JP5931450B2 - 軸シール装置及びこれを備える回転機械 - Google Patents

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Description

本発明は、ロータとステータとの間の環状空間を封止して、この環状空間を低圧側領域と高圧側領域とに分ける軸シール装置及びこれを備える回転機械に関する。
ガスタービン、蒸気タービン等の回転機械におけるロータの周囲には、高圧側から低圧側に流れる作動流体の漏れ量を少なくするために、軸シール装置が設けられている。この軸シール装置の一例として、例えば、以下の特許文献1に記載された軸シール装置が知られている。
この軸シール装置は、ステータに設けられたハウジングと、多数の薄板シール片からなるシール体とを備えている。
シール体は、多数の薄板シール片がそれぞれの厚さ方向をロータの周方向に向け、互いに微小間隙をあけて積層されている。各薄板シール片は、その径方向内側の端部(先端)がその径方向外側の端部(後端)よりもロータの回転方向前方側に位置するよう傾斜して配置され、後端が相互に連結されるとともに、先端が自由端とされている。
このように概略構成される軸シール装置においては、ロータが静止している際には各薄板シール片の先端がロータと接触している。そして、ロータが回転すると該ロータの回転によって生じる動圧効果により、薄板シール片の先端がロータの外周から浮上してロータと非接触状態となる。このため、この軸シール装置では、各薄板シール片の磨耗が抑制され、シール寿命が長くなる。
図11に従来の軸シール装置110の概略構成図を示す。軸シール装置110は、ステータの内周面に支持された円環状のハウジング9内に円弧状に延びるシールセグメント111を周方向に複数配置することで構成されている。
シールセグメント111は、多数の薄板シール片120からなるシール体112と、断面U字状をなして多数の薄板シール片120を保持する保持リング113,114と、シール体112をロータの軸線方向から挟むように設けられた高圧側側板116及び低圧側側板117とから構成されている。
保持リング113,114は、多数の薄板シール片120の頭部121を保持するための部材である。また、高圧側側板116及び低圧側側板117のロータ径方向外側端部には、軸線方向に向く突出部116a,117aが形成されており、この突出部116a,117aが、薄板シール片120の頭部121と胴部122との間の凹み123に入り込んだ状態で、保持リング113,114によって径方向へ脱落しないように保持されている。
特許第3616016号公報
ところで、上記構成の軸シール装置110は、シールセグメント111を構成する保持リング113,114が高圧側側板116及び低圧側側板117を保持する構成となっており、この保持リング113,114の存在によって軸シール装置110のロータ径方向の長さが例えば30〜40mm、幅が例えば15mmと大きい。これにより、装着スペース上の制約から適用先が限定されていた。
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、より小型化することにより、適用先を拡大することができる軸シール装置、及びこれを備える回転機械を提供することにある。
上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明の軸シール装置は、ロータと該ロータの外周側を囲うステータとの間の環状空間に設けられ、該環状空間を前記ロータの軸線方向において低圧側領域と高圧側領域とに分ける軸シール装置であって、前記ステータから前記ロータの径方向内側に向かって延出する薄板シール片を前記ロータの周方向に複数積層させてなるシール体と、軸線方向を向く面を有し、前記環状空間の周方向に湾曲して延びる側板とを備え、前記シール体が前記側板の湾曲形状に沿うように、該シール体が該側板の前記軸線方向を向く面に溶接され、前記側板は、前記シール体の高圧側に沿うように配置された高圧側側板と、前記シール体の低圧側に沿うように配置された低圧側側板とからなり、前記シール体は、前記高圧側側板と前記低圧側側板の前記軸線方向を向く面に溶接され、前記高圧側側板には、該高圧側側板の一部を前記高圧側領域から前記低圧側領域に向かって押圧する弾性要素が形成されていることを特徴とする。
上記構成によれば、側板をシール体に溶接することによって、薄型シール片とともに側板を保持するための部材を省略することができる。これにより、軸シール装置をより小型化することができる。
