专利名称：轴封机构、及具备该机构的旋转机械的制作方法
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I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I :日本国专利第4031699号公报
发明内容
上述专利文献I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I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I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I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。上述轴封机构中，在作为高压侧限制装置的构成要素的具有可挠性的多个线材中，周向上相互相邻的线材通过纵向方向的至少一部分而相互接触。其结果为，可以减小流体从径向外侧通过高压侧限制装置进入到多个薄板密封片之间的微小空间的量。因此，微小空间内的工作流体的流动受到限制，可以减小与由与旋转轴之间的动压效应产生的对各薄板密封片的向径向外侧的力(上浮力)对抗的工作流体的流量。因此，根据上述轴封机构，可以充分确保对各薄板密封片的上浮力。而且，根据所述轴封机构，对于旋转轴的振动或偏芯旋转，高压侧限制装置的多个线材产生变形来对应处置。因此，可以避免高压限制装置的损伤。这里，在所述轴封机构中，所述高压侧限制装置也可以具有在所述旋转轴的轴方向上密集配置的多个线材群。而且，多个所述线材群也可以分别具有在所述旋转轴的周向上密集配置的多个所述线材。在所述轴封机构中，高压侧限制装置具有在旋转轴的轴方向上密集配置的多个线材群。因此，可以进一步减少流体从径向通过高压侧限制装置进入到多个薄板密封片间的微小空间的量。
另外，在所述轴封机构中，优选多个所述线材分别以所述基端为基准而倾斜，以使所述前端位于所述旋转轴的旋转方向侧。在所述轴封机构中，因为各线材如所述那样倾斜，所以各线材的前端侧容易弯曲到径向外侧。因此，即使旋转轴对于高压侧限制构件在远近方向上相对移动，各线材也可以在径向上不过分地变形。该情况下，优选多个所述薄板密封片分别以所述径向外侧端为基准而倾斜，以使所述径向内侧端位于所述旋转轴的旋转方向侧，多个所述线材的倾斜量与多个所述薄板密封片的倾斜量不同。在所述轴封机构中，多个线材的倾斜量和多个薄板密封片的倾斜量不同。因此，可以进一步减小流体通过高压侧限制装置进入到多个薄板密封片间的微小空间的量。另外，在本发明第2形态的轴封机构中，也可以是所述高压侧限制装置的厚度方向朝向所述旋转轴的轴方向，从所述轴方向观察的形状形成圆弧带状，具有接近或接触多 个所述线材的所述基端侧、即多个所述线材的高压侧及/或低压侧的侧板。而且，相比所述壳体的径向内侧缘，所述侧板的径向内侧端位于径向外侧。在所述轴封机构中，具有接近或接触多个所述线材的高压侧及/或低压侧的侧板。因此，可以进一步减小流体通过高压侧限制装置从径向外侧进入到多个薄板密封片间的微小空间的量。该情况下，优选的是，多个所述线材的所述基端和所述侧板的径向外侧端部相互接合，所述线材不接合所述侧板的一部分、即相比所述径向外侧端部靠径向内侧的部分。在所述轴封机构中，可以在径向上增大线材对于侧板可以独立变形的部分。另外，本发明第三形态的旋转机械，包括所述轴封机构、所述旋转轴及所述壳体。发明效果本发明中，可以避免旋转轴的振动或偏芯旋转引起的高压侧限制装置的损伤，同时充分确保对各薄板密封片的上浮力。
