[发明专利]轴密封装置及具备该轴密封装置的旋转机械

说明书

技术领域

本发明涉及密封转子与定子之间的环状空间且将该环状空间分为低压侧区域与高压侧区域的轴密封装置及具备该轴密封装置的旋转机械。

本申请关于2011年10月26日提交的日本申请2011-234825号主张优先权，将其内容援用于本文中。

背景技术

在燃气轮机、蒸汽轮机等旋转机械的转子周围，为了减少从高压侧向低压侧流动的工作流体的泄漏量而设有轴密封装置。作为这种轴密封装置的一个例子，例如公知有以下的专利文件1中所记载的轴密封装置。

该轴密封装置具备：设于定子的外壳；及由多个薄板密封片构成的密封体。

密封体的多个薄板密封片将各自的厚度方向朝向转子的周向，彼此空开微小间隙进行层叠。各薄板密封片以其径向内侧的端部（前端）比其径向外侧的端部（后端）位于转子的旋转方向前方侧的方式倾斜地配置，后端彼此连接，且前端形成自由端。

在如此概略构成的轴密封装置中，转子静止时各薄板密封片的前端与转子接触。并且，若转子旋转则由于通过转子的旋转产生的动压效应，薄板密封片的前端从转子的外周上浮而与转子呈非接触状态。因此，在该轴密封装置中，能够抑制各薄板密封片的损耗，密封寿命延长。

此外，在上述机构中，由低压侧旁侧密封板覆盖密封体的流体低压区域侧的轴向一端部，且由高压侧旁侧密封板覆盖密封体的流体高压区域侧的轴向另一端部。并且，通过这些低压侧侧板及高压侧侧板，限制了工作流体向薄板密封片的微小间隙的流动。

在此，低压侧侧板及高压侧侧板通常沿周向被分割为多个，且彼此具有分割间隙地配置。

专利文献1：日本专利第3616016号公报

发明内容

然而，在旋转机械中有时会在旋转方向上产生旋流。若在该旋流速度较大的位置使用上述轴密封装置，则由于流体高压区域侧的旋流及高压侧侧板/低压侧侧板的分割部分附近的不均匀的流动，有时会在高压侧侧板产生压力变动，而在高压侧侧板产生颤振。在这种情况下，例如在包括高压侧侧板的分割部附近的位置处，高压侧侧板可能会产生不良状况。

本发明考虑到以上情况而作出，提供能够防止颤振的轴密封装置及具备该轴密封装置的旋转机械。

即，本发明的第一实施方式涉及的轴密封装置是设于转子与包围该转子的外周侧的定子之间的环状空间、且将该环状空间沿所述转子的轴线方向分为低压侧区域及高压侧区域的轴密封装置，其特征在于，具备：密封体，具有薄板密封片，该薄板密封片从所述定子向所述转子的径向内侧延伸且在所述转子的周向上层叠了多个；高压侧侧板，以沿着该密封体的高压侧的方式从所述定子向所述径向内侧延伸且在所述周向上被分割为多个；及刚性赋予单元，对该高压侧侧板的朝向所述高压侧区域的面的一部分赋予所述轴线方向的刚性。

在该轴密封装置中，由于在高压侧侧板设有刚性赋予单元，所以能够强化该高压侧侧板的厚度方向的刚性。由此，抵抗振动的强度增强，能够防止颤振。

此外，由于刚性赋予单元仅仅设于高压侧侧板的一部分，所以高压侧侧板的刚性不会被过度强化。因此，高压侧侧板的刚性虽然得到强化，但是仍然残留有能够与密封体的形状变化对应的程度的柔软性，所以能够使该高压侧侧板接触且追随于密封体的侧面。

此外，上述轴密封装置的特征在于，所述刚性赋予单元以层叠于所述高压侧侧板的朝向所述高压侧区域的面的方式从所述定子向所述径向内侧延伸，且该延伸长度设定得比所述高压侧侧板短。

根据这种结构，能够通过支撑板部可靠地强化高压侧侧板的刚性。

此外，由于在高压侧侧板的径向内侧部分设有支撑板部，所以能够确保该高压侧侧板的径向内侧部分的柔软性，使该部分可靠地追随于密封体。

此外，上述轴密封装置优选为，所述支撑板部由层叠于所述轴线方向上的多个板片构成，该多个板片越配置于所述高压侧区域，则所述延伸长度设定得越短。

由此，能够从径向内侧向径向外侧阶段性地对刚性进行强化，且能够从径向外侧向径向内侧阶段性地确保对密封体的追随性。

此外，上述轴密封装置也可以为，所述刚性赋予单元是肋，该肋在所述高压侧侧板的朝向所述高压侧区域的面沿周向空开间隔地设有多个。

根据该结构，高压侧侧板通过肋进行补强，能够可靠地对其刚性进行强化。

此外，由于能够在未设有肋的位置确保柔软性，所以能够可靠地追随于密封体。

此外，上述轴密封装置优选为，所述薄板密封片随着朝向所述径向内侧而朝向所述转子的旋转方向前方侧延伸，所述肋随着朝向所述径向内侧而朝向所述旋转方向前方侧延伸。