特許 6876012 シールセグメント及び回転機械

(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】6876012

(24)【登録日】2021年4月27日

(45)【発行日】2021年5月26日

(54)【発明の名称】シールセグメント及び回転機械

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/447 20060101AFI20210517BHJP

   F01D 25/00 20060101ALI20210517BHJP

   F01D 11/02 20060101ALI20210517BHJP

【ＦＩ】

   F16J15/447

   F01D25/00 M

   F01D11/02

【請求項の数】7

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2018-26749(P2018-26749)

(22)【出願日】2018年2月19日

(65)【公開番号】特開2019-143680(P2019-143680A)

(43)【公開日】2019年8月29日

【審査請求日】2020年4月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】514030104

【氏名又は名称】三菱パワー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100210572

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 太一

(72)【発明者】

【氏名】吉田 亜積

(72)【発明者】

【氏名】上原 秀和

(72)【発明者】

【氏名】尾▲崎▼ 昂平

(72)【発明者】

【氏名】西本 慎

(72)【発明者】

【氏名】古庄 達郎

【審査官】 山田 康孝

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−２０３４６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−３１８２３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１５４８７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｊ １５／４０−１５／４５３

Ｆ０１Ｄ １１／０２

Ｆ０１Ｄ ２５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸の径方向内側に向かうにしたがって該回転軸の回転方向前方側に傾斜して延びるとともに前記回転軸の周方向に複数積層された薄板シール片を有するシール体と、
該シール体を前記回転軸の軸方向の両側から覆うように周方向に延びる一対のサイドプレートと、
前記シール体を前記径方向内側に突出させながら収容するとともに、前記一対のサイドプレートの少なくとも一部を収容するハウジング本体、及び、該ハウジング本体の前記周方向の端部に設けられて、前記径方向内側に向かって前記シール体の前記周方向の端面に沿って延びる延出部を有するハウジングと、
を備えるシールセグメント。

【請求項2】

前記延出部が、前記径方向内側に向かうにしたがって前記回転軸の回転方向前方側に傾斜して延びる請求項１に記載のシールセグメント。

【請求項3】

前記延出部が、前記径方向に対し、予圧を与えた時の前記シール体の前記周方向の端面よりも傾斜して延びる請求項１又は請求項２に記載のシールセグメント。

【請求項4】

前記延出部が、前記径方向に対し、前記サイドプレートの前記周方向の端面よりも傾斜して延びる請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のシールセグメント。

【請求項5】

前記ハウジングが、前記ハウジング本体の前記周方向の両側に、それぞれ前記延出部を有する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のシールセグメント。

【請求項6】

前記ハウジングが、前記ハウジング本体の前記周方向の両側のうち、一方だけに前記延出部を有する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のシールセグメント。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか一項に記載のシールセグメントを複数備え、
前記複数のシールセグメントが、前記周方向に沿って並んでいる回転機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シールセグメント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に開示された軸シール装置が知られている。

【0003】

特許文献１に開示された軸シール装置は、ハウジングと、ハウジングに係合された多数の薄板シール片を有する。特許文献１に開示された軸シール装置は、回転面の周りに設けられることによって、回転面の周りをシールしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−２６１４９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

回転面の周りに設けられる場合、軸シール装置は、周方向に向かって分割された複数のセグメント構造とされる場合がある。
この場合、各シールセグメントの間において、流体の流れが変化し、薄板シール片においてフラッタリングが発生することがある。

【0006】

本発明は、薄板シール片に発生するフラッタリングを抑制できるシールセグメント及び回転機械を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

第１の態様のシールセグメントは、回転軸の径方向内側に向かうにしたがって該回転軸の回転方向前方側に傾斜して延びるとともに前記回転軸の周方向に複数積層された薄板シール片を有するシール体と、該シール体を前記回転軸の軸方向の両側から覆うように周方向に延びる一対のサイドプレートと、前記シール体を前記径方向内側に突出させながら収容するハウジング本体、及び、該ハウジング本体の前記周方向の端部に設けられて、前記径方向内側に向かって前記シール体の前記周方向の端面に沿って延びる延出部を有するハウジングと、を備える。

