KR20190008368A

KR20190008368A - 래비린스 시일

Info

Publication number: KR20190008368A
Application number: KR1020187036876A
Authority: KR
Inventors: ?스케 모리나카
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2016-06-22
Filing date: 2017-06-13
Publication date: 2019-01-23
Also published as: WO2017221771A1; JP2017227259A; KR102118427B1; US20190186637A1; DE112017003122T5; JP6665043B2; US11035472B2

Abstract

유체의 누설량을 억제할 수 있다. 고압측 핀(51)은 단차부(40)보다도 고압측(X1)에 마련된다. 저압측 핀(52)은 단차부(40)보다도 저압측(X2)에 마련된다. 환형 홈(70)은 회전체(20)의 대향 방향 일방측(Y1) 부분에 형성된다. 단차부(40)는 회전체(20) 중 단차부(40)보다 고압측(X1) 부분인 고압측 단차부(41)보다도, 회전체(20) 중 단차부(40)보다 저압측(X2) 부분인 저압측 단차부(42)쪽이, 대향 방향 타방측(Y2)에 배치되도록 구성된다. 환형 홈(70)은 단차부(40)보다도 저압측(X2)이며 저압측 핀(52)보다도 고압측(X1) 영역의 적어도 일부에 배치된다.

Description

래비린스 시일

본 발명은 래비린스 시일에 관한 것이다.

예를 들어 특허문헌 1, 2에 종래의 래비린스 시일이 개시되어 있다. 이 래비린스 시일은, 회전 기계를 구성하는 두 부재(예를 들어 회전체와 정지체) 사이의 간극으로부터 유체가 누설되는 것을 억제하는 것이다. 특허문헌 2에 기재된 래비린스 시일은, 단차부와, 복수의 핀(fin)을 구비하고 있다. 이 구성에 의해, 핀 사이의 공간에 소용돌이를 발생시켜, 유체의 에너지 손실을 발생시킴으로써, 유체의 누설량을 억제하고 있다.

일본 특허 공개 소60-98196호 공보 일본 특허 공개2012-72736호 공보

도 9에 종래의 래비린스 시일을 나타낸다. 종래의 래비린스 시일에서는, 핀 사이의 공간에 소용돌이(Va) 및 소용돌이(Vb)가 형성됨으로써, 유체의 누설량의 저감이 도모되고 있다. 그러나, 소용돌이(Vb)의 형상은 편평 형상으로 되어 있어, 소용돌이(Vb)에 의한 유체의 에너지 손실에는 한계가 있고, 이 점에 있어서 개선의 여지가 있었다.

그래서 본 발명은 유체의 누설량을 억제할 수 있는 래비린스 시일을 제공하는 것을 목적으로 한다.

래비린스 시일은, 회전 기계에 마련된다. 상기 회전 기계는, 제1 부재와, 상기 제1 부재에 대향하는 제2 부재와, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재 사이에 형성되는 간극을 구비한다. 상기 간극은, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재가 대향하는 방향에 직교하는 방향인 흐름 방향으로 고압측으로부터 저압측으로 유체가 흐르도록 구성된다. 상기 제1 부재와 상기 제2 부재가 대향하는 방향인 대향 방향에 있어서, 상기 제2 부재로부터 상기 제1 부재를 향하는 측을 대향 방향 일방측이라 하고, 대향 방향에 있어서, 상기 제1 부재로부터 상기 제2 부재를 향하는 측을 대향 방향 타방측이라 한다. 래비린스 시일은, 단차부와, 고압측 핀과, 저압측 핀과, 환형 홈을 구비한다. 상기 단차부는, 상기 제2 부재의 대향 방향 일방측 부분에 형성된다. 상기 고압측 핀은, 상기 단차부보다도 고압측에 있어서의 상기 제1 부재의 대향 방향 타방측 부분으로부터 대향 방향 타방측으로 연장된다. 상기 저압측 핀은, 상기 단차부보다도 저압측에 있어서의 상기 제1 부재의 대향 방향 타방측 부분으로부터 대향 방향 타방측으로 연장된다. 상기 환형 홈은, 상기 제2 부재의 대향 방향 일방측 부분에 형성된다. 상기 단차부는, 상기 제2 부재 중 상기 단차부보다 고압측 부분보다도, 상기 제2 부재 중 상기 단차부보다 저압측 부분쪽이, 대향 방향 타방측에 배치되도록 구성된다. 상기 환형 홈은, 상기 단차부보다도 저압측이며 상기 저압측 핀보다도 고압측의 영역의 적어도 일부에 배치된다.

상기 구성에 의해, 유체의 누설량을 억제할 수 있다.

도 1은 회전 기계의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 래비린스 시일의 하나의 단위 구조를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2에 나타내는 거리(G)와 누설량의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 제2 실시 형태의 도 2에 상당하는 도면이다.
도 5는 제3 실시 형태의 도 2에 상당하는 도면이다.
도 6은 제4 실시 형태의 도 2에 상당하는 도면이다.
도 7은 제5 실시 형태의 도 2에 상당하는 도면이다.
도 8은 제6 실시 형태의 도 2에 상당하는 도면이다.
도 9는 종래의 래비린스 시일을 나타내는 단면도이다.

(제1 실시 형태)

도 1 내지 도 3을 참조하여 제1 실시 형태의 회전 기계(1)에 대하여 설명한다.

회전 기계(1)(유체 기계, 유체 회전 기계)는, 예를 들어 압축기이며, 예를 들어 터보 압축기 등이다. 회전 기계(1)는 예를 들어 팽창기여도 되고, 예를 들어 팽창 터빈 등이어도 된다. 회전 기계(1)는 원심식이다. 회전 기계(1)는 정지체(10)(제1 부재)와, 회전체(20)(제2 부재)와, 간극(25)과, 래비린스 시일(30)과, 래비린스 시일(130)을 구비한다. 정지체(10)는 예를 들어 케이싱이다. 정지체(10)는, 예를 들어 케이싱 내에 배치되고, 케이싱에 고정되는 부재여도 된다.

회전체(20)는 정지체(10)의 내부에 배치되고, 정지체(10)에 대하여 회전축(A)(중심축) 주위로 회전한다. 회전체(20)는 예를 들어 임펠러이다. 회전체(20)는 정지체(10)에 대향한다. 회전체(20) 중, 래비린스 시일(30) 및 래비린스 시일(130)이 마련되는 부분은, 정지체(10)와 대향한다.

