KR101421864B1

KR101421864B1 - 축 시일 장치의 제조 방법 및 축 시일 장치의 제조 지그, 및 축 시일 장치를 구비하는 회전 기계

Info

Publication number: KR101421864B1
Application number: KR1020127028051A
Authority: KR
Inventors: 히데카즈 우에하라; 다네히로 시노하라; 다카시 나카노; 신 니시모토
Original assignee: 이글 고오교 가부시키가이샤; 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2010-05-10
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2014-07-22
Also published as: EP2570704B1; CN102859242A; EP2570704A1; US20130004310A1; JP2011236969A; EP2570704B8; KR20120132690A; JP5422481B2; CN102859242B; WO2011142270A1; EP2570704A4; US9488279B2

Abstract

본 발명의 목적은, 시일성의 저하를 억지하는 동시에, 박판편과 회전축과의 접촉 마모를 억지할 수 있는 축 시일 장치의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 축 시일 장치의 제조 방법은, 회전축의 둘레 방향을 따라 배열된 다수의 박판편을 갖고, 박판편의 기단부가 서로 연결된 축 시일 장치의 제조 방법으로서, 상기 다수의 박판편을 일방향으로 적층하는 적층 공정과, 상기 적층된 다수의 박판편의 상기 기단부를 서로 연결해서 적층체를 형성하는 연결 공정과, 다수의 상기 박판편의 폭 방향의 양단부에 의해 형성되는 상기 적층체의 양측 단부면 중 한쪽의 측단부면을 평면에 접촉시켜, 다른 쪽의 측단부면을 평활 가공하는 제1 평활 가공 공정을 갖는다.

Description

축 시일 장치의 제조 방법 및 축 시일 장치의 제조 지그, 및 축 시일 장치를 구비하는 회전 기계{METHOD　FOR　FABRICATING　SHAFT　SEALING　DEVICE　AND　JIG FOR　FABRICATING　SHAFT　SEALING　DEVICE,　AND　ROTARY　MACHINE　PROVIDED WITH　SHAFT　SEALING　DEVICE}

본 발명은, 축 시일 장치의 제조 방법 및 축 시일 장치의 제조 지그, 및 축 시일 장치를 구비하는 회전 기계에 관한 것이다.

본원은, 2010년 5월 10일에 일본 출원된 일본 특허 출원 제2010-108691호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

이미 알고 있는 바와 같이, 가스 터빈, 증기 터빈, 압축기, 수차, 냉동기, 펌프 등의 회전 기계에 있어서, 회전축에 대하여 시일을 실시하는 축 시일 기구로서 하기 특허 문헌 1의 것이 있다.

도 14는, 종래의 축 시일 기구(100)의 개략 구성 사시도이다.

이 축 시일 기구(100)는, 스테이터측에 있어서 회전축(R)을 둘러싸는 하우징(101)에 수용된 축 시일 장치(102)를 구비하고 있다.

축 시일 장치(102)는, 적층체(103)와, 고압측 사이드 시일판(104)과, 저압측 사이드 시일판(105)을 구비하고 있다. 적층체(103)는, 회전축(R)의 주위를 따라 둘레 방향에 다수의 박판편(103a)이 적층되어 있다. 고압측 사이드 시일판(104)은, 유체 고압측에 있어서 적층체(103)의 일부를 가린다. 저압측 사이드 시일판(105)은, 유체 저압측에 있어서 적층체(103)의 일부를 가린다. 상기 적층체(103)에 있어서는, 다수의 박판편(103a)의 기단부측이 서로 연결되어, 선단이 자유단부가 되어 있다. 박판편(103a)의 기단부측은, 하우징(101)에 수용되어 있다. 각 박판편(103a)은, 회전축의 직경 방향에서 접선 방향으로 기울어져 하우징(101)으로부터 회전축(R)을 향해서 연장하고 있다.

이와 같은 구성의 축 시일 기구(100)는, 회전축(R)의 정지 시에는 박판편(103a)의 선단이 소정의 예압에서 회전축(R)에 접촉하지만, 회전축(R)의 회전 시에는 동압 효과에 의해 박판편(103a)에 부상력이 작용한다. 이 부상력을 이용함으로써, 박판편(103a)과 회전축(R)에 미소한 간극을 형성해서 작동 유체를 시일하는 동시에, 회전축(R)과 각 박판편(103a)의 마모를 방지하고 있다.

특허 제3917993호 공보

그런데, 상기와 같은 축 시일 기구에 있어서, 인접하는 두 개의 박판편마다 형성되는 미소 간극 내의 가스 압력 분포는, 고압측 사이드 시일판 및 저압측 사이드 시일판의 내경 치수를 조정함으로써 설정된다. 즉, 상기 미소 간극의 유체 유입부의 상류측 공간 및 유체 유출부의 하류측 공간의 크기를 조정함으로써, 미소 간극 내의 가스 압력 분포가 설정된다. 예를 들어, 고압측 사이드 시일판에 비해 저압측 사이드 시일판을 짧게 하면, 미소 간극 내의 가스 압력 분포는 선단으로부터 기단부를 향해서 점차 작아진다. 그 결과, 상술한 동압 효과에 의한 부상력을 보조하도록 압력을 박판편에 작용시킬 수 있다.

상기 축 시일 기구에 있어서의 적층체는, 통상, 박판편을 일방향으로 적층한 후에, 각 박판편의 기단부측을 용접 등에 의해 연결하고, 이후에 소정의 곡률로 굽힘 가공을 실시함으로써 축 시일 장치에 조립되어 있다.

그러나, 종래의 기술에서는, 적층체의 제조 과정에 있어서 일부의 박판편에 발생하는 적층 어긋남이나 각 박판편의 제작 오차 등에 기인하여, 상류측 공간이나 하류측 공간에 국소적으로 크기가 다른 부분이 발생해 버린다. 그로 인해, 이 부분 근방의 각 미소 간극 내의 가스 압력 분포와, 그 밖의 미소 간극 내의 가스 압력 분포가 상이해져 버린다. 이에 의해, 국소적으로 박판편의 부상 특성이 변동하고, 박판편과 회전축이 접촉 마모하거나, 시일성이 저하하는 등의 문제가 있었다.

본 발명은, 이러한 사정을 고려해서 이루어진 것으로, 그 목적은, 시일성의 저하를 억지하는 동시에, 박판편과 회전축과의 접촉 마모를 억지할 수 있는 축 시일 장치의 제조 방법 및 축 시일 장치의 제조 지그, 및 축 시일 장치를 구비하는 회전 기계를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 이하의 수단을 채용하고 있다.

본 발명의 축 시일 장치의 제조 방법은, 회전축의 둘레 방향을 따라 배열된 다수의 박판편을 갖고, 박판편의 기단부가 서로 연결된 축 시일 장치의 제조 방법으로서, 상기 다수의 박판편을 일방향으로 적층하는 적층 공정과, 상기 적층된 다수의 박판편의 상기 기단부를 서로 연결해서 적층체를 형성하는 연결 공정과, 다수의 상기 박판편의 폭 방향의 양단부에 의해 형성되는 상기 적층체의 양측 단부면 중 한쪽의 측단부면을 평면에 접촉시키고, 다른 쪽의 측단부면을 평활 가공하는 제1 평활 가공 공정을 갖는다.