【0008】

本態様では、ハウジングは、径方向内側に向かって、シール体の周方向端面に沿って傾斜して延びる延出部を有する。このため、シール体の周方向端面への流体の漏れ込みが抑制される。したがって、シールセグメントは、流体の漏れ込みにより薄板シール片に発生するフラッタリングを、抑制できる。

【0009】

第２の態様のシールセグメントは、前記延出部が、前記径方向内側に向かうにしたがって前記回転軸の回転方向前方側に傾斜して延びる第１の態様のシールセグメントである。

【0010】

本実施形態では、延出部がシール体と同方向に傾斜しているので、延出部とシール体との間の隙間を小さくすることができる。このため、シール体の周方向端面への流体の漏れ込みが抑制される。したがって、シールセグメントは、流体の漏れ込みにより薄板シール片に発生するフラッタリングを、さらに抑制できる。

【0011】

第３の態様のシールセグメントは、前記延出部が、前記径方向に対し、予圧を与えた時の前記シール体の前記周方向の端面よりも傾斜して延びる第１又は第２の態様のシールセグメントである。

【0012】

本実施形態では、延出部が、径方向に対し、予圧を与えた時の前記シール体の前記周方向の端面よりも傾斜していることで、延出部の延出端が、シール体の周方向端面に接触しにくい構造となっている。このため、延出部の延出端がシール体の周方向端面に接触することにより引き起こされる薄板シール片の剛性増加が抑制される。したがって、シールセグメントは、薄板シール片の摩耗を抑制することができる。

【0013】

第４の態様のシールセグメントは、前記延出部が、前記径方向に対し、前記サイドプレートの前記周方向の端面よりも傾斜して延びる第１から第３のいずれかの態様のシールセグメントである。

【0014】

本実施形態では、延出部が、径方向に対し、サイドプレートの周方向の端面よりも傾斜していることで、延出部の延出端が、シール体の周方向端面に接触しにくい構造となっている。このため、延出部の延出端がシール体の周方向端面に接触することにより引き起こされる薄板シール片の剛性増加が抑制される。したがって、シールセグメントは、薄板シール片の摩耗を抑制することができる。

【0015】

第５の態様のシールセグメントは、前記ハウジングが、前記ハウジング本体の前記周方向の両側に、それぞれ前記延出部を有する第１から第４のいずれかの態様のシールセグメントである。

【0016】

本実施形態では、ハウジングが、ハウジング本体の周方向の両側に、それぞれ延出部を有することで、シール体の周方向両端面への流体の漏れこみが抑制される。このため、周方向に隣り合うシールセグメントとの間に隙間があったとしても、シールセグメントは、ハウジング本体の周方向の両側において、流体の漏れ込みにより薄板シール片に発生するフラッタリングを、抑制できる。

【0017】

第６の態様のシールセグメントは、前記ハウジングが、前記ハウジング本体の前記周方向の両側のうち、一方だけに前記延出部を有する第１から第５のいずれかの態様のシールセグメントである。

【0018】

本実施形態では、ハウジングの一方だけに延出部を設けるので、簡単な構造でありながら、シールセグメントは、ハウジング本体の前記周方向の両側のうち、少なくとも一方において、流体の漏れ込みにより薄板シール片に発生するフラッタリングを、抑制できる。さらに、周方向に複数のシールセグメントを並べた場合、シールセグメントは、ハウジング本体の周方向の両側において、流体の漏れ込みにより薄板シール片に発生するフラッタリングを、抑制できる。

【0019】

第７の態様の回転機械は、第１から第６のいずれかの態様のシールセグメントを複数備え、前記複数のシールセグメントが、前記周方向に沿って並んでいる。

【0020】

本実施形態では、各シールセグメントは、径方向内側に向かって、シール体の周方向端面に沿って傾斜して延びる延出部を有する。このため、各シールセグメント間への流体の漏れ込みが抑制される。したがって、回転機械は、流体の漏れ込みにより薄板シール片に発生するフラッタリングを、抑制できる。

