专利名称：轴封装置及具备轴封装置的旋转机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及轴封装置及具备轴封装置的旋转机械。本申请基于2010年3月10日向日本申请的特愿2010-053657号主张优先权，并在此引用其内容。
背景技术：
如众所周之那样，在气体涡轮机、蒸气涡轮机、压缩机、水车、制冷机、泵等旋转机械中，作为对 旋转轴施加了密封的轴封机构公知有专利文献I的机构。图12是以往的轴封机构100的简要结构立体图。该轴封机构100在定子侧具备收容在包围旋转轴R的机架101中的轴封装置102。轴封装置102具备沿着旋转轴R的周围在周向上层叠多张薄板密封片103a而构成的密封片层叠体103、在轴向的流体高压侧覆盖密封片层叠体103的一部分的高压侧侧密封板104、在轴向的流体低压侧覆盖密封片层叠体103的一部分的低压侧侧密封板105。在上述密封片层叠体103中，多张薄板密封片103a的径向的外方端侧相互连结，且径向的内方端形成为自由端。并且，在上述密封片层叠体103中，薄板密封片103a的外方端侧收容在机架101中，各薄板密封片103a以分别向切线方向倾斜的方式从机架101朝向旋转轴R延伸。对于这样构成的轴封机构100而言，当旋转轴R停止时，薄板密封片103a的内方端具有规定的预压而与旋转轴R接触。然而，在旋转轴R旋转时，在动压效应的作用下，在薄板密封片103a上作用有上浮力。通过利用该上浮力，在薄板密封片103a与旋转轴R形成微小的间隙而使工作流体被密封，且旋转轴R与各薄板密封片103a的磨损得以防止。另外，每两个邻接的薄板密封片形成的微小间隙的气体压力分布通过调整高压侧侧密封板及低压侧侧密封板的径向尺寸来设定。例如，当低压侧侧密封板比高压侧侧密封板短时，微小间隙的气体压力分布被设定为从内方端侧朝向外方端侧逐渐变小。于是，能够使压カ以辅助上述的动压效应产生的上浮力的方式进行作用。先行技术文献专利文献专利文献I :日本专利第3917993号公报然而，在以往的技术中，在旋转机械的起动时、停止时或变向时等，由于动压变得比较小，因此作用在薄板密封片上的上浮力也变小，薄板密封片的内方端侧与旋转轴接触滑动。因此，产生薄板密封片磨损这ー问题。
发明内容
本发明是考虑这样的情况而作出的，其目的在于提供ー种抑制薄板密封片的磨损的轴封装置及具备该轴封装置的旋转机械。为了实现上述目的，本发明采用以下的手段。S卩，本发明所涉及的轴封装置具备密封片层叠体，该密封片层叠体沿着旋转轴的周围在周向上层叠有多张薄板密封片，所述多张薄板密封片的径向外方端侧相互连结且径向内方端为自由端，在每两个相互邻接的薄板密封片间形成有微小间隙且所述密封片层叠体相对于所述旋转轴形成有微小间隙。并且，在所述薄板密封片的所述内方端侧的表面上形成有耐磨损处理层。即，本发明的轴封装置为具备密封片层叠体的轴封装置，所述密封片层叠体沿着旋转轴的周围具有在周向上层叠的多张薄板密封片。所述多张薄板密封片的径向的外方端侧相互连结且径向的内方端形成为自由端。另外，在相互邻接的两个薄板密封片间形成有微小间隙，且在所述多张薄板密封片与所述旋转轴之间形成有微小间隙。并且，在所述多张薄板密封片的所述内方端侧的表面形成有耐磨损处理层。根据该结构，在薄板密封片的内方端侧的表面形成有耐磨损处理层。因此，在旋转机械的起动时等作用在薄板密封片上的上浮力小的情况下或作用在薄板密封片上的上浮力意外降低的情况下，耐磨损处理层与旋转轴进行滑动。