CN114402129A - 密封部件及旋转机械 - Google Patents

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CN114402129A CN202080052606.3A CN202080052606A CN114402129A CN 114402129 A CN114402129 A CN 114402129A CN 202080052606 A CN202080052606 A CN 202080052606A CN 114402129 A CN114402129 A CN 114402129A
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上原秀和
尾崎昂平
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Abstract

抑制流体的泄漏，并且抑制强度的降低。密封部件(30)配置于转子(12)与定子(11)之间，并且密封转子(12)与定子(11)之间。密封部件(30)具有：旋转侧部件，固定于转子(12)的与定子(11)对置的面；固定侧部件，固定于定子(11)且与旋转侧部件面对；第1叶片(44)，在旋转侧部件及固定侧部件中的任一个部件中，向对置的面侧突出；及第2叶片(46)，配置于比第1叶片(44)更靠旋转轴方向的低压侧的位置，且向对置的面侧突出。第2叶片(46)的根部中的旋转轴方向的厚度厚于第1叶片(44)的根部中的旋转轴方向的厚度。

Description

密封部件及旋转机械
技术领域
本发明涉及一种密封部件及旋转机械。
背景技术
蒸汽涡轮或燃气涡轮等旋转机械构成为在定子内通过轴承旋转自如地支承转子，在转子中固定有多级转动叶片，另一方面，在定子中固定有多级固定叶片。而且，流体从定子的供给口被供给并通过多个转动叶片及固定叶片，由此经由各转动叶片驱动旋转转子，并且从排出口排出至外部。
在这种燃气涡轮中，为了防止定子与转子之间的流体沿轴向的泄漏流动，在定子与转子之间设置有密封部件。而且，作为密封部件，有时适用迷宫式密封件。例如，专利文献1中记载有作为迷宫式密封件，在定子的内表面或转子的外表面设置多个密封叶片的结构。专利文献1中，作为密封叶片，记载有从母材切削而形成的切削密封叶片及由与母材不同的部件构成并且从后部安装于母材的植入式密封叶片。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-13409号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
在此，密封叶片要求提高抑制流体泄漏的性能及例如相对于由涡轮的前后差压等引起的外力的强度这两者。即，在旋转机械的密封部件中，要求抑制流体的泄漏并且抑制强度的降低。
本发明是用于解决上述课题的，其目的在于提供一种抑制流体的泄漏并且抑制强度的降低的密封部件及旋转机械。
用于解决技术课题的手段
为了解决上述课题且达到目的，本发明所涉及的密封部件配置于转子与定子之间，且密封所述转子与所述定子之间，所述密封部件具有：旋转侧部件，固定于所述转子的与所述定子对置的面；固定侧部件，固定于所述定子，且与所述旋转侧部件面对；第1叶片，在所述旋转侧部件及所述固定侧部件中的任一个部件中，向对置的面侧突出；及第2叶片，配置于比所述第1叶片更靠旋转轴方向的低压侧的位置，且向对置的面侧突出，所述第2叶片的根部中的所述旋转轴方向的厚度厚于所述第1叶片的根部中的所述旋转轴方向的厚度。
该密封部件将宽度宽的第2叶片设置于比第1叶片更靠低压侧的位置，因此能够抑制流体的泄漏，并且抑制强度的降低。
优选所述第2叶片的所述旋转轴方向上的前端厚度厚于所述第1叶片的所述旋转轴方向上的前端厚度。该密封部件将宽度宽的第2叶片设置于比第1叶片更靠低压侧的位置，因此能够抑制流体的泄漏，并且抑制强度的降低。
优选所述第2叶片由强度高于所述第1叶片的材料形成。通过将第2叶片设为强度高于第1叶片的材料，能够更适当地提高差压变高的部位中的叶片的强度。
优选所述第1叶片为与所设置的部件分体的植入型叶片，所述第2叶片为与所设置的部件一体的固定型叶片。根据该密封部件，能够抑制流体的泄漏，并且抑制强度的降低。
优选所述第2叶片在所述旋转轴方向上配置于比所述旋转侧部件或所述固定侧部件的所述旋转轴方向上的中央位置更靠低压侧的位置。根据该密封部件，通过将第2叶片配置于比中央更靠低压侧的位置，能够通过第2叶片加强差压变高的部位，并且通过第1叶片适当地抑制流体的泄漏。