また、弾性要素が高圧側側板を高圧側から低圧側に押圧していることによって、高圧側側板を薄板シール片に確実に追従させることができるとともに、高圧側側板の振動を抑制することができる。言い換えれば、弾性要素が、高圧側側板に常に与圧を付加することによって、軸シール装置の作動を安定させることができる。
また、本発明の軸シール装置において、前記ロータの径方向を向く面を有し、前記環状空間の周方向に湾曲して延びる保護板を備え、前記保護板は、前記シール体の径方向外側端部に溶接されていることが好ましい。
上記構成によれば、軸シール装置の保護機能をより向上させることができる。また、シール体の露出が少なくなるため、軸シール装置の取り扱いがより容易となる。さらに、保護板を溶接することによって、シール体を構成する複数の薄型シール片同士の結合をより強固なものにすることができる。
本発明の軸シール装置は、ロータと該ロータの外周側を囲うステータとの間の環状空間に設けられ、該環状空間を前記ロータの軸線方向において低圧側領域と高圧側領域とに分ける軸シール装置であって、前記ステータから前記ロータの径方向内側に向かって延出する薄板シール片を前記ロータの周方向に複数積層させてなるシール体と、軸線方向を向く面を有し、前記環状空間の周方向に湾曲して延びる複数の側板と、前記ステータに設けられ、前記シール体と複数の側板とを収容する、前記ロータの周りに形成された収容空間を有するハウジングと、前記ステータに対して前記シール体を前記ロータの径方向内側に付勢する弾性体とを備え、前記シール体が前記側板の湾曲形状に沿うように、前記複数の薄板シール片が該側板の前記軸線方向を向く面に溶接されており、前記収容空間は、前記ロータの径方向外側に形成される外方側空間と、前記外方側空間と段差部を介して前記ロータの径方向内側に連通し、軸方向幅が前記外方側空間よりも小さい内方側空間を備え、前記薄板シール片はそれぞれ、前記外方側空間に収容される頭部と、前記内方側空間に収容され、前記頭部と連続して形成され、軸方向幅が前記頭部よりも小さい胴部とを備え、前記頭部を互いに溶接することで前記薄板シール片が相互に連結され、前記弾性体は、前記外方側空間において、前記ハウジングと前記シール体との間に配置され、前記シール体を前記ロータの径方向内側に付勢することで前記頭部を前記段差部に押し付けており、前記頭部は前記ハウジングと接触していることを特徴とする。
また、本発明は、上記軸シール装置を備える回転機械を提供する。
本発明によれば、側板をシール体に溶接することによって、薄型シール片とともに側板を保持するための部材を省略することができる。これにより、軸シール装置をより小型化することができる。
本発明の実施形態に係るガスタービン(回転機械)の概略全体構成図である。 図1におけるS1−S1線断面図である。 本発明の第二実施形態に係る軸シール装置の、図2におけるS2−S2線断面図である。 本発明の第一実施形態に係る軸シール装置を軸方向一方側から他方側に見た概略図である。 本発明の第二実施形態に係る軸シール装置の、図2におけるS2−S2線断面図である。 本発明の第二実施形態の別形態に係る軸シール装置の、図2におけるS2−S2線断面図である。 本発明の第三実施形態に係る軸シール装置の、図2におけるS2−S2線断面図である。 本発明の第三実施形態の別形態に係る軸シール装置の、図2におけるS2−S2線断面図である。 本発明の第四実施形態に係る軸シール装置の、図2におけるS2−S2線断面図である。 本発明の第四実施形態の別形態に係る軸シール装置の、図2におけるS2−S2線断面図である。 従来の軸シール装置の断面図である。
(第一実施形態)
以下、図面を参照し、本発明の第一実施形態に係る回転機械について説明する。
図1は本発明の実施形態に係るガスタービン(回転機械)1の概略全体構成図である。
ガスタービン1は、図1に示すように、多量の空気を内部に取り入れて圧縮する圧縮機(回転機械)2と、この圧縮機2にて圧縮された圧縮空気に燃料を混合して燃焼させる燃焼器3と、燃焼器3から導入された燃焼ガスの熱エネルギーを回転エネルギーに変換するガスタービン(回転機械)4とを備えている。
圧縮機2及びタービン4は、それぞれ一体回転するように連結されたロータ2A,4Aと、ロータ2A,4Aの外周側を囲うステータ2B,4Bとを備えている。なお、以下の説明においては、特に言及しない限り、ロータ2A,4Aの軸線O方向を単に「軸線O方向」と、ロータ2A,4Aの周方向を単に「周方向」と、ロータ2A,4Aの径方向を単に「径方向」という。また、ロータ2A,4Aの軸線O方向において、高圧側を「一方側」、低圧側を「他方側」という。
ロータ2A,4Aは、回転軸6c,6と、軸線O方向に間隔を空けて固定されている複数の環状動翼群7c,7と、を有している。各環状動翼群7c,7は、回転軸6c,6の外周に、周方向に互いの間隔を空けて固定されている複数の動翼を有して構成されている。