由此，接触滑动所导致的磨损通过耐磨损处理层得以减轻，因此能够抑制薄板密封片的磨损。另外，所述耐磨损处理层为镀敷处理层。根据该结构，由于耐磨损处理层为镀敷处理层，因此薄板密封片中形成有耐磨损处理层的部分的厚度仅增加镀敷处理层的厚度。由此，能够使在相互邻接的薄板密封片之间形成的微小间隙的至少一部分变窄。由此，微小间隙中的至少一部分进ー步变窄，因此エ作流体难以流过微小间隙，能够提高密封性。另外，所述密封片层叠体具有通过所述薄板密封片的内方端侧的宽度方向两侧端部分别集合多个而形成的两个小口側面。进而，所述密封片层叠体具备高压侧侧密封板，其将轴向上的流体高压侧的所述小口侧面中的径向的外方侧覆盖并使径向的内方侧露出；低压侧侧密封板，其将轴向上的流体低压侧的所述小口侧面中的径向的外方侧覆盖并使径向的内方侧比所述高压侧侧密封板露出得多。并且，在从轴向观察时，所述耐磨损处理层从所述内方端形成到与所述高压侧侧密封板重叠的位置。根据该结构，在从轴向观察时，耐磨损处理层从内方端形成到与高压侧侧密封板重叠的位置。因此，能够使与小口侧面中的从高压侧侧密封板露出的部分相当的位置的微小间隙变窄。由此，微小间隙中的工作流体流入的部分进ー步变窄，工作流体难以流入微小间隙。因此，能够进一步提闻S封性。另外，在从轴向观察吋，所述耐磨损处理层形成为包括在从所述低压侧侧密封板露出的范围中。根据该结构，在从轴向观察时，耐磨损处理层形成为包括在从低压侧侧密封板露出的范围中，因此在径向外方侧不形成镀敷处理层而使薄板密封片的刚性的变化为必要最小限度。由此，能够同时实现薄板密封片的良好弹性的維持和密封性的提高。另外，所述耐磨损处理层为扩散浸透处理层。根据该结构，由于耐磨损处理层为扩散浸透处理层，因此能够在不改变微小间隙的大小的情况下提高耐磨损性。另外，所述密封片层叠体具有通过所述薄板密封片的内方端侧的宽度方向两侧端部分别集合多个而形成的两个小口側面。并且，所述密封片层叠体具备高压侧侧密封板，、其将轴向上的流体高压侧的所述小口侧面中的径向的外方侧覆盖并使径向的内方侧露出；低压侧侧密封板，其将轴向上的流体低压侧的所述小口侧面中的径向的外方侧覆盖并使径向的内方侧比所述高压侧侧密封板露出得多。另外，在从轴向观察时，所述耐磨损处理层从所述内方端形成到与所述高压侧侧密封板重叠的位置，且形成为包括在从所述低压侧侧密封板露出的范围内。根据该结构，在从轴向观察时，耐磨损处理层从内方端形成到与高压侧侧密封板重叠的位置，并且形成为包括在从低压侧侧密封板露出的范围中。因此，在径向的外方侧不 形成耐磨损处理层而使薄板密封片的刚性的变化为必要最小限度。由此，能够维持薄板密封片的良好弾性。另外，本发明所涉及的旋转机械在所述旋转轴的周围具备上述任一种轴封装置。根据该结构，由于具备上述任ー种的密封装置，因此薄板密封片的磨损得以抑制而使密封性能持续。由此，能够得到耐用期限性且维护性良好的旋转机械。发明效果根据本发明所涉及的轴封装置，能够抑制薄板密封片的磨损。根据具备本发明所涉及的轴封装置的旋转机械，能够得到耐用期限性且维护性良好的旋转机械。
