密封翅片、密封结构、透平机械及密封翅片的制造方法技术

本发明专利技术提供一种能够抑制制造成本的上升，并得到高的泄漏抑制效果，进而降低透平机械的泄漏损失的密封结构、透平机械及密封翅片的制造方法。密封翅片(6)抑制流体从在径向(R)上相对且绕轴线进行相对旋转的第一结构体与第二结构体(51)之间的间隙的泄漏，与第二结构体(51)之间隔开余隙地设置于所述第一结构体，其中，具备：翅片主体(61)，沿径向(R)延伸；及突起部(62)，形成于翅片主体(61)的前表面(61a)与前端面(61c)之间，向上游侧凸出，突起部(62)的长度尺寸(L1)为翅片主体(61)的长度尺寸(L0)的1.5倍以下，突起部(62)的角度(θ1)为75度以下，翅片主体(61)的倾斜角度(θ2)设定在‑60度以上且60度以下的范围内。

Sealing fin, sealing structure, turbomachinery and sealing fin manufacturing method

The invention provides a method to suppress the rise of the manufacturing cost, and to obtain a high leakage suppression effect, and then reduce the seal structure of the leakage loss of the turbine machinery, the manufacturing method of the turbine machinery and the seal fins. The sealed fin (6) inhibits the leakage of a fluid gap between the first structure and the second structure (51) relative to the axis of the radial (R) and the second structure (51), which is separated from the second structure (51) and is arranged in the first structure, in which the fin body (61), the radial extension (62) and the protuberance section (62) are extended. Between the front surface (61A) of the fin body (61) and the front end face (61C), the length dimension (L1) of the projection part (62) is less than 1.5 times the length dimension (L0) of the fin body (61), and the angle (theta 1) of the protuberance part (62) is 75 degrees, and the tilt angle (theta 2) of the fin body (61) is set at more than 60 degrees and below 60 degrees. Within the scope.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】密封翅片、密封结构、透平机械及密封翅片的制造方法
本专利技术涉及抑制流体从相对旋转的两个结构体彼此之间泄漏的密封翅片、使用了该密封翅片的密封结构、透平机械及密封翅片的制造方法。
技术介绍
