【手続補正書】
【提出日】平成21年11月27日(2009.11.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
ロータとステータとの間の環状空間に複数の薄板を配列させて環状の薄板群を配設し、これら薄板の外周基端側を前記ステータ側に固定するとともに、これら薄板の内周先端側は前記ロータの周面に対して非固定とすることで、前記環状の薄板群で前記ロータと前記ステータとの間の環状空間を高圧側領域及び低圧側領域に分ける軸シール機構であり、
前記各薄板が、多重に重ね合わされた状態でその各外周基端側が隣接間同士で互いに溶接固定されて全体として可撓性を有する薄板群をなした後に、前記軸シール機構を前記環状空間に挿入する前に前記薄板群に大まかな曲げが予め与えられ、高圧側プレート及び低圧側プレートを前記薄板の両側縁に重ね合わせて挟み込み、且つ薄板保持リングの間にずれ防止材を挟み込んで固定した状態で前記環状空間の周面に沿って湾曲されたものであることを特徴とする軸シール機構。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
一般に、ガスタービンや蒸気タービンの回転軸の周りには、高圧側から低圧側に流れる作動流体の漏れ量を低減するための軸シール機構が設けられている。この軸シール機構の一例としては、例えば下記特許文献１に示されるリーフ状軸シールが知られている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
この種の従来のリーフ状軸シールの一例を図６に示す。同図に示すリーフ状軸シール１は、回転軸２の軸方向に所定の板幅寸法を有する平板状の薄板３を、回転軸２の周方向に微小間隔をあけて多層に配列して、環状の薄板群９を構成したものである。これら薄板３は、その外周基端側がろう付け部４を介してリーフ状軸シールリング５に固定され、また内周先端側が、回転軸２の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。なお、これら薄板３は、対向視した場合にＴ字形をなしており、前記外周基端側の幅寸法ｗ１の方が前記内周先端側の幅寸法ｗ２よりも幅広となっている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
そして、これら薄板３は、回転軸２の外周をシールすることによって、回転軸２の周囲の環状空間を、高圧側領域と低圧側領域とに分けている。また、リーフ状軸シールリング５には、各薄板３を間に挟んで高圧側領域に対向する側に高圧側側板７が、また低圧側領域に対向する側に低圧側側板８が、それぞれ圧力作用方向のガイド板として配置されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
このように構成されたリーフ状軸シール１において、回転軸２が回転すると、回転軸２の回転によって生じる動圧効果により、各薄板３の先端が回転軸２の周面から浮上し、各薄板３の先端と回転軸２との接触が回避される。これにより、各薄板３の摩耗が防止され、シール寿命が長くなる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
ところで、従来のリーフ状軸シール１は、各薄板３を、２分割されたハウジング５ａ，５ｂ間に挟み込んだ後、これらハウジング５ａ，５ｂ間の接合箇所を溶接またはボルト固定して製造されるものであるが、その設置場所に応じて全体の径寸法が異なったものとなっている。したがって、ハウジング５ａ，５ｂの製造においては、その径寸法に応じて専用の治具をそれぞれ個別に用意する必要がある。リーフ状軸シール１は、様々な箇所に用いられる上に、互いに径の異なるものがほとんどであるため、多数の専用治具が必要となり、これが製造コスト削減の妨げとなっていた。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
請求項２に記載の軸シール機構は、ロータとステータとの間の環状空間に複数の薄板を配列させて環状の薄板群を配設し、これら薄板の外周基端側を前記ステータ側に固定するとともに、これら薄板の内周先端側は前記ロータの周面に対して非固定とすることで、前記環状の薄板群で前記ロータと前記ステータとの間の環状空間を高圧側領域及び低圧側領域に分ける軸シール機構であり、前記各薄板が、多重に重ね合わされた状態でその各外周基端側が隣接間同士で互いに溶接固定されて全体として可撓性を有する薄板群をなした後に、前記軸シール機構を前記環状空間に挿入する前に前記薄板群に大まかな曲げが予め与えられ、高圧側プレート及び低圧側プレートを前記薄板の両側縁に重ね合わせて挟み込み、且つ薄板保持リングの間にずれ防止材を挟み込んで固定した状態で前記環状空間の周面に沿って湾曲されたものであることを特徴とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
