KR20240032091A

KR20240032091A - 축 시일 장치 및 회전 기계

Info

Publication number: KR20240032091A
Application number: KR1020247004217A
Authority: KR
Inventors: 고헤이 오자키; 마사야 가와노; 아즈미 요시다; 신타로 오쿠무라; 다츠로 후루쇼; 신 니시모토
Original assignee: 미츠비시 파워 가부시키가이샤
Priority date: 2022-03-04
Filing date: 2023-02-27
Publication date: 2024-03-08
Also published as: WO2023167133A1; JPWO2023167133A1; CN117836544A

Abstract

축 시일 장치는, 수용 홈를 가진 하우징과, 수용 홈에 수용된 시일체와, 수용 홈 내에서 하우징 및 시일체 중 어느 일방으로부터 타방을 향하여 축방향으로 돌출되는 볼록부를 구비한다. 시일체는, 환상 공간을, 축방향의 제1 측의 고압 영역과 축방향의 제2 측의 저압 영역으로 구획한다. 하우징은, 저압 영역과 수용 홈의 내부를 연통하는 연통부를 갖는다. 볼록부는, 대향면과 시일체 저압 측 측면의 사이를, 직경 방향의 외측의 제1 공간부와 직경 방향의 내측의 제2 공간부로 구획한다. 연통부는, 제1 공간부와 저압 영역을 연통하고 있다.

Description

축 시일 장치 및 회전 기계

본 개시는, 축 시일 장치 및 회전 기계에 관한 것이다.

본원은, 2022년 3월 4일에 일본에 출원된 특허출원 2022-033346호에 대하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

가스 터빈이나 증기 터빈 등의 회전 기계의 회전축 둘레에는, 고압 측으로부터 저압 측으로 흐르는 작동 유체의 누출량을 억제하기 위하여, 축 시일 장치가 배치되어 있다. 축 시일 장치는, 회전축과 회전축의 외주 측을 덮는 스테이터의 사이의 환상 공간을, 회전축이 뻗는 축방향으로 저압 영역 측과 고압 영역 측을 구획하도록 시일하고 있다.

예를 들면 특허문헌 1에는, 회전축을 중심으로 하여 둘레 방향으로 뻗는 환상 오목부가 형성된 하우징과, 회전축의 외주에 배치되고, 회전축의 직경 방향 외측의 부분이 환상 오목부에 수납되어 있는 시일체를 구비한 축 시일 장치가 개시되어 있다. 시일체는, 다수의 시일편이 각각의 두께 방향을 회전축의 둘레 방향을 향하여, 둘레 방향으로 적층되어 있다. 이와 같은 축 시일 장치는, 단면 홈형을 이루고, 하우징의 환상 오목부 내에서 시일체를 유지하는 유지 링과, 시일체의 고압 영역 측을 따라 배치된 고압 사이드 시일판과, 시일체의 저압 영역 측을 따라 배치된 저압 사이드 시일판을 구비하고 있다.

국제 공개공보 제2015/056343호

그러나, 특허문헌 1에 기재된 구성에서는, 하우징, 및 시일체 이외에, 유지 링, 저압 사이드 시일 등, 복수의 부품이 필요하다. 비용을 억제하기 위하여, 이들 부품을 삭감하려고 하면, 축 시일 장치에 있어서의 시일성이 저해될 가능성이 있다. 예를 들면, 저압 사이드 시일이나 유지 링을 생략하면, 고압 영역 측으로부터 하우징의 환상 오목부 내로 진입한 작동 유체가, 하우징과 시일체의 저압 영역 측의 간극을 직경 방향의 외측으로부터 내측을 향하여 흐르는 경우가 있다. 그 결과, 회전축의 외주면에 대하여 시일체의 직경 방향 내측의 선단부와, 회전축의 외주면의 사이에 발생하는 마찰이 과대해져, 시일체의 마모로 이어질 가능성이 있다.

본 개시는, 시일체의 마모를 억제하면서, 저비용화를 도모하는 것이 가능한 축 시일 장치 및 회전 기계를 제공한다.

본 개시에 관한 축 시일 장치는, 중심축 둘레로 회전 가능한 로터에 대하여 직경 방향의 외측에 간격을 두고 배치되어 상기 중심축 둘레의 둘레 방향으로 뻗고, 상기 직경 방향의 외측으로 파인 수용 홈을 가진 하우징과, 상기 둘레 방향으로 적층된 복수의 박판(薄板)을 가지며, 상기 직경 방향의 외측의 외주 단부가 상기 수용 홈에 수용되고, 상기 직경 방향의 내측의 내주 단부가 상기 하우징으로부터 상기 직경 방향의 내측으로 뻗어 상기 로터의 외주면에 슬라이딩 접촉 가능하게 된 시일체와, 상기 수용 홈 내에서 상기 하우징 및 상기 시일체 중 어느 일방으로부터 타방을 향하여 상기 중심축이 뻗는 축방향으로 돌출되는 볼록부를 구비하며, 상기 시일체는, 상기 로터와 상기 하우징의 사이의 환상 공간을, 상기 축방향의 제1 측의 고압 영역과 상기 축방향의 제2 측의 저압 영역으로 구획하고, 상기 시일체는, 상기 수용 홈 내에서는, 상기 축방향의 제2 측을 향하는 시일체 저압 측 측면을 가지며, 상기 하우징은, 상기 수용 홈의 일부를 형성하고, 상기 시일체 저압 측 측면에 대하여 상기 축방향으로 간격을 두고 대향하는 대향면과, 상기 저압 영역과 상기 수용 홈의 내부를 연통하는 연통부를 가지며, 상기 볼록부는, 상기 대향면 또는 상기 시일체 저압 측 측면에 형성되고, 상기 대향면과 상기 시일체 저압 측 측면의 사이를, 상기 직경 방향의 외측의 제1 공간부와 상기 직경 방향의 내측의 제2 공간부로 구획하며, 상기 연통부는, 상기 제1 공간부와 상기 저압 영역을 연통하고 있다.

본 개시에 관한 회전 기계는, 상기한 바와 같은 축 시일 장치를 구비한다.

본 개시의 축 시일 장치 및 회전 기계에 의하면, 시일체의 마모를 억제하면서, 저비용화를 도모할 수 있다.

도 1은 본 개시의 실시형태에 관한 회전 기계의 개략 구성도이다.
도 2는 로터의 축방향에서 본 축 시일 장치를 나타내는 도이다.
도 3은 본 개시의 제1 실시형태에 있어서의 축 시일 장치의 단면도이다.
도 4는 본 개시의 제1 실시형태의 제1 변형예에 있어서의 축 시일 장치의 단면도이다.
도 5는 도 4의 축 시일 장치의 하우징의 A-A 화살표도이다.
도 6은 본 개시의 제1 실시형태의 제2 변형예에 있어서의 축 시일 장치의 단면도이다.
도 7은 도 6의 축 시일 장치의 하우징의 B-B 화살표도이다.
도 8은 본 개시의 제2 실시형태에 있어서의 축 시일 장치의 단면도이다.
도 9는 도 8의 축 시일 장치의 하우징의 C-C 화살표도이다.
도 10은 본 개시의 제2 실시형태의 변형예에 있어서의 축 시일 장치의 단면도이다.
도 11은 본 개시의 제3 실시형태에 있어서의 축 시일 장치의 단면도이다.

(제1 실시형태)

이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 개시에 의한 축 시일 장치, 회전 기계를 실시하기 위한 형태를 설명한다. 그러나, 본 개시는 이들 실시형태에만 한정되는 것은 아니다.

(회전 기계의 구성)

도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 있어서의 회전 기계(1)는, 예를 들면 가스 터빈이다. 회전 기계(1)는, 압축기(2)와, 연소기(3)와, 터빈(4)과, 로터(5)와, 축 시일 장치(10A)를 갖고 있다.

압축기(2)는, 다량의 공기를 내부에 취입하여 압축한다. 연소기(3)는, 압축기(2)에서 압축된 공기에 연료를 혼합하여 연소시킨다. 터빈(4)은, 연소기(3)에서 발생시킨 연소 가스가 그 내부에 도입된다. 터빈(4)은, 도입된 연소 가스의 열 에너지를 회전 에너지로 변환하여, 로터(5)를 중심축(O) 둘레로 회전 운동시키는 동력을 발생한다. 로터(5)는, 중심축(O)이 뻗는 축방향(Da)으로 원주상으로 뻗어 있다. 로터(5)는, 터빈(4)의 회전 운동하는 동력의 일부를 압축기(2)에 전달하여, 압축기(2)를 구동한다.

보다 구체적으로는, 터빈(4)은, 동익(7b)과, 정익(6b)과, 케이싱(8)을 구비하고 있다. 동익(7b)은, 로터(5)에 대하여 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)에 배치되어 있다. 터빈(4)은, 동익(7b)에 연소 가스를 분사함으로써 연소 가스의 열 에너지를 기계적인 회전 에너지로 변환하여 동력을 발생시킨다. 케이싱(8)은, 축방향(Da)으로 뻗는 통상으로 형성되어 있다. 정익(6b)은, 케이싱(8)에 대하여 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)에 배치되어 있다. 동익(7b)과 정익(6b)은, 축방향(Da)으로 교대로 배열되어 있다. 동익(7b)은, 로터(5)의 축방향(Da)으로 흐르는 연소 가스의 압력을 받아 중심축(O) 둘레로 로터(5)를 회전시킨다. 로터(5)에 부여된 회전 에너지는, 축단으로부터 취출되어 이용된다.

