[发明专利]轴封及具有其的旋转机械

说明书

技术领域

本发明涉及相对于燃气轮机、汽轮机、压缩机、水轮机、冷冻机、泵 等旋转机械的旋转轴实施密封的轴封机构，尤其是涉及呈将平板状的薄板 沿旋转轴的周向多层配置的结构的轴封。

本申请主张于2009年06月16日在日本申请的特愿2009-143140的 优先权，在此援引其内容。

背景技术

通常，在燃气轮机或汽轮机等旋转机械中，在静翼等静止构件和旋转 轴等旋转构件之间形成环状的间隙。工作流体通过该环状的间隙从高压侧 朝向低压侧泄漏。为了防止该泄漏，使用轴封机构。作为如此的轴封机构 之一，一直以来广泛地使用的是非接触型的迷宫式密封件。但是，这样的 轴封机构需要防止因旋转过渡期的轴振动或热过渡的热变形而使凸片前 端与周围的构件接触。因此，必须将凸片前端的间隙即密封间隙增大到某 种程度，由此工作流体的泄漏量变多。

作为使如此的轴封机构的工作流体的泄漏量降低的技术，公知的是呈 如下结构的轴封：将在旋转轴的轴向上具有规定的宽度尺寸的薄板沿旋转 轴的周向多层配置(例如参照专利文献1)。该轴封的构成的一例示于图9。 图9是表示轴封的构成的立体图。

该轴封100具有：在旋转轴101的外周以围住旋转轴101的方式配置 的壳体102；嵌接于壳体102并沿旋转轴101的周向呈环状配置的薄板105。 在该轴封100中，薄板105将旋转轴101的外周密封，由此旋转轴101的 周围空间以薄板105为边界而分隔为高压侧区域和低压侧区域。在薄板 105的高压侧设有高压侧板104(侧肋)，在薄板105的低压侧设有低压侧 板(支承肋)103。所述高压侧板104及低压侧板103作为对薄板105进 行支承的引导板而装配于壳体102。

在这样的轴封100中，在旋转轴101停止时薄板105的前端以规定的 预负荷与旋转轴101接触，不过在旋转轴101旋转时在动压效果的作用下 上浮力作用于薄板105上，因此该薄板105的前端从旋转轴101上浮。由 此，在旋转轴101旋转时薄板105和旋转轴101成为非接触状态，从而防 止各薄板及旋转轴的磨损。

专利文献1：专利第3917993号公报

但是，在将旋转轴101安装于大型旋转机械上时，难以从其端部插入 安装轴封100。因此，从组装容易的观点考虑，沿旋转轴101的外周环状 构成的轴封100作为在周向上分割为2～8个的多个分割环即密封段而构 成。通过将所述密封段的周向端部在相邻的密封段彼此连接，由此构成呈 圆环状的轴封100。

在将作为多个密封段构成的轴封100设置于旋转轴101的外周时，在 邻接的密封段的连接部分即周向端部间形成间隙。工作流体从高压侧区域 朝向低压侧区域通过该间隙。即，从高压侧区域朝向低压侧区域形成工作 流体的流路。

图10是表示密封段的周向端部的形态的立体图。如上所述利用间隙 形成流路，因此在间隙中产生工作流体的流动C。进而，由此产生在高压 侧板104和薄板105之间泄漏的流动A及在低压侧板103和薄板105之间 泄漏的流动B。在所述泄漏的流动A及B的作用下，密封段的周向端部附 近的薄板105间的压力分布变得不稳定。因此，克服上浮力而作用将薄板 105朝向旋转轴101侧按压的按压力。而且，由于产生该按压力而将薄板 105的上浮力105抵消，因此薄板105的上浮特性下降。其结果是，无法 在薄板105和旋转轴101外周形成适当间隙。因此，存在在高旋转时的薄 板105和旋转轴101的接触作用下，薄板105及旋转轴101磨损的问题。

相对于此，在上述专利文献1所述的轴封中，将轴封的分割部附近(密 封段的周向端部附近)的间隙设定为比除分割部附近之外的周向的其他间 隙大，由此使压力分布适当，从而使施加于薄板105上的按压力降低。但 是，即便如此有时仍然无法恢复薄板105的上浮特性。尤其是，在旋转轴 101高旋转时产生薄板105和旋转轴101的接触，从而导致薄板105及旋 转轴101磨损。

发明内容

本发明正是鉴于如此的课题而提出的，其目的在于提供一种能够在密 封段的周向端部附近在旋转时避免薄板与旋转轴接触，防止各薄板及旋转 轴的磨损，有效地抑制工作流体泄漏的轴封及具有该轴封的旋转机械。

为了解决所述课题，该发明提出了以下的手段。