이 구성에 따르면, 적층체의 양측 단부면의 한쪽의 측단부면을 평면에 접촉 시키는 동시에 다른 쪽의 측단부면을 평활 가공하므로, 박판편의 적층 어긋남이나 제작 오차에 의한 다른 쪽의 측단부면의 요철을 평활하게 할 수 있다. 이에 의해, 인접하는 박판편 사이에 형성된 미소 간극의 유체 유입부의 상류측 공간 및 유체 유출부의 하류측 공간 중 적어도 한쪽에 있어서, 둘레 방향에 걸쳐서 공간이 균일한 크기가 된다. 따라서, 각 미소 간극 내에 있어서의 가스 압력 분포가 균일해진다. 그 결과, 박판편의 부상 특성이 국소적으로 상이해져 버리는 것을 억지할 수 있다. 따라서, 시일성의 저하를 억지하는 동시에, 박판편과 회전축과의 접촉 마모를 억지할 수 있다.

상기 제1 평활 가공 공정에 있어서, 상기 평면과 상기 다른 쪽의 측단부면과의 사이의 거리가 일정해지도록 평활 가공해도 좋다.

이 구성에 따르면, 다른 쪽의 측단부면이 평활해지므로, 미소 간극의 유체 유입부의 상류측 공간 및 유체 유출부의 하류측 공간 중 적어도 한쪽의 크기가 둘레 방향에 걸쳐서 보다 균일해진다. 따라서, 각 미소 간극 내에 있어서의 가스 압력 분포가 보다 균일해진다. 그 결과, 박판편의 부상 특성이 국소적으로 상이해져 버리는 것을 또한 억지할 수 있다.

본 발명의 축 시일 장치의 제조 방법은, 상기 제1 평활 가공 공정 후에, 상기 적층체를 구부리는 굽힘 공정을 더 갖어도 좋다.

이 구성에 따르면, 제1 평활 가공 공정 후에 적층체를 구부리는 굽힘 공정을 가지므로, 구부려진 적층체를 평활 가공할 경우와 비교해서 평활 가공이 비교적 용이하게 된다.

본 발명의 축 시일 장치의 제조 방법은, 상기 연결 공정 후에, 상기 적층체를 구부리는 굽힘 공정을 더 갖어도 좋고, 구부려진 상기 적층체에 대하여 상기 제1 평활 가공 공정을 실시해도 좋다.

이 구성에 따르면, 연결 공정 후에 적층체를 구부리므로, 굽힘 가공에 의해 다른 쪽의 측단부면에 요철이 발생하더라도, 다른 쪽의 측단부면을 평활하게 할 수 있다.

본 발명의 축 시일 장치의 제조 방법은, 상기 연결 공정 후에, 상기 박판편의 상기 기단부측의 상기 적층체의 적어도 일부에 끼워 맞춤 가능한 리테이너를 장착하는 리테이너 장착 공정을 더 갖어도 좋고, 상기 제1 평활 가공 공정은, 상기 적층체에 상기 리테이너를 끼워 맞춘 상태에서 실시해도 좋다.

이 구성에 따르면, 적층체에 리테이너를 끼워 맞춘 상태에서 제1 평활 가공 공정에 있어서의 평활 가공을 실시하므로, 박판편의 기단부측이 리테이너에서 지지됨으로써, 비교적 용이 또한 정확하게 평활 가공을 할 수 있다.

상기 제1 평활 가공 공정에 있어서, 다수의 상기 박판편의 선단에 의해 형성되는 상기 적층체의 선단면을 지지해도 좋다.

이 구성에 따르면, 상기 적층체의 선단면을 지지한 상태에서 평활 가공을 실시하므로, 평활 가공에 의해 박판편의 선단이 휘는 것을 억지할 수 있고, 비교적 용이 또한 정확하게 평활 가공을 할 수 있다.

본 발명의 축 시일 장치의 제조 방법은, 상기 제1 평활 가공 공정에 있어서 상기 평면에 접촉시킨 상기 한쪽의 측단부면을 평활 가공하는 제2 평활 가공 공정을 갖어도 좋다.

이 구성에 따르면, 한쪽의 측단부면을 평활 가공하는 제2 평활 가공 공정을 가지므로, 한쪽의 측단부면이 평활해진다. 이에 의해, 적층체의 양쪽의 측단부면이 평활해지므로, 미소 간극의 유체 유입부의 상류측 공간 및 유체 유출부의 하류측 공간의 양쪽의 크기가 균일해진다. 따라서, 각 미소 간극 내에 있어서의 가스 압력 분포가 보다 균일해져, 국소적으로 부상 특성이 변동하는 것을 또한 억지할 수 있다. 그 결과, 시일성의 저하를 의해 확실하게 억지하는 동시에, 박판편과 회전축과의 접촉 마모를 보다 확실하게 억지할 수 있다.

본 발명의 축 시일 장치의 제조 지그는, 상기 다수의 박판편의 기단부측의 헤드부와 끼워 맞추는 헤드부 끼워 맞춤부와, 상기 박판편의 상기 헤드부가 상기 헤드부 끼워 맞춤부에 끼워 맞춰진 상태에 있어서, 다수의 상기 박판편의 폭 방향의 양쪽 측단부에 의해 형성되는 상기 적층체의 양측 단부면의 상기 한쪽의 측단부면에 접촉하는 접촉 평면을 구비한다.

본 발명의 축 시일 장치의 제조 지그는, 상기 적층체에 끼워 맞춰진 상기 리테이너와 끼워 맞추는 리테이너 끼워 맞춤부와, 상기 리테이너 끼워 맞춤부에 상기 리테이너가 끼워 맞춰진 상태에 있어서, 다수의 상기 박판편의 폭 방향의 양쪽 측단부에 의해 형성되는 상기 적층체의 양측 단부면의 상기 한쪽의 측단부면에 접촉하는 접촉 평면을 구비한다.

이들 구성에 따르면, 박판편의 기단부와 끼워 맞추는 끼워 맞춤부 또는 리테이너와 끼워 맞추는 리테이너 끼워 맞춤부와, 적층체의 양측 단부면의 한쪽의 측단부면에 접촉하는 접촉 평면을 구비하므로, 박판편의 위치 결정을 신속 또한 정확하게 행할 수 있고, 적층체에 대한 평활 가공을 신속 또한 정확하게 행할 수 있다.

다수의 상기 박판편의 선단에 의해 형성되는 상기 적층체의 선단면에 접촉하는 선단 접촉부를 더 구비해도 좋다.

이 구성에 따르면, 다수의 박판편의 선단에 접촉하는 선단 접촉부를 구비하므로, 박판편의 위치 결정을 보다 신속 또한 정확하게 행할 수 있다. 그로 인해, 적층 공정을 또한 용이하게 할 수 있는 동시에, 적층체에 대한 평활 가공을 보다 신속 또한 정확하게 행할 수 있다. 따라서, 제1 평활 가공 공정을 또한 용이하게 할 수 있다.

본 발명에 관한 회전 기계는, 상기한 것 중 어느 하나의 축 시일 장치의 제조 방법에 의해 제조된 축 시일 장치를 상기 회전축의 주위에 구비한다.