【発明の効果】

【0021】

本発明の一態様によれば、薄板シール片に発生するフラッタリングを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の第一実施形態に係るガスタービン（回転機械）の概略全体構成図である。

【図2】本発明の第一実施形態に係る軸シール装置の概略構成図である。

【図3】本発明の第一実施形態に係るシールセグメントの周方向の断面図である。

【図4】本発明の第一実施形態に係るシールセグメントの要部斜視図である。

【図5】本発明の第一実施形態に係るシールセグメントの要部側面図である。

【図6】本発明の第二実施形態に係るシールセグメントの要部側面図である。

【図7】本発明の各実施形態の変形例に係るシールセグメントの周方向の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明に係る各種実施形態について、図面を参照して説明する。

【0024】

＜第一実施形態＞
以下、本発明の第一実施形態について、図１〜図５に沿って説明する。
なお、本実施形態においては、軸シール装置１０をガスタービン（回転機械）１に適用した例を示す。

【0025】

図１に示すガスタービン１は、多量の空気を内部に取り入れて圧縮する圧縮機２と、圧縮機２にて圧縮された空気に燃料を混合して燃焼させる燃焼器３と、を有している。ガスタービン１は、さらに、回動するタービン４と、該タービン４の回動する動力の一部を圧縮機２に伝達して圧縮機２を回動させるロータ５（回転軸）とを有している。
タービン４は、燃焼器３で発生させた燃焼ガスがその内部に導入されるとともに燃焼ガスの熱エネルギーを回転エネルギーに変換して回動する。
なお、以下の説明においては、ロータ５の軸線Ａｘの延びる方向を「軸方向Ｄａ」と、ロータ５の周方向を「周方向Ｄｃ」と、ロータ５の径方向を「径方向Ｄｒ」、ロータ５の回転方向を「回転方向Ｂｃ」とする。

【0026】

上述のような構成のガスタービン１では、タービン４は、ロータ５に設けられた動翼７に燃焼ガスを吹き付けることで燃焼ガスの熱エネルギーを機械的な回転エネルギーに変換して動力を発生する。タービン４には、ロータ５側の複数の動翼７の他に、タービン４のケーシング８側に複数の静翼６が設けられるとともに、これら動翼７と静翼６とが、軸方向Ｄａに交互に配列されている。
動翼７は軸方向Ｄａに流れる燃焼ガスの圧力を受けて軸線回りにロータ５を回転させ、ロータ５に与えられた回転エネルギーは軸端から取り出されて利用される。静翼６とロータ５との間には、高圧側から低圧側に漏れる燃焼ガスの漏れ量を低減するための軸シールとして、軸シール装置１０が設けられている。

【0027】

圧縮機２はロータ５にてタービン４と同軸で接続されており、タービン４の回転を利用して外気を圧縮して圧縮空気を燃焼器３に供給する。タービン４と同様に、圧縮機２においてもロータ５に複数の動翼７と、圧縮機２のケーシング９側に複数の静翼６が設けられており、動翼７と静翼６とが軸方向Ｄａに交互に配列されている。さらに、静翼６とロータ５との間においても、高圧側から低圧側に漏れる圧縮空気の漏れ量を低減するための軸シール装置１０が設けられている。

【0028】

加えて、圧縮機２のケーシング９がロータ５を支持する軸受け部９ａ、及びタービン４のケーシング８がロータ５を支持する軸受け部８ａにおいても、高圧側から低圧側に圧縮空気又は燃焼ガスが漏れるのを防止する軸シール装置１０が設けられている。

【0029】

ここで、本実施形態に係る軸シール装置１０は、ガスタービン１への適用に限定されるものではない。例えば、軸シール装置１０は、蒸気タービン、圧縮機、水車、冷凍機、ポンプ等の大型流体機械のように、軸の回転と流体の流動によりエネルギーを仕事に変換する回転機械全般に広く採用することができる。この場合、軸シール装置１０は、軸方向Ｄａの流体の流動を抑えるために広く用いることも可能である。

