CN113508218A - 旋转机械及密封环 - Google Patents

Abstract

一种旋转机械，具备：转子，绕轴线旋转；定子，与转子在径向上相对；及多个密封翅片(70)，从转子和定子中的一方朝向另一方在径向上突出，并在轴线方向上隔开间隔地设置，转子和定子中的一方具有：音响空间(V)，在一方的内部作为中空部而形成；及连通孔(H)，使音响空间(V)与在轴线方向上相邻的密封翅片(70)彼此之间的部分连通。

Description

旋转机械及密封环

技术领域

本发明涉及旋转机械及密封环。

本申请主张2019年3月8日在日本提出申请的日本特愿2019-043171号的优先权，并将其内容援引于此。

背景技术

蒸汽轮机将从外部取入的流体的能量转换为转子的旋转运动。具体而言，蒸汽轮机具备绕轴线旋转的转子和从外周侧覆盖转子的壳体。在转子的外周面设有多个动叶片级(动叶片)，并在壳体的内周面设有多个静叶片级(静叶片)。这些动叶片级和静叶片级在轴线方向上以相互交错的方式排列。被导入到壳体内的流体通过交替碰撞于动叶片级和静叶片级而使上述转子旋转。

此外，在蒸汽轮机中，为了实现转子的顺畅的旋转，一般在转子的外周面与壳体的内周面之间设置间隙。作为一例，在动叶片的前端部(围带)与壳体的内周面之间设置一定的间隙。但是，由于在该间隙中流通的蒸汽不与动叶片或静叶片碰撞地流向下游侧，所以在转子的旋转驱动时没有任何贡献。因此，需要用于尽可能地减少该间隙中的蒸汽的流通(泄漏)的技术。作为这种技术的一例，已知有下述专利文献1所记载的技术。在专利文献1所涉及的密封装置中，在壳体的内周面设有朝向转子的外周面延伸的多个密封翅片。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平7－19005号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在此，在具备上述那样的密封装置的蒸汽轮机中，在转子在径向上发生了位移时，转子的周向上的蒸汽的压力分布产生偏差。具体而言，在转子与壳体相对接近的区域中压力上升，在分离的区域中压力下降。由此，与位移方向正交的方向的激振力(密封激振力)施加于转子。其结果是，有可能在转子产生振摆回转振动。

本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供一种进一步减少了不稳定振动的旋转机械及密封环。

用于解决课题的技术方案

本发明的一个方式所涉及的旋转机械具备：转子，绕轴线旋转；定子，与所述转子在径向上相对；及多个密封翅片，从所述转子和所述定子中的一方朝向另一方在所述径向上突出，并在轴线方向上隔开间隔地设置，所述转子和所述定子中的一方具有：音响空间，在所述一方的内部作为中空部而形成；及连通孔，使所述音响空间与在所述轴线方向上相邻的密封翅片彼此之间的部分连通。

根据上述结构，在转子和定子中的任一方形成有音响空间和连通孔。连通孔将音响空间与密封翅片彼此之间的部分连通。即，连通孔与音响空间形成了亥姆霍兹共振器。因此，在密封翅片彼此之间产生了工作流体的压力变动的情况下，音响空间内的空气因该压力变动而共振。此时，由于音响空间内的压缩膨胀、或主要在连通孔处的摩擦，而使工作流体的能量被消耗。其结果是，能够缓和工作流体的压力变动。

在上述旋转机械中，也可以采用如下方式，即，所述定子是呈以所述轴线为中心的筒状并且在内周面设有所述多个密封翅片的密封环主体，所述音响空间形成于所述密封环主体的内部。

根据上述结构，在作为定子的密封环主体的内部形成有音响空间。即，连通孔与音响空间在密封环主体的内部形成了亥姆霍兹共振器。因此，在密封翅片彼此之间的部分产生了工作流体的压力变动的情况下，音响空间内的空气因该压力变动而共振。此时，由于音响空间内的压缩膨胀、或主要在连通孔处的摩擦，而使工作流体的能量被消耗。其结果是，能够缓和工作流体的压力变动。