图I是本发明的第一实施方式所涉及的气体涡轮机I的简要整体结构图。图2是图I中的I-I线剖视图。图3是本发明的第一实施方式所涉及的轴封机构10的简要结构剖视图，表示旋转轴5的沿轴线的剖面。图4是本发明的第一实施方式所涉及的密封区块11的分解结构图。图5是本发明的第一实施方式所涉及的密封片层叠体12的主要部分放大图，是图4中的II-II线向视图。图6是本发明的第一实施方式所涉及的薄板密封片20的主要部分放大图。图7是将本发明的第一实施方式所涉及的薄板密封片20的薄板密封片20沿周向展开，并示出与轴向交叉的剖面的展开剖视图。图8是本发明的第一实施方式所涉及的密封区块11的主要部分剖视图，是图7中的III-III线剖视图。图9是在本发明的第一实施方式所涉及的密封区块11的微小间隙s中形成的エ作流体g的气体压力分布图。图10是本发明的第一实施方式所涉及的密封区块11中的薄板密封片20的主体部22的主要部分剖视图，是表示与旋转轴5的轴向交叉的主体部22的切剖面且用向量示出作用在主体部22上的压カ的图。图11是将本发明的第二实施方式所涉及的密封区块51的薄板密封片52沿周向展开，并示出与轴向交叉的剖面的展开剖视图。图12是以往的轴封机构100的简要结构立体图。
具体实施例方式以下，參照附图对本发明的实施方式进行说明。<第一实施方式 > (气体涡轮机的整体结构)图I是本发明的第一实施方式所涉及的气体涡轮机(旋转机械)I的简要整体结构图，图2是图I的I-I线剖视图。如图I所示，气体涡轮机I具有向内部取入大量空气并将其压缩的压缩机(旋转机械)2、向通过该压缩机2压缩的压缩空气中混合燃料而使其燃烧的燃烧器3、将从燃烧器3导入的燃烧气体的热能转换成旋转能的涡轮机(旋转机械)4。并且，压缩机2的转子2a和涡轮机4的转子4a连结从而构成旋转轴5。如图I所示，在压缩机2及涡轮机4中，沿旋转轴5的轴向交替排列有环状静叶片组6和环状动叶片组7，所述环状静叶片组6通过在压缩机壳体2b及涡轮机壳体4b各自的内周部沿周向空开间隔地将多个静叶片固定成环状而构成，所述环状动叶片组7通过在旋转轴5的外周部沿周向空开间隔地将多个动叶片固定成环状而构成。在这样的气体涡轮机I中，为了防止工作流体(压缩空气或燃烧气体)g沿轴向从高压侧向低压侧漏出，而在各环状静叶片组6的内周部配设有轴封机构10。另外，在压缩机壳体2b支承旋转轴5的轴承部2c及涡轮机壳体4b支承旋转轴5的轴承部4c，同样为了防止工作流体g从高压侧向低压侧漏出而配设有轴封机构10。如图2所示，在各轴封机构10中，多个(本第一实施方式为8个)呈圆弧状延伸的密封区块(轴封装置)11在旋转轴5的周围沿周向配置成环状。(密封区块的结构)图3是沿着旋转轴5的轴线的剖面处的轴封机构10的简要结构剖视图。图4是密封区块11的分解结构图。图5是图4中的II-II线向视图。如图3所示，各密封区块11插入机架(相当于环状静叶片组6及轴承部2c、4c)9。 如图3所示，该密封区块11包括层叠多张薄板密封片20而形成的密封片层叠体12(參照图5);剖面U字状的保持环13、14 ;背面间隔件15 ;高压侧侧密封板16 ;低压侧侧密封板17。如图5所示，密封片层叠体12是层叠有多张薄板状的薄板密封片20(參照图2)，且所述多张薄板密封片20的径向的外方端20a侧彼此连结的构件。图3所示，薄板密封片20是主要由薄钢板形成的构件。并且，薄板密封片20从旋转轴5的切线方向观察形成为T字状，且薄板密封片20的宽度方向朝向旋转轴5的轴向。如图4所示，该薄板密封片20具备外方端20a侧的头部21和与头部21相比宽度尺寸及厚度尺寸(參照图5)形成得小并且从头部21的径向的内缘的轴向的中央延伸出的主体部22。