汽S的流路。壳体10从转子20的径向Dr的外侧覆盖转子20。
如图1所示，转子20以贯通壳体10的方式沿轴线O延伸而绕轴线O旋转。转子20设有动叶片21。转子20的设有动叶片21的中间部分收容于壳体10的内部。转子20的两端部向壳体10的外部突出。转子20从壳体10向外方突出的两端部由轴承部40支承为能够旋转。
动叶片21沿转子20的周向并列配置多个。多个动叶片21呈环状地设置在转子20的外周面。动叶片21接受沿转子20的轴线方向Da流动的蒸汽S的压力而使转子20绕轴线O旋转。动叶片21的朝向径向Dr的外侧的前端面21a与后述的密封装置50的密封环51的朝向径向Dr的内侧的内周面相对。
静叶片30沿着转子20的周向并列而在壳体10的朝向内侧的面上设置多个。静叶片30与转子20沿径向Dr空出间隔地配置。静叶片30与动叶片21沿轴线方向Da空出间隔地配置。
轴承部40将转子20支承为能够绕轴线O旋转。轴承部40具备：在转子20的两端部分别设置的轴颈轴承41；及在转子20的一端侧设置的推力轴承42。
密封装置50将绕轴线O旋转的转子20的外周面和从转子20的径向Dr的外侧覆盖外周面的定子的内周面之间的间隙密封。本实施方式的密封装置50将动叶片21的前端面21a与密封环51的内周面之间的间隙密封。动叶片21的前端面21a对应于转子20的外周面的一部分。
如图2及图3所示，密封装置50具备：具有快削材料56的密封环51；径向翅片52；倾斜方向翅片55。即，本实施方式的密封装置50是可磨密封的一种。径向翅片52由长的长翅片53和短的短翅片54构成。
密封环51是能够沿周向分割的环状的构件。密封环51将绕轴线O旋转的转子20的外周面从径向Dr的外侧覆盖。如图2所示，本实施方式的密封环51将动叶片21的前端的前端面21a从径向Dr的外侧覆盖。在密封环51的内周面，向径向Dr的内侧突出的凸部51A与向径向Dr的外侧凹陷的凹部51B在轴线O延伸的轴线方向Da上相邻配置。凸部51A及凹部51B沿轴线方向Da交替地并列配置多个。
在密封环51的内周面设有快削材料56。快削材料56以覆盖密封环51的凸部51A及凹部51B的方式设置，具有与密封环51的凸部51A相符的凸部56A和与密封环51的凹部51B相符的凹部56B。快削材料56通过将被切削性比径向翅片52及倾斜方向翅片55优异的材料向壳体10的内周面喷镀而呈层状地形成。
快削材料56的厚度除了在快削材料56的轴线方向Da的两端设置的凸部56A或凹部56B之外，在原则上形成为恒定。在轴线方向Da的两端设置的快削材料56的凸部56A或凹部56B的厚度D形成得比其他的凸部56A及凹部56B的厚度d厚。
如图3所示，快削材料56具有：与短翅片54的顶面54a相对的短相对面56a；与长翅片53的顶面53a相对的长相对面56b；将短相对面56a与长相对面56b连结的倾斜面56c；及与密封环51的两端连结的端面56d。
短相对面56a是快削材料56的凸部56A的朝向径向Dr的内侧的面。短相对面56a是将沿轴线方向Da相邻的倾斜面56c的径向Dr的内侧的端部连结的面。短相对面56a形成在相对于短翅片54的前端而沿径向Dr设有微小的间隙的位置。
长相对面56b是快削材料56的凹部56B的朝向径向Dr的内侧的面。长相对面56b是将沿轴线方向Da相邻的倾斜面56c的径向Dr的外侧的端部连结的面。长相对面56b形成在相对于长翅片53的前端而沿径向Dr设有微小的间隙的位置。
倾斜面56c朝向包含轴线方向Da的方向而与长翅片53面对。在此，包含轴线方向Da的方向是包含轴线方向Da的分量的方向。本实施方式的包含轴线方向Da的方向相对于轴线方向Da及径向Dr而为倾斜向下方向。倾斜面56c是与长翅片53的朝向轴线方向Da的面即侧面面对的面。倾斜面56c是将短相对面56a与长相对面56b连结的面。倾斜面56c以随着从径向Dr的外侧朝向内侧而从长翅片53的侧面分离的方式倾斜。倾斜面56c以从长翅片53的轴线方向Da的中心位置分离的方式倾斜。即，倾斜面56c以凹凸形状的凹部分随着朝向径向Dr的内侧而变宽的方式倾斜。因此，倾斜面56c中隔着长翅片53配置的一组的倾斜面朝向不同的方向倾斜。
端面56d是从快削材料56的凸部56A或凹部56B向密封环51的轴线方向Da的侧面51d连结的面。端面56d是相对于倾斜方向翅片55的前端凸出的曲面，形成于在倾斜方向翅片55延伸的方向设有微小间隙的位置。端面56d是相对于倾斜方向翅片55凸出的曲面，因此倾斜方向翅片55相对于端面56d从正交的方向进行接触。
径向翅片52从转子20的外周面向径向Dr外侧突出。径向翅片由长翅片53和短翅片54构成。
长翅片53在轴线方向Da上的与凹部56B对应的位置处，从转子20的外周面即动叶片21的前端面21a向径向Dr的外侧突出。长翅片53是沿着动叶片21的前端面21a而沿周向延伸的密封翅片。长翅片53以朝向径向Dr的外侧的面即前端的顶面53a相对于快削材料56空出间隙的方式突出。长翅片53沿轴线方向Da分离地配置多个。长翅片53在相邻的短翅片54之间，对应于一处的凹部56B的位置而配置一个。长翅片53配置于在轴线方向Da的两侧配置的两个短翅片54的中间。