ステータ2B,4Bは、それぞれケーシング2b,4bと、ケーシング2b,4b内において軸線O方向に間隔をあけて固定された複数の環状静翼群5c,5とを備えている。
環状静翼群5c,5は、各ケーシング2b,4b内面に、周方向に互いの間隔をあけて固定されている複数の静翼を有している。各静翼の先端には、ハブシュラウドが形成されており、このハブシュラウド(ステータ)が周方向に連結されて全体として円環状になって回転軸6c,6の外周を囲んでいる。
この環状静翼群5c,5は、それぞれ、複数の環状動翼群7c,7と、軸線O方向に交互に配置されている。
圧縮機2及びタービン4には、高圧側から低圧側に作動流体(圧縮空気又は燃焼ガス)gが軸線O方向に漏出するのを防止するため、図1に示すように、各環状静翼群5c,5のハブシュラウドに軸シール装置10c,10が設けられている。また、ケーシング2b,4bが回転軸6c,6を支持する軸受け部(ステータ)2c,4cにおいても、作動流体gが高圧側から低圧側に漏出するのを防止するため、軸シール装置10c,10が設けられている。
以下、タービン4の軸シール装置10の実施形態について説明する。なお、以下では、タービン4の軸シール装置10について説明するが、圧縮機2の軸シール装置10cも、基本的に同様の構成なので、この説明を省略する。
図2は図1におけるS1−S1線断面図であり、図3は図2におけるS2−S2線断面図である。
図2に示すように、タービン4の軸シール装置10は、環状静翼群5のハブシュラウドと軸受け部4cの内周面とにそれぞれ支持された環状空間であるハウジング9内に、円弧状に延びるシールセグメント11が、周方向に複数(本実施形態では8つ)配置されることで構成されている。シールセグメント11は、径方向外側から径方向内側に向かうにしたがって、回転方向前方側に向かうように分割されている。
ハウジング9は、回転軸6の外周に沿って周方向全周に延びており、円環状の収容空間9aが形成されている。図3に示すように、ハウジング9の収容空間9aは、その開口側、すなわち径方向内側の部分が、幅寸法(軸線O方向の寸法)が小さく形成された内方側空間9bとされている。また、収容空間9aの開口から径方向外側に離間した空間、すなわち内方側空間9bよりも径方向外側の空間が、幅寸法が大きく形成された外方側空間9cとされている。これら内方側空間9bと外方側空間9cとは互いに連通状態とされている。そして、この内方側空間9bの開放部9dが径方向内側の回転軸6に向いている。
シールセグメント11は、図3に示すように、多数の薄板シール片20からなるシール体12(図4参照)と、シール体12を径方向内側に向かって付勢する弾性体15と、シール体12を軸線O方向から挟むように設けられた高圧側側板16及び低圧側側板17とから構成されている。
図4は、シールセグメント11を軸線O方向一方側から他方側に見た概略図である。
シール体12は、図4に示すように、薄板状の薄板シール片20が多数積層されてなり(図2参照)、これら多数の薄板シール片20の径方向外側の端部、すなわち薄板シール片20の後端20a側が互いに連結されている。図2に示すように、多数の薄板シール片20は、径方向外側から径方向内側に向かうにしたがって、回転方向前方に向かうようにして配設されている。
また、薄板シール片20は、主に薄い鋼板によって形成された部材であり、図3に示すように、回転軸6の周方向から見てT字状に形成され、その幅方向を回転軸6の軸線O方向に向けて配置されている。換言すれば、薄板シール片20は、その厚さ方向を回転軸6の周方向に向けて配置されている。
薄板シール片20は、頭部21と、該頭部21よりも幅寸法及び厚さ寸法が小さく形成されている胴部22とを有している。該薄板シール片20は、回転軸6の径方向外側から径方向内側に向かって、頭部21、胴部22の順に連続するように形成されている。
多数の薄板シール片20は、それぞれの頭部21が互いに溶接されて、相互に連結されている。また、多数の薄板シール片20の胴部22は、弾性変形可能とされており、それぞれの胴部22の径方向内側の端部、つまり当該薄板シール片20の先端20bが自由端とされている。そして、回転軸6の停止時においては、各薄板シール片20の先端20b側が回転軸6に所定の予圧で接触するようになっている。
多数の薄板シール片20は、図4に示すように、互いに周方向に微小間隙sを空けて配列されている。多数の薄板シール片20は、頭部21の厚さ寸法を胴部22の厚さ寸法よりも大きくすることにより、それぞれの厚さ方向で相互に隣接する二つの薄板シール片20の胴部22間に微小間隙sを形成する。