在上述旋转机械中，也可以采用如下方式，即，在所述密封环主体的内部，在周向上隔开间隔地形成有多个所述音响空间。

根据上述结构，由于在周向上隔开间隔地形成有多个音响空间，因此能够在周向上均匀地缓和压力变动。

在上述旋转机械中，也可以采用如下方式，即，在所述周向上相邻的一对所述音响空间彼此之间容积不同。

根据上述结构，由于在周向上相邻的一对音响空间彼此之间容积不同，因此能够缓和按照每个音响空间而不同的振动频率的压力变动。即，能够缓和更宽频带的压力变动。

在上述旋转机械中，也可以采用如下方式，即，在所述密封环主体的内部，在所述径向上隔开间隔地形成有多个所述音响空间。

根据上述结构，由于在径向上隔开间隔地形成有多个音响空间，因此能够进一步减少压力变动。

在上述旋转机械中，也可以采用如下方式，即，在径向上相邻的一对所述音响空间彼此之间容积不同。

根据上述结构，由于在径向相邻的一对音响空间彼此之间容积不同，因此能够缓和按照每个音响空间而不同的振动频率的压力变动。即，能够缓和更宽频带的压力变动。

在上述旋转机械中，也可以采用如下方式，即，从所述轴线方向观察时，所述连通孔的一端与另一端在周向上的位置不同。

根据上述结构，由于连通孔的一端与另一端在周向上的位置不同，因此能够将连通孔的长度确保得更长。由此，能够使作为亥姆霍兹共振器的音响空间及连通孔的固有振动频率变化。由此，能够缓和更宽频带的压力变动。

在上述旋转机械中，也可以采用如下方式，即，从所述轴线方向观察时，所述连通孔在相对于径向倾斜的方向上延伸。

根据上述结构，由于连通孔在相对于径向倾斜的方向上延伸，因此能够将连通孔的长度确保得更长。由此，能够使作为亥姆霍兹共振器的音响空间及连通孔的固有振动频率变化。由此，能够缓和更宽频带的压力变动。

在上述旋转机械中，也可以采用如下方式，即，所述定子具有：定子主体，具有形成于与所述转子相对的面并向所述径向的外侧凹陷的收容凹部；及密封环，至少一部分收容于所述收容凹部，并具有所述多个密封翅片，所述收容凹部中的比所述密封环靠所述径向的外侧的空间为所述音响空间，在所述密封环形成有贯通该密封环并且一端与所述音响空间连通的所述连通孔。

根据上述结构，收容凹部中的比密封环靠径向外侧的空间为音响空间。该音响空间通过贯通密封环的连通孔而与密封翅片彼此之间连通。即，由连通孔和音响空间形成了亥姆霍兹共振器。因此，在密封翅片彼此之间的部分产生了工作流体的压力变动的情况下，音响空间内的空气因该压力变动而共振。此时，由于音响空间内的压缩膨胀、或主要在连通孔处的摩擦，而使工作流体的能量被消耗。其结果是，能够缓和工作流体的压力变动。

在上述旋转机械中，也可以采用如下方式，即，所述转子具有：旋转轴，沿着所述轴线延伸；及多个动叶片，在所述旋转轴的外周面上沿周向排列，所述定子具有从外周侧覆盖所述旋转轴和所述动叶片的壳体，所述密封翅片设置于所述壳体的与所述动叶片在所述径向上相对的面，所述音响空间形成于所述壳体的内部。

根据上述结构，在壳体直接地设有密封翅片的结构中，在壳体的内部形成有音响空间。因此，在密封翅片彼此之间的部分产生了工作流体的压力变动的情况下，音响空间内的空气因该压力变动而共振。此时，由于音响空间内的压缩膨胀、或主要在连通孔处的摩擦，而使工作流体的能量被消耗。其结果是，能够缓和工作流体的压力变动。另外，根据上述结构，即使是不具备密封环的结构的旋转机械，通过在壳体形成音响空间，也能够有效地减少不稳定振动。

在上述旋转机械中，也可以采用如下方式，即，所述转子具有：旋转轴，沿着所述轴线延伸；及多个动叶片，在所述旋转轴的外周面上沿周向排列，所述定子具有从外周侧覆盖所述旋转轴和所述动叶片的壳体，所述密封翅片设置于所述壳体的与所述动叶片在所述径向上相对的面，所述音响空间是设于所述壳体的外周侧的箱体。

根据上述结构，在壳体直接地设有密封翅片的结构中，在壳体的外周侧设有作为音响空间的箱体。因此，在密封翅片彼此之间的部分产生了工作流体的压力变动的情况下，音响空间内的空气因该压力变动而共振。此时，由于音响空间内的压缩膨胀、或主要在连通孔处的摩擦，而使工作流体的能量被消耗。其结果是，能够缓和工作流体的压力变动。另外，根据上述结构，即使是不具备密封环的结构的旋转机械，通过在壳体的外周侧设置作为音响空间的箱体，也能够有效地减少不稳定振动。