在蒸汽涡轮、燃气轮机及涡轮压缩机等透平机械中，当蒸汽等工作流体从静止侧与旋转侧之间形成的间隙泄漏时，该泄漏引起透平机械的效率的损失(泄漏损失)。因此，在透平机械中，为了防止工作流体的泄漏而使用迷宫密封等非接触型的密封结构。作为与这样的透平机械的非接触型的密封结构相关的技术，存在专利文献1及专利文献2公开的技术。以下，对专利文献1及专利文献2公开的技术进行说明。在该说明中，为了参考而将专利文献1及专利文献2中使用的标号以带括弧的方式表示。专利文献1(参照首页、段落[0021]及图1、2等)公开了“一种对静止体(11)与旋转体(12)之间进行密封的密封装置，具备从静止体(11)朝向旋转体(12)的表面(12a)突出设置且前端尖锐的翅片(13)和在旋转体(12)的表面(12a)形成的粗糙面部(17)”。根据专利文献1，利用粗糙面部(17)使翅片(13)的周边的流动紊乱，由此使流体(14)的压力损失增大，能够降低流体(14)从翅片(13)与旋转体(12)之间泄漏的量。在专利文献2(参照首页、段落[0039]、[0045]及图1、2等)公开了“一种迷宫密封，在透平机械中将作为静止要素的静止壳体(12)与作为可动要素的叶片护罩(11)的相互间隙密封，使设置于径向内侧的构成密封翅片(26)的前端部的末端要素(34)从静止壳体(12)朝向泄漏流(21)的流动方向上游侧倾斜”。根据专利文献2，利用密封翅片(26)的形状而在密封翅片(26)的上游侧形成泄漏流(21)的循环涡流(36)，利用该循环涡流(36)，静止壳体(12)与叶片护罩(11)的相互间隙的有效区域缩小，能够减少在相互间隙中通过的泄漏流(21)。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2008-196522号公报专利文献2：日本特开2013-019537号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，在专利文献1公开的密封装置中，泄漏抑制效果甚至透平机械的泄漏损失抑制效果无法说是充分的。这是翅片(13)为朝向旋转体(12)笔直地延伸的笔直形状，无法说是对于从与旋转体(12)之间的流体(14)的流动(泄漏)施加充分限制的形状。另外，由于加工上的制约而无法避免在翅片(13)的前端带有圆角(在此所说的“圆角”是对流体的流动会造成影响的一定曲率半径以上的圆角)的情况。当翅片(13)的前端部存在圆角时，流体(14)在翅片(13)的前端部处剥离的点(以下，称为“剥离点”)向实质上扩大与旋转体(12)的表面(12a)的余隙的方向移动，且流体(14)的剥离点处的行进方向朝向下游侧(通过翅片(13)的一侧)，缩流变弱。因此，与在前端部没有圆角的理想的形状相比，密封装置的泄漏抑制效果甚至透平机械的泄漏损失抑制效果损耗。在专利文献2公开的迷宫密封中，在密封翅片(26)的前端部产生圆角的情况无法避免，会产生同样的课题。尤其是如专利文献2公开的密封翅片(26)那样，在前端部倾斜的形状中在前端部存在圆角时，该前端部的圆角的扇角容易成为90度[degree]以上(即带有圆角的范围容易变宽)，因此，与专利文献1公开的笔直形状的密封翅片相比，前端部的圆角引起的“泄漏抑制效果的损耗”较大。此外，在专利文献2公开的迷宫密封中，需要用于使密封翅片(26)的末端要素(34)成为倾斜的形状的加工。由于密封翅片(26)要求一定的加工精度，因此其形状加工优选使用切削加工。然而，当进行切削加工时会产生毛刺，因此需要将该毛刺除去的作业，存在密封翅片(26)的制造成本成为高价的课题。本专利技术鉴于上述那样的课题而创立，其目的在于提供一种抑制制造成本的上升，并得到高的泄漏抑制效果，而且能够减少透平机械的泄漏损失的密封翅片、密封结构、透平机械及密封翅片的制造方法。用于解决课题的方案(1)为了实现上述的目的，本专利技术的密封翅片抑制流体从相互隔开间隙而在径向上相对且绕轴线进行相对旋转的第一结构体与第二结构体之间的所述间隙泄漏，所述密封翅片从所述第一结构体朝向所述第二结构体延伸，所述密封翅片以在所述密封翅片的延伸方向的前端面与所述第二结构体之间隔开余隙的方式设置，其特征在于，所述密封翅片具备：翅片主体，在所述径向上延伸；及突起部，形成于所述翅片主体的在所述流体的流通方向上朝向上游侧的前表面和所述翅片主体的与所述第二结构体相对的前端面之间，且所述突起部向所述上游侧凸出，所述突起部的沿所述轴线的长度尺寸为所述翅片主体的所述长度尺寸的1.5倍以下，所述突起部的角度为75度以下，以所述翅片主体的所述前端面为基准的所述突起部的倾斜角度设定在-60度以上且60度以下的范围内。(2)优选的是，所述突起部是前端尖锐的尖锐突起部。(3)优选的是，在所述翅片主体在所述前端面与朝向所述流体的流通方向下游侧的背面之间具备朝向所述轴线侧的倾斜面。(4)优选的是，所述尖锐突起部的沿所述轴线的长度尺寸为所述翅片主体的所述长度尺寸的0.1倍以上且0.5倍以下。(5)优选的是，所述突起部的与所述第二结构体相对的端面形成为与所述翅片主体的所述前端面齐平。