또한, 이하의 설명의 편의상, 중심축(O)이 뻗어 있는 방향을 축방향(Da)으로 한다. 또, 중심축을 기준으로 한 로터(5)나 축 시일 장치(10A)에 있어서의 직경 방향을 간단히 직경 방향(Dr)으로 한다. 또, 이 직경 방향(Dr)에서 중심축(O)에 가까워지는 측을 직경 방향(Dr)의 내측(Dri), 이 직경 방향(Dr)에서 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)과는 반대 측을 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)으로 한다. 또, 중심축(O)을 중심으로 한 로터(5)나 축 시일 장치(10A)의 둘레 방향을 간단히 둘레 방향(Dc)으로 한다.

압축기(2)는, 로터(5)를 개재하여 터빈(4)과 동축으로 접속되어 있다. 압축기(2)는, 터빈(4)의 회전을 이용하여 바깥 공기를 압축하여 압축 공기를 생성한다. 압축기(2)는, 생성한 압축 공기를 연소기(3)에 공급한다. 압축기(2)는, 터빈(4)과 동일하게, 정익(6a)과, 동익(7a)과, 케이싱(9)을 구비하고 있다. 동익(7a)은, 로터(5)에 대하여 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)에 배치되어 있다. 케이싱(9)은, 축방향(Da)으로 통상으로 뻗어 있다. 정익(6a)은, 케이싱(9)에 대하여 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)에 배치되어 있다. 동익(7a)과 정익(6a)은, 로터(5)의 축방향(Da)으로 교대로 배열되어 있다.

(축 시일 장치의 구성)

축 시일 장치(10A)는, 고압 측으로부터 저압 측으로 누출되는 유체의 누출량을 저감시키기 위하여, 로터(5)와 로터(5)를 덮는 스테이터의 사이의 환상 공간을 시일하고 있다. 터빈(4)에 있어서는, 축 시일 장치(10A)는, 고압 측으로부터 저압 측으로 누출되는 연소 가스의 누출량을 저감시키기 위하여 배치되어 있다. 축 시일 장치(10A)는, 터빈(4)에 있어서, 터빈(4)의 정익(6b)과 로터(5)의 사이나, 터빈(4)의 케이싱(8)과 로터(5)의 사이에 배치되어 있다. 압축기(2)에 있어서는, 축 시일 장치(10A)는, 고압 측으로부터 저압 측으로 누출되는 압축 공기의 누출량을 저감시키기 위하여 배치되어 있다. 축 시일 장치(10A)는, 압축기(2)에 있어서, 압축기(2)의 정익(6a)과 로터(5)의 사이나, 압축기(2)의 케이싱(9)과 로터(5)의 사이에 배치되어 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 축 시일 장치(10A)는, 원호상으로 뻗는 복수(본 실시형태에서는 8개)의 분할체(11)를 갖고 있다. 축 시일 장치(10A)는, 분할체(11)가 둘레 방향(Dc)으로 나열됨으로써, 중심축(O) 둘레의 둘레 방향(Dc)으로 환상으로 형성되어 있다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 축 시일 장치(10A)의 각 분할체(11)는, 하우징(30A)과, 시일체(20)와, 심(38)과, 측판(40)과, 볼록부(50)를 구비하고 있다.

하우징(30A)은, 축 시일 장치(10A)에 있어서 외각(外殼)을 구성하고 있다. 하우징(30A)은, 로터(5)에 대하여 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)으로 간격을 두고 배치되어 있다. 하우징(30A)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 회전 기계(1)의 스테이터인 정익(6a, 6b), 동익(7a, 7b) 및 케이싱(8, 9)에 대하여 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)에 배치되어 있다. 하우징(30A)은, 정익(6a, 6b), 동익(7a, 7b) 및 케이싱(8, 9)의 일부로서 형성되어 있어도 되고, 별도 부재로서 형성되어 있어도 된다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 하우징(30A)은, 중심축(O) 둘레의 둘레 방향(Dc)으로 뻗어 있다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 하우징(30A)은, 시일체(20)의 일부를 수용하는 수용 홈(31)을 갖고 있다. 수용 홈(31)은, 하우징(30A)에 있어서 직경 방향(Dr)의 내측을 향하는 내주면(30f)으로부터, 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)으로 파여 있다. 수용 홈(31)은, 후술하는 시일체(20)의 본체부(22)를 수용하는 본체부 수용부(32)와, 시일체(20)의 두부(頭部)(23)를 수용하는 두부 수용부(33)를 갖고 있다.

본체부 수용부(32)는, 수용 홈(31)에 있어서 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)의 공간을 형성하고 있다. 본체부 수용부(32)는, 하우징(30A)의 내주면(30f)에서 개구되어 있다. 두부 수용부(33)는, 본체부 수용부(32)에 대하여 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)의 공간을 형성하고 있다. 두부 수용부(33)는, 본체부 수용부(32)와 이어져 있다. 두부 수용부(33)는, 본체부 수용부(32)에 대하여, 축방향(Da)의 양측으로 확장시켜 형성되어 있다. 이로써, 본체부 수용부(32) 및 두부 수용부(33)를 구비하는 수용 홈(31)은, 둘레 방향(Dc)에서 보았을 때에, 단면 T자상의 공간을 형성하고 있다.

시일체(20)는, 리프 시일을 구성하는 복수의 박판(21)을, 둘레 방향(Dc)으로 적층함으로써 형성되어 있다. 복수의 박판(21)은, 각각 금속판으로 형성되어 있다. 복수의 박판(21)은, 둘레 방향(Dc)으로 미소한 간극을 두고 배치되어 있다. 각 박판(21)은, 둘레 방향(Dc) 및 직경 방향에 직교하는 면을 따라 배치되어 있다. 축방향(Da)에서 보았을 때에, 각 박판(21)은, 중심축(O)을 중심으로 한 방사 방향(직경 방향(Dr))에 대하여, 기울어져 배치되어 있다. 각 박판(21)은, 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)으로부터 내측(Dri)을 향하여, 둘레 방향(Dc)의 타방 측으로부터 일방 측으로 경사하도록 뻗어 있다. 박판(21)은, 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)의 단부이고, 예를 들면 용접에 의하여 서로 접합되어 있다. 복수의 박판(21)으로 구성되는 시일체(20)는, 하나의 분할체(11)에 있어서, 전체적으로, 둘레 방향(Dc)으로 뻗고, 축방향(Da)에서 보았을 때에, 원호상으로 형성되어 있다.

시일체(20)는, 본체부(22)와, 두부(23)를 갖고 있다. 본체부(22)는, 둘레 방향(Dc)에서 보았을 때에, 축방향(Da)으로 일정한 폭 치수(W1)를 갖고 있다. 본체부(22)는, 폭 치수(W1)보다 길고 직경 방향(Dr)으로 뻗어 있다. 본체부(22)는, 둘레 방향(Dc)에서 보았을 때에, 축방향(Da)보다 직경 방향(Dr)으로 긴 직사각형상을 이루고 있다. 두부(23)는, 본체부(22)에 대하여 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)에 형성되어 있다. 두부(23)는, 본체부(22)와 일체로 형성되어 있다. 두부(23)는, 둘레 방향(Dc)에서 보았을 때에, 본체부(22)에 대하여 축방향(Da)의 양측으로 돌출되어 있다. 두부(23)는, 축방향(Da)에 있어서의 폭 치수(W2)가, 본체부(22)의 폭 치수(W1)보다 크다. 두부(23)는, 둘레 방향(Dc)에서 보았을 때에, 직경 방향(Dr)보다 축방향(Da)으로 긴 직사각형상을 이루고 있다.

시일체(20)는, 본체부(22)의 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)의 단부에, 축방향(Da)으로 파인 제1 오목부(24A) 및 제2 오목부(24B)를 갖고 있다. 본체부(22)의 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)의 단부는, 본체부(22)와 두부(23)의 경계에 가까운 단부이다. 제1 오목부(24A)는, 본체부(22)에 있어서 축방향(Da)의 제1 측(Da1)을 향하는 면에 형성되어 있다. 제1 오목부(24A)는, 축방향(Da)의 제2 측(Da2)으로 파여 형성되어 있다. 제2 오목부(24B)는, 본체부(22)에 있어서 축방향(Da)의 제2 측(Da2)을 향하는 면에 형성되어 있다. 제2 오목부(24B)는, 축방향(Da)의 제1 측(Da1)으로 파여 형성되어 있다. 제2 오목부(24B)는, 둘레 방향(Dc)에서 보았을 때에, 제1 오목부(24A)와 직경 방향(Dr)에 있어서 동일한 위치에 형성되어 있다. 따라서, 본체부(22)는, 둘레 방향(Dc)에서 보았을 때에, 제1 오목부(24A) 및 제2 오목부(24B)가 형성된 영역에서만, 축방향(Da)의 길이가 폭 치수(W1)보다 짧게 되어 있다.

이와 같은 시일체(20)는, 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)의 외주 단부(20t)가 수용 홈(31)에 수용되어 있다. 외주 단부(20t)는, 두부(23)의 직경 방향의 외측(Dro)의 단이다. 시일체(20)는, 본체부(22)의 대부분이 본체부 수용부(32)에 수용되고, 두부(23)가 두부 수용부(33)에 수용되어 있다. 시일체(20)는, 본체부(22)의 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)의 내주 단부(20s)가, 하우징(30A)의 내주면(30f)으로부터 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)으로 돌출되어 있다. 내주 단부(20s)는, 본체부(22)의 직경 방향의 내측(Dri)의 단이다. 이로써, 시일체(20)의 내주 단부(20s)는, 로터(5)의 외주면(5f)에 슬라이딩 접촉 가능하게 배치되어 있다. 즉, 복수의 박판(21)의 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)의 단이 로터(5)의 외주면(5f)에 슬라이딩 접촉 가능하게 배치되어 있다.