本发明的一个方式所涉及的密封环具有：密封环主体，为以轴线为中心的筒状；多个密封翅片，在所述密封环主体的内周面朝向径向的内侧突出，并在轴线方向上隔开间隔地设置；音响空间，在所述密封环主体的内部作为中空部而形成；及连通孔，使所述音响空间与在轴线方向上相邻的密封翅片彼此之间的部分连通。

根据上述结构，在密封环的内部形成有音响空间和连通孔。连通孔将音响空间与密封翅片彼此之间的部分连通。即，连通孔与音响空间形成了亥姆霍兹共振器。因此，在密封翅片彼此之间的部分产生了工作流体的压力变动的情况下，音响空间内的空气因该压力变动而共振。此时，由于音响空间内的压缩膨胀、或主要在连通孔处的摩擦，而使工作流体的能量被消耗。其结果是，能够缓和工作流体的压力变动。

在上述密封环中，也可以采用如下方式，即，在所述密封环主体的内部，在周向上隔开间隔地形成有多个所述音响空间。

根据上述结构，由于在周向上隔开间隔地形成有多个音响空间，因此能够在周向上均匀地缓和压力变动。

在上述密封环中，也可以采用如下方式，即，在所述周向上相邻的一对所述音响空间彼此之间容积不同。

根据上述结构，由于在周向上相邻的一对音响空间彼此之间容积不同，因此能够缓和按照每个音响空间而不同的振动频率的压力变动。即，能够缓和更宽频带的压力变动。

在上述密封环中，也可以采用如下方式，即，在所述密封环主体的内部，在所述径向上隔开间隔地形成有多个所述音响空间。

根据上述结构，由于在径向上隔开间隔地形成有多个音响空间，因此能够进一步减少压力变动。

在上述密封环中，也可以采用如下方式，即，在所述径向上相邻的一对所述音响空间彼此之间容积不同。

根据上述结构，由于在径向相邻的一对音响空间彼此之间容积不同，因此能够缓和按照每个音响空间而不同的振动频率的压力变动。即，能够缓和更宽频带的压力变动。

在上述密封环中，也可以采用如下方式，即，从所述轴线方向观察时，所述连通孔的一端与另一端在周向上的位置不同。

根据上述结构，由于连通孔的一端与另一端在周向上的位置不同，因此能够将连通孔的长度确保得更长。由此，能够使作为亥姆霍兹共振器的音响空间及连通孔的固有振动频率变化。由此，能够缓和更宽频带的压力变动。

在上述密封环中，也可以采用如下方式，即，从所述轴线方向观察时，所述连通孔在相对于所述径向倾斜的方向上延伸。

根据上述结构，由于连通孔在相对于径向倾斜的方向上延伸，因此能够将连通孔的长度确保得更长。由此，能够使作为亥姆霍兹共振器的音响空间及连通孔的固有振动频率变化。由此，能够缓和更宽频带的压力变动。

发明效果

根据本发明，能够提供一种进一步减少了不稳定振动的旋转机械及密封环。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的蒸汽轮机(旋转机械)的结构的示意图。

图2是本发明的第一实施方式所涉及的蒸汽轮机的主要部分放大剖视图。

图3是表示本发明第一实施方式所涉及的密封环的结构的剖视图。

图4是图3的A-A线处的剖视图。

图5是表示本发明的第一实施方式所涉及的密封环的变形例的剖视图。

图6是表示本发明的第二实施方式所涉及的密封环的结构的剖视图。

图7是表示本发明的第三实施方式所涉及的密封环的结构的剖视图。

图8是表示本发明的第三实施方式所涉及的密封环的变形例的剖视图。

图9是表示本发明的第四实施方式所涉及的密封环的结构的剖视图。

图10是本发明的第五实施方式所涉及的蒸汽轮机的主要部分放大剖视图。

图11是本发明的第六实施方式所涉及的蒸汽轮机的主要部分放大剖视图。

图12是表示本发明的各实施方式所涉及的蒸汽轮机共通的变形例的主要部分放大剖视图。

具体实施方式

[第一实施方式]

参照图1至图4对本发明的第一实施方式进行说明。本实施方式所涉及的蒸汽轮机100具备：蒸汽轮机转子3(转子)，沿着轴线O方向延伸；蒸汽轮机壳体2(定子)，从外周侧覆盖蒸汽轮机转子3；及轴颈轴承4A和推力轴承4B，将蒸汽轮机转子3的轴端11以能够绕轴线O旋转的方式进行支承。