이 구성에 따르면, 상기한 것 중 어느 하나의 축 시일 장치의 제조 방법에 의해 제조된 축 시일 장치를 구비하므로, 작동 유체에 대한 시일성을 유지시킨 상태에서, 또한 계속적으로 축 방향의 시일이 이루어진다. 이에 의해, 메인터넌스성이 양호한 회전 기계를 얻을 수 있다.

본 발명에 관한 축 시일 장치의 제조 방법 의하면, 시일성의 저하를 억지하는 동시에, 박판편과 회전축과의 접촉 마모를 억지하는 축 시일 장치를 얻을 수 있다.

본 발명에 관한 축 시일 장치의 제조 지그에 따르면, 축 시일 장치의 제조 방법을 용이하게 행할 수 있다.

본 발명에 관한 회전 기계에 따르면, 메인터넌스성이 향상한다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 가스 터빈(1)의 개략 전체 구성도이다.
도 2는 도 1에 있어서의 Ｉ-I선 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 관한 축 시일 기구(10)의 개략 구성 단면도이며, 회전축(5)의 축선에 따른 단면을 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 관한 시일 세그먼트(11)의 분해 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 관한 시일 세그먼트(11)의 제조에 사용하는 제조 지그(30)의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태에 관한 시일 세그먼트(11)의 제조에 사용하는 제조 지그(30)의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 관한 시일 세그먼트의 제조 방법(F1)을 도시하는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태에 관한 시일 세그먼트의 제조 방법(F1)의 제조 공정의 개략도이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태에 관한 시일 세그먼트(11)의 미소 간극(s)에 형성되는 작동 유체(g)의 가스 압력 분포도이다.
도 10은 본 발명의 실시 형태에 관한 시일 세그먼트(11)에 있어서의 박판편(20)의 동체부(22)의 주요부 단면도이며, 회전축(5)의 축 방향과 교차하는 동체부(22)의 절단면을 도시하는 동시에 동체부(22)에 작용하는 압력을 벡터로 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 형태에 관한 시일 세그먼트의 제조 방법(F1)의 변형예인 시일 세그먼트의 제조 방법(F2)의 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 실시 형태에 관한 시일 세그먼트의 제조 방법(F2)에 사용하는 제조 지그(50)이다.
도 13은 본 발명의 실시 형태에 관한 시일 세그먼트(11)의 제조에 사용하는 제조 지그(50)의 측면도이다.
도 14는 종래의 축 시일 기구(100)의 개략 구성 사시도이다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다.

(가스 터빈의 전체 구성)

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 관한 가스 터빈(회전 기계)(1)의 개략 전체 구성도이며, 도 2는, 도 1에 있어서의 Ｉ-I선 단면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 가스 터빈(1)은, 다량의 공기를 내부에 도입해서 압축하는 압축기(회전 기계)(2)와, 이 압축기(2)에서 압축된 압축 공기에 연료를 혼합해서 연소시키는 연소기(3)와, 연소기(3)로부터 도입된 연소 가스의 열에너지를 회전 에너지로 변환하는 터빈(회전 기계)(4)을 갖고 있다. 가스 터빈(1)의 회전축(5)은, 압축기(2)의 로터(2a)와, 터빈(4)의 로터(4a)와, 회전축(5a)이 동축으로 접속됨으로써 구성된다.

도 1에 도시한 바와 같이, 압축기(2)의 압축기 케이싱(2b) 및 터빈(4)의 터빈 케이싱(4b)의 내주에는, 둘레 방향에 간격을 두고 환형상으로 복수의 정익(6)이 설치되어 있다. 또한, 압축기(2)의 로터(2a) 및 터빈(4)의 로터(4a)의 외주에는, 둘레 방향에 간격을 두고 환형상으로 복수의 동익(7)이 설치되어 있다. 정익(6)과 동익(7)은 회전축(5)의 축 방향으로 교대로 배열되어 있다.

이와 같은 가스 터빈(1)에 있어서는, 정익(6)의 고압측에서 저압측으로 작동 유체(압축 공기 또는 연소 가스)(g)가 축 방향으로 누출하는 것을 방지하기 위해서, 정익(6)의 내주부에 축 시일 기구(10)가 배치되어 있다.

또한, 축 시일 기구(10)는, 압축기 케이싱(2b)이 회전축(5a)을 지지하는 베어링부(2c) 및, 터빈 케이싱(4b)이 회전축(5a)을 지지하는 베어링부(4c)에도 배치되어 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 각 축 시일 기구(10)는, 복수(본 실시 형태에서는 여덟개)의 원호 형상의 시일 세그먼트(축 시일 장치)(11)가 회전축(5)의 둘레 방향에 환형상으로 배치됨으로써 구성된다.

(시일 세그먼트의 구성)

도 3은, 회전축(5)의 축선에 따른 단면에 있어서의 축 시일 기구(10)의 개략 구성 단면도이며, 도 4는, 시일 세그먼트(11)의 분해 구성도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 각 시일 세그먼트(11)는, 하우징(정익(6) 및 베어링부(2c, 4c)에 상당)(9)에 삽입되어 있다.

이 시일 세그먼트(11)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 다수의 박판편(20)이 적층된 적층체(12)(도 2, 도 8, 도 12 참조)와, 단면 U자 형상의 리테이너(13, 14)와, 배면 스페이서(15)와, 고압측 사이드 시일판(16)과, 저압측 사이드 시일판(17)으로 구성되어 있다.

적층체(12)는, 다수의 박판편(20)이 적층되고(도 2 참조), 이들 다수의 박판편(20)의 기단부(회전축(5)의 직경 방향 외측의 박판편(20)의 일단부)(20a) 측이 서로 연결된 것이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 박판편(20)은, 얇은 강판에 의해 형성된 부재이다. 박판편(20)은, 회전축(5)의 접선 방향에서 보아서 대략 T자 형상으로 형성되고, 그 폭 방향과 회전축(5)의 축 방향이 일치한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 이 박판편(20)은, 기단부(20a)측의 헤드부(21)와, 선단(회전축(5)의 직경 방향 외측의 박판편(20)의 타단부)(20b)측의 동체부(22)를 구비하고 있다. 동체부(22)는, 헤드부(21)보다 폭 치수 및 두께 치수가 작게 형성되어 있다. 동체부(22) 중 헤드부(21)와의 경계 부분 부근에 있어서, 절결부(20x, 20y)가 형성되어 있다.

도 5에 도시한 바와 같이, 이러한 박판편(20)은, 동체부(22)와 헤드부(21)에 의해 형성되는 각도가 둔각이 이루어지도록, 헤드부(21)와 동체부(22)의 경계에 있어서 구부려져 있다. 즉, 동체부(22)는 헤드부(21)로부터 비스듬히 연장하고 있다.

각 박판편(20)은, 각각의 헤드부(21)의 측방 돌출부(21c, 21d)가 용접되어, 서로 연결되어 있다. 각 박판편(20)의 동체부(22)는, 탄성 변형가능하고, 각 박판편(20)의 선단(20b)이 자유단부가 되어 있다.

박판편(20)은, 헤드부(21)의 두께 치수가 동체부(22)의 두께 치수보다 크다. 그로 인해, 박판편(20)을 적층 상태로 하면 서로 인접하는 두 개의 박판편(20) 사이에는, 동체부(22)의 위치에 있어서 미소 간극(s)(도 8, 도 12 참조)이 형성된다.