タービン２２には、回転軸２３側に配置された複数の動翼２３ｅの他に、ステータ２４側に配置された複数の静翼２４ａが設けられており、これら動翼２３ｅと静翼２４ａとが回転軸２３の軸線方向に交互に配列されている。各動翼２３ｅは回転軸２３の軸線方向に流れる燃焼ガスの圧力を受けて回転軸２３を回転させ、回転軸２３に与えられた回転エネルギーが軸端から取り出されて利用されるようになっている。各静翼２４ａと回転軸２３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機構として、リーフ状軸シール２５が設けられている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
図２に、このリーフ状軸シール２５の拡大断面図を示す。なお、同図は、リーフ状軸シール２５を、回転軸２３の軸線を含む断面で見ている。以下の説明においては、リーフ状軸シール２５の基本構成について先に説明し、その後、この特徴点について引き続き説明を行うものとする。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
まず、リーフ状軸シール２５の基本構成の説明を行う。図２に示すように、このリーフ状軸シール２５は、回転軸２３とステータ２４との間の環状空間に、回転軸２３の軸線方向に各板幅方向を揃え且つ、この回転軸２３の周方向に互いに微小間隔をあけて多数の薄板２９を多重に配列させた環状の薄板群２９Ａを備えている。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
続いて、上記の基本構成を有するリーフ状軸シール２５の特徴点につき、図２を参照しながら以下に説明を行う。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
同図に示すように、本実施形態のリーフ状軸シール２５は、板幅が、前記内周先端側よりも前記外周基端側の方が幅広である略Ｔ字形をなし、多重に重ね合わされる複数の薄板２９と、これら薄板２９を環状状態に挟持する一対のリーフ状軸シールリテーナ５１，５２（薄板保持リング）と、各薄板２９の、高圧側領域に対向する一側縁と一方のリーフ状軸シールリテーナ５１との間に挟み込まれて前記各一側縁に当接する環状の高圧側プレート５３と、各薄板２９の、低圧側領域に対向する他側縁と他方の薄板保持リング５２との間に挟み込まれて前記各他側縁に当接する環状の低圧側プレート５４と、各リーフ状軸シールリテーナ５１，５２間に挟持されてこれらに対する各薄板２９のがたつきを減らすスペーサ５５とを備えて構成されている。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
高圧側プレート５３は、環状の薄板であり、回転軸２３の軸線を含む断面で見た場合に、その一側面側が段付きとなるように、内周部分よりも一段肉厚な外周部分を備えている。同様に、低圧側プレート５４も、環状の薄板であり、前記断面で見た場合に、その一側面側が段付きとなるように、内周部分よりも一段肉厚な外周部分を備えている。そして、これら高圧側プレート５３及び低圧側プレート５４を、これらの段付きの部分において前記各切り欠き２９ａに嵌め込むようにして各薄板２９の両側面に重ね合わせた後、さらに、各リーフ状軸シールリテーナ５１，５２間に挟み込むことで固定されている。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
リーフ状軸シールリテーナ５１，５２は、回転軸２３の軸線を含む断面で見た場合に概ね「コ」字形状をなす、可撓性を備えた金属部品であり、互いに重ね合わせた際に形成される凹部５１ａ，５２ａに、各薄板２９の幅広部分とスペーサ５５とを嵌め込むようになっている。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
スペーサ５５は、図３に示すように、加圧された場合に、弾性変形することによって付勢力を発生させる複数の凸部５５ａが形成された板バネであり、図２に示すように、凹部５１ａ，５２ａ内において環状の薄板群２９Ａががたつきを生じることのないよう、これら凹溝５１ａ，５２ａに対して環状の薄板群２９Ａをその外周側から押さえ込む付勢力を働かせている。そして、このスペーサ５５の上面と各リーフ状軸シールリテーナ５１，５２との間を、溶接箇所ｙ４において溶接することで、これらの間の相対位置を固定することが可能となっている。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
以上説明の構成を有するリーフ状軸シール２５の製造方法を、図４及び図５を参照しながら以下に説明する。このリーフ状軸シール２５の製造においては、薄板溶接工程と、曲げ工程と、リング取り付け工程とを経て行われる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
続く曲げ工程では、互いに溶接された各薄板２９と、各リーフ状軸シールリテーナ５１，５２との両方に、次の軸シール機構挿入工程前に大まかな曲げを予め与える。図５（ｃ）に、曲げ工程後の各薄板２９を示す。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