蒸汽轮机转子3具有沿着轴线O延伸的旋转轴1和设于旋转轴1的外周面的多个动叶片30。动叶片30在旋转轴1的周向上以恒定的间隔排列有多个。在轴线O方向上也以恒定的间隔排列有多个动叶片30的列。动叶片30具有动叶片主体31和动叶片围带34。动叶片主体31从蒸汽轮机转子3的外周面朝向径向外侧突出。动叶片主体31在从径向观察时具有翼型的截面。在动叶片主体31的前端部(径向外侧的端部)设有动叶片围带34。

蒸汽轮机壳体2呈从外周侧覆盖蒸汽轮机转子3的大致筒状。在蒸汽轮机壳体2的轴线O方向一侧设有取入蒸汽S的蒸汽供给管12。在蒸汽轮机壳体2的轴线O方向另一侧设有排出蒸汽S的蒸汽排出管13。蒸汽在蒸汽轮机壳体2的内部从轴线O方向一侧朝向另一侧流动。在以下的说明中，将蒸汽的流动方向简称为“流动方向”。而且，将从蒸汽排出管13观察时蒸汽供给管12所处的一侧称为流动方向的上游侧，将从蒸汽供给管12观察时蒸汽排出管13所处的一侧称为流动方向的下游侧。

在蒸汽轮机壳体2的内周面设有多个静叶片20的列。静叶片20具有静叶片主体21、静叶片围带22和静叶片台座24。静叶片主体21是经由静叶片台座24与蒸汽轮机壳体2的内周面连接的叶片状的部件。另外，在静叶片主体21的前端部(径向内侧的端部)设有静叶片围带22。与动叶片30同样地，静叶片20在内周面上沿着周向及轴线O方向排列多个。动叶片30以进入相邻的多个静叶片20之间的区域的方式配置。即，静叶片20及动叶片30在与蒸汽的流动方向交叉的方向(相对于轴线O的径向)上延伸。

蒸汽S经由上游侧的蒸汽供给管12供给到如上述那样构成的蒸汽轮机壳体2的内部。在通过蒸汽轮机壳体2的内部的中途，蒸汽S与静叶片20和动叶片30交替地碰撞。静叶片20对蒸汽S的流动进行整流，动叶片30通过整流后的蒸汽S碰撞而对蒸汽轮机转子3施加旋转力。蒸汽轮机转子3的旋转力从轴端11取出而用于外部设备(发电机等)的驱动。随着蒸汽轮机转子3的旋转，蒸汽S通过下游侧的蒸汽排出管13而朝向后续的装置(冷凝器等)排出。

轴颈轴承4A支承向相对于轴线O的径向的载荷。轴颈轴承4A在蒸汽轮机转子3的两端各设有一个。推力轴承4B支承向轴线O方向的载荷。推力轴承4B仅设于蒸汽轮机转子3的上游侧的端部。

接着，参照图2，对静叶片20和动叶片30的周围进行详细说明。如该图所示，蒸汽轮机壳体2具有以轴线O为中心的筒状的壳体主体2A(定子主体)和密封环2B。在壳体主体2A的内周面形成有朝向径向外侧凹陷的空腔50。上述动叶片围带34收容在该空腔50内。

在空腔50的径向外侧的面即空腔底面50B与动叶片围带34的径向外侧的面即围带相对面34A之间形成有间隙。在该间隙设有后述的密封环2B。更详细而言，密封环2B固定于空腔底面50B。另外，在动叶片围带34的朝向上游侧的面即围带上游面34S与空腔50的上游侧的面即空腔上游面50S之间形成有间隙。另外，在动叶片主体31的径向内侧，与旋转轴1一体地设有支承该动叶片主体31的平台35。

壳体主体2A中的在轴线O方向上与上述静叶片20对应的位置为静叶片台座24。在静叶片台座24的朝向径向内侧的面即台座内周面24A固定有上述静叶片主体21的径向外侧的端部。在静叶片主体21的径向内侧的端部设有上述的静叶片围带22。静叶片围带22的朝向径向内侧的面即静叶片围带内周面22A相对于旋转轴1的外周面即转子相对面3A隔开间隙地相对。在该间隙设有后述的密封环2B。更详细而言，密封环2B设于静叶片围带内周面22A。

接着，参照图3和图4，对密封环2B的结构进行说明。另外，如上所述，在本实施方式所涉及的蒸汽轮机100中，分别设置于空腔底面50B及静叶片围带内周面22A。各个密封环2B具有相同的结构。如图3所示，密封环2B具有以轴线O为中心的圆环状的密封环主体60和设于该密封环主体60的内周侧的多个密封翅片70。

