密封構(gòu)造以及旋轉(zhuǎn)機(jī)械的制作方法
【專利摘要】提供一種密封構(gòu)造(2),對(duì)第一構(gòu)造體(10)和與第一構(gòu)造體(10)在徑向上相對(duì)的第二構(gòu)造體(51)之間的間隙進(jìn)行密封,具備:周面(4),形成于第一構(gòu)造體(10)和第二構(gòu)造體(51)中的一方,相對(duì)于軸線平行;多個(gè)密封翅片(5),朝向周面(4)突出并與周面(4)之間形成空隙(m),并且在軸線方向上隔開間隔而設(shè)置;以及突部(7),在軸線方向上相鄰的一對(duì)密封翅片(5)之間形成供經(jīng)過(guò)上游側(cè)的密封翅片(5a)的空隙(mA)后的漏流(SL)再附著的再附著緣(15),并且形成生成沿著上游側(cè)的密封翅片(5a)朝向第二構(gòu)造體(51)流動(dòng)的漩渦(B1)的第一腔(17)和生成對(duì)下游側(cè)的密封翅片(5b)的空隙(mB)產(chǎn)生縮流效果的流(B2)的第二腔(18)。
【專利說(shuō)明】
密封構(gòu)造以及旋轉(zhuǎn)機(jī)械
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及在蒸汽渦輪、燃?xì)鉁u輪等旋轉(zhuǎn)機(jī)械中對(duì)相對(duì)旋轉(zhuǎn)的構(gòu)造體間的間隙進(jìn)行密封的密封構(gòu)造以及具備該密封構(gòu)造的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。
[0002]本申請(qǐng)基于在2014年I月30日提出的日本特愿2014-015879號(hào)要求優(yōu)先權(quán),將其內(nèi)容引用于此。
【背景技術(shù)】
[0003]在蒸汽渦輪、燃?xì)鉁u輪等旋轉(zhuǎn)機(jī)械中,為了防止蒸汽等工作流體從形成在靜止側(cè)與旋轉(zhuǎn)側(cè)之間的間隙泄漏,使用迷宮密封等非接觸型的密封構(gòu)造(例如,參照專利文獻(xiàn)I)。作為迷宮密封,已知有直通型和臺(tái)階型。
[0004]直通型迷宮密封是具有護(hù)罩(shroud)和殼體的內(nèi)周面上的密封翅片(seal fin),且具有能夠從上游側(cè)看到下游側(cè)的構(gòu)造的密封構(gòu)造,所述護(hù)罩設(shè)置于動(dòng)葉輪的頂端,且形成為與形成旋轉(zhuǎn)機(jī)械的外廓的殼體的內(nèi)周面平行,所述密封翅片朝向動(dòng)葉輪延伸。
[0005]臺(tái)階型迷宮密封是如專利文獻(xiàn)I所公開的那樣,具有殼體的內(nèi)周面上的朝向動(dòng)葉輪延伸的密封翅片和設(shè)置于動(dòng)葉輪的頂端的臺(tái)階狀的護(hù)罩的密封構(gòu)造。
[0006]在密封翅片的數(shù)量以及密封翅片的頂端與護(hù)罩的外周面之間的間隙(翅片空隙)的尺寸相同的情況下,臺(tái)階型迷宮密封被認(rèn)為與直線型相比密封性能較高。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:日本特開平2-245581號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]發(fā)明所要解決的課題
[0011]然而,臺(tái)階型的情況下,在產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)側(cè)與靜止側(cè)之間的伸長(zhǎng)差時(shí),臺(tái)階與密封翅片有可能接觸。另外,臺(tái)階型存在與直通型相比制造成本較高這一課題。
[0012]另外,經(jīng)過(guò)上游側(cè)的密封翅片的空隙后的漏流(leakjet)以攜帶著較大動(dòng)能的狀態(tài)到達(dá)下游側(cè)的密封翅片的空隙的穿流效果是直通型迷宮密封與臺(tái)階型相比性能較差的主要原因。由于密封性能會(huì)因穿流增加而惡化,所以期望具有抑制穿流的構(gòu)造的直通型迷宮密封。
[0013]本發(fā)明的目的在于提供一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械,其能夠降低從形成于靜止側(cè)與旋轉(zhuǎn)側(cè)之間的間隙泄漏的漏流而使密封性能穩(wěn)定。
[0014]用于解決課題的技術(shù)方案
[0015]根據(jù)本發(fā)明的第一方案,提供一種密封構(gòu)造,對(duì)第一構(gòu)造體和與所述第一構(gòu)造體在徑向上相對(duì)并且相對(duì)于所述第一構(gòu)造體繞軸線相對(duì)旋轉(zhuǎn)的第二構(gòu)造體之間的間隙進(jìn)行密封,其特征在于,具備:周面,形成于所述第一構(gòu)造體和所述第二構(gòu)造體中的一方,相對(duì)于所述軸線平行;多個(gè)密封翅片,設(shè)置于所述第一構(gòu)造體和所述第二構(gòu)造體中的另一方,朝向所述周面突出而在該多個(gè)密封翅片與所述周面之間形成空隙,并且在所述軸線方向上隔開間隔而設(shè)置;以及突部,在所述軸線方向上相鄰的一對(duì)所述密封翅片之間形成供經(jīng)過(guò)上游側(cè)的密封翅片的空隙后的漏流再附著的再附著緣,并且形成生成漩渦的第一腔和生成流的第二腔,所述漩渦沿著上游側(cè)的密封翅片朝向所述周面流動(dòng),所述流對(duì)下游側(cè)的密封翅片的空隙產(chǎn)生縮流效果。