다수의 박판편(20)을 적층하면, 각 박판편(20)의 동체부(22)의 폭 방향의 각 양측 단부(20c, 20d)에 의해 적층체(12)의 양측 단부면(12c, 12d)이 형성된다.

여기서, 각 박판편(20)의 동체부(22)의 측단부(20c)가 다수 집합해서 되는 측단부면(12c)이 고압측을 향하게 되고, 각 박판편(20)의 동체부(22)의 측단부(20d)가 다수 집합해서 되는 측단부면(12d)이 저압측을 향하게 된다. 이 상태에서, 적층체(12)는 하우징(9)에 삽입되어 있다. 이 적층체(12)는, 회전축(5)의 정지시에 있어서는, 각 박판편(20)의 선단(20b)이 회전축(5)에 소정의 예압으로 접촉한다.

고압측 사이드 시일판(16)은, 회전축(5)의 축 방향에서 보았을 경우에 있어서 부채 형상의 판형상 부재이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 고압측 사이드 시일판(16)은, 회전축(5)의 축 방향의 고압측에 있어서 적층체(12)의 측단부면(12c)의 일부를 덮고 있다. 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 이 고압측 사이드 시일판(16)의 기단부에는, 두께(회전축(5)의 축 방향)가 큰 단차부(16a)가 형성된다. 단차부(16a)는 박판편(20)의 절결부(20x)에 끼워 넣어진 상태에서, 적층체(12)와 리테이너(13)에 끼워진다.

저압측 사이드 시일판(17)은, 회전축(5)의 축 방향에서 보았을 경우에 있어서 부채 형상의 판형상 부재이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 저압측 사이드 시일판(17)은, 회전축(5)의 축 방향의 저압측에 있어서 적층체(12)의 측단부면(12d)의 일부를 덮고 있다. 이 저압측 사이드 시일판(17)의 기단부에는, 두께(회전축(5)의 축 방향)가 큰 단차부(17a)가 형성되어 있다. 단차부(17a)는 박판편(20)의 절결부(20y)에 끼워 넣어진 상태에서, 적층체(12)와 리테이너(14)에 끼워진다.

저압측 사이드 시일판(17)은, 고압측 사이드 시일판(16)보다 회전축의 직경 방향으로 짧게 형성되어 있다. 이에 의해, 후술하는 바와 같이 미소 간극(s)에 있어서 소정의 가스 압력 분포가 형성된다.

리테이너(13, 14)는, 회전축(5)의 둘레 방향으로 연장하는 원호 형상 부재이다. 리테이너(13, 14)의 회전축(5)의 접선 방향에서 본 단면 형상은 U자 형상이 된다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 리테이너(13)는, 복수의 박판편(20)의 헤드부(21)의 측방 돌출부(21c)에 대향하는 면에, 홈(13a)이 형성되어 있다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 리테이너(14)는, 복수의 박판편(20)의 헤드부(21)의 측방 돌출부(21d)에 대면하는 면에, 홈(14a)이 형성되어 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 시일 세그먼트(11)에 있어서, 상기 리테이너(13, 14)는, 리테이너(13)의 홈(13a) 및 리테이너(14)의 홈(14a)에 의해, 적층체(12)를 지지하고 있다.

배면 스페이서(15)는, 박판편(20)의 기단부(20a)와 리테이너(13, 14)의 홈(13a, 14a)의 일부와의 사이에 개재 삽입되어 있다.

보다 구체적으로는, 상기 리테이너(13, 14)는, 리테이너(13)의 홈(13a) 및 리테이너(14)의 홈(14a)에 의해, 복수의 박판편(20)의 헤드부(21)의 측방 돌출부(21c, 21d)와, 배면 스페이서(15)를 지지하고 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 이러한 시일 세그먼트(11)는, 회전축(5)의 접선 방향에 있어서 단면 T자 형상으로 형성되어 있다. 시일 세그먼트(11)는, 하우징(9)에 형성된 회전축(5)의 접선 방향에 있어서 단면 T자 형상을 갖는 환형상 홈(9a)에 수용되어 있다. 구체적으로는, 환형상 홈(9a) 중 직경 방향 외주측에 있어서 홈 폭(회전축(5)의 축 방향)이 크게 형성된 부분에 리테이너(13, 14)와 박판편(20)의 헤드부(21)가 수용되어 있고, 직경 방향 내주측에 있어서 홈 폭이 작게 형성된 부분에, 고압측 사이드 시일판(16) 및 저압측 사이드 시일판(17)과, 박판편(20)의 동체부(22)가 수용되어 있다. 그리고, 환형상 홈(9a)의 개구부로부터 회전축(5)을 향해서 동체부(22)의 선단(20b)이 돌출하고 있다.

(시일 세그먼트의 제조에 사용하는 지그)

다음에, 본 발명의 실시 형태에 관한 시일 세그먼트(11)의 제조에 사용하는 지그에 대해서 설명한다.

도 5는, 상기 구성으로 이루어지는 시일 세그먼트(11)의 제조에 사용하는 제조 지그(30)의 평면도로서, 도 6은, 제조 지그(30)의 측면도이다.

도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 제조 지그(30)는, 지그 본체(31)와, 이 지그 본체(31)로부터 착탈 가능한 선단 접촉부(35)를 구비한다.

도 6에 도시한 바와 같이, 지그 본체(31)는, 단면이 대략 L자 형상인 블록 형상 부재이다. 지그 본체(31)는, 접촉 평면부(33)와, 접촉 평면부(33)의 두께 치수(저면(31a)으로부터 접촉 평면부(33)의 상면의 거리)보다 그 두께(저면(31a)으로부터 기단부 접촉부(32)의 상면의 거리)가 크게 형성된 기단부 접촉부(32)를 구비한다.

도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 접촉 평면부(33)와 기단부 접촉부(32)의 경계로부터 소정의 폭을 갖는 접촉 평면부(33)의 일부분에는, 접촉 평면부(33)의 다른 부분보다 두께 치수(저면(31a)으로부터 접촉 평면부(33)의 상면의 거리)가 작게 형성된 홈부(헤드부 끼워 맞춤부)(33a)가 형성되어 있다.

도 6에 도시한 바와 같이, 홈부(33a)는, 홈 단면이 거의 직사각 형상으로 형성되어 있다. 홈부(33a)와 박판편(20)의 헤드부(21)의 측방 돌출부(21c, 21d)(도 4 참조)와는 끼워 맞춤 가능하게 형성되어 있다.

도 6에 도시한 바와 같이, 접촉 평면부(33)의 접촉 평면(33b)은, 박판편(20)의 헤드부(21)의 측방 돌출부(21c)를 홈부(33a)에 끼워 맞춘 상태에 있어서, 박판편(20)의 측단부(20c)와 접촉한다. 또한, 접촉 평면부(33)의 접촉 평면(33b)은, 박판편(20)의 헤드부(21)의 측방 돌출부(21d)를 홈부(33a)에 끼워 맞춘 상태에 있어서, 박판편(20)의 측단부(20d)와 접촉한다.