如图4所示，在这样的薄板密封片20中，在主体部22的与头部21的交界部分(径向外方侧)形成有切ロ部20x、20y。在各薄板密封片20中，各自的头部21的侧方突出部21c被焊接，由此各薄板密封片20相互连结。另ー方面，各薄板密封片20的主体部22能够弹性变形，各薄板密封片20的内方端20b形成为自由端。如图5所示，在这样的薄板密封片20中，头部21的厚度尺寸比主体部22的厚度尺寸大。因此，在薄板密封片20被层叠时，在每两个相互邻接的薄板密封片20的主体部22形成微小间隙S。在各薄板密封片20的主体部22的多个侧端部20c集合而形成的小口侧面12c朝向高压侧、各薄板密封片20的主体部22的多个侧端部20d集合而形成的小口侧面12d朝向低压侧的状态下，层叠有多张这样的薄板密封片20的密封片层叠体12插入机架9。该密封片层叠体12构成为在旋转轴5的停止时各薄板密封片20的内方端20b侧以规定的预压与旋转轴5接触。图6是薄板密封片20的主要部分放大图。另外，图7是将薄板密封片20的薄板密封片11沿周向展开并示出与轴向交叉的剖面的展开剖视图。另外，图8是图7中的III-III线剖视图。如图6 图8所示，在各薄板密封片20的内方端20b侧的表面形成有镀敷处理层 (耐磨损处理层)25。镀敷处理层25通过镀铬形成，其含有ニ氧化钥(MoS2)作为固体润滑成分。因此，镀敷处理层25与薄板密封片20的基材(钢)相比硬度提高，并且，相对于旋转轴5(钢)的摩擦系数降低。如图7及图8所示，该镀敷处理层25的层厚度t形成为μ m级别。另外，在该镀敷处理层25中，在相互邻接的薄板密封片20的主体部22间形成的微小间隙s变窄膜厚度t 的 2 倍(tX2)。如图8所示，镀敷处理层25沿薄板密封片20的与轴向交叉的剖面的整周形成。具体而言，镀敷处理层25形成在面向旋转轴5的下表面20q及下表面20q的背面即上表面20p以及侧端部20c、20d上。在从轴向观察时，这样的镀敷处理层25从薄板密封片20的内方端20b形成到与高压侧侧密封板16重叠的位置。換言之，如图6及图7所示，镀敷处理层25的径向的尺寸η形成为比小口侧面12d中的从高压侧侧密封板16露出的部分(详细情况后述。)的径向的尺寸ml大。另外，镀敷处理层25形成为包括在小口侧面12d中的从低压侧侧密封板17露出的范围内。換言之，如图6及图7所示，镀敷处理层25的径向尺寸η形成为比小口侧面12d中的从低压侧侧密封板17露出的部分(详细情况后述。)的径向的尺寸m2小。高压侧侧密封板16是从旋转轴5的轴向观察时呈扇形状的板状构件。并且，如图3所示，高压侧侧密封板16在旋转轴5的轴向的高压侧覆盖密封片层叠体12的一部分。如图3及图4所示，该高压侧侧密封板16在台阶部16a嵌入薄板密封片20的切ロ部20x的状态下被密封片层叠体12和保持环13夹持，其中所述台阶部16a宽度尺寸(旋转轴5的轴向)在径向的外方侧形成得大。根据这样的结构，如图6所示，高压侧侧密封板16覆盖小口侧面12c中的径向的外方侧且使径向的内方侧露出径向的尺寸ml。低压侧侧密封板17是从旋转轴5的轴向观察时呈扇形状的板状构件。并且，如图3所示，低压侧侧密封板17在旋转轴5的轴向的低压侧覆盖密封片层叠体12的一部分。该低压侧侧密封板17在台阶部17a嵌入于薄板密封片20的切ロ部20y的状态下被密封片层叠体12和保持环14夹持，其中所述台阶部17a的宽度尺寸(旋转轴5的轴向)在径向的外方侧形成得大。