轴密封机构及涡轮机制造技术

提供一种轴密封机构及使用该轴密封机构的涡轮机，该轴密封机构能够降低从高压侧向低压侧泄漏的气体泄漏量，同时还可以抑制各薄板和转动轴间产生的磨损。该轴密封机构具有叶密封（２５），该叶密封（２５）具有，在静翼（２４ａ）和叶密封圈（２６）之间，设置有弹簧，对该叶密封圈（２６）向从转动轴（２３）脱离的径方向外侧赋能，和导压槽（３４），以各薄板（２８）为边界把高压侧液压引导到叶密封圈（２６）的外周面和静翼（２４ａ）的内周面之间。另外，该涡轮机具有该叶密封（２５）。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种轴密封机构，非常适用于燃气轮机、蒸气轮机、压缩机、泵等大型流体机械的转动轴等。此外，还涉及一种涡轮机，把流体的热能转换为机械转动能以产生动力，特别是涉及一种适用于其转动轴的轴密封机构。该叶密封1的结构是，在转动轴2的圆周方向上设置有多层、并在转动轴2的轴方向上具有规定宽度的平板状薄板3。这些薄板3的外周基端通过钎焊部位4被固定在叶密封圈5上，其内周前端根据规定预负荷滑动接触转动轴2。各薄板3的前端滑动接触转动轴2的圆周面，以便如该图及附图说明图19所示，使相对于转动轴2的转动方向(图中的箭头d所示方向)，和转动轴2的圆周面成锐角。这样安装于叶密封圈5上的各薄板3通过密封转动轴2的外周，把转动轴2的外围空间分为高压区和低压区。高压区的高压侧侧板7和低压区的低压侧侧板8作为压力作用方向的导向板被设置于叶密封圈5上，并把各薄板3夹在中间。如上构造的叶密封1，当转动轴2一转动，就通过转动轴2的转动产生的动压力效果，使各薄板3的前端从转动轴2的圆周面浮起，避免各薄板3的前端和转动轴2的接触，因此可以防止磨损。另外，转动轴2高速转动时，叶密封圈5及安装有该叶密封圈5的静止单元(未图示)的热膨胀量大于转动轴2的热膨胀量时，即，叶密封圈5的直径因热而变大的程度大于转动轴2的直径变大程度时，如图21所示，在各薄板3的前端和转动轴2之间产生间隙9，使气体泄漏量增多，可能会降低密封功能。鉴于上述情况，本专利技术的目的在于，提供一种轴密封机构和含有该轴密封机构的涡轮机，该轴密封机构可以降低从高压侧向低压侧泄漏的气体泄漏量，同时还可以抑制各薄板和转动轴的磨损的产生。为实现上述目的，权利要求1所述的轴密封机构，阻止流体通过转动轴和静止单元间的环状空间流向转动轴的轴方向，其特征在于，包括叶密封圈，被支撑在前述静止单元的内部；多个薄板，相互隔开间隔设置在转动轴的圆周方向，各个外周基端侧被固定在叶密封圈内，各个前端和转动轴的圆周面成锐角，且在转动轴的轴方向上具有宽度并滑动接触转动轴的圆周面；赋能部件，在静止单元和叶密封圈间，对该叶密封圈向从转动轴脱离的径方向外侧赋能；导压槽，以各薄板为边界，把高压侧的液压引导到叶密封圈的外周面和静止单元的内周面之间。因此，当密封差压小，且各薄板未接受到充足的浮起力、转动轴低速转动时，通过赋能部件对叶密封圈向径方向外侧赋能，并在静止单元内向从转动轴脱离的方向浮起，以保持设置在该叶密封圈上的各薄板的前端和转动轴圆周面处于非接触状态，所以可以防止伴随转动轴的转动产生的各薄板和转动轴的磨损。另外，当密封差压大时，通过导压槽把高压侧液压引导到叶密封圈的外周面和静止单元的内周面之间，利用该液压消除赋能部件的势能力，使叶密封圈向接近转动轴的内周侧移动，可以减少因热膨胀产生的间隙，所以能够降低通过转动轴和各薄板的各前端之间、从高压侧向低压侧泄漏的气体泄漏量。权利要求2所记述的轴密封机构，其特征在于，权利要求1的轴密封机构中的赋能部件被设置于叶密封圈上。因此，通过把设置有赋能部件的叶密封圈安装到未设有赋能部件的现有静止单元等上，不需要在静止单元内部做特别加工，就能很简单地在静止单元和叶密封圈之间设置赋能部件。赋能部件出现劣化或破损时，与把其安装在静止单元上比，因被设置于拆卸简单的叶密封圈上，所以赋能部件的维修等很容易进行。权利要求3所记述的轴密封机构，其特征在于，权利要求1或2所述的轴密封机构中的赋能部件被不同于静止单元的支撑部件所支撑，该支撑部件被设置于静止单元上。因此，没必要把赋能部件直接安装在静止单元内部，通过把支撑赋能部件的支撑部件安装在静止单元上，就能很简单地把赋能部件设置于叶密封圈和静止单元之间。某个赋能部件出现劣化或破损时，可以只把支撑该赋能部件的支撑部件从静止单元卸下，所以可以更有效地进行赋能部件的维修等。