特許 6012505 軸シール装置及び回転機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6012505

(24)【登録日】2016年9月30日

(45)【発行日】2016年10月25日

(54)【発明の名称】軸シール装置及び回転機械

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/3292 20160101AFI20161011BHJP

   F02C 7/28 20060101ALI20161011BHJP

   F01D 11/00 20060101ALI20161011BHJP

   F01D 25/00 20060101ALI20161011BHJP

【ＦＩ】

   F16J15/3292

   F02C7/28 B

   F01D11/00

   F01D25/00 M

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-33202(P2013-33202)

(22)【出願日】2013年2月22日

(65)【公開番号】特開2014-163420(P2014-163420A)

(43)【公開日】2014年9月8日

【審査請求日】2015年9月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100134544

【弁理士】

【氏名又は名称】森 隆一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100126893

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(72)【発明者】

【氏名】上原 秀和

(72)【発明者】

【氏名】西本 慎

(72)【発明者】

【氏名】篠原 種宏

(72)【発明者】

【氏名】大山 宏治

【審査官】 谷口 耕之助

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−１３６４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−５２７６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１７７４２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平１１−５１３７８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／００２５９３６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第８１５２４６２（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｊ １５／３２９２

Ｆ０１Ｄ １１／００

Ｆ０１Ｄ ２５／００

Ｆ０２Ｃ ７／２８

Ｆ１６Ｊ １５／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロータとステータとの間の空間を高圧側と低圧側とに区画する軸シール装置であって、
前記ステータからロータ側に向かって延びる薄板シール片を、前記ロータの周方向に複数積層してなるシール体と、
前記ステータに固定され、前記シール体を径方向外側から囲うように保持するとともに、前記シール体の高圧側端辺に対向する第一対向面と、前記シール体の低圧側端辺に対向する第二対向面とを有するハウジングと、を備え、
前記シール体と第一対向面との間の高圧側隙間は、前記シール体と前記第二対向面との間の低圧側隙間よりも小さくされており、
前記シール体の各薄板シール片の低圧側端辺に、前記ロータ側となる先端に向かうに従って漸次高圧側に傾斜する傾斜部が形成されていることを特徴とする軸シール装置。

【請求項2】

前記傾斜部は、前記先端から前記第二対向面の前記ロータ側の端に対応する位置まで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の軸シール装置。

【請求項3】

前記第二対向面の前記ロータ側となる端部は、前記傾斜部の傾斜に沿うように傾斜していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の軸シール装置。

【請求項4】

前記高圧側端辺には、前記高圧側隙間を規定するための高圧側側板が取り付けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の軸シール装置。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の軸シール装置を備えることを特徴とする回転機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロータとステータとの間の環状空間を封止して、この環状空間を低圧側領域と高圧側領域とに分ける軸シール装置及び回転機械に関する。

【背景技術】

【0002】

ガスタービン、蒸気タービン等の回転機械におけるロータの周囲には、高圧側から低圧側に流れる作動流体の漏れ量を少なくするために、軸シール装置が設けられている。この軸シール装置の一例として、例えば、以下の特許文献１に記載された軸シール装置が知られている。

【0003】

図９に従来の軸シール装置１１０の概略構成図を示す。この軸シール装置１１０は、ステータの内周面に支持されたハウジング１０９と、このハウジング１０９内に周方向に配置されたシール体１１２とを備えている。

【0004】

シール体１１２は、多数の薄板シール片１２０がそれぞれの厚さ方向（図９の紙面方向）をロータ（回転軸６）の周方向に向け、互いに微小間隙をあけて積層されて構成されている。各々の薄板シール片１２０は、ロータの径方向内側の端部（先端）がその径方向外側の端部（後端）よりもロータの回転方向前方側に位置するよう傾斜して配置され、後端がろう付け部２４を介して相互に連結されるとともに、先端が自由端とされている。

【0005】

シール体１１２を構成する薄板シール片１２０はロータの軸線方向に所定の幅寸法を有する平板状の部材である。シール体１１２は頭部１２０ｄを有するＴ字形状をなし、ハウジング１０９はこれに対応するＴ字形状の内部空間１０９ａを有している。