시일체(20)는, 로터(5)와 하우징(30A)의 사이의 환상 공간(100)을, 축방향(Da)의 제1 측(Da1)의 고압 영역(H)과, 축방향(Da)의 제2 측(Da2)의 저압 영역(L)으로 구획하도록 시일하고 있다. 고압 영역(H)은, 저압 영역(L)에 비하여 압력이 높은 영역이다. 또한, 축방향(Da)에 있어서의 고압 영역(H)과 저압 영역(L)의 위치는, 축 시일 장치(10A)가 배치되는 위치에 따라 상이한 경우가 있다. 따라서, 축 시일 장치(10A)에 있어서의 축방향(Da)의 제1 측(Da1)(시일체(20)에 대하여 고압 영역(H)이 위치하고 있는 측) 및 제2 측(Da2)(시일체(20)에 대하여 저압 영역(L)이 위치하고 있는 측)은, 회전 기계(1)를 기준으로 보았을 때에는, 도 3과는 반대가 되는 경우가 있다.

본체부(22)는, 수용 홈(31) 내에 있어서, 축방향(Da)의 제1 측(Da1)을 향하는 시일체 고압 측 측면(22f)과, 축방향(Da)의 제2 측(Da2)을 향하는 시일체 저압 측 측면(22g)을 갖고 있다. 또한, 시일체 고압 측 측면(22f) 및 시일체 저압 측 측면(22g)은, 실제로는, 복수의 박판(21)의 측면이 집합한 영역이며, 하나의 연속된 면은 아니다.

또, 시일체(20)가 수용되어 있는 수용 홈(31)은, 시일체 저압 측 측면(22g)에 대하여 축방향(Da)의 제2 측(Da2)으로 간격을 두고 대향하는 저압 측 대향면(대향면)(32g)을 갖고 있다. 즉, 저압 측 대향면(32g)은, 축방향(Da)의 제1 측(Da1)을 향하는 면이다. 저압 측 대향면(32g)에 있어서의 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)의 단부(32s)는, 하우징(30A)에 있어서 로터(5)에 가장 직경 방향(Dr)으로 가까운 위치가 되도록, 내주면(30f)으로부터 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)으로 돌출된 위치에 배치되어 있다.

또한, 수용 홈(31)은, 시일체 고압 측 측면(22f)에 대하여 축방향(Da)의 제1 측(Da1)으로 간격을 두고 대향하는 고압 측 대향면(32f)을 갖고 있다. 즉, 고압 측 대향면(32f)은, 축방향(Da)의 제2 측(Da2)을 향하는 면이다. 고압 측 대향면(32f)에 있어서의 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)의 단부(32a)는, 하우징(30A)에 있어서 로터(5)에 가장 직경 방향(Dr)으로 가까운 위치가 되도록, 내주면(30f)으로부터 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)으로 돌출된 위치에 배치되어 있다. 본 실시형태에서는, 고압 측 대향면(32f)의 단부(32a)는, 저압 측 대향면(32g)의 단부(32s)와 직경 방향(Dr)에 있어서 거의 동일한 위치에 배치되어 있다.

저압 측 대향면(32g) 및 고압 측 대향면(32f)은, 수용 홈(31)의 내주면의 일부를 형성한다. 보다 구체적으로는, 저압 측 대향면(32g) 및 고압 측 대향면(32f)은, 본체부 수용부(32)의 일부를 형성하고 있다. 시일체(20)의 본체부(22)는, 수용 홈(31)의 저압 측 대향면(32g) 및 고압 측 대향면(32f)의 쌍방에 대하여, 축방향(Da)으로 간극을 두고 배치되어 있다. 시일체(20)에 있어서, 두부(23)는, 시일체 고압 측 측면(22f) 및 시일체 저압 측 측면(22g)보다 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)에 형성되어 있다.

또, 두부(23)가 수용되는 두부 수용부(33)는, 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)을 향하는 외주 접촉면(33h)을 갖고 있다. 두부(23)는, 두부 수용부(33) 내에 있어서, 외주 접촉면(33h)에 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)으로부터 접촉하고 있다. 외주 접촉면(33h)은, 본체부 수용부(32)에 대하여 축방향(Da)의 양측으로 펼쳐지는 부분에 형성되어 있다. 즉, 외주 접촉면(33h)은, 둘레 방향(Dc)에서 보았을 때에, 저압 측 대향면(32g)의 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)의 단부로부터 축방향(Da)의 제2 측(Da2)을 향하여 뻗어 있다.

심(38)은, 박판상의 부재이다. 심(38)은, 두부(23)에 대하여 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)에 배치되어 있다. 심(38)은, 직경 방향(Dr)이 두께 방향이 되는 방향으로, 두부 수용부(33) 내에 배치되어 있다. 심(38)은, 두부(23)에 대하여 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)에 배치되어 있다. 심(38)은, 직경 방향(Dr)으로 필요에 따라 복수(본 실시형태에서는, 예를 들면 5매)가 적층되어 있다. 심(38)은, 두부 수용부(33) 내에서, 두부(23)의 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)으로의 이동을 규제하고 있다. 복수의 심(38)에 의하여, 시일체(20)는, 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)으로 일정 치수 이상 이동하는 것이 규제되어 있다.

측판(40)은, 시일체(20)에 대하여 축방향(Da)의 제1 측(Da1)에 배치되어 있다. 본 실시형태의 측판(40)은, 시일체(20)에 대하여 축방향(Da)의 제1 측(Da1)에만, 1매만 배치되어 있다. 측판(40)은, 수용 홈(31) 내에서 시일체 고압 측 측면(22f)을 따라 배치되어 있다. 측판(40)은, 둘레 방향(Dc) 및 직경 방향(Dr)으로 뻗어 있다. 측판(40)에 있어서의 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)의 단부(40a)는, 고압 측 대향면(32f)에 있어서의 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)의 단부(32a)와, 직경 방향(Dr)으로 거의 동일한 위치에 배치되어 있다. 측판(40)은, 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)에, 제1 오목부(24A)에 결합하는 결합 볼록부(41)를 갖고 있다. 결합 볼록부(41)는, 측판(40)에 있어서, 축방향(Da)의 제2 측(Da2)으로 돌출되는 영역이다. 결합 볼록부(41)는, 측판(40)에 있어서, 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)의 단부를 포함하도록 형성되어 있다.

볼록부(50)는, 하우징(30A) 및 시일체(20)의 사이에서, 시일체(20)의 축방향(Da)의 제2 측(Da2)으로의 이동을 규제한다. 수용 홈(31) 내에서, 하우징(30A) 및 시일체(20) 중 어느 일방에는, 볼록부(50)가 형성되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 볼록부(50)는, 예를 들면, 하우징(30A)의 저압 측 대향면(32g)에 형성되어 있다. 볼록부(50)는, 저압 측 대향면(32g)으로부터, 축방향(Da)의 제1 측(Da1)으로 돌출되어 있다. 볼록부(50)는, 둘레 방향(Dc)으로 뻗어 있다. 볼록부(50)는, 둘레 방향(Dc)에서 보았을 때에, 저압 측 대향면(32g)에 있어서, 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)의 단부(32s)보다 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)에 배치되어 있다. 볼록부(50)는, 둘레 방향(Dc)에서 보았을 때에, 측판(40)에 있어서의 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)의 단부(40a)보다 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)에 배치되어 있다. 따라서, 볼록부(50)는, 시일체 저압 측 측면(22g)에 충돌함으로써, 시일체(20)의 축방향(Da)의 제2 측(Da2)으로의 이동을 규제하고 있다.

또한, 이 볼록부(50)는, 시일체(20)에 형성되어도 된다. 그 경우, 볼록부(50)는, 시일체(20)의 시일체 저압 측 측면(22g)에 형성되고, 축방향(Da)의 제2 측(Da2)으로 돌출된다. 그리고, 볼록부(50)는, 저압 측 대향면(32g)에 충돌함으로써, 시일체(20)의 축방향(Da)의 제2 측(Da2)으로의 이동을 규제하게 된다.

또, 볼록부(50)에 의하여, 수용 홈(31) 내에 있어서, 저압 측 대향면(32g)과 시일체 저압 측 측면(22g)의 사이가, 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)의 제1 공간부(201)와, 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)의 제2 공간부(202)로 구획되어 있다. 제1 공간부(201)는, 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)이고, 두부 수용부(33)와 인접하는 공간이다. 제2 공간부(202)는, 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)이고 저압 영역(L)과 연통하고 있는 공간이다.

여기에서, 제1 공간부(201)의 축방향(Da)에 있어서의 치수(S1)는, 본 실시형태에서는, 예를 들면 0.1~0.3mm로 설정했다.

제2 공간부(202)의 축방향(Da)에 있어서의 치수(S3)는, 제1 공간부(201)의 치수(S1)에 대하여, 예를 들면 2.0배~4.0배로 하는 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는, 치수(S3)는, 예를 들면 0.2~0.6mm로 설정했다.

또, 제2 공간부(202)의 직경 방향(Dr)에 있어서의 치수(S4)는, 축 시일 장치(10A)의 크기에 관계없이, 일정한 값인 것이 바람직하다. 치수(S4)는, 예를 들면, 설곗값 5.0mm 정도로 한 경우, 설곗값에 대하여 10~30% 정도의 증감하는 범위에 들어가 있는 것이 바람직하다. 따라서, 본 실시형태에서는, 치수(S4)는, 예를 들면 약 2~8mm로 설정했다.