图I是本发明一实施方式的气体涡轮机设备的结构图。图2是图I中II-II线剖面图。图3是本发明第I实施方式的轴封机构的主要部分切口的立体图。图4是本发明第I实施方式的轴封机构的剖面图。图5是表示本发明第I实施方式中从轴方向观察的薄板密封片的图。图6是图3中VI-VI线端面图。图7是图3中VII方向视图。图8是表示本发明第I实施方式的轴封机构中的工作流体的流动及压力分布的说明图。图9是本发明第2实施方式的轴封机构的剖面图。标号说明2压缩机2a、4a 转子
2b、4b、9 壳体3燃烧器4气体涡轮机5、5c环状静翼群6、6c 旋转轴7、7c环状动翼群10、IOx轴封机构11密封段
20薄板密封片20a (薄板密封片的)径向外侧端20b (薄板密封片的)径向内侧端30、30x高压侧限制构件31线材基体31x、36x 侧板35 线材35a(线材的)基端35b (线材的)前端34第I线材群39第2线材群40低压侧限制构件(低压侧侧密封板)
具体实施例方式下面，参照
本发明的轴封机构及具备其的气体涡轮机设备的实施方式。“气体涡轮机设备的结构”如图I所示，气体涡轮机设备包括将大量空气吸入内部进行压缩的压缩机(旋转机械)2 ;向通过该压缩机2压缩的压缩空气混合燃料使其燃烧的燃烧器3 ;以及将从燃烧器3导入的燃烧气体的热能转换为旋转能的气体涡轮机(旋转机械)4。压缩机2及涡轮机4分别具有壳体2b、4b ;以及在该壳体2b、4b内旋转的转子2a、4a。在各壳体2b、4b内沿轴方向隔开间隔固定有多个环状静翼群5c、5。在各壳体2b、4b内面具有在周向上相互隔开间隔固定的多个静翼而构成各环状静翼群5c、5。另外，各转子2a、4a具有旋转轴6c、6和沿该旋转轴6c、6的轴方向隔开间隔固定的多个环状动翼群7c、7。在旋转轴6c、6的外周具有沿周向相互隔开间隔固定的多个动翼而构成各环状动翼群7c、7。多个环状静翼群5c、5和多个环状动翼7c、7在旋转轴6c、6的轴方向上交替配置。压缩机2的转子2a和气体涡轮机4的转子4a被连结，以便一体旋转。为了防止工作流体(压缩空气或燃烧气体)g从高压侧向低压侧在轴方向上漏出，在压缩机2及气体涡轮机4上，在各环状静翼群5c、5的内周部设有轴封机构10c、10。另夕卜，为了防止工作流体g从高压侧向低压侧泄漏，在壳体2b、4b支承旋转轴6c、6的轴承部2c、4c也设有轴封机构10c、10。如图2所示，气体涡轮机4的轴封机构10，通过将以圆弧状延伸的密封段(sealsegment) 11在旋转轴6的周围、周向上配置多个(本实施方式中为八个)而构成。另外，图2是图I中II-II线剖面图。下面，说明气体涡轮机4的轴封机构10的实施方式。另外，下面说明气体涡轮机4的轴封机构10，但由于压缩机2的轴封机构IOc也为基本上相同的结构，因此省略说明压缩机2的轴封机构10c。“轴封机构的第I实施方式”如图3及图4所示，轴封机构10配置在从设于气体涡轮机的壳体的环状静翼群5及轴承部4c (下面，将环状静翼群5及轴承部4仅设为壳体9)的内周面朝向外侧凹处的环状空间R内。轴封机构10包括多个薄板密封片20 ;剖面形成为C字状且保持多个薄板密封片20的保持环13、14 ;配置在多个薄板密封片20的壳体9侧的背面衬垫15 ;配置在多个薄板 密封片20的高压侧的高压侧限制构件30 ;以及配置在多个薄板密封片20的低压侧的低压侧限制构件40。如图3所示，薄板密封片20是主要由薄钢板形成的构件。从旋转轴6的周向观察薄板密封片20形成为T字状，其宽度方向朝向旋转轴6的轴方向，换言之，其厚度方向朝向旋转轴6的周向。该薄板密封片20具有头部21 ;缩小宽度尺寸及厚度尺寸小于该头部21所形成的躯干部23 ;配置在头部21和躯干部23之间且比头部21及宽度尺寸小于躯干部23所形成的颈部22。