도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 기단부 접촉부(32)는, 접촉 평면부(33)의 법선 방향을 따라서 홈부(33a)에 연속하는 기단부 접촉면(32a)을 갖는다. 기단부 접촉부(32)는, 박판편(20)의 측방 돌출부(21c, 21d)의 어느 한쪽을 홈부(33a)에 끼워 맞춘 상태에 있어서, 박판편(20)의 기단부(20a)가 기단부 접촉면(32a)에 접촉한다.

도 5에 도시한 바와 같이, 선단 접촉부(35)의 길이는, 지그 본체(31)의 길이와 거의 같은 크기로 형성되어 있다. 도 6에 도시한 바와 같이, 이 선단 접촉부(35)는, 지그 본체(31)에 장착된다. 선단 접촉부(35)의 선단 접촉면(35a)은, 박판편(20)의 측방 돌출부(21c, 21d)의 어느 한쪽을 지그 본체(31)의 홈부(33a)에 끼워 맞춘 상태에 있어서, 박판편(20)의 선단(20b)에 접촉한다.

(시일 세그먼트의 제조 방법)

계속해서, 본 발명의 실시 형태에 관한 시일 세그먼트의 제조 방법(축 시일 장치의 제조 방법)에 대해서 설명한다.

도 7은, 시일 세그먼트의 제조 방법(F1)을 도시하는 흐름도이며, 도 8은, 시일 세그먼트의 제조 방법(F1)의 제조 공정의 개략도이다.

상술한 바와 같이, 시일 세그먼트(11)는, 적층체(12)와, 리테이너(13, 14)와, 배면 스페이서(15)와, 고압측 사이드 시일판(16)과, 저압측 사이드 시일판(17)으로 구성된다.

우선 처음에, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 프레스 등에 의해, 기재가 되는 금속판으로부터 다수의 박판편(20)을 제작한다(박판편 제작 공정(S11)).

여기서, 직선 형상으로 적층했을 때에 동체부(22) 사이에 미소 간극(s)이 형성되도록, 헤드부(21)를 되접는 것에 의해 헤드부(21)만을 2장 겹치는 구성으로 한다. 이에 의해, 헤드부(21)의 두께는 동체부(22)의 두께보다 커진다.

다음에, 도 7에 도시한 바와 같이, 다수의 박판편(20)을 직선 형상으로 모두 적층한다(적층 공정(S12)).

구체적으로는, 도 8에 도시한 바와 같이, 각 박판편(20)의 헤드부(21)의 측방 돌출부(21c)를 지그 본체(31)의 홈부(33a)에 끼워 맞추고, 지그 본체(31)의 접촉 평면(33b)에 각 박판편(20)의 측단부(20c)를 접촉시킨다.

이 적층 공정(S12)의 경우에는, 도 8에 도시한 바와 같이, 제조 지그(30)로부터 선단 접촉부(35)를 제거한 상태에서 행하면, 헤드부(21)의 측방 돌출부(21c)를 지그 본체(31)의 홈부(33a)에 끼워 맞추기 쉽다. 또한, 각 박판편(20)의 헤드부(21)의 측방 돌출부(21c)를 지그 본체(31)의 홈부(33a)에 끼워 맞춤으로써, 박판편(20)의 자세가 용이하게 정해지고, 측단부(20c)를 접촉 평면(33b)에 접촉시키기 쉽다.

도 8에 도시한 바와 같이, 각 박판편(20)의 동체부(22)의 연장 방향이 동일한 방향을 향하도록 하고, 지그 본체(31)의 폭 방향에 박판편(20)을 적층한다. 이렇게 적층함으로써, 인접하는 두개의 박판편(20)의 동체부(22) 사이에 미소 간극(s)이 형성된다.

여기서, 도 8에 있어서 파선으로 나타낸 것과 같이, 박판편(20)의 적층 어긋남이나 제작 오차에 의해, 일부의 박판편(20)이 약간 상방으로 돌출하는 경우가 있다.

다음에, 도 7에 도시한 바와 같이, 다수의 박판편(20)의 기단부(20a)를 서로 연결해서 적층체(12')를 형성한다(연결 공정(S13)). 구체적으로는, 도 8에 도시한 바와 같이, 적층된 각 박판편(20)의 헤드부(21)의 측방 돌출부(21d)를 용접해서 선 형상의 접합부(J)를 형성하고, 박판편(20)끼리를 서로 연결한다. 이와 같이 하여, 다수의 박판편(20)이 직선 형상으로 연결된 적층체(12')를 형성한다.

이 경우에도, 용접의 변형에 의해, 박판편(20)의 일부가 약간 상방으로 돌출해서 측단부면(12d)에 볼록이 발생할 경우가 있다.

연결 공정(S13) 후에, 선단 접촉부(35)를 지그 본체(31)에 장착하고(도 6 참조), 박판편(20)의 선단(20b)에 선단 접촉면(35a)을 접촉시켜서, 선단(20b)을 지지한다.

다음에, 도 7에 도시한 바와 같이, 적층체(12)의 측단부면(12c)을 평면에 접촉시키는 동시에, 다른 쪽의 측단부면(12d)을 연삭(평활 가공)한다(제1 연삭 공정(제1 평활 가공 공정) S14). 구체적으로는, 도 8에 도시한 바와 같이, 측단부면(12c)을 지그 본체(31)의 접촉 평면(33b)에 접촉시킨 상태에서, 측단부면(12d)을 핸드 그라인더(G) 등으로 연삭한다. 이때, 적층체(12)에 있어서의 기단부면(12a)이 기단부 접촉면(32a)에 접촉하고, 적층체(12)의 선단면(12b)이 선단 접촉면(35a)에 접촉해서 양단 지지 상태로 된다. 이 상태에 있어서는, 연삭 가공을 행하더라도, 각 박판편(20)이 휘기 어려워져서 핸드 그라인더(G) 등의 회전에 잡아 당겨지거나, 튀어오르거나 하기 어렵게 된다.

이와 같이 하여, 다수의 박판편(20) 중 상방으로 돌출하고 있던 박판편(20)을 다른 박판편(20)과 평면을 구성할 때까지 연삭함으로써, 요철 상태였던 측단부면(12d)을 평활하게 한다. 또한, 제1 연삭 공정(S14)에 있어서의 연삭 가공 대신에, 다른 가공 방법(예를 들어 방전 가공)에 의해 측단부면(12d)을 평활하게 하는 것도 가능하다.

다음에, 도 7에 도시한 바와 같이, 소정의 곡률로 적층체(12')를 구부린다(굽힘 공정(S15)). 구체적으로는, 도 8에 도시한 바와 같이, 연결되어서 일체가 된 헤드부(21)를, 동체부(22)측이 오목하게 되도록, 소정의 곡률로 소성 변형시켜서 적층체(12)로 한다.

최후에, 도 7에 도시한 바와 같이, 적층체(12)와, 리테이너(13, 14)와, 배면 스페이서(15)와, 고압측 사이드 시일판(16)과, 저압측 사이드 시일판(17)을 조립해서 시일 세그먼트(11)를 완성시킨다(조립 공정(S16)). 구체적으로는, 도 4에 도시한 바와 같이, 적층체(12)의 절결부(20x, 20y)에 대하여, 고압측 사이드 시일판(16)의 단차부(16a), 저압측 사이드 시일판(17)의 단차부(17a)를 각각 끼워 넣는 동시에, 리테이너(13)의 홈(13a) 및 리테이너(14)의 홈(14a)에 대하여, 배면 스페이서(15)을 개재시킨 상태에서, 적층체(12)의 헤드부(21)를 끼워 넣는다.