간극(25)은 도 2에 나타내는 바와 같이, 정지체(10)와 회전체(20) 사이에 형성되고, 정지체(10)의 대향 방향 타방측(Y2)(하기) 부분과, 회전체(20)의 대향 방향 일방측(Y1)(하기) 부분 사이에 형성된다. 간극(25)을 유체가 흐르는 것이 가능하다. 흐름 방향(X)의 고압측(X1)으로부터, 흐름 방향(X)의 저압측(X2)으로, 간극(25)을 유체가 흐르도록, 간극(25)이 구성된다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 흐름 방향(X)은, 회전축(A)에 직교하는 방향 또는 대략 직교하는 방향이다. 회전 기계(1)가 압축기인 경우, 고압측(X1)은, 회전축(A)으로부터 먼 측(회전축(A)을 기준으로 한 직경 방향 외측)이며, 저압측(X2)은, 회전축(A)에 가까운 측(회전축(A)을 기준으로 한 직경 방향 내측)이다. 회전 기계(1)가 팽창기인 경우, 고압측(X1)은 회전축(A)에 가까운 측이며, 저압측(X2)은 회전축(A)으로부터 먼 측이다. 이하에서는 회전 기계(1)가 압축기인 경우에 대하여 설명한다. 정지체(10)와 회전체(20)가 대향하는 방향을 대향 방향(Y)이라 한다. 대향 방향(Y)은, 흐름 방향(X)과 직교하는 방향이다. 대향 방향(Y)은, 회전축(A)의 방향과 동등하다(또는 거의 동등하다). 도 2에 나타낸 바와 같이, 대향 방향(Y)에 있어서, 회전체(20)로부터 정지체(10)를 향하는 측을 대향 방향 일방측(Y1)이라 하고, 정지체(10)로부터 회전체(20)를 향하는 측을 대향 방향 타방측(Y2)이라 한다. 간극(25) 중, 고압측 핀(51)(하기)과 저압측 핀(52)(하기) 사이의 영역(흐름 방향(X)에서의 사이)을 공간(25a)이라 한다.

래비린스 시일(30)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 고압측(X1)으로부터 저압측(X2)으로의, 간극(25)에서의 유체의 누설을 억제한다. 래비린스 시일(30)은 이 누설을 억제함으로써, 회전 기계(1) 내에서의 유체의 순환을 억제한다. 래비린스 시일(30)은 정지체(10)와 회전체(20)를 접촉시키지 않고(비접촉으로), 유체의 누설 흐름의 양(이하, 누설량이라고도 함)을 억제하는 장치이다. 래비린스 시일(30)은 복수의 단위 구조(30a)를 구비한다. 복수의 단위 구조(30a)는 서로 마찬가지로 구성된다. 이하에서는 하나의 단위 구조(30a)에 대하여 설명한다. 래비린스 시일(30)은(복수의 단위 구조(30a) 각각은), 도 2에 나타내는 바와 같이, 단차부(40)와, 핀(50)과, 환형 홈(70)을 구비한다.

단차부(40)는 회전체(20)의 대향 방향 일방측(Y1) 부분에 형성된다. 단차부(40)는 이른바 내리막 계단 구조이다. 구체적으로는, 단차부(40)는 회전체(20) 중 단차부(40)보다 고압측(X1) 부분(고압측 단차부(41))보다도, 회전체(20) 중 단차부(40)보다 저압측(X2) 부분(저압측 단차부(42))쪽이, 대향 방향 타방측(Y2)에 배치되도록 구성된다. 단차부(40)는 고압측 단차부(41)의 저압측(X2) 단부에 연결된다. 단차부(40)는 환형 홈(70)을 통하여 저압측 단차부(42)의 고압측(X1) 단부에 연결된다.

이 단차부(40)는 회전축(A)(도 1 참조)을 중심으로 한 환형(링형)이다. 회전축(A)을 포함하는 회전축(A)과 평행한 평면에서의, 회전 기계(1)의 단면을 「회전축 단면」이라 한다. 회전축 단면은, 대향 방향(Y) 및 흐름 방향(X) 각각에 직교하는 방향으로부터 본 단면이다. 도 1 및 도 2는, 회전축 단면에 있어서의 회전 기계(1)를 나타내는 도면이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 회전축 단면에 있어서, 단차부(40)는 대향 방향(Y)으로 연장되는 직선형이다. 즉, 단차부(40)는 회전축(A)을 중심으로 하는 환형의 원통형이다. 회전축 단면에 있어서, 단차부(40)는 대향 방향(Y)에 대하여 경사지는 직선형이어도 된다(도 7에 나타내는 단차부(540) 참조). 이 경우, 단차부(540)(도 7 참조)는 회전축(A)을 중심으로 하는 환형의 곡면형이며, 회전축(A)을 중심으로 하는 원뿔대의 외주부의 곡면형이다. 회전축 단면에 있어서, 단차부(40)는 곡선형이어도 된다(도시않음). 이 경우, 단차부(40)는 회전축(A)을 중심으로 하는 환형의 곡면형이다. 상기와 같은 환형인 점은, 핀(50) 및 환형 홈(70)에 대해서도 마찬가지이다.

고압측 단차부(41)는 회전체(20)의 대향 방향 일방측(Y1) 부분에 형성된다. 회전축 단면에 있어서, 고압측 단차부(41)는 흐름 방향(X)으로 연장되는 직선형이다. 즉, 고압측 단차부(41)는 회전축(A)을 중심으로 하는 환형의 평면형이다. 회전축 단면에 있어서, 고압측 단차부(41)는 흐름 방향(X)에 대하여 경사지는 부분(직선 또는 곡선)을 가져도 된다. 이 경우, 고압측 단차부(41)는 회전축(A)을 중심으로 하는 환형의 곡면형(예를 들어 대략 평면형)이다.

저압측 단차부(42)는 고압측 단차부(41)보다도 저압측(X2)에 배치되고, 고압측 단차부(41)보다도 대향 방향 타방측(Y2)에 배치된다. 저압측 단차부(42)의 형상은, 고압측 단차부(41)의 형상과 마찬가지이다.

핀(50)은 간극(25)을 구획하고, 공간(25a)을 형성하는 부분이다. 핀(50)은 간극(25)을 완전히 구획하지는 않고, 간극(25)을 좁히도록 배치된다. 핀(50)은 정지체(10)의 대향 방향 타방측(Y2) 부분으로부터 대향 방향 타방측(Y2)으로 연장되고, 회전체(20)의 대향 방향 일방측(Y1) 부분의 근방까지 연장된다. 핀(50)은 정지체(10)과 일체적으로 마련된다. 핀(50)은 정지체(10)과 별체여도 된다. 핀(50)은 고압측(X1)으로부터 저압측(X2)의 순으로, 고압측 핀(51)과, 저압측 핀(52)을 구비한다.

고압측 핀(51)은 단차부(40)보다도 고압측(X1)에 마련된다. 고압측 핀(51)은 고압측 단차부(41)와 대향 방향(Y)에 대향하는 위치에 배치된다. 고압측 핀(51)의 선단부(대향 방향 타방측(Y2) 단부)와, 고압측 단차부(41)의 표면(대향 방향 일방측(Y1) 단부면) 사이에는, 대향 방향(Y)의 간극(δ1)이 있다. 더욱 상세하게는, 고압측 핀(51)의 선단부의 대향 방향(Y)에 있어서의 위치는, 저압측 단차부(42)의 표면(대향 방향 일방측(Y1) 단부면)의 대향 방향(Y)에 있어서의 위치보다도, 대향 방향 일방측(Y1)이다.

저압측 핀(52)은 단차부(40)보다도 저압측(X2)에 마련된다. 저압측 핀(52)은 저압측 단차부(42)와 대향 방향(Y)에 대향하는 위치에 배치된다. 저압측 핀(52)은 환형 홈(70)과 대향 방향(Y)에 대향하는 위치에 배치되어도 된다. 저압측 핀(52)의 선단부와, 저압측 단차부(42)의 표면 사이에는, 대향 방향(Y)의 간극(δ2)이 있다. 간극(δ2)은, 공간(25a)으로부터의 유체의 유출 출구이다. 저압측 핀(52)의 선단부의 대향 방향(Y)에 있어서의 위치는, 고압측 단차부(41)의 표면의 대향 방향(Y)에 있어서의 위치보다도, 대향 방향 일방측(Y1)이다. 간극(δ2)의 대향 방향(Y)에 있어서의 크기는, 간극(δ1)의 대향 방향(Y)에 있어서의 크기와, 예를 들어 동일하며, 상이해도 된다. 저압측 핀(52)은 고압측(X1)의 측면인 고압측 측면(52a)과, 저압측(X2)의 측면인 저압측 측면(52b)을 구비한다. 고압측 측면(52a) 및 저압측 측면(52b)은 흐름 방향(X)에 직교하는 면이다. 상기 「직교」는, 대략 직교를 포함한다(이하 마찬가지).

환형 홈(70)은 소용돌이(V2)를 유입시키기 위한 홈이다. 환형 홈(70)은 환형 홈(70)에 둘러싸인 공간(환형 홈(70)의 내부)에 소용돌이(V2)가 유입되도록 구성된다. 환형 홈(70)은 회전체(20)의 대향 방향 일방측(Y1) 부분에 형성된다. 환형 홈(70)은 저압측 단차부(42)의 표면보다도 대향 방향 타방측(Y2)으로 오목해진다. 환형 홈(70)은 단차부(40)보다도 저압측(X2)이며 저압측 핀(52)보다도 고압측(X1)의 영역의 적어도 일부에 배치된다. 환형 홈(70)의 일부는, 고압측 측면(52a)보다도 저압측(X2)에 배치되어도 된다.

이 환형 홈(70)의 대향 방향 일방측(Y1) 단부이며 고압측(X1) 단부의, 흐름 방향(X) 위치(흐름 방향(X)에 있어서의 위치)는 다음 [위치 a1] 내지 [위치 a2] 중 어느 것이다. [위치 a1] 단차부(40)의 대향 방향 타방측(Y2) 단부이며 저압측(X2) 단부와 동일 위치. [위치 a2] 단차부(40)의 대향 방향 타방측(Y2) 단부이며 저압측(X2) 단부보다도 저압측(X2)(도시않음). 상기 [위치 a1]의 경우, 환형 홈(70)은 단차부(40)의 위치로부터 저압측(X2)에 배치된다. 상기 [위치 a2]의 경우, 단차부(40)의 대향 방향 타방측(Y2) 단부이며 저압측(X2) 단부와, 환형 홈(70)의 저압측(X2) 단부이며 대향 방향 일방측(Y1) 단부 사이에, 흐름 방향(X)의 간격(저압측 단차부(42))가 형성된다.

이 환형 홈(70)의 대향 방향 일방측(Y1) 단부이며 저압측(X2) 단부의, 흐름 방향(X) 위치는, 다음 [위치 b1] 내지 [위치 b5] 중 어느 것이다. [위치 b1] 고압측 측면(52a)의 선단(대향 방향 타방측(Y2)의 단)보다도 고압측(X1). [위치 b2] 고압측 측면(52a)의 선단과 동일한(또는 대략 동일한) 흐름 방향(X) 위치. [위치 b3] 고압측 측면(52a)의 선단보다도 저압측(X2)이며 저압측 측면(52b)의 선단보다도 고압측(X1). [위치 b4] 저압측 측면(52b)의 선단과 동일한 흐름 방향(X) 위치. [위치 b5] 저압측 측면(52b)보다도 저압측(X2).

이 환형 홈(70)은 회전축(A)(도 1 참조)을 중심으로 하는 환형이다. 회전축 단면에 있어서, 환형 홈(70)에 둘러싸인 부분(환형 홈(70)의 내부)의 형상은, 직사각형상이다. 도 2에 있어서, 「환형 홈(70)에 둘러싸인 부분」의 대향 방향 일방측(Y1) 단부를 이점쇄선으로 나타낸다. 환형 홈(70)은 고압측(X1)의 측면인 고압측 측면(70a)과, 저압측(X2)의 측면인 저압측 측면(70b)과, 저면(70c)을 구비한다. 고압측 측면(70a) 및 저압측 측면(70b)은 흐름 방향(X)에 직교하는 면이다. 저면(70c)은 환형 홈(70)의 대향 방향 타방측(Y2) 부분의 면이며, 환형 홈(70)의 저부(저압측 단차부(42)의 표면을 기준으로 했을 때의 저부)를 구성하는 면이다. 저면(70c)은 대향 방향(Y)에 직교하는 면이다.

래비린스 시일(130)은 도 1에 나타내는 바와 같이, 래비린스 시일(30)과 거의 마찬가지로 구성된다. 래비린스 시일(30)에 대한 래비린스 시일(130)의 상위점은 다음과 같다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 래비린스 시일(30)에서는, 정지체(10)에 핀(50)이 마련되고, 회전체(20)에 단차부(40) 및 환형 홈(70)이 마련되었다. 한편, 래비린스 시일(130)(도 1 참조)에서는, 회전체(20)에 핀(50)이 마련되고, 정지체(10)에 단차부(40) 및 환형 홈(70)이 마련된다.

(제1 부재 및 제2 부재에 대해서)

「제1 부재」는, 핀(50)이 마련되는 부재이다. 제1 부재는, 래비린스 시일(30)에서는 정지체(10)이며, 래비린스 시일(130)(도 1 참조)에서는 회전체(20)이다. 「제2 부재」는, 단차부(40) 및 환형 홈(70)이 마련되는 부재이다. 제2 부재는, 래비린스 시일(30)에서는 회전체(20)이며, 래비린스 시일(130)(도 1 참조)에서는 정지체(10)이다.

(유체의 흐름)

유체는, 다음과 같이 간극(25)을 흐른다. 유체는, 고압측 핀(51)보다도 고압측(X1)의 공간으로부터, 간극(δ1)을 지나, 공간(25a)에 들어가고, 주류(F1)를 형성한다. 주류(F1)는, 먼저, 고압측 단차부(41)의 표면을 따라, 저압측(X2)으로 직진(또는 대략 직진, 이하 마찬가지)하고, 이어서, 고압측 단차부(41)의 표면으로부터 이격되어도, 저압측(X2)으로 직진한다.