(6)为了实现上述的目的，本专利技术的密封结构抑制流体从相互隔开间隙而在径向上相对且绕轴线进行相对旋转的第一结构体与第二结构体之间的所述间隙泄漏，其特征在于，所述密封结构在所述第一结构体具备(1)～(5)中任一项记载的密封翅片，所述密封翅片朝向所述第二结构体延伸，并在所述密封翅片的延伸方向的前端面与所述第二结构体之间隔开余隙。(7)为了实现上述的目的，本专利技术的透平机械的特征在于，具备(6)记载的密封结构。(8)为了实现上述的目的，本专利技术的密封翅片的制造方法中，所述密封翅片是在抑制流体从相互隔开间隙而在径向上相对且绕轴线进行相对旋转的第一结构体与第二结构体之间的所述间隙泄漏的密封结构中，从所述第一结构体朝向所述第二结构体延伸并在所述密封翅片的延伸方向的前端面与所述第二结构体之间隔开余隙地设置，其特征在于，包括切削步骤，该切削步骤对于翅片原材料，将厚度方向上的从前端表面起的一定的范围设定作为被切削部，沿着与所述厚度方向交叉的切削方向对所述被切削部进行切削，由此在与所述切削方向交叉的面上形成向所述切削方向凸出的突起部。(9)优选的是，包括研磨步骤，该研磨步骤对所述突起部进行研磨而形成为前端尖锐的尖锐突起部。专利技术效果根据本专利技术，朝向密封翅片与第二结构体的余隙流动的流体由朝向上游侧设置于密封翅片的突起部引导，结果是，剥离点(流体从密封翅片剥离的点)处的流体的行进方向朝向上游侧(流体通过密封翅片的方向的反方向)，因此流体的缩流增强。因此，能得到高的泄漏抑制效果，进而能够降低透平机械的泄漏损失。而且，突起部的主要尺寸，即，突起部的沿轴线的长度尺寸、突起部的角度及突起部的倾斜角度设定为适当的范围，因此能够得到更高的泄漏抑制效果。另外，能够利用与切削加工相伴的毛刺的产生来设置突起部，因此不需要毛刺的除去，而且能够廉价且容易地设置突起部，能够抑制设置突起部引起的制造成本的上升。附图说明图1是表示本专利技术的一实施方式的蒸汽涡轮的整体结构的示意性的纵向剖视本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种密封翅片，抑制流体从相互隔开间隙而在径向上相对且绕轴线进行相对旋转的第一结构体与第二结构体之间的所述间隙泄漏，所述密封翅片从所述第一结构体朝向所述第二结构体延伸，所述密封翅片以在所述密封翅片的延伸方向的前端面与所述第二结构体之间隔开余隙的方式设置，所述密封翅片的特征在于，所述密封翅片具备：翅片主体，在所述径向上延伸；及突起部，形成于所述翅片主体的在所述流体的流通方向上朝向上游侧的前表面和所述翅片主体的与所述第二结构体相对的前端面之间，且所述突起部向所述上游侧凸出，所述突起部的沿所述轴线的长度尺寸为所述翅片主体的所述长度尺寸的1.5倍以下，所述突起部的角度为75度以下，以所述翅片主体的所述前端面为基准的所述突起部的倾斜角度设定在‑60度以上且60度以下的范围内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.09 JP 2015-2404871.一种密封翅片，抑制流体从相互隔开间隙而在径向上相对且绕轴线进行相对旋转的第一结构体与第二结构体之间的所述间隙泄漏，所述密封翅片从所述第一结构体朝向所述第二结构体延伸，所述密封翅片以在所述密封翅片的延伸方向的前端面与所述第二结构体之间隔开余隙的方式设置，所述密封翅片的特征在于，所述密封翅片具备：翅片主体，在所述径向上延伸；及突起部，形成于所述翅片主体的在所述流体的流通方向上朝向上游侧的前表面和所述翅片主体的与所述第二结构体相对的前端面之间，且所述突起部向所述上游侧凸出，所述突起部的沿所述轴线的长度尺寸为所述翅片主体的所述长度尺寸的1.5倍以下，所述突起部的角度为75度以下，以所述翅片主体的所述前端面为基准的所述突起部的倾斜角度设定在-60度以上且60度以下的范围内。2.根据权利要求1所述的密封翅片，其特征在于，所述突起部是前端尖锐的尖锐突起部。3.根据权利要求1或2所述的密封翅片，其特征在于，在所述翅片主体在所述前端面与朝向所述流体的流通方向下游侧的背面之间具备朝向所述轴线侧的倾斜面。4.根据权利要求1～3中任一项所述的密封翅片，其特征在于，所述突起部的沿所述轴线的长度尺寸为所述翅片主体的所述长度尺寸的0.1倍以上且0.5倍以下。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：西川丰治，桑村祥弘，大山宏治，浜田雄久，椙下秀昭，
申请(专利权)人：三菱日立电力系统株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP