KR101457824B1 - 축 시일 기구 및 이것을 구비하는 회전 기계 - Google Patents

Abstract

회전체의 축 시일 구조의 시일체가 경사져도, 시일체가 경사진 자세가 보지되는 것을 방지할 수 있는 축 시일 구조를 제공한다. 스테이터에 마련된 수용체(9)와, 로터의 둘레 방향에 서로 미소 간극을 두고 중첩된 복수의 박판 시일편(20)으로 이루어지는 시일체(12)와, 시일체(12)의 축방향 일단부(20d)를 피복하는 동시에, 판면(17c)이 수용체(9)의 내벽면(9e)에 가압되는 판 형상체(17)를 구비하고, 판 형상체(17)의 판면(17c)과 수용체(9)의 내벽면(9e) 중 적어도 한쪽에, 직경 방향 내측쪽으로부터 외측쪽을 향하여 연장되는 동시에 축방향으로 패인 오목부(31)와, 직경 방향 내측쪽에 있어서 오목부(31)보다 다른쪽편으로 돌출하는 볼록부가 형성되며, 볼록부가 다른쪽에 접촉하고 상기 한쪽과 상기 다른쪽 사이에 유체 고압 영역에 연통하는 포켓(X)이 형성되었을 경우에, 오목부(31)가 포켓(X)과 상기 유체 저압 영역을 연통시키는 것을 특징으로 한다.

Description

축 시일 기구 및 이것을 구비하는 회전 기계{SHAFT SEAL MECHANISM AND ROTARY MACHINE PROVIDED WITH SAME}

본 발명은 로터와 스테이터의 간극을 밀봉하고, 이 간극을 유체 저압 영역과 유체 고압 영역으로 나누는 축 시일 기구 및 이것을 구비하는 회전 기계에 관한 것이다.

본원은 2010년 10월 27일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제 2010-241001 호에 근거하여 우선권을 주장하며, 그 내용을 여기에 원용한다.

가스 터빈, 증기 터빈 등의 회전 기계의 로터 주위에는, 고압측으로부터 저압측으로 흐르는 작동 유체의 누출양을 줄이기 위해서, 축 시일 기구가 마련되어 있다. 이 축 시일 기구의 일예로서 예를 들면, 이하의 특허문헌 1에 기재된 축 시일 기구가 있다.

이 축 시일 기구는, 회전 기계의 스테이터측에 마련되는 하우징과, 이 하우징에 수납되는 시일체를 구비하고 있다. 하우징은 그 외피의 내측에 수용 공간을 갖고, 그 수용 공간의 개방부는 로터의 외주를 향하여 형성되어 있다. 시일체는 다수의 박판 시일편으로 이루어진다.

시일체는, 다수의 박판 시일편이 각각의 두께 방향을 로터의 둘레 방향을 향하며, 서로 미소 간극을 두고 중첩되어 있다. 각 박판 시일편은, 그 직경 방향 내측단이 그 직경 방향 외측단보다 로터의 회전 방향측에 위치하도록 경사 배치된다. 또한, 그 직경 방향 외측단측은 서로 연결되며, 또한, 직경 방향 내측단이 자유단으로 되어 있다.

이 시일체는, 그 직경 방향 외측쪽이 하우징에 수용 지지되어 있으며, 그 직경 방향 내측쪽을 하우징의 개방부로부터 로터의 외주를 향하여 연장시키고 있다.

이와 같이 개략 구성되는 축 시일 기구에 있어서는, 각 박판 시일편의 직경 방향 내측쪽이, 로터가 정지하고 있을 때 로터와 접촉하고 있지만, 로터가 회전하면, 로터의 회전에 의해서 생기는 동압 효과에 의해, 로터의 외주로부터 부상하여 로터와 비접촉 상태가 된다. 이 때문에, 이 축 시일 기구에서는, 각 박판 시일편의 마모가 억제되어, 시일 수명이 길어진다.

상기 특허문헌 1에 기재되는 축 시일 기구에 있어서는, 시일체의 유체 저압 영역측의 축방향 일단부가 저압측 사이드 시일판으로 덮인다. 시일체의 유체 고압 영역측의 축방향 타단부가 고압측 사이드 시일판으로 덮인다. 그리고, 이들 저압측 사이드 시일판 및 고압측 사이드 시일판의 직경 방향 치수를 조정함으로써, 축방향 일단부의 하류측 공간 및 축방향 타단부의 상류측 공간의 크기를 규정하여, 상술한 동압 효과에 의한 부상력을 보조하도록 미소 간극의 가스 압력 분포를 설정하고 있다.

상기 축 시일 기구에 있어서는, 시일체 등이 하우징에 유격을 가진 상태로 수용되어 있으며, 유체의 차압으로 수용 공간을 시일체가 축방향으로 변위 하고, 시일체의 일단부를 덮는 저압측 사이드 시일판이 하우징에 가압된다. 즉, 상술한 시일체의 상류측 공간 및 하류측 공간의 크기는, 저압측 사이드 시일판이 하우징에 가압된 상태를 전제로 하여 설계되어 있다.

일본 특허 제 3616016 호 공보

그렇지만, 상기 축 시일 기구에 있어서는, 하우징의 수용 공간에 혼입한 더스트, 혹은, 시일체측의 부재나 하우징의 제작 오차 등에 의해서, 시일체의 직경 방향 외측쪽이 축방향의 변위를 구속하는 일이 있다. 이 경우, 유체의 압력이 작용하면, 시일체의 직경 방향 내측쪽이 유체 저압 영역측으로 경사진 자세가 되고, 저압측 사이드 시일판의 단부와 하우징이 선 형상으로 밀접하여 유체 고압 영역에 연통하는 포켓이 형성되며, 이 포켓에 고압 유체가 충만하여, 시일체가 경사진 자세로 하우징에 가압 보지되어 버린다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은 이와 같은 사정을 고려하여 이루어진 것으로서, 시일체가 경사진 자세가 되었다고 해도, 시일체의 경사진 자세가 보지되는 것을 방지하는 것을 과제로 한다.