또, 제1 공간부(201)의 직경 방향(Dr)에 있어서의 치수(S2)는, 본체부(22)의 직경 방향(Dr)의 길이(도 3에 있어서의 본체부(22)와 두부(23)의 접속 위치부터 내주 단부(20s)까지의 길이)에 대하여, 70~90% 정도인 것이 바람직하다. 또, 직경 방향(Dr)에 있어서의 치수(S4)는, 본체부(22)의 직경 방향(Dr)의 길이에 대하여, 10~30% 정도인 것이 바람직하다.

하우징(30A)은, 저압 영역(L)과 수용 홈(31)의 내부를 연통하는 연통부(60A)를 더 갖고 있다. 연통부(60A)는, 제1 공간부(201)와 저압 영역(L)을 연통하고 있다. 본 실시형태에 있어서, 연통부(60A)는, 일단(一端)이 저압 측 대향면(32g)에서 개구되고, 타단(他端)이 저압 영역(L)에 면하는 하우징(30A)의 외면에서 개구되도록 형성된 연통 구멍(61)을 적어도 하나 갖고 있다. 연통 구멍(61)은, 볼록부(50)에 대하여 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)으로 저압 측 대향면(32g)과 이어져 있다. 본 실시형태에 있어서, 연통 구멍(61)은, 축방향(Da)의 제1 측(Da1)으로부터 제2 측(Da2)을 향함에 따라, 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)을 향하도록 경사져 뻗어 있다. 연통 구멍(61)은, 저압 측 대향면(32g)에 대하여 하나만 형성되어 있다. 또한, 연통 구멍(61)은, 경사져 뻗은 형상인 것에 한정되는 것은 아니다. 연통 구멍(61)은, 축방향(Da)의 제1 측(Da1)으로부터 제2 측(Da2)을 향하여 중심축(O)과 평행하게 뻗어 있어도 된다.

(작용 효과)

상기 구성의 축 시일 장치(10A) 및 회전 기계(1)에서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 고압 영역(H)인 시일체(20)에 대하여 축방향(Da)의 제1 측(Da1)의 영역에, 고압의 작동 유체가 존재하고 있다. 그리고, 저압 영역(L)인 시일체(20)에 대하여 축방향(Da)의 제2 측의 영역은, 고압 영역(H)에 비하여 압력이 낮은 상태가 되어 있다. 따라서, 시일체(20)를 구성하는 박판(21)끼리의 약간의 간극을 통과하고, 축방향(Da)에 있어서 고압 영역(H)으로부터, 박판(21)끼리의 사이를 통과하여 저압 영역(L)으로 향하는 작동 유체의 흐름이 발생한다.

또한, 볼록부(50)에 의하여, 저압 측 대향면(32g)과 시일체 저압 측 측면(22g)의 사이가, 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)의 제1 공간부(201)와 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)의 제2 공간부(202)로 구획된다. 제2 공간부(202)는, 저압 영역(L)과 이어져 있고, 저압 영역(L)과 동등한 저압이 되어 있다. 그리고, 연통부(60A)에 의하여, 저압 영역(L)과 제1 공간부(201)가 연통함으로써, 제1 공간부(201)도, 저압 영역(L)과 동등한 저압이 된다. 이 때문에, 제1 공간부(201) 및 제2 공간부(202)는, 축방향(Da)으로 시일체(20)를 사이에 두어 위치하는 고압 영역(H)에 대하여, 압력차가 발생하고 있다. 이로써, 고압 영역(H)으로부터 저압 영역(L)을 향하는 흐름으로서, 제1 공간부(201)를 향하는 작동 유체의 제1 흐름(F1)과, 제2 공간부(202)를 향하는 작동 유체의 제2 흐름(F2)이 발생한다.

여기에서, 고압 영역(H)으로부터 제1 공간부(201)를 향하는 작동 유체의 제1 흐름(F1)은, 제2 흐름(F2)에 비하여, 축방향(Da)의 제1 측(Da1)으로부터 제2 측(Da2)을 향함에 따라, 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)을 향하도록 경사져 흐르게 된다. 이 제1 흐름(F1)에 의하여, 시일체(20)가 로터(5)의 외주면(5f)에 대하여, 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)으로 약간 뜨도록 압압된다. 이로써, 시일체(20)의 내주 단부(20s)가 로터(5)의 외주면(5f)과 강하게 접촉해 버리는 것이 억제된다. 따라서, 시일체(20)의 마모가 억제된다.

또한, 제2 공간부(202)는, 로터(5)의 외주면(5f)에 가까운 위치에서 저압 영역(L)과 이어지도록 형성된다. 그 때문에, 고압 영역(H)으로부터 제2 공간부(202)를 향하는 작동 유체의 제2 흐름(F2)은, 제1 흐름(F1)에 비하여, 로터(5)의 외주면(5f)을 따르도록, 축방향(Da)의 제1 측(Da1)으로부터 제2 측(Da2)으로 비교적 똑바로 흐르게 된다. 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)을 향하여 경사져 흐르는 제1 흐름(F1)과, 제1 흐름(F1)과는 상이한 방향을 향하는 제2 흐름(F2)에 의하여, 시일체(20)의 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)으로 부상하는 힘을 충분히 확보할 수 있다. 이로써, 시일체(20)의 내주 단부(20s)가 로터(5)의 외주면(5f)과 강하게 접촉해 버리는 것이 보다 안정적으로 억제된다. 따라서, 시일체(20)의 마모가 보다 효과적으로 억제된다.

또, 볼록부(50)가 시일체(20)에 충돌함으로써, 시일체(20)가 축방향(Da)의 제2 측(Da2)으로 이동하는 것이 억제된다. 이로써, 시일체(20)가, 수용 홈(31) 내에서 자세가 붕괴되는 것이 억제된다. 그 결과, 수용 홈(31)으로 시일체(20)가 기울어져 버려, 고압 영역(H)으로부터 수용 홈(31) 내를 통과하여 제1 공간부(201)와 이어지는 것 같은 간극이 형성되는 것이 억제된다. 따라서, 고압 영역(H)으로부터 수용 홈(31) 내에서 시일체(20)를 두부 수용부(33)로부터 침입하여 제1 공간부(201)에 도달하는 작동 유체의 흐름이 발생하는 것이 억제된다. 그 결과, 유지 링이나 저압 사이드 시일 등의 다른 부재를 구비하지 않고, 축 시일 장치(10A)를 구성하는 부품 개수를 억제한 경우이더라도, 시일체(20)의 주위에서의 작동 유체의 흐름을 적절히 유지할 수 있다. 이로써, 시일체(20)의 마모를 억제하면서, 부품 개수를 삭감하여 저비용화를 도모하는 것이 가능해진다. 또한, 이와 같은 축 시일 장치(10A)를 구비함으로써, 시일체(20)의 마모를 억제하면서, 저비용화를 도모할 수 있는 회전 기계(1)를 제공하는 것이 가능해진다.

또한, 볼록부(50)는, 시일체 고압 측 측면(22f)을 따라 배치된 측판(40)의 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)의 단부(40a)에 대하여, 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)에 배치되어 있다. 이로써, 제1 공간부(201)는, 측판(40)의 단부(40a)보다, 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)에 형성되게 된다. 그 때문에, 입구인 고압 영역(H)에 대하여, 제1 공간부(201)는, 크게 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)에 위치하게 된다. 따라서, 고압 영역(H)으로부터 제1 공간부(201)를 향하는 작동 유체의 제1 흐름(F1)은, 보다 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)을 향하는 것 같은 흐름으로 된다. 그 결과, 제1 흐름(F1)에 의한 시일체(20)를 로터(5)의 외주면(5f)에 대하여 부상하는 힘이 강해진다. 이로써, 시일체(20)의 내주 단부(20s)가 로터(5)의 외주면(5f)과 강하게 접촉해 버리는 것이 보다 안정적으로 억제된다. 따라서, 시일체(20)의 마모가 보다 효과적으로 억제된다.

또, 볼록부(50)는, 저압 측 대향면(32g)에 형성되어 있다. 이로써, 시일체 저압 측 측면(22g)이, 저압 측 대향면(32g)에 형성된 볼록부(50)에 충돌함으로써, 시일체(20)의 축방향(Da)의 제2 측(Da2)으로의 이동이 규제된다. 따라서, 수용 홈(31) 내에서 시일체(20)의 자세가 붕괴되는 것을 억제할 수 있다. 또, 볼록부(50)를 하우징(30A)에 형성함으로써, 시일체(20)를 구성하는 복수의 박판(21)의 형상이 복잡화되는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 시일체(20)를 저비용으로 제작할 수 있다.

또, 연통부(60A)는, 일단이 저압 측 대향면(32g)에서 개구되고, 타단이 저압 영역(L)에 면하는 하우징(30A)의 외면에서 개구되도록 형성된 연통 구멍(61)을 갖고 있다. 이로써, 제1 공간부(201)는, 연통 구멍(61)을 통과하여, 저압 영역(L)에 연통한다. 따라서, 제1 공간부(201) 내의 압력을, 단순한 구조로, 저압 영역(L)과 동등하게 할 수 있다.

또, 시일체(20)의 두부(23)가, 두부 수용부(33)의 외주 접촉면(33h)에 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)으로부터 접촉하고 있다. 시일체(20)는, 볼록부(50)뿐만 아니라, 두부(23)에 의해서도, 수용 홈(31) 내에서의 자세가 유지된다. 그 때문에, 수용 홈(31)으로 시일체(20)가 기울어져 버려, 고압 영역(H)으로부터 수용 홈(31) 내를 통과하여 제1 공간부(201)와 이어지는 것 같은 간극이 형성되는 것이 억제된다. 또한, 두부(23)가, 두부 수용부(33)의 외주 접촉면(33h)에 접촉하고 있음으로써, 고압 영역(H)으로부터, 두부 수용부(33)를 통과해온 높은 압력의 작동 유체가 제1 공간부(201)로 유입되는 것도 억제된다. 이로써, 고압 영역(H)으로부터 수용 홈(31) 내에서 시일체(20)를 두부 수용부(33)로부터 침입하여 제1 공간부(201)에 도달하는 작동 유체의 흐름이 발생하는 것이 보다 안정적으로 억제된다.