根据该结构，如图6所示，低压侧侧密封板17覆盖小口侧面12d中的径向的外方侧并使径向的内方侧露出比高压侧侧密封板16大的径向尺寸m2。S卩，所述高压侧侧密封板16及低压侧侧密封板17的旋转轴5的径向的尺寸形成为低压侧侧密封板17比高压侧侧密封板16小。此外，高压侧侧密封板16及低压侧侧密封板17设计成后述的微小间隙s成为规定的气体压力分布。保持环13、14是以剖面U字状沿旋转轴5的周向延伸的圆弧状构件。如图3及图4所示，在保持环13的与多个薄板密封片20的头部21的侧方突出部21c对置的面上形成有凹槽13a。如图3及图4所示，在保持环14的与多个薄板密封片20的头部21的侧方突出部 21d对置的面上形成有凹槽14a。背面间隔件15配置在薄板密封片20的头部21与保持环13、14之间。如图3所示，上述的保持环13、14通过经由背面间隔件15在保持环13的凹槽13a及保持环14的凹槽14a中嵌入密封片层叠体12中的各薄板密封片20的头部21，从而保持密封片层叠体12。如图3所示，这样的密封区块11收容于在机架9的内周部形成为剖面T字状且沿旋转轴5的周向延伸的T字环状槽9a中。具体而言，在T字环状槽9a中的、在径向的外周侧槽宽(旋转轴5的轴向)形成得大的部分收容保持环13、14。并且，在径向的内周侧槽轴形成得小的部分收容有高压侧侧密封板16及低压侧侧密封板17、薄板密封片20的主体部22。此外，主体部22的前端(内方端20b)从T字环状槽9a的开ロ部朝向旋转轴5突出。(密封区块的作用)接下来，对如上述那样制造的密封区块11的作用进行说明。图9是形成在微小间隙s中的工作流体g的气体压力分布图。并且，图10是表示与旋转轴5的轴向交叉的主体部22的切剖面且用向量示出作用在主体部22上的压カ的图。当气体涡轮机I从停止状态被起动时，旋转轴5进行旋转。并且，以规定的预压与该旋转轴5接触的薄板密封片20的内方端20b侧与旋转轴5滑动摩擦。此时，在薄板密封片20的内方端20b的表面形成有镀敷处理层25。因此，镀敷处理层25与旋转轴5进行滑动摩擦。镀敷处理层25具有比较高的硬度且相对于旋转轴5的摩擦系数较低。因此,镀敷处理层25的磨损量相对较少。进而，镀敷处理层25含有固体润滑成分的ニ氧化钥(MoS2)。因此，镀敷处理层25相对于旋转轴5的摩擦系数进ー步降低，薄板密封片20的磨损量极少。需要说明的是,通过降低相对于旋转轴5的摩擦系数,从而旋转轴5的磨损量也极少。如此，在旋转轴5与镀敷处理层25滑动摩擦的同吋，旋转轴5的转速上升。并且，当气体涡轮机I成为规定的转速时，通过旋转轴5的动压效应而在旋转轴5与镀敷处理层25之间形成间隙，从而消除摩擦滑动。在该状态下，如图9所示，以轴封机构10为交界地形成有工作流体g的高压侧区域和低压侧区域。当形成有高压侧区域和低压侧区域时，密封区块11从高压侧区域朝向低压侧区域承受压力。并且，低压侧侧密封板17与机架9密接。
于是，如图9所示，工作流体g在旋转轴5的外周面与薄板密封片20的内方端20b之间流动。另外，工作流体g从小口侧面12c中的从高压侧侧密封板16露出的部分向各微小间隙s侵入。此时，如图6及图7所示，在沿轴向观察时，镀敷处理层25从薄板密封片20的内方端20b形成至与高压侧侧密封板16重叠的位置。因此，各微小间隙s变窄镀敷处理层25的膜厚度t的2倍(tX2)。因此，工作流体g难以侵入微小间隙S。