【0030】

次に、上述のように構成されるガスタービン１に設けられる軸シール装置１０の構成について、図面を参照して説明する。図２は、軸方向Ｄａから見た図である。図２に示すように、この軸シール装置１０は、周方向Ｄｃに沿って並んでいる複数（本実施形態では８つ）のシールセグメント１１を備える。複数のシールセグメント１１は、ロータ５の周面を囲んでいる。複数のシールセグメント１１は、それぞれ円弧状に延びており、周方向Ｄｃに沿って環状に配置されている。
本実施形態において、互いに隣り合うシールセグメント１１の周方向端部１２，１２同士は、隙間なく配置されている。

【0031】

各シールセグメント１１の構成について、図３を参照して説明する。図３に示すシールセグメント１１の断面の切断位置は、図２のシールセグメント１１に示したＩＩＩ−ＩＩＩ線の位置に対応する。
各シールセグメント１１は、ハウジング３０を備える。
各シールセグメント１１は、ロータ５と静翼６との間に設けられる。各シールセグメント１１は、ロータ５と静翼６との間の環状空間における作動流体の漏れを抑制するために設置される。
各シールセグメント１１は、ロータ５と動翼７との間にも設けられる。各シールセグメント１１は、ロータ５と動翼７との間の環状空間における作動流体の漏れを抑制するために設置される。
各シールセグメント１１は、ロータ５と軸受け部８ａとの間、ロータ５と軸受け部９ａとの間にもそれぞれ設けられる。各シールセグメント１１は、ロータ５と軸受け部８ａとの間、ロータ５と軸受け部９ａとの間のそれぞれの環状空間における作動流体の漏れを抑制するために設置される。

【0032】

シールセグメント１１は、さらに、シール体１３と、リテーナ２１，２２と、一対のサイドプレート２５を備える。本実施形態においてシールセグメント１１は、一対のサイドプレート２５として、高圧側側板２３と、低圧側側板２４と有する。
シール体１３、リテーナ２１，２２、及びサイドプレート２５は、ハウジング３０内に収容されている。
シール体１３は、周方向Ｄｃに沿って互いに微小間隔を空けて多重に配列された、金属製の部材である複数の薄板シール片２０を備える。当該複数の薄板シール片２０は、ロータ５の周方向Ｄｃの一部領域において、周方向Ｄｃ（回転方向Ｂｃ）に沿って積層されており、軸方向Ｄａからみて全体として円弧帯形状を有する。
リテーナ２１，２２は、薄板シール片２０の外周側基端２７において薄板シール片２０を両側から挟持するように構成されている。リテーナ２１，２２の周方向Ｄｃおける断面は略Ｃ字型に形成されている。また、リテーナ２１，２２の軸方向Ｄａおける断面は円弧帯形状に形成されている。
高圧側側板２３は、薄板シール片２０の高圧側領域に対向する高圧側の縁端とリテーナ２１とによって挟持されている。よって、高圧側側板２３は、複数の薄板シール片２０の高圧側側面を、軸方向Ｄａの高圧側から覆うように径方向Ｄｒ及び周方向Ｄｃに延びている。
低圧側側板２４は、薄板シール片２０の低圧側領域に対向する低圧側の縁端とリテーナ２２とによって挟持されている。よって、低圧側側板２４は、複数の薄板シール片２０の低圧側側面を、軸方向Ｄａの低圧側から覆うように径方向Ｄｒ及び周方向Ｄｃに延びている。

【0033】

上述のように構成されたシール体１３において、薄板シール片２０は外周側基端２７の幅（軸方向Ｄａの幅）に比べて内周側の幅（軸方向Ｄａの幅）が小さくなる略Ｔ字型の薄い鋼板によって構成されている。その両方の側縁には、その幅が小さい位置において切り欠き部２０ａ，２０ｂが形成されている。
隣接する複数の薄板シール片２０は、外周側基端２７において、例えば溶接によって互いに固定連結されている。

【0034】

薄板シール片２０は、周方向Ｄｃにおいて、板厚に基づく所定の剛性を有している。さらに、回転方向Ｂｃに向かって、薄板シール片２０とロータ５の周面との間に形成される角が鋭角となるように、薄板シール片２０は、リテーナ２１，２２に固定されている。
したがって、薄板シール片２０は、径方向Ｄｒ内側に向かうにしたがって、回転方向Ｂｃ前方側に延出している。