이와 같이 하여 시일 세그먼트(11)가 완성된다.

(시일 세그먼트의 작용)

계속해서, 상기와 같이 제조된 시일 세그먼트(11)의 작용에 대해서 설명한다. 도 9는, 미소 간극(s)에 형성되는 작동 유체(g)의 가스 압력 분포도로서, 도 10은, 회전축(5)의 축 방향으로 교차하는 동체부(22)의 절단면을 도시하는 동시에 동체부(22)에 작용하는 압력을 벡터로 도시한 도면이다. 이하, 도 10에 도시한 바와 같이, 박판편(20)의 회전축(5)에 면한 면을 하면(20q)이라고 하고, 그 이면측을 상면(20p)이라고 한다.

가스 터빈(1)이 가동하면, 축 시일 기구(10)를 경계로 해서 작동 유체(g)의 고압측 영역과 저압측 영역이 발생한다.

고압측 영역과 저압측 영역이 발생하면, 시일 세그먼트(11)가 고압측 영역으로부터 저압측 영역을 향해서 압력을 받고, 저압측 사이드 시일판(17)이 하우징(9)에 밀착한다.

그리고, 도 9에 도시한 바와 같이, 작동 유체(g)가, 회전축(5)의 외주면과 박판편(20)의 선단(20b) 사이를 흐르는 동시에, 각 미소 간극(s)을 흐른다. 즉, 미소 간극(s)을 통해서 대향하는 상면(20p)과 하면(20q)을 따라, 미소 간극(s)에 유입한 작동 유체(g)가, 코너부(r1)로부터 코너부(r2) 방향으로 방사상으로 흐른다.

즉, 저압측 사이드 시일판(17)의 내경 치수가, 고압측 사이드 시일판(16)의 내경 치수보다 크게 됨으로써, 도 9에 도시한 바와 같이, 박판편(20)의 선단(20b) 그리고 고압측에 위치하는 코너부(r1)에서 가장 가스압이 높고, 대각의 코너부(r2)를 향해서 서서히 가스압이 약해지는 가스 압력 분포(40a)가 형성된다.

도 9에 도시한 바와 같이, 가스 압력 분포(40a)는, 박판편(20)의 기단부(20a)를 향해서 저압의 영역이 넓혀진다. 그로 인해, 도 10에 도시한 바와 같이, 각 박판편(20)의 상면(20p) 및 하면(20q)에 더해지는 가스 압력 분포(40b, 40c)는, 박판편(20)의 선단(20b)에 가까울수록 커지는 동시에 기단부(20a)를 향할수록 작아지는 3각 분포 형상으로 된다.

이 경우에, 시일 세그먼트(11)에 있어서는, 적층체(12)의 측단부면(12d)이 평활해지고, 미소 간극(s)으로부터 작동 유체(g)가 유출하는 유출부의 하류측 공간(L)이, 둘레 방향에 있어서의 각 위치에서 동등한 크기가 된다. 즉, 시일 세그먼트(11)에 있어서는, 정상적으로 적층된 박판편(20)에 맞추고, 측단부면(12d)으로부터 돌출한 일부의 박판편(20)을 연삭해서 평활하게 함으로써, 하류측 공간(L)이 둘레 방향에 있어서의 각 위치에 있어서 동등한 크기가 된다.

여기서, 시일 세그먼트(11)는, 작동 유체로부터 압력을 받아서 하우징(9)에 밀착하기 때문에, 설계된 가스 압력 분포로 하기 위해서는, 각 미소 간극(s)의 유체 입구부의 상류측 공간(H)보다 유체 출구부의 하류측 공간(L)의 크기를 정확하게 확보할 필요가 있다. 상술한 바와 같이, 시일 세그먼트(11)에 있어서의 각 미소 간극(s)은, 유체 출구부의 하류측 공간(L)이 같이 정상적인 크기로 확보되어, 각각의 실제의 가스 압력 분포(40a)가 설계된 가스 압력 분포에 근사하다.

도 10에 도시한 바와 같이, 상면(20p) 및 하면(20q) 각각에 있어서의 가스 압력 분포(40b, 40c)는 거의 동등한 형상이 되지만, 회전축(5)의 외주의 접선 방향으로 비스듬하게 해서 각 박판편(20)이 배치되어 있으므로, 이들 상면(20p) 및 하면(20q)에 있어서의 각 가스 압력 분포(40b, 40c)의 상대 위치가 어긋나게 된다. 따라서, 박판편(20)의 기단부(20a)로부터 선단(20b)을 향하는 임의의 점(P)에 있어서의 상면(20p) 및 하면(20q)의 가스압에 차가 발생하고, 하면(20q)에 더해지는 가스압이 상면(20p)에 더해지는 가스압보다 높아진다. 이에 의해, 박판편(20)의 선단(20b)에 대하여 회전축(5)으로부터 뜨게 하는 방향으로 부상력(FL)이 발생한다.

이때, 실제의 각 미소 간극(s) 내의 가스 압력 분포(40a)가 설계된 가스 압력 분포와 거의 동일한 것이 되기 때문에, 부상력(FL)도 설계된 것과 거의 동일해진다.

이상과 같이 하여, 박판편(20)에 부상력(FL)이 작용하고, 동압 효과에 의한 부상력을 보조함으로써, 회전축(5)과의 사이에 설계된 대로의 시일 클리어런스가 형성된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 시일 세그먼트의 제조 방법(F1)은, 작동 유체(g)의 저압측을 향하는 측단부면(12c)을 제조 지그(30)의 접촉 평면(33b)에 접촉시키는 동시에, 작동 유체(g)의 고압측을 향하는 측단부면(12d)을 연삭하는 제1 연삭 공정(S14)을 갖는다. 그로 인해, 본 실시 형태에 관한 시일 세그먼트의 제조 방법(F1)에 따르면, 박판편(20)의 제작 오차나 적층 어긋남, 혹은 용접의 변형 등에 의해 측단부면(12d)이 요철 상태이어도 평활해진다. 이에 의해, 인접하는 박판편(20)의 동체부(22)마다 형성된 미소 간극(s)의 하류측 공간(L)이 둘레 방향에 걸쳐서 균일한 크기가 된다. 그로 인해, 둘레 방향에 걸쳐서 각 미소 간극(s)내에 있어서의 가스 압력 분포가 거의 동일해진다. 따라서, 박판편(20)의 부상 특성이 국소적으로 저하해버리는 것을 억지할 수 있다. 그 결과, 시일성의 저하를 억지하는 동시에, 박판편(20)과 회전축(5)과의 접촉 마모를 억지할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 시일 세그먼트의 제조 방법(F1)에서는, 제1 연삭 공정(S14)에 있어서, 정상적으로 적층된 박판편(20)에 맞춰서, 측단부면(12d)으로부터 돌출한 일부의 박판편(20)을 연삭해서 평활하게 한다. 그로 인해, 하류측 공간(L)을 둘레 방향에 걸쳐서 용이하게 설계된 크기로 할 수 있다. 이로 인해, 실제의 각 미소 간극(s)내의 가스 압력 분포를 설계된 가스 압력 분포에 용이하게 근사시킬 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 시일 세그먼트의 제조 방법(F1)은, 제1 연삭 공정(S14) 후에 적층체(12)를 굽히는 굽힘 공정(S15)을 갖는다. 그로 인해, 직선 형상으로 연결된 적층체(12)에 연삭 가공을 실시하면 좋고, 제1 연삭 공정(S14)이 비교적 용이하게 된다.