[0016]根據(jù)上述結(jié)構(gòu),經(jīng)過(guò)空隙后的漏流會(huì)穩(wěn)定地再附著于突部的再附著緣。通過(guò)利用再附著使漏流擴(kuò)散,能夠使漏流的動(dòng)能損失。另外,通過(guò)在第一腔生成的漩渦,能夠增大漏流的擴(kuò)散的效果。另外,通過(guò)在第二腔生成的流所帶來(lái)的縮流的效果和動(dòng)能損失的效果,能夠減少經(jīng)過(guò)空隙的漏流。即,能夠減少?gòu)牡谝粯?gòu)造體與第二構(gòu)造體之間的間隙泄漏的漏流,使密封性能穩(wěn)定。
[0017]另外,通過(guò)將第一構(gòu)造體和第二構(gòu)造體中的另一方設(shè)為相對(duì)于軸線平行的面,SP使在第一構(gòu)造體與第二構(gòu)造體之間產(chǎn)生了伸長(zhǎng)差的情況下,第一構(gòu)造體與第二構(gòu)造體也不會(huì)接觸。
[0018]在上述密封構(gòu)造中,可以構(gòu)成為,所述突部是具有圓板面和圓筒面并且從周向觀察到的形狀呈矩形狀的部件,所述圓板面連接于所述密封翅片的上游側(cè),在所述周面與所述再附著緣之間延伸,所述圓筒面是在所述再附著緣與所述密封翅片之間延伸的與所述軸線同心的圓筒狀的面。
[0019]根據(jù)上述結(jié)構(gòu),能夠固定再附著緣的位置而使漏流的再附著點(diǎn)穩(wěn)定。
[0020]在上述密封構(gòu)造中,可以使所述突部的再附著緣為從所述圓筒面朝向所述另一方突出并且在周向上延伸的突條。
[0021]根據(jù)上述結(jié)構(gòu),通過(guò)使再附著緣為突條,可穩(wěn)定地形成在第一腔生成的漩渦和在第二腔生成的流。由此,能夠促進(jìn)漏流的減少效果。
[0022]在上述密封構(gòu)造中,可以構(gòu)成為,所述突部是連接于所述密封翅片的上游側(cè)的面并且在所述再附著緣與所述密封翅片之間延伸的與所述軸線同心的圓筒狀的部件,在所述突部與所述周面之間形成生成漩渦的第三腔。
[0023]根據(jù)上述結(jié)構(gòu),能夠減少突部的體積而實(shí)現(xiàn)密封翅片的輕量化。
[0024]在上述密封構(gòu)造中,可以構(gòu)成為,在所述軸線方向上相鄰的一對(duì)所述密封翅片之間,在所述軸線方向上處于所述上游側(cè)的密封翅片與所述再附著緣之間的所述周面的面上形成有第二突條部,該第二突條部朝向所述另一方突出并且在周向上延伸,促進(jìn)在所述第三腔生成的漩渦的生成。
[0025]根據(jù)上述結(jié)構(gòu),通過(guò)在周面的面上設(shè)置有第二突條部,能夠促進(jìn)在第三腔生成的漩渦的生成。
[0026]在上述密封構(gòu)造中,可以構(gòu)成為,在所述軸線方向上相鄰的一對(duì)所述密封翅片之間,在所述軸線方向上處于所述上游側(cè)的密封翅片與所述再附著緣之間的所述另一方的面上形成有突條部,該突條部朝向所述周面突出并且在周向上延伸,使所述第二腔中生成對(duì)所述下游側(cè)的密封翅片的空隙產(chǎn)生縮流效果的漩渦。
[0027]根據(jù)上述結(jié)構(gòu),能夠防止漏流的穿流,通過(guò)在第二腔生成的漩渦,動(dòng)能的散失得到促進(jìn),并且縮流加強(qiáng),能夠進(jìn)一步減少漏流的流量。
[0028]另外,本發(fā)明提供具備上述任一密封構(gòu)造的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。
[0029]發(fā)明效果
[0030]根據(jù)本發(fā)明,能夠減少?gòu)牡谝粯?gòu)造體與第二構(gòu)造體之間的間隙泄漏的漏流,能夠使密封性能穩(wěn)定。另外,即使在第一構(gòu)造體與第二構(gòu)造體之間產(chǎn)生了伸長(zhǎng)差的情況下,第一構(gòu)造體與第二構(gòu)造體也不會(huì)接觸。
【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1是示出本發(fā)明的第一實(shí)施方式的蒸汽渦輪的概略結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0032]圖2是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的蒸汽渦輪的主要部分放大剖視圖,是圖1的I的放大剖視圖。
[0033]圖3是對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的密封構(gòu)造中的漏流和漩渦的舉動(dòng)進(jìn)行說(shuō)明的概略圖。