続くリング取り付け工程では、図５に示すように、溶接された各薄板２９の外周基端側と高圧側プレート５３と低圧側プレート５４とスペーサ５５とを、各リーフ状軸シールリテーナ５１，５２間に挟み込み、その後、これらリーフ状軸シールリテーナ５１，５２間を固定する。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
すなわち、各薄板２９の、高圧側領域に対向する一側縁と一方のリーフ状軸シールリテーナ５１との間に、前記各一側縁に当接する環状の高圧側プレート５３を挟み込んで固定する。同様に、各薄板２９の、低圧側領域に対向する他側縁と他方のリーフ状軸シールリテーナ５２との間に、前記各他側縁に当接する環状の低圧側プレート５４を挟み込んで固定する。さらに、各薄板２９の外周基端側と、各リーフ状軸シールリテーナ５１，５２との間に、これらに対する各薄板２９の相対動作を規制するスペーサ５５を挟み込んで固定する。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
このようにして各部品を挟み込んだ後の各リーフ状軸シールリテーナ５１，５２を、スペーサ５５に対して、各溶接箇所ｙ４（図２参照）において溶接固定する。これにより、各リーフ状軸シールリテーナ５１，５２間の固定が行われる。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
以上説明のリーフ状軸シール２５の構造及び製造方法によれば、リーフ状軸シール２５の設置される場所や径の大小が多少異なっても、従来のように専用治具を個別に用意せずに済むため、リーフ状軸シール２５の製造コストを削減することが可能となる。また、各リーフ状軸シールリテーナ５１，５２の肉厚を、可撓性を発揮できる程度に薄肉化しているので、これらリーフ状軸シールリテーナ５１，５２の外形寸法を小さくでき、リーフ状軸シール２５全体のコンパクト化に貢献することも可能となっている。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
なお、組み上げられた軸シール部材（リーフ状軸シール２５）を、ステータ２４内に組み付ける際は、ステータ２４の内周面側に設けられた凹溝７１の曲率に沿わせて曲げながら挿入すればよい。これによれば、リーフ状軸シール２５の曲率を、その設置場所に応じて自由に変えることができるため、従来のような専用治具を個別に用意せずに済む。これにより、リーフ状軸シール２５の製造コストを削減することが可能となっている。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
また、本実施形態のリーフ状軸シール製造方法は、前記リング取り付け工程で、各薄板２９の一側縁と一方の薄板保持リング５１との間に高圧側プレート５３を挟み込んで固定する方法を採用した。この方法によれば、高圧側プレート５３の取り付けを容易に行うことができるので、さらなる製造コストの削減が可能となる。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
また、本実施形態のリーフ状軸シール製造方法は、前記リング取り付け工程で、各薄板２９の他側縁と薄板保持リング５２との間に低圧側プレート５４を挟み込んで固定する方法を採用した。この方法によれば、低圧側プレート５４の取り付けを容易に行うことができるので、さらなる製造コストの削減が可能となる。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
【図１】本発明に係るリーフ状軸シール（軸シール機構）を備えたガスタービンの一実施形態を示す概略構成断面図である。
【図２】同リーフ状軸シールの、ステータに対する組み込み構造を示す図であって、回転軸の軸線を含む断面より見た断面図である。
【図３】同リーフ状軸シールに備えられているスペーサを示す斜視図である。
【図４】同リーフ状軸シールの製造方法を示す図であって、（ａ）及び（ｂ）は薄板溶接工程後の薄板を示す図であり、また（ｃ）は曲げ工程後の薄板を示す図である。
【図５】同リーフ状軸シールの製造方法の続きを示す図であって、リング取り付け工程を説明するための組み立て図である。
【図６】従来の軸シール機構の一例を示す図であって、回転軸の軸線を含む断面より見た断面図である。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
２３・・・回転軸（ロータ）
２４・・・ステータ
２５・・・リーフ状軸シール（軸シール機構）
２９・・・薄板
２９Ａ・・・環状の薄板群
５１，５２・・・リーフ状軸シールリテーナ（薄板保持リング）
５３・・・高圧側プレート（プレート）
５４・・・低圧側プレート（プレート）
５５・・・スペーサ（ずれ防止部材）
【手続補正２７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2007263376.tif 000001
【手続補正２８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2007263376.tif 000002
【手続補正２９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2007263376.tif 000003