高圧側側板16及び低圧側側板17は、いずれも厚さ方向を軸線O方向に向け、回転軸6の軸線O方向から見た形状が円弧帯状をなしている。即ち、高圧側側板16及び低圧側側板17は、軸線O方向を向く面を有し、収容空間9aの周方向に湾曲して延びるように形成されている。さらに、低圧側側板17の径方向寸法は、高圧側側板16の径方向寸法よりも短く設定されている。
高圧側側板16及び低圧側側板17は、いずれも径方向外側端の溶接部Wにおいて、シール体12に溶接されている。高圧側側板16及び低圧側側板17とシール体12とは、周方向に沿って溶接されており、溶接部Wも周方向に湾曲して延びている。これによって、高圧側側板16の低圧側を向く板面が、シール体12の高圧側を覆うように固定されるとともに、低圧側側板17の高圧側を向く板面が、シール体12の低圧側を覆うように固定される。
この溶接で用いられる溶接方法としては、例えばレーザー溶接、TIG溶接等が適用可能であるが、これらに限定されるものではない。
また、溶接時には、溶接品質を良好とするために、シール体12の側面を研磨し、シール体12側面の凹凸を無くすことが好ましい。
なお、溶接は周方向に連続して行うことが好ましいが、溶接によって薄型シール片20の反りなどが懸念される場合は、所定の間隔を隔てて点溶接を行ってもよい。
なお、本実施形態においては、高圧側側板16の径方向内側の端部、即ち、高圧側側板16の先端は、収容空間9aの径方向内側の開口まで延在している。これによって、収容空間9aから径方向内側に向かって延出する薄板シール片20の先端20bは、高圧側側板16の先端よりも径方向内側に延出している。
また、本実施形態においては、低圧側側板17の径方向内側の端部、即ち、低圧側側板17の先端は、収容空間9aの径方向内側の開口よりも径方向外側に位置している。
このシールセグメント11は、図3に示すように、ハウジング9の収容空間9aに遊びをもって収容されている。
より具体的には、薄板シール片20の頭部21が収容空間9aの外方側空間9cに収容されており、高圧側側板16及び低圧側側板17と、薄板シール片20の胴部22とが収容空間9aの内方側空間9bに収容されている。そして、収容空間9aの開口から回転軸6に向けて胴部22の先端、即ち、薄板シール片20の先端20bが突出している。
このシールセグメント11は、薄板シール片20の頭部21がハウジング9の外方側空間9cの内壁面に干渉して径方向の変位が制限されているとともに、高圧側側板16及び低圧側側板17がハウジング9の内方側空間9bの内壁面に干渉して軸線O方向の変位が所定の範囲に制限されている。なお、このシールセグメント11は、外方側空間9cに配設された弾性体15によって径方向内側に付勢されている。
上記実施形態によれば、高圧側側板16及び低圧側側板17をシール体12に溶接することによって、薄型シール片20の頭部21とともに高圧側側板16及び低圧側側板17を保持するための部材を省略することができる。これにより、軸シール装置10をより小型化することができる。
また、高圧側側板16及び低圧側側板17をシール体12に固定するために、シール体12を構成する薄型シール片20に溝を形成する必要がないため、薄型シール片20を短くすることができ、シール装置をより小型化することができる。
なお、薄型シール片20を短くした場合において、薄型シール片20の剛性が過大とならないように、薄型シール片20の板厚を薄くすることが好ましい。本実施形態の場合、例えば0.04mm〜0.06mmの板厚を採用することが好ましい。
(第二実施形態)
以下、本発明の第二実施形態に係る軸シール装置10Bについて、図5を用いて説明する。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態の軸シール装置10Bを構成する薄型シール片20Bは、頭部21の形状が第一実施形態の薄型シール片20と異なる。本実施形態の薄型シール片20Bの頭部21Bは、軸線O方向他方側のみに突出している。即ち、薄型シール片20Bの軸方向一方側の側端部20cは直線状とされている。また、薄型シール片20Bの径方向外側の端部近傍には、丸孔24が形成されている。
上記実施形態によれば、頭部21Bが軸線O方向片側のみに突出する形状となっていることによって、薄型シール片20Bの軸線O方向の幅が小さくなるため、軸シール装置をより小型化することができる。
また、薄型シール片20Bに丸孔24が形成されていることによって、薄型シール片20Bをシール体12Bとして組み合わせる際、運搬する際等の作業性を向上させることができる。
