CN101925766A - 密封组件 - Google Patents

密封组件 Download PDF

Info

Publication number
CN101925766A
CN101925766A CN200980102971.4A CN200980102971A CN101925766A CN 101925766 A CN101925766 A CN 101925766A CN 200980102971 A CN200980102971 A CN 200980102971A CN 101925766 A CN101925766 A CN 101925766A
Authority
CN
China
Prior art keywords
black box
rotor
opening
stator
chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN200980102971.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101925766B (zh
Inventor
R·伊尔曼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of CN101925766A publication Critical patent/CN101925766A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101925766B publication Critical patent/CN101925766B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/44—Free-space packings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/02—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
    • F01D11/025—Seal clearance control; Floating assembly; Adaptation means to differential thermal dilatations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/02—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
    • F01D11/04—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type using sealing fluid, e.g. steam
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/44—Free-space packings
    • F16J15/441—Free-space packings with floating ring
    • F16J15/442—Free-space packings with floating ring segmented

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)

Abstract

一种密封组件，特别是涡轮机械的转子(1)和定子(2)之间的密封组件，在所述转子和定子之间设有紧密间隙(3)。间隙(3)由转子(1)侧的转子表面和定子(2)侧的定子表面(4)界定。转子表面或定子表面(4)或者二者设有开口(5)，所述开口通向布置在开口(5)背离间隙(3)的那一侧的至少一个腔室(6)。

Description

密封组件
技术领域
本发明涉及密封组件，特别是根据权利要求1前序部分所述的涡轮机械的转子和定子之间的密封组件，其具有在所述转子和定子之间的紧密间隙。
背景技术
通常应用于涡轮机械的一种紧密间隙是迷宫式密封。迷宫式密封在涡轮机械转子上产生大数量级的失稳力，特别是在高密度流体中操作时。这些年来，已经研发出多种替代性迷宫式构造来试图降低失稳力作用并同时增加阻尼特性。蜂窝式密封是此背景环境下的一个示例。这些密封已在高压离心压缩机中特别是在气体回注应用中获得了很大成功。但是，蜂窝式迷宫具有非常高的直接刚度并且对于实际转子位置和运行间隙几何结构是敏感的。这已经导致工业中的多起事故，其中需要补救措施来使装置符合技术要求。
迷宫内部的高密度气体的旋转是迷宫式密封内部大数量级失稳力的根本原因。这些力对高密度涡轮机械的设计具有显著的影响：这些力限制了可能的最大运行速度、转子处的最大叶轮数量、最大过程压力、转子轴的最小直径、以及效率、或者这些因素的组合。
除了迷宫式密封之外，失稳力可能出现在流体填充定子部分和转子部分之间的空隙的情况下的任何紧密间隙中。
发明内容
本发明的目的是降低作用在旋转涡轮机械转子上的失稳力。
从根据权利要求1前序部分所述的密封组件开始，通过权利要求1特征部分中的特征来实现所述目的。在从属权利要求中描述了本发明的有利实施例。
通过本发明，在定子和转子之间形成具有朝向流体侧的多个开口的一个或多个环形腔室。腔室通过开口与紧密间隙(即，流体侧)接触。
具有这些开口的腔室具有以下特性：
·所述腔室最小化流体的周向涡流，从而最小化失稳力。这通过在腔室内部角方向上的压力平衡来实现。通过所述开口，流体空隙内部的压力也将被通过所述开口的流动泄漏所平衡。
·所述腔室通过开口和压力平衡腔室的特定组合而用作动态压力波动的动态阻尼器。该阻尼效果可通过在压力平衡腔室中安装特定阻尼材料来进一步增强。
本发明背后的基本物理学还包括：
-在低振动频率时：由通过环形腔室的二次流动实现的周向方向上的径向压力平衡效果。
-在高振动频率时：腔室(弹簧)和孔(质量、阻尼器)的组合用作稳定装置(阻尼器密封功能)。为此，腔室的大小可通过将它们互连而改变。
本发明的密封组件因此能够降低紧密间隙内部的流动诱导激振力。
附图说明
下面参考附图通过示例来描述本发明，在附图中：
图1是具有紧密间隙的密封组件的纵剖面；
图2是沿图1的线II-II截取的局部剖视图；和
图3是穿过迷宫式密封的纵剖面。
具体实施方式
转子1在定子2中枢转。转子1和定子2属于旋转涡轮机械，例如压缩机、蒸汽轮机、燃气轮机、膨胀器、电动马达、或者泵。为了密封，在转子1的转子表面和定子2的定子表面4之间存在紧密间隙3。围绕间隙3的表面基本上可具有在单一直径、交错式、锥形等范围内的任何几何形状。
转子表面或定子表面4或者这两个表面设有开口5，所述开口5通向布置在开口5背离间隙3的那一侧的至少一个腔室6。如在图1和图2中更清楚示出的，具有开口5的穿孔板7被紧固到定子2。在穿孔板7的背面，即背离间隙3的一侧，沿周向方向设置腹板8或肋。腹板8围绕环形腔室6，环形腔室6的内部宽度大于开口5的内部宽度，并且一系列开口5通向所述环形腔室6。各个环形腔室6可通过穿孔板7的腹板8中的孔9被轴向互连，从而形成一个大的环形腔室。
紧密间隙3填充有流体，其使得旋转的转子表面和固定的定子表面4彼此紧邻。环形腔室6通过开口5与紧密间隙3及该紧密间隙中的流体接触。因为通过开口5的流体泄漏，因此存在环空压力平衡。
图3中所示的迷宫式密封由具有多个迷宫齿11的迷宫保持器10构成。迷宫保持器10布置在定子2中。迷宫齿11面向限定小间隙3的转子1的表面。转子表面基本上可具有在单一直径、交错式、锥形等范围内的任何几何形状。
在各个迷宫齿11之间存在具有穿孔或开口5的穿孔部段12，在该穿孔部段12的背面形成压力平衡腔室6。开口5通常差不多垂直于密封表面布置并且可具有优化迷宫的动力学行为的特定几何形状。腔室6可填充有阻尼材料。

