CN107208801B - 分割型刷式密封装置、刷式密封片和分割型刷式密封装置的组装方法 - Google Patents

Abstract

提供分割型刷式密封装置、刷式密封片和分割型刷式密封装置的组装方法，能够使刷式密封片适用于曲率为容许范围内的被安装部。一种分割型刷式密封装置(10)，其具有：多个刷式密封片(30)，它们具有成束的线材(41)；以及被安装部件(20)，其在被安装部(21)上沿周向安装有所述多个刷式密封片，所述刷式密封片(30)具有将成束的线材(41)固定的圆弧状的板(51、52)，所述分割型刷式密封装置(10)具有强制地使所述板(51、52)接近所述被安装部(21)的曲率的施力构件(60)。

Description

分割型刷式密封装置、刷式密封片和分割型刷式密封装置的 组装方法

技术领域

本发明涉及分割型刷式密封装置、刷式密封片和分割型刷式密封装置的组装方法，对涡轮等旋转机械的相对旋转的两个部件之间进行密封。

背景技术

在涡轮等旋转机械上，为了抑制气体沿着转子的周围从高压侧向低压侧泄漏而使用密封装置。优选密封件随着旋转机械的定子与转子的间隙变化或偏心而发挥密闭能力，从这样的观点来看，采用将成束的线材固定在金属板上而成的刷式密封件来代替迷宫式密封件。为了使刷式密封件在旋转机械上的安装、拆卸作业变得简单，提出了将刷式密封件分割成圆弧状的刷式密封片并将多个刷式密封片沿周向排列而构成的分割型刷式密封装置(例如参照专利文献1、2。)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-121512号公报(第0025段，图2～图3)

专利文献2：国际公开第2008/004590号(第0018～0023段，图1～图4)

发明内容

发明要解决的课题

如图10所示，分割型刷式密封装置的刷式密封片30利用金属板51、52将在安装部42上通过焊接43固定有成束的线材41的刷子40夹入，并临时固定在组装焊接夹具70上，在使金属板51、52沿着组装焊接夹具70的曲率的状态下，将一对金属板51、52彼此的外周通过焊接31来进行组装。并且，如图11所示，分割型刷式密封装置的刷式密封片30利用金属板51、52将成束的线材41夹入，并临时固定在组装焊接夹具70上，在使金属板51、52沿着组装焊接夹具70的曲率的状态下，将线材41和金属板51、52这三个部件通过焊接32来进行组装。因此，即使刷式密封片30的径向的截面形状相同，也需要按照旋转机械的安装刷式密封片30的被安装部件的曲率来准备组装焊接夹具70。

本发明是着眼于这样的问题点而完成的，其目的在于，提供分割型刷式密封装置、刷式密封片和分割型刷式密封装置的组装方法，能够使刷式密封片适用于曲率为容许范围内的被安装部。

用于解决课题的手段

为了解决所述课题，本发明的分割型刷式密封装置具有：

多个刷式密封片，它们具有成束的线材；以及被安装部件，其在被安装部上沿周向安装有所述多个刷式密封片，该分割型刷式密封装置的特征在于，

所述刷式密封片具有固定了成束的线材的圆弧状的板，

该分割型刷式密封装置具有强制地使所述板接近所述被安装部的曲率的施力构件。

根据该特征，由于使板的曲率接近被安装部的曲率，所以能够使板适用于被安装部件，该被安装部件具有曲率在近似的容许范围内的被安装部。其结果是，能够减少用于组装刷式密封片的夹具的个数。

本发明的分割型刷式密封装置的特征在于，所述施力构件是将所述板从径向紧固到被安装部件上的紧固件。

根据该特征，由于将紧固件紧固的方向是以使板的曲率接近被紧固部的曲率的方式使板变形的方向，所以能够使板随着紧固件的紧固作业而变形，组装作业性较好。

本发明的分割型刷式密封装置的特征在于，所述施力构件是将所述板从周向紧固到被安装部件上的紧固件。

根据该特征，由于不需要在线材的前端侧设置紧固件，所以线材的前端侧的板的设计自由度较高。

本发明的分割型刷式密封装置的特征在于，在所述被安装部件上安装有所述多个刷式密封片，该多个刷式密封片具有嵌合构造，该嵌合构造限制相邻的刷式密封片相互朝向径向的移动。