주류(F1)의 일부 흐름은, 소용돌이(V1)를 형성한다. 소용돌이(V1)는, 다음과 같이 흐른다. 주류(F1)의 일부 흐름이, 주류(F1)로부터 대향 방향 일방측(Y1)으로 분기하고, 고압측 측면(52a)에 거의 따르도록 대향 방향 일방측(Y1)으로 흐른다. 이 흐름이, 정지체(10)의 표면(대향 방향 타방측(Y2)의 단부면)에 거의 따르도록 고압측(X1)으로 흐르고, 고압측 핀(51)의 저압측(X2)의 측면에 거의 따르도록 대향 방향 타방측(Y2)으로 흘러, 주류(F1)에 합류한다.

주류(F1)의 일부 흐름은, 고압측 측면(52a)에 충돌하고, 대향 방향 타방측(Y2)으로 전향한다. 이 흐름은, 분기점(B)에서, 저압측 측면(70b)에 거의 따르는 분기류(F3)와, 간극(δ2)을 향하는 분기류(F4)로 분기한다.

분기류(F3)는, 환형 홈(70) 내 등을 흐르는 소용돌이(V2)를 형성한다. 소용돌이(V2)는, 다음과 같이 흐른다. 분기류(F3)가, 저압측 측면(70b)에 거의 따르도록 대향 방향 타방측(Y2)측으로 흐르고, 저면(70c)에 거의 따르도록 고압측(X1)으로 흘러, 고압측 측면(70a)에 따르도록 대향 방향 일방측(Y1)으로 흐른다. 이 흐름이, 주류(F1)에 합류하거나 또는 주류(F1)의 근방에서 저압측(X2)으로 흐른다. 회전축 단면에 있어서의 소용돌이(V2)의 형상은, 대략 원 형상이다. 회전축 단면에 있어서의 소용돌이(V2)의 형상은, 대향 방향(Y)의 폭보다도 흐름 방향(X)의 폭이 넓은 편평한 대략 원 형상(대략 타원 형상)이어도 되고, 흐름 방향(X)의 폭보다도 대향 방향(Y)의 폭이 넓은 대략 원 형상이어도 된다.

분기류(F4)는, 간극(δ2)을 통과하고, 저압측(X2)으로 흘러, 공간(25a)보다도 저압측(X2)의 공간으로 유출된다(누설된다).

분기류(F3)가 환형 홈(70)으로 유입됨으로써, 분기류(F4)의 유량이 억제되므로, 공간(25a)으로부터의 유체의 누설량이 억제된다. 또한, 소용돌이(V2)에 의해 유체간 마찰이 발생하고, 유체의 에너지 손실이 발생함으로써, 공간(25a)으로부터의 유체의 누설량이 억제된다. 이 유체간 마찰에는, 유체끼리의 마찰 및 유체와 벽면과의 마찰이 포함된다. 상기 벽면은, 유속이 제로인 유체로 간주될 수 있는 것이다. 상기 벽면에는, 예를 들어 환형 홈(70)의 표면(고압측 측면(70a), 저면(70c) 및 저압측 측면(70b)) 등이 포함된다.

(치수에 대해서)

단차부(40)보다도 저압측(X2)이며 저압측 핀(52)보다도 고압측(X1)의 영역의 적어도 일부에 환형 홈(70)이 있으면, 환형 홈(70)에 의한 효과(누설량의 억제)가 얻어진다. 추가로, 하기의 조건을 만족함으로써 환형 홈(70)에 의한 효과를 보다 향상시킬 수 있다. 회전축 단면에 있어서의, 흐름 방향(X)에 관한 치수에는, 거리(G)와, 거리(L)와, 개구 폭(W)이 있다. 이들의 치수를 다음과 같이 정의한다.

거리(G)는, 단차부(40)와, 저압측 핀(52)의 선단부이며 고압측(X1) 단부 사이의 흐름 방향(X)에 있어서의 거리(예를 들어 최단 거리, 이하 마찬가지)이다. 단차부(40)에 흐름 방향(X)의 폭이 있을 경우(예를 들어 도 7에 나타내는 단차부(540) 참조)는 거리(G)의 고압측(X1)의 기점은, 단차부(40)의 대향 방향 타방측(Y2) 단부이며 저압측(X2) 단부로 한다(도 7 참조)(거리(L)에 대해서도 마찬가지). 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 거리(G)는, 단차부(40)와, 고압측 측면(52a)의 흐름 방향(X)에 있어서의 거리이다.

거리(L)는, 단차부(40)와, 환형 홈(70)의 대향 방향 일방측(Y1) 단부이며 저압측(X2) 단부 사이의 흐름 방향(X)에 있어서의 거리이다. 본 실시 형태에서는, 거리(L)은, 단차부(40)와, 저압측 측면(70b)의 흐름 방향(X)에 있어서의 거리이다.

개구 폭(W)은, 환형 홈(70)의 개구 흐름 방향(X)에 있어서의 폭이다. 더욱 상세하게는, 개구 폭(W)은, 환형 홈(70)의 대향 방향 일방측(Y1) 단부에서의 흐름 방향(X)에 있어서의 폭이다. 본 실시 형태에서는, 개구 폭(W)과 거리(L)는 동등하다. 그 때문에, 하기의 거리(L)에 관한 바람직한 조건에 대해서, 「거리(L)」를 「개구 폭(W)」으로 대체하여 적용할 수 있다.

CFD(computational fluid dynamics) 해석에 의해, 거리(G) 및 거리(L)에 대하여 조사하였다. 그 결과, 도 3에 나타내는 바와 같이 거리(G)에 의해 누설량이 변화된다는 지견을 얻었다. 여기에서는, 도 2에 나타내는 환형 홈(70)의 위치를 바꾸지 않고(거리(L)를 바꾸지 않고), 거리(G)를 다양하게 바꾸었을 때의 누설량을 조사하였다. 또한, 거리(G)가 거리(L)와 동등할 때의 거리(G)를 1로 하였다. 도 3의 「종래 기술」은, 도 2에 나타내는 환형 홈(70)을 구비하지 않는 래비린스 시일이다. 종래 기술에서는, 저압측 핀(52)이 단차부(40)에 접근할수록, 즉 거리(G)가 작아질수록, 누설량이 작아진다. 도 3에 나타내는 그래프에서는, 종축의 누설량 단위를 무차원화하였다. 여기서, 본 실시 형태에 대해서는, 거리(G)가 거리(L)와 동등할 때의 거리(G)를 1로 했으므로, 도 3에 나타내는 거리(G)와 누설량의 관계는, G/L과 누설량의 관계와 동등하다. 따라서, 본 실시 형태에 대해서는, 도 3에 나타내는 그래프의 횡축의 G를, G/L으로 치환할 수 있다.