【0006】

このように概略構成される軸シール装置１１０においては、ロータが静止している際には薄板シール片１２０の先端がロータと接触している。そして、ロータが回転するとロータの回転によって生じる動圧効果により、薄板シール片１２０の先端がロータの外周から浮上してロータと非接触状態となる。このため、この軸シール装置１１０では、薄板シール片１２０の摩耗が抑制され、シール寿命が長くなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第３６１６０１６号公報

【特許文献2】特表２００８−５０９３６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところで、上記従来の軸シール装置１１０は、ロータとステータとの相対偏心量が大きい箇所に適用した際、換言すれば、ロータの回転中心が設計上の回転中心からずれた際、周方向における薄板シール片１２０の押付力に差が生じる。
即ち、ロータがステータに対して偏心し、一部でロータとステータとの間隔が小さくなり過大な押し付け力が発生する一方、ロータとステータとの間隔が大きくなり押し付け力が過小となる。これにより、過大な押し付け力が発生する箇所では、図１０に示すように、薄板シール片１２０の剛性が増加して浮上特性が低下し、摩耗が発生する可能性がある。また、押し付け力が過小な場所では図１１に示すように隙間Ｇ１，Ｇ２が増加し、漏れが増加する。

【0009】

特許文献２には、シール体の端縁に面取り加工を施すことによって、ロータが偏心した場合においても、浮上特性の変化を抑制する軸シール装置が記載されている。
しかしながら、特許文献２に記載の軸シール装置は、シール体１１２とハウジング１０９との間の隙間が規定されていないため、浮上特性の調整が困難であるという問題がある。

【0010】

この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、ロータとステータとの相対偏心量が大きくなった場合においても、軸シール装置を構成する薄板シール片の摩耗を抑制するとともに、高圧側から低圧側への漏れを低減することを可能にする軸シール装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明の軸シール装置は、ロータとステータとの間の空間を高圧側と低圧側とに区画する軸シール装置であって、前記ステータからロータ側に向かって延びる薄板シール片を、前記ロータの周方向に複数積層してなるシール体と、前記ステータに固定され、前記シール体を径方向外側から囲うように保持するとともに、前記シール体の高圧側端辺に対向する第一対向面と、前記シール体の低圧側端辺に対向する第二対向面とを有するハウジングと、を備え、前記シール体と第一対向面との間の高圧側隙間は、前記シール体と前記第二対向面との間の低圧側隙間よりも小さくされており、前記シール体の各薄板シール片の低圧側端辺に、前記ロータ側となる先端に向かうに従って漸次高圧側に傾斜する傾斜部が形成されていることを特徴とする。

【0012】

上記構成によれば、押し付け量が大きいほど薄板シール片の浮上力が大きくなり、薄板シール片が摩耗することを防止することができる。また、押し付け量が小さいと薄板シール片の浮上力が小さくなるため、漏れを小さくすることができる。
また、高圧側隙間が低圧側隙間より小さくなるように設定されていることによって、低圧側端辺の傾斜部によって変化する低圧側隙間による薄板シール片間の圧力制御が容易となる。

【0013】

上記軸シール装置において、前記傾斜部は、前記先端から前記第二対向面の前記ロータ側の端に対応する位置まで形成されていることが好ましい。

【0014】

上記軸シール装置において、前記第二対向面の前記ロータ側となる端部は、前記傾斜部の傾斜に沿うように傾斜していることが好ましい。

【0015】

上記構成によれば、押し付け量の変化に伴う低圧側隙間の変化量を調整することができる。

【0016】

上記軸シール装置において、前記高圧側端辺には、前記高圧側隙間を規定するための高圧側側板が取り付けられていることが好ましい。

【0017】

上記構成によれば、高圧側側板によって高圧側隙間が規定されるため、薄板シール片間の圧力の制御がより容易となる。

【0018】

また、本発明は、上記いずれかの軸シール装置を備えた回転機械を提供する。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、押し付け量が大きいほど薄板シール片の浮上力が大きくなり、薄板シール片が摩耗することを防止することができる。また、押し付け量が小さいと薄板シール片の浮上力が小さくなるため、漏れを小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の第一実施形態に係るガスタービンの概略構成図である。