Claims (10)

1.一种密封组件，特别是涡轮机械的转子(1)和定子(2)之间的密封组件，在所述转子和定子之间具有紧密间隙(3)，所述间隙(3)由转子(1)侧的转子表面和定子(2)侧的定子表面(4)界定，其特征在于，转子表面或定子表面(4)或者二者设有开口(5)，所述开口通向布置在开口(5)背离间隙(3)的那一侧的至少一个腔室(6)。
2.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，腔室(6)的内部宽度大于开口(5)的内部宽度。
3.根据权利要求1或2所述的密封组件，其特征在于，一个或多个环形腔室(6)沿周向方向延伸，多个开口(5)通向所述一个或多个环形腔室或通向所述环形腔室中的每一个。
4.根据权利要求3所述的密封组件，其特征在于，环形腔室(6)被孔(9)轴向互连。
5.根据权利要求3所述的密封组件，其特征在于，开口(5)是紧固于定子表面(4)的穿孔板(7)的穿孔，腔室(6)布置在穿孔板(7)的背面。
6.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，开口(5)的轴线基本上垂直于待密封的转子(1)的轴线。
7.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，腔室(6)填充有阻尼材料。
8.根据权利要求1所述的包括迷宫齿(11)的密封组件，所述密封组件在所述迷宫齿之间具有腔室(6)，其特征在于，具有开口(5)的穿孔部段(12)安装在迷宫齿(11)和腔室(6)之间。
9.根据前述权利要求中至少一项所述的密封组件，其中开口(5)是孔，并且多于一个的孔被布置在轴向平面中，其中轴向方向参考转子(1)的旋转轴线来定义。
10.根据前述权利要求中至少一项所述的密封组件，其中多个孔被布置在一个轴向平面中。
CN200980102971.4A 2008-01-24 2009-01-23 密封组件 Expired - Fee Related CN101925766B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP08001351A EP2083200A1 (en) 2008-01-24 2008-01-24 Seal assembly
EP08001351.9 2008-01-24
PCT/EP2009/050783 WO2009092797A1 (en) 2008-01-24 2009-01-23 Seal assembly

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101925766A true CN101925766A (zh) 2010-12-22
CN101925766B CN101925766B (zh) 2012-11-28

Family

ID=39511063

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200980102971.4A Expired - Fee Related CN101925766B (zh) 2008-01-24 2009-01-23 密封组件

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8915705B2 (zh)
EP (2) EP2083200A1 (zh)
CN (1) CN101925766B (zh)
AT (1) ATE522755T1 (zh)
ES (1) ES2371530T3 (zh)
WO (1) WO2009092797A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104471293A (zh) * 2012-04-27 2015-03-25 诺沃皮尼奥内股份有限公司 具有螺旋形式或螺旋-圆筒形混合形式的高阻尼迷宫密封件