在旋转轴6的径向上，从外侧朝向内侧以头部21、颈部22、躯干部23的顺序形成该薄板密封片20。在多个薄板密封片20中，将各头部21的径向外侧端、即薄板密封片20的径向外侧端20a相互焊接而相互连结。另外，多个薄板密封片20的躯干部23可弹性变形地形成，各躯干部23的径向内侧端、即薄板密封片20的径向内侧端20b形成自由端，在旋转轴6未旋转时与旋转轴6的外周面相接。如图5所示，多个薄板密封片20相互在周向上隔开微小间隔s排列。具体而言，通过头部21的厚度尺寸大于颈部22及躯干部23的厚度尺寸而形成多个薄板密封片20，在各自的厚度方向相互邻接的两个薄板密封片20的躯干部23间形成微小间隙S。如图3及图4所示，作为保持环13、14，可以使用高压侧保持环13和低压侧保持环14。这些保持环13、14均是剖面形成为C字状，C字的内侧构成槽部，且在旋转轴6的周向上延伸的圆弧状构件。各保持环13、14的槽部的宽度(旋转轴6的径向的槽部的尺寸)稍大于薄板密封片20的头部21的、径向的尺寸O地形成。薄板密封片20的头部21的高压侧接入高压侧保持环13的槽部内，薄板密封片20的头部21的低压侧接入低压侧保持环14的槽部内。在各保持环13、14的槽部的侧壁和薄板密封片20的头部21之间嵌入有背面衬垫15。由此，由保持环13、14保持多个薄板密封片20的头部21。低压侧限制构件40的厚度方向朝向轴方向，通过从轴方向观察的形状形成为圆弧带状的低压侧侧密封板，配置在多个薄板密封片20的低压侧。该低压侧侧密封板40具有径向外侧的基体部42和径向内侧的薄板密封部43。基体部42的厚度(轴方向的尺寸)大于薄板密封部43的厚度，以薄板密封部43为基准突出到高压侧。该基体部42伸入薄板密封片20的头部21和躯干部23之间的低压侧的凹处，夹持在薄板密封片20的颈部22和剖面为C字状的低压侧保持环14的内周侧端部的前端之间。低压侧侧密封板40的薄板密封部43从基体部42向径向内侧延伸到比壳体9的内周面9a的位置稍微外侧的位置。换言之，从旋转轴6的外周面到薄板密封板43的径向内侧端43b的距离，长于从旋转轴6的外周面到壳体9的内周面9a的距离。高压侧限制构件30具有由多个线材35组成的第I线材群34及第2线材群39 ；以及钎焊构成各线材群34、39的全线材35的一端的线材基体31。线材基体31由高压侧和低压侧二块板形成。各线材35形成为其纵向方向朝向旋转轴6的具有径向分量的方向。各线材35在其径向外侧端形成基端35a,在该基端35a夹持于线材基体31的两块板之间的状态下被钎焊在构成线材基体31的二块板上。其结果，各线材35的基端35a相互连结，构成线材基体31的二块板也相互接合。另外，图4中符号“b”表示钎焊部。另外，各线材35的径向内侧端形成作为自由端的前端35b,并与旋转轴6的外周面相接。线材基体31伸入薄板密封片20的头部21和躯干部23之间的高压侧的凹处，夹持在薄板密封片20的颈部22和剖面为C字状的高压侧保持环13的内周侧的侧部的前端 之间。图6是图3中VI-VI线端面图。如图6所示，构成第I线材群34、39及第2线材群34、39的各线材35，在周向上排列。各线材35的基端35a彼此之间在周向中形成规定的间隔。另外，在轴方向上排列第I线材群34和第2线材群39。构成第2线材群39的线材35在周向中配置在构成第I线材群35的多个线材之间的位置。而且，构成第2线材群39的线材35的基端35a与构成第I线材群34的线材35的基端35a在轴方向上相互相接。即，在本实施方式中，在多个薄板密封片20的高压侧中，多个线材35在周向及轴方向上密集配置。图7是从图3中VII方向观察的图。如图7所示，高压侧限制构件30的各线材35以其基端35a为基准而，以使其前端35b位于旋转轴6的旋转方向侧。另外，各薄板密封片20也以径向外侧端20a为基准而倾斜，以使径向内侧端20b位于旋转轴6的旋转方向侧。各线材35的倾斜量、即线材35和旋转轴6的法线之间的角度α大于各薄板密封片20的倾斜量、即薄板密封片20和旋转轴6的法线之间的角度β。但是，在各线材35的基端35a彼此之间，在周向中形成规定的间隔，而且各线材35的前端35b侧部分彼此在周向中接触。相比在远离旋转轴6的中心的位置的间隔，旋转轴6的多个法线的相互的间隔在距旋转轴6的中心近的位置的间隔狭小。因此，在本实施方式中，在周向中，设定各线材35的基端35a彼此间的间隔，以使各线材35的前端35b侧部分彼此接触。薄板密封片20、高压侧限制构件30的各线材35及低压限制构件低压侧侧密封板40均富有弹性，由具有优异耐热性的作为Ni基合金的Inconel (注册商标)类合金或作为Co基合金的Stellite (注册商标)类合金等形成。下面，说明本实施方式的轴封机构的作用。如图8所示，作为燃烧气体的工作流体g从燃烧器3 (图I所示)流入气体涡轮机4，在旋转轴6旋转时，薄板密封片20的径向内侧端20b、及薄板密封片20的躯干部23，由于由旋转轴6的旋转产生的动压效应而承受朝向径向外侧的力FL。其结果，各薄板密封片20的径向内侧端20b从旋转轴6的外周面上浮。由此，不会产生薄板密封片20和旋转轴6之间的摩擦，抑制薄板密封片20的损耗，轴封机构10的寿命延长。
另外，在旋转轴6旋转时，高压侧限制构件30的各线材35的前端35b、及线材35的躯干部23也由于由旋转轴6的旋转产生的动压效应而承受朝向径向外侧的力FL。但是，薄板密封片20的躯干部23平面地形成且以该平面承受朝向半径外的力，与之相对，由于在各线材35的躯干部23剖面圆形地形成且在曲面承受朝向半径外的力等理由，作用于各线材35的朝向半径外的力微弱。因此，各线材35的前端35b不从旋转轴6的外周面上浮，或稍微上浮。另外，各线材35从高压侧承受工作流体的压力而变形，各线材35的前端35b侧紧靠薄板密封片20的高压侧缘。但是，工作流体g从高压侧通过高压侧限制构件30的多个线材35之间、多个薄板密封片20的微小间隙s及多个薄板密封片20的径向内侧端20b和旋转轴6的外周面之间，稍微泄漏到低压侧。 相反，在未设置高压侧限制构件30的情况下，如背景技术栏所述，工作流体g从高压侧朝向低压侧流动的同时，在形成环状空间R的壳体9的凹部(凹部的底朝向径向外侧)的高压侧侧壁9b和薄板密封片20之间的间隙朝向径向外侧流动。之后，工作流体g进入到各薄板密封片20的微小间隙S。而且，进入到微小间隙s的工作流体g朝向低压侧流动的同时，朝向半径内侧流动，从微小空間s流出。因此，工作流体g在各薄板密封片20的微小间隙s的流动，作为抵消与对由旋转轴6的旋转带来的动压效应产生的各薄板密封片20的向径向外侧的力FL的力而起作用。另一方面，如本实施方式，在设有高压侧限制构件30的情况下，工作流体g从高压侧向低压侧流的同时，在形成环状空间R的壳体9的凹部的高压侧侧壁9b和薄板密封片20之间的间隙向径向外侧流。之后，即使工作流体g要进入到各薄板密封片20的微小间隙，因为在各薄板密封片20的高压侧设有高压侧限制构件30，所以工作流体g也几乎不能从径向外侧的位置进入到各薄板密封片20的微小空间S。因此，在存在高压侧限制构件30的情况下，在相比高压侧限制构件30的低压侧，工作流体g的大部分从对工作流体g的流动的阻力最小的部分、即各薄板密封片20的高压侧缘的径向内侧端20b (下面设为高压侧前端20c)和旋转轴6的外周面之间的部分进入到各薄板密封片20的微小间隙S。而且，在本实施方式中，在各薄板密封片20的低压侧，配置作为低压限制构件的低压侧侧密封板40，在形成环状空间R的壳体9的凹部的低压侧侧壁9c和薄板密封片20之间确保较大的间隙。因此，进入到各薄板密封片20的微小空间s的工作流体流向低压侧的同时，也易于朝向径向外侧。S卩，在本实施方式中，如图8中虚线所示，工作流体g主要从各薄板密封片20的高压侧前端20c进入到各薄板密封片20的微小间隙S。而且，之后，工作流体g朝向低压侧流动的同时，还朝向径向外侧流动，从微小间隙s流出。换言之，在本实施方式中，如图8中点划线所示，就各薄板密封片20的微小间隙s的压力分布P而言，各薄板密封片20的高压侧前端20c最高，将该高压侧前端20c作为基准，在低压侧且随着朝向径向外侧降低。如上，在本实施方式中，工作流体g在低压侧中流过各薄板密封片20的微小间隙g时，也进到径向外侧，因此，工作流体g的流动作为使各薄板密封片20稍上浮的力Fu而起作用。因此，根据本实施方式，能够确保对各薄板密封板的上浮力，可以抑制各薄板密封片20的磨损。另外，在本实施方式中，因为旋转轴6偏芯旋转等理由，即使旋转轴6相对高压侧限制构件30在远近方向上相对地移动，作为高压侧限制构件30的构成要素的各线材35也向径向弹性变形，因此，能够避免高压侧限制构件30的损伤。特别是，在本实施方式中，使用图7并如上述，各线材35以其基端35a为基准而倾斜形成，以使前端35b位于旋转轴6的旋转方向侧。因此，各线材35的前端35b侧易于弯曲到径向外侧，即使旋转轴6相对高压侧限制构件30在远近方向上相对地移动，各线材35也能够适度地在径向上弹性变形。即，本实施方式的高压侧限制构件30具备相对旋转轴6的振动或偏芯旋转具备非常高的耐久性。另外，如专利文献I所记载，在可挠板(高压侧限制构件)形成切缝的情况下，可以只在可挠板的径向内侧部分形成切缝，可以将该切缝延伸至可挠板的径向外侧部分形成。因此，如本实施方式，由多个线材35构成高压侧限制构件30，相比专利文献I所记载的技术，从设计及制造这两方面出发，可以容易地扩宽高压限制构件30中，可以适度沿径向弹性变形的区域。其结果为，对于旋转轴6相对高压侧限制构件30的远近方向的移动，可以使高 压侧限制构件30极其适度地变形。另外，如上所述，即使旋转轴6旋转，高压侧限制构件30的多个线材35也几乎不上浮。因此，虽然线材35磨损，但在某一程度磨损下，在线材35和旋转轴6之间稍形成间隙，以后，线材35基本不磨损。另外，在本实施方式中，使用图6及图7并如上述，高压侧限制构件30的多个线材35的纵向方向的至少一部分在周向中相互接触，因此，可以减少通过线材35相互的工作流体的量。而且，在本实施方式中，第I线材群34和第2线材群39在轴方向上密集配置，构成第2线材群39的线材35在周向中配置在构成第I线材群35的多个线材之间的位置，而且，改变各线材35的倾斜量和各薄板密封片20的倾斜量。因此，可以尽量减少从高压侧限制构件30的高压侧通过该高压侧限制构件30进入到各薄板密封片20的微小间隙s的工作流体g的量。因此，在本实施方式中，可以抑制工作流体g从径向外侧的位置进入到各薄板密封片20的微小间隙s引起的各薄板密封片20的上浮力的减少。其结果，可以充分确保对各薄板密封片20的上浮力。而且，如上，在本实施方式中，为了使各线材35的前端35b侧易于弯曲到径向外侦lJ,虽然将各线材35倾斜形成,但以其基端35a为基准,倾斜为其前端35b位于旋转轴6的旋转方向侧。