【図2】図１におけるＳ１−Ｓ１線断面図であり、回転軸の軸線方向からみた軸シール装置の概略構成図である。

【図3】図２におけるＳ２−Ｓ２線断面図であり、押し付け量が小さい箇所の軸シール装置の断面図である。

【図4】図１におけるＳ１−Ｓ１線断面図であり、ロータとステータとの相対偏心量が大きい場合を説明する断面図である。

【図5】図２におけるＳ２−Ｓ２線断面図であり、押し付け量が大きい箇所の軸シール装置の断面図である。

【図6】薄板シール片の動作を説明するための図である。

【図7】本発明の第二実施形態の押し付け量が小さい箇所の軸シール装置の断面図である。

【図8】本発明の第二実施形態の押し付け量が大きい箇所の軸シール装置の断面図である。

【図9】従来の軸シール装置の回転軸の軸線を含む断面における断面図である。

【図10】従来の軸シール装置の動作を説明する詳細図であって、回転軸の軸線方向からみた薄板シール片を示す図である。

【図11】従来の軸シール装置の動作を説明する詳細図であって、回転軸の軸線方向からみた薄板シール片を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

（第一実施形態）
以下、図面を参照し、本発明の第一実施形態に係る回転機械について説明する。
図１は本実施形態に係るガスタービン（回転機械）１の概略全体構成図である。
ガスタービン１は、図１に示すように、多量の空気を内部に取り入れて圧縮する圧縮機（回転機械）２と、この圧縮機２にて圧縮された圧縮空気に燃料を混合して燃焼させる燃焼器３と、燃焼器３から導入された燃焼ガスの熱エネルギーを回転エネルギーに変換するタービン（回転機械）４とを備えている。

【0022】

圧縮機２及びタービン４は、それぞれ一体回転するように連結されたロータ２Ａ，４Ａと、ロータ２Ａ，４Ａの外周側を囲うステータ２Ｂ，４Ｂとを備えている。なお、以下の説明においては、特に言及しない限り、ロータ２Ａ，４Ａの軸線Ｏ方向を単に「軸線Ｏ方向」と、ロータ２Ａ，４Ａの周方向を単に「周方向」と、ロータ２Ａ，４Ａの径方向を単に「径方向」という。また、ロータ２Ａ，４Ａの軸線Ｏ方向において、高圧側を「一方側」、低圧側を「他方側」という。

【0023】

ロータ２Ａ，４Ａは、回転軸６ｃ，６と、軸線Ｏ方向に間隔を空けて固定されている複数の環状動翼群７ｃ，７と、を有している。各環状動翼群７ｃ，７は、回転軸６ｃ，６の外周に、周方向に互いの間隔を空けて固定されている複数の動翼を有して構成されている。

【0024】

ステータ２Ｂ，４Ｂは、それぞれケーシング２ｂ，４ｂと、ケーシング２ｂ，４ｂ内において軸線Ｏ方向に間隔をあけて固定された複数の環状静翼群５ｃ，５とを備えている。環状静翼群５ｃ，５は、各ケーシング２ｂ，４ｂ内面に、周方向に互いの間隔をあけて固定されている複数の静翼を有している。各静翼の先端には、ハブシュラウドが形成されており、このハブシュラウド（ステータ）が周方向に連結されて全体として円環状になって回転軸６ｃ，６の外周を囲んでいる。
この環状静翼群５ｃ，５は、それぞれ、複数の環状動翼群７ｃ，７と、軸線Ｏ方向に交互に配置されている。

【0025】

圧縮機２及びタービン４には、高圧側から低圧側に作動流体（圧縮空気又は燃焼ガス）ｇが軸線Ｏ方向に漏出するのを防止するため、図１に示すように、各環状静翼群５ｃ，５のハブシュラウドに軸シール装置１０ｃ，１０が設けられている。また、ケーシング２ｂ，４ｂが回転軸６ｃ，６を支持する軸受け部（ステータ）２ｃ，４ｃにおいても、作動流体ｇが高圧側から低圧側に漏出するのを防止するため、軸シール装置１０ｃ，１０が設けられている。