なお、本実施形態において、図6に示す軸シール装置10Cのように、高圧側側板16Cを薄型シール片20Bの頭部先端までの長さを有するものとし、高圧側側板16Cの長さに対応して、溶接部Wを二箇所とすることもできる。このような形態とすることにより、高圧側側板16Cによってシール体12がより広範囲に亘って覆われるため、軸シール装置の保護機能をより向上させることができる。また、シール体12Bの露出が少なくなるため、シールセグメント11Cの取り扱いがより容易となる。
(第三実施形態)
以下、本発明の第三実施形態に係る軸シール装置10Dについて、図7を用いて説明する。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態の軸シール装置10Dにおいては、シールセグメント11Dを構成するシール体12Bの径方向外側に保護板25が溶接されている。保護板25は、シール体12Bの径方向外側の面に対応して湾曲するようにプレス加工されている。保護板25の板厚は例えば0.5mm〜1.0mmとすることができる。
上記実施形態によれば、軸シール装置10Dの保護機能をより向上させることができる。また、シール体12Bの露出が少なくなるため、シールセグメント11Dの取り扱いがより容易となる。さらに、保護板25を溶接することによって、シール体12Bを構成する複数の薄型シール片20B同士の結合をより強固なものにすることができる。
なお、本実施形態の別形態として、図8に示すように、保護板25Eをシール体12Bの上部の軸線O方向他方側も覆うような形状とすることもできる。このような形態とすることにより、軸シール装置10Eの保護機能をより向上させることができる。
(第四実施形態)
以下、本発明の第四実施形態に係る軸シール装置10Fについて、図9を用いて説明する。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態の軸シール装置10Fにおいては、シールセグメント11Dを構成する高圧側側板16Fに複数のディンプル26が設けられている(図9には一つのみ示す)。ディンプル26は、高圧側側板16Fの径方向内側端部近傍に、径方向に沿って突出するように設けられている。具体的には、ディンプル26は、高圧側側板16Fをプレス加工することにより設けられ、周方向から視た断面が軸線O方向一方側に凸の凸形状をなしている。ディンプル26は、所定の間隔を隔てて、周方向に複数設けられている。
ディンプル26の高さは、ディンプル26の頂部が収容空間9aの内方側空間9bの内面に当接するか、ディンプル26の頂部と内方側空間9bの内面との間に僅かな隙間が生じるような高さに形成されている。このような形状とすることによって、ディンプル26は、弾性要素としての機能を果たす。即ち、高圧側側板16Fのディンプル26が形成されている箇所は、一方側(高圧側)から他方側(低圧側)に向かって押圧される。
上記実施形態によれば、ディンプル26が高圧側側板16Fを高圧側から低圧側に押圧していることによって、高圧側側板16Fを薄板シール片20Bに確実に追従させることができるとともに、高圧側側板16Fの振動を抑制することができる。言い換えれば、ディンプル26が、高圧側側板16Fに常に与圧を付加することによって、軸シール装置10Fの作動を安定させることができる。
なお、本実施形態の別形態として、図10に示すように、高圧側側板16Cの軸線O方向一方側(高圧側)に軸線O方向から視た形状が、高圧側側板16Cと略同形状の波状プレート27を設置する構成を採用することもできる。波状プレート27は、例えばばね鋼によって形成され、軸線O方向一方側、軸線O方向他方側に交互に屈曲した板状の部材であり、高圧側側板16Cの軸線O方向一方側に貼り付けられている。
波状プレート27の軸線O方向の寸法は、高圧側側板16Cと内方側空間9bの内面との間の隙間を埋めるような寸法に設定されている。
また波状プレート27は、接着によって高圧側側板16Cに固定されている。
上記実施形態によれば、波状プレート27を高圧側側板16Cと収容空間9aの内方側空間9bの内面との間に介在させることによって、第四実施形態の効果に加え、高圧側側板16Cの全面に亘って、高圧側側板16Cを押圧することができる。よって、高圧側側板16Cを薄型シール片20Bの全域に亘って追従させることができる。
O…軸線
1…ガスタービン(回転機械)
2…圧縮機(回転機械)
4…ガスタービン(回転機械)
2A,4A…ロータ
2B,4B…ステータ
9a…収容空間(環状空間)
10…軸シール装置
11…シールセグメント
12…シール体
16…高圧側側板(側板)
17…低圧側側板(側板)
20…薄型シール片
25…保護板
26…ディンプル(弾性要素)
27…波状プレート(弾性要素)

Claims (7)

  1. ロータと該ロータの外周側を囲うステータとの間の環状空間に設けられ、該環状空間を前記ロータの軸線方向において低圧側領域と高圧側領域とに分ける軸シール装置であって、