密封环主体60具有：以轴线O为中心的圆环状的环部61；设于环部61的径向外侧的缩小部62；及设于缩小部62的更靠径向外侧的嵌合部63。环部61在从周向观察时具有矩形的截面形状，在其内部形成有作为音响空间V的中空部。如图4所示，从轴线O方向观察时，该音响空间V在相对于该轴线O的周向上弯曲。而且，在本实施方式中，在环部61的内部，沿周向隔开间隔地形成有多个音响空间V及与之对应的多个连通孔H。另外，在本实施方式中，在周向上彼此相邻的一对音响空间V的容积彼此相同。

在环部61的内周面(环部内周面61A)，沿轴线O方向隔开间隔地排列有多个密封翅片70。各密封翅片70从环部内周面61A朝向径向内侧延伸。各密封翅片70在轴线O方向上的尺寸随着朝向径向外侧而逐渐减小。即，密封翅片70形成为朝向径向内侧呈锥状的截面形状。

音响空间V与一对密封翅片彼此之间的部分(密封空间70V)通过连通孔H连通。连通孔H是从音响空间V的径向内侧的内表面朝向密封空间70V在径向上延伸的孔。从径向观察时，连通孔H的流路截面积比音响空间V的截面积小。换言之，随着经由连通孔H朝向音响空间V，流路截面积急剧增大。即，由连通孔H和音响空间V在密封环主体60的内部形成了亥姆霍兹共振器。

缩小部62在轴线O方向上的尺寸比上述环部61小。嵌合部63在轴线O方向上的尺寸比该环部61大。嵌合部63与形成于空腔底面50B及静叶片围带内周面22A的槽嵌合。由此，密封环2B被支承固定在空腔底面50B及静叶片围带内周面22A上。

接着，对本实施方式所涉及的蒸汽轮机100的动作进行说明。在驱动蒸汽轮机100时，首先通过上述蒸汽供给管12从外部的蒸汽供给源(锅炉等)向蒸汽轮机壳体2的内部供给高温高压的蒸汽。蒸汽在蒸汽轮机壳体2的内部与静叶片20和动叶片30交替地碰撞。静叶片20将蒸汽的流动整流为朝向动叶片30。动叶片30通过整流后的蒸汽的流动而得到转矩，对蒸汽轮机转子3施加旋转力。

在此，蒸汽的一部分不朝向静叶片20和动叶片30，而是作为副流还流入上述的空腔50、或静叶片围带内周面22A与转子相对面3A之间的空间。出于减少这样的副流的目的，在这些空间设有上述的密封环2B。具体而言，通过由多个密封翅片70遮挡副流，作为主流朝向静叶片20及动叶片30的流动增大，能够提高蒸汽轮机100的效率。

然而，在设有上述那样的密封环2B的情况下，在蒸汽轮机转子3在径向上发生了位移时，周向上的蒸汽的压力分布产生偏差。具体而言，在蒸汽轮机转子3与蒸汽轮机壳体2相对接近的区域中压力上升，在分离的区域中压力下降。由此，与位移方向正交的方向的激振力(密封激振力)施加于转子。其结果是，有可能在蒸汽轮机转子3产生振摆回转振动。因此，在本实施方式中，在密封环2B的内部形成有上述的音响空间V及连通孔H。连通孔H与音响空间V形成了亥姆霍兹共振器。因此，在密封翅片70彼此之间的部分(密封空间70V)产生了蒸汽的压力变动的情况下，音响空间V内的空气因该压力变动而共振。此时，由于音响空间V内的压缩膨胀、或主要在连通孔H处的摩擦，而使蒸汽的能量被消耗。其结果是，能够缓和蒸汽的压力变动。由此，能够减少由上述密封激振力引起的不稳定振动。

而且，根据上述结构，由于在密封环2B的内部，沿周向隔开间隔地形成有多个音响空间V，因此能够在周向上均匀地缓和压力变动。由此，能够进一步减少不稳定振动。

以上，对本发明的第一实施方式进行了说明。另外，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够对上述结构实施各种变更或修改。例如，在上述第一实施方式中，对在周向上相邻的一对音响空间V的容积彼此相同的例子进行了说明。但是，音响空间V的结构并不限定于上述，作为另一例，也可以采用图5所示的结构。在该图的例子中，在周向上相邻的一对音响空间V彼此的容积互不相同。更具体而言，周向一侧的音响空间V(第一音响空间V1)的容积比周向另一侧的音响空间V(第二音响空间V2)的容积大。根据这样的结构，能够缓和按照每个音响空间V而不同的振动频率的压力变动。即，能够缓和更宽频带的压力变动。

[第二实施方式]

接着，参照图6对本发明的第二实施方式进行说明。另外，对与上述第一实施方式相同的结构标注相同的标号，并省略详细的说明。如图6所示，在本实施方式所涉及的密封环2B中，在环部61的内部形成有在径向上相邻的多个音响空间V’(第一音响空间V1’、第二音响空间V2’)。第一音响空间V1’位于比第二音响空间V2’靠径向外侧。另外，第一音响空间V1’的容积大于第二音响空间V2’的容积。与第一音响空间V1’连通的连通孔H’(第一连通孔H1’)和与第二音响空间V2’连通的连通孔H’(第二连通孔H2’)在不同的位置开口。具体而言，第一连通孔H1’在比第二连通孔H2’靠轴线O方向一侧(上游侧)开口。

根据上述结构，由于在径向上隔开间隔地形成有多个音响空间V’，因此能够进一步减少压力变动。而且，根据上述结构，由于在径向上相邻的一对音响空间V’彼此之间容积不同，因此能够缓和按照每个音响V’空间而不同的振动频率的压力变动。即，能够缓和更宽频带的压力变动。

以上，对本发明的第二实施方式进行了说明。另外，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够对上述结构实施各种变更或修改。

[第三实施方式]

接下来，参照图7对本发明的第三实施方式进行说明。另外，对与上述各实施方式相同的结构标注相同的标号，并省略详细的说明。如图7所示，在本实施方式中，连通孔Ha的一端(外周侧开口部81)与另一端(内周侧开口部82)在周向上的位置不同。由此，从轴线O方向观察时，连通孔Ha在相对于径向倾斜的方向上延伸。

根据上述结构，与连通孔Ha在径向上延伸的情况相比，能够将连通孔Ha的长度确保得更长。由此，能够使作为亥姆霍兹共振器的音响空间V及连通孔Ha的固有振动频率自如地变化。具体而言，通过使连通孔Ha的一端与另一端在周向上的位置的差异变化(使连通孔Ha相对于径向的倾斜角度变化)，能够形成与所期望的振动频率对应的亥姆霍兹共振器。由此，能够缓和更宽频带的压力变动。

以上，对本发明的第三实施方式进行了说明。另外，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够对上述结构实施各种变更或修改。例如，作为另一例，也可以采用图8所示的结构。在该图的例子中，连通孔Hb的外周侧开口部81’与内周侧开口部82’在周向上的位置不同，并且连通孔Hb在径向和周向上弯折。根据这样的结构，也与上述第三实施方式同样地，能够将连通孔Hb的长度确保得更长。

[第四实施方式]

接下来，参照图9对本发明的第四实施方式进行说明。另外，对与上述各实施方式相同的结构标注相同的标号，并省略详细的说明。如图9所示，在本实施方式中，在壳体主体2A的内周面形成有收容密封环2B的收容凹部R。收容凹部R在包含轴线O的剖视下具有矩形的截面形状。在该收容凹部R嵌合有上述密封环主体60的嵌合部63。由此，成为收容凹部R内的朝向轴线O方向的一对面(凹部侧面Rs)分别以能够滑动的方式与嵌合部63的朝向轴线O方向的一对面(嵌合部侧面63S)抵接的状态。

而且，收容凹部R通过缩颈部80与空腔底面50B(或静叶片围带内周面22A)连通。在该缩颈部80嵌合有密封环主体60的缩小部62。由此，成为缩颈部80的朝向轴线O方向的一对面(缩颈部侧面80S)分别以能够滑动的方式与缩小部62的朝向轴线O方向的一对面(缩小部侧面62S)抵接的状态。

在收容凹部R内，在嵌合部63的外周面(嵌合部外周面63A)与收容凹部R的外周侧的面(凹部底面Rb)之间形成有作为音响空间Vc的空间。在该音响空间Vc内设有将嵌合部外周面63A与凹部底面Rb之间连接的弹性部件K。弹性部件K将密封环2B朝向径向内侧施力。作为弹性部件K，具体而言，优选使用板簧。通过该弹性部件K的弹性力，密封环2B能够在径向上位移。另外，随着该位移，环部61的外周侧的面(环部外周面61B)与空腔底面50B(或静叶片围带内周面22A)之间的间隔发生变化。

在密封环2B形成有将该密封环2B在径向上贯通的连通孔Hc。连通孔Hc将上述音响空间Vc与密封翅片70彼此之间的空间连通。更具体而言，连通孔Hc的一端在嵌合部外周面63A上开口，另一端在环部内周面61A上开口。