因此，相比倾斜为其前端35b位于旋转轴6的旋转相反方向侧的情况，可以减小各线材35和旋转轴6之间的摩擦阻力。其结果，可以减小各线材35的磨损。另外，如上述，在本实施方式中，虽然构成第I线材群34的各线材35和构成第2线材群39的各线材35在轴方向接触，但构成第2线材群39的线材35在周向中配置在构成第I线材群35的多个线材之间的位置。由于构成第I线材群34的各线材35和构成第2线材群39的各线材35在轴方向接触，因此，可以缩窄构成第I线材群34的各线材35的高压侧缘和构成第2线材群39的各线材35的低压侧缘之间的最短距离。“轴封机构的第2实施方式”下面，使用图9说明本发明的轴封机构的第2实施方式。本实施方式的轴封机构10x，相对第I实施方式的轴封机构10只是高压侧限制构件的结构不同，其它结构与第I实施方式相同。因此，下面主要说明高压侧限制构件30X的结构。本实施方式的高压侧限制构件30x具有由多个线材35形成的第I线材群34及第2线材群39 ;以及将构成各线材群34、39的全线材35的基端35a钎焊的侧板31x、36x。作为侧板31x、36x，具有位于第I线材群34的高压侧的第I侧板31x、位于第2线材群39的低压侧的第2侧板36x。即，在本实施方式中，在轴方向中，由第I侧板31x和第2侧板36x夹持第I线材群34及第2线材群39。第I侧板31x及第2侧板36x均将厚度方向朝向轴方向，从轴方向观察，形成为圆弧带状，且具有形成于圆弧带状的外圆弧侧的基体部32、37、形成于圆弧带状的内圆弧侧的薄板密封部33、38。各基体部32、37的厚度(轴方向的尺寸)均形成为比薄板密封部33、38的厚度更厚。各薄板密封部33、38从对应的基体部32、37向径向内侧延伸至比壳体9的·最内周缘9d的位置稍靠外侧的位置。换言之，从旋转轴6的外周面到薄板密封部33、38的径向内侧端33b的距离，大于从旋转轴6的外周面到壳体9的最内周缘9d的距离。第I侧板31x的基体部32覆盖构成第I线材群34的全线材35的基端35a的高压侧及径向外侧。另外，第2侧板36x的基体部37覆盖构成第2线材群39的全线材35的基端35a的低压侧及径向外侧。该第2侧板36x的基体部37，以第2侧板36x的薄板密封部38为基准突出到低压侧，并进入薄板密封片20的头部21和躯干部23之间的高压侧的凹处。构成第I线材群34的全线材35的基端35a及构成第2线材群39的全线材35的基端35a均钎焊在侧板31x、36x的基体部32、37上，相互连结。通过该钎焊，第I侧板31x的基体部32和第2侧板36x的基体部37接合。以上，在本实施方式中，在第I线材群34的各线材35的高压侧及第2线材群39的低压侧，设置了薄板密封部33、38，因此，工作流体g通过高压侧限制构件30x从径向外侧的位置进入到各薄板密封片20的微小间隙s的量实质上为O。因此，在本实施方式中，相比第I实施方式，可以抑制各薄板密封片20的上浮力的减少，可以进一步确保对各薄板密封片20的上浮力。另外，在本实施方式中，在侧板31x、36x的基体部32、37只钎焊线材35的基部，但也可以对于薄板密封部33、38钎焊线材35。但是，当在对于薄板密封部33、38也钎焊线材35时，钎焊的部分与薄板密封部33、38 —体地成形，作为线材35不独立产生弹性形变。因此，如本实施方式所示，优选只钎焊线材35的基部的构成。另外，在本实施方式中，在第I线材群34的高压侧及第2线材群39的低压侧分别配置有侧板31x、36x，但只在任一侧配置侧板也基本可以得到相同的效果。另外，在以上的实施方式中，沿轴方向密集配置有第I线材群和第2线材群二个线材群，但也可以配置一个线材群，也可以配置三个以上的线材群。另外，以上说明了将轴封机构10、10x适用于气体涡轮机4的情况，但本发明的轴封机构不限于此，也可以适用于例如蒸汽涡轮机、压缩机、水轮机、电冰箱、泵等各种旋转机械。本申请要求基于2010年6月24日在日本申请的特愿2010-143765号优先权，并将其内容引用于此。
产业上的可利用性根据本发明的方式的轴封机构，可以避免旋转轴的振动或偏芯旋转引起的高压侧限制装置的损坏的同时，充分确保对各薄板密封片的上浮力。
权利要求
1.一种轴封机构，其在旋转轴的外周侧和包围所述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其各自的厚度方向朝向所述旋转轴的周向且相互在所述周向上隔开微小间隙进行排列，多个所述薄板密封片的径向内侧端形成为自由端，多个所述薄板密封片的径向外侧端相互连结，所述环状空间在所述旋转轴的轴方向上分为高压侧区域和低压侧区域，该轴封机构包括 高压侧限制装置，其配置于所述环状空间内，且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所述薄板密封片的流动， 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自的纵向方向含有所述旋转轴的径向分量的方向， 作为多个所述线材的各自的径向内侧端的前端形成自由端，其接近或接触所述旋转轴的外周面， 作为多个所述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所述线材通过所述纵向方向的至少一部分而相互接触。
2.权利要求I所述的轴封机构， 所述高压侧限制装置具有在所述旋转轴的轴方向上密集配置的多个线材群， 多个所述线材群分别具有在所述旋转轴的周向上密集配置的多个所述线材。
3.权利要求I或2所述的轴封机构， 多个所述线材分别以所述基端为基准而被倾斜设置，以使所述前端位于所述旋转轴的旋转方向侧。
4.权利要求3所述的轴封机构， 多个所述薄板密封片分别以所述径向外侧端为基准而被倾斜设置，以使所述径向内侧端位于所述旋转轴的旋转方向侧， 多个所述线材的倾斜量与多个所述薄板密封片的倾斜量不同。
5.权利要求I至4中任一项所述的轴封机构， 所述高压侧限制装置的厚度方向朝向所述旋转轴的轴方向，从所述轴方向观察的形状形成圆弧带状，具有接近或接触多个所述线材的所述基端侧、即多个所述线材的高压侧及/或低压侧的侧板， 相比所述壳体的径向内侧缘，所述侧板的径向内侦彳端位于径向外侧。
6.权利要求5所述的轴封机构， 多个所述线材的所述基端和所述侧板的径向外侧端部相互接合，所述线材不接合所述侧板的一部分、即比所述径向外侧端部靠径向内侧的部分。
7.一种旋转机械，其特征在于，具备权利要求I至6中任一项所述的轴封机构、所述旋转轴及所述壳体。
全文摘要
一种轴封机构，其具备高压侧限制构件(30)，该构件限制流体沿在周向上隔开微小空间排列的多个薄板密封片(20)的高压侧、且沿旋转轴(6)的外周从高压侧向多个薄板密封片(20)的流动。高压侧限制构件(30)具有多个具有可弯曲性的线材(35)。多个线材(35)朝向纵向方向含有旋转轴(6)的径向分量的方向。作为线材的径向的内侧端的前端(35b)形成为自由端，其接近或接触旋转轴(6)的外周面。在周向相互相邻的线材(35)在其纵向方向的一部分相互接触。
文档编号F01D11/00GK102918308SQ201180026479
公开日2013年2月6日 申请日期2011年6月23日 优先权日2010年6月24日
发明者上原秀和, 篠原种宏, 中野隆, 西本慎 申请人:三菱重工业株式会社