如图9所示，侵入到微小间隙s的工作流体g沿着隔着微小间隙s对置的上表面20p和下表面20q从角部rl向角部r2的方向呈放射状地流动。S卩，通过将低压侧侧密封板17的径向的尺寸形成得比高压侧侧密封板16的径向的尺寸大，从而如图9所示，形成如下的气体压力分布40a，即，在位于薄板密封片20的内方端20b且位于高压侧的角部rl气压最高，随着朝向对角的角部r2而气压逐渐变弱。如图9所不，在气体压力分布40a中，随着朝向薄板密封片20的外方端20a而低压的区域扩大。因此，如图10所示，施加到各薄板密封片20的上表面20p及下表面20q的气体压力分布40b、40c形成为越接近薄板密封片20的内方端20b越大且越朝向外方端20a越小的三角分布形状。如图10所示,分别在上表面20p及下表面20q的气体压力分布40b、40c为大致相等的形状。然而，各薄板密封片20配置成朝向旋转轴5的外周的切线方向傾斜，因此所述上表面20p及下表面20q的各气体压力分布40b、40c的相对位置偏移。由此，从薄板密封片20的外方端20a朝向内方端20b的任意点P处的上表面20p及下表面20q的气压产生差别，施加到下表面20q的气压比施加到上表面20p的气压高。由此，相对于薄板密封片20的内方端20b在从旋转轴5浮起的方向上产生上浮力FL。通过上述方式，在薄板密封片20上作用上浮力FL。并且，上浮力FL辅助通过动压效应产生的上浮力，从而在与旋转轴5之间形成密封间隙。在气体涡轮机I的停止时、变向时或发生突发事件时，即使作用在薄板密封片20上的上浮力变得不充分而导致薄板密封片20与旋转轴5进行接触滑动，也能够通过与上述的起动时同样的作用而使薄板密封片20的内方端20b侧的磨损量变得极为少量。因此，各密封区块11的密封性能得以持续。如以上说明那样，根据本第一实施方式所涉及的密封区块11，在薄板密封片20的内方端20b侧的表面形成有镀敷处理层25。因此，在气体涡轮机I的起动时等作用在薄板密封片20上的上浮力小的情况下，或者作用于薄板密封片20的上浮力意外降低的情况下，镀敷处理层25与旋转轴5滑动。由此，减轻镀敷处理层25因接触滑动而产生的磨损。此外，镀敷处理层25含有固体润滑成分的ニ氧化钥(MoS2)。因此，镀敷处理层25与旋转轴5的摩擦系数进ー步降低，磨损量变得极为少量。由此，能够抑制薄板密封片20磨损。另外，薄板密封片20中的、形成有镀敷处理层25的部分的厚度增加镀敷处理层25的量。由此，形成在相互邻接的薄板密封片20的主体部22间的微小间隙s的至少一部分变窄。由此，微小间隙s进ー步变窄，所以工作流体g难以流过微小间隙S，密封性提高。另外，在从轴向观察时，镀敷处理层25从薄板密封片20的内方端20b形成到与高压侧侧密封板16重叠的位置。因此，能够使与小口侧面12c中的从高压侧侧密封板16露出的部分相当的位置的微小间隙S变窄。由此，微小间隙S中的工作流体g流入的部分进一步变窄，工作流体g难以流入微小间隙S，因此密封性进ー步提高。另外，在从轴向观察时，镀敷处理层25形成为包括在从低压侧侧密封板17露出的范围中。因此，在径向的外方侧未形成有镀敷处理层25，薄板密封片20的刚性的变化成为必要最小限度。由此，薄板密封片20的良好的弾性得以维持且密封性提高。另外，气体涡轮机I具备密封区块11。因此，薄板密封片20的磨损被抑制而密封性能持续。由此，能够得到耐用期限性且维护性优良的气体涡轮机。需要说明的是，在上述的结构中，镀敷处理层25通过镀铬形成，但只要能够得到薄板密封片20的硬度的提高及相对于旋转轴5的摩擦系数的降低中的至少一方的效果，则也可以通过其他方法形成镀敷处理层。例如，也可以通过镀镍或镀贵金属或者通过它们的合金等来形成镀敷处理层。另外，也可以使硬微粒子(“碳化硅(SiC) ”、“碳化钨(WC) ”、“金刚石”)或具有自润滑性的微粒子(“PTFE(氟系高分子)”、“石墨”、“氮化硼(BN) ”)共析来形成镀敷处理层。需要说明的是，作为镀敷方法可以使用各种镀敷方法。〈第二实施方式〉接下来，对本发明的第二实施方式所涉及的密封区块(轴封装置)51进行说明。图11是将本发明的第二实施方式所涉及的密封区块51的薄板密封片52沿周向展开并示出与轴向交叉的剖面的展开剖视图。密封区块51是与密封区块11大致同样结构的构件，但与密封区块11在代替薄板密封片20而使用薄板密封片52这一点不同。另外，薄板密封片52是与薄板密封片20大致相同结构的构件，但与薄板密封片20在内方端20b侧代替镀敷处理层25而形成有扩散浸透处理层(耐磨损处理层)26这一点不同。需要说明的是，对于与上述的第一实施方式同样的构成要素标注同样的符号并省略其说明。扩散浸透处理层26通过氮化处理形成，且与薄板密封片20相比硬度提高。如图11所示，该扩散浸透处理层26通过向薄板密封片20的内部渗透氮元素而形成。因此，与镀敷处理层25不同地，扩散浸透处理层26不改变薄板密封片20的厚度而不使形成在主体部22间的微小间隙s变窄。如图11所示，这样的扩散浸透处理层26形成为以径向的尺寸n(ml < n <m2)从内方端21b偏向径向的外方侧。即，扩散浸透处理层26从薄板密封片52的内方端20b形成至与高压侧侧密封板16重叠的位置，并且形成在从低压侧侧密封板17露出的范围内。根据该结构，在薄板密封片20的表面形成有扩散浸透处理层26。因此，在扩散浸透处理的前后，薄板密封片20的厚度不发生变化。由此，能够在不改变微小间隙s的大小的情况下提高耐磨损性。 另外，在沿轴向观察时，扩散浸透处理层26从薄板密封片52的内方端20b形成至与高压侧侧密封板16重叠的位置，并且形成为包括在从低压侧侧密封板17露出的范围中。因此，在径向的外方侧不形成扩散浸透处理层26而使薄板密封片20的刚性的变化成为必要最小限度。由此，能够维持薄板密封片20的良好的弾性。
需要说明的是，在上述的结构中，扩散浸透处理层26为通过氮化处理形成的结构，但也可以通过硼化(boronizing)等形成。需要说明的是，在上述的实施方式中示出的动作顺序或各构成构件的各种形成和组合等仅为一例，在不脱离本发明的主g的范围内可以根据设计要求等而进行各种变更。例如，在上述的实施方式中，对将本发明所涉及的轴封机构10适用在气体涡轮机I的情况进行了说明。但是，本发明所涉及的轴封机构10也可以广泛应用于例如蒸气涡轮机、压缩机、水车、制冷剂、泵等各种旋转机械中。另外，在上述的实施方式中，镀敷处理层25及扩散浸透处理层26形成在薄板密封片20的与轴向交叉的剖面的整周上。但是，镀敷处理层25及扩散浸透处理层26也可以仅 形成在薄板密封片20的内方端21b侧中的面向旋转轴5的下表面20q及径向内端部20b的至少一方上。另外，在上述的实施方式中，薄板密封片20、52由钢材(例如耐热钢)形成，但也可以利用其他材料形成。