优选所述第2叶片在所述旋转轴方向上配置于比所有所述第1叶片更靠低压侧的位置。根据该密封部件，能够通过第2叶片加强差压变高的部位，并且通过第1叶片适当地抑制流体的泄漏。
优选还具有：至少一个辅助固定侧部件，与所述固定侧部件排列地固定于所述定子，且设置有向对置的面侧突出的叶片；及辅助旋转侧部件，固定于与所述辅助固定侧部件面对的位置的所述转子，且设置有向对置的面侧突出的叶片。根据该密封部件，能够抑制流体的泄漏，并且抑制强度的降低。
优选所述辅助固定侧部件配置于比所述固定侧部件更靠所述旋转轴方向的高压侧的位置。根据该密封部件，能够抑制流体的泄漏，并且抑制强度的降低。
优选所述旋转侧部件及所述固定侧部件中的任一个还具有突出量少于所述第1叶片及所述第2叶片的突出部。
为了解决上述课题且达到目的，本发明所涉及的旋转机械具备所述密封部件、转子及定子。根据该旋转机械，能够抑制流体的泄漏，并且抑制强度的降低。
发明效果
根据本发明，能够抑制流体的泄漏，并且抑制强度的降低。
附图说明
图1是表示本实施方式所涉及的联合循环设备的概略结构图。
图2是表示本实施方式所涉及的涡轮的示意图。
图3是表示本实施方式所涉及的密封部件的示意图。
图4是本实施方式所涉及的第1叶片的示意放大图。
图5是本实施方式所涉及的第2叶片的示意放大图。
图6是本实施方式所涉及的第3叶片的示意放大图。
图7是表示第2叶片的数量与流体的泄漏量及作用于第1叶片的差压之间的关系的图表。
图8是表示本实施方式所涉及的第1密封部的另一例的示意图。
图9是表示本实施方式所涉及的密封部件的另一例的示意图。
图10是表示本实施方式所涉及的密封部件的另一例的示意图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。另外，本发明并不因该实施方式而被限定，并且，当存在多个实施方式时，也包括通过组合各实施方式而构成的方式。
图1是表示本实施方式所涉及的联合循环设备的概略结构图。如图1所示，本实施方式所涉及的联合循环设备100由燃气涡轮110、高压蒸汽涡轮120、中压蒸汽涡轮130及低压蒸汽涡轮140构成，这些燃气涡轮110、高压蒸汽涡轮120、中压蒸汽涡轮130及低压蒸汽涡轮140配置于与发电机150同轴上。
燃气涡轮110由压缩机111、燃烧器112及涡轮113构成。在压缩机111中，空气A0得到升压并供给至燃烧器112。在燃烧器112中，通过所供给的空气A0及燃料B生成高温的燃烧气体，并供给至涡轮113。通过涡轮113的燃烧气体旋转驱动涡轮113之后成为废气E而被排出。
联合循环设备100具备锅炉(废热回收锅炉)160。锅炉160将从燃气涡轮110中的涡轮113排出的废气E作为加热源而从水中生成过热蒸气即流体F。通过由该锅炉160生成的过热蒸气(流体F)驱动高压蒸汽涡轮120、中压蒸汽涡轮130及低压蒸汽涡轮140。而且，通过这些燃气涡轮110、高压蒸汽涡轮120、中压蒸汽涡轮130及低压蒸汽涡轮140的驱动，在发电机150中发电。并且，低压蒸汽涡轮140中所利用的蒸汽由与低压蒸汽涡轮140连接的冷凝器142冷凝，并作为用于生成过热蒸气的水输送至锅炉160。另外，在图1的例子中，同轴连结燃气涡轮110与蒸汽涡轮(高压蒸汽涡轮120、中压蒸汽涡轮130、低压蒸汽涡轮140)，但并不限于同轴连结，例如也可以将燃气涡轮110及蒸汽涡轮以不同的轴来分别连接于发电机150。
适用于这种联合循环设备100的燃气涡轮110或蒸汽涡轮(高压蒸汽涡轮120、中压蒸汽涡轮130、低压蒸汽涡轮140)等旋转机械具有转子及定子。本实施方式所涉及的密封部件30配置于该转子与定子之间，并且密封定子与转子之间。但是，密封部件30并不完全密封定子与转子之间，而在定子与转子之间保持规定的间隙。
在本实施方式中，密封部件30设置于高压蒸汽涡轮120与中压蒸汽涡轮130之间。图2是对本实施方式所涉及的密封部件的位置进行说明的示意图。如图2所示，高压蒸汽涡轮120具备定子11、转子12、固定叶片13、转动叶片14及密封部件30。定子11为在内部形成空间SP的中空的部件。转子12为轴状的部件，且设置于定子11的空间SP内。定子11的内周面11A与转子12的外周面12A彼此对置。若将转子12的轴向设为旋转轴方向A，则转子12以沿旋转轴方向A的中心轴0为旋转轴进行旋转。以下，将与旋转轴方向A平行的方向中的一侧方向设为方向A1，将与旋转轴方向A平行的方向中的另一侧方向即与方向A1相反的方向设为方向A2。并且，将旋转轴方向A设为旋转轴时的径向设为径向R。而且，将旋转轴方向A设为旋转轴时的径向内侧即朝向转子12的方向设为方向R1，将旋转轴方向A设为旋转轴时的径向外侧即远离转子12的方向设为方向R2。