根据上述结构，收容凹部R中的比密封环2B靠径向外侧的空间为音响空间Vc。该音响空间Vc通过贯通密封环2B的连通孔Hc而与密封翅片70彼此之间连通。即，由连通孔Hc和音响空间Vc形成了亥姆霍兹共振器。因此，在密封翅片70彼此之间的部分(密封空间70V)产生了蒸汽的压力变动的情况下，音响空间Vc内的空气因该压力变动而共振。此时，由于音响空间Vc内的压缩膨胀、或主要在连通孔Hc处的摩擦，而使蒸汽的能量被消耗。其结果是，能够缓和蒸汽的压力变动。其结果是，能够减少不稳定振动。

以上，对本发明的第四实施方式进行了说明。另外，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够对上述结构实施各种变更或修改。

[第五实施方式]

接着，参照图10对本发明的第五实施方式进行说明。另外，对与上述各实施方式相同的结构标注相同的标号，并省略详细的说明。如图10所示，在本实施方式中，密封翅片70B直接安装于壳体主体2A。具体而言，多个(两个)密封翅片70B以从空腔50的空腔底面50B朝向动叶片围带34突出的方式安装。

而且，在壳体主体2A的内部形成有作为音响空间V的中空部。该音响空间V被作为蒸汽轮机壳体2的一部分的盖体L从轴线O方向另一侧密封。另外，音响空间V通过连通孔H与密封翅片70B彼此之间的部分(密封空间70V)连通。

根据上述结构，在壳体主体2A直接地设有密封翅片70B的结构中，在壳体主体2A的内部形成有音响空间V。因此，在密封翅片70B彼此之间的部分产生了蒸汽的压力变动的情况下，音响空间V内的空气因该压力变动而共振。此时，由于音响空间V内的压缩膨胀、或主要在连通孔处的摩擦，而使蒸汽的能量被消耗。其结果是，能够缓和蒸汽的压力变动。另外，根据上述结构，即使是不具备密封环2B的结构的蒸汽轮机100，通过在壳体主体2A内形成音响空间V，也能够有效地减少不稳定振动。

以上，对本发明的第五实施方式进行了说明。另外，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够对上述结构实施各种变更或修改。

[第六实施方式]

接着，参照图11对本发明的第六实施方式进行说明。另外，对与上述各实施方式相同的结构标注相同的标号，并省略详细的说明。如图11所示，在本实施方式中，在壳体主体2A的外周面(壳体外周面2S)上设有箱体B。在该箱体B的内部形成有作为音响空间V的中空部。而且，音响空间V通过连通孔H而与密封翅片70B彼此之间的部分(密封空间70V)连通。连通孔H将壳体主体2A在径向上贯通。

根据上述结构，在壳体主体2A直接地设有密封翅片70B的结构中，在壳体主体2A的外周侧设有作为音响空间V的箱体B。因此，在密封翅片70B彼此之间的部分产生了蒸汽的压力变动的情况下，音响空间V内的空气因该压力变动而共振。此时，由于音响空间V内的压缩膨胀、或主要在连通孔处的摩擦，而使蒸汽的能量被消耗。其结果是，能够缓和蒸汽的压力变动。另外，根据上述结构，即使是不具备密封环2B的结构的蒸汽轮机100，通过在壳体主体2A的外周侧设置作为音响空间V的箱体B，也能够有效地减少不稳定振动。

以上，对本发明的第六实施方式进行了说明。另外，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够对上述结构实施各种变更或修改。

[各实施方式共通的变形例]

在上述各实施方式中，对在作为静止体即定子的壳体2和静叶片围带22设有密封环2B或密封翅片70B的例子进行了说明。但是，如图12所示，也能够将密封环2B或密封翅片70B设置于作为旋转体即转子的蒸汽轮机转子3或动叶片围带34。通过这样的结构，也能够得到与上述各实施方式相同的作用效果。

产业上的可利用性

根据本发明，能够提供一种进一步减少了不稳定振动的旋转机械及密封环。

标号说明

100 蒸汽轮机

1 旋转轴

2 蒸汽轮机壳体

2A 壳体主体

2B 密封环

3 蒸汽轮机转子

3A 转子相对面

4A 轴颈轴承

4B 推力轴承

11 轴端

12 蒸汽供给管

13 蒸汽排出管

20 静叶片

21 静叶片主体

22 静叶片围带

22A 静叶片围带内周面

24 静叶片台座

24A 台座内周面

30 动叶片

31 动叶片主体

34 动叶片围带

34A 围带相对面

34S 围带上游面

35 平台

50 空腔

50B 空腔底面

50S 空腔上游面

60 密封环主体

61 环部

61A 环部内周面

61B 环部外周面

62 缩小部

62S 缩小部侧面

63 嵌合部

63A 嵌合部外周面

63S 嵌合部侧面

70 密封翅片

70V 密封空间

80 缩颈部

80S 缩颈部侧面

81、81’ 外周侧开口部

82、82’ 内周侧开口部

B 箱体

H、H’、Ha、Hb、Hc 连通孔

H1、H1’ 第一连通孔

H2、H2’ 第二连通孔

K 弹性部件

L 盖体

O 轴线

R 收容凹部

Rb 凹部底面

Rs 凹部侧面

S 蒸汽

V、V’、Vc 音响空间

V1、V1’ 第一音响空间

V2、V2’ 第二音响空间

Claims (18)

1.一种旋转机械，具备：

转子，绕轴线旋转；

定子，与所述转子在径向上相对；及

多个密封翅片，从所述转子和所述定子中的一方朝向另一方在所述径向上突出，并在轴线方向上隔开间隔地设置，

所述转子和所述定子中的一方具有：

音响空间，在所述一方的内部作为中空部而形成；及

连通孔，使所述音响空间与在所述轴线方向上相邻的密封翅片彼此之间的部分连通。

2.根据权利要求1所述的旋转机械，其中，

所述定子是呈以所述轴线为中心的筒状并且在内周面设有所述多个密封翅片的密封环主体，

所述音响空间形成于所述密封环主体的内部。

3.根据权利要求2所述的旋转机械，其中，

在所述密封环主体的内部，在周向上隔开间隔地形成有多个所述音响空间。

4.根据权利要求3所述的旋转机械，其中，

在所述周向上相邻的一对所述音响空间彼此之间容积不同。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的旋转机械，其中，

在所述密封环主体的内部，在所述径向上隔开间隔地形成有多个所述音响空间。

6.根据权利要求5所述的旋转机械，其中，

在所述径向上相邻的一对所述音响空间彼此之间容积不同。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的旋转机械，其中，

从所述轴线方向观察时，所述连通孔的一端与另一端在周向上的位置不同。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的旋转机械，其中，

从所述轴线方向观察时，所述连通孔在相对于所述径向倾斜的方向上延伸。

9.根据权利要求1所述的旋转机械，其中，

所述定子具有：

定子主体，具有形成于与所述转子相对的面并向所述径向的外侧凹陷的收容凹部；及

密封环，至少一部分收容于所述收容凹部，并具有所述多个密封翅片，

所述收容凹部中的比所述密封环靠所述径向的外侧的空间为所述音响空间，

在所述密封环形成有贯通该密封环并且一端与所述音响空间连通的所述连通孔。

10.根据权利要求1所述的旋转机械，其中，

所述转子具有：

旋转轴，沿着所述轴线延伸；及

多个动叶片，在所述旋转轴的外周面上沿周向排列，

所述定子具有从外周侧覆盖所述旋转轴和所述动叶片的壳体，

所述密封翅片设置于所述壳体的与所述动叶片在所述径向上相对的面，

所述音响空间形成于所述壳体的内部。

11.根据权利要求1所述的旋转机械，其中，

所述转子具有：

旋转轴，沿着所述轴线延伸；及

多个动叶片，在所述旋转轴的外周面上沿周向排列，

所述定子具有从外周侧覆盖所述旋转轴和所述动叶片的壳体，

所述密封翅片设置于所述壳体的与所述动叶片在所述径向上相对的面，

所述音响空间是设于所述壳体的外周侧的箱体。

12.一种密封环，具有：

密封环主体，为以轴线为中心的筒状；

多个密封翅片，在所述密封环主体的内周面朝向径向的内侧突出，并在轴线方向上隔开间隔地设置；

音响空间，在所述密封环主体的内部作为中空部而形成；及

连通孔，使所述音响空间与在所述轴线方向上相邻的密封翅片彼此之间的部分连通。

13.根据权利要求12所述的密封环，其中，

在所述密封环主体的内部，在周向上隔开间隔地形成有多个所述音响空间。

14.根据权利要求13所述的密封环，其中，

在所述周向上相邻的一对所述音响空间彼此之间容积不同。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的密封环，其中，

在所述密封环主体的内部，在所述径向上隔开间隔地形成有多个所述音响空间。

16.根据权利要求15所述的密封环，其中，

在所述径向上相邻的一对所述音响空间彼此之间容积不同。

17.根据权利要求12至16中任一项所述的密封环，其中，

从所述轴线方向观察时，所述连通孔的一端与另一端在周向上的位置不同。

18.根据权利要求12至17中任一项所述的密封环，其中，

从所述轴线方向观察时，所述连通孔在相对于所述径向倾斜的方向上延伸。

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