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

(1) 회전 기계의 로터의 외주를 둘러싸는 스테이터와 상기 로터의 간극을 밀봉하여 상기 간극을 상기 로터의 축방향 한쪽편의 유체 저압 영역과 축방향 다른쪽편의 유체 고압 영역으로 나누는 축 시일 기구에 있어서, 상기 스테이터에 마련되며, 둘레 방향으로 연장되는 수용 공간이 형성되는 동시에 상기 수용 공간의 개방부가 상기 로터의 외주를 향하여 형성된 수용체와, 상기 로터의 둘레 방향에 서로 미소 간극을 두고 중첩된 복수의 박판 시일편으로 이루어지고, 직경 방향 외측단측이 상기 수용체의 수용 공간에 수용되며 직경 방향 내측단을 상기 개방부로부터 상기 로터의 외주를 향하여 연장시키는 시일체와, 상기 시일체의 상기 축방향 일단부를 피복하는 동시에, 상기 축방향 한쪽편을 향한 판면이 상기 축방향에 대향하는 상기 수용체의 내벽면에 상기 유체의 압력으로 가압되는 판 형상체와, 상기 판 형상체의 판면과 상기 수용체의 내벽면 중 적어도 한쪽에 형성되며, 상기 직경 방향 내측쪽으로부터 외측쪽을 향하여 연장되는 동시에 상기 축방향으로 패인 오목부와, 상기 직경 방향 내측쪽에 있어서 상기 오목부보다 다른쪽편으로 돌출하는 볼록부를 갖는 요철부를 구비하고, 상기 요철부는, 상기 볼록부가 상기 다른쪽에 접촉하며 상기 한쪽과 상기 다른쪽 사이에 상기 유체 고압 영역에 연통하는 포켓이 형성되었을 경우에, 상기 오목부가 상기 포켓과 상기 유체 저압 영역을 연통시키는 축 시일 기구.

이러한 구성에 의하면, 판 형상체의 판면과 수용체의 내벽면 사이에 유체 고압 영역에 연통하는 포켓이 형성되었을 경우에, 오목부가 포켓과 유체 저압 영역을 연통시키므로, 시일체가 유체 저압 영역측으로 경사져 판면과 내벽면 사이에 포켓이 형성되고, 이 포켓에 유체 고압 영역으로부터 유체가 유입했다고 하여도, 유체가 오목부를 거쳐서 유체 저압 영역으로 흐른다.

이것에 의해, 판면과 내벽면 사이에 형성된 포켓에 고압 유체가 충만하는 일이 없으며, 시일체가 경사진 자세인 채로 보지되는 것을 방지할 수 있다.

(2) 상기 판 형상체의 판면과 상기 수용체의 내벽면 중 적어도 한쪽에, 상기 직경 방향 외측쪽에 형성되는 동시에, 상기 오목부에 대하여 상기 축방향으로 돌출하는 돌출부를 구비하고, 상기 돌출부는, 상기 판면이 상기 내벽면에 가압된 경우에 상기 나머지 한쪽에 밀접하여 상기 유체 고압 영역과 상기 유체 저압 영역의 연통을 차단하는 상기 (1)에 기재된 축 시일 기구.

이러한 구성에 의하면, 판면이 내벽면에 가압된 경우에 유체 고압 영역과 유체 저압 영역의 연통을 차단하므로, 시일체 자세의 경사가 해소되었을 경우에, 유체 저압 영역과 유체 고압 영역의 연통을 차단한다. 이것에 의해, 시일체가 경사진 자세에 있어서는, 시일체가 경사진 자세 그대로 보지되는 것을 억제할 수 있는 한편, 시일체의 자세의 경사가 해소되었을 경우에, 유체 저압 영역과 유체 고압 영역의 연통을 차단하여, 설계한 시일 성능을 확보할 수 있다.

(3) 상기 오목부는, 상기 직경 방향 내측쪽으로부터 외측쪽을 향하여 연장되는 직경 방향 연장홈을 구비하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 축 시일 기구.

이러한 구성에 의하면, 비교적으로 간소하게 오목부와 볼록부를 형성할 수 있다.

(4) 상기 오목부는, 상기 직경 방향 연장홈보다 상기 직경 방향 외측쪽에 형성되고, 상기 둘레 방향으로 연장되어 상기 직경 방향 연장홈에 연통하는 둘레 방향 연장홈을 구비하는 상기 (3)에 기재된 축 시일 기구.

이러한 구성에 의하면, 오목부가 둘레 방향이 넓은 범위에 형성되므로, 불특정 개소에 형성되는 포켓에 대응하여, 포켓과 유체 저압 영역을 용이하게 연통시킬 수 있다.

(5) 상기 요철부는, 상기 판 형상체의 판면과 상기 수용체의 내벽면 중 한쪽에만 형성되어 있는 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 축 시일 기구.

이러한 구성에 의하면, 요철부가 판 형상체의 판면과 수용체의 내벽면 중 한쪽에만 형성되어 있으므로, 요철부를 형성하는 시간이나 노력을 억제할 수 있다.

(6) 상기 요철부는, 상기 판 형상체의 판면에만 형성되어 있는 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 축 시일 기구.

이러한 구성에 의하면, 판 형상체의 판면에만 요철부를 형성하므로, 수용체의 내벽면에 요철부를 형성하는 경우에 비하여, 요철부를 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 기존의 축 시일 기구의 판 형상체만을 교환하는 것만으로도 본 발명의 구성을 얻을 수 있다.

(7) 상기 요철부는, 상기 수용체의 내벽면에만 형성되어 있는 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 축 시일 기구.

이러한 구성에 의하면, 수용체의 내벽면에만 요철부를 형성하므로, 판 형상체에 요철부를 형성하는 경우에 비하여, 요철부를 형성한 후의 강성을 비교적 용이하게 확보할 수 있어서, 요철부의 형상(예를 들면, 오목부의 범위나 넓이)의 자유도를 향상시킬 수 있다.

(8) 상기 요철부는, 상기 판 형상체의 판면과 상기 수용체의 내벽면의 쌍방에 형성되며, 쌍방의 상기 볼록부가 서로 접촉하는 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 축 시일 기구.

이러한 구성에 의하면, 요철부가 판 형상체의 판면과 수용체의 내벽면의 쌍방에 형성되어 있으므로, 쌍방의 오목부의 깊이를 작게 할 수 있는 한편, 포켓과 유체 저압 영역의 연통 공간을 크게 확보할 수 있다.

(9) 상기 (1) 내지 (8)에 기재 중 어느 하나에 기재된 축 시일 기구를 구비하는 회전 기계.

이러한 구성에 의하면, 상기 중 어느 하나의 축 시일 기구를 구비하므로, 시일체가 경사진 자세가 되었다고 하여도 박판 시일편의 부상력의 저하가 억제되어 축 시일 기구가 고수명이 되고 유지 보수성이 뛰어난 회전 기계로 할 수 있다.

본 발명에 따른 축 시일 기구에 의하면, 시일체가 경사진 자세가 되었다고 해도, 시일체의 경사진 자세가 보지되는 것을 방지할 수 있는 동시에 박판 시일편의 부상력의 저하를 억제할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 회전 기계에 의하면, 시일체가 경사진 자세가 되었다고 해도 시일체가 경사진 자세가 보지되는 것을 방지할 수 있는 동시에 박판 시일편의 부상력의 저하를 억제할 수 있으므로, 축 시일 기구가 고수명이 되고 유지 보수성이 뛰어난 회전 기계를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 가스 터빈(회전 기계; 1)의 개략 전체 구성도,
도 2는 도 1에 있어서의 S1-S1선 단면도,
도 3은 도 2에 있어서의 S2-S2선 단면도,
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 시일 세그먼트(11)를 축방향 한쪽편에서 다른쪽을 본 개략도,
도 5는 도 3에 있어서의 S3-S3선 단면도,
도 6은 도 5에 있어서의 S4-S4선 단면도,
도 7은 본 발명의 실시형태에 따른 축 시일 기구(10)의 제 1 작용 설명도,
도 8은 본 발명의 실시형태에 따른 축 시일 기구(10)의 제 2 작용 설명도,
도 9는 본 발명의 실시형태에 따른 축 시일 기구(10)의 제 ３ 작용 설명도,
도 10은 본 발명의 실시형태에 따른 시일 세그먼트(11)의 미소 간극(s)에 형성되는 작동 유체(g)의 가스 압력 분포도,
도 11은 본 발명의 실시형태에 따른 시일 세그먼트(11)에 있어서의 박판 시일편(20)의 중요부 단면도로서, 회전축(5)의 축방향에 교차하는 몸통부(22)의 절단면을 도시하는 동시에 몸통부(22)에 작용하는 압력을 벡터로 도시한 도면,
도 12는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 축 시일 기구(50)의 중요부 단면도에 있어서, 둘레 방향에 교차하는 단면을 도시한 도면,
도 13은 도 12에 있어서의 S5-S5선 단면도,
도 14는 도 13에 있어서의 S6-S6선 단면도,
도 15는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 축 시일 기구(70)의 중요부 단면도에 있어서, 둘레 방향에 교차하는 단면을 도시하고 있다.
도 16은 도 15에 있어서의 S8-S8선 단면도,
도 17은 도 16에 있어서의 S9-S9선 단면도.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다.

［가스 터빈의 구성]

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 가스 터빈(회전 기계; 1)의 개략 전체 구성도이다.

가스 터빈(1)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 다량의 공기를 내부에 도입하여 압축하는 압축기(회전 기계; 2)와 이 압축기(2)로 압축된 압축 공기에 연료를 혼합하여 연소시키는 연소기(3)와, 연소기(3)로부터 도입된 연소 가스의 열 에너지를 회전 에너지로 변환하는 가스 터빈(회전 기계; 4)을 구비하고 있다.

압축기(2) 및 터빈(4)은, 각각, 일체로 회전하도록 연결된 로터(2A, 4A)와, 로터(2A, 4A)를 둘러싸는 스테이터(2B, 4B)를 구비하고 있다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, 특별히 언급하지 않는 한, 로터(2A, 4A)의 축방향을 단순히 「축방향」, 로터(2A, 4A)의 둘레 방향을 단순히 「둘레 방향」, 로터(2A, 4A)의 직경 방향을 단순히 「직경 방향」이라 한다.

로터(2A, 4A)는, 회전축(6c, 6)과 축방향에 간격을 두고 고정되어 있는 복수의 환상 동익군(7c, 7)을 갖고 있다. 각 환상 동익군(7c, 7)은, 회전축(6c, 6)의 외주에, 둘레 방향에 서로 간격을 두고 고정되어 있는 복수의 동익을 갖고 구성되어 있다.

스테이터(2B, 4B)는, 각각, 케이싱(2b, 4b)과, 케이싱(2b, 4b) 내에 있어서 축방향에 간격을 두고 고정된 복수의 환상 정익군(5c, 5)을 구비하고 있다. 환상 정익군(5c, 5)은, 각 케이싱(2b, 4b) 내면에, 둘레 방향에 서로 간격을 두고 고정되어 있는 복수의 정익을 갖고 있다. 각 정익의 선단에는, 허브 슈라우드가 형성되어 있으며, 이 허브 슈라우드(스테이터)가 둘레 방향으로 연결되고 전체적으로 원환 형상이 되어 회전축(6c, 6)의 외주를 둘러싸고 있다.

이 환상 정익군(5c, 5)은, 각각, 복수의 환상 동익군(7c, 7)과 축방향에 교대로 배치되어 있다.

압축기(2) 및 터빈(4)에는, 고압측으로부터 저압측에 작동 유체(압축 공기 또는 연소 가스; g)가 축방향에 누출하는 것을 방지하기 위해, 도 1에 도시하는 바와 같이, 각 환상 정익군(5c, 5)의 허브 슈라우드에 축 시일 기구(10c, 10)가 마련되어 있다. 또한, 케이싱(2b, 4b)이 회전축(6c, 6)을 지지하는 베어링 부(스테이터; 2c, 4c)에 있어서도, 작동 유체(g)가 고압측으로부터 저압측에 누출하는 것을 방지하기 위해, 축 시일 기구(10c, 10)가 마련되어 있다.

이하, 터빈(4)의 축 시일 기구(10)의 실시형태에 대해 설명한다. 또한, 이하에서는, 터빈(4)의 축 시일 기구(10)에 대해 설명하지만, 압축기(2)의 축 시일 기구(10c)나, 기본적으로 동일한 구성이므로, 이 설명을 생략한다.

［축 시일 기구의 제 1 실시형태]

도 2는 도 1에 있어서의 S1-S1선 단면도이며, 도 3은 도 2에 있어서의 S2-S2선 단면도이다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 터빈(4)의 축 시일 기구(10)는, 환상 정익 군(5)의 허브 슈라우드와 베어링 부(4c)의 내주면에 각각 지지된 원환 형상의 하우징(9) 내에, 원호 형상으로 연장되는 시일 세그먼트(11)가, 둘레 방향으로 복수(본 실시형태에서는 8개) 배치되는 것에 의해 구성되어 있다.

하우징(9)은, 회전축(6)의 외주를 따라서 둘레 방향 전체 둘레에 연장되어 있으며(도 2 참조), 원환 형상의 수용 공간(9a)이 형성되어 있다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 하우징(9)의 수용 공간(9a)은, 둘레 방향에 교차하는 단면 윤곽이 T자 형상으로 되어 있으며, 직경 방향 외측쪽에 있어서 폭 치수(축방향)가 크게 형성된 외측쪽 공간(9b)과 직경 방향 내측쪽에 있어서 폭 치수가 작게 형성된 내측쪽 공간(9c)이 연통하고 있다. 그리고, 이 내측쪽 공간(9c)의 개방부(9d)가 직경 방향 내측쪽의 회전축(6)의 외주를 향하고 있다.

시일 세그먼트(11)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 다수의 박판 시일편(20)으로 이루어지는 시일체(12; 도 4 참조)와 단면 ㄷ자 형상을 이루고 다수의 박판 시일편(20)을 보지하는 보지 링(13, 14)과, 다수의 박판 시일편(20)의 하우징(9)측에 배치되는 배면 스페이서(15)와, 시일체(12)를 축방향으로부터 사이에 두도록 마련된 사이드 시일판(16, 17)으로 구성되어 있다.