또한, 본 실시 형태에 관한 시일 세그먼트의 제조 방법(F1)에서는, 다수의 박판편(20)의 선단(20b)이 집합해서 되는 선단면(12b)이 지지한 상태에서 연삭 가공을 실시한다. 그로 인해, 연삭에 의해 박판편(20)의 선단(20b) 측이 휘는 것을 억지할 수 있다. 그 결과, 비교적 용이 또한 정확하게 연삭 가공을 할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 시일 세그먼트(11)의 제조 지그(30)는, 다수의 박판편(20)의 측방 돌출부(21d)와 끼워 맞추는 홈부(33a)와, 다수의 박판편(20)의 측단부(20c)에 접촉하는 접촉 평면부(33)를 구비한다. 그로 인해, 박판편(20)의 위치 결정을 신속 또한 정확하게 행할 수 있고, 적층 공정(S12)을 용이하게 할 수 있다. 또한, 적층체(12)의 측단부면(12d)에 대한 연삭 가공을 신속 또한 정확하게 행할 수 있고, 제1 연삭 공정(S14)을 용이하게 할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 시일 세그먼트(11)의 제조 지그(30)는, 다수의 박판편(20)의 선단(20b)에 접촉하는 선단 접촉부(35)를 구비한다. 그로 인해, 박판편(20)의 위치 결정을 보다 신속 또한 정확하게 행할 수 있고, 적층 공정(S12)을 또한 용이하게 할 수 있다. 또한, 적층체(12)에 대한 연삭 가공을 보다 신속 또한 정확하게 행할 수 있고, 제1 연삭 공정(S14)을 또한 용이하게 할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 가스 터빈(1)은 상기 시일 세그먼트(11)를 구비하므로, 작동 유체(g)에 대한 시일성을 유지시킨 상태에서, 또한, 계속적으로 축 방향의 시일이 이루어진다. 이에 의해, 메인터넌스성이 향상된다.

(시일 세그먼트의 제조 방법의 변형예 및 이것에 사용하는 제조 지그)

도 11은, 상술한 시일 세그먼트의 제조 방법(F1)의 변형예인 시일 세그먼트의 제조 방법(F2)의 흐름도로서, 도 12는, 이것에 사용하는 제조 지그(50)의 평면도이다. 또한, 상술한 실시 형태와 마찬가지의 구성 요소에 대해서는, 동일한 번호를 부여하고, 설명을 생략한다.

도 11에 도시한 바와 같이, 시일 세그먼트의 제조 방법(F2)은, 박판편(20)의 박판편 제작 공정(S11) 내지 연결 공정(S13)까지는, 시일 세그먼트의 제조 방법(F1)과 같다. 그러나, 시일 세그먼트의 제조 방법(F2)에서는, 시일 세그먼트의 제조 방법(F1)과는 상이하고, 박판편(20)의 연결 공정(S13) 후에, 적층체(12')에 대한 굽힘 공정(S24)을 갖고, 이후에 제1 연삭 공정(제1 평활 가공 공정)(S25)을 갖는다(시일 세그먼트의 제조 방법(F1)에 대해서는, 도 7 참조).

시일 세그먼트의 제조 방법(F2)에 있어서는, 박판편(20)의 연결 공정(S13)까지는 제조 지그(30)를 사용할 수 있다. 제1 연삭 공정(S25)에 있어서는, 직선 형상의 제조 지그(30)를 사용하지 않고, 도 12에 도시한 바와 같이, 곡선 형상(평면에서 보아 부채형)의 제조 지그(50)를 사용해서 측단부면(12d)을 연삭한다. 또한, 제조 지그(50)의 측면도는, 도 6에 도시하는 제조 지그(30)의 측면도와 같다.

이에 의해, 연결 공정(S13) 후이며 제1 연삭 공정(S25) 앞에 적층체(12')를 구부리므로, 굽힘 공정(S24)에 의해 측단부면(12d)에 요철이 발생하더라도 제1 연삭 공정(S25)에 의해 측단부면(12d)을 평활하게 할 수 있다.

또한, 이 시일 세그먼트의 제조 방법(F2)에 있어서는, 굽힘 공정(S24) 후에 리테이너(13, 14)와, 배면 스페이서(15)를 적층체(12)에 조립하는 예비 조립 공정(리테이너 장착 공정)(S26)을 갖도록 해도 좋다. 즉, 도 13에 도시한 바와 같이, 적층체(12)에 있어서의 각 박판편(20)의 헤드부(21)를 리테이너(13, 14)에 의해 단단하게 지지시킴으로써, 박판편(20)의 기단부(20a)측의 휨을 효과적으로 억지할 수 있다. 그 결과, 비교적 용이 또한 정확하게 연삭 가공을 할 수 있다.

또한, 이 경우, 제조 지그(50)의 홈부(33a)를 리테이너(13, 14)와 끼워 맞춤 가능하게 구성하면 좋다. 이 경우, 조립 공정(S16)에 있어서는, 고압측 사이드 시일판(16)과, 저압측 사이드 시일판(17)을 둘레 방향의 일단부로부터 삽입해서 시일 세그먼트(11)를 조립하면 좋다.

또한, 상술한 실시 형태에 있어서 도시한 동작 수순, 혹은 각 구성 부재의 제 형상이나 조합 등은 일례이며, 본 발명의 주지로부터 일탈하지 않는 범위에 있어서 설계 요구 등에 기초하여 다양하게 변경 가능하다.

상술한 실시 형태에서는, 측단부면(12c)에는 연삭을 실시하지 않았지만, 이 측단부면(12c)을 연삭하는 제2 연삭 공정(제2 평활 가공 공정)을 갖는 제조 방법으로 해도 좋다(도 7 및 도 11에 있어서 부호(S30)로 도시한다.). 제2 연삭 공정(S30)에 의해 측단부면(12c)을 평활하게 함으로써, 도 9에 도시한 바와 같이, 미소 간극(s)의 유체 유입부의 상류측 공간(H)의 크기가 둘레 방향에 걸쳐서 균일해진다. 따라서, 각 미소 간극(s)내에 있어서의 가스 압력 분포가 보다 균일해져서, 국소적으로 부상 특성이 변동하는 것을 또한 억지할 수 있다. 따라서, 시일성의 저하를 또한 억지하는 동시에, 박판편(20)과 회전축(5)과의 접촉 마모를 또한 억지할 수 있다. 또한, 이 제2 연삭 공정에 있어서의 연삭 공정 대신에 다른 가공 방법(예를 들어 방전 가공)을 사용해서 측단부면(12c)을 평활하게 해도 좋다.

상술한 실시 형태에서는, 연삭한 측단부면(12d)을 고압측 영역을 향하는 구성으로 했지만, 저압측 영역을 향해도 상관없다.