【0035】

このように構成されたシールセグメント１１においては、ロータ５が静止している際には各薄板シール片２０の先端がロータ５と接触している。ロータ５が回転すると該ロータ５の回転によって生じる動圧効果により、薄板シール片２０の先端がロータ５の外周から浮上してロータ５と非接触状態となる。このため、このシールセグメント１１では、各薄板シール片２０の磨耗が抑制され、シール寿命が長くなる。

【0036】

高圧側側板２３は、外周側に嵌込段差部２３ａを有する。嵌込段差部２３ａの軸方向Ｄａの幅は、内周側における高圧側側板２３の軸方向Ｄａの幅よりも大きい。
低圧側側板２４は、外周側に嵌込段差部２４ａを有する。嵌込段差部２４ａの軸方向Ｄａの幅は、内周側における低圧側側板２４の軸方向Ｄａの幅よりも大きい。
嵌込段差部２３ａ，２４ａは、それぞれ薄板シール片２０の切り欠き部２０ａ，２０ｂに嵌め込まれている。

【0037】

さらに、リテーナ２１は、複数の薄板シール片２０の外周側基端２７における一方の側縁（高圧側の側縁）に対面する面に、凹溝２１ａを有している。リテーナ２２は、複数の薄板シール片２０の外周側基端２７における他方の側縁（低圧側の側縁）に対面する面に、凹溝２２ａを有している。切り欠き部２０ａ，２０ｂには、高圧側側板２３の嵌込段差部２３ａ、低圧側側板２４の嵌込段差部２４ａが嵌め込まれている。嵌込段差部２３ａ及び嵌込段差部２４ａが嵌め込まれた複数の薄板シール片２０に対し、その外周側における一方の側縁（高圧側の側縁）がリテーナ２１の凹溝２１ａに嵌め込まれている。さらに、その外周側における他方の側縁（低圧側の側縁）がリテーナ２２の凹溝２２ａに嵌め込まれている。このような構成により、各薄板シール片２０がリテーナ２１，２２に固定される。

【0038】

ハウジング３０の内周壁面には、環状の凹溝３１が形成されている。環状の凹溝３１は、ロータ５の軸方向において外周側の幅が内周側の幅よりも大きくなるように、薄板シール片２０の一方の側縁（高圧側の側縁）及び他方の側縁（低圧側の側縁）に対向する側面に段差が設けられた形状とされている。この段差における外周側を向く面にリテーナ２１，２２の内周側を向く面が当接するようにして、ハウジング３０の凹溝３１内に、薄板シール片２０、リテーナ２１，２２、高圧側側板２３及び低圧側側板２４が嵌め込まれている。薄板シール片２０の内周側端部２６が高圧側側板２３よりもロータ５側に突出している。一方で、薄板シール片２０の内周側端部２６は低圧側側板２４よりもロータ５側に突出しているが、その突出量は高圧側よりも大きく設定されている。すなわち、薄板シール片２０は高圧側よりも低圧側において作動流体Ｇに対してより大きく露出している。言い換えると、高圧側側板２３は薄板シール片２０の側面におけるより広い範囲を作動流体Ｇから遮蔽している。

【0039】

高圧側側板２３は、作動流体Ｇの流れによる圧力によって、薄板シール片２０の側面２０ｃに密着することで、作動流体Ｇが複数の薄板シール片２０間の隙間に大きく流れ込むことを抑制する。よって、高圧側側板２３は、複数の薄板シール片２０間の隙間部分において、内周側端部２６から外周側基端２７へ向かう上向き流れを作り出し、流体力で薄板シール片２０の内周側端部２６を浮上させ、非接触化させている。
また、低圧側側板２４は、高圧側側板２３と薄板シール片２０により押されてハウジング３０の内周壁面の低圧側壁面３２に密着する。低圧側側板２４は、高圧側側板２３よりも内径が大きいため、複数の薄板シール片２０間の隙間の流れを浮上しやすい流況にしている。

【0040】

図３及び図４に示すように、ハウジング３０は、軸方向Ｄａについて、第一部材３０ａと第二部材３０ｂとに分割されている分割構造を有する。ハウジング３０は、軸方向Ｄａ高圧側に第一部材３０ａ、軸方向Ｄａ低圧側に第二部材３０ｂを有する。
軸方向Ｄａ両側からシール体１３を挟むように第一部材３０ａと第二部材３０ｂとが合わせられることによって、ハウジング３０は、シール体１３を収容している。
本実施形態において、ハウジング３０は、平面３０ｃで分割されている。
ハウジング３０を説明する都合上、図４では、１つのシールセグメント１１のうち、ハウジング３０及びシール体１３のみが便宜上示されている。

【0041】

本実施形態のハウジング３０について図５を参照して詳しく説明する。
図５に示すように、ハウジング３０は、ハウジング本体３４と、延出部３５とを有する。本実施形態では、ハウジング３０は、上記のとおり、第一部材３０ａと第二部材３０ｂとに分割されているので、第一部材３０ａ、第二部材３０ｂがそれぞれ、ハウジング本体３４と、延出部３５とを有する。
ハウジング３０の構造を説明する都合上、図５では、シールセグメント１１のうち、ハウジング３０の第一部材３０ａが外された状態の構成が示されている。
ハウジング本体３４と延出部３５とは、一体成型されている。本実施形態では、ハウジング３０は、上記のとおり、第一部材３０ａ、第二部材３０ｂに分割されているので、第一部材３０ａ、第二部材３０ｂそれぞれにおいて、ハウジング本体３４を構成する部分と延出部３５を構成する部分とが、一体成型されている。

【0042】

ハウジング本体３４は、シール体１３を径方向Ｄｒ内側に突出させながら収容している。
延出部３５は、ハウジング本体３４の周方向Ｄｃの端部に設けられている。
延出部３５は、径方向Ｄｒ内側に向かって、シール体１３の周方向Ｄｃの端面に沿って延びている。本実施形態では、延出部３５は、径方向Ｄｒ内側に向かうにしたがって、回転方向Ｂｃ前方側に傾斜して延びている。特に本実施形態では、延出部３５は、径方向Ｄｒに対し、シール体１３の周方向Ｄｃの端面と同じ傾斜角度で傾斜している。

【0043】

本実施形態では、ハウジング３０は、ハウジング本体３４の周方向Ｄｃの両側に、それぞれ延出部３５を有する。すなわち、ハウジング３０は、回転方向Ｂｃ前方側に第一延出部３５ｆを有し、回転方向Ｂｃ後方側に第二延出部３５ｂを有する。
第一延出部３５ｆと第二延出部３５ｂとは、径方向Ｄｒに対し、互いに同じ傾斜角度で傾斜している。このため、複数のシールセグメント１１が、周方向Ｄｃに沿って環状に配置されると、延出部３５は、隣のシールセグメント１１の延出部３５と全体に亘って面接触する。

【0044】

本実施形態の作用、効果について説明する。
本実施形態では、ハウジング３０は、径方向Ｄｒ内側に向かって、シール体１３の周方向Ｄｃ端面に沿って延びる延出部３５を有する。このため、シール体１３の周方向Ｄｃ端面への流体の漏れ込みが抑制される。したがって、シールセグメント１１は、流体の漏れ込みにより薄板シール片２０に発生するフラッタリングを、抑制できる。

【0045】

また、本実施形態では、延出部３５がシール体１３と同方向に傾斜しているので、延出部３５とシール体１３との間の隙間を小さくすることができる。このため、シール体１３の周方向Ｄｃ端面への流体の漏れ込みがさらに抑制される。

【0046】

また、本実施形態では、ハウジング３０が、ハウジング本体３４の周方向Ｄｃの両側に、それぞれ延出部３５を有することで、シール体１３の周方向Ｄｃ両端面への流体の漏れこみがさらに抑制される。このため、周方向Ｄｃに隣り合うシールセグメント１１との間に隙間があったとしても、シールセグメント１１は、ハウジング本体３４の周方向の両側において、流体の漏れ込みを抑制できる。