도 4는 시일 세그먼트(11)를 축방향 한쪽편에서 다른쪽편을 본 개략도이다.

시일체(12)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 박판 형상의 박판 시일편(20)이 다수 중첩되고(도 2 참조), 이들 다수 매의 박판 시일편(20)의 직경 방향 외측단(20a)측이 서로 연결되어 이루어져 있다.

박판 시일편(20)은, 도 3에 도시하는 바와 같이, 주로 얇은 강판에 의해서 형성된 부재이고, 회전축(6)의 둘레 방향에서 보아 T자 형상(역 T자 형상)으로 형성되며, 그 폭 방향을 회전축(6)의 축방향을 향하고, 환언하면, 그 두께 방향을 회전축(6)의 둘레 방향으로 향하게 하고 있다.

이 박판 시일편(20)은, 머리부(21)와, 이 머리부(21)보다 폭 치수 및 두께 치수가 작게 형성되어 있는 몸통부(23)와, 머리부(21)와 몸통부(23) 사이에 위치하며, 이들보다 폭 치수가 작게 형성되어 있는 목부(22)를 갖고 있다. 이 박판 시일편(20)은, 회전축(6)의 직경 방향에 있어서, 외측으로부터 내측을 향하며, 머리부(21), 목부(22), 몸통부(23)의 순차로 형성되어 있다.

다수의 박판 시일편(20)은, 각각의 머리부(21)가 서로 용접되어, 서로 연결되어 있다. 또한, 다수의 박판 시일편(20)의 몸통부(23)는, 탄성 변형 가능하며, 각각의 몸통부(23)의 직경 방향 내측단, 즉 해당 박판 시일편(20)의 직경 방향 내측단(20b)이 자유단으로 되어 있다. 그리고, 회전축(6)의 정지시에 있어서는, 각 박판 시일편(20)의 내측단(20b)측이 회전축(6)에 소정의 예압으로 접촉한다.

다수의 박판 시일편(20)은, 도 4에 도시하는 바와 같이, 서로 둘레 방향으로 미소 간극(s)을 두고 배열되어 있다. 다수의 박판 시일편(20)은, 머리부(21)의 두께 치수가 목부(22) 및 몸통부(23)의 두께 치수보다 큰 것에 의해, 각각의 두께 방향으로 서로 인접하는 2개의 박판 시일편(20)의 몸통부(23) 사이에 미소 간극(s)이 형성된다.

이와 같은 다수의 박판 시일편(20)으로 이루어지는 시일체(12)는, 각 박판 시일편(20)의 몸통부(23)의 측단부(20c)가 다수 집합하여 소구 형상이 된 고압측 단부(타단부; 12c)가 유체 고압 영역(축방향 다른쪽편)을 향하고, 몸통부(23)의 측단부(20d)가 다수 집합하여 소구 형상이 된 저압측 단부(12d)가 유체 저압 영역(축방향 한쪽편)을 향하고 있다.

보지 링(13, 14)은, 모두 단면 ㄷ자 형상이며, ㄷ자의 내측이 홈부를 이루고, 또한 회전축(6)의 둘레 방향으로 연장되는 원호 형상 부재이다. 각 보지 링(13, 14)의 홈부의 폭[회전축(6)의 직경 방향에 있어서의 홈부의 치수]은, 박판 시일편(20)의 머리부(21)의 직경 방향에 있어서의 치수보다 약간 크다. 박판 시일편(20)의 머리부(21)의 유체 고압 영역측(축방향 다른쪽편)은, 보지 링(13)의 홈부 내에 넣어지고, 박판 시일편(20)의 머리부(21)의 유체 저압 영역(축방향 한쪽편)은, 보지 링(14)의 홈부 내에 넣어져 있다. 각 보지 링(13, 14)의 홈부의 측벽과, 박판 시일편(20)의 머리부(21) 사이에는, 배면 스페이서(15)가 끼워져 있다. 이것에 의해, 다수의 박판 시일편(20)의 머리부(21)는, 보지 링(13, 14)에 의해 보지되어 있다.

사이드 시일판(16, 17)은, 모두 두께 방향을 축방향을 향하며, 회전축(6)의 축방향에서 본 형상이 원호 띠 형상으로 되어 있다. 또한, 사이드 시일판(17)의 직경 방향 치수는, 사이드 시일판(16)의 직경 방향 치수보다 짧아져 있다.

이들 사이드 시일판(16, 17)은, 직경 방향 외측쪽의 베이스부(16a, 17a)와, 직경 방향 내측쪽의 박판 시일부(16b, 17b)를 갖고 있다.

베이스부(16a, 17a)는, 그 두께(축방향 치수)가 박판 시일부(16b, 17b)의 두께보다 두껍고, 박판 시일부(16b, 17b)를 기준으로 하여 축방향으로 돌출하고 있다.

사이드 시일판(16)의 베이스부(16a)는, 박판 시일편(20)의 머리부(21)와 몸통부(23) 사이의 고압측의 패인 곳에 인입하고, 박판 시일편(20)의 목부(22)와 단면 ㄷ자 형상의 보지 링(13)의 「ㄷ」의 아암부 선단 사이에 개재되어 있다.

이와 같이 하여, 사이드 시일판(16)의 축방향 다른쪽편을 향한 판면(16c)이, 시일체(12) 중 고압측 단부(12c)의 대부분을 덮고, 축방향에서 보아 고압측 단부(12c)의 직경 방향 내측쪽을 약간 노출시키고 있다.

사이드 시일판(17)의 베이스부(17a)는, 박판 시일편(20)의 머리부(21)와 몸통부(23) 사이의 저압측의 패인 곳에 인입하고, 박판 시일편(20)의 목부(22)와 단면 ㄷ자형인 보지 링(14)의 「ㄷ」의 아암부 선단 사이에 개재되어 있다.

이와 같이 하여, 사이드 시일판(17)의 축방향 한쪽편을 향한 판면(17c)이, 시일체(12)의 저압측 단부(12d) 중 직경 방향 외측쪽의 대략 반만큼을 덮고 있으며, 축방향에서 보아 저압측 단부(12d)의 직경 방향 내측쪽의 대략 반만큼을 노출시키고 있다.

이 시일 세그먼트(11)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 하우징(9)의 수용 공간(9a)에 유격을 가지고 수용되어 있다.

보다 구체적으로는, 박판 시일편(20)의 머리부(21)를 보지한 보지 링(13, 14)이 수용 공간(9a)의 외측쪽 공간(9b)에 수용되어 있으며, 사이드 시일판(16, 17)과 박판 시일편(20)의 몸통부(23)가 수용 공간(9a)의 내측쪽 공간(9c)에 수용되어 있다. 그리고, 수용 공간(9a)의 개방부(9d)로부터 회전축(6)을 향하여 몸통부(23)의 선단[내측단(20b)]이 돌출하고 있다.

