CN105683509B - 轴密封装置、旋转机械及轴密封装置的制造方法 - Google Patents
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Abstract
轴密封装置(10)具备在旋转轴(50)的周围配置多个并将旋转轴的周围的空间在旋转轴的轴向上划分成两个空间的片(20)、及在轴向上配置于片的一侧且具有与片的一侧的侧端部相对的相对面的侧密封板,片及侧密封板中的至少一方具有降低相对面与侧端部的表面的摩擦力的摩擦降低部。
Description
技术领域
本发明涉及轴密封装置、旋转机械、及轴密封装置的制造方法。
背景技术
在燃气轮机、蒸汽涡轮及压缩机那样的旋转机械中,已知有专利文献1公开那样的、将旋转轴的周围密封的轴密封装置。专利文献1公开的轴密封装置具有配置在旋转轴的周围的多个片(薄板)和分别配置在由该片划分的高压空间及低压空间内的侧密封板(侧片)。在旋转轴停止时,片的前端部(内侧端部)与旋转轴的外周面接触。在旋转轴旋转时,片的前端部以从旋转轴分离的方式位移而片与旋转轴成为非接触状态。侧密封板通过压力的作用而接近片的侧端部,抑制高压空间的工作气体过剩地流入片间的情况。
【在先技术文献】
【专利文献】
专利文献1:日本特开2011-185219号公报
发明内容
【发明要解决的课题】
例如,若侧密封板紧贴于片的侧端部而以较大的力被按压,则在旋转轴旋转时,片的前端部可能无法从旋转轴分离。若在片与旋转轴接触的状态下而旋转轴旋转,则片发生磨损,其结果是,密封性能可能会降低。
本发明的目的在于提供一种抑制性能的降低的轴密封装置、旋转机械、及轴密封装置的制造方法。
【用于解决课题的方案】
本发明的轴密封装置具备:片,在旋转轴的周围配置多个,将所述旋转轴的周围的空间在所述旋转轴的轴向上划分成两个空间;及侧密封板,在所述轴向上配置于所述片的一侧,且具有与所述片的所述一侧的侧端部相对的相对面,所述片及所述侧密封板中的至少一方具有降低所述相对面与所述侧端部的表面之间的摩擦力的摩擦降低部。
根据本发明,即使将侧密封板按压于片的侧端部,片及侧密封板中的至少一方具有降低相对面与侧端部的表面之间的摩擦力的摩擦降低部,因此能够使侧密封板不阻止片的前端部的位移。因此,在旋转轴旋转时,片的前端部以从旋转轴分离的方式顺畅地移动,与旋转轴成为非接触状态。因此,抑制旋转轴在片与旋转轴接触的状态下旋转的情况,抑制密封性能的降低。
在本实施方式的轴密封装置中,也可以是,所述摩擦降低部包括形成在所述相对面及侧端部的表面中的至少一方的低摩擦系数的膜。例如,通过对于侧密封板的相对面实施镀敷处理、喷镀处理及蒸镀处理中的至少一个处理而形成高润滑性的膜,由此能够降低相对面与侧端部的表面的摩擦力。
在本实施方式的轴密封装置中,也可以是,所述摩擦降低部在所述相对面及侧端部的表面中的至少一方通过织构化处理而形成。例如,对于侧密封板的相对面实施喷砂加工那样的织构化处理,形成凹坑或格子状的微观层次的凹凸面,由此相对面与侧端部的表面的接触面积变小,因此能够降低相对面与侧端部的表面之间的摩擦力。
在本实施方式的轴密封装置中,也可以是,所述摩擦降低部包括形成在所述相对面及侧端部的表面中的至少一方的凹面或凸面。例如,通过将片的侧端部的表面形成为凸面,相对面与侧端部的表面的接触面积变小,因此能够降低相对面与侧端部的表面的摩擦力。
本发明的轴密封装置具备旋转轴和在所述旋转轴的周围配置的上述的轴密封装置。
根据本发明,由于具备上述的轴密封装置,因此会抑制密封性能的降低。因此,提供长寿命且维护性良好的旋转机械。
本发明的轴密封装置的制造方法是具备片及以与所述片的侧端部相对的方式配置的侧密封板的轴密封装置的制造方法,包括如下工序:对于所述片的所述侧端部的表面及与所述侧端部相对的所述侧密封板的相对面中的至少一方,进行用于降低所述相对面与所述侧端部的表面之间的摩擦力的摩擦降低处理的工序;在旋转轴的周围配置多个所述片,将所述旋转轴的周围的空间在所述旋转轴的轴向上划分成两个空间的工序;及在所述轴向上,在所述片的一侧以使所述片的所述一侧的侧端部与所述相对面相对的方式配置所述侧密封板的工序。
根据本发明,即使将侧密封板按压于片的侧端部,片的侧端部的表面及侧密封板的相对面中的至少一方被实施降低相对面与侧端部的表面之间的摩擦力的摩擦降低处理,因此能够使侧密封板不阻止片的前端部的位移。因此,在旋转轴旋转时,片的前端部以从旋转轴分离的方式顺畅地移动,与旋转轴成为非接触状态。因此,抑制旋转轴在片与旋转轴接触的状态下旋转的情况,抑制密封性能的降低。
【发明效果】
根据本发明,会抑制性能的降低。
附图说明
图1是表示第一实施方式的燃气轮机***的一例的图。
图2是表示第一实施方式的轴密封装置的概略的剖视图。
图3是示意性地表示第一实施方式的轴密封装置的一部分的立体图。
图4是表示第一实施方式的轴密封装置的概略的剖视图。
图5是第一实施方式的轴密封装置的分解图。
图6是表示第一实施方式的高压侧侧密封板的图。
图7是在第一实施方式的片间的间隙形成的工作气体的压力分布图。
图8是第一实施方式的片的主干部的截面及利用矢量表示作用于该主干部的压力的图。
图9是表示第一实施方式的轴密封装置的一例的图。
图10是表示第一实施方式的轴密封装置的制造方法的一例的流程图。
图11是表示第二实施方式的相对面的一例的图。
图12是表示第二实施方式的相对面的一例的图。
图13是表示第三实施方式的片及高压侧侧密封板的一例的示意图。
图14是表示第三实施方式的片及高压侧侧密封板的一例的示意图。
图15是表示第三实施方式的片及高压侧侧密封板的一例的示意图。
具体实施方式
以下,参照附图,说明本发明的实施方式。需要说明的是,没有通过该实施方式来限定本发明。而且,以下说明的实施方式中的构成要素可以适当组合。而且,也存在不使用一部分的构成要素的情况。
<第一实施方式>
图1是表示具有本实施方式的旋转机械的燃气轮机***1的一例的图。如图1所示,燃气轮机***1具备压缩机2、燃烧器3、涡轮4、包含旋转轴50的转子5。在本实施方式中,旋转机械包括压缩机2及涡轮4中的至少一方。
压缩机2对所导入的空气进行压缩。压缩机2具有壳体2K。向壳体2K的内部空间导入空气。
燃烧器3使燃料与由压缩机2压缩的压缩空气混合并燃烧。
涡轮4将由燃烧器3产生的燃烧气体导入并使其膨胀,将该燃烧气体的热能转换成旋转能量。涡轮4具有壳体4K。向壳体4K的内部空间导入燃烧气体。
转子5具有旋转轴50和设于旋转轴50的动叶片51A及动叶片52A。动叶片51A设于在壳体2K的内部空间配置的旋转轴50的部分51。动叶片52A设于在壳体4K的内部空间配置的旋转轴50的部分52。
压缩机2具有配置于壳体2K的静叶片2A。在压缩机2中,动叶片51A和静叶片2A在与旋转轴50的轴AX平行的方向(轴向)上交替地配置多个。
涡轮4具有配置于壳体4K的静叶片4A。在涡轮4中,动叶片52A和静叶片4A在旋转轴50的轴向上交替地配置多个。
在涡轮4中,从燃烧器3导入的燃烧气体向动叶片52A供给。由此,燃烧气体的热能被转换成机械性的旋转能量而产生动力。由涡轮4产生的动力的一部分经由旋转轴50向压缩机2传递。由涡轮4产生的动力的一部分被利用作为压缩机2的动力。
而且,燃气轮机***1具有:配置于压缩机2且具有将旋转轴50支承为能够旋转的轴承的支承部2S;及配置于涡轮4且具有将旋转轴50支承为能够旋转的轴承的支承部4S。
燃气轮机***1具备将旋转轴50的周围密封的轴密封装置10。轴密封装置10分别配置于压缩机2及涡轮4。
配置于压缩机2的轴密封装置10抑制作为工作气体G的压缩空气从高压侧向低压侧的漏出。压缩机2的轴密封装置10配置在静叶片2A的内周部。而且,压缩机2的轴密封装置10配置于支承部2S。
配置于涡轮4的轴密封装置10抑制作为工作气体G的燃烧气体从高压侧向低压侧的漏出。涡轮4的轴密封装置10配置在静叶片4A的内周部。而且,涡轮4的轴密封装置10配置于支承部4S。
接下来,说明轴密封装置10。图2是表示本实施方式的轴密封装置10的概略的剖视图。图2相当于图1的A-A线剖视图。图3是示意性地表示本实施方式的轴密封装置10的一部分的立体图。图3将轴密封装置10的一部分剖切表示。图4是表示包括旋转轴50的轴AX的轴密封装置10的概略的剖视图。图5是轴密封装置10的分解图。
在以下的说明中,说明分别设于压缩机2及涡轮4的轴密封装置10中的设于涡轮4的轴密封装置10。设于压缩机2的轴密封装置10的构造与设于涡轮4的轴密封装置10的构造相同。
如图2所示,轴密封装置10具有配置在旋转轴50的周围的多个密封扇形体11。在与轴AX正交的平面内,密封扇形体11分别为圆弧状。在本实施方式中,在旋转轴50的周围配置8个密封扇形体11。
如图3、图4及图5所示,密封扇形体11具备:配置在旋转轴50的周围的多个片(薄板)20;在旋转轴50的轴向上配置于片20的一侧的高压侧侧密封板16;在旋转轴50的轴向上配置于片20的另一侧的低压侧侧密封板17;包括对片20进行保持的保持环13及保持环14的保持构件134;及配置在片20与保持构件134之间的背面间隔件15。
如图4所示,密封扇形体11***于外壳9。外壳9相当于静叶片2A、支承部2S、静叶片4A及支承部4S中的至少一个。外壳9具有凹部9a。凹部9a具有面向旋转轴50的外周面的开口9k。密封扇形体11的至少一部分配置于外壳9的凹部9a。凹部9a沿着旋转轴50的周向延伸。片20的一部分向凹部9a的外侧突出。
片20是具有挠性的板状构件。片20能够弹性变形。在本实施方式中,片20是薄的钢板。片20的表面的法线与旋转轴50的周向(旋转方向)大致平行。片20的宽度方向与旋转轴50的轴向大体一致。片20的厚度方向与旋转轴50的周向大体一致。片20沿旋转轴50的周向具有挠性。片20沿旋转轴50的轴向具有高刚性。
片20沿旋转轴50的周向隔开间隔地配置多个。在片20和与该片20相邻的片20之间形成有间隙S。通过多个片20形成片层叠体12。片层叠体12是多个片20的集合体(层叠体)。
多个片20(片层叠体12)通过将旋转轴50的周围密封而将旋转轴50的周围的空间在旋转轴50的轴向上划分为2个空间。在本实施方式中,多个片20将旋转轴50的周围的空间划分为高压空间和低压空间。高压空间的压力高于低压空间的压力。
多个片20分别在相对于旋转轴50的轴AX的放射方向(径向)上具有外侧的基端部(外侧端部)20a、内侧的前端部(内侧端部)20b、在旋转轴50的轴向上具有高压空间侧的侧端部20c、低压空间侧的侧端部20d。