[0034]圖4是經(jīng)過(guò)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的下游密封翅片與基面之間的下游間隙的漏流的詳細(xì)說(shuō)明圖。
[0035]圖5是對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的密封構(gòu)造的密封翅片的形狀進(jìn)行說(shuō)明的剖視圖。
[0036]圖6是對(duì)決定本發(fā)明的第一實(shí)施方式的密封構(gòu)造的密封翅片的形狀的參數(shù)進(jìn)行說(shuō)明的剖視圖。
[0037]圖7是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的密封構(gòu)造的剖視圖。
[0038]圖8是本發(fā)明的第三實(shí)施方式的密封構(gòu)造的剖視圖。
[0039]圖9是本發(fā)明的第四實(shí)施方式的密封構(gòu)造的剖視圖。
[0040]圖10是本發(fā)明的第四實(shí)施方式的第一變形例的密封構(gòu)造的剖視圖。
[0041]圖11是本發(fā)明的第四實(shí)施方式的第二變形例的密封構(gòu)造的剖視圖。
[0042]圖12是本發(fā)明的第五實(shí)施方式的密封構(gòu)造的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043](第一實(shí)施方式)
[0044]以下,基于附圖對(duì)作為本發(fā)明的第一實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的蒸汽渦輪進(jìn)行說(shuō)明。
[0045]如圖1所示,本實(shí)施方式的蒸汽渦輪I具備:殼體10;旋轉(zhuǎn)軸30,旋轉(zhuǎn)自如地設(shè)置于殼體1的內(nèi)部側(cè),向未圖示的發(fā)電機(jī)等機(jī)械傳遞動(dòng)力;靜葉輪40,保持于殼體1;動(dòng)葉輪50,設(shè)置于旋轉(zhuǎn)軸30 ;以及軸承部60,將旋轉(zhuǎn)軸30支撐為能夠繞軸旋轉(zhuǎn)。
[0046]蒸汽S經(jīng)由與未圖示的蒸汽供給源連接的蒸汽供給管20,從形成于殼體10的主流入口 21導(dǎo)入,從與蒸汽渦輪I的下游側(cè)連接的蒸汽排出管22排出。
[0047]殼體10的內(nèi)部空間被氣密地封閉,并且形成了蒸汽S的流路。在該殼體10的內(nèi)壁面牢固地固定有被旋轉(zhuǎn)軸30插通的環(huán)狀的分隔板外輪11。
[0048]軸承部60具備徑向軸承裝置61和軸向軸承裝置62,將旋轉(zhuǎn)軸30支撐為旋轉(zhuǎn)自如。
[0049]靜葉輪40從殼體10朝向內(nèi)周側(cè)延伸,構(gòu)成了以包圍旋轉(zhuǎn)軸30的方式呈放射狀配置有多個(gè)的環(huán)狀靜葉輪群。靜葉輪40分別保持于分隔板外輪11。
[0050]由多個(gè)靜葉輪40構(gòu)成的環(huán)狀靜葉輪群在旋轉(zhuǎn)軸30的軸向(以下,僅稱作軸向)上隔開間隔而形成有多個(gè)。由多個(gè)靜葉輪40構(gòu)成的環(huán)狀靜葉輪群將蒸汽的壓力能變換為速度能,并使其流入與下游側(cè)相鄰的動(dòng)葉輪50。
[0051 ]動(dòng)葉輪50牢固地安裝于旋轉(zhuǎn)軸30的旋轉(zhuǎn)軸本體31的外周部。動(dòng)葉輪50在各環(huán)狀靜葉輪群的下游側(cè)呈放射狀配置有多個(gè)而構(gòu)成了環(huán)狀動(dòng)葉輪群。
[0052]環(huán)狀靜葉輪群和環(huán)狀動(dòng)葉輪群的一組被設(shè)為一級(jí)。其中,最終級(jí)中的動(dòng)葉輪50的頂端部與在旋轉(zhuǎn)軸30的周向(以下,僅稱作周向)上相鄰的動(dòng)葉輪50的頂端部彼此連結(jié)。在最終級(jí)中連結(jié)的動(dòng)葉輪50的頂端部被稱作護(hù)罩51。
[0053]如圖2所示,在分隔板外輪11的軸向下游側(cè)形成有從分隔板外輪11的內(nèi)周部擴(kuò)徑并將殼體10的內(nèi)周面作為底面13的圓筒狀的環(huán)狀槽12。在環(huán)狀槽12中收容護(hù)罩51,底面13隔著間隙Gd與護(hù)罩51在徑向上相對(duì)。
[0054]護(hù)罩51形成有與底面13平行的圓筒形狀的外周面4(周面)。護(hù)罩51形成了相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸30的軸線0(參照?qǐng)D1)平行的周面。
[0055]在底面13設(shè)置有朝向護(hù)罩51的外周面4而在徑向上延伸的多個(gè)密封翅片5。在圖2中示出三個(gè)密封翅片5a、5b、5c。密封翅片5在軸向上隔開預(yù)定間隔,分別朝向護(hù)罩51的外周面4而從底面13向徑向內(nèi)周側(cè)延伸,并在周向上延伸。
[0056]S卩,在本實(shí)施方式的殼體10與動(dòng)葉輪50之間的間隙Gd設(shè)置有密封構(gòu)造2,該密封構(gòu)造2是直通型迷宮密封。通過(guò)設(shè)為直通型迷宮密封,密封構(gòu)造2成為能夠從上游側(cè)到下游側(cè)能夠看穿的構(gòu)造。
[0057]密封翅片5與護(hù)罩51在徑向上形成有微小間隙m(翅片空隙)。以下,將多個(gè)密封翅片5中在軸向上相鄰的一對(duì)密封翅片5中的上游側(cè)的密封翅片5a(以下,稱作上游密封翅片)與外周面4之間的間隙稱作上游間隙mA,將下游側(cè)的密封翅片5b(以下,稱作下游密封翅片)與外周面4之間的間隙稱作下游間隙mB。
[0058]微小間隙m(mA、mB)的各尺寸考慮殼體10和/或動(dòng)葉輪50的熱伸長(zhǎng)量、動(dòng)葉輪50的離心伸長(zhǎng)量等而在密封翅片5與動(dòng)葉輪50不會(huì)接觸的范圍內(nèi)設(shè)定。
[0059]在各密封翅片5的上游側(cè)的面一體地安裝有突起7(突部)。突起7是從周向觀察到的截面形狀呈矩形狀的實(shí)心部件,與密封翅片5—并在周向上延伸。
[0060]突起7具有在密封翅片5的上游側(cè)與軸線方向正交的圓板面8和與圓板面8正交并且在周向上延伸的圓筒面9,該圓筒面9是與軸線同心的圓筒狀的面。圓板面8與圓筒面9相交的棱線是再附著緣15。換言之,圓板面8和圓筒面9是用于確定再附著緣15的位置的面。[0061 ] 通過(guò)將突起7設(shè)為這樣的形狀,在上游密封翅片5a與下游密封翅片5b之間的空間會(huì)形成由上游密封翅片5a、突起7的圓板面8和外周面4形成的第一腔17、以及由下游密封翅片5b、突起7的圓筒面9和外周面4形成的第二腔18。
[0062]從密封翅片5的端部側(cè)觀察時(shí),第一腔17是在徑向上較深的腔,第二腔18是與第一腔17相比在徑向上較淺的腔。
[0063]在此,對(duì)具有上述結(jié)構(gòu)的蒸汽渦輪I的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
[0064]首先,蒸汽S從未圖示的鍋爐等蒸汽供給源經(jīng)由蒸汽供給管20而流入殼體10的內(nèi)部空間。
[0065]流入到殼體10的內(nèi)部空間后的蒸汽S依次經(jīng)過(guò)各級(jí)的環(huán)狀靜葉輪群和環(huán)狀動(dòng)葉輪群。
[0066]在各級(jí)的環(huán)狀靜葉輪群處,蒸汽S—邊經(jīng)過(guò)靜葉輪40—邊使蒸汽S的周向速度分量增大。蒸汽S中的大部分蒸汽SM(參照?qǐng)D2)流入到動(dòng)葉輪間,蒸汽SM的能量被變換為旋轉(zhuǎn)能而對(duì)旋轉(zhuǎn)軸30賦予旋轉(zhuǎn)。
[0067]另一方面,蒸汽S中的一部分(例如,大約數(shù)%)漏流SL(leakjet)在從靜葉輪40流出之后,以維持著較強(qiáng)的周向分量的狀態(tài)(回旋流)流入環(huán)狀槽12。
[0068]如圖3所示,經(jīng)過(guò)上游密封翅片5a的上游間隙mA后的漏流SL會(huì)穩(wěn)定地再附著于在下游密封翅片5b形成的突起7的再附著緣15。即,漏流SL在上游密封翅片5a與下游密封翅片5b之間進(jìn)一步擴(kuò)散而漏流SL的動(dòng)能損失。
[0069]另外,通過(guò)漏流SL再附著于再附著緣15,會(huì)在第一腔17形成漩渦BI。由此,漏流SL的擴(kuò)散的效果增大,漏流SL的動(dòng)能損失也得到促進(jìn)。
[0070]另外,通過(guò)漏流SL再附著于再附著緣15的流,會(huì)在第二腔18生成產(chǎn)生縮流效果的流B2 ο在此,縮流是指通過(guò)流體經(jīng)過(guò)間隙從而使流的寬度變窄。通過(guò)使縮流加強(qiáng),流體變得難以通過(guò)間隙。
[0071]如圖4所示,該流B2與下游密封翅片5b碰撞而使經(jīng)過(guò)下游間隙mB的漏流SL2縮流,所以漏流SL2減少。
[0072]在此,從別的觀點(diǎn)對(duì)本實(shí)施方式的密封翅片的形狀進(jìn)行說(shuō)明。
[0073]作為現(xiàn)有技術(shù),已知在相鄰的一對(duì)密封翅片彼此的間隔(翅片間距:finpitch)和微小間隙相同的情況下,在由一對(duì)密封翅片及底面形成的腔的深度較淺時(shí),漏流的流量較小。其理由在于,在腔的深度較淺時(shí),漏流容易再附著于底面,所以擴(kuò)散角度較大,并且動(dòng)能的散失較大。在腔的深度較深的情況下,漏流不是附著于底面而是附著于下游側(cè)的密封翅片。因此,擴(kuò)散角度變小,動(dòng)能的散失變小。
[0074]已知,若將翅片間距設(shè)為L(zhǎng)I,將腔的深度設(shè)為H,則通過(guò)使它們的比即Η/Ll為0.25前后,能夠減小漏流的流量。
[0075]本實(shí)施方式的腔的形狀如圖5所示,可以說(shuō)是在淺槽的腔Cl的上游側(cè)設(shè)有凹部C2而加深了腔Cl的上游側(cè)的深度的形狀。通過(guò)設(shè)為這樣的形狀,可形成再附著緣15,再附著緣15成為穩(wěn)定的再附著點(diǎn)。
[0076]若將不存在凹部C2的情況下的再附著點(diǎn)設(shè)為P,則再附著點(diǎn)向上游側(cè)移動(dòng)。即,通過(guò)再附著點(diǎn)向上游側(cè)的移動(dòng),擴(kuò)散角度進(jìn)一步變大,能夠使漏流SL的動(dòng)能散失。
[0077]接著,對(duì)確定再附著緣15等本實(shí)施方式的密封構(gòu)造2的形狀的尺寸進(jìn)行說(shuō)明。
[0078]再附著緣15的位置被設(shè)定為經(jīng)過(guò)上游間隙mA后的漏流SL容易再附著的位置。例如,根據(jù)例如護(hù)罩51與底面13的間隔、漏流SL的流量等蒸汽渦輪I的規(guī)格,使用利用了數(shù)值流體力學(xué)(CFD,Computat1nal Fluid Dynamics)的解析等來(lái)適當(dāng)計(jì)算再附著緣15的位置。
[0079]本實(shí)施方式的密封構(gòu)造2能夠通過(guò)四個(gè)參數(shù)來(lái)決定形狀。使用圖6對(duì)四個(gè)參數(shù)進(jìn)行說(shuō)明。
[0080]第一參數(shù)是突起7的寬度L2相對(duì)于翅片間距LI的比L2/L1。翅片間距LI是指上游密封翅片5a與下游密封翅片5b之間的間隔。突起7的寬度是指突起7的圓板面8與密封翅片5之間的軸向間隔。
[0081 ] 第二參數(shù)是第二腔18的深度H2相對(duì)于翅片間距LI的比H2/L1。第二腔18的深度H2是指密封翅片5的端部與突起7的圓筒面9之間的徑向間隔。
[0082]第三參數(shù)是第一腔17的深度Hl相對(duì)于翅片間距LI的比H1/L1。第一腔17的深度Hl是指密封翅片5的端部與底面13之間的徑向間隔。
[0083]第四參數(shù)是翅片間距LI相對(duì)于空隙CL的比L1/CL。
[0084]第一參數(shù)即突起7的寬度L2相對(duì)于翅片間距LI的比L2/L1例如優(yōu)選設(shè)為0.05?
0.3。例如將L2/L1設(shè)為0.5等而使突起7的寬度L2較厚是不優(yōu)選的。其理由在于,從上游側(cè)的密封翅片5a的端部朝向再附著緣15的角度α?xí)兊眠^(guò)大,漏流SL不會(huì)再附著于再附著緣15。
[0085]第二參數(shù)即第二腔18的深度Η2相對(duì)于翅片間距LI的比H2/L1例如優(yōu)選設(shè)為0.05?
0.3。例如將H2/L1設(shè)為0.5等而使第二腔18的深度Η2較深是不優(yōu)選的。其理由在于,角度α?xí)兊眠^(guò)大,漏流SL不會(huì)再附著于再附著緣15。
[0086]第三參數(shù)即第一腔17的深度Hl相對(duì)于翅片間距LI的比H1/L1越大,則翅片間距LI越小,所以是優(yōu)選的,優(yōu)選設(shè)為0.5以上。
[0087]空隙CL除了在停止時(shí)和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不同之外,也會(huì)根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)條件而變動(dòng),所以第四參數(shù)即翅片間距LI相對(duì)于空隙CL的比L1/CL沒有特別的規(guī)定。翅片間距LI相對(duì)于空隙CL的比L1/CL優(yōu)選在裝置的詳細(xì)規(guī)格決定之后再設(shè)定。
[0088]根據(jù)上述實(shí)施方式,經(jīng)過(guò)微小間隙m后的漏流SL會(huì)穩(wěn)定地再附著于突起7的再附著緣15。通過(guò)利用再附著使漏流SL擴(kuò)散,能夠使漏流SL的動(dòng)能損失。
[0089]另外,通過(guò)在第一腔生成的漩渦BI,能夠增大漏流SL的擴(kuò)散的效果。另外,通過(guò)在第二腔生成的流B2所帶來(lái)的縮流的效果和動(dòng)能損失的效果,能夠減少經(jīng)過(guò)下游間隙mB的漏流SL。
[0090]另外,通過(guò)將密封構(gòu)造設(shè)為直通型迷宮密封,即使在作為旋轉(zhuǎn)側(cè)的旋轉(zhuǎn)軸30與作為靜止側(cè)的殼體之間產(chǎn)生了伸長(zhǎng)差的情況下,旋轉(zhuǎn)側(cè)與靜止側(cè)也不會(huì)接觸。
[0091]另外,通過(guò)將突起7設(shè)為從周向觀察時(shí)呈矩形狀的部件,能夠固定再附著緣15的位置而使漏流SL的再附著點(diǎn)穩(wěn)定。
[0092]此外,本實(shí)施方式的圓板面8雖然形成為其主面與軸線O正交,但若能夠按照設(shè)定那樣維持再附著緣15的位置,則不限于此。例如,圓板面8也可以設(shè)為隨著朝向徑向外周側(cè)而向上游側(cè)傾斜的形狀。
[0093]同樣,本實(shí)施方式的圓筒面9也可以設(shè)為隨著朝向下游側(cè)而向徑向內(nèi)周側(cè)傾斜的形狀。
[0094]另外,突起7也可以不設(shè)為實(shí)心而設(shè)為中空構(gòu)造。
[0095](第二實(shí)施方式)
[0096]以下,基于附圖對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的密封構(gòu)造進(jìn)行說(shuō)明。此外,在本實(shí)施方式中,以與上述第一實(shí)施方式的不同點(diǎn)為中心來(lái)進(jìn)行敘述,關(guān)于同樣的部分則省略其說(shuō)明。
[0097]如圖7所示,在本實(shí)施方式的密封構(gòu)造2B的突起7B形成有翅片側(cè)突條部24,該翅片側(cè)突條部24是從圓筒面9的上游側(cè)端部朝向護(hù)罩51的外周面4突出并且在周向上延伸的突條。換言之,突起7的再附著緣15是從圓筒面9朝向護(hù)罩51突出并且在周向延伸的突條即翅片側(cè)突條部24。
[0098]經(jīng)過(guò)上游間隙mA后的漏流SL會(huì)再附著于下游密封翅片5b的再附著緣15。此時(shí),通過(guò)使再附著緣15朝向徑向內(nèi)周側(cè)突出,可將漩渦BI與流B2明確地分離。即,可穩(wěn)定地形成漩渦BI和流B2。
[0099]根據(jù)上述實(shí)施方式,通過(guò)翅片側(cè)突條部24,可穩(wěn)定地形成在第一腔生成的漩渦BI和在第二腔生成的流B2。由此,能夠促進(jìn)漏流SL的減少效果。
[0100](第三實(shí)施方式)
[0101]以下,基于附圖對(duì)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的密封構(gòu)造進(jìn)行說(shuō)明。
[0102]如圖8所示,在本實(shí)施方式的密封構(gòu)造2C的護(hù)罩51的外周面4上,在軸向上的上游密封翅片5a與再附著緣15之間形成有旋轉(zhuǎn)側(cè)突條部25(第三突條部),該旋轉(zhuǎn)側(cè)突條部25是朝向底面13突出并且在周向上延伸的突條。
[0103]換言之,在作為旋轉(zhuǎn)側(cè)的護(hù)罩51的外周面4形成有旋轉(zhuǎn)側(cè)突條部25,該旋轉(zhuǎn)側(cè)突條部25形成為使沿著外周面4流動(dòng)的流體從外周面4剝離。
[0104]突條部25形成為距外周面4的徑向高度比微小間隙m的尺寸低。即,突條部25的高度是即使在作為旋轉(zhuǎn)側(cè)的旋轉(zhuǎn)軸30與作為靜止側(cè)的殼體10之間產(chǎn)生了伸長(zhǎng)差的情況下,旋轉(zhuǎn)側(cè)突條部25與密封翅片5也不會(huì)接觸的高度。
[0105]通過(guò)經(jīng)過(guò)上游間隙mA后的漏流SL與旋轉(zhuǎn)側(cè)突條部25碰撞,可減少漏流SL的穿流。詳細(xì)地說(shuō),不再附著于再附著緣15而要從上游間隙mA朝向下游間隙mB穿過(guò)的漏流SL會(huì)與在護(hù)罩51的外周面4形成的旋轉(zhuǎn)側(cè)突條部25碰撞。由此,能夠抑制直通型迷宮密封中的穿流效果O
[0106]另外,通過(guò)利用旋轉(zhuǎn)側(cè)突條部25減少漏流SL的穿流,可在第二腔18生成漩渦B3。通過(guò)在下游密封翅片5b的上游側(cè)產(chǎn)生漩渦B3,動(dòng)能的散失得到促進(jìn),并且縮流加強(qiáng),能夠進(jìn)一步減少漏流SL的流量。
[0107]此外,旋轉(zhuǎn)側(cè)突條部25的軸向的位置被適當(dāng)設(shè)定為防止再附著于再附著緣15的漏流SL的穿流并且不會(huì)阻礙在第二腔18生成的漩渦B3的生成的位置。
[0108]根據(jù)上述實(shí)施方式,能夠防止漏流SL的穿流,而且,通過(guò)在第二腔18生成的漩渦B3,動(dòng)能的散失得到促進(jìn),并且縮流加強(qiáng),能夠進(jìn)一步減少漏流SL的流量。
[0109](第四實(shí)施方式)
[0110]以下,基于附圖對(duì)本發(fā)明的第四實(shí)施方式的密封構(gòu)造進(jìn)行說(shuō)明。
[0111]如圖9所示,本實(shí)施方式的密封構(gòu)造2D的突起7D是從密封翅片5的上游側(cè)的面向上游側(cè)突出并且在周向上延伸的圓筒狀的部件。換言之,突起7D是連接于密封翅片5上游側(cè)的面并且在再附著緣15與密封翅片5之間延伸的與軸線0(參照?qǐng)D1)同心的圓筒狀的部件。
[0112]經(jīng)過(guò)上游間隙mA后的漏流SL與第一實(shí)施方式同樣,再附著于突起7D的上游側(cè)的端部即再附著緣15。由此,除了漩渦B1、流B2之外,還會(huì)在突起7D與底面13之間的空間即第三腔19形成漩渦B4。
[0113]根據(jù)上述實(shí)施方式,能夠利用形狀與第一實(shí)施方式不同的突起獲得與第一實(shí)施方式的密封構(gòu)造2同樣的效果。具體地說(shuō),能夠減少突起的體積而實(shí)現(xiàn)密封翅片的輕量化。