도 2에 나타내는 거리(L)가 거리(G)보다도 너무 작으면, 즉, 핀(50)의 고압측 측면(52a)에 대하여 환형 홈(70)의 저압측 측면(70b)이 고압측(X1)으로 너무 이격되면, 다음 문제가 있다. 이 경우, 분기점(B)의 유체, 더욱 상세하게는, 저압측 핀(52)에 의해 저압측(X2)로부터 대향 방향 타방측(Y2)에 전향한 유체가, 환형 홈(70)으로 유입되기 어려워진다. 그 때문에, 분기류(F4)의 유량이 증가하므로, 누설량 억제의 효과는 작아진다. 또한, 거리(L)가 거리(G)보다도 너무 크면, 즉, 고압측 측면(52a)에 대하여 저압측 측면(70b)이 저압측(X2)에 너무 이격되면, 다음 문제가 있다. 이 경우, 저압측 핀(52)의 선단부와 저압측 단차부(42) 사이의 간극(δ2)이 커지므로, 유체가 간극(δ2)을 지나기 쉬워져, 누설량 억제의 효과는 작아진다.

그래서, 도 3에 나타내는 바와 같이, 0.78 <G/L을 만족시키는 것이 바람직하다. 이 경우, 종래 기술에 비해, 확실하게 누설량을 억제할 수 있다. 또한, G/L을 약 0.8 내지 1(0.8 이상, 1 이하)로 하는 것이 더욱 바람직하다. 저압측 측면(70b)의 흐름 방향(X)에 있어서의 위치와 고압측 측면(52a)의 흐름 방향(X)에 있어서의 위치를 대략 동일 위치로 하는 것이 더욱 바람직하다. G/L을 약 0.8 내지 1로 함으로써, G/L이 0.8 미만 또는 1을 초과하는 경우에 비해, 누설량 억제 효과를 크게 할 수 있었다. G/L <1.14로 해도 된다. 상기의 해석은, 회전축(A)(도 1 참조)측이 저압측(X2), 회전축(A)으로부터 먼 측이 고압측(X1)인 경우(회전 기계(1)이 압축기인 경우)에 대하여 행한 것이다. 그러나, 회전축(A)측이 고압측(X1), 회전축(A)으로부터 먼 측이 저압측(X2)인 경우(회전 기계(1)가 팽창기인 경우)에 대해서도, 래비린스 시일(30)의 구조가 마찬가지이면, 마찬가지의 결과가 얻어진다고 생각된다.

(효과 1)

도 2에 나타내는 래비린스 시일(30)에 의한 효과는 다음과 같다. 래비린스 시일(30)은 회전 기계(1)에 마련된다. 회전 기계(1)는 정지체(10)와, 정지체(10)에 대향하는 회전체(20)와, 간극(25)을 구비한다. 간극(25)은 정지체(10)와 회전체(20) 사이에 형성되고, 흐름 방향(X)에서 고압측(X1)으로부터 저압측(X2)으로 유체가 흐르도록 구성된다. 흐름 방향(X)은, 정지체(10)와 회전체(20)가 대향하는 방향에 직교하는 방향이다. 정지체(10)와 회전체(20)가 대향하는 방향인 대향 방향(Y)에 있어서, 회전체(20)로부터 정지체(10)를 향하는 측을 대향 방향 일방측(Y1)이라 하고, 정지체(10)로부터 회전체(20)를 향하는 측을 대향 방향 타방측(Y2)이라 한다. 래비린스 시일(30)은 단차부(40)와, 고압측 핀(51)과, 저압측 핀(52)과, 환형 홈(70)을 구비한다. 단차부(40)는 회전체(20)의 대향 방향 일방측(Y1) 부분에 형성된다. 고압측 핀(51)은 단차부(40)보다도 고압측(X1)에 있어서의 정지체(10)의 대향 방향 타방측(Y2) 부분으로부터, 대향 방향 타방측(Y2)으로 연장된다.

[구성 1-1] 저압측 핀(52)은 단차부(40)보다도 저압측(X2)에 있어서의 정지체(10)의 대향 방향 타방측(Y2) 부분으로부터 대향 방향 타방측(Y2)으로 연장된다.

[구성 1-2] 환형 홈(70)은 회전체(20)의 대향 방향 일방측(Y1) 부분에 형성된다.

[구성 1-3] 단차부(40)는 회전체(20) 중 단차부(40)보다 고압측(X1)의 부분(고압측 단차부(41))보다도, 회전체(20) 중 단차부(40)보다 저압측(X2)의 부분(저압측 단차부(42))쪽이, 대향 방향 타방측(Y2)에 배치되도록 구성된다.

[구성 1-4] 환형 홈(70)은 단차부(40)보다도 저압측(X2)이며 저압측 핀(52)보다도 고압측(X1)의 영역의 적어도 일부에 배치된다.

래비린스 시일(30)은 주로 상기 [구성 1-1]의 저압측 핀(52) 및 [구성 1-3]의 단차부(40)를 구비한다. 따라서, 단차부(40)보다도 저압측(X2)이며 저압측 핀(52)보다도 고압측(X1)에 소용돌이(V2)가 발생한다. 그래서, 래비린스 시일(30)은 상기 [구성 1-2] 및 [구성 1-4]의 환형 홈(70)을 구비한다. 따라서, 소용돌이(V2)가, 환형 홈(70)으로 유입된다. 따라서, 환형 홈(70)이 없을 경우(도 9 참조)에 비해, 소용돌이(V2)를 크게 할 수 있고, 소용돌이(V2)의 유량을 많게 할 수 있고, 소용돌이(V2)의 유속을 빠르게 할 수 있다. 따라서, 소용돌이(V2)와 그 주변의 유체간 마찰을 증대시킬 수 있으므로, 유체의 에너지 손실을 증대시킬 수 있다. 그 결과, 간극(25)에서의 유체의 누설을 억제할 수 있다.

래비린스 시일(30)은 주로 상기 [구성 1-1] 및 [구성 1-3]을 구비한다. 그 때문에, 주류(F1)는, 분기점(B)에서, 분기류(F3)와 분기류(F4)로 분기된다. 여기서, 환형 홈(70)이 마련되지 않는 경우, 분기점(B)에서 대향 방향 타방측(Y2)으로 흐르는 흐름이, 저압측 단차부(42)에 닿아, 간극(δ2)을 향하기 쉽다(분기류(F4)로 되기 쉽다). 그래서, 래비린스 시일(30)은 상기 [구성 1-2] 및 [구성 1-4]의 환형 홈(70)을 구비한다. 따라서, 분기점(B)에서 대향 방향 타방측(Y2)으로 흐르는 흐름이, 환형 홈(70)으로 유입되기 쉽다(분기류(F3)의 양을 많게 하기 쉽다). 따라서, 분기점(B)으로부터 간극(δ2)을 향하는 흐름(분기류(F4))의 양을 억제할 수 있으므로, 간극(25)에서의 유체의 누설을 억제할 수 있다.