短翅片54在轴线方向Da上的与凸部56A对应的位置，从转子20的外周面即动叶片21的前端面21a向径向Dr的外侧突出。短翅片54以朝向径向Dr的外侧的面即前端的顶面54a相对于快削材料56空出间隙的方式突出。短翅片54是沿着动叶片21的前端面21a在周向上延伸的密封翅片。短翅片54沿轴线方向Da分离地配置多个。多个短翅片54相对于轴线方向Da等间隔地配置。
倾斜方向翅片55从转子20的外周面朝向密封环51的快削材料56的轴线方向Da的两端而从外侧倾斜地突出。即，朝向一个密封环51而一对倾斜方向翅片55朝向密封环51的轴线方向Da的两端倾斜地设置。倾斜方向翅片55以倾斜方向翅片55的前端面55a相对于快削材料56空出间隙的方式突出。
倾斜方向翅片55的前端的径向Dr的位置处于比短翅片54的前端的径向Dr的位置靠密封环51侧处。而且，倾斜方向翅片55的前端的径向Dr的位置处于与在轴线方向Da的两端设置的凸部56A或凹部56B的快削材料56沿轴线方向Da重叠的位置。即，倾斜方向翅片55的前端的径向Dr的位置处于比在轴线方向Da的两端设置的凸部56A或凹部56B的快削材料56的动叶片21侧的面的径向Dr的位置靠密封环51侧处，处于比在轴线方向Da的两端设置的凸部56A或凹部56B的快削材料56的密封环51侧的面的径向Dr的位置靠动叶片21侧处。
如上所述，在轴线方向Da的两端设置的快削材料56的凸部56A或凹部56B的厚度D设计成，比其他的凸部56A及凹部56B的厚度d厚，即使在转子20产生热伸长及偏心等，倾斜方向翅片55也不会与密封环51接触。
倾斜方向翅片55的前端的轴线方向Da的位置是与密封环51的轴线方向Da的位置不重叠的位置。即，在比密封环51的侧面51d靠密封环51的轴线方向Da外侧配置倾斜方向翅片55的前端。因此，即使在转子20由于偏心等而倾斜方向翅片55沿径向Dr移动，也能够避免倾斜方向翅片55的前端与密封环51的接触。
在上述那样的密封装置50中，在动叶片21的前端面21a设置的多个径向翅片52和一对倾斜方向翅片55与覆盖密封环51的内周面的快削材料56之间形成微小的间隙。因此，能够将动叶片21的前端面21a与密封环51的内周面之间的间隙密封，能够抑制从该间隙向轴线方向Da的泄漏。
另外，当蒸汽涡轮100运转时，存在由于在转子20产生热伸长而转子20与定子的轴线方向Da的位置关系偏离的情况，或者由于转子20的偏心而转子20与定子的径向Dr的位置关系偏离的情况。无论在哪种情况下，本实施方式的密封装置50都能够确保高密封性。以下，分为各个情况具体进行说明。
首先，如图4所示，当转子20产生热伸长时，径向翅片52(长翅片53及短翅片54)及倾斜方向翅片55的轴线方向Da的位置变化。如上所述，在本实施方式的密封装置50中，倾斜方向翅片55的前端的前端面55a的径向Dr的位置配置于凸部51A的朝向径向Dr的面与快削材料56的短相对面56a之间。因此，在短翅片54的轴线方向Da的位置偏离至与短相对面56a的轴线方向Da的位置不重叠的位置时，快削材料56与倾斜方向翅片55接触。因此，即使短翅片54的轴线方向Da的位置相对于短相对面56a较大地偏离，通过被切削的快削材料56和倾斜方向翅片55，也能够抑制动叶片21的前端面21a与密封环51之间的间隙变大的情况。由此，即使由于热伸长而短翅片54的位置偏离，也能够抑制密封性下降的情况。
另外，与倾斜方向翅片55的前端面55a面对的端面56d是朝向倾斜方向翅片55的前端面55a凸出的曲面。因此，能够降低倾斜方向翅片55沿轴线方向Da移动而与端面56d接触时的阻力。因此，在倾斜方向翅片55沿轴线方向Da移动时，利用倾斜方向翅片55能够稳定地切削快削材料56。由此，通过与快削材料56接触的倾斜方向翅片55，能够稳定地抑制倾斜方向翅片55与快削材料56之间的间隙变大的情况。
接下来，如图5所示，当转子20偏心时，径向翅片52(长翅片53及短翅片54)及倾斜方向翅片55的径向Dr的位置变化。转子20的偏心存在伴随着继续的旋转而逐渐产生的情况和由于突发的现象而突然产生的情况。在本实施方式的密封装置50中，倾斜方向翅片55的前端的前端面55a的轴线方向Da的位置设置在与密封环51的轴线方向Da不重叠的位置。因此，即使倾斜方向翅片55的径向Dr的位置变化，也不会与密封环51接触。
另外，当长翅片53及短翅片54的径向Dr的位置变化时，长翅片53及短翅片54与快削材料56接触。因此，通过被切削的快削材料56和长翅片53及短翅片54，能够抑制动叶片21的前端面21a与密封环51之间的间隙变大的情况。而且，即使倾斜方向翅片55的前端面55a的径向的位置变化，倾斜方向翅片55的前端面55a与快削材料56之间的间隙的间隔也不变化。因此，倾斜方向翅片55与快削材料56之间的间隙也不会变大。
最后，如图6所示，在转子20的热伸长和转子20的偏心共同产生的情况下，径向翅片52(长翅片53及短翅片54)及倾斜方向翅片55的轴线方向Da及径向Dr的位置发生变化。在本实施方式的密封装置50中，在密封环51的轴线方向Da的两端设置的凸部56A或凹部56B的快削材料56的厚度D比其他的凸部56A或凹部56B的快削材料56的厚度d厚。因此，即使通过前端面55a的径向Dr的位置处于比短翅片54的顶面54a的位置靠外周侧处的倾斜方向翅片55切削快削材料56，也能够避免倾斜方向翅片55与密封环51的接触。
另外，长翅片53、短翅片54及倾斜方向翅片55分别切削快削材料56，因此各自的顶面与快削材料56之间的间隙不会增大。因此，即使在转子20的热伸长和转子20的偏心共同产生的情况下，也能够抑制密封性的下降。
根据使用了这样的密封构想的蒸汽涡轮100，能够抑制动叶片21的前端面21a与定子的内周面之间的间隙的密封性的下降，减少泄漏损失而提高涡轮效率。
《第二实施方式》
接下来，参照图7及图8，说明第二实施方式的密封装置。
在第二实施方式中，对于与第一实施方式同样的结构要素，标注同一标号而省略详细的说明。该第二实施方式的密封装置与第一实施方式的不同点在于，倾斜方向翅片存在多个，在向不在轴线方向上相对的朝向倾斜的两个倾斜方向翅片之间配置有密封构件。即，关于在沿轴线方向排列的多个密封环之间设有密封构件的点，与第一实施方式不同。
密封构件可以使用蒸汽涡轮等中为了防止蒸汽的泄漏而使用的公知的密封构件。例如，作为密封构件，可以单独使用密封环，或者可以使用迷宫密封件。
如图7所示，在第二实施方式的密封装置50A中，为了使倾斜方向翅片55的前端面55a的径向的位置接近快削材料56而倾斜方向翅片55形成为从动叶片21的前端面21a突出的突出部21A。突出部21A设置在相邻的密封环51之间。即，突出部21A设置于向不在轴线方向Da上相对的朝向倾斜的两个倾斜方向翅片55之间。因此，在以突出部21A的宽度量相邻的密封环51之间存在间隙。在图7所示的第二实施方式的密封装置50A中，在该间隙设置单独的密封环60作为密封构件。单独的密封环60的前端面60a配置在与突出部21A的顶面21Aa相对并与突出部21A的顶面21Aa接近的位置。
根据上述那样的第二实施方式的密封装置50A，通过单独的密封环60和突出部21A，能够进一步抑制动叶片21的前端面21a与定子的内周面之间的间隙的密封性的下降。即，能够减少具备这样的密封装置50A的蒸汽涡轮的泄漏损失，提高涡轮效率。
另外，作为第二实施方式的密封装置的变形例，如图8所示，也可以在相邻的密封环51的轴线方向Da之间的间隙设置迷宫密封件61。图8所示的迷宫密封件61具有从动叶片21向外周方向突出的突出部21A、与突出部21A相对的支承部62、从支承部62朝向突出部21A突出的密封翅片63。在突出部21A的顶面形成有凸部21AA和凹部21AB，形成凹凸形状。密封翅片63由设置在与突出部21A的凹部21AB沿轴线方向Da对应的位置的长密封翅片64和设置在与突出部21A的凸部21AA沿轴线方向Da对应的位置的短密封翅片65构成。密封翅片63的前端的径向Dr的位置处于与突出部21A的顶面21Aa空出间隙的位置。
根据上述的第二实施方式的密封装置50A，通过密封翅片63和突出部21A能够进一步抑制动叶片21的前端面21a与定子的内周面之间的间隙的密封性的下降。而且，通过突出部21A的凸部21AA及凹部21AB和构成密封翅片63的长密封翅片64及短密封翅片65而成为蒸汽的流路的截面形状蜿蜒的梳齿形状，因此能够进一步防止蒸汽的泄漏。
以上，参照附图，详细说明了本发明的实施方式，但是各实施方式的各结构及它们的组合等是一例，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、置换及其他的变更。而且，本发明不受实施方式的限定，仅受权利要求书的限定。
密封装置50没有限定为蒸汽涡轮100。密封装置50可以适用于例如燃气轮机或压缩机等旋转机械。
另外，在本实施方式中，快削材料56具有以从长翅片53的侧面分离的方式倾斜的倾斜面56c，但是没有限定于此。例如，也可以是将短相对面56a与长相对面56b连结的面不倾斜，而是与动叶片21的前端面21a垂直的面。
另外，在本实施方式中，快削材料56的凸部55A及凹部56B反映密封环51的凸部51A及凹部51B地设置，但是也可以使密封环51的内周面为平坦面而在该平坦面上通过喷镀来设置快削材料56的凸部56A及凹部56B。
工业实用性
根据本发明，能够抑制由于轴线方向的热伸长及径向上的偏心而密封装置及旋转机械的密封性下降的情况。
标号说明
100…蒸汽涡轮
Da…轴线方向
Dr…径向
S…蒸汽
O…轴线
10…壳体
20…转子
21…动叶片
21a…前端面
21A…突出部
30…静叶片
40…轴承部
41…轴颈轴承
42…推力轴承
50、50A、50B…密封装置
51…密封环
51A、56A、21AA…凸部