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012102831A (ja) * 2010-11-12 2012-05-31 Hitachi Ltd ラビリンスシール装置、およびそれを用いたターボ機械
US9909440B2 (en) 2011-03-24 2018-03-06 Dresser-Rand Company Interlocking hole pattern seal
JP5774963B2 (ja) * 2011-10-21 2015-09-09 三菱重工業株式会社 シール装置
JP2014020509A (ja) * 2012-07-20 2014-02-03 Toshiba Corp シール装置、軸流タービン、および発電プラント
WO2014038079A1 (ja) * 2012-09-10 2014-03-13 株式会社 日立製作所 ターボ機械
US9200528B2 (en) * 2012-09-11 2015-12-01 General Electric Company Swirl interruption seal teeth for seal assembly
US10066750B2 (en) * 2012-11-13 2018-09-04 Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corporation Rotary machine
WO2014087512A1 (ja) * 2012-12-06 2014-06-12 三菱重工コンプレッサ株式会社 シール装置、および、回転機械
DE102015104073A1 (de) * 2015-03-18 2016-09-22 Hammelmann Maschinenfabrik Gmbh Dichtungseinrichtung
DE102015104994A1 (de) * 2015-03-31 2016-10-06 Areva Gmbh Dichtungsanordnung für eine drehbeweglich gelagerte Komponente einer Rotationsmaschine
JP6022006B2 (ja) * 2015-07-01 2016-11-09 三菱重工業株式会社 シール装置
ITUB20153472A1 (it) * 2015-09-08 2017-03-08 Nuovo Pignone Tecnologie Srl Turbomacchina con una disposizione di tamburo di bilanciamento e bussola, e metodo
CN109488391B (zh) * 2017-10-25 2024-05-07 智伟电力(无锡)有限公司 一种汽轮机的涡旋汽封
KR102088969B1 (ko) * 2018-10-23 2020-03-16 진영티비엑스(주) 라비린스 씰 어셈블리
JP7349248B2 (ja) * 2019-03-08 2023-09-22 三菱重工業株式会社 回転機械、及びシールリング
CN113863994A (zh) * 2021-10-12 2021-12-31 华能(大连)热电有限责任公司 一种具有高密封性能的汽封器及其组装方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE211478C (zh) *
US2908515A (en) * 1955-08-09 1959-10-13 Belton A Copp Shaft seal
CH407168A (de) * 1961-11-08 1966-02-15 Licentia Gmbh Berührungsfreie Wellendichtung für Turbomaschinen
GB1224234A (en) * 1968-07-19 1971-03-03 English Electric Co Ltd Turbines
US3614112A (en) * 1969-02-14 1971-10-19 Gen Electric Fluid deflector apparatus
DE2143736A1 (de) * 1971-09-01 1973-03-08 Erno Raumfahrttechnik Gmbh Anordnung zum abdichten von wellendurchfuehrungen
US4350345A (en) * 1981-04-01 1982-09-21 General Electric Company Air-sealed oil deflector
US5161943A (en) * 1991-03-11 1992-11-10 Dresser-Rand Company, A General Partnership Swirl control labyrinth seal
US5190440A (en) * 1991-03-11 1993-03-02 Dresser-Rand Company Swirl control labyrinth seal
JP2002285802A (ja) * 2001-03-26 2002-10-03 Toshiba Corp 回転機械のラビリンスシール装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104471293A (zh) * 2012-04-27 2015-03-25 诺沃皮尼奥内股份有限公司 具有螺旋形式或螺旋-圆筒形混合形式的高阻尼迷宫密封件
US9695704B2 (en) 2012-04-27 2017-07-04 Nuovo Pignone Srl High damping labyrinth seal with helicoidal and helicoidal-cylindrical mixed pattern

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009092797A1 (en) 2009-07-30
EP2083200A1 (en) 2009-07-29
US20110020114A1 (en) 2011-01-27
ES2371530T3 (es) 2012-01-04
EP2232110B1 (en) 2011-08-31
EP2232110A1 (en) 2010-09-29
CN101925766B (zh) 2012-11-28
US8915705B2 (en) 2014-12-23
ATE522755T1 (de) 2011-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101925766B (zh) 密封组件
EP3224493B1 (en) Compliant hybrid gas lubricated thrust bearing
US4370094A (en) Method of and device for avoiding rotor instability to enhance dynamic power limit of turbines and compressors
CN101087969B (zh) 用于密封第一构件与第二构件之间的间隙的装置
US9909440B2 (en) Interlocking hole pattern seal
US4273510A (en) Method of and device for avoiding rotor instability to enhance dynamic power limit of turbines and compressors
US7731476B2 (en) Method and device for reducing axial thrust and radial oscillations and rotary machines using same
JP3936911B2 (ja) 水力ターボ機械用のシール装置
CA2870639A1 (en) High damping labyrinth seal with helicoidal or helicoidal-cylindrical mixed pattern
WO2010012655A1 (en) Leaf seal
EP2532838B1 (en) A compliant plate seal assembly for a turbo machine
JP2012102831A (ja) ラビリンスシール装置、およびそれを用いたターボ機械
CN102865107A (zh) 轴向轴密封件
US8882446B2 (en) Bearing system for rotor in rotating machines
US20130140774A1 (en) Annular seal apparatus and method
CN102498265A (zh) 用于涡轮机的密封段
WO2017150365A1 (ja) シール構造及びターボ機械
JP6684842B2 (ja) タービン動翼及び回転機械
WO2016043090A1 (ja) 回転機械
CN108591473B (zh) 机械密封装置
JP2017160861A (ja) ターボ機械
RU2682222C2 (ru) Многогребенчатые уплотнения паровой турбины
JP7476125B2 (ja) 遠心回転機械
JP2020139564A (ja) ドライガスシール
KR101914776B1 (ko) 터빈용 하이브리드 실링장치

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20121128

Termination date: 20190123

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee