BR112019027209A2

BR112019027209A2 - método de fornecimento de vedação e sistema de vedação

Info

Publication number: BR112019027209A2
Application number: BR112019027209-7A
Authority: BR
Inventors: Marco Pieri
Original assignee: Nuovo Pignone Tecnologie - S.R.L.
Priority date: 2017-07-03
Filing date: 2018-07-02
Publication date: 2020-06-30
Also published as: JP2020525733A; US20200141261A1; EP3649325A1; US12037911B2; CN110799731A; IT201700074311A1; WO2019007907A1

Abstract

O sistema de vedação (1) para uma máquina compreende: um elemento de vedação (4) que é móvel para frente e para trás ao longo de uma direção (D) e que compreende um primeiro recesso (41) com primeira e segunda superfícies (42, 43), um componente (2) de um conjunto da máquina que compreende a um segundo recesso (21) com primeira e segunda superfícies (22, 23) e um elemento elástico (5). O primeiro e o segundo recessos (41, (21) estão voltados um para o outro. O elemento elástico (5) é parcialmente alojado dentro do primeiro recesso (41) e parcialmente alojado dentro do segundo recesso (21), de modo a aplicar forças na primeira e na segunda superfícies (42, 22, 43, 23) dependendo de onde o elemento de vedação (4) está posicionado em relação ao componente (2).

Description

MÉTODO DE FORNECIMENTO DE VEDAÇÃO E SISTEMA DE VEDAÇÃO DESCRIÇÃO CAMPO DA TÉCNICA

[001] Modalidades da matéria divulgada neste documento correspondem a métodos de fornecimento de vedação, sistemas de vedação e máquinas que os utilizam.

FUNDAMENTOS DA TÉCNICA

[002] Máquinas geralmente requerem sistemas de vedação.

[003] No campo de “Petróleo e Gás”, os requisitos para sistemas de vedação de máquinas, em particular turbomáquinas, são muito altos.

[004] Durante a operação normal de uma máquina, a folga entre um elemento de vedação e um componente correspondente da máquina deve ser o menor possível.

[005] De qualquer forma, em geral, folgas muito pequenas dificultam a montagem de uma máquina.

[006] Além disso, em geral, se houver uma pequena folga entre um elemento de vedação e um componente correspondente da máquina, é mais provável que ocorram colisões entre o elemento e o componente se, por qualquer motivo, o elemento e/ou o componente não estiverem em suas posições ideais. As posições não ideais do elemento e/ou do componente podem ser devidas, por exemplo, a vibrações na máquina e à distribuição de temperatura na máquina, mais precisamente a deslocamentos/deformações causadas pela distribuição de temperatura. Tais colisões podem causar danos ao elemento e/ou ao componente.

[007] Seria desejável ter pequenas folgas sem as desvantagens acima mencionadas.

[008] De acordo com as soluções da técnica anterior, por exemplo divulgadas nas Patentes US 5.603.510 e Patente US 8.113.771, um elemento de vedação pode retroceder se for empurrado por um componente da máquina; esse movimento para trás é neutralizado por um elemento elástico. Dessa forma, a probabilidade de danos devido a colisões ou contatos é reduzida.

[009] De qualquer forma, essas soluções da técnica anterior não são capazes de reduzir a probabilidade de colisões ou contato entre o elemento de vedação e o componente da máquina.

SUMÁRIO

[010] As primeiras modalidades da matéria divulgada neste documento referem-se a métodos de fornecer vedação.

[011] De acordo com essas primeiras modalidades, o método fornece vedação dentro de uma máquina e compreende: mover um elemento de vedação durante a operação da máquina para que um fluido da máquina aplique uma força de pressão sobre o elemento de vedação em uma primeira direção e um conjunto da máquina aplica uma força de pressão no elemento de vedação em uma segunda direção; e equilibrar a força de pressão e a força de impulso, em que o referido equilíbrio resulta de um elemento elástico da máquina arranjado para atuar no elemento de vedação de modo a neutralizar a força de pressão e a força de impulso.

[012] As segundas modalidades da matéria divulgada neste documento referem-se a sistemas de vedação.

[013] De acordo com essas segundas modalidades, o sistema de vedação compreende: um elemento de vedação sendo móvel para frente e para trás ao longo de uma direção e compreendendo um primeiro recesso com uma primeira superfície e uma segunda superfície, um componente de um conjunto da máquina compreendendo um segundo recesso com um primeira superfície e uma segunda superfície, um elemento elástico; o primeiro e o segundo recessos estão de frente um para o outro, de modo que a primeira superfície do primeiro recesso fique próxima da primeira superfície do segundo recesso e a segunda superfície do primeiro recesso fique próxima da segunda superfície do segundo recesso; o elemento elástico é parcialmente alojado dentro do primeiro recesso e parcialmente alojado dentro do segundo recesso, de modo a aplicar forças nas primeiras superfícies e nas segundas superfícies, dependendo de onde o elemento de vedação está posicionado em relação ao componente; uma superfície periférica contínua formada pelo conjunto das coberturas da lâmina rotórica que, juntamente com a superfície periférica contínua formada pela superfície de vedação do elemento de vedação, cria uma câmara de fluido. Uma força de pressão é gerada pela diferença de pressão existente entre as câmaras de fluido.

[014] Terceiras modalidades do objeto aqui divulgado referem-se a máquinas.

[015] De acordo com essas terceiras modalidades, a máquina, em particular uma turbomáquina e mais particularmente uma turbina a vapor, implementa o método acima mencionado e/ou compreende o sistema de vedação acima mencionado.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[016] Os desenhos anexos, que são incorporados aqui e constituem uma parte integrante do presente relatório descritivo, ilustram modalidades exemplificativas da presente invenção e, juntamente com a descrição detalhada, explicam essas modalidades. Nos desenhos:

[017] A Fig. 1 mostra uma vista esquemática em corte longitudinal de uma modalidade de um sistema de vedação para fins explicativos;

[018] A Fig. 2 mostra uma vista correspondente à Fig. 1 com algumas simplificações e sem um elemento elástico;

[019] A Fig. 3 mostra uma vista correspondente à Fig. 2 com um elemento elástico substancialmente não comprimido;

[020] A Fig. 4 mostra uma vista correspondente à Fig. 2 com um elemento elástico comprimido por uma força de pressão;

[021] A Fig. 5 mostra uma vista correspondente à Fig. 2 com um elemento elástico comprimido por uma força de pressão;

[022] A Fig. 6 mostra uma vista esquemática em corte da modalidade da Fig. 1;

[023] A Fig. 7 mostra uma vista esquemática em corte longitudinal de outra modalidade de um sistema de vedação;

[024] A Fig. 8 mostra uma vista parcial tridimensional da modalidade da Fig. 7 de acordo com uma primeira possibilidade (isto é, a primeira modalidade do elemento elástico); e

[025] A Fig. 9 mostra uma vista parcial tridimensional da modalidade da Fig. 7 de acordo com uma segunda possibilidade (isto é, segunda modalidade do elemento elástico).

DESCRIÇÃO DETALHADA

[026] A descrição a seguir de modalidades exemplificativas refere-se aos desenhos anexos.

[027] A descrição a seguir não limita a invenção. Em vez disso, o escopo da invenção é definido pelas reivindicações anexas.

[028] A referência ao longo do relatório descritivo a “modalidade” ou “uma modalidade” significa que um recurso, estrutura ou característica específica descrita em conexão com uma modalidade está incluída em pelo menos uma modalidade da matéria divulgada. Assim, a aparência das frases “na modalidade” ou “em uma modalidade” em vários lugares ao longo do relatório descritivo não está necessariamente se referindo à mesma modalidade. Adicionalmente, os recursos, estruturas ou características específicas podem ser combinados de forma apropriada em uma ou mais modalidades.

[029] Deve-se notar que a presente invenção é tipicamente aplicada a turbomáquinas, em particular turbinas a vapor; de qualquer maneira, a aplicação em outras máquinas não deve ser excluída.

[030] A Fig. 1 mostra muito esquematicamente um sistema de vedação 1 em uma máquina; existe um primeiro componente 2 da máquina, um segundo componente 3 da máquina e um elemento de vedação 4 que separa uma zona interna B da máquina de uma zona interna C da máquina e fornece vedação contra o componente 3; a zona B contém um fluido e a zona C contém um fluido. Normalmente, as zonas B e C contêm o mesmo fluido. Normalmente, a pressão do fluido na zona B é diferente da pressão do fluido na zona C.

[031] O elemento de vedação 4 pode se mover durante a operação da máquina; em particular, ele pode se mover para frente e para trás ao longo de uma direção D (a direção vertical na Fig. 1).

[032] Na Fig. 1, existe um terceiro componente 6 da máquina; os componentes 2 e 6 podem ser componentes do mesmo conjunto da máquina.

[033] Na modalidade da Fig. 1, os componentes 2 e 6 definem um guia onde o elemento 4 pode deslizar ao longo de uma direção D.

[034] Na modalidade da Fig. 1, o componente 2, o componente 6 e o elemento 4 (em particular sua superfície 44) contribuem para definir uma cavidade interna A da máquina que está posicionada no primeiro lado do elemento 4 e que é projetada para conter fluidos pressurizados durante a operação da máquina.

[035] No segundo lado do elemento 4, existe uma superfície de vedação 45 voltada para o componente 3.

[036] O componente 2 é tipicamente estacionário, durante a operação da máquina.

[037] O componente 3 pode ser estacionário ou móvel, por exemplo, rotativo, durante a operação da máquina.

[038] O componente 6 é tipicamente estacionário, durante a operação da máquina.

[039] O elemento de vedação 4 compreende um recesso 41 com uma primeira superfície 42 (a superfície superior na Fig. 1) e uma segunda superfície 43 (a superfície inferior na Fig. 1); a superfície 43 é oposta à superfície 42.

[040] O componente 2 compreende um recesso 21 com uma primeira superfície 22 (a superfície superior na Fig. 1) e uma segunda superfície 23 (a superfície inferior na Fig. 1); a superfície 23 é oposta à superfície 22.

[041] Há também um elemento elástico 5; tipicamente, o sistema de vedação compreende uma pluralidade de elementos elásticos, por exemplo, dois ou três ou quatro ou cinco ou seis ou sete ou oito ou mais.

[042] Os recessos 21 e 41 estão voltados um para o outro, de modo que a superfície 22 esteja próxima da superfície 42 e remota da superfície 43 e de modo que a superfície 23 esteja próxima da superfície 43 e remota da superfície 42 a qualquer momento. Quando a máquina não está em operação (por exemplo, Fig. 3), a superfície 22 está perfeitamente alinhada com a superfície 42 e a superfície 23 está perfeitamente alinhada com a superfície

43. Quando a máquina está em operação (por exemplo, Fig. 4 e Fig. 5), a superfície 22 está substancialmente alinhada com a superfície 42 e a superfície 23 está substancialmente alinhada com a superfície 43.

[043] O elemento elástico 5 é parcialmente alojado dentro do recesso 21 e parcialmente alojado dentro do recesso 41 (ver Fig. 1), de modo a aplicar forças nas superfícies 42, 43, 22, 23 dependendo de onde o elemento de vedação 4 esteja posicionado em relação ao componente 2. Por exemplo: na posição mostrada na Fig. 3, aplica pequenas forças contemporaneamente em todas as superfícies 42, 43, 22, 23, pois é preferencialmente ligeiramente pré-compactado; na posição mostrada na Fig. 4, aplica forças contemporaneamente em todas as superfícies 23, 42 (mas não nas superfícies 22, 43); na posição mostrada na Fig. 5, aplica forças contemporaneamente em todas as superfícies 22, 43 (mas não nas superfícies 23, 42). O elemento 5 é inserido parcialmente dentro do recesso 21 e parcialmente recesso 41 - comparar a Fig. 2 e a Fig. 3; deve-se notar que, de acordo com a modalidade da Fig. 3, existem folgas laterais entre o elemento 5 e os elementos 2 e 4, mas seus tamanhos podem ser muito pequenos e são exagerados na Fig. 3.

[044] Deve-se notar que, quando a máquina está em operação, o elemento de vedação 4 pode mudar de posição; a posição mostrada na Fig. 4 pode ser sua posição mais baixa (por exemplo, mais próxima do eixo de rotação da máquina) e a posição mostrada na Fig. 5 pode ser sua posição mais alta (por exemplo, mais distante do eixo de rotação da máquina); isso será explicado melhor a seguir.

[045] O elemento de vedação 4 é móvel durante a operação da máquina devido à força de pressão F1 (ver a seta na Fig. 1) no elemento de vedação 4 em uma primeira direção por um fluido da máquina, normalmente um fluido de trabalho da máquina e devido a qualquer força de impulso F2 (ver a seta na Fig. 1) no elemento de vedação 4 numa segunda direção pelo componente 3; a segunda direção é oposta à primeira direção. Uma força de impulso F2 atua no elemento 4 apenas se o elemento 4 entrar em contato com o componente 3; em condições regulares, isso não deve acontecer. Uma força de pressão F1 atua no elemento 4 a qualquer momento durante a operação, por exemplo, durante a rotação de uma turbomáquina; não há força de pressão F1 quando a máquina não está em operação.

[046] O elemento elástico 5 atua no elemento de vedação 4 e arranjado de modo a neutralizar a força de pressão F1 e a força de impulso F2.

[047] Como pode ser visto na Fig. 1, em geral, existem três pressões diferentes nas zonas A, B e C; a magnitude da força F1 depende dessas três pressões e das áreas sujeitas a essas pressões; a força F1 pode ser considerada como atuando em um primeiro lado do elemento de vedação 4, em particular a superfície de atuação 44; a força F2 pode ser considerada como atuando em um segundo lado do elemento de vedação 4, em particular a superfície de vedação 45. De acordo com algumas modalidades típicas, durante a operação da máquina, a pressão na zona A é quase igual à pressão na zona B e maior que a pressão na zona C (por exemplo, a cavidade A está em comunicação de fluido com a zona B) ou a pressão na zona A é quase igual à pressão na zona C e maior que a pressão na zona B (por exemplo, a cavidade A está em comunicação de fluido com a zona C). De acordo com outras modalidades, durante a operação da máquina, a pressão na zona A é maior que a pressão na zona B e a pressão na zona C; nesses casos, a cavidade A está em comunicação de fluido com uma fonte de fluido pressurizado.

[048] Deve-se notar que as pressões nas zonas A, B e C podem variar durante a operação da máquina.

[049] Quando a máquina não está em operação, a pressão nas zonas A, B e C é aproximadamente igual à pressão atmosférica e o elemento de vedação 4 está na posição mostrada na Fig. 3; a superfície de vedação 45 está a uma distância relativamente grande da superfície do componente 3; existe uma grande folga e, portanto, a montagem é fácil.

[050] Quando a máquina está em operação, essa pressão deve ser criada na zona A (com relação às pressões nas zonas B e C) para que o elemento de vedação 4 se mova em direção ao componente 3, como mostrado na Fig. 4; a superfície de vedação 45 está a uma distância relativamente pequena da superfície do componente 3 - a pequena distância é tal que a força de pressão F1 é igual e a força elástica oposta devido ao elemento 5; há uma pequena folga e, portanto, o desempenho da máquina é bom mesmo se houver um pequeno vazamento entre as zonas B e C.

[051] A folga pode ser controlada através da pressão na zona A. Portanto, a folga pode ser adaptada às condições de operação da máquina. Deve-se notar que, por exemplo, durante a aceleração e desaceleração de uma turbomáquina, ocorrem vibrações, portanto é desejável ter folgas maiores, a fim de reduzir o risco de colisão entre peças rotativas e peças estacionárias. Deve-se notar que, durante a virada de baixa velocidade na fase de resfriamento de uma turbomáquina, ocorrem deformações não uniformes, portanto é desejável ter folgas maiores, a fim de reduzir o risco de colisão entre peças rotativas e peças estacionárias.

[052] Se, por qualquer motivo e embora a regulação de folga acima descrita, o elemento 3 colidir com o elemento de vedação 4, devido a uma alteração na posição do elemento 2 e/ou elemento 3, o elemento 4 pode se mover para trás, como mostrado na Fig. 5 e essa colisão não causará danos ao componente 3 ou ao elemento de vedação 4. Nesse caso, o elemento elástico 5 absorve o choque. Como pode ser visto na Fig. 5, há muito espaço para o movimento de costas do elemento 4.

[053] As Figuras 1-5 mostram seções transversais.

[054] O elemento de vedação de acordo com a presente invenção pode compreender um ou mais elementos alongados lineares, mas, mais tipicamente, pode compreender um ou mais elementos alongados em forma de arco, por exemplo, como o elemento 4 mostrado na Fig. 6.

[055] O sistema de vedação da Fig. 6 compreende quatro elementos de vedação alongados em forma de arco; cada um deles tem formato circular e cerca de 90° de largura, portanto pode ser chamado de “setor de elemento de vedação” ou “setor de elemento”; A Fig. 6 mostra completamente um deles na vista frontal, ou seja, o setor de elemento 4-1 e parcialmente mostra dois deles na vista frontal, ou seja, os setores de elemento 4-2 e 4-3 em lados opostos do setor de elemento 4-1. Esse sistema fornece vedação circunferencial. Um número diferente de setores do elemento (geralmente igualmente amplo) é possível, por exemplo, qualquer número de dois a vinte.

[056] Cada um dos elementos de vedação da Fig. 6 compreende um recesso em forma de arco 41 ao longo de todo o seu comprimento; a seção transversal do elemento é uniforme, ou seja, é a mesma ao longo de todo o seu comprimento (ver figuras 1-5).

[057] Cada um dos elementos de vedação da Fig. 6 está associado, por exemplo, a dois elementos elásticos 5 parcialmente alojados dentro do recesso 41. Na Fig. 6, cada elemento elástico 5 é uma “mola de bigode” que é altamente vantajosa; uma mola em forma de bigode compreende um arco de tamanho grande entre dois arcos de tamanho pequeno curvados opostos ao arco de tamanho grande.

[058] É possível um número vantajoso diferente e/ou um formato vantajoso diferente da mola; por exemplo, a ou cada mola pode ser “mola ondulada” ou “mola de chapa”; uma “mola de chapa” é semelhante a uma “mola de bigode”, mas, em vez dos dois arcos de tamanho pequeno, compreende dois segmentos retos.

[059] Tais formas alongadas dos elementos de vedação permitem obter grandes deformações da mola em relação ao tamanho restante da mola; por exemplo, considerando a Fig. 3, se a distância entre as superfícies 42 e 43 for 4,5 mm, a deformação do elemento 5 pode atingir 1,5 mm.

[060] Outras formas menos vantajosas são, por exemplo, mola helicoidal, mola de copo, mola de disco, mola de tira.

[061] A Fig. 6 mostra esquematicamente também os elementos 7 que são elementos de batente; os elementos de batente são posicionados nos recessos 21 e 41 e arranjados de modo a evitar deslizar dos elementos elásticos 5 ao longo dos recessos. Na Fig. 6, por exemplo, existem três elementos de batente 7 associados ao recesso 41 do setor de elemento 4-1: dois deles nas extremidades do recesso 41 e um deles em uma posição intermediária do recesso 41. Como pode ser visto na Fig. 6, quando as molas 5 não são comprimidas radialmente, há uma folga entre as extremidades das molas e os elementos de batente; pelo contrário, quando as molas 5 são altamente comprimidas radialmente, as extremidades das molas estão em contato com os elementos de batente; por outras palavras, quando a mola 5 é comprimida transversalmente (isto é, radialmente, na modalidade da figura 6), pode expandir-se longitudinalmente (isto é, circunferencialmente, na modalidade da figura 6), graças às folgas acima mencionadas.

[062] A solução que acabamos de descrever tem várias vantagens em relação à solução da técnica anterior, de acordo com a Patente US 5.603.510. Por exemplo, apenas um elemento elástico é necessário em vez de três elementos elásticos na solução da técnica anterior (ver, por exemplo, elementos 203a, 203b, 209 na Fig. 1), o design é muito compacto, enquanto é necessário espaço acima e abaixo de um flange da solução da técnica anterior do elemento de vedação móvel (ver, por exemplo, flange 123 dentro da cavidade 107 na Fig. 2), o posicionamento perfeito do elemento de vedação em relação ao revestimento é obtido automaticamente, enquanto o posicionamento do elemento de vedação depende das constantes elásticas das três molas na solução da técnica anterior (ver, por exemplo, Fig. 2).

[063] A solução descrita acima tem várias vantagens em relação às soluções da técnica anterior, de acordo com a Patente US 8.113.771, da mesma forma que a solução da técnica anterior, de acordo com a Patente US 5.603.510. Em particular, é muito mais simples.

[064] A seguir, é feita referência particular à Fig. 7, Fig. 8 e Fig. 9 que se referem a uma modalidade semelhante à das figuras 1-6; portanto, muitas considerações (por exemplo, pressões, forças, etc.) já apresentadas em relação à modalidade anterior também se aplicam à presente modalidade.

[065] A Fig. 7 mostra uma vista em seção transversal longitudinal parcial de um sistema de vedação 701, em particular para uma turbina a vapor compreendendo um elemento de vedação 740 em forma de arco (semelhante à Fig. 6) e pelo menos um elemento elástico 750 que é parcialmente alojado em um recesso 741 do elemento 740 que também tem a forma de arco (de maneira semelhante à Fig. 6). Uma superfície periférica contínua formada pelo conjunto 3 da cobertura rotativa 735 e 736 que, juntamente com a superfície periférica contínua formada pela superfície de vedação 45 do elemento de vedação 4, cria uma câmara de fluido 747, em que a superfície de vedação 45 está voltada para as proteções da lâmina 735 e 736. A força de pressão F1 é gerada pela diferença de pressão existente entre a câmara de fluido A e a câmara de fluido 747.

[066] A Fig. 8 mostra uma vista parcial tridimensional da modalidade da Fig. 7 de acordo com uma primeira possibilidade, isto é, com o elemento elástico sendo uma mola de onda 750-A.

[067] A Fig. 9 mostra uma vista parcial tridimensional da modalidade da Fig. 7 de acordo com uma segunda possibilidade, isto é, com o elemento elástico sendo uma mola de bigode 750-B. A Fig. 9 mostra apenas metade de uma mola de bigode; outras molas de bigode estão presentes de acordo com esta segunda possibilidade dentro dos recessos 721 e

741.

[068] Enquanto descreve a modalidade das figuras 7-9, a palavra “interno” significa “mais próximo do eixo de rotação da turbina”, “para dentro” significa “em direção ao eixo de rotação da turbina”, “externo” significa “mais distante do eixo de rotação da turbina “,” para fora” significa” fora do eixo de rotação da turbina”.

[069] A Fig. 7 mostra uma porção de um revestimento 720 de um conjunto de estator de turbina a vapor em que um sistema de vedação 701 é montado. Há uma primeira sede 702 para um primeiro conjunto de pás de estator (à esquerda do sistema 701) de um conjunto de estator de turbina a vapor e uma segunda sede 703 para um segundo conjunto de pás de estator (à direita do sistema 701) de um conjunto de estator de turbina a vapor. O sistema de vedação 701 está em uma porção de proteção 732 de um conjunto de rotor de turbina a vapor 730; na figura, apenas uma parte externa de uma lâmina de rotor 734 é mostrada; a título de exemplo, a porção de proteção 732 compreende uma superfície interna 735 e uma superfície externa 736 espaçada axialmente com uma etapa no meio; o conjunto de rotor de pressão a montante 730 (isto é, à esquerda da figura) é mais alto que o conjunto de rotor de pressão a jusante 730 (isto é, à direita da figura).

[070] O sistema de vedação 701 está quase completamente alojado dentro de uma sede o revestimento 720, isto é, uma cavidade 710, localizada entre as sedes 702 e 703 e espaçada axialmente a partir delas; apenas uma porção interna 743 de um elemento de vedação 740 do sistema de vedação 701 se projeta para dentro a partir da sede; a porção interna 743 é uma vedação de labirinto com, por exemplo, duas superfícies de vedação 745 e 746 e uma câmara embutida 747 no meio.

[071] A cavidade 710 compreende uma porção externa (na parte superior da figura) e uma porção interna (na parte inferior da figura); a porção externa é ligeiramente maior (circunferencialmente) que a porção interna. Considerando a vista em seção transversal da Fig. 7, as seções transversais da porção externa e a porção interna da cavidade 710 são retângulos; em um primeiro lado (à direita na figura), os lados laterais dos retângulos estão alinhados e, em um segundo lado (à esquerda na figura), o lado lateral do retângulo interno é recuado em relação ao lado lateral do retângulo externo; devido ao tamanho diferente das porções de cavidade, existe pelo menos uma superfície 712 que pode ser utilizada como superfície de batente para o elemento de vedação 740; também uma superfície externa 719 da porção externa da cavidade 710 pode ser usada como superfície de batente para o elemento de vedação 740.

[072] O elemento de vedação 740 compreende uma porção intermediária ou de corpo 748, uma porção interna 743 (já descrita acima) e uma porção externa 744; a porção externa é ligeiramente maior (circunferencialmente) que a porção intermediária. Considerando a vista em seção transversal da Fig. 7, as seções transversais da porção externa e da porção interna do elemento 740 são retângulos; em um primeiro lado (à direita na figura), os lados laterais dos retângulos estão alinhados e, em um segundo lado (à esquerda na figura), o lado lateral do retângulo interno é recuado em relação ao lado lateral do retângulo externo; devido ao tamanho diferente das porções do elemento de vedação, existe pelo menos uma superfície 742 da porção externa 744 do elemento de vedação 740 que pode ser usada como superfície de batente ou contato para o elemento de vedação 740; também uma superfície externa 749 da porção externa 744 do elemento de vedação 740 pode ser usada como superfície de batente ou contato para o elemento de vedação 740.

[073] O elemento de vedação 740 compreende um recesso lateral 741. O revestimento 720 compreende um recesso lateral 721. Pelo menos um elemento elástico 750 está parcialmente alojado dentro dos recessos 721 e 741; o elemento elástico 750 está posicionado e age de maneira semelhante às figuras 1-6, em que o elemento elástico tem o número de referência 5 e os recessos têm os números de referência 21 e 41. O elemento elástico 750 é arranjado para contatar o revestimento 720 e o elemento 740 na direção radial (direção vertical na figura) e aplicar forças radiais sobre eles; na direção axial (direção horizontal na figura, o elemento elástico 750 entra em contato ou está muito próximo do revestimento 720 e do elemento 740, mas não aplica forças axiais apreciáveis sobre eles.

[074] O elemento de vedação 740 está arranjado para deslizar para frente e para trás ao longo de uma direção D de maneira semelhante à modalidade das figuras 1-6; mais precisamente, a porção intermediária 748 do elemento de vedação 740 é guiada e desliza dentro da porção interna da cavidade 710 enquanto a porção externa 744 do elemento de vedação 740 é guiada e desliza dentro da porção externa da cavidade 710.

[075] Como pode ser visto na Fig. 7, uma primeira folga lateral entre o elemento de vedação 740 e o revestimento 720 (à direita da figura) é zero ou próximo a zero e não permite a comunicação de fluido entre a cavidade 710, em particular a zona A entre superfícies 719 e 749 e a zona C do conjunto de turbina a jusante 730, enquanto uma segunda folga lateral entre o elemento de vedação 740 e o revestimento 720 (à esquerda da figura) e permite a comunicação de fluido entre a cavidade 710, em particular a zona A entre as superfícies 719 e 749 e a zona B do conjunto a montante da turbina 730.

[076] A superfície de vedação 745 enfrenta a superfície interna 735 da porção de proteção 732 e a superfície de vedação 746 enfrenta a superfície externa 736 da porção de proteção 732.

[077] A pressão dentro da câmara 747 é intermediária entre a pressão a montante em um primeiro lado do conjunto 730, isto é, a zona B, e a pressão a jusante em um segundo lado do conjunto 730, isto é, a zona C.

[078] O elemento de vedação 740 se move devido a qualquer força de pressão radial e qualquer força de impulso radial neutralizada pelo elemento elástico 750.

[079] Além disso, o movimento do elemento de vedação 740 é limitado na direção radial por um ou dois batentes. Na modalidade da Fig. 7, o elemento de vedação pode se mover radialmente em direção ao conjunto de rotor 730 até que sua superfície 742 encoste na superfície 712. Na modalidade da Fig. 7, o elemento de vedação pode se mover radialmente para longe do conjunto de rotor 730 até que sua superfície 749 encoste na superfície 719.

[080] Um sistema de vedação de acordo com a presente invenção é tipicamente aplicado a turbomáquinas, em particular turbinas a vapor; de qualquer maneira, a aplicação em outras máquinas não deve ser excluída.

[081] Referindo-se, por exemplo, à Fig. 7, um sistema de vedação como o sistema 701 pode estar localizado em um estágio de uma turbina, em particular turbinas a vapor. No caso da Fig. 7, o elemento 732 é uma proteção de um rotor 730 e o elemento 740 separa uma região de pressão mais alta da turbina (à esquerda na figura) de uma região de pressão mais baixa da turbina (à direita na figura) e o sistema de vedação fornece vedação contra o rotor da máquina.

[082] O posicionamento diferente do sistema de vedação não deve ser excluído.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para fornecer vedação dentro de uma máquina, o método, caracterizado pelo fato de que compreende: - mover um elemento de vedação (4) durante a operação da máquina para que um fluido da máquina aplique uma força de pressão (F1) no elemento de vedação (4) em uma primeira direção e um conjunto (3) da máquina aplique uma força de impulso ( F2) no elemento de vedação (4) em uma segunda direção; e - equilibrar a força de pressão (F1) e a força de impulso (F2), em que o referido equilíbrio resulta de um elemento elástico (5) da máquina arranjado para atuar no elemento de vedação (4), de modo a neutralizar a força de pressão (F1) e a força de impulso (F2), em que a referida força de pressão (F1) é causada por uma diferença de pressão que atua entre uma superfície de atuação (44) e uma superfície de vedação (45) do elemento de vedação (4), e em que a referida força de impulso (F2) é causada por uma peça de um conjunto atuando no segundo lado do elemento de vedação (4), em particular em uma superfície de vedação (45) do elemento de vedação (4).

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende antes do referido movimento e equilíbrio: - inserir parcialmente o elemento elástico (5) dentro de um recesso (41) do elemento de vedação (4).

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende antes do referido movimento e equilíbrio: - inserir parcialmente o elemento elástico (5) dentro de um recesso (21) de um conjunto da máquina.

4. Sistema de vedação (1) para uma máquina, caracterizado pelo fato de que o sistema de vedação compreende: - um elemento de vedação (4) sendo móvel para frente e para trás ao longo de uma direção (D) e compreendendo um primeiro recesso (41) com uma primeira superfície (42) e uma segunda superfície (43), - um componente (2) de um conjunto da máquina compreendendo um segundo recesso (21) com uma primeira superfície (22) e uma segunda superfície (23), - um elemento elástico (5),

- uma superfície periférica contínua formada pelo conjunto (3) das proteções da lâmina rotórica (735 e 736), em que as referidas proteções da lâmina rotórica (735 e 736), juntamente com a superfície periférica contínua formada pela superfície de vedação (45) do elemento de vedação (4), criam uma câmara de fluido (747), em que a superfície de vedação (45) está voltada para as proteções da lâmina rotórica (735 e 736) e em que o referido primeiro e segundo recessos (41, 21) se enfrentam, de modo que a primeira superfície (42) do referido primeiro recesso (41) esteja próxima da primeira superfície (22) do segundo recesso (21) e a segunda superfície ( 43) do referido primeiro recesso (41) está próxima da segunda superfície (23) do segundo recesso (21), em que o referido elemento elástico (5) é parcialmente alojado dentro do referido primeiro recesso (41) e parcialmente alojado dentro do referido segundo recesso (21), de modo a aplicar forças nas referidas primeiras superfícies (42, 22) e nas referidas segundas superfícies (43, 23), dependendo de onde o referido elemento de vedação (4) esteja posicionado em relação ao referido componente (2).