이 시일 세그먼트(11)는, 보지 링(13, 14)이 하우징(9)의 외측쪽 공간(9b)의 벽면에 간섭하여 직경 방향의 변위가 제한되어 있는 동시에, 사이드 시일판(16, 17)이 하우징(9)의 내측쪽 공간(9c)의 벽면에 간섭하여 축방향의 변위가 소정 범위로 제한되어 있다. 또한, 이 시일 세그먼트(11)는, 외측쪽 공간(9b)에 배설된 탄성체(도시하지 않음)에 의해서 직경 방향 내측쪽에 부세되어 있다.

상술한 시일 세그먼트(11)는, 가스 터빈(1)을 가동시키면, 연소 가스(g)의 압력에 의해서 유체 저압 영역측에 변위하며, 도 3에 도시하는 바와 같이, 사이드 시일판(17)의 판면(17c)이 축방향에 대향하는 하우징(9)[내측쪽 공간(9c)]의 내벽면(9e)에 가압된다.

이 내벽면(9e)에는, 요철부(30)가 형성되어 있다.

도 5는 도 3에 있어서의 S3-S3선 단면도이며, 도 6은 도 5에 있어서의 S4-S4선 단면도이다.

요철부(30)는, 직경 방향 내측쪽으로부터 외측쪽을 향하여 형성되는 동시에 축방향 한쪽편으로 패인 오목부(31)와, 직경 방향 내측편에 있어서 둘레 방향에 연속하여 형성되는 동시에 오목부(31)에 대하여 판면(17c)측(축방향 다른쪽편)으로 돌출하는 볼록부(32)를 갖는다.

오목부(31)는, 직경 방향 내측쪽으로부터 외측쪽을 향하여 연장되는 복수의 직경홈(직경 방향 연장홈; 31a)과 복수의 직경홈(31a)보다 직경 방향 외측쪽에 형성되고, 둘레 방향으로 연장되어 각 직경홈(31a)에 연통하는 둘레홈(둘레 방향 연장홈; 31b)을 갖고 있다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 직경홈(31a)은, 직경 방향 치수가 홈폭 치수와 동일한 정도의 치수로 형성되어 있으며, 도 3 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 사이드 시일판(17)의 내주단(17d)보다 직경 방향 내측에 위치하는 내측단(31a1)으로부터, 내주단(17d)보다 직경 방향 외측에 위치하는 외측단(31a2)을 향하여 연장되어 있다. 이 직경홈(31a)은, 도 5에 도시하는 바와 같이, 둘레 방향에 볼록부(32)를 거쳐서 등간격으로 복수 형성되어 있다.

둘레홈(31b)은, 둘레 방향으로 연장되어 있으며, 직경 방향 외측쪽을 돌출부(33)에 획정하고 있는 동시에, 직경 방향 내측쪽이 볼록부(32)로 획정하고 있으며, 각 직경홈(31a)의 외측단(31a2)에 각각 연통하고 있다.

돌출부(33)는, 오목부(31)의 저면에 대하여 축방향으로 돌출하는 동시에 둘레 방향으로 연속하여 형성되어 있으며 도 3 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 판면(17c) 중 베이스부(17a)에 상당하는 위치에 대향하고 있다. 이 돌출부(33)는 축방향에 있어서, 축방향에 교차하는 단부면이 볼록부(32)의 단부면과 동일한 위치에 형성되어 있다.

볼록부(32)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 원호 띠 형상으로 형성되어 있으며, 둘레 방향에 있어서 직경홈(31a)과 교대로 형성되어 있다.

이와 같은 요철부(30) 및 돌출부(33)는, 둘레 방향에 있어서의 단부가, 인접하는 다른 시일 세그먼트(11)에 있어서의 하우징(9)의 요철부(30)와 연속 하고 있으며, 오목부(31)가 둘레 방향으로 연통하고 있다.

이어서 상술한 축 시일 기구(10)의 작용에 대하여, 주로 도 7 내지 도 11을 이용하여 설명한다.

가스 터빈(1)이 정지 상태에서 기동되면, 유체 저압 영역과 유체 고압 영역의 압력 차이가 커지고, 이것에 비례하여 시일 세그먼트(11)가 유체 저압 영역을 향하여 연소 가스(g)에 가압된다.

이 때, 유체 저압 영역으로부터 유체 고압 영역에 흐르는 연소 가스(g)는, 시일체(12)의 박판 시일편(20)의 미소 간극(s)을 통과하는 것 이외, 도 7에 도시하는 바와 같이, 개방부(9d)를 거쳐서 유체 고압 영역으로부터 하우징(9)의 수용 공간(9a)에 유입하고, 사이드 시일판(16)을 따라서 내측쪽 공간(9c)을 직경 방향 외측쪽에 흘러 외측쪽 공간(9b)에 유입하고, 보지 링(13), 배면 스페이서(15), 보지 링(14)을 따라서 외측쪽 공간(9b)을 흐른 후에, 사이드 시일판(17)의 판면(17c)과 내측쪽 공간(9c)의 내벽면(9e)을 따라서 직경 방향 내측측을 흘러 유체 저압 영역에 유출한다[부호(g1)로 나타냄]. 또한, 내측쪽 공간(9c)을 직경 방향 외측을 흘러 사이드 시일판(16)의 베이스부(16a)에 도달한 연소 가스(g)의 일부는, 사이드 시일판(16)과 머리부(21) 및 몸통부(23)의 간극, 목부(22)의 간극, 사이드 시일판(17)과 머리부(21) 및 몸통부(23)의 간극을 통과한다[부호(g2)로 나타냄].

도 7에 도시하는 바와 같이, 시일 세그먼트(11)가 하우징(9)의 내벽면(9e)에 밀접하기 전에, 예를 들면, 하우징(9)의 수용 공간(9a)에 혼입한 더스트(D)에 의해, 시일 세그먼트(11)의 직경 방향 외측쪽의 축방향의 변위가 구속 되면, 도 8에 도시하는 바와 같이, 시일 세그먼트(11)의 직경 방향 내측쪽[직경 방향 내측단(20b)]이 연소 가스(g)에 의해서 가압되어 축방향 한쪽편으로 경사 진다.

경사진 시일 세그먼트(11)는, 그 직경 방향 내측쪽이 연소 가스(g)에 의해서 가압됨으로써, 사이드 시일판(17)의 내주단(17d)이 하우징(9)의 내벽면(9e)[볼록부(31)]에 선 형상으로 밀접한다. 이 경우, 사이드 시일판(17)의 판면(17c)과 내벽면(9e) 사이에 직경 방향 외측쪽으로부터 내측쪽으로 진행됨에 따라서 첨예 형상이 된 포켓(X)이 형성된다.

하우징(9)의 개방부(9d)로부터 내측쪽 공간(9c)에 유입한 연소 가스(g)는, 외측쪽 공간(9b)을 경유하여 포켓(X)에 유입한 후에 오목부(31)를 거쳐서 유체 저압 영역에 유출한다. 구체적으로는, 포켓(X)으로부터 둘레홈(31b)에 유입한 후에, 외측단(31a2)으로부터 내측단(31a1)까지 직경홈(31a)을 흘러 다시 내측쪽 공간(9c)에 유출하고, 내벽면(9e)을 따라서 직경 방향 내측쪽에 흘러 유체 저압 영역에 유출한다.

유체 저압 영역과 유체 고압 영역의 압력 차이가 소정값 이상으로 커지면, 연소 가스(g)가 시일체(12) 및 사이드 시일판(16)을 전체적으로 가압함으로써, 도 9에 도시하는 바와 같이, 판면(17c)과 내벽면(9e)이 밀접한다. 이 상태에 있어서는, 돌출부(33)가 판면(17c)에 밀접함으로써, 수용 공간(9a)을 흐르는 연소 가스(g1, g2)를 밀봉한다.

그리고, 판면(17c)에 내벽면(9e)이 가압되는 것에 의해, 시일체(12)의 저압측 단부(12d)의 하류측 공간(L)(도 10 참조)이 설정된 크기가 된다.

한편, 각 미소 간극(s)에 침입한 연소 가스(g)는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 미소 간극(s)을 거쳐서 대향하는 상면(20p)과 하면(20q)을 따르며, 코너부(r1)로부터 코너부(r2)의 방향에 방사상으로 흐른다.

즉, 사이드 시일판(16)의 직경 방향 치수가, 사이드 시일판(17)의 직경 방향 치수보다 크게됨으로써, 도 9에 도시하는 바와 같이, 박판 시일편(20)의 내측단(20b)에 있어서 고압측에 위치하는 코너부(r1)이며 가장 가스압이 높고, 대각(對角)인 코너부(r2)를 향하여 서서히 가스압이 약해지는 가스 압력 분포(40a)가 형성된다.

도 10에 도시하는 바와 같이, 가스 압력 분포(40a)는, 박판 시일편(20)의 외측단(20a)을 향하여 저압 영역이 넓어진다. 그 때문에, 도 10에 도시하는 바와 같이, 각 박판 시일편(20)의 상면(20p) 및 하면(20q)에 가해지는 가스 압력 분포(40b, 40c)는, 박판 시일편(20)의 내측단(20b)에 가까울수록 커지는 동시에 외측단(20a)을 향할수록 작아지는 삼각 분포 형상이 된다.

도 11에 도시하는 바와 같이, 상면(20p) 및 하면(20q)의 각각에 있어서의 가스 압력 분포(40b, 40c)는 대략 동일한 형상이 되지만, 회전축(6)의 외주의 접선 방향으로 경사지도록 하여 각 박판 시일편(20)이 배치되어 있으므로, 이들 상면(20p) 및 하면(20q)에 있어서의 각 가스 압력 분포(40b, 40c)의 상대 위치가 어긋난다. 따라서, 박판 시일편(20)의 외측단(20a)으로부터 내측단(20b)을 향하는 임의의 점(P)에 있어서의 상면(20p) 및 하면(20q)의 가스압에 차이가 생겨, 하면(20q)에 가해지는 가스압이 상면(20p)에 가해지는 가스압보다 높아진다. 이에 의해서, 박판 시일편(20)의 내측단(20b)에 대하여 회전축(6)으로부터 띄우는 방향으로 부상력(FL)이 발생한다.

이상과 같이 하여, 박판 시일편(20)에 부상력(FL)이 작용하며, 동압 효과에 의한 부상력을 보조한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 축 시일 기구(10)에 의하면, 사이드 시일판(17)의 판면(17c)과 하우징(9)의 내벽면(9e) 사이에 유체 고압 영역에 연통하는 포켓(X)이 형성되었을 경우에, 내벽면(9e)에 형성된 오목부(31)가 포켓(X)과 유체 저압 영역을 연통시키므로, 하우징(9)의 수용 공간(9a)과의 사이에 혼입한 더스트(D)에 의해서 시일 세그먼트(11)가 유체 저압 영역측으로 경사져 포켓(X)이 형성되었다고 해도, 고압의 연소 가스(g)가 포켓(X)을 거쳐서 유체 저압 영역으로 흐른다. 이것에 의해, 판면(17c)과 내벽면(9e) 사이에 형성 된 포켓(X)에 고압의 연소 가스(g)가 충만하는 일이 없어서, 시일 세그먼트(11)가 경사진 자세인 채 보지되는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 시일체(12)의 상류측 공간(H) 및 하류측 공간(L)을 설계한 크기로 복귀시킬 수 있어서, 박판 시일편(20)의 부상력이 저하하는 것을 억제할 수 있다.

또한, 판면(17c)과 내벽면(9e)이 가압된 경우에 유체 고압 영역과 유체 저압 영역의 연통을 돌출부(33)에 의해서 차단하므로, 시일체(12)의 경사가 해소되었을 경우에 유체 저압 영역과 유체 고압 영역의 연통을 차단한다. 이것에 의해, 시일 세그먼트(11)가 경사진 자세에 있어서는, 시일 세그먼트(11)가 경사진 자세인 채 보지되는 것을 억제할 수 있는 한편, 자세의 경사가 해소되었을 경우에, 설계한 시일 성능을 확보할 수 있다.

또한, 요철부(30)가 내벽면(9e)에만 형성되므로, 후술하는 바와 같이, 내벽면(9e) 및 판면(17c)의 쌍방에 요철부를 형성하는 경우에 비하여, 노력 및 시간을 경감할 수 있다.

또한, 사이드 시일판(17)보다 두꺼운(축방향 치수) 하우징(9)의 내벽면(9e)에만 요철부(30)를 형성하므로, 요철부(30)를 판면(17c)에 형성하는 경우에 비해, 요철부를 형성한 후의 강성을 비교적으로 용이하게 확보할 수 있다. 또한, 요철부(30)의 형상[오목부(31)의 넓이나 깊이]의 자유도를 향상시킬 수 있다.

또한, 박판 시일편(20)의 부상력의 저하가 억제되어 장수명이 되는 축 시일 기구(10)를 구비하므로, 가스 터빈의 유지 보수성을 향상시킬 수 있다.

또한, 둘레홈(31b)이 둘레 방향으로 연장되며 오목부(31)가 둘레 방향의 넓은 범위에 형성되므로, 불특정 개소에 형성되는 포켓(X)에 대응하여, 포켓(X)과 유체 저압 영역을 연통시킬 수 있다.