51B、56B、21AB…凹部
51d…侧面
52…径向翅片
53…长翅片
54…短翅片
55…倾斜方向翅片
56…快削材料
56a…短相对面
56b…长相对面
56c…倾斜面
56d…端面
60…单独的密封环
61…迷宫密封件
62…支承部
63…密封翅片
64…长密封翅片
65…短密封翅片。

Claims (7)

1.一种密封装置，对绕轴线旋转的转子的外周面与从外周侧覆盖该外周面的定子的内周面之间的间隙进行密封，其中，
所述密封装置具备：
密封环，设置于所述定子，在与所述转子相对的面上具有沿轴线方向交替形成有凸部和凹部的快削材料；
多个径向翅片，在与所述密封环的快削材料的凸部或凹部对应的轴线方向位置，从所述转子的外周面向径向外侧突出；及
倾斜方向翅片，从所述转子的外周面朝向所述密封环的快削材料的所述轴线方向的两端而从该两端的外侧倾斜地突出。
2.根据权利要求1所述的密封装置，其中，
在所述密封环的所述轴线方向的两端设置的凸部或凹部处的所述快削材料的厚度比其他的凸部或凹部处的所述快削材料的厚度厚。
3.根据权利要求1或2所述的密封装置，其中，
所述快削材料的与所述倾斜方向翅片相对的面是朝向所述倾斜方向翅片凸出的曲面。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的密封装置，其中，
所述倾斜方向翅片的前端的所述轴线方向上的位置与所述密封环不重叠。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的密封装置，其中，
所述倾斜方向翅片的前端的所述径向上的位置处于与在所述轴线方向的两端设置的凸部或凹部处的所述快削材料沿轴线方向重叠的位置。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的密封装置，其中，
所述倾斜方向翅片存在多个，
在向不在所述轴线方向上相对的朝向倾斜的两个所述倾斜方向翅片之间配置密封构件。
7.一种旋转机械，具备：
绕轴线旋转的转子；
从所述转子的径向的外侧覆盖所述转子的定子；及
权利要求1～6中任一项所述的密封装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114412926A (zh) * 2022-01-26 2022-04-29 山东朝阳轴承有限公司 一种轴承密封结构

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102181104B1 (ko) 2018-11-09 2020-11-26 신우에코텍 주식회사 산업부산물을 이용한 경화촉진형 콘크리트 2차 제품용 시멘트 조성물
FR3091725B1 (fr) * 2019-01-14 2022-07-15 Safran Aircraft Engines Ensemble pour une turbomachine
JP7235595B2 (ja) * 2019-05-31 2023-03-08 三菱重工業株式会社 回転機械
CN114810611B (zh) * 2022-04-01 2022-12-20 南京科技职业学院 一种改善机械密封运行环境的潜水泵

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040239040A1 (en) * 2003-05-29 2004-12-02 Burdgick Steven Sebastian Nozzle interstage seal for steam turbines
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
JP2008223660A (ja) * 2007-03-14 2008-09-25 Toshiba Corp 軸シール装置およびターボ機械
CN101765736A (zh) * 2008-01-25 2010-06-30 三菱重工业株式会社 密封结构
CN101876259A (zh) * 2009-05-01 2010-11-03 株式会社日立制作所 密封结构及其控制方法
CN102362109A (zh) * 2009-06-16 2012-02-22 三菱重工业株式会社 轴封装置
US20120043728A1 (en) * 2010-08-18 2012-02-23 General Electric Company Turbine engine seals
CN203669938U (zh) * 2014-01-16 2014-06-25 华北电力大学 一种倾斜式迷宫汽封汽轮机

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS511317B1 (zh) 1971-05-07 1976-01-16
JP2001123803A (ja) * 1999-10-21 2001-05-08 Toshiba Corp シール装置並びに同装置を備えた蒸気タービン及び発電プラント
EP1898054B1 (de) * 2006-08-25 2018-05-30 Ansaldo Energia IP UK Limited Gasturbine
US8540479B2 (en) * 2007-01-11 2013-09-24 General Electric Company Active retractable seal for turbo machinery and related method
US8167547B2 (en) * 2007-03-05 2012-05-01 United Technologies Corporation Gas turbine engine with canted pocket and canted knife edge seal
JP2011153570A (ja) 2010-01-27 2011-08-11 Toyota Motor Corp 過給機のアブレーダブルシール固定構造
US8864443B2 (en) 2010-07-14 2014-10-21 Hitachi, Ltd. Sealing device for steam turbines and method for controlling sealing device
US20130139386A1 (en) 2011-12-06 2013-06-06 General Electric Company Honeycomb construction for abradable angel wing
US20140064909A1 (en) * 2012-08-28 2014-03-06 General Electric Company Seal design and active clearance control strategy for turbomachines
JP5985351B2 (ja) 2012-10-25 2016-09-06 三菱日立パワーシステムズ株式会社 軸流タービン
JP2016027004A (ja) 2012-11-22 2016-02-18 旭硝子株式会社 ２，３，３，３−テトラフルオロプロペンの製造方法
JP6078353B2 (ja) 2013-01-23 2017-02-08 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ガスタービン

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
US20040239040A1 (en) * 2003-05-29 2004-12-02 Burdgick Steven Sebastian Nozzle interstage seal for steam turbines
JP2008223660A (ja) * 2007-03-14 2008-09-25 Toshiba Corp 軸シール装置およびターボ機械
CN101765736A (zh) * 2008-01-25 2010-06-30 三菱重工业株式会社 密封结构
CN101876259A (zh) * 2009-05-01 2010-11-03 株式会社日立制作所 密封结构及其控制方法
CN102362109A (zh) * 2009-06-16 2012-02-22 三菱重工业株式会社 轴封装置
US20120043728A1 (en) * 2010-08-18 2012-02-23 General Electric Company Turbine engine seals
CN203669938U (zh) * 2014-01-16 2014-06-25 华北电力大学 一种倾斜式迷宫汽封汽轮机

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114412926A (zh) * 2022-01-26 2022-04-29 山东朝阳轴承有限公司 一种轴承密封结构

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Publication number Publication date
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WO2017142011A1 (ja) 2017-08-24
US11319825B2 (en) 2022-05-03
KR102095667B1 (ko) 2020-03-31
JP2017145859A (ja) 2017-08-24
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