权利要求4所记述的轴密封机构，其特征在于，权利要求1～3中任一项所述的轴密封机构中的赋能部件把各薄板夹在中间，并分别设置于高压侧和低压侧。因此，可以使叶密封圈稳定浮起在转动轴的外周侧，当密封差压小、转动轴低速转动时，能更可靠地防止各薄板的各前端接触转动轴的周面。另外，和赋能部件只设置于各薄板一侧时比，将施加到各赋能部件上的叶密封圈的负荷减半，所以能抑制各赋能部件因叶密封圈的负荷所造成的劣化。权利要求5所记述的涡轮机，把高温高压流体引导到机壳，通过喷射在该机壳内部支撑可转动的转动轴的动翼上，把流体的热能转换为机械转动能，并产生动力，其特征在于，具有上述权利要求1～4的任一项所述的轴密封机构。根据上述权利要求5所记述的涡轮机，可以获得和上述权利要求1～4的的任一项所述的轴密封机构相同的效果。图2是第1实施方式的叶密封(轴密封机构)立体图。图3是从经过转动轴的轴线的截面观察第1实施方式的叶密封时的截面图。图4是从B-B’线观察第1实施方式的叶密封时的截面图。图5是从C-C’线观察第1实施方式的叶密封时的截面图。图6是从经过转动轴的轴线的截面观察第1实施方式的叶密封时的截面图。图7是从D-D’线观察第1实施方式的叶密封时的截面图。图8是从经过转动轴的轴线的截面观察第2实施方式的叶密封时的截面图。图9是从E-E’线观察第2实施方式的叶密封时的截面图。图10是从经过转动轴的轴线的截面观察第3实施方式的叶密封时的截面图。图11是从F-F’线观察第3实施方式的叶密封时的截面图。图12是从经过转动轴的轴线的截面观察第4实施方式的叶密封时的截面图。图13是从G-G’线观察第4实施方式的叶密封时的截面图。图14是从经过转动轴的轴线的截面观察第5实施方式的叶密封时的截面图。图15是从H-H’线观察第5实施方式的叶密封时的截面图。图16是从经过转动轴的轴线的截面观察第6实施方式的叶密封时的截面图。图17是从经过转动轴的轴线的截面观察第7实施方式的叶密封时的截面图。图18是图示过去的轴密封机构的图。图19是从箭头I观察过去的轴密封机构时的截面图。图20是过去的轴密封机构的截面图。图21是过去的轴密封机构的截面图。符号说明23 转动轴23a 圆周面23e 动翼24 机壳24a 静翼(静止单元)25 叶密封(轴密封机构)26 叶密封圈27 间隙28 薄板28a 外周基端28b 前端 33 弹簧(赋能部件)34 导压槽36 板簧(赋能部件)38 支撑部件首先，参照图1～图7说明第1实施方式。图1表示的是燃气轮机的简略构造图。在该图中，符号20表示压缩机，符号21表示燃烧器，符号22表示涡轮机。压缩机20把大量空气放入其中并压缩。通常，燃气轮机是把通过后述的转动轴23得到的动力的一部分作为压缩机20的动力来使用。燃烧器21向被压缩机20压缩过的空气中混合燃料并使燃烧。涡轮机22把燃烧器21产生的燃烧气体(流体)导入其内部并产生膨胀，通过喷射在设置于转动轴23上的动翼23e上，把燃烧气体的热能转换为机械转动能并产生动力。在涡轮机22中，除转动轴23的多个动翼23e外，在机壳24上还设有多个静翼(静止单元)24a。这些动翼23e和静翼24a交互排列在转动轴23的轴方向上。动翼23e接受流向转动轴23的轴方向的燃烧气体的压力并使转动轴23转动，供给转动轴23的转动能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轴密封机构，阻止流体通过转动轴和静止单元间的环状空间流向所述转动轴的轴方向，其特征在于，包括： 叶密封圈，位于所述静止单元的内部； 多个薄板，相互隔开间隔设置在所述转动轴的圆周方向，各个外周基端被固定在所述叶密封圈内，各个前端和所述转动轴的圆周面成锐角，且在所述转动轴的轴方向具有宽度，并滑动接触所述转动轴的圆周面； 赋能部件，在所述静止单元和所述叶密封圈间，对该叶密封圈向从所述转动轴脱离的径方向外侧赋能；和 导压槽，以所述各薄板为边界，把高压侧的液压引导到所述叶密封圈的外周面和所述静止单元的内周面之间。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：上原秀和，由里雅则，筱原种宏，中野隆，赤城弘一，西本慎，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]