根据该特征，即使在刷式密封片与被安装部件的分割数不同的情况下，也能够使相邻的刷式密封片的线材的前端为沿着圆弧的形状。

本发明的分割型刷式密封装置的特征在于，所述施力构件至少在将所述板安装到所述被安装部上之前对所述板进行矫正而使所述板接近所述被安装部的曲率。

根据该特征，由于在将板安装到被安装部上之前对板进行矫正而使曲率变更，所以板与被安装部的安装作业较简单。

本发明的分割型刷式密封装置的刷式密封片在被安装部件的被安装部上在周向上安装有多个，

该分割型刷式密封装置的刷式密封片的特征在于，

所述刷式密封片具有固定了成束的线材的圆弧状的板，

所述板具有在安装时承受来自径向的作用力的多个承受部。

根据该特征，由于通过多个承受部来承受作用力，所以能够使板的曲率变化。

本发明的分割型刷式密封装置的刷式密封片的特征在于，所述刷式密封片具有嵌合构造，该嵌合构造限制相邻的刷式密封片相互朝向径向的移动。

根据该特征，能够简单地对相邻的刷式密封片进行相互定位。

本发明的分割型刷式密封装置的组装方法的特征在于，所述分割型刷式密封装置的组装方法包含如下工序：

准备刷式密封片的工序，其中，该刷式密封片在圆弧状的板上固定了成束的线材；

准备被安装部件的工序，其中，该被安装部件具有曲率与所述板不同的圆弧状的被安装部；以及

以减小所述板与所述被安装部的曲率之差的方式将所述板安装到所述被安装部上的工序。

根据该特征，由于能够将板沿着被安装部的曲率安装，所以即使板与被安装部的曲率不同，也能够将板适用于曲率中近似的容许范围内的被安装部。

本发明的分割型刷式密封装置的组装方法的特征在于，在所述安装的工序中，使用紧固件来进行安装。

根据该特征，由于通过紧固件来进行安装，所以能够使板的曲率可靠地变为希望的曲率。

附图说明

图1是示出实施例1的分割型刷式密封装置被装入到旋转体机械中的状态的剖视图。

图2是将实施例1的分割型刷式密封装置的一部分切除而示出的侧视图。

图3是示出实施例1的刷式密封片的组装的说明图，(a)是示出刷式密封片的两端部的紧固前的状态的图，(b)是示出两端部和中央部的紧固后的状态的图。

图4是对实施例1的刷式密封片的曲率的变化进行说明的图，(a)是与被安装部相比刷式密封片的曲率较大的情况的说明图，(b)是与被安装部相比刷式密封片的曲率较小的情况的说明图。

图5是示出实施例2的刷式密封片的组装的说明图，(a)是示出刷式密封片的两端部的紧固前的状态的图，(b)是示出两端部的紧固后的状态的图。

图6是示出实施例3的刷式密封片的变形例的立体图，(a)是板的截面为大致矩形，(b)是板的截面为大致L字形，(c)是板的截面为大致T字形。

图7是实施例3的分割型刷式密封装置的剖视图，(a)、(b)、(c)分别是与图6的(a)、(b)、(c)的刷式密封片对应的剖视图。

图8是对实施例4的刷式密封片的曲率的变化进行说明的图，(a)是在被安装部件上配置两个刷式密封片的情况的说明图，(b)是在被安装部件上配置3个刷式密封片的情况的说明图。

图9是用于对实施例4的相邻的刷式密封片的连接进行说明的立体图。

图10是用于对以往的刷式密封片的组装进行说明的剖视图。

图11是用于对以往的刷式密封片的组装进行说明的剖视图。

具体实施方式

以下，根据实施例对用于实施本发明的分割型刷式密封装置、刷式密封片和分割型刷式密封装置的组装方法的方式进行说明。

实施例1

参照图1到图4、图10、图11对实施例1的刷式密封进行说明。以下，以图1的纸面左右为轴向，以从图2的中心O呈放射状延伸的方向为径向，以沿着距中心O等距离的圆周的方向为周向来进行说明。另外，在图3和图4中示意性地示出了刷式密封片，图1、图10、图11所示的构造是刷式密封片的一例。

在图1中示出了分割型刷式密封装置被装入到涡轮等旋转机械中的例子，在形成于旋转机械的作为定子的外壳20(被安装部件)上的通道状的收纳部21(被安装部)中配置有刷式密封片30，线材41的前端与旋转机械的转子12接近乃至接触，由此，抑制了旋转机械内部的高压侧区域H的蒸汽、燃气等被密封气体泄漏到低压侧区域L。分割型刷式密封装置10的沿周向分割成两部分的刷式密封片30、30通过连结而形成为圆环状，该刷式密封片30、30被收纳在沿周向分割成两部分的外壳20、20的收纳部21、21中(图2)。

刷子40是将成束的线材41的外周焊接从而一体化而成的，该外周成为安装部42。刷式密封片30主要由低压侧金属板51(板)、高压侧金属板52(板)和刷子40构成，利用金属板51、52将刷子40夹入并临时固定在组装焊接夹具70中(图11)，在使金属板51、52沿着组装焊接夹具70的曲率的状态下，通过电子束焊接32将安装部42和金属板51、52这三个部件组装起来。另外，也将低压侧金属板51、高压侧金属板52简称为金属板51、52。

刷式密封片30在大部分被收纳在收纳部21中的状态下，从径向内周侧通过螺栓60(施力构件、紧固件)将低压侧金属板51紧固固定在外壳20中。详细地说，螺栓60的轴部62与外壳20的螺纹孔24通过螺合而紧固，并且比轴部62大径的头部61的一部分与低压侧金属板51的截面弓形的凹部53(承受部)的底面53b(受压部)抵接，对刷式密封片30施加径向的作用力。另外，用于收纳头部61的大致圆筒形的沉孔由凹部53和外壳20的凹部23形成。并且，凹部53通过冲压加工、切削加工等形成。

这里，线材41是线径为0.05mm～0.5mm、材质为钢、镍基或钴基等合金、陶瓷。并且，优选两金属板51、52的材质为不锈钢、铬钢等。

分割型刷式密封装置10的组装顺序如下述那样。利用金属板51、52将刷子40夹入并使用图11的夹具来临时固定在组装焊接夹具70上，在对金属板51、52施加外力而使其强制地沿着组装焊接夹具70的曲率的状态下，通过电子束焊接32将安装部42和金属板51、52这三个部件组装成刷式密封片30。只要刷式密封片30的两个金属板51、52的曲率相对于收纳部21的底面22的曲率在容许范围内，则不需要如以往那样大致相同。另外，容许范围是能够通过由螺栓60的紧固产生的作用力强制地使两个金属板51、52的曲率强制地与底面22的曲率大致一致的范围即可，例如，两个曲率之差为10％以内的范围。

接着，在将刷式密封片30从径向内侧***到收纳部21之后，将3个螺栓60从径向内侧拧入到螺纹孔24中，将刷式密封片30固定在外壳20上。如图4的(a)所示，当刷式密封片30的曲率比收纳部21的底面22的曲率大时，以将两端部向箭头方向扩压的方式强制地使刷式密封片30变形，另一方面，当刷式密封片30的曲率比收纳部21的底面22的曲率小时，以将两端部压扁的方式强制地使刷式密封片30变形。然后，在紧固了螺栓60的状态下，由于金属板51的凹部53从螺栓60受到作用力，所以会变成在两金属板51、52中产生内部应力的状态，其中，该内部应力是向收纳部21的底面22的曲率之差较大的方向产生绕曲率中心的转矩。另外，由于收纳部21的底面22的曲率表示收纳部21的曲率，所以有时也简称为收纳部21的曲率。

这样，由于使两个金属板51、52的曲率接近收纳部21的曲率，所以能够将两个金属板51、52适用于曲率在近似的容许范围内的收纳部21中。其结果是，能够减少用于组装刷式密封片30的夹具的个数。

并且，当收纳部21的径向长度即深度L1(参照图3。)与两个金属板51、52的径向长度即宽度L2相同时，在组装状态下，外壳20的内周面与两个金属板51、52的内周面共面。因此，以两个内周面为组装位置的基准将螺栓60紧固即可，所以组装时的深度方向的定位较容易。

并且，由于金属板51、52沿着收纳部21的曲率安装，所以即使安装前的金属板51、52与收纳部21的曲率不同，在将螺栓60紧固后的状态下相邻的刷式密封片30的线材41的前端也成为在周向上连续的圆弧形状，能够使线材41的前端与转子12的距离大致恒定，因此能够确保所需的密封性能。

并且，由于通过螺栓60将金属板51与外壳20紧固，所以能够简单且精度良好地将金属板51安装在外壳20上。

并且，由于仅将螺栓60设置在低压侧区域L，所以在高压侧区域H的外壳20的内周没有凹部，不容易扰乱该区域内的被密封气体的流动。另外，可以仅将螺栓设置在高压侧区域H，并且也可以设置在低压侧区域L和高压侧区域H这两侧的区域内。当将螺栓设置在两侧的区域内的情况下，优选使低压侧区域L的螺栓和高压侧区域H的螺栓沿周向交错配置。