【0026】

以下、タービン４の軸シール装置１０の実施形態について説明する。なお、以下では、タービン４の軸シール装置１０について説明するが、圧縮機２の軸シール装置１０ｃも、基本的に同様の構成なので、この説明を省略する。

【0027】

図２は図１におけるＳ１−Ｓ１線断面図であり、図３は図２におけるＳ２−Ｓ２線断面図である。なお、図３に示す回転軸６は軸シール装置１０との相対的位置関係を明確にするために模式的に示したものである。
図２及び図３に示すように、タービン４の軸シール装置１０は、環状静翼群５のハブシュラウドと軸受け部４ｃの内周面とにそれぞれ支持されたハウジング９内に、周方向に延びるシール体１２が収容されることで構成されている。

【0028】

シール体１２は多数の薄板シール片２０と、薄板シール片２０とハウジング９との間の隙間を規定する高圧側側板１３（高圧側サイドプレート、第一対向面）によって構成されている。薄板シール片２０は、それぞれの厚さ方向を回転軸６の周方向に向け、互いに微小間隙をあけて積層されている。各々の薄板シール片２０は、その径方向内側の端部がその径方向外側の端部よりも回転軸６の回転方向前方側に位置するよう傾斜して配置され、後端が連結部２４を介して相互にろう付けあるいは溶接されるとともに、先端が自由端とされている。

【0029】

シール体１２を構成する薄板シール片２０は回転軸６の軸線方向に所定の幅寸法を有する平板状の部材である。薄板シール片２０は、径方向内側が回転軸６の外周面に対し周方向の傾きをもって所定の予圧で鋭角に摺接している。薄板シール片２０は頭部２０ｄを有するＴ字形状をなし、ハウジング９はこれに対応するＴ字形状の収容空間９ａを有している。

【0030】

ハウジング９は、回転軸６の外周側を取り囲むように設けられており、収容空間９ａも周方向に延在して形成されている。図３に示すように、ハウジング９の収容空間９ａは、その開口側、すなわち径方向内側の部分が、幅寸法（軸線Ｏ方向の寸法）が小さく形成された内方側空間９ｂとされている。また、収容空間９ａの開口から径方向外側に離間した空間、すなわち内方側空間９ｂよりも径方向外側の空間が、幅寸法が大きく形成された外方側空間９ｃとされている。これら内方側空間９ｂと外方側空間９ｃとは互いに連通状態とされている。そして、この内方側空間９ｂの開放部が径方向内側の回転軸６に向いている。
内方側空間９ｂは、その軸線Ｏ方向の寸法が薄板シール片２０の軸線Ｏ方向の寸法（幅寸法）よりも僅かに大きくなるように形成されている。

【0031】

また、ハウジング９の内方側空間９ｂの軸線Ｏ方向一方側は高圧側側壁２１とされ、軸線Ｏ方向他方側は低圧側側壁２２（第二対向面）とされている。即ち、高圧側側壁２１は薄板シール片２０の高圧側端辺２０ｅの対向面であり、低圧側側壁２２は薄板シール片２０の低圧側端辺２０ａの対向面である。内方側空間９ｂは、高圧側側壁２１と低圧側側壁２２によって形成されている。高圧側側壁２１と低圧側側壁２２の径方向内側の端と回転軸６との間には所定の間隔が設けられている。

【0032】

高圧側側板１３は、多数の薄板シール片２０における高圧側領域に対抗する一方の側縁と高圧側側壁２１との間に挟み込まれている。高圧側側板１３は、厚さ方向を軸線Ｏ方向に向け、回転軸６の軸線Ｏ方向から見た形状が円弧帯状をなしている。即ち、高圧側側板１３は、軸線Ｏ方向を向く面を有し、周方向に湾曲して延びるように形成されている。

【0033】

高圧側側板１３は、径方向外側端の接合部１４において、多数の薄板シール片１０に溶接あるいは嵌合によって接合されている。これによって、高圧側側板１３の低圧側を向く板面が、多数の薄板シール片２０の高圧側を覆うように固定される。高圧側側板１３によって、シール体１２とハウジング９の高圧側側壁２１との間の高圧側隙間ｔ０が規定される。この高圧側隙間ｔ０は、高圧側側板１３を設けない場合のシール体１２とハウジング９の高圧側側壁２１との間の隙間に相当する。

【0034】

また、低圧側側壁２２の径方向内側の端部は薄板シール片２０に対して軸線Ｏ方向に離間する段形状部２３とされている。即ち、低圧側側壁２２の基端側（径方向外側）と比較して、低圧側側壁２２の先端側（径方向内側）は、薄板シール片２０（シール体１２）との隙間が大となるように形成されている。換言すれば、薄板シール片２０の低圧側端辺２０ａと低圧側側壁２２との隙間（低圧側隙間）は、薄板シール片２０の基端側においては低圧側側壁２２によって極力小さくされ、薄板シール片２０の先端側においては、段形状部２３によって大きくされている。薄板シール片２０の先端側の低圧側隙間を符号ｔ１で示す。

【0035】

ここで、高圧側隙間ｔ０は、低圧側隙間ｔ１よりも小さくなるように設定されている。即ち、高圧側側板１３の低圧側を向く面とシール体１２の高圧側端辺２０ｅとの間隔が、低圧側隙間ｔ１よりも小さくなるように設定されている。
なお、高圧側側板１３は必ずしも設ける必要はない。即ち、シール体１２とハウジング９の高圧側側壁２１との間の隙間が低圧側隙間ｔ１よりも小さくなっていれば、高圧側側板１３を設けない構成とすることもできる。

【0036】

そして、本実施形態の薄板シール片２０の低圧側端辺２０ａには、ロータ側となる先端に向かうに従って漸次高圧側（軸線Ｏ方向一方側）に傾斜する傾斜部２０ｂが形成されている。即ち、各々の薄板シール片２０の低圧側領域を向く一辺である低圧側端辺２０ａの先端側は、軸線Ｏ方向の寸法（幅寸法）がロータ（回転軸６）に近付くに従って漸次小さくなるように、面取り形状とされている。
具体的には、傾斜部２０ｂの径方向外側の端は、低圧側側壁２２の径方向内側の端と、径方向における位置が略同じとなるように設定されている。換言すれば、傾斜部２０ｂによって薄板シール片２０の幅が狭くなる領域は、径方向においてハウジング９の径方向内側端より径方向内側の領域である。

【0037】

次に、本実施形態の軸シール装置の作用について説明する。
図４に示すように、ロータとステータとの相対偏心量が大きい場合、ロータとハウジングとが離間する箇所（符号Ｗで示す）と、ロータとハウジングとが接近する箇所（符号Ｎで示す）が生じる。図３に示すように、ロータとハウジングとが離間する箇所における低圧側側壁２２と薄板シール片２０との間の低圧側隙間はｔ１となる。即ち、薄板シール片２０の押し付け力が無くなるか僅かになることによって、薄板シール片２０が平面状態、又は平面状態に近い状態となるため、低圧側隙間ｔ１は、段形状部２３の内側壁と薄板シール片２０の低圧側端辺２０ａとの距離となる。

【0038】

図５に示すように、ロータとハウジングとが接近する箇所における低圧側側壁２２と薄板シール片２０との間の低圧側隙間はｔ１より大きいｔ２となる。即ち、薄板シール片２０の押し付け力が大きくなることによって、薄板シール片２０が湾曲した状態となるため、低圧側隙間ｔ２は、段形状部２３の内側壁と薄板シール片２０の傾斜部２０ｂとの距離となる。

【0039】

以上まとめると、低圧側隙間ｔ１，ｔ２は、ロータとステータとが離間する位置においては小さくなる一方、ロータとステータとが接近する位置においては大きくなる。即ち、ロータとハウジングが接近して薄板シール片２０の押し付け力が大きくなるに従って、低圧側隙間ｔ１，ｔ２が大きくなる。