[0114]接著,對(duì)第四實(shí)施方式的第一變形例的密封構(gòu)造進(jìn)行說(shuō)明。
[0115]如圖10所示,第四實(shí)施方式的第一變形例的密封構(gòu)造2D是在第四實(shí)施方式的密封構(gòu)造2D的底面13形成三角突條部26(第二突條部)來(lái)實(shí)現(xiàn)漩渦的穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),該三角突條部26是三角形狀的突條。
[0116]具體地說(shuō),三角突條部26是在軸線方向上處于上游密封翅片5a與再附著緣15之間的底面13上朝向作為旋轉(zhuǎn)側(cè)的護(hù)罩51的外周面4突出并且在周向上延伸的突條。三角突條部26具有將從徑向內(nèi)周側(cè)朝向外周側(cè)的流分割為軸向上游側(cè)和下游側(cè)的一對(duì)斜面27。
[0117]根據(jù)上述變形例,通過(guò)在底面13設(shè)置有三角突條部26,能夠促進(jìn)在第三腔19生成的漩渦B4的生成。
[0118]接著,對(duì)第四實(shí)施方式的第二變形例的密封構(gòu)造進(jìn)行說(shuō)明。
[0119]如圖11所示,第四實(shí)施方式的第二變形例的密封構(gòu)造2D是除了第一變形例的密封構(gòu)造的結(jié)構(gòu)之外,還設(shè)置有第三實(shí)施方式的密封構(gòu)造2C的旋轉(zhuǎn)側(cè)突條部25的結(jié)構(gòu)。
[0120]根據(jù)上述變形例,除了第四實(shí)施方式的第一變形例的效果之外,還能夠防止漏流SL的穿流。另外,通過(guò)在第二腔18生成的漩渦B3,動(dòng)能的散失得到促進(jìn),并且縮流加強(qiáng),能夠進(jìn)一步減少漏流SL的流量。
[0121](第五實(shí)施方式)
[0122]以下,基于附圖對(duì)本發(fā)明的第五實(shí)施方式的密封構(gòu)造進(jìn)行說(shuō)明。此外,在本實(shí)施方式中,以與上述第一實(shí)施方式的不同點(diǎn)為中心進(jìn)行敘述,關(guān)于同樣的部分則省略其說(shuō)明。
[0123]如圖12所示,本實(shí)施方式的密封構(gòu)造2E的突起7E的圓筒面9E形成為距護(hù)罩51的外周面4的距離隨著朝向下游側(cè)而變大。即,本實(shí)施方式的突起7E被設(shè)為在第一實(shí)施方式的突起7形成有使第二腔18的深度隨著從再附著緣15朝向下游側(cè)而變深的切口的形狀。
[0124]再附著緣15的位置以與第一實(shí)施方式的再附著緣15同樣的方法定義。
[0125]根據(jù)上述實(shí)施方式,漏流SL的擴(kuò)散效果提高,能夠減少經(jīng)過(guò)下游間隙mB的漏流SL。
[0126]以上,雖然參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了詳述,但各實(shí)施方式中的各結(jié)構(gòu)及其組合等是一例,在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi),能夠進(jìn)行結(jié)構(gòu)的附加、省略、置換以及其他變更。另外,本發(fā)明不受實(shí)施方式限定,僅由權(quán)利要求的范圍來(lái)限定。
[0127]例如,在上述各實(shí)施方式中,雖然由設(shè)置于動(dòng)葉輪50的頂端側(cè)(旋轉(zhuǎn)側(cè))的護(hù)罩51和設(shè)置于環(huán)狀槽12的底面13(靜止側(cè))的密封翅片5構(gòu)成了迷宮密封,但不限于此。例如,也可以將密封翅片設(shè)置于作為旋轉(zhuǎn)側(cè)的動(dòng)葉輪側(cè)。
[0128]另外,也可以應(yīng)用于對(duì)沒有設(shè)置動(dòng)葉輪的旋轉(zhuǎn)軸與殼體之間的間隙進(jìn)行密封的迷宮密封。例如,能夠應(yīng)用于渦輪機(jī)匣與轉(zhuǎn)子間的軸封密封、軸流圧縮機(jī)的葉翅片-殼體間的密封、離心壓縮機(jī)殼體-葉輪間的密封等。
[0129]換言之,上述各實(shí)施方式的密封構(gòu)造能夠應(yīng)用于如下的旋轉(zhuǎn)機(jī)械,該旋轉(zhuǎn)機(jī)械具備:第二構(gòu)造體,隔著間隙與第一構(gòu)造體在徑向上相對(duì),并且相對(duì)于第一構(gòu)造體繞軸線相對(duì)旋轉(zhuǎn);和多個(gè)密封翅片,設(shè)置于第一構(gòu)造體和第二構(gòu)造體中的任一方,朝向另一方突出而與另一方之間形成微小間隙,并且在軸線方向上隔開間隔而設(shè)置。
[0130]標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0131]I蒸汽渦輪(旋轉(zhuǎn)機(jī)械)
[0132]2、2B、2C、2D、E 密封構(gòu)造