在定子11中形成有与定子11的内部空间SP连通的流体入口22及流体出口26。从锅炉160供给的过热蒸气即流体F从流体入口22导入于空间SP内。在空间SP内通过了固定叶片13与转动叶片14之间的流体F从流体出口26导出至空间SP的外部。
固定叶片13设置于定子11的空间SP中的内周面11A，并且相对于定子11固定。固定叶片13从定子11的内周面11A向方向R1侧即转子12侧突出。固定叶片13沿转子12的旋转方向(周向)隔着规定间隔设置有多个，且沿旋转轴方向A设置有多个。
转动叶片14在空间SP中经由转子轮盘21固定于转子12。转子轮盘21在空间SP中设置于转子12的外周面12A，并且相对于转子12固定。转动叶片14固定于转子轮盘21的外周部，且从转子轮盘21的外周部向方向R2侧即定子11侧突出。转动叶片14沿转子12的旋转方向(周向)隔着规定间隔设置有多个，且沿旋转轴方向A设置有多个。转动叶片14与固定叶片13沿旋转轴方向A交替设置。
密封部件30设置于比设置有固定叶片13及转动叶片14的空间SP更靠方向A2侧的位置。具体而言，密封部件30设置于空间SP1与空间SP2之间。空间SP1为密封部件30的方向A1侧的空间，空间SP2为密封部件30的方向A1侧的空间。空间SP2成为与空间SP1相比低压的空间，因此流体F从空间SP1侧流向空间SP2侧。在本实施方式中，空间SP1与空间SP连通，空间SP2例如向大气开放。
图3是表示本实施方式所涉及的密封部件的示意图。如图3所示，在设置密封部件30的空间SP1与空间SP2之间设置有沿旋转轴方向A排列的多个密封环42。密封环42在空间SP1与空间SP2之间，固定于定子11的内周面11A。密封环42及转子12的在径向R上与该密封环42对置的部分构成一个区段S。区段S在空间SP1与空间SP2之间沿旋转轴方向A排列。
密封部件30包括第1密封部40A及第2密封部40B。第1密封部40A与第2密封部40B沿旋转轴方向A排列。在本实施方式中，第1密封部40A在空间SP1与空间SP2之间位于比第2密封部40B更靠方向A2侧(低压侧)的位置。更详细而言，在密封部件30中，第1密封部40A位于最靠方向A2侧，并且向第1密封部40A的方向A1侧排列有多个第2密封部40B。换言之，第1密封部40A及第2密封部40B分别设置于区段S。即，对一个区段S，设置有一个第1密封部40A或一个第2密封部40B。第1密封部40A设置于空间SP1与空间SP2之间的最靠方向A2侧的区段S，第2密封部40B设置于比设置有第1密封部40A的区段S更靠方向A1侧的区段S。在本实施方式中，具有多个比最靠方向A2侧的区段S更靠方向A1侧的区段S，第2密封部40B分别设置于这些多个区段S。但是，第1密封部40A与第2密封部40B的排列顺序并不限于此。例如，可以在第1密封部40A的方向A1侧及方向A2侧设置有第2密封部40B，也可以将第1密封部40A设置于最靠方向A1侧的位置。并且，在本实施方式中，具有一个第1密封部40A，且具有多个第2密封部40B，但数量并不限于此，也可以具有多个第1密封部40A。进一步而言，也可以设置第1密封部40A而不设置第2密封部40B。
举出设置第1密封部40A的优选位置的另一例。例如，第1密封部40A优选设置于空间SP1与空间SP2之间的多个区段S中间隙最小的区段S。这里的间隙是指转子与定子之间的间隙，在本实施方式中，是从密封环42突出的叶片的前端面与转子12的外周面12A之间的距离。在此，从密封环42突出的叶片是指,例如，后述的第1叶片44、第2叶片46及第3叶片48等，间隙是指后述的间隙L1、L2、L3等。并且，例如，第1密封部40A优选设置于适用了ACC(ActiveClearance Control：主动间隙控制)的区段S。ACC是指在涡轮启动时调整涡轮的间隙的机构。在适用了ACC的区段S中，例如密封环42构成为通过对其施加外力而能够沿径向R移动。在适用了ACC的区段S中，对密封环42例如供给压缩空气而使差压等外力发挥作用，由此使密封环42沿径向R移动。由此调整间隙。另外，在这些例子中，在除设置有第1密封部40A的区段S以外的区段S设置有第2密封部40B。
接着，对第1密封部40A的详细结构进行说明。第1密封部40A包括区段S(密封环42及转子12的在径向R上与该密封环42对置的部分)、第1叶片44、第2叶片46及第3叶片48。区段S的密封环42插入于形成于定子11的内周面11A的槽11B内，由此固定于定子11的内周面11A。密封环42的方向R1侧的前端面42A从定子11的内周面11A向方向R1侧露出(在此，突出)。区段S中，密封环42的前端面42A与转子12的外周面12A在径向R上隔着规定的间隙对置。即，在本实施方式中，在设置有第1密封部40A的区段S中，可以说转子12的在径向R上与密封环42对置的部分是固定于转子12的外周面12A(与定子11的对置面)的旋转侧部件，密封环42是固定于定子11且与转子12(旋转侧部件)面对的固定侧部件。但是，例如，也可以在转子12的外周面12A固定有与转子12分体的旋转侧部件，并且该旋转侧部件及密封环42构成区段S。
第1叶片44及第2叶片46固定于对置的密封环42及转子12中的一个表面。在本实施方式中，第1叶片44及第2叶片46设置于密封环42的前端面42A，并固定于前端面42A。
图4是本实施方式所涉及的第1叶片的示意放大图。如图4所示，第1叶片44与被固定的对象(在此，为密封环42)分体，且一部分埋入于密封环42内，另一部分从密封环42的前端面42A向方向R1(对置的面侧)突出。即，第1叶片44为植入型叶片。具体而言，第1叶片44呈从一侧端部即基端部44A1到中间部44A2为止朝向方向A2延伸且在中间部44A2向方向R1侧折弯的形状。第1叶片44从中间部44A2到另一端部即末端部44A3为止朝向方向R1延伸。第1叶片44从基端部44A1到中间部44A2与末端部44A3之间的部位即根部44A4为止插入在形成于密封环42的槽42B内。槽42B与第1叶片44通过填塞固定。第1叶片44在根部44A4中从密封环42的前端面42A露出，且在从根部44A4到末端部44A3为止，从密封环42的前端面42A朝向方向R1突出。即，第1叶片44中，从基端部44A1到根部44A4为止为植入于密封环42的部分，从根部44A4到末端部44A3为止为从密封环42突出的部分。另外，第1叶片44呈也沿转子12的旋转方向(周向)延伸的叶片形状。
若将第1叶片44的根部44A4与末端部44A3之间的部分设为中间部44A5，则第1叶片44在从根部44A4到中间部44A5为止，旋转轴方向A上的宽度(长度)恒定，并且随着从中间部44A5朝向末端部44A3而旋转轴方向A上的宽度变小。因此，第1叶片44的末端部44A3中的旋转轴方向A上的宽度(长度)D1小于第1叶片44的根部44A4中的旋转轴方向A上的宽度(长度)D2。但是，第1叶片44的形状并不限于此，例如，第1叶片44从根部44A4到末端部44A3为止在旋转轴方向A上的宽度可以是恒定，并且，例如，也可以不是在中间部44A2折弯的形状。
另外，将第1叶片44的末端部44A3与所对置的一侧的面(在此，为转子12的外周面12A)之间的距离设为间隙L1，密封环42的前端面42A与转子12的外周面12A之间的距离设为密封环42与转子12之间的间隙L。
图5是本实施方式所涉及的第2叶片的示意放大图。如图5所示，第2叶片46为与被固定的对象(在此，为密封环42)一体的固定型叶片。例如，在本实施方式中，从母材切削形成有密封环42及第2叶片46，第2叶片46也可以说是切削叶片。第2叶片46的一侧端部即基端部46A1与密封环42的前端面42A连接，从基端部46A1到另一端部即末端部46A2为止朝向方向R1延伸。另外，第2叶片46呈也沿转子12的旋转方向(周向)延伸的叶片形状。
第2叶片46随着从基端部46A1朝向末端部46A2而旋转轴方向A上的宽度变小。因此，第2叶片46的末端部46A2中的旋转轴方向A上的宽度D3小于第2叶片46的基端部46A1中的旋转轴方向A上的宽度D4。但是，第2叶片46的形状并不限于此。例如，第2叶片46中，从基端部46A1到末端部46A2为止在旋转轴方向A上的宽度可以恒定，并且，例如，基端部46A1可以呈R形状。
另外，将第2叶片46的末端部46A2与所对置的一侧的面(在此，为转子12的外周面12A)之间的距离设为间隙L2。
第2叶片46与第1叶片44相比，旋转轴方向A上的宽度更大。具体而言，第2叶片46的末端部46A2中的宽度D3大于第1叶片44的末端部44A3中的宽度D1。并且，第2叶片46的基端部46A1中的宽度D4大于第1叶片44的根部44A4中的宽度D2。第2叶片46与这种第1叶片44相比，旋转轴方向A上的宽度更大，因此强度高于第1叶片44。并且，第2叶片46可以由强度高于第1叶片44的材料形成。
接着，对设置有第1叶片44及第2叶片46的位置进行说明。如图3所示，在设置有第1密封部40A的区段S中，第1叶片44与第2叶片46沿旋转轴方向A排列。在设置有第1密封部40A的区段S中，第2叶片46设置于比第1叶片44更靠方向A2侧即低压侧的位置。更详细而言，在设置有第1密封部40A的区段S中，在比第2叶片46更靠方向A2侧未设置第1叶片44，换言之，第2叶片46在旋转轴方向A上配置于比所有第1叶片44更靠方向A2侧的位置。在图3的例子中，在设置有第1密封部40A的区段S中，在方向A1侧排列有多个(在图3的例子中为5个)第1叶片44，并且在比这些第1叶片44更靠方向A2侧排列有多个(在图3的例子中为2个)第2叶片46。在设置有第1密封部40A的区段S中，第2叶片46优选设置于比旋转轴方向A上的区段S的中央位置更靠方向A2侧的位置。另外，旋转轴方向A上的区段S的中央位置是指，区段S的方向A1侧的端部与方向A2侧的端部之间的旋转轴方向A上的中点。并且，在设置有第1密封部40A的区段S中，第2叶片46的数量优选少于第1叶片44的数量。但是，第1叶片44及第2叶片46的数量为任意。例如，在设置有第1密封部40A的区段S中，第1叶片44可以是一个，第2叶片46也可以是一个，第2叶片46的数量也可以多于第1叶片44的数量。
如图3所示，第3叶片48固定于对置的密封环42及转子12中的另一个表面。在本实施方式中，第3叶片48设置于转子12的外周面12A，并固定于外周面12A。在设置有第1密封部40A的区段S中，第3叶片48在转子12的外周面12A上沿旋转轴方向A排列。
图6是本实施方式所涉及的第3叶片的示意放大图。如图6所示，第3叶片48为与被固定的对象(在此，为转子12)一体的固定型叶片。例如，在本实施方式中，从母材切削形成有转子12及第3叶片48，第3叶片48也可以说是切削叶片。第3叶片48的一侧端部即基端部48A1与转子12的外周面12A连接，并且从基端部48A1到另一端部即末端部48A2为止朝向方向R2延伸。另外，第3叶片48呈也沿转子12的旋转方向(周向)延伸的叶片形状。
第3叶片48随着从基端部48A1朝向末端部48A2而旋转轴方向A上的宽度变小。因此，第3叶片48的末端部48A2中的旋转轴方向A上的宽度D5小于第3叶片48的基端部48A1中的旋转轴方向A上的宽度D6。但是，第3叶片48的形状并不限于此。例如，第3叶片48中，从基端部48A1到末端部48A2为止在旋转轴方向A上的宽度可以恒定，并且，例如，基端部48A1可以呈R形状。
另外，将第3叶片48的末端部48A2与对置的一侧的面(在此，为密封环42的前端面42A)之间的距离设为间隙L3。
在本实施方式中，第3叶片48的宽度D5大于第1叶片44的宽度D1及第2叶片46的宽度D3，第3叶片48的宽度D6大于第1叶片44的宽度D2及第2叶片46的宽度D4。但是，第3叶片48的宽度的大小并不限于此，宽度D5、D6可以分别与第2叶片46的宽度D3、D4相同，也可以小于宽度D3、D4。
如此，第1密封部40A在对置的密封环42及转子12中的一个(在此，为密封环42)中设置有旋转轴方向A上的宽度不同的第1叶片44及第2叶片46，在对置的密封环42及转子12中的另一个(在此，为转子12)中设置有旋转轴方向A上的宽度彼此相同的第3叶片48。即，在对置的密封环42及转子12中的另一个，在此为转子12中仅设置有第1叶片44、第2叶片46及第3叶片48中的第3叶片48。并且，在设置有第1密封部40A的区段S中，第1叶片44与第3叶片48在旋转轴方向A上交替设置，第2叶片46与第3叶片48也在旋转轴方向A上交替设置。另外，设置于转子12的第3叶片48只要宽度彼此相同，则并不限于与被固定的对象一体的固定型叶片，也可以是与被固定的对象分体的植入型叶片。
接着，对第2密封部40B的结构进行说明。第1密封部40A在对置的密封环42及转子12中的一个表面一同存在宽度不同的第1叶片44及第2叶片46，但第2密封部40B并未成为在一个表面一同存在第1叶片44及第2叶片46的结构。具体而言，如图3所示，第2密封部40B包括区段S(密封环42及转子12的在径向R上与密封环42对置的部分)、第1叶片44及第3叶片48。在本实施方式中，在设置有第2密封部40B的区段S中，密封环42可以说是与设置有第1密封部40A的区段S的密封环42排列配置的辅助固定侧部件，转子12的在径向R上与密封环42对置的部分可以说是配置于与密封环42(辅助固定侧部件)面对的位置上的辅助旋转部件。但是，例如，可以在转子12的外周面12A固定有与转子12分体的辅助旋转侧部件，并且该辅助旋转侧部件及密封环42构成区段S。
第2密封部40B在对置的密封环42及转子12中的一个表面，在此为密封环42的前端面42A设置有第1叶片44。在设置有第2密封部40B的区段S中，第1叶片44在密封环42的前端面42A上沿旋转轴方向A排列。并且，第2密封部40B在对置的密封环42及转子12中的另一个表面，在此为转子12的外周面12A设置有第3叶片48。在设置有第2密封部40B的区段S中，第3叶片48在转子12的外周面12A上沿旋转轴方向A排列。在设置有第2密封部40B的区段S中，第1叶片44与第3叶片48沿旋转轴方向A交替设置。
如此，第2密封部40B在密封环42中设置有第1叶片44，在转子12中设置有第3叶片48，但设置于密封环42及转子12的叶片并不限于此。第2密封部40B在对置的密封环42及转子12中的一个设置有旋转轴方向A上的宽度相等的一种叶片，在对置的密封环42及转子12中的另一个设置有旋转轴方向A上的宽度相等的一种叶片即可。
本实施方式所涉及的密封部件30如上构成。接着，对密封部件30的作用进行说明。对置的定子11与转子12之间的间隙越小，流体F的泄漏量越小，因此涡轮的输出效率变高。在本实施方式中，空间SP1与空间SP2之间的定子11与转子12之间的间隙越小，从空间SP1向空间SP2的流体F的泄漏量越少，涡轮的输出效率越高。本实施方式所涉及的密封部件30通过叶片(第1叶片44、第2叶片46及第3叶片48)，减小定子11与转子12之间的间隙，由此减少流体F的泄漏量来提高输出效率。
进一步而言，叶片的旋转轴方向A上的长度(宽度)越小，流体F的泄漏量越少，从而涡轮能够提高输出效率。并且，越减小叶片的旋转轴方向A上的宽度，越能够增加可设置的叶片的数量，从而能够进一步提高效率。另一方面，在区段S中，因作用于高压的空间SP1与低压的空间SP2之间的差压而对叶片施加负荷，但关于叶片，旋转轴方向A上的长度(宽度)越小，强度越低。即，从效率的观点考虑，设置于密封部件30的叶片优选宽度小，但从强度的观点考虑则优选宽度大，二者形成权衡关系。相对于此，本实施方式所涉及的密封部件30，在第1密封部40A中，在密封环42及转子12中的一个表面设置有宽度小的第1叶片44及宽度大的第2叶片46，并且将第2叶片46设置于比第1叶片44更靠方向A2侧(低压侧)的位置。即，在本实施方式中，着眼于越是低压侧的叶片所承受的差压越大，在差压大的方向A2侧设置宽度大的第2叶片46，由此将差压变大的部位中的叶片的强度保持为较高，并抑制由外力引起的破损。而且，在因差压小而可以不必将强度提高至相当程度的方向A1侧设置宽度小的第1叶片44，由此能够维持强度而抑制破损，并且提高输出效率。在本实施方式中，如此设置第1叶片44及第2叶片46，能够兼顾输出效率及强度。
图7是表示第2叶片的数量与流体的泄漏量及作用于第1叶片的差压之间的关系的图表。图7示出了通过分析计算出在第1密封部40A中改变了第2叶片46的数量时的流体F从第1密封部40A的泄漏量及作用于第1叶片44的差压的结果的一例。图7的线段T1示出了第2叶片46的数量与流体F的泄漏量之间的关系。如线段T1所示，第2叶片46的数量越多，流体F的泄漏量越多。即，可知第2叶片46的数量越少且第1叶片44的数量越多，泄漏量越少且输出效率越高。另一方面，图7的线段T2示出了第2叶片46的数量与作用于第1叶片44的差压之间的关系。如线段T2所示，第2叶片46的数量越多，作用于第1叶片44的差压越低。即，可知第2叶片46的数量越多且第1叶片44的数量越少，第1叶片44越靠低压侧配置，因此作用于第1叶片44的差压变小，并且破损的风险减少。并且，如线段T1所示，流体F的泄漏量相对于第2叶片46的数量以直线状变化。另一方面，如线段T2所示，作用于第1叶片44的差压相对于第2叶片46的数量以曲线状变化，越是第2叶片46的数量多的区域，作用于第1叶片44的差压相对于第2叶片46的数量的变化的变化量越小。因此，第2叶片46的数量相对于第1叶片44的数量无需增加到相当程度，例如，可以说优选第1密封部40A中的第2叶片46的数量少于第1密封部40A中的第1叶片44的数量。并且，可以说优选一个第1密封部40A中的第2叶片46的数量为一个以上，且为一个第1密封部40A中的第1叶片44与第2叶片46的总数的一半以下。
接着，对密封部件30的另一例进行说明。图8是表示本实施方式所涉及的第1密封部的另一例的示意图。如图8所示，第1密封部40A可以在比第2叶片46更靠方向A2侧设置突出部50。突出部50设置于对置的密封环42及转子12中的一个表面(在此，为密封环42的前端面42A)和另一个表面(在此，为转子12的外周面12A)，且设置于比第2叶片46更靠方向A2侧的位置。设置于密封环42的前端面42A的突出部50从前端面42A向方向R1侧即转子12侧突出。设置于转子12的外周面12A的突出部50从外周面12A向方向R2侧即密封环42侧突出。
突出部50中，前端面50A与所对置的面之间的距离即间隙L4小于第1叶片44、第2叶片46及第3叶片48的间隙L1、L2、L3。即，突出部50的减少流体F的泄漏量而提高输出效率这一功能小于第1叶片44、第2叶片46及第3叶片48。另外，突出部50的数量并不限于每一个面上为一个，也可以在一个面上设置多个。并且，突出部50也可以仅设置于对置的密封环42及转子12中的任一个。
图9及图10是表示本实施方式所涉及的密封部件的另一例的示意图。在本实施方式中，第1叶片44及第2叶片46设置于对置的密封环42及转子12中的一个即密封环42，但如图9及图10所示，也可以设置于密封环42及转子12中的另一个即转子12。
在图9的例子中，第1密封部40A在转子12的外周面12A设置有第1叶片44及第2叶片46，在密封环42的前端面42A设置有第3叶片48。在图9的结构中，将第2叶片46设置于方向A2侧而将第1叶片44设置于方向A1侧，因此能够抑制流体F的泄漏，并且抑制强度的降低。另外，如图9等，当将第1叶片44及第2叶片46设置于转子12时，可以使密封环42侧的第3叶片48的宽度D5小于转子12侧的第2叶片46的宽度D3，也可以使第3叶片48的宽度D6小于第2叶片46的宽度D5。在密封环42中，能够轻松地减小通过切削制造时的叶片的宽度，因此能够减小第3叶片48的宽度。并且，在图9的例子中，在第2密封部40B中，在密封环42中设置第3叶片48，在转子12中设置第1叶片44，但并不限于此，在每一个面上设置旋转轴方向A上的宽度相等的一种叶片即可。
在图10的例子中，第1密封部40A在转子12的外周面12A及密封环42的前端面42A这两者设置有第1叶片44及第2叶片46。在图10的结构中，将第2叶片46设置于方向A2侧而将第1叶片44设置于方向A1侧，因此能够抑制流体F的泄漏，并且抑制强度的降低。
如以上说明，本实施方式所涉及的密封部件30配置于转子12与定子11之间，并且密封转子12与定子11之间。密封部件30具有转子12(旋转侧部件)、密封环42(固定侧部件)、第1叶片44及第2叶片46。转子12固定于转子12的与定子11对置的面(外周面12A)，密封环42固定于定子11且与转子12面对。第1叶片44设置于转子12及密封环42中的任一个，并且向对置的面突出而沿旋转轴方向A配置。第2叶片46配置于比第1叶片44更靠旋转轴方向A的低压侧(方向A2侧)的位置，并且向对置的面侧突出而沿旋转轴方向A配置。第2叶片46的根部(基端部46A1)中的旋转轴方向A的厚度(宽度D4)厚于第1叶片44的根部44A4中的旋转轴方向A的厚度(宽度D2)。本实施方式所涉及的密封部件30将宽度宽的第2叶片46设置于比第1叶片44更靠低压的方向A2侧的位置，因此能够抑制流体F的泄漏，并且抑制强度的降低。
并且，第2叶片46的旋转轴方向A上的前端厚度(宽度D3)宽于第1叶片44的旋转轴方向A上的前端厚度(宽度D1)。本实施方式所涉及的密封部件30将宽度宽的第2叶片46设置于比第1叶片44更靠低压的方向A2侧的位置，因此能够抑制流体F的泄漏，并且抑制强度的降低。
并且，第2叶片46可以由强度高于第1叶片44的材料形成。通过将第2叶片46设为强度高于第1叶片44的材料，能够更适当地提高差压变高的方向A2侧的叶片的强度。
并且，第1叶片44为与所设置的部件(密封环42或转子12)分体的植入型叶片，第2叶片46为与所设置的部件(密封环42或转子12)一体的固定型叶片。通过将植入型叶片设为第1叶片44，能够将第1叶片44的宽度形成为较薄，通过将固定型叶片设为第2叶片46，能够提高第2叶片46的刚性。因此，根据该密封部件30，能够抑制流体F的泄漏，并且抑制强度的降低。
但是，只要第2叶片46的旋转轴方向A上的宽度大于第1叶片44的旋转轴方向A上的宽度，则第2叶片46并不限于植入型叶片，第1叶片44并不限于固定型叶片。例如，第2叶片46可以是固定型叶片，第1叶片44可以是植入型叶片。
并且，第2叶片46在旋转轴方向A上配置于比区段S(旋转侧部件或固定侧部件)的旋转轴方向A上的中央位置更靠压力低的一侧(方向A2侧)的位置。通过将第2叶片46配置于比中央更靠方向A2侧的位置，能够通过第2叶片46来加强差压变高的部位，并且通过第1叶片44适当地抑制流体F的泄漏。
并且，第2叶片46在旋转轴方向A上配置于比所有第1叶片44更靠低压侧(方向A2侧)的位置。通过将第2叶片46配置于比所有第1叶片44更靠方向A2侧的位置，能够通过第2叶片46加强差压变高的部位，并且通过第1叶片44适当地抑制流体F的泄漏。