并且，由于紧固螺栓60的方向是以使金属板51、52的曲率接近收纳部21的曲率的方式使金属板51、52变形的方向，所以能够随着螺栓60的紧固作业而使金属板51、52变形，组装作业性较好。

并且，由于沿周向设置了5处凹部53，所以无论刷式密封片30的曲率较大时(图4的(a))还是较小时(图4的(b))，都能够使刷式密封片30高精度地近似于收纳部21的曲率。并且，为了仅应对刷式密封片30的曲率较小时(图4的(b))，也可以仅将凹部53设置在刷式密封片30的周向中央。

实施例2

接着，参照图5对实施例2的分割型刷式密封装置进行说明。实施例2的从周向紧固螺栓60的结构与实施例1不同。对与实施例1同样的结构省略其说明。

在外壳20的侧面形成有凹部23’、螺纹孔24’，在低压侧金属板51的周向端部设置有凹部53’(承受部)。在将刷式密封片30从径向内侧***到收纳部21中之后，在强制地使刷式密封片30的曲率变化成了收纳部21的曲率的状态下，将螺栓60从周向拧入到螺纹孔24中，将刷式密封片30固定在外壳20上。

由于不需要将螺栓60设置在线材41的前端侧，所以线材41的前端侧的低压侧金属板51的设计自由度较高。

实施例3

接着，参照图6、图7对实施例3的分割型刷式密封装置进行说明。对刷式密封片30的外侧形状和外壳20的收纳部与实施例1不同的3个例子进行说明。对与实施例1同样的结构省略其说明。

图6的(a)所示的刷式密封片30是与图3、图5所示的刷式密封片30同样的结构。

如图6的(b)所示，也可以使低压侧金属板51’构成为具有板状部51A和比板状部51A沿轴向较长的突出部51B。在该情况下，由于刷式密封片30具有突出部51，所以将刷式密封片30从周向***到截面大致L字的收纳部21’(图7的(b))中并通过螺栓60固定组装在外壳20上。

如图6的(c)所示，高压侧金属板52’构成为与图6的(b)的低压侧金属板51’同样。在该情况下，将刷式密封片30从周向***到截面大致T字的收纳部21”(图7的(c))中并通过螺栓60固定组装在外壳20上。

在刷式密封片30如图6的(b)、图6的(c)那样具有突出部51B的情况下，也能够如图7的(b)、图7的(c)中虚线所示的那样构成为突出部51B被螺栓60’施力而代替向板状部51A的内周侧的施力。在该情况下，需要在外壳20上设置螺栓贯插孔25。并且，在图6的(c)的情况下，也能够构成为突出部52B被螺栓施力。

另外，在图6的(a)～(c)的各例中，用于设置凹部53的位置与实施例2同样也可以是周向端部。

实施例4

接着，参照图8、图9对实施例4的分割型刷式密封装置进行说明。实施例4的在一个外壳20上配置刷式密封片30的个数与图2不同。实施例4如实施例2那样特别适合于从周向紧固螺栓60的结构。对与实施例1、2同样的结构省略其说明。并且，在图8、图9中省略了与实施例2对应的凹部53’的记载。

当在一个外壳20上配置多个刷式密封片30的情况下，各刷式密封片30的周端面会倾斜，所以当从周向受到力时，如图8的(a)、(b)中箭头所示的那样相邻的刷式密封片30、30的周端面顺着倾斜而移动。因此，优选在刷式密封片30的周端部设置嵌合构造，该嵌合构造限制相邻的刷式密封片30相互朝向径向的移动。

作为嵌合构造，能够采用图9的(a)～图9的(e)所示的、使用了***孔58A和***销58a的销嵌合、使用了***槽58B与键部件58b的键嵌合、使用了低压侧金属板51的周向突出部58C和周向切口58c的重叠嵌合、使用了高压侧金属板52的周向突出部58D和周向切口58d的重叠嵌合、使用了低压侧金属板51的周向突出部58C和周向切口58c以及高压侧金属板52的周向突出部58D和周向切口58d的重叠嵌合。例如，如图9的(e’)所示，能够使用图9的(e)所示的嵌合构造来使相邻的刷式密封片30、30连接。

通过这样使用嵌合构造，即使在刷式密封片30沿周向被分割的情况下，即分割数为螺栓60的个数(2个)以上，也能够不增加螺栓60而进行组装。并且，即使刷式密封片30的周端面倾斜，也能够限制相邻的刷式密封片30、30相互朝向径向的移动。并且，无论刷式密封片30的周端面的形状(倾斜、非倾斜等的形状)如何，都能够通过嵌合构造将多个刷式密封片30、30···暂时保持为一体，由此，将刷式密封片30、30···收纳在收纳部21中的作业较容易。