在以下的说明中,将多个片20的基端部20a合在一起而适当称为片层叠体12的基端部12a,将多个片20的前端部20b合在一起而适当称为片层叠体12的前端部12b,将多个片20的侧端部20c合在一起而适当称为片层叠体12的侧端部12c,将多个片20的侧端部20d合在一起而适当称为片层叠体12的侧端部12d。基端部12a是多个基端部20a的集合体。前端部12b是多个前端部20b的集合体。侧端部12c是多个侧端部20c的集合体。侧端部12d是多个侧端部20d的集合体。
基端部12a在径向上朝向外侧。前端部12b以与旋转轴50的外周面相对的方式在径向上朝向内侧。侧端部12c在旋转轴50的轴向上朝向一侧(高压空间侧)。侧端部12d在旋转轴50的轴向上朝向另一侧(低压空间侧)。前端部12b(前端部20b)经由开口9k而配置在凹部9a的外侧。
在本实施方式中,多个片20的基端部20a分别固定于背面间隔件15。另一方面,多个片20的前端部20b分别未被固定。即,在本实施方式中,基端部20a为固定端,前端部20b为自由端。多个片20(片层叠体12)在基端部20a被固定的状态下保持于保持构件134。
片20具有头部21和主干部22。基端部20a配置于头部21。前端部20b、侧端部20c及侧端部20d配置于主干部22。宽度方向(旋转轴50的轴向)上的主干部22的尺寸小于头部21的尺寸。厚度方向(旋转轴50的周向)上的主干部22的尺寸小于头部21的尺寸。主干部22在与主干部22的头部21的交界部具有切口部20x及切口部20y。
在本实施方式中,多个片20在头部21的侧方突出部21c及侧方突出部21d分别通过焊接而连接。主干部22能够弹性变形。
保持构件134保持片层叠体12。保持构件134支承于外壳9。外壳9在凹部9a的内侧具有支承面9s。保持构件134支承于支承面9s。
保持构件134包括保持环13及保持环14。保持环13及保持环14分别是在旋转轴50的周向上延伸的圆弧状的构件。保持环13具有对包含片20的侧方突出部21c的头部21的一部分进行配置的凹部13a。保持环14具有对包含片20的侧方突出部21d的头部21的一部分进行配置的凹部14a。背面间隔件15配置在片20的头部21与保持环13及保持环14之间。
片20的头部21经由背面间隔件15而嵌入凹部13a及凹部14b。由此,片层叠体12保持于保持构件134。
高压侧侧密封板16以与片20(片层叠体12)相邻的方式配置于高压空间。低压侧侧密封板17以与片20(片层叠体12)相邻的方式配置于低压空间。高压侧侧密封板16在高压空间中以与片层叠体12的侧端部12c的一部分相对的方式配置。低压侧侧密封板17在低压空间中以与片层叠体12的侧端部12d的一部分相对的方式配置。
高压侧侧密封板16具有与片20的侧端部20c(片层叠体12的侧端部12c)的至少一部分相对的相对面161和朝向相对面161的相反方向的表面162。
低压侧侧密封板17具有与片20的侧端部20d(片层叠体12的侧端部12d)的至少一部分相对的相对面171和朝向相对面171的相反方向的表面172。
高压侧侧密封板16具有配置于片20的切口部20x的凸部16a。在切口部20x配置的凸部16a由片20(片层叠体12)及保持环13固定。
低压侧侧密封板17具有配置于片20的切口部20y的凸部17a。在切口部20y配置的凸部17a由片20(片层叠体12)及保持环14固定。
在本实施方式中,高压侧侧密封板16的前端部163比片20的前端部20b从旋转轴50分离。高压侧侧密封板16在径向上与基端部20a侧的侧端部20c(侧端部12c)的一部分相对,且与前端部20b侧的侧端部20c(侧端部12c)的一部分不相对。
在本实施方式中,低压侧侧密封板17的前端部173比片20的前端部20b从旋转轴50分离。低压侧侧密封板17在径向上与基端部20a侧的侧端部20d(侧端部12d)的一部分相对,且与前端部20b侧的侧端部20d(侧端部12d)的一部分不相对。
而且,在本实施方式中,低压侧侧密封板17的前端部173比高压侧侧密封板16的前端部163从旋转轴50分离。在本实施方式中,在旋转轴50的径向上,高压侧侧密封板16的尺寸大于低压侧侧密封板17的尺寸。
图6是从相对面161侧观察高压侧侧密封板16的图。如图6所示,高压侧侧密封板16是具有挠性的扇状的板状构件。高压侧侧密封板16能够弹性变形。在本实施方式中,高压侧侧密封板16是薄钢板。
在本实施方式中,高压侧侧密封板16具有用于降低相对面161与侧端部20c的表面(侧面)的摩擦力的摩擦降低部。摩擦降低部降低高压侧侧密封板16与片20的摩擦力。在本实施方式中,对高压侧侧密封板16实施用于降低与侧端部20c的表面(侧面)的摩擦力的摩擦降低处理。
在本实施方式中,摩擦降低部包括形成于高压侧侧密封板16的低摩擦系数的膜180。摩擦降低处理包括在高压侧侧密封板16的母材的表面(相对面)上形成低摩擦系数的膜180的处理。在高压侧侧密封板16的母材即钢板的相对面上形成膜180。在本实施方式中,相对面161是膜180的表面。膜180的表面相对于侧端部20c的表面的摩擦系数小于高压侧侧密封板16的母材(钢板)的表面相对于侧端部20c的表面的摩擦系数。
膜180是对于高压侧侧密封板16的母材的表面(相对面)实施例如镀敷处理、喷镀处理及蒸镀处理中的至少一个而形成高润滑性的膜180,由此能够降低相对面161与侧端部20c的表面的摩擦力。
膜180可以是例如通过Cr镀敷处理而形成的Cr膜,也可以是通过DLC(类金刚石碳)涂层处理而形成的碳膜。
膜180以具有均匀的厚度的方式形成。在高压侧侧密封板16的厚度为0.3mm左右的情况下,膜180的厚度可以为0.05mm以上且0.1mm以下。需要说明的是,膜180在由具有耐磨损性且难以历年变化的材料形成的情况下,膜180的厚度可以为0.1mm以上且0.3mm以下。
膜180的厚度与高压侧侧密封板16的母材的厚度的总计也可以确定为0.1mm以上且0.5mm以下。由此,会发挥高压侧侧密封板16的性能。而且,若膜180的厚度与高压侧侧密封板16的母材的厚度的总计为0.3mm以上,则能充分地确保相对于涡流(回旋流)的高压侧侧密封板16的强度。
接下来,说明密封扇形体11的作用。图7是形成于间隙S的工作气体G的压力分布图。图8是与旋转轴50的轴AX交叉的主干部22的截面及利用矢量表示作用于该主干部22的压力的图。
在旋转轴50停止时,片20的前端部20b以规定的预压与旋转轴50的外周面接触。燃气轮机***1起动,当旋转轴50旋转时,与该旋转轴50的外周面接触的片20的前端部20b与旋转轴50的外周面摩擦。
当旋转轴50的转速上升且达到规定的转速时,由于通过旋转轴50的旋转而产生的动压效果,片20的前端部20b以从旋转轴50的外周面分离的方式位移(浮起),片20与旋转轴50成为非接触状态。由于在片20与旋转轴50为非接触状态下而旋转轴50旋转,因此工作气体G被密封在形成于片20与旋转轴50之间的微小间隙内,如图7所示,以片20为边界而旋转轴50的周围的空间被划分成工作气体G的高压空间和低压空间。而且,由于旋转轴50在片20与旋转轴50非接触的状态下旋转,因此会抑制片20及旋转轴50的磨损。
如图7所示,高压空间的工作气体G的至少一部分朝向低压空间而在片20的前端部20b与旋转轴50的外周面之间流动。而且,高压空间的工作气体G的至少一部分从与高压侧侧密封板16未相对的侧端部20c的一部分流入间隙S。高压侧侧密封板16与侧端部20c的大部分相对,因此会抑制高压空间的工作气体G过剩地流入间隙S的情况。
在本实施方式中,通过调整径向上的高压侧侧密封板16的尺寸(前端部163与旋转轴50的外周面的距离)及低压侧侧密封板17的尺寸(前端部173与旋转轴50的外周面之间的距离),能够调整相邻的片20间的间隙S的压力分布。
在本实施方式中,低压侧侧密封板17的尺寸小于高压侧侧密封板16的尺寸。由此,间隙S的压力分布从前端部20b朝向基端部20a逐渐变小。该压力分布对于由上述的动压效果产生的浮起力进行辅助。
从高压空间流入到间隙S的工作气体G沿着片20的表面从片20的角部r1朝向角部r2流动。角部r1是前端部20b侧且高压空间侧的角部。角部r2是基端部20a侧且低压空间侧的角部。角部r2是角部r1的对角。
径向上的低压侧侧密封板17的尺寸小于高压侧侧密封板16的尺寸,因此如图7所示,形成角部r1处的压力最高且随着朝向角部r2而逐渐变小的压力分布40a。
由于间隙S的压力朝向片20的基端部20a逐渐变小,因此如图8所示,作用于片20的表面20p上的压力分布40b及作用于朝向该表面20p的相反方向的表面20q上的压力分布40c分别是片20的前端部20b附近最大且朝向基端部20a而逐渐变小。
如图8所示,作用于表面20p上的压力分布40b及作用于表面20q上的压力分布40c大致相等。在本实施方式中,多个片20分别相对于旋转轴50的外周面的切线而倾斜配置,因此片20的基端部20a与前端部20b之间的任意的点P处的作用于表面20p的压力与作用于表面20q的压力产生差异。具体而言,作用于表面20q的压力高于作用于表面20p的压力。由此,以使片20的前端部20b从旋转轴50的外周面分离的方式在片20产生浮起力FL。
图9是表示本实施方式的轴密封装置10的一例的图。当形成高压空间和低压空间时,密封扇形体11承受从高压空间朝向低压空间的力,存在低压侧侧密封板17紧贴于外壳9的可能性。而且,当高压空间的压力升高时,高压侧侧密封板16紧贴于片20的侧端部20c而可能以较大的力被按压。若高压侧侧密封板16以较大的力被按压于片20的侧端部20c,则在旋转轴50旋转时,片20的前端部20c可能无法从旋转轴50分离。即,高压侧侧密封板16被按压于片20的侧端部20c的力增大,伴随着该力的增大,相对面161与侧端部20c的摩擦力增大,其结果是,片20的前端部20c可能无法从旋转轴50的外周面顺畅地浮起。
在本实施方式中,高压侧侧密封板16的相对面161由低摩擦系数的膜180的表面形成,因此相对面161与侧端部20c(侧端部12c)的表面的摩擦力降低。因此,片20的前端部20c能够从旋转轴50的外周面顺畅地浮起。
接下来,参照图10,说明本实施方式的轴密封装置10的制造方法的一例。图10是表示本实施方式的轴密封装置10的制造方法的一例的流程图。
制造构成轴密封装置10的零件(片20、高压侧侧密封板16及低压侧侧密封板17等)(步骤S1)。
在制造了零件之后,对高压侧侧密封板16的表面(相对面)进行用于降低与侧端部20c的表面的摩擦力的摩擦降低处理(步骤S2)。如上所述,摩擦降低处理包括在高压侧侧密封板16的母材的表面(相对面)上形成低摩擦系数的膜180的处理,例如,包括镀敷处理、喷镀处理及蒸镀处理中的至少一个。
接下来,进行片20、高压侧侧密封板16及低压侧侧密封板17的组装,来制造密封扇形体11(步骤S3)。
该密封扇形体11配置在旋转轴50的周围(步骤S4)。由此,片20在旋转轴50的周围配置多个,旋转轴50的周围的空间在旋转轴50的轴向上被划分成高压空间和低压空间这2个空间。而且,在旋转轴50的轴向上,在片20的一侧(高压空间侧),以使片20的侧端部20c与相对面161相对的方式配置高压侧侧密封板16。而且,在旋转轴50的轴向上,在片20的另一侧(低压空间侧),以使片20的侧端部20d与相对面171相对的方式配置低压侧侧密封板17。
需要说明的是,在本实施方式中,可以是相对面161的全部由膜180形成,也可以是相对面161的一部分由膜180形成且相对面161的一部分是高压侧侧密封板16的母材(钢板)的表面。
需要说明的是,在本实施方式中,也可以是侧端部20c的表面由低摩擦系数的膜180形成。而且,可以是低压侧侧密封板17的相对面171由低摩擦系数的膜180形成,也可以是侧端部20d的表面由低摩擦系数的膜180形成。而且,可以是高压侧侧密封板16的表面162由低摩擦系数的膜180形成,也可以是低压侧侧密封板17的表面172由低摩擦系数的膜180形成。
如以上说明那样,根据本实施方式,即使高压侧侧密封板16被按压于片20的侧端部20c,由于片20及高压侧侧密封板16中的至少一方被实施降低相对面161与侧端部20c的表面的摩擦力的摩擦降低处理,因此能够使高压侧侧密封板16不阻止片20的前端部20b的位移(浮起)。因此,在旋转轴50旋转时,片20的前端部20c以从旋转轴50分离的方式顺畅地移动,与旋转轴50成为非接触状态。因此,抑制旋转轴50在片20与旋转轴50接触的状态下旋转的情况,抑制密封性能的降低。
而且,在本实施方式中,摩擦降低处理是将相对面161及侧端部20c的表面中的至少一方设为低摩擦系数的膜180的表面的处理,摩擦降低部包括低摩擦系数的膜180。例如,对高压侧侧密封板16的表面实施镀敷处理、喷镀处理及蒸镀处理中的至少一个而形成高润滑性的膜180,由此能够降低相对面161与侧端部20c的表面的摩擦力。
<第二实施方式>
对第二实施方式进行说明。在以下的说明中,对于与上述的实施方式相同或同等的构成部分,标注同一标号,简化或省略其说明。
在本实施方式中,说明摩擦降低处理包括对高压侧侧密封板16的相对面161进行织构化的处理的例子。在本实施方式中,降低相对面161(高压侧侧密封板16)与侧端部20c的表面(片20)的摩擦力的摩擦降低部包括通过对相对面161进行织构化处理而在相对面161上形成的凹凸面。
图11及图12分别是表示织构化后的相对面161的一例的图。例如,可以对高压侧侧密封板16的相对面161实施喷砂加工那样的织构化处理,如图11所示将相对面161形成为凹坑状的微观层次的凹凸面,也可以如图12所示将相对面161形成为格子状的微观层次的凹凸面。在图11中,1个凹坑的直径可以为1μm以上且100μm以下。在图12中,1个格子的尺寸可以为1μm以上且100μm以下。
如以上说明那样,根据本实施方式,对相对面161进行织构化处理而形成为微观层次的凹凸面,由此相对面161与侧端部20c的表面的接触面积变小,因此能够降低相对面161与侧端部20c的表面的摩擦力。
需要说明的是,在本实施方式中,可以是相对面161的全部被织构化,也可以是相对面161的一部分被织构化且相对面161的一部分未被织构化。
需要说明的是,在本实施方式中,侧端部20c的表面也可以被织构化。而且,可以是低压侧侧密封板17的相对面171被织构化,也可以是侧端部20d的表面被织构化。而且,可以是高压侧侧密封板16的表面162被织构化,也可以是低压侧侧密封板17的表面172被织构化。
<第三实施方式>
对第三实施方式进行说明。在以下的说明中,对于与上述的实施方式相同或同等的构成部分,标注同一标号,简化或省略其说明。
在本实施方式中,说明摩擦降低处理包括将侧端部20c的表面形成为凸面的处理的例子。在本实施方式中,降低相对面161(高压侧侧密封板16)与侧端部20c的表面(片20)的摩擦力的摩擦降低部包括侧端部20c的凸面。
图13是表示本实施方式的片20及高压侧侧密封板16的一例的示意图。如图13所示,片20的侧端部20c也可以是向高压侧侧密封板16侧鼓出的凸面。在图13所示的例子中,侧端部20c的凸面为曲面状。由此,相对面161与侧端部20c的表面的接触面积减小,因此能够降低相对面161与侧端部20c的表面的摩擦力。
图14是表示本实施方式的片20及高压侧侧密封板16的一例的示意图。如图14所示,片20的侧端部20c也可以是从高压侧侧密封板16分离的凹面。在图14所示的例子中,摩擦降低部包括侧端部20c的凹面。在图14所示的例子中,侧端部20c的凹面为曲面状。即便如此,相对面161与侧端部20c的表面的接触面积也减小,因此能够降低相对面161与侧端部20c的表面的摩擦力。
图15是表示本实施方式的片20及高压侧侧密封板16的一例的示意图。如图15所示,片20的侧端部20c也可以包括凸面及凹面这两方。在图15所示的例子中,摩擦降低部包括侧端部20c的凸面及凹面。即便如此,由于相对面161与侧端部20c的表面的接触面积减小,因此也能够降低相对面161与侧端部20c的表面的摩擦力。
需要说明的是,在本实施方式中,高压侧侧密封板16的相对面161也可以包括凹面及凸面中的至少一方。而且,可以是低压侧侧密封板17的相对面171包括凹面及凸面中的至少一方,也可以是侧端部20d的表面包括凹面及凸面中的至少一方。
【标号说明】
1 燃气轮机***
2 压缩机(旋转机械)
3 燃烧器
4 涡轮(旋转机械)
10 轴密封装置
11 密封扇形体
12 片层叠体
12c 侧端部
12d 侧端部
16 高压侧侧密封板
17 低压侧侧密封板
20 片
20c 侧端部
20d 侧端部
50 旋转轴
161 相对面
162 表面
180 膜
Claims (4)
1.一种轴密封装置,具备:
多个片,在旋转轴的周向上配置多个,将所述旋转轴的周围的空间在所述旋转轴的轴向上划分成两个空间;及
侧密封板,在所述轴向上配置于所述多个片的一侧,且具有与所述多个片的所述一侧的侧端部相对的相对面,
所述侧密封板的所述相对面具有降低所述相对面与所述侧端部的表面之间的摩擦力的摩擦降低部,
所述摩擦降低部包括在所述相对面通过织构化处理而形成的凹坑状或格子状的微观层次的凹凸面。
2.根据权利要求1所述的轴密封装置,其中,
所述摩擦降低部包括形成在所述侧端部的表面的凹面或凸面。
3.一种旋转机械,具备:
旋转轴;及
在所述旋转轴的周围配置的权利要求1或2所述的轴密封装置。
4.一种轴密封装置的制造方法,所述轴密封装置具备多个片及以与所述多个片的侧端部相对的方式配置的侧密封板,所述轴密封装置的制造方法包括如下工序:
对于与所述多个片的所述侧端部相对的所述侧密封板的相对面,进行用于降低所述相对面与所述侧端部的表面之间的摩擦力的摩擦降低处理的工序;
在旋转轴的周向上配置多个所述多个片,将所述旋转轴的周围的空间在所述旋转轴的轴向上划分成两个空间的工序;及
在所述轴向上,在所述多个片的一侧以使所述多个片的所述一侧的侧端部与所述相对面相对的方式配置所述侧密封板的工序,
所述摩擦降低处理形成在所述相对面通过织构化处理而形成的凹坑状或格子状的微观层次的凹凸面。
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