    前記ステータから前記ロータの径方向内側に向かって延出する薄板シール片を前記ロータの周方向に複数積層させてなるシール体と、
    軸線方向を向く面を有し、前記環状空間の周方向に湾曲して延びる側板とを備え、
    前記シール体が前記側板の湾曲形状に沿うように、該シール体が該側板の前記軸線方向を向く面に溶接され
    前記側板は、前記シール体の高圧側に沿うように配置された高圧側側板と、前記シール体の低圧側に沿うように配置された低圧側側板とからなり、
    前記シール体は、前記高圧側側板と前記低圧側側板の前記軸線方向を向く面に溶接され、
    前記高圧側側板には、該高圧側側板の一部を前記高圧側領域から前記低圧側領域に向かって押圧する弾性要素が形成されていることを特徴とする軸シール装置。
  2. ロータと該ロータの外周側を囲うステータとの間の環状空間に設けられ、該環状空間を前記ロータの軸線方向において低圧側領域と高圧側領域とに分ける軸シール装置であって、
    前記ステータから前記ロータの径方向内側に向かって延出する薄板シール片を前記ロータの周方向に複数積層させてなるシール体と、
    軸線方向を向く面を有し、前記環状空間の周方向に湾曲して延びる複数の側板と、
    前記ステータに設けられ、前記シール体と複数の側板とを収容する、前記ロータの周りに形成された収容空間を有するハウジングと、
    前記ステータに対して前記シール体を前記ロータの径方向内側に付勢する弾性体とを備え、
    前記シール体が前記側板の湾曲形状に沿うように、前記複数の薄板シール片が該側板の前記軸線方向を向く面に溶接されており、
    前記収容空間は、前記ロータの径方向外側に形成される外方側空間と、前記外方側空間と段差部を介して前記ロータの径方向内側に連通し、軸方向幅が前記外方側空間よりも小さい内方側空間を備え、
    前記薄板シール片はそれぞれ、前記外方側空間に収容される頭部と、前記内方側空間に収容され、前記頭部と連続して形成され、軸方向幅が前記頭部よりも小さい胴部とを備え、
    前記頭部を互いに溶接することで前記薄板シール片が相互に連結され、
    前記弾性体は、前記外方側空間において、前記ハウジングと前記シール体との間に配置され、前記シール体を前記ロータの径方向内側に付勢することで前記頭部を前記段差部に押し付けており、
    前記頭部は前記ハウジングと接触していることを特徴とする軸シール装置。
  3. 前記側板は、前記シール体の高圧側に沿うように配置された高圧側側板と、前記シール体の低圧側に沿うように配置された低圧側側板とからなり、
    前記シール体は、前記高圧側側板と前記低圧側側板の前記軸線方向を向く面に溶接されていることを特徴とする請求項に記載の軸シール装置。
  4. 前記ロータの径方向を向く面を有し、前記環状空間の周方向に湾曲して延びる保護板を備え、
    前記保護板は、前記シール体の径方向外側端部に溶接されていることを特徴とする請求項1又は請求項に記載の軸シール装置。
  5. 前記ロータの径方向を向く面を有し、前記環状空間の周方向に湾曲して延びる保護板を備え、
    前記保護板は、前記シール体の径方向外側端部に溶接されていることを特徴とする請求項2に記載の軸シール装置。
  6. 前記高圧側側板には、該高圧側側板の一部を前記高圧側領域から前記低圧側領域に向かって押圧する弾性要素が形成されていることを特徴とする請求項又は請求項に記載の軸シール装置。
  7. 請求項1から請求項いずれか一項に記載の軸シール装置を備えることを特徴とする回転機械。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6125412B2 (ja) 2013-11-22 2017-05-10 三菱重工業株式会社 軸シール装置、回転機械、及び軸シール装置の製造方法
US10954806B2 (en) * 2014-10-10 2021-03-23 Nuovo Pignone Srl Seal for a gap between an outer and an inner cylindrical surface
JP6168706B2 (ja) 2014-12-16 2017-07-26 三菱日立パワーシステムズ株式会社 軸シール機構
JP6245762B2 (ja) * 2014-12-16 2017-12-13 三菱日立パワーシステムズ株式会社 軸シール機構
JP6358976B2 (ja) * 2015-02-20 2018-07-18 三菱日立パワーシステムズ株式会社 タービン用シール装置及びタービン、並びにシール装置用の薄板
JP6675262B2 (ja) * 2016-05-09 2020-04-01 三菱日立パワーシステムズ株式会社 シールセグメント及び回転機械
JP6631837B2 (ja) * 2016-05-09 2020-01-15 三菱日立パワーシステムズ株式会社 シールセグメント及び回転機械

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2650048B1 (fr) * 1989-07-21 1992-05-07 Alsthom Gec Garniture d'etancheite pour arbre rotatif
GB9801864D0 (en) * 1998-01-30 1998-03-25 Rolls Royce Plc A seal arrangement
EP1013975B1 (en) 1998-07-13 2012-11-21 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Shaft seal and turbine using the shaft seal
JP3616016B2 (ja) 2000-04-28 2005-02-02 三菱重工業株式会社 軸シール機構及びガスタービン
US6431550B1 (en) * 2000-09-25 2002-08-13 General Electric Company Hydrogen seal ring having seal at ring intersegment
US6533284B2 (en) 2001-02-06 2003-03-18 General Electric Company Apparatus for cooling brush seals and seal components
CA2359933C (en) * 2001-02-08 2006-03-14 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Shaft seal and gas turbine
JP4157282B2 (ja) * 2001-06-07 2008-10-01 イーグル・エンジニアリング・エアロスペース株式会社 ブラシシール装置
JP3593082B2 (ja) 2001-10-09 2004-11-24 三菱重工業株式会社 軸シール機構及びタービン
JP3872800B2 (ja) 2003-05-21 2007-01-24 三菱重工業株式会社 軸シール機構、軸シール機構の組み付け構造、及び大型流体機械
DE102004020378A1 (de) 2004-04-23 2005-11-10 Alstom Technology Ltd Lamellendichtung, insbesondere für eine Gasturbine, sowie Verfahren zu deren Herstellung
JP3917993B2 (ja) * 2004-08-10 2007-05-23 三菱重工業株式会社 軸シール機構及び軸シール機構をステータに取り付ける構造並びにこれらを備えたタービン。
US7413194B2 (en) * 2004-10-28 2008-08-19 Rolls-Royce Plc Pressure balanced annular seal
JP3970298B2 (ja) * 2005-11-10 2007-09-05 三菱重工業株式会社 軸シール機構
US20080107525A1 (en) * 2006-11-02 2008-05-08 General Electric Company Shaft seal formed of tapered compliant plate members
US7744092B2 (en) 2007-04-30 2010-06-29 General Electric Company Methods and apparatus to facilitate sealing in rotary machines
US8608174B2 (en) * 2008-03-10 2013-12-17 Mitsubishi Industries, Ltd. Leaf seal device
ATE507421T1 (de) * 2008-03-28 2011-05-15 Alstom Technology Ltd Blattdichtung für turbomaschine
JP5118552B2 (ja) * 2008-05-20 2013-01-16 三菱重工業株式会社 回転機械の軸シール装置

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