(효과 2)

[구성 2] 환형 홈(70)은 단차부(40)의 위치로부터 저압측(X2)에 형성된다.

상기 [구성 2]에서는, 환형 홈(70)이 고압측(X1)에 한계까지 넓게 형성된다. 따라서, 환형 홈(70)의 용적을 크게 할 수 있으므로, 소용돌이(V2)를 크게 할 수 있다. 따라서, 소용돌이(V2)에 있어서의 유체의 에너지 손실을 보다 증대시킬 수 있으므로, 간극(25)에서의 유체의 누설을 보다 억제할 수 있다.

(효과 3)

단차부(40)와, 환형 홈(70)의 대향 방향 일방측(Y1) 단부이며 저압측(X2) 단부 사이의 흐름 방향(X)에 있어서의 거리를 L이라 한다. 단차부(40)와, 저압측 핀(52)의 선단부이며 고압측(X1) 단부 사이의 흐름 방향(X)에 있어서의 거리를 G라 한다.

[구성 3] 이때, 0.78 <G/L을 만족시킨다.

상기 [구성 3]에 따라, 0.78≥G/L인 경우에 비해, 환형 홈(70)으로 유입되는 소용돌이(V2)의 유량을 많게 할 수 있다. 따라서, 소용돌이(V2)에 있어서의 유체의 에너지 손실을 보다 증대시킬 수 있으므로, 간극(25)에서의 유체의 누설을 보다 억제할 수 있다(도 3 참조).

(제2 실시 형태)

도 4를 참조하여, 제2 실시 형태의 래비린스 시일(230)에 대해서, 제1 실시 형태와의 상위점을 설명한다. 또한, 래비린스 시일(230) 중, 제1 실시 형태와의 공통점에 대해서는, 제1 실시 형태와 동일한 부호를 부여하고, 설명을 생략했다(공통점의 설명을 생략하는 점에 대해서는 다른 실시 형태의 설명도 마찬가지). 상위점은, 대향 방향(Y)에 대한 핀(50)의 기울기이다.

저압측 핀(52)의 선단부는, 저압측 핀(52)의 기단부(대향 방향 일방측(Y1) 단부)보다도 고압측(X1)에 배치된다. 저압측 핀(52)의 선단부의 저압측(X2) 단부는, 저압측 핀(52)의 기단부의 고압측(X1) 단부보다도 고압측(X1)에 배치된다. 회전축 단면에 있어서, 저압측 핀(52)은 직선형이며, 고압측 측면(52a)은 직선형이며, 저압측 측면(52b)은 직선형이다. 회전축 단면에 있어서, 고압측 측면(52a)은 대향 방향(Y)에 대하여 각도(α2)만큼 기울어진다. 또한, 회전축 단면에 있어서, 저압측 핀(52)은 만곡 형상이어도 되고, L자 형상 등의 굴곡 형상이어도 된다(고압측 핀(51)도 마찬가지). 또한, 저압측 측면(52b)은 대향 방향(Y)에 대하여 경사(예를 들어 각도(α2))져도 되고, 대향 방향(Y)에 대하여 경사지지 않아도 된다.

고압측 핀(51)은 저압측 핀(52)과 마찬가지로 구성된다. 회전축 단면에 있어서, 고압측 핀(51)의 고압측(X1)의 측면은, 대향 방향(Y)에 대하여 각도(α1)만큼 기울어진다. 각도(α1)는, 각도(α2)와 동등해도 되고, 상이해도 된다. 또한, 각도(α1) 및 각도(α2) 중 어느 것이 0°이어도 된다. 이하에서는, 각도(α2)가 0°보다도 큰 경우에 대하여 설명한다.

(효과 4)

도 4에 나타내는 래비린스 시일(230)에 의한 효과는 다음과 같다.

[구성 4] 저압측 핀(52)의 선단부는, 저압측 핀(52)의 기단부보다도 고압측(X1)에 배치된다.

상기 [구성 4]에 따라, 저압측 핀(52)에 의해 저압측(X2)으로부터 대향 방향 타방측(Y2)으로 전향된 유체(분기점(B)의 유체)는 대향 방향 타방측(Y2)으로 흐르면서, 고압측(X1)으로 흐르기 쉽다. 따라서, 저압측(X2)을 향하는 분기류(F4)의 양을 억제할 수 있으며, 또한, 환형 홈(70)으로 유입되는 분기류(F3)의 (소용돌이(V2)의) 양을 많게 할 수 있다. 추가로, 저압측 핀(52)을 향하여 저압측(X2)으로 흐르는 주류(F1)가, 저압측 핀(52)에 닿아, 대향 방향 일방측(Y1)으로 흐르기 쉽고(소용돌이(V1)를 형성하기 쉽고), 대향 방향 타방측(Y2)으로 흐르기 어렵다. 따라서, 분기류(F3) 및 분기류(F4)의 양을 억제할 수 있다. 그 결과, 간극(25)에서의 유체의 누설을 보다 억제할 수 있다.

(제3 실시 형태)

도 5를 참조하여, 제3 실시 형태의 래비린스 시일(330)에 대해서, 제1 실시 형태와의 상위점을 설명한다. 상위점은, 환형 홈(70)이 호형부(370d)를 구비하는 점이다.

호형부(370d)는 환형 홈(70)의 저부에 마련된다. 회전축 단면에 있어서의 호형부(370d)의 단면은, 대향 방향 타방측(Y2)으로 돌출되는 호형이다. 회전축 단면에 있어서의 호형부(370d)의 단면은, 원호형이며, 반원호형(원호의 중심각이 180°)이다. 원호의 중심각은 180° 미만이어도 된다. 상기 「원호형」에는, 대략 원호형(예를 들어 대략 반원호형)이 포함된다. 회전축 단면에 있어서의 호형부(370d)의 단면은, 타원 호형(타원의 일부를 구성하는 곡선 형상)이어도 되고, 반 타원 호형이어도 된다. 상기 「타원 호형」에는, 대략 타원 호형(예를 들어 대략 반 타원 호형)이 포함된다. 고압측 측면(70a)(도 2 참조) 및 저압측 측면(70b)(도 2 참조)은 호형부(370d)와 연속되도록 마련된다. 호형부(370d)가 마련되는 경우, 고압측 측면(70a) 및 저압측 측면(70b)은 마련되지 않아도 된다.

(효과 5)

도 5에 나타내는 래비린스 시일(330)에 의한 효과는 다음과 같다.

[구성 5] 대향 방향(Y) 및 흐름 방향(X) 각각에 직교하는 방향으로부터 본 환형 홈(70)의 저부 단면(회전축 단면에 있어서의 단면)은 대향 방향 타방측(Y2)으로 돌출되는 호형이다.

상기 [구성 5]에 따라, 회전축 단면에 있어서 환형 홈(70)의 내부가 직사각 형일 경우(도 2 참조)에 비해, 환형 홈(70)의 형상이, 소용돌이(V2)의 흐름의 형에 가까운 형상으로 된다. 따라서, 환형 홈(70)의 저부에 따라 소용돌이(V2)가 흐르므로, 환형 홈(70)으로 소용돌이(V2)의 유속이 저하되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 소용돌이(V2)에 있어서의 에너지 손실을 보다 증대할 수 있으므로, 간극(25)에서의 유체의 누설을 보다 억제할 수 있다.

(제4 실시 형태)

도 6을 참조하여, 제4 실시 형태의 래비린스 시일(430)에 대해서, 제1 실시 형태와의 상위점을 설명한다. 상위점은, 환형 홈(70)의 형상이다. 환형 홈(70)은 저압측 경사부(470b)(경사부)를 구비한다.

저압측 경사부(470b)는 환형 홈(70)의 저압측(X2) 부분에 마련된다. 저압측 경사부(470b)의 대향 방향 타방측(Y2) 단부는, 저압측 경사부(470b)의 대향 방향 일방측(Y1) 단부보다도, 고압측(X1)(흐름 방향(X)에 있어서의 환형 홈(70)의 중심측)에 배치된다. 회전축 단면에 있어서, 저압측 경사부(470b)는 직선형이며, 대향 방향(Y)에 대하여 각도(θ1)만큼 기울어진다. 또한, 회전축 단면에 있어서, 저압측 경사부(470b)는 직선형이 아니어도 되고, 곡선형 등이어도 된다.

(효과 6a)

도 6에 나타내는 래비린스 시일(430)에 의한 효과는 다음과 같다.

[구성 6a] 환형 홈(70)은 환형 홈(70)의 저압측(X2) 부분에 마련되는 저압측 경사부(470b)를 구비한다. 저압측 경사부(470b)의 대향 방향 타방측(Y2) 단부는, 저압측 경사부(470b)의 대향 방향 일방측(Y1) 단부보다도, 흐름 방향(X)에 있어서의 환형 홈(70)의 중심측(고압측(X1))에 배치된다.

상기 [구성 6a]에 따라, 회전축 단면에 있어서 환형 홈(70)의 내부가 직사각 형일 경우(도 2 참조)에 비해, 환형 홈(70)의 형상이, 소용돌이(V2)의 흐름의 형에 가까운 형상으로 된다. 따라서, 소용돌이(V2)의 흐름이 저압측 경사부(470b)에 따라 흐르므로, 환형 홈(70)로 소용돌이(V2)의 유속이 저하되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 소용돌이(V2)에 있어서의 에너지 손실을 보다 증대할 수 있으므로, 간극(25)에서의 유체의 누설을 보다 억제할 수 있다.

(제5 실시 형태)

도 7을 참조하여, 제5 실시 형태의 래비린스 시일(530)에 대해서, 제4 실시 형태와의 상위점을 설명한다. 상위점은, 단차부(540) 및 환형 홈(70)의 형상이다. 환형 홈(70)은 고압측 경사부(570a)(경사부)를 구비한다.

고압측 경사부(570a)는 환형 홈(70)의 고압측(X1) 부분에 마련된다. 고압측 경사부(570a)의 대향 방향 타방측(Y2) 단부는, 고압측 경사부(570a)의 대향 방향 일방측(Y1) 단부보다도, 저압측(X2)(환형 홈(70)의 흐름 방향(X) 중심측)에 배치된다. 회전축 단면에 있어서, 고압측 경사부(570a)는 직선형이며, 대향 방향(Y)에 대하여 각도(θ2)만큼 기울어진다. 또한, 각도(θ2)는, 각도(θ1)와 동등해도 되고, 상이해도 된다. 또한, 회전축 단면에 있어서, 고압측 경사부(570a)는 직선형이 아니어도 되고, 곡선형 등이어도 된다. 또한, 고압측 경사부(570a) 및 저압측 경사부(470b) 중 어느 한쪽만이 마련되어도 된다(각도(θ1) 및 각도(θ2) 중 한쪽이 0°여도 된다).

단차부(540)는 고압측 경사부(570a)와 마찬가지로, 대향 방향(Y)에 대하여 각도(θ2)만큼 기울어진다. 회전축 단면에 있어서, 단차부(540)와 고압측 경사부(570a)는, 직선형으로 연속된다.

(효과 6b)

도 7에 나타내는 래비린스 시일(530)에 의한 효과는 다음과 같다.

[구성 6b] 환형 홈(70)은 환형 홈(70)의 고압측(X1) 부분에 마련되는 고압측 경사부(570a)를 구비한다. 고압측 경사부(570a)의 대향 방향 타방측(Y2) 단부는, 고압측 경사부(570a)의 대향 방향 일방측(Y1) 단부보다도, 흐름 방향(X)에 있어서의 환형 홈(70)의 중심측(저압측(X2))에 배치된다.

상기 [구성 6b]에 의해, 상기 「(효과 6a)」와 마찬가지의 효과가 얻어진다(단, 저압측 경사부(470b)를 고압측 경사부(570a)로 대체하여 적용한다).

(제6 실시 형태)

도 8을 참조하여, 제6 실시 형태의 래비린스 시일(630)에 대하여 설명한다. 주로 제1 실시 형태와의 상위점을 설명한다. 래비린스 시일(630)은 제1 실시 형태와 마찬가지로, 복수의 단위 구조(30a)를 구비한다. 복수의 단위 구조(30a)는 흐름 방향(X)으로 서로 인접하고, 흐름 방향(X)으로 연속해서(나란히) 배치된다. 인접하는 두 단위 구조(30a)에 있어서, 고압측(X1)의 단위 구조(30a)의 저압측 단차부(42)는 저압측(X2)의 단위 구조(30a)의 고압측 단차부(41)이기도 하다. 복수의 단위 구조(30a)의 고압측 단차부(41), 단차부(40) 및 저압측 단차부(42)는 고압측(X1)으로부터 저압측(X2)으로, 점점 대향 방향 타방측(Y2)으로 배치되는, 계단 구조를 구성한다.

인접하는 두 단위 구조(30a)에 있어서, 고압측(X1)의 단위 구조(30a)의 저압측 핀(52)은 저압측(X2)의 단위 구조(30a)의 고압측 핀(51)이기도 하다. 또한, 단위 구조(30a)의 수는, 도 8 및 도 1의 래비린스 시일(130)과 같이 4여도 되고, 도 1의 래비린스 시일(30)과 같이 5여도 되고, 3 이하여도 되고, 6 이상이어도 된다. 각 단위 구조(30a)는 제2 실시 형태 내지 제5 실시 형태 중 어느 것과 같이 변형되어도 된다.

도 8에 나타내는 래비린스 시일(630)에 의한 효과는 다음과 같다.