(제1 실시형태의 제1 변형예)

또한, 상기 제1 실시형태에 있어서, 연통부(60A)로서, 하나의 연통 구멍(61)만을 갖도록 구성되었지만, 연통부의 구성은 이와 같은 구조에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 축 시일 장치(10B)의 하우징(30B)은, 연통부(60B)로서, 복수의 연통 구멍(62)을 구비하고 있다. 각 연통 구멍(62)은, 예를 들면, 축방향(Da)으로 뻗음으로써, 일단이 저압 측 대향면(32g)에서 개구되고, 타단이 저압 영역(L)에 면하는 하우징(30B)의 외면에서 개구되어 있다. 이 경우, 도 5에 나타내는 바와 같이, 연통 구멍(62)은, 볼록부(50)에 대하여 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)으로, 둘레 방향(Dc)으로 등간격을 두고 형성되어 있다. 또한, 연통 구멍(62)은, 축방향(Da)의 제1 측(Da1)으로부터 제2 측(Da2)을 향하여 중심축(O)과 평행하게 뻗은 형상인 것에 한정되는 것은 아니다. 복수의 연통 구멍(62)은, 축방향(Da)의 제1 측(Da1)으로부터 제2 측(Da2)을 향함에 따라, 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)을 향하도록 경사져 뻗어 있어도 된다.

이로써, 제1 공간부(201)는, 일단이 저압 측 대향면(32g)에서 개구되고, 타단이 저압 영역(L)에 면하는 하우징(30B)의 외면에서 개구되는 복수의 연통 구멍(62)을 통과하여, 저압 영역(L)으로 이어진다. 따라서, 상기 제1 실시형태와 동일하게, 제1 공간부(201) 내의 압력을, 저압 영역(L)과 동등하게 할 수 있다. 또한, 제1 공간부(201)는 복수의 연통 구멍(62)에 의하여 저압 영역(L)으로 이어짐으로써, 하나의 연통 구멍(61)으로 제1 공간부(201)가 저압 영역(L)과 이어지는 경우에 비하여, 제1 공간부(201) 내에서의 압력의 불균일이 발생하는 것이 억제된다. 이로써, 제1 공간부(201) 내를 균일한 압력 상태로 저압으로 할 수 있다.

(제1 실시형태의 제2 변형예)

또, 도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 축 시일 장치(10C)의 하우징(30C)은, 연통부(60C)로서, 연통 홈(63)을 구비하고 있다. 연통 홈(63)은, 볼록부(50)를 직경 방향(Dr)으로 관통하여, 제1 공간부(201)와 제2 공간부(202)를 연통하도록 형성되어 있다. 이와 같은 연통 홈(63)은, 둘레 방향(Dc)으로 간격을 두고 복수 형성되어 있다.

이로써, 제1 공간부(201)는, 볼록부(50)를 직경 방향(Dr)으로 관통하는 연통 홈(63)을 통과하여, 제2 공간부(202)에 연통한다. 제2 공간부(202)는, 저압 영역(L)과 이어져 있다. 따라서, 제1 공간부(201)는, 제2 공간부(202)를 개재하여, 간접적으로 저압 영역(L)과 이어진다. 따라서, 상기 제1 실시형태와 동일하게, 제1 공간부(201) 내의 압력을, 저압 영역(L)과 동등하게 할 수 있다. 또한, 볼록부(50)로부터 파인 홈으로서 연통 홈(63)을 형성함으로써, 연통 구멍(61이나 62)과 같이, 하우징(30A)을 관통하는 관통 구멍을 형성하는 것보다 가공이 용이해진다. 따라서, 연통부(60C)를 보다 간이적으로 형성할 수 있다.

또한, 제2 공간부(202)는 복수의 연통 홈(63)에 의하여 저압 영역(L)으로 이어짐으로써, 하나의 연통 홈(63)으로 제2 공간부(202)가 저압 영역(L)과 이어지는 경우에 비하여, 제1 공간부(201) 내에서의 압력의 불균일이 발생하는 것이 억제된다. 이로써, 제1 공간부(201) 내를 균일한 압력 상태로 저압으로 할 수 있다.

또한, 연통 홈(63)은, 둘레 방향(Dc)으로 간격을 두고 복수 형성되는 구조에 한정되는 것은 아니다. 연통 홈(63)은, 볼록부(50)에 대하여 하나만이 형성되어 있어도 된다.

(제2 실시형태)

다음으로, 본 개시에 관한 축 시일 장치(10D)의 제2 실시형태에 대하여 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 제2 실시형태에 있어서는, 상기 제1 실시형태와 공통되는 구성에 대해서는 도면 내에 동일 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다. 제2 실시형태에서는, 외주 볼록부(70)를 갖는 점에서 제1 실시형태와 상이하다.

도 8 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 제2 실시형태의 축 시일 장치(10D)의 하우징(30D)은, 외주 볼록부(70)를 더 구비하고 있다. 외주 볼록부(70)는, 볼록부(50)에 대하여 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)에 배치되어 있다. 외주 볼록부(70)는, 저압 측 대향면(32g)에 있어서, 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)의 단부에 형성되어 있다. 외주 볼록부(70)는, 저압 측 대향면(32g)으로부터 축방향(Da)의 제1 측(Da1)으로 돌출되어 형성되어 있다. 외주 볼록부(70)는, 저압 측 대향면(32g)에 대하여 볼록부(50)와 동일한 돌출량으로 축방향(Da)으로 돌출되어 있다. 외주 볼록부(70)는, 축방향(Da)의 제1 측(Da1)을 향하는 제1 면(70a)을 갖고 있다. 제1 면(70a)은, 시일체(20)의 시일체 저압 측 측면(22g)에 충돌하고 있다. 또, 외주 볼록부(70)는, 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)을 향하는 제2 면(70b)을 갖고 있다. 제2 면(70b)은, 시일체(20)의 두부(23)에 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)으로부터 충돌하고 있다. 즉, 제2 면(70b)은, 외주 접촉면(33h)과 연속되는 면을 형성하고 있다.

제2 실시형태에 있어서, 제1 공간부(201)는, 볼록부(50)의 직경 방향(Dr)의 외측(Dro) 또한 외주 볼록부(70)의 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)에 형성되어 있다.

또, 도 9에 나타내는 바와 같이, 축 시일 장치(10D)를 구성하는 복수의 분할체(11)에 있어서, 둘레 방향(Dc)으로 인접하는 분할체(11)끼리의 사이에는, 이음매(J)가 형성되어 있다. 이음매(J)는, 축방향(Da)에서 보았을 때에, 직경 방향(Dr)으로 기울어져 직선상으로 뻗어 있다. 실시형태에 있어서, 인접하는 분할체(11)끼리의 이음매(J)는, 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)으로부터 외측(Dro)을 향하여 둘레 방향(Dc)의 일방 측으로부터 타방 측으로 경사져 뻗어 있다.

축 시일 장치(10D)는, 축방향(Da)에서 보았을 때, 인접하는 분할체(11)의 이음매(J)와 겹치는 영역에, 이음매 볼록부(90)가 형성되어 있다. 이음매 볼록부(90)는, 둘레 방향(Dc)으로 인접하는 분할체(11) 중, 일방의 분할체(제1 분할체)(11A)와, 타방의 분할체(제2 분할체)(11B)에 각각 형성되어 있다. 일방의 분할체(11A)에 형성된 이음매 볼록부(90A), 타방의 분할체(11B)에 형성된 이음매 볼록부(90B)는, 각각, 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)으로부터 외측(Dro)을 향하여 이음매(J)를 따라 뻗어 있다. 이음매 볼록부(90)는, 볼록부(50), 외주 볼록부(70)와 동일하게, 저압 측 대향면(32g)으로부터 축방향(Da)의 제1 측(Da1)을 향하여 돌출되어 있다. 여기에서, 볼록부(50), 외주 볼록부(70), 및 이음매 볼록부(90)는, 저압 측 대향면(32g)으로부터 축방향(Da)의 제1 측(Da1)으로의 돌출 치수가 동일한 것이 바람직하다. 또, 축방향(Da)에서 보았을 때에, 볼록부(50)와 이음매 볼록부(90)의 접속 부분이나, 외주 볼록부(70) 및 이음매 볼록부(90)의 접속 부분에는, 매끄러운 곡면을 형성하는 R부(95)가 형성되어 있어도 된다.

또한, 이음매 볼록부(90)가 형성되어 있는 경우에, 볼록부(50) 및 외주 볼록부(70)의 양방이 형성된 구조인 것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 이음매 볼록부(90)가 형성되어 있어도, 외주 볼록부(70)가 형성되어 있지 않고, 볼록부(50)만이 형성된 구조로 되어 있어도 된다.

상기와 같은 구성에서는, 볼록부(50)와 외주 볼록부(70)가, 시일체 저압 측 측면(22g)에 충돌한다. 이로써, 시일체(20)는, 볼록부(50)뿐만 아니라, 볼록부(50)에 대하여 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)에 배치된 외주 볼록부(70)에 의해서도, 수용 홈(31) 내에서 자세가 유지된다. 직경 방향(Dr)으로 떨어진 볼록부(50) 및 외주 볼록부(70)의 2개소에서 자세가 유지됨으로써, 시일체(20)를 수용 홈(31) 내에서 보다 안정된 자세로 유지할 수 있다.