5. Sistema de vedação (1), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que quando o referido elemento de vedação (4) está em uma posição selecionada entre um primeiro conjunto de posições (Fig. 4), o referido elemento elástico (5) aplica uma força na primeira superfície (42) do primeiro recesso (41) e na segunda superfície (23) do segundo recesso (21), e em que quando o referido elemento de vedação (4) está em uma posição selecionada entre um segundo conjunto de posições (Fig. 5), o referido elemento elástico (5) aplica uma força na segunda superfície (43) do primeiro recesso (41) e na primeira superfície (22) do segundo recesso (21).

6. Sistema de vedação (1), de acordo com a reivindicação 4 ou reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que quando o referido elemento de vedação (4) está em uma posição predeterminada (Fig. 1), o referido elemento elástico (5) é configurado para aplicar uma força na primeira e na segunda superfícies ( 42, 43) do primeiro recesso (41) e na primeira e na segunda superfícies (22, 23) do segundo recesso (21), e em que quando o referido elemento de vedação (4) está na referida posição predeterminada (Fig. 1) os referidos primeiro e segundo recessos (41, 21) estão voltados um para o outro, de modo que a primeira superfície (42) do primeiro recesso (41) esteja alinhada com a primeira superfície

(22) do segundo recesso (21) e a segunda superfície (43) do primeiro recesso (41) esteja alinhada com a segunda superfície (23) do segundo recesso (21).

7. Sistema de vedação (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores de 4 a 6, caracterizado pelo fato de que o elemento elástico (5) é uma mola ondulada ou uma mola de chapa ou mola de bigode.

8. Sistema de vedação (1), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o referido elemento elástico (5) é de forma alongada e arranjado para expandir longitudinalmente quando comprimido transversalmente.

9. Sistema de vedação (701), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, de 4 a 8, caracterizado pelo fato de que o referido componente (702) compreende uma cavidade (710) e o referido elemento de vedação (740) está arranjado para deslizar dentro da referida cavidade (710).

10. Sistema de vedação (701), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a referida cavidade (710) compreende uma superfície de batente de cavidade (712), em que o referido elemento de vedação (740) compreende uma superfície de batente de elemento (742) e em que o referido elemento de vedação (740) é arranjado para deslizar dentro da referida cavidade (710) em um sentido da referida direção (D) até a referida superfície de batente do elemento (742) encostar na referida superfície de batente da cavidade (712).

11. Sistema de vedação (701), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a referida cavidade (710) compreende outra superfície de batente de cavidade (719), em que o referido elemento de vedação (740) compreende outra superfície de batente de elemento (749) e em que o referido elemento de vedação (740) é arranjado para deslizar dentro da referida cavidade (710) em um segundo sentido da referida direção (D) até que a referida outra superfície de batente de elemento (749) encoste na referida outra superfície de batente de cavidade (719).

12. Sistema de vedação (701), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, de 4 a 11, caracterizado pelo fato de que o referido elemento de vedação (740) compreende duas superfícies de vedação (745, 746) separadas por uma câmara embutida (747).

13. Sistema de vedação (1, 701), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores de 4 a 12, caracterizado pelo fato de que o referido elemento de vedação (4, 740)

é em forma de arco, em que os referidos primeiro e segundo recessos (21, 41, 721, 741) são em forma de arco, e em que a referida direção (D) é radial.

14. Sistema de vedação (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, de 4 a 13, caracterizado pelo fato de que compreende um primeiro número de elementos de vedação (4), em que cada um dos elementos de vedação (4) está associado a um segundo número de elementos elásticos (5).

15. Sistema de vedação, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, de 4 a 14, caracterizado pelo fato de que compreende um terceiro número de elementos de batente (7), posicionados no referido primeiro recesso (41) e/ou no referido segundo recesso (21) e dispostos de modo a evitar deslizamento dos elementos elásticos (5) ao longo dos referidos primeiro e segundo recessos (21, 41).

16. Máquina, caracterizada pelo fato de que implementa o método como definido em qualquer uma das reivindicações anteriores de 1 a 3 e/ou de que compreende um sistema de vedação (701) como definido em qualquer uma das reivindicações anteriores de 5 a 16.

17. Máquina, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que é uma turbina a vapor, em que o segundo recesso (721) está localizado em um transportador de lâminas estáticas (720) da turbina a vapor, e em que o elemento de vedação (740) está arranjado para proporcionar vedação contra uma proteção de rotor (732) de um rotor (730) da turbina a vapor.