[구성 6] 래비린스 시일(630)은 흐름 방향(X)으로 서로 인접하는 복수의 단위 구조(30a)를 구비한다. 복수의 단위 구조(30a) 각각은, 단차부(40), 고압측 핀(51), 저압측 핀(52) 및 환형 홈(70)을 구비한다.

상기 [구성 6]에 따라, 단위 구조(30a)가 하나만 마련되는 경우에 비해, 간극(25)에서의 유체의 누설을 보다 억제할 수 있다.

(변형예)

상기의 각 실시 형태는 다양하게 변형되어도 된다. 상기 실시 형태의 구성 요소의 일부가 마련되지 않아도 된다. 상기 실시 형태의 구성 요소의 수가 변경되어도 된다. 서로 다른 실시 형태의 구성 요소끼리가 조합되어도 된다. 예를 들어, 도 5에 나타내는 바와 같이, 호형부(370d)를 구비하는 환형 홈(70)에, 도 7에 나타내는 고압측 경사부(570a) 및 저압측 경사부(470b) 중 적어도 어느 것이 부가되어도 된다. 또한, 도 2에 나타내는 바와 같이 고압측 측면(70a)이 대향 방향(Y)과 일치하는 경우에, 도 7에 나타내는 바와 같이 단차부(540)가 대향 방향(Y)에 대하여 기울어져도 된다. 도 7에 나타내는 바와 같이 대향 방향(Y)에 대하여 기울어지는 고압측 경사부(570a)가 마련되는 경우에, 대향 방향(Y)에 대한 단차부(40)의 기울기는, 각도(θ2)와 상이해도 되고, 도 2에 나타내는 바와 같이 단차부(40)가 대향 방향(Y)과 일치해도 된다.

도 4에 나타내는 대향 방향(Y)에 대한 고압측 측면(52a)의 각도(α2)와, 대향 방향(Y)에 대한 저압측 측면(52b)의 각도가 상이해도 된다. 예를 들어, 도 2에 나타내는 바와 같이, 고압측 측면(52a)이 대향 방향(Y)으로 연장될 경우에, 도 4에 나타내는 바와 같이, 저압측 측면(52b)이 대향 방향(Y)에 대하여 경사져도 된다(도 1 참조).

대향 방향(Y) 및 흐름 방향(X)은, 회전축(A)에 대하여 기울어진 방향이어도 된다. 대향 방향(Y)은, 회전축(A)에 직교해도 된다. 흐름 방향(X)은, 회전축(A)과 평행이어도 된다.

본 출원은, 2016년 6월 22일자 일본 특허 출원 제2016-123329호에 기초하는 것이고, 그 내용은 여기에 참조로서 도입된다.

1: 회전 기계
10: 정지체(제1 부재 또는 제2 부재)
20: 회전체(제2 부재 또는 제1 부재)
25: 간극
30, 130, 230, 330, 430, 530, 630: 래비린스 시일
30a: 단위 구조
40, 540: 단차부
51: 고압측 핀
52: 저압측 핀
70: 환형 홈
370d: 호형부
470b: 저압측 경사부(경사부)
570a: 고압측 경사부(경사부)
X: 흐름 방향
X1: 고압측
X2: 저압측
Y: 대향 방향
Y1: 대향 방향 일방측
Y2: 대향 방향 타방측

Claims

제1 부재와,
상기 제1 부재에 대향하는 제2 부재와,
상기 제1 부재와 상기 제2 부재 사이에 형성되고, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재가 대향하는 방향에 직교하는 방향인 흐름 방향으로 고압측으로부터 저압측으로 유체가 흐르도록 구성되는 간극
을 구비하는 회전 기계에 마련되는 래비린스 시일이며,
상기 제1 부재와 상기 제2 부재가 대향하는 방향인 대향 방향에 있어서, 상기 제2 부재로부터 상기 제1 부재를 향하는 측을 대향 방향 일방측이라 하고,
대향 방향에 있어서, 상기 제1 부재로부터 상기 제2 부재를 향하는 측을 대향 방향 타방측이라 하며,
상기 제2 부재의 대향 방향 일방측 부분에 형성되는 단차부와,
상기 단차부보다도 고압측에 있어서의 상기 제1 부재의 대향 방향 타방측 부분으로부터 대향 방향 타방측으로 연장되는 고압측 핀과,
상기 단차부보다도 저압측에 있어서의 상기 제1 부재의 대향 방향 타방측 부분으로부터 대향 방향 타방측으로 연장되는 저압측 핀과,
상기 제2 부재의 대향 방향 일방측 부분에 형성되는 환형 홈
을 구비하고,
상기 단차부는, 상기 제2 부재 중 상기 단차부보다 고압측 부분보다도, 상기 제2 부재 중 상기 단차부보다 저압측 부분쪽이, 대향 방향 타방측에 배치되도록 구성되며,
상기 환형 홈은, 상기 단차부보다도 저압측이며 상기 저압측 핀보다도 고압측 영역의 적어도 일부에 배치되는,
래비린스 시일.
제1항에 있어서,
상기 환형 홈은, 상기 단차부의 위치로부터 저압측에 형성되는,
래비린스 시일.
제1항에 있어서,
상기 단차부와, 상기 환형 홈의 대향 방향 일방측 단부이며 저압측 단부 사이의 흐름 방향에 있어서의 거리를 L,
상기 단차부와, 상기 저압측 핀의 선단부이며 고압측 단부 사이의 흐름 방향에 있어서의 거리를 G
라고 할 때, 0.78 <G/L을 만족시키는,
래비린스 시일.
제2항에 있어서,
상기 단차부와, 상기 환형 홈의 대향 방향 일방측 단부이며 저압측 단부 사이의 흐름 방향에 있어서의 거리를 L,
상기 단차부와, 상기 저압측 핀의 선단부이며 고압 측단부 사이의 흐름 방향에 있어서의 거리를 G
라고 할 때, 0.78 <G/L을 만족시키는,
래비린스 시일.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 저압측 핀의 선단부는, 상기 저압측 핀의 기단부보다도 고압측에 배치되는,
래비린스 시일.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
대향 방향 및 흐름 방향 각각에 직교하는 방향으로부터 본 상기 환형 홈의 저부의 단면은, 대향 방향 타방측으로 돌출되는 호형인,
래비린스 시일.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 환형 홈은, 상기 환형 홈의 고압측 부분 및 저압측 부분 중 적어도 어느 것에 마련되는 경사부를 구비하고,
상기 경사부의 대향 방향 타방측 단부는, 상기 경사부의 대향 방향 일방측 단부보다도, 흐름 방향에 있어서의 상기 환형 홈의 중심측에 배치되는,
래비린스 시일.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
흐름 방향으로 서로 인접하는 복수의 단위 구조를 구비하고,
복수의 상기 단위 구조 각각은, 상기 단차부, 상기 고압측 핀, 상기 저압측 핀 및 상기 환형 홈을 구비하는,
래비린스 시일.