【0040】

ここで、低圧側隙間の大きさとシール体１２の浮上力との関係について説明する。
図６（ａ）に示すように、高圧側領域から低圧側領域に向かう作動流体のガス圧が各々の薄板シール片２０に加わった場合に、各々の薄板シール片２０に対して、内周側先端かつ高圧側に位置する角部ｒ１で最もガス圧が高く、対角の角部ｒ２に向かって徐々にガス圧が弱まるガス圧力分布４０ａが形成される。なお、図３においては薄板シール片２０はＴ字型形状としているが、図６においては説明を簡単にするために、撓みが生じる長方形部分のみを図示してその他の部分は図示を省略している。

【0041】

また、図６（ｂ）に示す回転軸６の周方向に沿った断面図のように、薄板シール片２０の回転軸６に面した面を下面２０ｑとするとともに、その裏側を上面２０ｐとする。そして、各々の薄板シール片２０に対して高圧側領域から低圧側領域に向かうガス圧が加わって、図６（ａ）のようにガス圧力分布４０ａが形成されるとき、各々の薄板シール片２０の断面に沿った任意位置における上面２０ｐに加わるガス圧よりも下面２０ｑに加わるガス圧の方が高くなるように、ガス圧が調整される。

【0042】

この際、高圧側領域から低圧側領域に向かって流れる作動流体ｇは、高圧側側壁２１と回転軸６の外周面との間から流入する。そして、作動流体ｇは、図６（ａ）のように、回転軸６の外周面と薄板シール片２０の内周側先端との間を流れるとともに、薄板シール片２０の上面２０ｐ及び下面２０ｑとに沿って、角部ｒ１から角部ｒ２の方向へ放射状に流れる。このように作動流体ｇが流れることで、薄板シール片２０の外周側基端に向かって低圧の領域が広がる。そのため、図６（ｂ）に示すように、各々の薄板シール片２０の上面２０ｐ及び下面２０ｑに垂直に加わるガス圧力分布４０ｂ，４０ｃは、薄板シール片２０の内周側先端に近いほど大きくなるとともに薄板シール片２０の外周側基端に向かうほど小さくなる三角分布形状となる。

【0043】

この上面２０ｐ及び下面２０ｑのそれぞれにおけるガス圧力分布４０ｂ，４０ｃは略等しい形状となるが、回転軸６の周面に対する角度が鋭角となるように各々の薄板シール片２０が配置されているので、これら上面２０ｐ及び下面２０ｑにおける各ガス圧力分布４０ｂ，４０ｃの相対位置がずれる。よって、薄板シール片２０の外周側基端から内周側先端に向かう任意の点Ｐにおける上面２０ｐ及び下面２０ｑのガス圧に差が生じる。即ち、薄板シール片２０において、下面２０ｑに加わるガス圧が上面２０ｐに加わるガス圧よりも高くなる。これによって、薄板シール片２０内周側先端に対して回転軸６より浮かせる方向に浮上力ＦＬが発生する。

【0044】

以上のようにして、各々の薄板シール片２０の上面２０ｐ及び下面２０ｑ間に圧力差を生じさせることで、各々の薄板シール片２０に浮上力ＦＬが作用し、薄板シール片２０の内周側先端が回転軸６の外周面から浮上するように変形させられる。即ち、回転軸６の停止時には薄板シール片２０の内周側先端は所定の予圧で回転軸６の周面に接触しているが、回転軸６の回転時には薄板シール片２０の内周側先端に浮上力ＦＬが作用するため、薄板シール片２０が回転軸６から浮上して非接触状態となり、所定のシールクリアランスが形成されるのである。

【0045】

ここで、高圧側隙間よりも低圧側隙間を大きくすることによって、高圧側から加圧された際に、薄板シール片２０を通過して高圧側領域から低圧側領域へ流れるガスｇは、各々の薄板シール片２０の上面２０ｐ及び下面２０ｑに沿って対角に向かって広く流れやすくなる。即ち、低圧側隙間が大きいほど、浮上力が大きくなる。

