[其他]涡轮旋转机械用自动调整密封件

说明书

技术领域

本实用新型涉及在例如蒸汽轮机、燃气轮机、压缩机等涡轮旋转机械中使用的自动调整密封件。此处，自动调整密封件是指可根据涡轮旋转机械的运转状态而自动调整密封间隙的密封件。

背景技术

在蒸汽轮机、燃气轮机、压缩机等涡轮旋转机械中，从提高运转效率的观点来看，在各种部位设有防止工作流体经由旋转部件（转子、动叶片）和静止部件（机室、静叶片）之间的间隙泄漏的密封件。

例如，可列举出如下的密封件：设于高中压室一体型的蒸汽轮机的高压部和中压部之间等的填密环密封件、设于转子贯通机室的部位的轴封密封件、设于动叶片前端和机室之间的动叶片叶端密封件及设于静叶片前端和转子之间的静叶片叶端密封件等。

对这种密封件而言，以往，通常使用由具有多条翅片的迷宫组件和从背面弹性地支撑迷宫组件的板簧构成的迷宫式密封件。此时，在将迷宫组件嵌入安装在形成于静止部件的槽中的状态下，通过板簧从背面推压该迷宫组件，以使翅片和旋转部件的间隙维持恒定。由此，由于流体在通过翅片和旋转部件之间的微小间隙时急剧膨胀而使压力降低，因此能够抑制流体的泄漏。

但是，在上述构成的迷宫式密封件中，当翅片和旋转部件之间的间隙过小时，由于涡轮旋转机械的运转状态（特别是起动/停止时）受到旋转部件和静止部件之间的热延伸差的影响，导致翅片与旋转部件接触，会发生翅片的磨损及轴振动。另一方面，当增大翅片和旋转部件之间的间隙时，存在无法充分防止流体的泄漏而导致涡轮旋转机械的运转效率降低这样的问题。

因此，作为取代以往的迷宫式密封件的密封件，在专利文献1中记载了根据涡轮旋转机械的运转状态来自动调整密封间隙的自动调整密封件。

该密封件由靠近旋转部件（转子）的水平分割面而配置的固定密封环和靠近中央配置的可动密封环构成。其中，由弹性体（波形板簧、碟形弹簧、金属波纹管等）沿半径方向外侧对可动密封环进行施力，以充分确保涡轮旋转机械起动/停止时的密封间隙。另一方面，在涡轮旋转机械进行额定运转时，由于涡轮旋转机械内的流体的压力，克服弹性体的作用力而向半径方向内侧推压可动密封环，因此能够最小限度地设置密封间隙。

专利文献1：日本特开2000-97352号公报

实用新型内容

但是，专利文献1所记载的自动调整密封件设计成，考虑到可动密封环和固定该可动密封环的静止部件的滑动部之间的摩擦力（f），使可动密封环的背面的流体压力（P）充分大于由弹性体产生的作用力（F）。

即，在涡轮旋转机械进行额定运转时，确定可动密封环的形状（有效面积）、弹性体的材质及形状等，以使下面的不等式（1）成立。

背面压力（P）×密封环有效面积（A）＞作用力（F）＋摩擦力（f）···（1）

但是，在现实中，以这样的方法设计出的自动调整密封件未必能够良好地工作，会引起如下情况：涡轮旋转机械进行额定运转时的密封间隙过大而无法充分防止流体的泄漏，或者相反地，导致在通过涡轮旋转机械进行非稳定运转时的临界点之前可动密封环工作而与旋转部件接触。特别是对于近年来开发盛行的ACC耐磨密封，当发生上述的后一情况时，导致设于可动密封环表面的耐磨材料的损伤达到估计成都以上，且之后无法再形成所期望的密封间隙。另外，此处所说的ACC耐磨密封是指如下的自动调整密封件，将容易被切削的耐磨材料设于可动密封环表面，以使假设即使可动密封环由于某些原因而与旋转部件接触也能够抑制作为旋转部件的弯曲变形的原因的放热。

而且，在作为填密环密封件而将多个自动调整密封件并列配置的情况下，有时会导致可动密封环进行动作的时机发生偏差。

因此，本发明人关于对自动调整密封件的动作造成影响的因素进行了研究，结果得出如下结论：可动密封环和静止部件之间的滑动部的摩擦力（f）因自动调整密封件的个体差异而产生的偏差较大，从而对自动调整密封件的动作产生较大的影响。

本实用新型鉴于上述的情况而作出，其目的在于，提供一种根据涡轮旋转机械的运转状态在所期望的时机进行动作而能够适当地调整密封间隙的自动调整密封件。