[0133]4外周面
[0134]5、5a、5b、5c 密封翅片
[0135]7、7B、7C、7D、7E 突起(突部)
[0136]8圓板面
[0137]9、9E 圓筒面
[0138]10殼體(第一構(gòu)造體、第二構(gòu)造體)
[0139]11分隔板外輪
[0140]12環(huán)狀槽
[0141]13 底面
[0142]15再附著緣
[0143]17 第一腔
[0144]18 第二腔
[0145]19第三腔
[0146]24翅片側(cè)突條部
[0147]25旋轉(zhuǎn)側(cè)突條部(第三突條部)
[0148]26三角突條部(第二突條部)
[0149]30旋轉(zhuǎn)軸
[0150]31旋轉(zhuǎn)軸本體
[0151]40靜葉輪
[0152]50動(dòng)葉輪
[0153]51護(hù)罩(第一構(gòu)造體、第二構(gòu)造體)
[0154]60軸承部
[0155]61徑向軸承裝置
[0156]62軸向軸承裝置
[0157]B1、B3、B4 漩渦
[0158]B2 流
[0159]CL 空隙
[0160]Gd 間隙
[0161]H1、H2 深度
[0162]m微小間隙
[0163]mA上游間隙(空隙)
[0164]mB下游間隙(空隙)
[0165]LI翅片間距
[0166]12 寬度
[0167]O 軸線
[0168]S 蒸汽
[0169]SL 漏流(leak jet)
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種密封構(gòu)造,對(duì)第一構(gòu)造體和與所述第一構(gòu)造體在徑向上相對(duì)并且相對(duì)于所述第一構(gòu)造體繞軸線相對(duì)旋轉(zhuǎn)的第二構(gòu)造體之間的間隙進(jìn)行密封,其中,具備: 周面,形成于所述第一構(gòu)造體和所述第二構(gòu)造體中的一方,相對(duì)于所述軸線平行; 多個(gè)密封翅片,設(shè)置于所述第一構(gòu)造體和所述第二構(gòu)造體中的另一方,朝向所述周面突出而在該多個(gè)密封翅片與所述周面之間形成空隙,并且在所述軸線方向上隔開間隔而設(shè)置;以及 突部,在所述軸線方向上相鄰的一對(duì)所述密封翅片之間形成供經(jīng)過(guò)上游側(cè)的密封翅片的空隙后的漏流再附著的再附著緣,并且形成生成漩渦的第一腔和生成流的第二腔,所述漩渦沿著上游側(cè)的密封翅片朝向所述周面流動(dòng),所述流對(duì)下游側(cè)的密封翅片的空隙產(chǎn)生縮流效果。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封構(gòu)造, 所述突部是具有圓板面和圓筒面并且從周向觀察到的形狀呈矩形狀的部件,所述圓板面連接于所述密封翅片的上游側(cè),在所述另一方與所述再附著緣之間延伸,所述圓筒面是在所述再附著緣與所述密封翅片之間延伸的與所述軸線同心的圓筒狀的面。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的密封構(gòu)造, 所述突部的再附著緣是從所述圓筒面朝向所述周面突出并且在周向上延伸的突條。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封構(gòu)造, 所述突部是連接于所述密封翅片的上游側(cè)的面并且在所述再附著緣與所述密封翅片之間延伸的與所述軸線同心的圓筒狀的部件,在所述突部與所述另一方的面之間形成生成漩渦的第三腔。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的密封構(gòu)造, 在所述軸線方向上相鄰的一對(duì)所述密封翅片之間,在所述軸線方向上處于所述上游側(cè)的密封翅片與所述再附著緣之間的所述另一方的面上形成有第二突條部,該第二突條部朝向所述周面突出并且在周向上延伸,促進(jìn)在所述第三腔生成的漩渦的生成。6.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一項(xiàng)所述的密封構(gòu)造, 在所述軸線方向上相鄰的一對(duì)所述密封翅片之間,在所述軸線方向上處于所述上游側(cè)的密封翅片與所述再附著緣之間的所述周面的面上形成有第三突條部,該第三突條部朝向所述另一方突出并且在周向上延伸,使所述第二腔中生成對(duì)所述下游側(cè)的密封翅片的空隙產(chǎn)生縮流效果的漩渦。7.一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械,具備權(quán)利要求1?6中任一項(xiàng)所述的密封構(gòu)造。
【文檔編號(hào)】F01D11/08GK105874249SQ201580003408
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2015年1月29日
【發(fā)明人】西川豐治, 桑村祥弘, 大山宏治, 田中良典, 西本慎, 松本和幸, 上原秀和
【申請(qǐng)人】三菱日立電力系統(tǒng)株式會(huì)社