[发明专利]轴封机构、及具备该机构的旋转机械

说明书

技术领域

本发明涉及绕旋转轴将多个薄板密封片相互在周向上隔开微小间隔配置且抑制轴方向的流体的流动的轴封机构、及具备该机构的旋转机械。

背景技术

为了减少工作流体从高压侧向低压侧流动的泄漏量，在气体涡轮机、蒸汽涡轮机等旋转机械的旋转轴的轴周围设置有轴封机构。作为该轴封机构的一例，已知例如下面专利文献1所记载的轴封机构。

该轴封机构具备多个薄板密封片。在该轴封机构中，多个薄板密封片将各自的厚度方向朝向旋转轴的周向且相互在周向上隔开微小间隙而排列在旋转轴的周围。各薄板密封片被倾斜配置，以使其径向内侧端比其径向外侧端位于旋转轴的旋转方向侧。

在上述轴封机构中，在旋转轴静止时，各薄板密封片的径向内侧端通过自由端与旋转轴接触。但是，在旋转轴旋转时，因利用由旋转轴的旋转产生的压动效应，各薄板密封片的径向内侧端从旋转轴的外周面上浮，成为与旋转轴非接触的状态。因此，在上述轴封机构中，各薄板密封片的磨损受到抑制，密封寿命延长。

但是，对各薄板密封片的上浮力，受到各薄板密封片的高压侧缘和固定于壳体并与该高压侧缘对置的高压侧固定构件之间的间隙的存在的影响。高压侧的工作流体基本上通过薄板密封片相互的微小间隙漏向低压侧。此时，高压侧的工作流体向低压侧、同时朝向径方向外侧流过各薄板密封片的高压侧缘和作为壳体的一部分的高压侧固定构件之间的间隙，从径向外侧进入到各薄板密封片相互的微小间隙。而且，进入到微小间隙的工作流体朝向低压侧的同时朝向径向内侧流动。因此，在该工作流体的各薄板密封片的微小间隙的流动作为抵消向由上述动压效应产生的对各薄板密封片的径向外侧的力的力作用。

因此，上述轴封机构中，作为用于限制工作流体从高压侧向各薄板密封片的微小间隙流动的高压侧限制装置，在各薄板密封片的高压侧面和高压侧固定构件之间的间隙中配置可挠板，实现确保对各薄板密封片的上浮力。

但是，为了限制工作流体从高压侧向各薄板密封片的微小间隙的流动，优选上述可挠板的内周缘和旋转轴的外周面之间的间隙尽量缩小地形成。但是，考虑到振动时或偏芯旋转时的可挠板和旋转轴的接触，优选具有某种范围的大小。

因此，在上述轴封机构中，在可挠板的内周侧上形成多个切缝(slot)，相比可挠板的外周侧提高内周侧的可弯曲性，同时缩小地形成可挠板的内周缘和旋转轴的外周面之间的间隙。因此，即使可挠板在振动时或偏芯旋转时与旋转轴接触，也可以通过使可挠板的内周侧变形，避免可挠板的损伤等，并且限制工作流体从高压侧向各薄板密封片的微小间隙的流动。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国专利第4031699号公报

发明内容

上述专利文献1中所记载的技术，通过提高作为高压侧限制装置的可挠板的内周侧的可弯曲性，同时缩小地形成可挠板的内周缘和旋转轴的外周面之间的间隙，可以避免可挠板的破损等，同时限制工作流体从高压侧向各薄板密封片的微小间隙的流动。但是，在上述专利文献1所记载的技术中，因为在可挠板的内周侧上形成多个切缝，提高可挠板的内周侧的可弯曲性，所以存在工作流体从该多个切缝流入到各薄板密封片的微小间隙，不能充分限制工作流体的流动。因此，在上述专利文献1所记载的技术中也存在以下问题：由上述中的压动效应产生的对各薄板密封片的向径向外侧的力被该工作流体的流动抵消，不能充分确保对各薄板密封片的上浮力。

着眼于这样的现有技术的问题点，本发明的目的在于，提供可以避免旋转轴的振动或偏芯旋转引起的高压侧的限制装置的损伤，同时充分确保对各薄板密封片的上浮力的轴封机构。

本发明第1形态的轴封机构，在旋转轴的外周侧和包围旋转轴的周围的壳体之间的环状空间内将多个薄板密封片使各自的厚度方向朝向旋转轴的周向且相互在周向隔开微小间隙排列。而且，上述轴封机构中，多个薄板密封片的径向内侧端形成为自由端，多个薄板密封片的径向外侧端相互连结，环状空间在旋转轴的轴方向上分为高压侧区域和低压侧区域。

而且，上述轴封机构包括：高压侧限制装置，其配置于所述环状空间内，限制流体沿多个所述薄板密封片的高压侧、且沿所述旋转轴的外周从高压侧向多个薄板密封片的流动。而且，所述高压侧限制装置具有在所述旋转轴的周向上密集配置的具有可弯曲性的多个线材，多个所述线材朝向各纵向方向含有所述旋转轴的径向分量的方向。另外，作为多个线材的各自的径向内侧端即前端形成自由端，接近或接触旋转轴的外周面。而且，作为多个线材的各自的径向外侧端的基端相互连结，以在所述周向相互相邻的线材通过所述纵向方向的至少一部分而相互接触。