【0047】

特に、ガスタービン１へ組み込まれる場合、軸シール装置１０は、複数のシールセグメント１１のように、周方向Ｄｃに分割された分割構造を取ることが多い。
軸シール装置１０を分割構造とすると、分割箇所ではサイドプレート２５も分割されるため、サイドプレート２５がシール体１３に密着しにくい箇所ができ、シール体１３内部の流れが変化し、適正な浮上力とならないことがある。浮上特性が低下すれば、シール体１３の摩耗が進む。
さらに、分割箇所では、サイドプレート２５がシール体１３側面を覆わない箇所を有することがあるため、シール体１３内部に軸方向Ｄａの流体の流れができる。このため、フラッタが発生しやすい。

【0048】

これに対し、本実施形態では、ハウジング３０の周方向端部１２の形状が、シール体１３の形状と合わせ、径方向に対し斜めにカットされた形状を有する。さらに分割箇所をハウジング３０が埋めている。このため、分割箇所への流体の漏れ込みが抑制される。
したがって、軸シール装置１０は、分割箇所への漏れ込みによる予期しない圧力バランスを抑制でき、分割箇所の摩耗を低減することができる。

【0049】

さらに、本実施形態では、シールセグメント１１同士の合わせ面まで延出部３５が延びている。このため、たとえ、複数のシールセグメント１１を並べる時にサイドプレート２５から周方向Ｄｃに薄板シール片２０が飛び出していても、延出部３５によって、飛び出している薄板シール片２０が、隣のシールセグメント１１の薄板シール片２０と接触することを抑制できる。

【0050】

＜第二実施形態＞
以下、本発明の第二実施形態について、図６を参照して説明する。
第一実施形態に対し、第二実施形態のシールセグメント１１１の延出部が、径方向Ｄｒに対し、さらに傾斜している点が異なる。他の点については、第一実施形態と同様である。

【0051】

図６に示すように、シールセグメント１１１は、ハウジング１３０を備える。
ハウジング１３０は、ハウジング本体１３４と、延出部１３５とを有する。
延出部１３５は、径方向Ｄｒに対し、予圧を与えた時のシール体１３の周方向Ｄｃの端面よりも大きな角度で傾斜して延びている。その際、予圧を与えた時のシール体１３の周方向Ｄｃの端面の傾斜角度が予め求められることによって、延出部１３５は構成される。

【0052】

本実施形態の作用、効果について説明する。
延出部が、径方向Ｄｒに対し、シール体１３の周方向Ｄｃの端面と同じ傾斜角度で傾斜していると、シール体１３に予圧を与えた場合に、延出部がシール体１３に接触する。このため、シール体１３の剛性が大きくなることがある。
このような場合、延出部が、径方向Ｄｒに対し、シール体１３の周方向Ｄｃの端面より予め大きな角度で傾斜していれば、接触による剛性上昇を防ぐことが考えられる。

【0053】

そこで、本実施形態では、図６に示すように、延出部１３５は、径方向Ｄｒに対し、予圧を与えた時のシール体１３の周方向Ｄｃの端面よりも傾斜して延びるように構成される。
本実施形態によれば、予圧を与えた時であっても、延出部１３５は、シール体１３の周方向Ｄｃ端面に接触しにくい。
したがって、延出部１３５のシール体１３への接触が抑制される。

【0054】

本実施形態の変形例として、径方向Ｄｒに対し、サイドプレート２５の周方向Ｄｃの端面より、延出部１３５の傾斜角度が大きくなるように構成されてもよい。
通常、サイドプレート２５は、シール体１３の周方向Ｄｃの側面を覆う形状を有している。このため、径方向Ｄｒに対し、サイドプレート２５の周方向Ｄｃの端面よりも、延出部１３５が傾斜していれば、シール体１３に予圧を与えた場合であっても、延出部１３５は、シール体１３の周方向Ｄｃ端面に接触しにくい。
したがって、この場合も同様に、延出部１３５は、シール体１３の周方向Ｄｃ端面に接触しにくく、延出部１３５のシール体１３への接触が抑制される。

【0055】

＜変形例＞
上記各実施形態では、ハウジング本体は、シール体を径方向Ｄｒ内側に突出させながら収容している。変形例として、ハウジング本体は、さらにサイドシールを径方向Ｄｒ内側に突出させながら収容してもよい。

【0056】

上記各実施形態では、ハウジングは、ハウジング本体の周方向Ｄｃの両側に、それぞれ延出部を有する。変形例として、ハウジングは、ハウジング本体の周方向の両側のうち、一方側だけに延出部を有してもよい。すなわち、ハウジングは、回転方向Ｂｃ前方側だけに延出部を有してもよいし、回転方向Ｂｃ後方側だけに延出部を有してもよい。

【0057】

上記各実施形態では、隣り合うシールセグメントの周方向端部同士は、隙間なく配置されている。変形例として、隣り合うシールセグメントの周方向端部は、隙間を開けて配置されてもよい。この場合、延出部は、隣のシールセグメントの延出部と面接触せず、隙間を有することとなる。

【0058】

上記各実施形態では、第一延出部と第二延出部とは、径方向Ｄｒに対し、互いに同じ傾斜角度で傾斜している。変形例として、第一延出部と第二延出部とは、径方向Ｄｒに対し、互いに異なる傾斜角度で傾斜していてもよい。この場合、延出部は、隣のシールセグメントの延出部と全体に亘って面接触せず、部分的に接触することとなる。

【0059】

上記各実施形態では、ハウジング本体と延出部とは、一体成型されている。
変形例として、一体成型とせず、ハウジング本体に延出部が取り付けられてもよい。例えば、ろう付けや溶接によって、ハウジング本体に延出部が取り付けられてもよい。
他の変形例として、一体成型とせず、ハウジング本体に延出部が脱着可能に取り付けられてもよい。例えば、ハウジング本体と延出部とが互いにねじ止めできるように構成されてもよいし、ハウジング本体に延出部が嵌め込まれるように構成されてもよい。

【0060】

上記各実施形態では、ハウジングは、平面で、第一部材と第二部材とに分割されているが、変形例としてハウジング２３０のように構成されてもよい。
図７に示すように、ハウジング２３０は、段差面２３０ｃで、第一部材２３０ａと第二部材２３０ｂとに分割されている。このため、第一部材２３０ａと第二部材２３０ｂとは、段差面２３０ｃにおいて、互いに嵌め合わせられる。したがって、本変形例のシールセグメントは、第一部材２３０ａと第二部材２３０ｂとがずれにくい構造を有する。さらに、本変形例のシールセグメントは、第一部材２３０ａと第二部材２３０ｂとを組み立てやすい。

【符号の説明】

【0061】

１：ガスタービン（回転機械）
２：圧縮機
３：燃焼器
４：タービン
５：ロータ
６：静翼
７：動翼
８：ケーシング
８ａ：軸受け部
９：ケーシング
９ａ：軸受け部
１０：軸シール装置
１１：シールセグメント
１２：周方向端部
１３：シール体
２０：薄板シール片
２０ａ：切り欠き部
２０ｂ：切り欠き部
２０ｃ：側面
２１：リテーナ
２１ａ：凹溝
２２：リテーナ
２２ａ：凹溝
２３：高圧側側板
２３ａ：嵌込段差部
２４：低圧側側板
２４ａ：嵌込段差部
２５：サイドプレート
２６：内周側端部
２７：外周側基端
３０：ハウジング
３０ａ：第一部材
３０ｂ：第二部材
３０ｃ：平面
３１：凹溝
３２：低圧側壁面
３４：ハウジング本体
３５：延出部
３５ｂ：第二延出部
３５ｆ：第一延出部
１１１：シールセグメント
１３０：ハウジング
１３４：ハウジング本体
１３５：延出部
２３０：ハウジング
２３０ａ：第一部材
２３０ｂ：第二部材
２３０ｃ：段差面
Ａｘ：軸線
Ｂｃ：回転方向
Ｄａ：軸方向
Ｄｃ：周方向
Ｄｒ：径方向
Ｇ：作動流体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】