또한, 상술한 구성에 있어서는, 시일 세그먼트(11)를 둘레 방향에 8개 배치시켜 축 시일 기구(10)를 구성했지만, 단수 또는 8개 이외의 복수의 시일 세그먼트로 축 시일 기구를 구성하여도 좋다.

또한, 상술한 구성에 있어서는, 둘레 방향에 있어서의 단부가, 인접하는 다른 시일 세그먼트(11)에 있어서의 하우징(9)의 요철부(30)와 연속하고 있으며, 오목부(31)가 둘레 방향에 연통하는 구성으로 했지만, 서로 둘레 방향에 인접하는 시일 세그먼트(11)의 오목부(31)를 격절(隔絶)시켜도 좋다.

［축 시일 기구의 제 2 실시형태］

다음에, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 축 시일 기구(50)에 대해서 도면을 이용하여 설명한다.

도 12는 축 시일 기구(50)의 둘레 방향에 교차하는 중요부 단면도(도 13에 있어서의 S7-S7선 단면도)이고, 도 13은 도 12에 있어서의 S5-S5선 단면도이며, 도 14는 도 13에 있어서의 S6-S6선 단면도이다. 또한, 도 12 내지 도 14에 있어서, 도 1 내지 도 11과 동일한 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.

축 시일 기구(50)는, 축 시일 기구(10)가 하우징(9)의 내벽면(9e)에만 요철부(30)를 형성한 것에 대하여, 도 12에 도시하는 바와 같이, 사이드 시일판(17)의 판면(17c)에만 요철부(60)를 형성하고 있다.

도 13에 도시하는 바와 같이, 요철부(60)는, 오목부(61)와 볼록부(62)를 갖고 있다.

오목부(61)는, 오목부(31)와 거의 동일한 구성으로 되어 있으며, 내주단(17d)으로부터 직경 방향 외측쪽을 향하여 방사상으로 연장되는 복수의 직경홈(61a)과, 복수의 직경홈(61a)보다 직경 방향 외측쪽에 형성되며 직경홈(61a)에 연통하는 둘레홈(61b)을 갖고 있다.

볼록부(62)는, 볼록부(32)와 거의 동일한 구성으로 되어 있으며, 둘레 방향에 인접하는 2개의 직경홈(61a)의 사이에 복수 형성되어 있다.

이 요철부(60)가 형성된 판면(17c)에는, 직경 방향 외측쪽에 있어서 둘레 방향으로 연장되는 동시에, 둘레홈(61b)의 저면으로부터 내벽면(9e)을 향하여 돌출하며 둘레홈(61b)의 직경 방향 외주측을 획정하는 돌출부(63)가 형성되어 있다.

돌출부(63)는, 축방향에 있어서, 축방향에 교차하는 단부면이 볼록부(62)의 단부면과 동일한 위치에 형성되어 있다.

이러한 구성에 의하면, 시일 세그먼트(11)가 유체 저압측으로 경사진 자세가 되고 사이드 시일판(17)의 내주단(17d)이 내벽면(9e)에 접촉했을 경우에, 포켓(X)과 유체 저압 영역을 오목부(61)[직경홈(61a)]가 연통시킨다. 또한, 도 13에 도시하는 바와 같이, 판면(17c)이 내벽면(9e)에 가압되면 돌출부(63)가 내벽면(9e)에 밀접하여, 연소 가스(g1, g2)(도 7 및 8 참조)를 밀봉한다.

이들에 의해, 상술한 효과와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 사이드 시일판(17)의 판면(17c)에만 요철부(60)를 형성하므로, 하우징(9)의 내벽면(9e)에 비하여 요철부를 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 기존의 축 시일 기구의 사이드 시일판(17)을 교환하는 것만으로도 본 발명의 구성을 얻을 수 있다.

［축 시일 기구의 제 3 실시형태］

다음에, 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 축 시일 기구(70)에 대해 도면을 이용하여 설명한다.

도 15는 축 시일 기구(70)의 둘레 방향에 교차하는 중요부 단면도(도 16에 있어서의 S10-S10선 단면도)이고, 도 16은 도 15에 있어서의 S8-S8선 단면도이며, 도 17은 도 16에 있어서의 S9-S9선 단면도이다. 또한, 도 15 내지 도 17에 있어서, 도 1 내지 도 14와 동일한 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.

축 시일 기구(70)는, 돌출부(33)를 구비하는 점과, 사이드 시일판(17A)을 구비하는 점에서, 축 시일 기구(10, 50)와 상이하다.

사이드 시일판(17A)은, 제 2 실시형태의 사이드 시일판(17)과 마찬가지로 요철부(60)가 형성되어 있지만, 돌출부(63)가 형성되어 있지 않은 점에서 제 2 실시형태의 사이드 시일판(17)과 상이하다. 즉, 제 2 실시형태의 사이드 시일판(17)의 오목부(61)[둘레홈(61b)]가 돌출부(63)까지 형성되어 있었던데 비하여, 사이드 시일판(17A)의 오목부(61)는 사이드 시일판(17A)의 외종단까지 형성 되어 있다.

돌출부(33)는, 도 15 및 도 16에 도시하는 바와 같이, 사이드 시일판(17A)의 볼록부(62)의 높이[오목부(31)의 저면으로부터의 높이]와 대략 동일한 높이만큼 내벽면(9e)으로부터 판면(17c)을 향하여 축방향으로 돌출하고 있다.

이러한 구성에 의하면, 시일 세그먼트(11)가 유체 저압측으로 경사진 자세가 되어 사이드 시일판(17A)의 내주단(17d)이 내벽면(9e)에 접촉했을 경우에, 포켓(X)과 유체 저압 영역을 오목부(61)가 연통시킨다. 또한, 도 15 및 도 17에 도시하는 바와 같이, 판면(17c)이 내벽면(9e)에 가압되면 돌출부(33)가 오목부(61)의 저면에 밀접하고, 연소 가스(g1, g2)(도 7 및 8 참조)를 밀봉한다.

이들에 의해, 상술한 효과와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 사이드 시일판(17A)의 판면(17c)에 요철부(60)를 형성하는 한편, 돌출부(33)를 내벽면(9e)에 형성하므로, 예를 들면, 보지 링(14)이나 하우징(9)의 크기나 형상 등에 의해서 요철부 및 돌출부의 형성 위치에 제약이 존재했다고 하여도, 이러한 제약에 유연하게 대응할 수 있어서, 설계의 자유도를 향상시킬 수 있다.

또한, 상술한 구성에 있어서는, 사이드 시일판(17A)에 요철부(60)를, 수용체(9)에 돌출부(33)를 형성했지만, 수용체(9)에 요철부(30)를 형성하는 한편, 돌출부(33)를 생략하고, 또한, 사이드 시일판(17)으로 돌출부(63)를 형성하여도 좋다.