并且，密封部件30还具有与固定侧部件(第1密封部40A的密封环42)排列配置且设置有向对置的面侧突出的叶片的至少一个辅助固定侧部件(第2密封部40B的密封环42)及配置于与转子12的辅助固定侧部件面对的位置且设置有向对置的面侧突出的叶片的辅助旋转侧部件(第2密封部40B的转子12)。如此，通过具有具备固定侧部件及旋转侧部件的第1密封部40A和具备辅助固定侧部件及辅助旋转侧部件的第2密封部40B，密封部件30能够抑制流体F的泄漏，并且抑制强度的降低。并且，辅助固定侧部件(第2密封部40B的密封环42)配置于比固定侧部件(第1密封部40A的密封环42)更靠旋转轴方向A的高压侧的位置。根据该密封部件30，能够抑制流体F的泄漏，并且抑制强度的降低。
并且，旋转侧部件(转子12)及固定侧部件(密封环42)中的任一个还可以具有突出量少于第1叶片44及第2叶片46的突出部50。该密封部件30能够抑制流体F的泄漏，并且抑制强度的降低。
另外，在上述实施方式中，密封部件30设置于高压蒸汽涡轮120与中压蒸汽涡轮130之间，但设置密封部件30的部位并不限于此。密封部件30可以设置于燃气涡轮110、高压蒸汽涡轮120、中压蒸汽涡轮130及低压蒸汽涡轮140中的任一个，也可以设置于这些涡轮彼此之间。并且，密封部件30也可以设置于除联合循环设备100以外的旋转机械。并且，密封部件30也可以设置于作为设置于转子的旋转侧部件的转动叶片与在径向R上与转动叶片面对的作为设置于定子的固定侧部件的密封环之间。即，将密封部件30设置在旋转机械中成为高压的空间SP1与成为低压的空间SP2之间即可。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但实施方式并不限定于该实施方式的内容。并且，在前述的构成要件中，包括本领域的技术人员能够容易假定的要件、实质上同等的要件及所谓的均等的范围。而且，前述的构成要件能够适当进行组合。而且，在不脱离前述的实施方式的宗旨的范围内，能够对构成要件进行各种省略、替换或变更。
符号说明
11-定子，12-转子，13-固定叶片，14-转动叶片，30-密封部件，40A-第1密封部，40B-第2密封部，42-密封环，44-第1叶片，46-第2叶片，48-第3叶片，120-高压蒸汽涡轮，A-旋转轴方向，F-流体，S-区段。

Claims (10)

1.一种密封部件，其配置于转子与定子之间，且密封所述转子与所述定子之间，所述密封部件具有：
旋转侧部件，固定于所述转子的与所述定子对置的面；
固定侧部件，固定于所述定子，且与所述旋转侧部件面对；
第1叶片，在所述旋转侧部件及所述固定侧部件中的任一个部件中，向对置的面侧突出；及
第2叶片，配置于比所述第1叶片更靠旋转轴方向的低压侧的位置，且向对置的面侧突出，
所述第2叶片的根部中的所述旋转轴方向的厚度厚于所述第1叶片的根部中的所述旋转轴方向的厚度。
2.根据权利要求1所述的密封部件，其中，
所述第2叶片的所述旋转轴方向上的前端厚度厚于所述第1叶片的所述旋转轴方向上的前端厚度。
3.根据权利要求1或2所述的密封部件，其中，
所述第2叶片由强度高于所述第1叶片的材料形成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的密封部件，其中，
所述第1叶片为与所设置的部件分体的植入型叶片，
所述第2叶片为与所设置的部件一体的固定型叶片。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的密封部件，其中，
所述第2叶片在所述旋转轴方向上配置于比所述旋转侧部件或所述固定侧部件的所述旋转轴方向上的中央位置更靠低压侧的位置。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的密封部件，其中，
所述第2叶片在所述旋转轴方向上配置于比所有所述第1叶片更靠低压侧的位置。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的密封部件，其还具有：
至少一个辅助固定侧部件，与所述固定侧部件排列地固定于所述定子，且设置有向对置的面侧突出的叶片；及
辅助旋转侧部件，固定于与所述辅助固定侧部件面对的位置的所述转子，且设置有向对置的面侧突出的叶片。
8.根据权利要求7所述的密封部件，其中，
所述辅助固定侧部件配置于比所述固定侧部件更靠所述旋转轴方向的高压侧的位置。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的密封部件，其中，
所述旋转侧部件及所述固定侧部件中的任一个还具有突出量少于所述第1叶片及所述第2叶片的突出部。
10.一种旋转机械，其具备权利要求1至9中任一项所述的密封部件、转子及定子。
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