【0046】

上記実施形態によれば、薄板シール片２０の低圧側端辺２０ａに傾斜部２０ｂを形成して、押し付け量が大きいほど低圧側隙間が大きくなるようにした。これにより、押し付け量が大きいほど薄板シール片２０の浮上力が大きくなり、薄板シール片２０が摩耗することを防止することができる。即ち、回転軸６が偏心した場合においても薄板シール片２０への押し付け量の差を少なくすることができる。

【0047】

また、押し付け量が小さいと薄板シール片２０の浮上力が小さくなるため、漏れを小さくすることができる。

【0048】

また、高圧側隙間ｔ０を低圧側隙間ｔ１よりも小さくしたことによって、低圧側端辺２０ａの傾斜部２０ｂによって変化する低圧側隙間による薄板シール片２０間の圧力制御が容易となる。

【0049】

また、ハウジング９の低圧側側壁２２の先端側に段形状部２３が形成されていることによって、低圧側側壁２２の先端側において低圧側隙間を大きくしながら、低圧側側壁２２の基端側において薄板シール片２０の変形を拘束することができる。

【0050】

また、低圧側端辺２０ａに傾斜部２０ｂを設けたことによって、薄板シール片２０の剛性が低下する。これにより、薄板シール片２０に発生する力に対する抵抗力が減少するため、回転軸６の偏心時の軸シール装置１０の追従性を向上させることができる。
さらに、低圧側端辺２０ａに傾斜部２０ｂを設けたことによって、薄板シール片２０のねじれを低減することができる。

【0051】

（第二実施形態）
以下、本発明の第二実施形態の軸シール装置を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。

【0052】

本実施形態のハウジング９Ｂは、低圧側側壁２２Ｂの段形状部２３Ｂの先端側が径方向内側に向かうに従って、軸線方向一方側に傾斜していることを特徴としている。具体的には、段形状部２３Ｂの先端側は薄板シール片２０の傾斜部２０ｂに沿うように傾斜しており、段形状部２３と薄板シール片２０の傾斜部２０ｂとの間の隙間が一定となるように形成されている。

【0053】

次に、本実施形態の軸シール装置１０Ｂの作用について説明する。
図７に示すように、ロータとハウジングとが離間し、押し付け量が小さい箇所における低圧側側壁２２Ｂと薄板シール片２０との間の低圧側隙間はｔ１Ｂとなる。
図８に示すように、ロータとハウジングとが接近し、押し付け量が大きい箇所における低圧側側壁２２Ｂと薄板シール片２０との間の低圧側隙間はｔ１Ｂより大きいｔ２Ｂとなる。
ここで、本実施形態の段形状部２３Ｂは傾斜部２０ｂと同一傾斜方向に傾斜しているため、ｔ１Ｂとｔ２Ｂとの差は第一実施形態と比較すると小さなものとなる。即ち、ロータとハウジングとが離間する場所と接近する場所とで、低圧側隙間の変化が小さいものとなる。

【0054】

上記実施形態によれば、段形状部２３Ｂの形状を傾斜部２０ｂに沿う形状とすることによって、押し付け量の変化に伴う低圧側隙間の変化量を調整することができる。

【0055】

なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。
上記各実施形態の低圧側側壁には段形状部が設けられているが、段形状部を設けることなく、薄板シール片と低圧側側壁との隙間を一様にしてもよい。
また、上記各実施形態においては、段形状部によって低圧側隙間を規定する例を示したが、段形状部と同等の形状を有する側板（サイドプレート）を配置することとしてもよい。

【符号の説明】

【0056】

１ ガスタービン（回転機械）
２Ａ，４Ａ ロータ
２Ｂ，４Ｂ ステータ
６ 回転軸
９ ハウジング
１０ 軸シール装置
１２ シール体
１３ 高圧側側板（第一対向面）
２０ 薄板シール片
２０ａ 低圧側端辺
２０ｂ 傾斜部
２１ 高圧側側壁
２２ 低圧側側壁（第二対向面）
２４ 連結部
ｔ０ 高圧側隙間
ｔ１，ｔ２ 低圧側隙間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】