또, 외주 볼록부(70)가, 시일체 저압 측 측면(22g)에 충돌하는 제1 면(70a)과, 시일체(20)의 두부(23)에 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)으로부터 충돌하는 제2 면(70b)을 갖고 있다. 이 때문에, 고압 영역(H)으로부터 두부 수용부(33)를 통과하고 나서 시일체(20)를 침입하도록 제1 공간부(201)에 도달하는 작동 유체를 제1 면(70a) 및 제2 면(70b)의 2개소에서 막을 수 있다. 따라서, 제1 공간부(201)를 저압 상태로 안정적으로 유지할 수 있다.

또, 분할체(11)끼리의 이음매(J)의 부분에 이음매 볼록부(90)가 형성되어 있다. 이로써, 둘레 방향(Dc)으로 인접하는 분할체(11)의 각각에 있어서, 제1 공간부(201)는, 분할체(11)의 이음매(J)의 부분으로 이어지지 않는 상태(연통하지 않는 상태)가 된다. 이로써, 제1 공간부(201) 내의 작동 유체가 이음매(J)로부터 하우징(30D)의 외부로 누출되어 버리는 것이 억제된다. 그 결과, 제1 공간부(201) 내의 압력 상태가, 분할체(11)의 이음매(J)에 의하여 변동되어 버리는 것이 억제된다.

또, 볼록부(50)와 이음매 볼록부(90)의 접속 부분이나, 외주 볼록부(70) 및 이음매 볼록부(90)의 접속 부분에는, 매끄러운 곡면을 형성하는 R부(95)가 형성되어 있다. 그 결과, 볼록부(50) 및 외주 볼록부(70)에 대하여 이음매 볼록부(90)를 형성할 때의 공구의 제약을 적게 할 수 있다. 그 결과, 볼록부(50), 외주 볼록부(70), 및 이음매 볼록부(90)가 일체로 형성되기 쉬워진다.

(제2 실시형태의 변형예)

또한, 상기 제2 실시형태에 있어서, 외주 볼록부(70)는, 시일체 저압 측 측면(22g)에 충돌하는 위치에 형성되어 있었지만, 외주 볼록부의 구조는 이와 같은 구조에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 도 10에 나타내는 바와 같이, 축 시일 장치(10E)의 하우징(30E)에 있어서, 외주 볼록부(71)를, 시일체(20)의 제2 오목부(24B) 내에 삽입하도록 해도 된다. 이 경우, 시일체(20)가 축방향(Da)의 제2 측(Da2)으로 이동한 경우, 외주 볼록부(71)의 선단부가 제2 오목부(24B) 내에서 시일체(20)의 본체부(22)에 충돌한다.

(제3 실시형태)

다음으로, 본 개시에 관한 축 시일 장치의 제3 실시형태에 대하여 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 제2 실시형태에 있어서는, 상기 제1 실시형태 및 제2 실시형태와 공통되는 구성에 대해서는 도면 내에 동일 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다. 제3 실시형태에서는, 부세 부재(80)를 더 구비하는 점에서 제1 실시형태와 상이하다.

도 11에 나타내는 바와 같이, 제3 실시형태의 축 시일 장치(10F)는, 하우징(30F) 내에, 시일체(20)를 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)으로 부세하는 부세 부재(80)를 더 구비한다. 부세 부재(80)는, 수용 홈(31)의 두부 수용부(33)의 내부에 배치되어 있다. 부세 부재(80)는, 예를 들면, 코일 스프링으로 이루어지는 부세 부재 본체(81)와, 부세 부재 본체(81)를 고정하는 고정 부재(82)를 구비하고 있다.

부세 부재 본체(81)는, 두부 수용부(33) 내에서 개구되도록, 두부 수용부(33)에 대하여 직경 방향(Dr)으로 파이도록 하우징(30F)에 형성된 삽입 구멍(30h) 내에 수납되어 있다. 고정 부재(82)는, 삽입 구멍(30h)에 형성된 암나사부에 체결됨으로써, 하우징(30F)에 체착 고정되어 있다. 부세 부재 본체(81)는, 고정 부재(82)와 심(38)의 사이에 압축 상태로 사이에 끼워짐으로써, 하우징(30F)에 대하여, 시일체(20)를 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)으로 부세하고 있다.

이와 같은 부세 부재(80)를 구비함으로써, 시일체(20)는, 로터(5)의 외주면(5f)을 향하여 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)으로 눌린 상태가 된다. 그 결과, 시일체(20)를 수용 홈(31)에 수용했을 때에, 시일체(20)의 내주 단부(20s)와 로터(5)의 외주면(5f)이 접촉했을 때의 반력으로, 시일체(20)가 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)으로 과도하게 이동해 버리는 것이 억제된다. 이로써, 압축기(2)나 터빈(4)의 운전 중에, 시일체(20)의 내주 단부(20s)와 로터(5)의 외주면(5f)의 사이의 간극이 과도하게 커져 버리는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 시일체(20)의 내주 단부(20s)가 로터(5)의 외주면(5f)에 적절히 슬라이딩 접촉하여, 시일성을 양호하게 발휘한 상태를, 안정적으로 유지할 수 있다.

(그 외의 실시형태)

이상, 본 개시의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명했지만, 구체적인 구성은 이 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 개시의 요지를 벗어나지 않는 범위의 설계 변경 등도 포함된다.

또, 실시형태에서는, 회전 기계(1)의 예로서는, 가스 터빈을 들었지만, 이에 한정되지 않는다. 회전 기계(1)로서는, 증기 터빈, 압축기, 수차, 냉동기, 펌프 등의 대형 유체 기계 등을 들 수 있다.

<부기(付記)>

각 실시형태에 기재된 축 시일 장치(10A~10F) 및 회전 기계(1)는, 예를 들면 이하와 같이 파악된다.

(1) 제1 양태에 관한 축 시일 장치(10A~10F)는, 중심축(O) 둘레로 회전 가능한 로터(5)에 대하여 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)으로 간격을 두고 배치되어 상기 중심축(O) 둘레의 둘레 방향(Dc)으로 뻗고, 상기 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)으로 파인 수용 홈(31)을 가진 하우징(30A~30F)과, 상기 둘레 방향(Dc)으로 적층된 복수의 박판(21)을 가지며, 상기 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)의 외주 단부(20t)가 상기 수용 홈(31)에 수용되고, 상기 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)의 내주 단부(20s)가 상기 하우징(30A~30F)으로부터 상기 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)으로 뻗어 상기 로터(5)의 외주면(5f)에 슬라이딩 접촉 가능하게 된 시일체(20)와, 상기 수용 홈(31) 내에서 상기 하우징(30A~30F) 및 상기 시일체(20) 중 어느 일방으로부터 타방을 향하여 상기 중심축(O)이 뻗는 축방향(Da)으로 돌출되는 볼록부(50)를 구비하며, 상기 시일체(20)는, 상기 로터(5)와 상기 하우징(30A~30F)의 사이의 환상 공간(100)을, 상기 축방향(Da)의 제1 측(Da1)의 고압 영역(H)과 상기 축방향(Da)의 제2 측(Da2)의 저압 영역(L)으로 구획하고, 상기 시일체(20)는, 상기 수용 홈(31) 내에서는, 상기 축방향(Da)의 제2 측(Da2)을 향하는 시일체 저압 측 측면(22g)을 가지며, 상기 하우징(30A~30F)은, 상기 수용 홈(31)의 일부를 형성하고, 상기 시일체 저압 측 측면(22g)에 대하여 상기 축방향(Da)으로 간격을 두고 대향하는 대향면(32g)과, 상기 저압 영역(L)과 상기 수용 홈(31)의 내부를 연통하는 연통부(60A)를 가지며, 상기 볼록부(50)는, 상기 대향면(32g) 또는 상기 시일체 저압 측 측면(22g)에 형성되고, 상기 대향면(32g)과 상기 시일체 저압 측 측면(22g)의 사이를, 상기 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)의 제1 공간부(201)와 상기 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)의 제2 공간부(202)로 구획하며, 상기 연통부(60A)는, 상기 제1 공간부(201)와 상기 저압 영역(L)을 연통하고 있다.

이 축 시일 장치(10A~10F)에서는, 볼록부(50)에 의하여, 대향면(32g)과 시일체 저압 측 측면(22g)의 사이가, 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)의 제1 공간부(201)와 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)의 제2 공간부(202)로 구획된다. 제2 공간부(202)는, 저압 영역(L)과 이어져 있고, 저압 영역(L)과 동등한 저압이 되어 있다. 그리고, 연통부(60A)에 의하여, 저압 영역(L)과 제1 공간부(201)가 연통함으로써, 제1 공간부(201)도, 저압 영역(L)과 동등한 저압이 된다. 이 때문에, 제1 공간부(201) 및 제2 공간부(202)는, 축방향(Da)으로 시일체(20)를 사이에 두어 위치하는 고압 영역(H)에 대하여, 압력차가 발생하고 있다. 이로써, 고압 영역(H)으로부터 저압 영역(L)을 향하는 흐름으로서, 제1 공간부(201)를 향하는 작동 유체의 제1 흐름(F1)과, 제2 공간부(202)를 향하는 작동 유체의 제2 흐름(F2)이 발생한다.

또, 볼록부(50)에 의하여, 시일체(20)가 축방향(Da)의 제2 측(Da2)으로 이동하는 것이 억제된다. 이로써, 시일체(20)가, 수용 홈(31) 내에서 자세가 붕괴되는 것이 억제된다. 그 결과, 수용 홈(31)으로 시일체(20)가 기울어져 버려, 고압 영역(H)으로부터 수용 홈(31) 내를 통과하여 제1 공간부(201)와 이어지는 것 같은 간극이 형성되는 것이 억제된다. 따라서, 고압 영역(H)으로부터 수용 홈(31) 내에서 시일체(20)를 침입하여 제1 공간부(201)에 도달하는 작동 유체의 흐름이 발생하는 것이 억제된다. 그 결과, 유지 링이나 저압 사이드 시일 등의 다른 부재를 구비하지 않고, 축 시일 장치(10A)를 구성하는 부품 개수를 억제한 경우이더라도, 시일체(20)의 주위에서의 작동 유체의 흐름을 적절히 유지할 수 있다. 이로써, 시일체(20)의 마모를 억제하면서, 부품 개수를 삭감하여 저비용화를 도모하는 것이 가능해진다.

(2) 제2 양태에 관한 축 시일 장치(10A~10F)는, (1)의 축 시일 장치(10A~10F)로서, 상기 시일체(20)에 대하여 상기 축방향(Da)의 제1 측(Da1)에 배치된 측판(40)을 더 구비하고, 상기 시일체(20)는, 상기 축방향(Da)의 제1 측(Da1)을 향하는 시일체 고압 측 측면(22f)을 가지며, 상기 측판(40)은, 상기 수용 홈(31) 내에서 상기 시일체 고압 측 측면(22f)을 따라 배치되고, 상기 볼록부(50)는, 상기 측판(40)에 있어서의 상기 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)의 단부(40a)보다 상기 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)에 배치되어 있다.

이로써, 입구인 고압 영역(H)에 대하여, 제1 공간부(201)는, 크게 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)에 위치하게 된다. 따라서, 고압 영역(H)으로부터 제1 공간부(201)를 향하는 작동 유체의 제1 흐름(F1)은, 보다 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)을 향하는 것 같은 흐름으로 된다. 그 결과, 제1 흐름(F1)에 의한 시일체(20)를 로터(5)의 외주면(5f)에 대하여 부상하는 힘이 강해진다. 이로써, 시일체(20)의 내주 단부(20s)가 로터(5)의 외주면(5f)과 강하게 접촉해 버리는 것이 보다 안정적으로 억제된다. 따라서, 시일체(20)의 마모가 보다 효과적으로 억제된다.

(3) 제3 양태에 관한 축 시일 장치(10A~10F)는, (1) 또는 (2)의 축 시일 장치(10A~10F)로서, 상기 볼록부(50)는, 상기 대향면(32g)에 형성되어 상기 축방향(Da)의 제1 측(Da1)으로 돌출되고, 상기 시일체 저압 측 측면(22g)이 충돌함으로써 상기 시일체(20)의 상기 축방향(Da)의 제2 측(Da2)으로의 이동을 규제한다.

이로써, 시일체 저압 측 측면(22g)이, 대향면(32g)에 형성된 볼록부(50)에 충돌함으로써, 시일체(20)의 축방향(Da)의 제2 측(Da2)으로의 이동이 규제된다. 따라서, 수용 홈(31) 내에서 시일체(20)의 자세가 붕괴되는 것을 억제할 수 있다. 또, 볼록부(50)를 하우징(30A)에 형성함으로써, 시일체(20)를 구성하는 복수의 박판(21)의 형상이 복잡화되는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 시일체(20)를 저비용으로 제작할 수 있다.

(4) 제4 양태에 관한 축 시일 장치(10A, 10B)는, (1) 내지 (3) 중 어느 하나의 축 시일 장치(10A, 10B)로서, 상기 연통부(60A, 60B)는, 일단이 상기 대향면(32g)에서 개구되고, 타단이 상기 저압 영역(L)에 면하는 상기 하우징(30A, 30B)의 외면에서 개구되도록 형성된 연통 구멍(61, 62)을 갖는다.

이로써, 제1 공간부(201)는, 연통 구멍(61)을 통과하여, 저압 영역(L)에 연통한다. 따라서, 제1 공간부(201) 내의 압력을, 단순한 구조로, 저압 영역(L)과 동등하게 할 수 있다.

(5) 제5 양태에 관한 축 시일 장치(10B)는, (4)의 축 시일 장치(10B)로서, 상기 연통 구멍(62)은, 상기 둘레 방향으로 떨어져 복수 형성되어 있다.

이와 같이, 제1 공간부(201)는 복수의 연통 구멍(62)에 의하여 저압 영역(L)으로 이어짐으로써, 하나의 연통 구멍(61)으로 제1 공간부(201)가 저압 영역(L)과 이어지는 경우에 비하여, 제1 공간부(201) 내에서의 압력의 불균일이 발생하는 것이 억제된다. 이로써, 제1 공간부(201) 내를 균일한 압력 상태로 저압으로 할 수 있다.

(6) 제6 양태에 관한 축 시일 장치(10C)는, (1) 내지 (4) 중 어느 하나의 축 시일 장치(10C)로서, 상기 연통부(60C)는, 상기 볼록부(50)를 상기 직경 방향(Dr)으로 관통하여, 상기 제1 공간부(201)와 상기 제2 공간부(202)를 연통하도록 형성된 연통 홈(63)을 갖는다.

이로써, 제1 공간부(201) 내의 압력을, 저압 영역(L)과 동등하게 할 수 있다. 또한, 볼록부(50)로부터 파인 홈으로서 연통 홈(63)을 형성함으로써, 하우징(30A)을 관통하는 관통 구멍을 형성하는 것보다 가공이 용이해진다. 따라서, 연통부(60C)를 보다 간이적으로 형성할 수 있다.

(7) 제7 양태에 관한 축 시일 장치(10C)는, (6)의 축 시일 장치(10C)로서, 연통 홈(63)은, 상기 둘레 방향(Dc)으로 떨어져 복수 형성되어 있다.

이와 같이, 제2 공간부(202)는 복수의 연통 홈(63)에 의하여 저압 영역(L)으로 이어짐으로써, 하나의 연통 홈(63)으로 제2 공간부(202)가 저압 영역(L)과 이어지는 경우에 비하여, 제1 공간부(201) 내에서의 압력의 불균일이 발생하는 것이 억제된다. 이로써, 제1 공간부(201) 내를 균일한 압력 상태로 저압으로 할 수 있다.

(8) 제8 양태에 관한 축 시일 장치(10D, 10E)는, (1) 내지 (7) 중 어느 하나의 축 시일 장치(10D, 10E)로서, 상기 볼록부(50)에 대하여 상기 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)에 배치되고, 상기 대향면(32g) 및 상기 시일체 저압 측 측면(22g) 중 어느 일방으로부터 타방으로 상기 축방향(Da)으로 돌출되는 외주 볼록부(70, 71)를 더 구비한다.

이로써, 시일체(20)는, 볼록부(50)뿐만 아니라, 볼록부(50)에 대하여 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)에 배치된 외주 볼록부(70, 71)에 의해서도, 수용 홈(31) 내에서 자세가 유지된다. 직경 방향(Dr)으로 떨어진 볼록부(50) 및 외주 볼록부(70, 71)의 2개소에서 자세가 유지됨으로써, 시일체(20)를 수용 홈(31) 내에서 보다 안정된 자세로 유지할 수 있다.

(9) 제9 양태에 관한 축 시일 장치(10A~10F)는, (1) 내지 (8) 중 어느 하나의 축 시일 장치(10A~10F)로서, 상기 시일체(20)는, 본체부(22)와, 상기 시일체 저압 측 측면(22g)보다 상기 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)으로, 상기 본체부(22)로부터 상기 축방향(Da)의 양측으로 돌출되는 두부(23)를 갖고, 상기 수용 홈(31)은, 상기 본체부(22)가 수용되는 본체부 수용부(32)와, 상기 본체부 수용부(32)에 대하여 상기 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)에 형성되어 상기 두부(23)가 수용되는 두부 수용부(33)를 가지며, 상기 두부 수용부(33)는, 상기 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)을 향하여, 상기 두부(23)가 상기 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)으로부터 접촉 가능한 외주 접촉면(33h)을 갖고 있다.

이로써, 시일체(20)의 두부(23)가, 두부 수용부(33)의 외주 접촉면(33h)에 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)으로부터 접촉하고 있다. 시일체(20)는, 볼록부(50)뿐만 아니라, 두부(23)에 의해서도, 수용 홈(31) 내에서의 자세가 유지된다. 그 때문에, 수용 홈(31)으로 시일체(20)가 기울어져 버려, 고압 영역(H)으로부터 수용 홈(31) 내를 통과하여 제1 공간부(201)와 이어지는 것 같은 간극이 형성되는 것이 억제된다. 또한, 두부(23)가, 두부 수용부(33)의 외주 접촉면(33h)에 접촉하고 있음으로써, 고압 영역(H)으로부터, 두부 수용부(33)를 통과해온 높은 압력의 작동 유체가 제1 공간부(201)로 유입되는 것도 억제된다. 이로써, 고압 영역(H)으로부터 수용 홈(31) 내에서 시일체(20)를 두부 수용부(33)로부터 침입하여 제1 공간부(201)에 도달하는 작동 유체의 흐름이 발생하는 것이 보다 안정적으로 억제된다.

(10) 제10 양태에 관한 축 시일 장치(10F)는, (1) 내지 (9) 중 어느 하나의 축 시일 장치(10F)로서, 상기 수용 홈(31)의 내부에 배치되고, 상기 하우징(30F)에 대하여 상기 시일체(20)를 상기 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)으로 부세하는 부세 부재(80)를 더 구비한다.

이로써, 시일체(20)는, 로터(5)의 외주면(5f)을 향하여 직경 방향(Dr)의 내측(Dri)으로 눌린 상태가 된다. 그 결과, 고압 영역(H)으로부터 제1 공간부(201)를 향하여 흐르는 작동 유체의 제1 흐름(F1)에 의하여, 시일체(20)가 직경 방향(Dr)의 외측(Dro)으로 과도하게 이동해 버리는 것이 억제된다. 따라서, 시일체(20)의 내주 단부(20s)가 로터(5)의 외주면(5f)에 적절히 슬라이딩 접촉하여, 시일성을 양호하게 발휘한 상태를, 안정적으로 유지할 수 있다.

(11) 제11 양태에 관한 축 시일 장치(10D)는, (1) 내지 (10) 중 어느 하나의 축 시일 장치(10D)로서, 상기 하우징(30D) 및 상기 시일체(20) 중 적어도 일방은, 상기 둘레 방향(Dc)으로 복수로 분할된 분할체(11)로 이루어지고, 상기 축방향(Da)에서 보았을 때에, 상기 둘레 방향(Dc)으로 인접하는 상기 분할체(11)의 이음매와 겹치는 영역에, 상기 대향면(32g) 및 상기 시일체 저압 측 측면(22g) 중 적어도 일방에 형성되며, 상기 대향면(32g) 및 상기 시일체 저압 측 측면(22g) 중 어느 일방으로부터 타방을 향하여 상기 축방향(Da)으로 돌출되고, 상기 이음매를 따라 상기 직경 방향(Dr)으로 뻗는 이음매 볼록부(90)를 더 구비한다.

이로써, 둘레 방향(Dc)으로 인접하는 분할체(11)의 각각에 있어서, 제1 공간부(201)는, 분할체(11)의 이음매(J)의 부분으로 이어지지 않는 상태(연통하지 않는 상태)가 된다. 이로써, 제1 공간부(201) 내의 작동 유체가 이음매(J)로부터 하우징(30D)의 외부로 누출되어 버리는 것이 억제된다. 그 결과, 제1 공간부(201) 내의 압력 상태가, 분할체(11)의 이음매(J)에 의하여 변동되어 버리는 것이 억제된다.

(12) 제12 양태에 관한 회전 기계(1)는, (1) 내지 (11) 중 어느 하나의 축 시일 장치(10A~10F)를 구비한다.

회전 기계의 예로서는, 가스 터빈, 증기 터빈, 압축기, 수차, 냉동기, 펌프 등의 대형 유체 기계를 들 수 있다.

이로써, 상기한 바와 같은 축 시일 장치(10A~10F)를 구비함으로써, 시일체(20)의 마모를 억제하면서, 저비용화를 도모할 수 있는 회전 기계(1)를 제공하는 것이 가능해진다.

1…회전 기계
2…압축기
3…연소기
4…터빈
5…로터
5f…외주면
6a, 6b…정익
7a, 7b…동익
8, 9…케이싱
10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F…축 시일 장치
11, 11A, 11B…분할체
20…시일체
20s…내주 단부
20t…외주 단부
21…박판
22…본체부
22f…시일체 고압 측 측면
22g…시일체 저압 측 측면
23…두부
24A…제1 오목부
24B…제2 오목부
30A, 30B, 30C, 30D, 30E, 30F…하우징
30f…내주면
30h…삽입 구멍
31…수용 홈
32…본체부 수용부
32a…(고압 측 대향면의)단부
32f…고압 측 대향면
32g…저압 측 대향면(대향면)
32s…(저압 측 대향면의)단부
33…두부 수용부
33h…외주 접촉면
38…심
40…측판
40a…(측판의)단부
41…결합 볼록부
50…볼록부
60A, 60B, 60C…연통부
61, 62…연통 구멍
63…연통 홈
70…외주 볼록부
70a…제1 면
70b…제2 면
71…외주 볼록부
80…부세 부재
81…부세 부재 본체
82…고정 부재
90, 90A, 90B…이음매 볼록부
95…R부
100…환상 공간
201…제1 공간부
202…제2 공간부
Da…축방향
Da1…제1 측
Da2…제2 측
Dc…둘레 방향
Dr…직경 방향
Dri…내측
Dro…외측
H…고압 영역
L…저압 영역
J…이음매
O…중심축
S1…치수
S2…치수
S3…치수
S4…치수
W1…폭 치수
W2…폭 치수

Claims

중심축 둘레로 회전 가능한 로터에 대하여 직경 방향의 외측에 간격을 두고 배치되어 상기 중심축 둘레의 둘레 방향으로 뻗고, 상기 직경 방향의 외측으로 파인 수용 홈을 가진 하우징과,
상기 둘레 방향으로 적층된 복수의 박판을 가지며, 상기 직경 방향의 외측의 외주 단부가 상기 수용 홈에 수용되고, 상기 직경 방향의 내측의 내주 단부가 상기 하우징으로부터 상기 직경 방향의 내측으로 뻗어 상기 로터의 외주면에 슬라이딩 접촉 가능하게 된 시일체와,
상기 수용 홈 내에서 상기 하우징 및 상기 시일체 중 어느 일방으로부터 타방을 향하여 상기 중심축이 뻗는 축방향으로 돌출되는 볼록부를 구비하며,
상기 시일체는, 상기 로터와 상기 하우징의 사이의 환상 공간을, 상기 축방향의 제1 측의 고압 영역과 상기 축방향의 제2 측의 저압 영역으로 구획하고,
상기 시일체는, 상기 수용 홈 내에서는, 상기 축방향의 제2 측을 향하는 시일체 저압 측 측면을 가지며,
상기 하우징은,
상기 수용 홈의 일부를 형성하고, 상기 시일체 저압 측 측면에 대하여 상기 축방향으로 간격을 두고 대향하는 대향면과,
상기 저압 영역과 상기 수용 홈의 내부를 연통하는 연통부를 가지며,
상기 볼록부는, 상기 대향면 또는 상기 시일체 저압 측 측면에 형성되고, 상기 대향면과 상기 시일체 저압 측 측면의 사이를, 상기 직경 방향의 외측의 제1 공간부와 상기 직경 방향의 내측의 제2 공간부로 구획하며,
상기 연통부는, 상기 제1 공간부와 상기 저압 영역을 연통하고 있는 축 시일 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 시일체에 대하여 상기 축방향의 제1 측에 배치된 측판을 더 구비하고,
상기 시일체는, 상기 축방향의 제1 측을 향하는 시일체 고압 측 측면을 가지며,
상기 측판은, 상기 수용 홈 내에서 상기 시일체 고압 측 측면을 따라 배치되고,
상기 볼록부는, 상기 측판에 있어서의 상기 직경 방향의 내측의 단부보다 상기 직경 방향의 외측에 배치되어 있는 축 시일 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 볼록부는, 상기 대향면에 형성되어 상기 축방향의 제1 측으로 돌출되고, 상기 시일체 저압 측 측면이 충돌함으로써 상기 시일체의 상기 축방향의 제2 측으로의 이동을 규제하는 축 시일 장치.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연통부는, 일단이 상기 대향면에서 개구되고, 타단이 상기 저압 영역에 면하는 상기 하우징의 외면에서 개구되도록 형성된 연통 구멍을 적어도 하나 갖는 축 시일 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 연통 구멍은, 상기 둘레 방향으로 떨어져 복수 형성되어 있는 축 시일 장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연통부는, 상기 볼록부를 상기 직경 방향으로 관통하여, 상기 제1 공간부와 상기 제2 공간부를 연통하도록 형성된 연통 홈을 적어도 하나 갖는 축 시일 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 연통 홈은, 상기 둘레 방향으로 떨어져 복수 형성되어 있는 축 시일 장치.
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 볼록부에 대하여 상기 직경 방향의 외측에 배치되고, 상기 대향면 및 상기 시일체 저압 측 측면 중 어느 일방으로부터 타방으로 상기 축방향으로 돌출되는 외주 볼록부를 더 구비하는 축 시일 장치.
청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시일체는, 본체부와, 상기 시일체 저압 측 측면보다 상기 직경 방향의 외측에서, 상기 본체부로부터 상기 축방향의 양측으로 돌출되는 두부를 갖고,
상기 수용 홈은, 상기 본체부가 수용되는 본체부 수용부와, 상기 본체부 수용부에 대하여 상기 직경 방향의 외측에 형성되어 상기 두부가 수용되는 두부 수용부를 가지며,
상기 두부 수용부는, 상기 직경 방향의 외측을 향하여, 상기 두부가 상기 직경 방향의 외측으로부터 접촉 가능한 외주 접촉면을 갖고 있는 축 시일 장치.
청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수용 홈의 내부에 배치되고, 상기 하우징에 대하여 상기 시일체를 상기 직경 방향으로 부세하는 부세 부재를 더 구비하는 축 시일 장치.
청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하우징 및 상기 시일체 중 적어도 일방은, 상기 둘레 방향으로 복수로 분할된 분할체로 이루어지고,
상기 축방향에서 보았을 때에, 상기 둘레 방향에서 인접하는 상기 분할체의 이음매와 겹치는 영역에, 상기 대향면 및 상기 시일체 저압 측 측면 중 적어도 일방에 형성되며, 상기 대향면 및 상기 시일체 저압 측 측면 중 어느 일방으로부터 타방을 향하여 상기 축방향으로 돌출되고, 상기 이음매를 따라 상기 직경 방향으로 뻗는 이음매 볼록부를 더 구비하는 축 시일 장치.
청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 기재된 축 시일 장치를 구비하는 회전 기계.