또한, 상술한 실시형태에 있어서 도시한 동작 순서, 혹은 각 구성 부재의 모든 형상이나 조합 등은 일예이며, 본 발명의 주지로부터 일탈하지 않는 범위에서 설계 요구 등에 근거하여 여러 가지로 변경 가능하다.

예를 들면, 상술한 실시형태에 있어서는, 하우징(9)을 스테이터[허브 슈라우드, 베어링 부(2c, 4c)]와 별체로 했지만 일체로 형성하여도 좋다.

또한, 상술한 각 실시형태에 있어서는, 요철부(30)와 요철부(60) 중 한쪽을 이용했지만, 요철부(30, 60)의 쌍방을 이용하여 볼록부(32, 62)를 접촉시키는 구성으로 하여도 좋다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 쌍방의 오목부(31, 61)의 깊이를 작게 형성하면서, 포켓(X)과 저압측 공간의 연통 공간을 크게 구성할 수 있다.

마찬가지로 돌출부(33, 63)의 쌍방을 이용하여, 돌출부(33, 63)를 서로 밀접시키는 것에 의해 유체 고압 영역과 유체 저압 영역의 연통을 차단하는 구성으로 하여도 좋다.

또한, 상술한 각 실시형태에 있어서, 요철부(30) 및 요철부(60)의 형상이나 구성은 일예이며, 상술한 형상이나 구성에 한정되지 않는다. 예를 들면, 직경홈(31a)은, 반드시 직경 방향 치수와 홈폭 치수를 동일한 정도의 치수로 형성할 필요는 없으며, 반드시 등간격으로 형성되어 있을 필요는 없다. 마찬가지로 직경홈(31a)을 복수 형성하지 않고, 하나만 형성하여도 좋다.

또한, 상술한 각 실시형태에 있어서는, 요철부(30, 70)에 각각 둘레홈(31b)을 마련하는 구성으로 했지만, 둘레홈(31b)을 생략하여도 좋으며, 복수 형성하여도 좋다. 이 경우에는, 직경홈(31a)을 직경 방향 외측쪽까지 연장하여도 좋다.

[산업상의 이용 가능성]

가스 터빈, 증기 터빈 등의 회전 기계에 있어서, 고압측으로부터 저압측으로의 작동 유체의 누출양을 줄일 수 있다.

1 : 가스 터빈(회전 기계) 2 : 압축기(회전 기계)
2A : 로터 2B : 스테이터
4 : 터빈(회전 기계) 4A : 로터
4B : 스테이터 9 : 하우징(수용체)
9a : 수용 공간 9d : 개방부
9e : 내벽면 10, 10c, 50, 70 : 축 시일 기구
12 : 시일체 12c : 고압측 단부(일단부)
12d : 저압측 단부(타단부) 17, 17A : 사이드 시일판(판 형상체)
20 : 박판 시일편 20a : 외측단(직경 방향 외측단)
20b : 내측단(직경 방향 내측단) 30, 60 : 요철부
31, 61 : 오목부 31a, 61a : 직경홈(직경 방향 연장홈)
31b, 61b : 둘레홈(둘레 방향 연장홈) 32, 62 : 볼록부
33, 63 : 돌출부 X : 포켓
g(g1, g2) : 연소 가스(유체) s : 미소 간극

Claims (9)

1. 회전 기계의 로터의 외주를 둘러싸는 스테이터와 상기 로터의 간극을 밀봉하여, 상기 간극을 상기 로터의 축방향 하류측의 유체 저압 영역과 축방향 상류측의 유체 고압 영역으로 나누는 축 시일 기구에 있어서,
   상기 스테이터에 마련되며, 둘레 방향으로 연장되는 수용 공간이 형성되는 동시에 상기 수용 공간의 개방부가 상기 로터의 외주를 향하여 형성된 수용체와,
   상기 로터의 둘레 방향에 서로 미소 간극을 두고 중첩된 복수의 박판 시일편으로 이루어지고, 직경 방향 외측단측이 상기 수용체의 수용 공간에 수용되어, 직경 방향 내측단을 상기 개방부로부터 상기 로터의 외주를 향하여 연장시키는 시일체와,
   상기 시일체의 상기 축방향 일단부를 피복하는 동시에, 상기 축방향 하류측을 향한 판면이 상기 축방향에 대향하는 상기 수용체의 내벽면에 상기 유체의 압력으로 가압되는 판 형상체와,
   상기 판 형상체의 판면과 상기 수용체의 내벽면 중 적어도 한쪽에 형성되며, 상기 직경 방향 내측쪽으로부터 외측쪽을 향하여 연장되는 동시에 축방향 일측으로 패인 오목부와, 상기 직경 방향 내측쪽에 있어서 상기 오목부에 대하여 상기 축방향 일측과 반대쪽인 축방향 타측으로 돌출하는 볼록부를 갖는 요철부를 구비하고,
   상기 요철부는, 상기 판면과 상기 내벽면의 사이에 상기 유체 고압 영역에 연통하는 포켓이 형성되는 동시에, 상기 판면과 상기 내벽면이 상기 직경 방향 내측쪽에서 상기 볼록부를 통해 서로 접촉하는 경우에, 상기 오목부가 상기 포켓과 상기 유체 저압 영역을 연통시키는
   축 시일 기구.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 판 형상체의 판면과 상기 수용체의 내벽면 중 적어도 한쪽에, 상기 직경 방향 외측쪽에 형성되는 동시에, 상기 오목부에 대하여 상기 축방향 타측으로 돌출하는 돌출부를 구비하고,
   상기 돌출부는, 상기 판면이 상기 내벽면에 가압된 경우에 나머지 한쪽에 밀접하여 상기 유체 고압 영역과 상기 유체 저압 영역의 연통을 차단하는
   축 시일 기구.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 오목부는 상기 직경 방향 내측쪽으로부터 외측쪽을 향하여 연장되는 직경 방향 연장홈을 구비하는
   축 시일 기구.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 오목부는, 상기 직경 방향 연장홈보다 상기 직경 방향 외측쪽에 형성되고, 상기 둘레 방향으로 연장되어 상기 직경 방향 연장홈에 연통하는 둘레 방향 연장홈을 구비하는
   축 시일 기구.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 요철부는 상기 판 형상체의 판면과 상기 수용체의 내벽면 중 한쪽에만 형성되어 있는
   축 시일 기구.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 요철부는 상기 판 형상체의 판면에만 형성되어 있는
   축 시일 기구.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 요철부는 상기 수용체의 내벽면에만 형성되는
   축 시일 기구.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 요철부는 상기 판 형상체의 판면과 상기 수용체의 내벽면 중 쌍방에 형성되며, 쌍방의 상기 볼록부가 서로 접촉하는
   축 시일 기구.
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 축 시일 기구를 구비하는
   회전 기계.

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