以上，根据附图对本发明的实施例进行了说明，但具体的结构并不仅限于这些实施例，本发明也包含在不脱离本发明的主旨的范围内的变更或追加。

例如，在所述实施例中，说明了对分割型刷式密封装置10的内周侧的转子12进行密封的例子，但也可以对分割型刷式密封装置的外周侧的转子进行密封。在该情况下，采用了径向外侧的刷子的前端与转子接近乃至接触的结构。

并且，作为将刷式密封片30安装固定在外壳20上的手段，以具有螺纹部的螺栓60为例进行了说明，但也可以是螺栓以外的夹子等紧固件，进而，还可以是紧固件以外的焊接、压入到外壳20中的固定。总之，只要是在刷式密封片30安装在外壳20上的状态下使刷式密封片30变形为希望的曲率的手段即可。

并且，作为板，以金属板为例进行说明，但其材质并不仅限于金属。只要板是满足机械的强度、耐热性、耐腐蚀性等要求且因强制地变形而使曲率改变的板即可。

并且，对将刷式密封片30安装在外壳20上时通过螺栓60使刷式密封片30的曲率变形的例子进行了说明，但也可以在安装到外壳20之前，通过辊等施力构件对刷式密封片30进行矫正(例如塑性变形)而使刷式密封片30的曲率改变。在该情况下，如果预先使刷式密封片30与外壳20的收纳部21的曲率大致一致，则不需要通过螺栓60使刷式密封片30变形。进而，也可以一并使用辊等施力构件和在实施例1-4中说明的螺栓60等施力构件。

并且，对将作为定子的外壳20作为被安装部件的例子进行了说明，但该外壳20也可以构成旋转机械的框体，也可以以能够装拆的方式安装在框体上。并且，外壳20也可以沿轴向被分割。

标号说明

10：分割型刷式密封装置；20：外壳(被安装部件)；21：收纳部(被安装部)；23：凹部(承受部)；24：螺纹孔；30：刷式密封片；40：刷子；51、51’：低压侧金属板(板)；52、52’：高压侧金属板(板)；53、53’：凹部(承受部)；53b：底面；60：螺栓(施力构件、紧固件)；H：高压侧区域；L：低压侧区域。

Claims (4)

1.一种分割型刷式密封装置，其具有：多个刷式密封片，它们具有成束的线材；以及被安装部件，其在被安装部上沿周向安装有所述多个刷式密封片，该分割型刷式密封装置的特征在于，

所述刷式密封片具有固定了成束的线材的圆弧状的板，

该分割型刷式密封装置具有强制地使所述板接近所述被安装部的曲率的施力构件，

所述施力构件是将所述板从径向或周向紧固到所述被安装部件上的螺栓，

用于收纳所述螺栓的头部的沉孔形成于所述被安装部件和所述板双方，

所述螺栓的比轴部大径的所述头部的一部分与形成于所述板的所述沉孔的底面抵接，

由此，即使安装前的所述板与所述被安装部的曲率不同，也能够使所述板适用于所述被安装部件。

2.根据权利要求1所述的分割型刷式密封装置，其特征在于，

在所述被安装部件上安装有所述多个刷式密封片，该多个刷式密封片具有嵌合构造，该嵌合构造限制相邻的刷式密封片相互朝向径向的移动。

3.根据权利要求1所述的分割型刷式密封装置，其特征在于，

所述施力构件至少在将所述板安装到所述被安装部上之前对所述板进行矫正而使所述板接近所述被安装部的曲率。

4.一种分割型刷式密封装置的组装方法，其特征在于，所述分割型刷式密封装置的组装方法包含如下工序：

准备刷式密封片的工序，其中，该刷式密封片在圆弧状的板上固定了成束的线材；

准备被安装部件的工序，其中，该被安装部件具有曲率与所述板不同的圆弧状的被安装部；以及

以所述板与所述被安装部的曲率之差变小的方式利用从径向或周向进行紧固的螺栓将所述板安装到所述被安装部上的工序，其中，用于收纳所述螺栓的头部的沉孔形成于所述被安装部件和所述板双方，

所述螺栓的比轴部大径的所述头部的一部分与形成于所述板的所述沉孔的底面抵接，

由此，即使安装前的所述板与所述被安装部的曲率不同，也能够使所述板适用于所述被安装部件。

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