상술한 실시 형태에서는, 제1 연삭 공정(S14, S25)에 있어서, 돌출하지 않고 있는 박판편(20)에 맞춰서 돌출한 박판편(20)을 연삭하고, 측단부면(12d)을 평활하게 했지만, 접촉 평면(33b)과 측단부면(12d)과의 사이의 거리가 일정해지도록 측단부면(12d)에 연삭을 실시해서 평활하게 해도 좋다. 이때, 박판편 제작 공정(S11)에 있어서 박판편(20)(의 동체부(22))의 폭 치수에 여유 절삭 부위를 형성해 둠으로써, 박판편(20)이 과도하게 연삭되는 것을 방지할 수 있다.

상술한 실시 형태에서는, 제1 연삭 공정(S14, S25)에 있어서 핸드 그라인더(G)를 사용하는 구성으로 했지만, 다른 연삭 공구 및 공작 기계를 사용해도 된다.

상술한 실시 형태에서는, 박판편 제작 공정(S11)에 있어서 프레스에 의해 박판편(20)을 제작했지만, 에칭 등의 다른 방법을 사용해서 박판편을 제작해도 좋다. 에칭에 따르면, 헤드부(21)를 2장 겹치지 않고, 직접적으로 헤드부(21)와 동체부(22)의 두께를 조정하는 것이 가능하다.

상술한 실시 형태에서는, 헤드부(21)와 동체부(22)와의 사이에 경사를 설치한 박판편(20)을 적층시킨 적층체(12)를 사용했지만, 헤드부(21)와 동체부(22)가 실제 직선 형상(경사지지지 않고 있는)의 박판편을 적층시킨 적층체에 대해서 본 발명을 적용하는 것도 가능하다.

상술한 실시 형태에서는, 본 발명에 관한 시일 세그먼트(11)를 가스 터빈(1)에 적용할 경우에 대해서 설명했지만, 예를 들어, 증기 터빈, 압축기, 수차, 냉동기, 펌프 등의 회전 기계 전반에 널리 채용할 수 있다.

본 발명에 관한 축 시일 장치의 제조 방법에 의하면, 시일성의 저하를 억지하는 동시에, 박판편과 회전축과의 접촉 마모를 억지하는 축 시일 장치를 얻을 수 있다.

본 발명에 관한 회전 기계에 따르면, 메인터넌스성이 향상된다.

1… 가스 터빈(회전 기계)
2… 압축기(회전 기계)
4… 터빈(회전 기계)
5… 회전축
11… 시일 세그먼트(축 시일 장치)
12… 적층체
12b… 선단면
12c, 12d… 측단부면
13, 14… 리테이너
20… 박판편
20a… 기단부
20b… 선단
20c, 20d… 측단부
30, 50… 제조 지그(축 시일 장치의 제조 지그)
33a… 홈부(헤드부 끼워 맞춤부)
33b… 접촉 평면
35… 선단 접촉부
F1, F2… 시일 세그먼트의 제조 방법(축 시일 장치의 제조 방법)
s… 미소 간극
S11… 박판편 제작 공정
S12… 적층 공정
S13… 연결 공정
S14, S25… 제1 연삭 공정(제1 평활 가공 공정)
S15, S24… 굽힘 공정
S16… 조립 공정
S26… 예비 조립 공정(리테이너 장착 공정)
S30… 제2 연삭 공정(제2 평활 가공 공정)

Claims

회전축의 둘레 방향을 따라 배열된 다수의 박판편을 갖고, 박판편의 기단부가 서로 연결된 축 시일 장치의 제조 방법으로서,
상기 다수의 박판편을 일방향으로 적층하는 적층 공정과,
상기 적층된 다수의 박판편의 상기 기단부를 서로 연결해서 적층체를 형성하는 연결 공정과,
다수의 상기 박판편의 폭 방향의 양단부에 의해 형성되는 상기 적층체의 양측 단부면 중 한쪽의 측단부면을 평면에 접촉시켜서, 다른 쪽의 측단부면을 평활 가공하는 제1 평활 가공 공정을 갖는 축 시일 장치의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 평활 가공 공정에 있어서, 상기 평면과 상기 다른 쪽의 측단부면과의 사이의 거리가 일정해지도록 평활 가공하는 축 시일 장치의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 평활 가공 공정 후에, 상기 적층체를 구부리는 굽힘 공정을 더 갖는 축 시일 장치의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 연결 공정 후에, 상기 적층체를 구부리는 굽힘 공정을 더 갖고, 구부려진 상기 적층체에 대하여 상기 제1 평활 가공 공정을 실시하는 축 시일 장치의 제조 방법.
제4항에 있어서,
상기 연결 공정 후에, 상기 박판편의 상기 기단부측의 상기 적층체의 적어도 일부에 끼워 맞춤 가능한 리테이너를 장착하는 리테이너 장착 공정을 더 갖고,
상기 제1 평활 가공 공정은, 상기 적층체에 상기 리테이너를 끼워 맞춘 상태에서 실시하는 축 시일 장치의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 평활 가공 공정에 있어서, 다수의 상기 박판편의 상기 기단부에 의해 형성되는 상기 적층체의 기단부면을 지지하고, 또한 다수의 상기 박판편의 선단에 의해 형성되는 상기 적층체의 선단면을 지지하여, 상기 기단부면과 상기 선단면에서 양단 지지의 상태로 하는 축 시일 장치의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 평활 가공 공정에 있어서, 상기 평면에 접촉시킨 상기 한쪽의 측단부면을 평활 가공하는 제2 평활 가공 공정을 갖는 축 시일 장치의 제조 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 의한 축 시일 장치의 제조 방법에 사용되는 축 시일 장치의 제조 지그로서,
상기 다수의 박판편의 기단부측의 헤드부와 끼워 맞추는 헤드부 끼워 맞춤부와,
상기 박판편의 상기 헤드부가 상기 헤드부 끼워 맞춤부에 끼워 맞춰진 상태에 있어서, 다수의 상기 박판편의 폭 방향의 양쪽 측단부에 의해 형성되는 상기 적층체의 양측 단부면의 상기 한쪽의 측단부면에 접촉하는 접촉 평면을 구비하는 축 시일 장치의 제조 지그.
제5항에 의한 축 시일 장치의 제조 방법에 사용되는 축 시일 장치의 제조 지그로서,
상기 적층체에 끼워 맞춘 상기 리테이너와 끼워 맞추는 리테이너 끼워 맞춤부와,
상기 리테이너 끼워 맞춤부에 상기 리테이너가 끼워 맞춰진 상태에 있어서, 다수의 상기 박판편의 폭 방향의 양쪽 측단부에 의해 형성되는 상기 적층체의 양측 단부면의 상기 한쪽의 측단부면에 접촉하는 접촉 평면을 구비하는 축 시일 장치의 제조 지그.
제8항에 있어서,
다수의 상기 박판편의 선단에 의해 형성되는 상기 적층체의 선단면에 접촉하는 선단 접촉부를 더 구비하는 축 시일 장치의 제조 지그.
제9항에 있어서,
다수의 상기 박판편의 선단에 의해 형성되는 상기 적층체의 선단면에 접촉하는 선단 접촉부를 더 구비하는 축 시일 장치의 제조 지그.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 의한 축 시일 장치의 제조 방법에 의해 제조된 축 시일 장치를 상기 회전축의 주위에 구비한 회전 기계.