[发明专利]旋转机械的轴密封装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种旋转机械的轴密封装置，特别涉及一种离心压缩机等的旋转机械的轴密封装置。

背景技术

离心压缩机中，在壳体内部借助轴承将安装有叶轮的旋转轴支承为旋转自如，利用由叶轮的旋转带来的离心力对从吸入口吸入的气体进行压缩，并将该气体从排出口排出。而且，在旋转轴和静止侧的壳体之间设置有以减少压缩气体向大气的泄露为目的的迷宫式密封构造。

上述迷宫式密封构造中，将在内周面上设置有凸片的迷宫式密封环安装于静止侧的壳体并令该迷宫式密封环的凸片与旋转轴的间隙尽可能窄小，从而确保密封性。由于上述间隙越小泄露量越小，所以上述间隙要求设计得尽可能小。另一方面，若上述间隙过小，则会由于运转中的离心力导致的旋转轴的移动、热膨胀导致的迷宫式密封环与旋转轴的相对变位而使旋转轴与迷宫式密封环的凸片接触，无法继续进行稳定运转。

因此，以往以来关于迷宫式密封构造的结构提出了各种提案。

例如在专利文献1中，提出有在迷宫式密封环与壳体之间组合设置热膨胀吸收用的间隙和波形弹簧的构造。由此吸收热膨胀，所以需要扩大迷宫环的凸片（迷宫凸片）与旋转轴的间隙，此外，由于波形弹簧令迷宫凸片与旋转轴的间隙的周方向间隙分布均一，所以能够避免迷宫凸片与旋转轴的接触、磨耗。

此外，在专利文献2中，提出有对迷宫凸片的尖端设置用于形成间隙的涂层的构造。由此，即便凸片与旋转轴接触也仅仅是柔软的用于形成间隙的涂层被切去，所以能够令迷宫凸片与旋转轴的间隙最小化。

此外，在专利文献3中，提出有下述构造：在旋转轴侧设置多级迷宫凸片，在与其中后级侧的迷宫凸片对置的内侧壳体部分上设置用于形成间隙的涂层，并且令剩下的前级侧的迷宫凸片和与其对置的内侧壳体部分之间的间隙大于上述后级侧的设置有用于形成间隙的涂层的部分的间隙。由此，即便同于形成间隙的涂层由于剥离等而消失，前级侧的迷宫凸片能够发挥迷宫式密封作用，所以能够长期地得到稳定的密封性能。

上述引用文件1～3所述的密封构造一般被称为直通型迷宫式密封构造，若迷宫凸片与旋转轴（或者壳体）之间的间隙填塞就能够实现一定程度的泄漏量的降低，但是由于泄露流能够沿着轴一直线地流动，所以无法实现一定以上的泄漏量的降低。

与之相对，在引用文件4、5中提出了下述构造：将迷宫式密封构造沿着轴方向阶梯状地形成。在引用文件4中，将迷宫式密封环以能够沿旋转轴的轴方向移动的方式安装于壳体，并且迷宫凸片与旋转轴的间隙能够容易地扩大，启动时自不用说，定常时的间隙调整也变得容易。此外，在引用文件5中，增大在阶梯状的阶梯差部内流动的流体的流动阻力而能够降低泄露流。

但是，在上述引用文件4、5所记载的密封构造中，没有提出用于避免定常运转时迷宫凸片与旋转轴接触的构造，无法将这些间隙最小化而持续稳定运转。

专利文献1：日本特开2010-14051号公报

专利文献2：日本特开平4-203565号公报

专利文献3：日本特开平11-13688号公报

专利文献4：日本特开平8-35499号公报

专利文献5：日本特许第4513432号公报。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种旋转机械的轴密封装置，能够比上述现有技术更为可靠地降低泄漏量。

为了实现上述目的，本发明的旋转机械的轴密封装置具有带阶梯的迷宫式密封构造，其由在旋转轴的外周面上沿其轴方向设置的阶梯状的第一阶梯部、在安装于壳体的迷宫式密封环的内周面上以沿着上述第一阶梯部的阶梯状形状的方式设置的阶梯状的第二阶梯部形成，所述旋转机械的轴密封装置的特征在于，在上述第一阶梯部以及第二阶梯部的任一方的阶梯部的各台阶面上，分别设置有减小上述带阶梯的迷宫式密封构造的间隙的凸片，并且在另一方的阶梯部的各立起面、以及/或者上述各凸片的两侧面中与上述另一方的阶梯部的各立起面对置侧的各侧面的各面上设置有用于形成间隙的涂层。

而且，在上述旋转机械的轴密封装置中，在上述旋转轴的轴方向投影面上，上述另一方的阶梯部的各立起面和与其对置的凸片的上述旋转轴的径向上的重叠长度优选大于等于该凸片的尖端与上述另一方的阶梯部的台阶面的最短距离。