另外，在上述的实施方式中，旋转轴5由钢材(例如耐热钢)形成，但也可以由其他材料形成。エ业上的可利用性根据本发明所涉及的轴封装置，能够抑制薄板密封片的磨损。符号说明I...气体涡轮机(旋转机械)2…压缩机(旋转机械)4. ·.涡轮机(旋转机械)5…旋转轴11,51...密封区块(轴封装置)12、52...密封片层叠体12b…小口内方端面12c、12d. · ·小口侧面16...高压侧侧密封板17...低压侧侧密封板20...薄板密封片20a…外方端20b…内方端20c、20cL·.侧端部25...镀敷处理层(耐磨损处理层)26…扩散浸透处理层(耐磨损处理层)s…微小间隙
权利要求
1.一种轴封装置，其特征在于， 具备密封片层叠体，该密封片层叠体沿着旋转轴的周围在周向上层叠有多张薄板密封片，所述多张薄板密封片的径向外方端侧相互连结且径向内方端为自由端，在每两个相互邻接的薄板密封片间形成有微小间隙且所述密封片层叠体相对于所述旋转轴形成有微小间隙， 在所述薄板密封片的所述内方端侧的表面上形成有耐磨损处理层。
2.根据权利要求I所述的轴封装置，其特征在于， 所述耐磨损处理层为镀敷处理层。
3.根据权利要求2所述的轴封装置，其特征在于， 所述密封片层叠体具有通过所述薄板密封片的内方端侧的宽度方向两侧端部分别集合多个而形成的两个小口侧面，并且具备 高压侧侧密封板，其将轴向上的流体高压侧的所述小口侧面中的径向的外方侧覆盖并使径向的内方侧露出； 低压侧侧密封板，其将轴向上的流体低压侧的所述小口侧面中的径向的外方侧覆盖并使径向的内方侧比所述高压侧侧密封板露出得多， 在从轴向观察时，所述耐磨损处理层从所述内方端形成到与所述高压侧侧密封板重叠的位置。
4.根据权利要求3所述的轴封装置，其特征在于， 在从轴向观察时，所述耐磨损处理层形成为包括在从所述低压侧侧密封板露出的范围内。
5.根据权利要求I所述的轴封装置，其特征在于， 所述耐磨损处理层为扩散浸透处理层。
6.根据权利要求5所述的轴封装置，其特征在于， 所述密封片层叠体具有通过所述薄板密封片的内方端侧的宽度方向两侧端部分别集合多个而形成的两个小口侧面，并且具备 高压侧侧密封板，其将轴向上的流体高压侧的所述小口侧面中的径向的外方侧覆盖并使径向的内方侧露出； 低压侧侧密封板，其将轴向上的流体低压侧的所述小口侧面中的径向的外方侧覆盖并使径向的内方侧比所述高压侧侧密封板露出得多， 在从轴向观察时，所述耐磨损处理层从所述内方端形成到与所述高压侧侧密封板重叠的位置，且形成为包括在从所述低压侧侧密封板露出的范围内。
7.—种旋转机械，其中， 在所述旋转轴的周围具备权利要求I至6中任一项所述的轴封装置。
全文摘要
本发明涉及轴封装置及具备轴封装置的旋转机械。轴封装置具备密封片层叠体(12)，该密封片层叠体(12)沿着旋转轴的周围在周向上层叠有多张薄板密封片(20)，所述多张薄板密封片的径向外方端侧相互连结且径向内方端(20b)为自由端，在每两个相互邻接的薄板密封片间形成有微小间隙(s)且密封片层叠体(12)相对于旋转轴形成有微小间隙(s)，在薄板密封片的内方端侧的表面上形成有耐磨损处理层(25)。
文档编号F02C7/28GK102667067SQ201180005061
公开日2012年9月12日 申请日期2011年1月28日 优先权日2010年3月10日
发明者上原秀和, 中野隆, 筱原种宏, 西本慎 申请人:三菱重工业株式会社