CN102498265A - 用于涡轮机的密封段 - Google Patents

用于涡轮机的密封段 Download PDF

Info

Publication number
CN102498265A
CN102498265A CN2010800416604A CN201080041660A CN102498265A CN 102498265 A CN102498265 A CN 102498265A CN 2010800416604 A CN2010800416604 A CN 2010800416604A CN 201080041660 A CN201080041660 A CN 201080041660A CN 102498265 A CN102498265 A CN 102498265A
Authority
CN
China
Prior art keywords
seal section
flow
hole
downside
tangential
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.)
Pending
Application number
CN2010800416604A
Other languages
English (en)
Inventor
爱德华德·叶尼克耶夫
赖纳·莱昂
马蒂亚斯·尼夫
约阿希姆·舍特尔
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 CN102498265A publication Critical patent/CN102498265A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F01D11/001—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between stator blade and rotor
    • 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
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/10—Stators
    • F05D2240/11—Shroud seal segments

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于涡轮机尤其汽轮机的密封段(1)，其中，所述密封段(1)具有铣削槽(10)，该铣削槽(10)构造为用于减小在旋转的构件(2)和密封段(1)之间的泄漏质量流的切向的流动分量(12)的机构，其中，设有孔(11)，该孔设置在密封段(1)中并且反作用于泄漏质量流。

Description

用于涡轮机的密封段
技术领域
本发明涉及一种用于对在围绕旋转轴线旋转的构件和固定的构件之间的空隙进行密封的密封段，其中，在运行时在密封段和旋转的构件之间可流有流体介质，其中流体介质具有相对于旋转轴线在轴向上的和在切向上的流动分量，其中，密封段具有用于减小切向流动分量的机构。
背景技术
在作为涡轮机的实施方式的汽轮机中，使用水蒸气作为流体介质。水蒸气形成质量流并且具有热能，所述热能在汽轮机中最后转换成转动能。所述转动能导致可围绕旋转轴线转动支承的转子以任意频率旋转。质量流的大部分沿着所谓的导向叶片和转子叶片流动，其中，一定的部分作为泄漏质量流在固定的构件和旋转的构件之间流动。在旋转的构件和固定的构件之间流动的质量流不在导向叶片和转子叶片之间做功地使用，由此导致效率损失。应该要减小泄漏质量流。
这种泄漏质量流的另一问题在于，流动方向具有指向旋转轴线的轴向方向以及指向周向的切向方向。这导致在旋转运动方向上的泄漏质量流伴随着回转，该回转也称为涡旋。过高的涡旋特征在于，泄漏质量流的切向速度相对高，由此可能会激起振动，这可导致对转子动态稳定性的不利影响。
因此，期望的是，减小泄漏质量流的涡旋。对此已知的是，使用所谓的涡旋破坏部以及导流板，所述涡旋破坏部构造为在壳体中铣出的槽，所述导流板将泄漏质量流的流动方向偏转。此外，已知的是，应用所谓的密封坝，以便改变流动方向，该密封坝也称为轴向延伸的汽封片。在流动路径上的阻碍件同样是适合的机构，以便减小泄漏质量流的切向流动分量。例如，阻碍件可以是刷式密封件。
期望的是，借助简单的机构减小泄漏质量流的切向分量。
发明内容
在这一点上提出本发明，本发明的目的在于，减小泄漏质量流的涡旋。
该目的通过根据权利要求1的密封段实现。
此外，本发明具有如下优点，从现在起将用于减少切向的流动分量的机构直接设置在密封段中。通常，涡轮机构造成，使得转子对置于固定的构件例如设置在壳体中。为了改善密封作用，将通常可在径向上移动的密封段设置到壳体中。附加地，从密封段的对置于旋转的构件的下侧起设置所谓的汽封片，以及甚至设置在旋转构件上。这样的密封件或者说汽封片也已知为迷宫式密封件。因此借助本发明从现在起提出，将用于减小涡旋的机构直接设置到密封段中，由此降低材料成本以及缩短制造时间。此外，在通常引起质量流的变化的流动几何结构的检验情况下所考虑的是，能够无损坏地更换密封段。
密封段具有端侧，泄漏质量流流向该端侧，并且该端侧包括铣削槽。因此借助该铣削槽给出相对简单的机构，该机构可在制造技术上快速且低成本地实现。有利的是，铣削槽相对于旋转轴线径向地构成。泄漏质量流的流动方向通常基本上平行于周向方向(即切向方向)地构成。由此通过径向构成的铣削槽延缓切向分量并且同时在径向上不产生其他流动分量。
铣削槽相对于旋转轴线在周向方向上等距地设置。出于对称原因，在非等距地分配铣削槽时可能会产生共振增强，这可能会导致严重的后果。在周向方向上等距设置的铣削槽引起共振增强危险的最小化。
密封段具有对置于旋转的构件的并且构造成用于容纳汽封片的下侧以及对置于下侧的且被质量流流到的上侧。因此，朝着密封段的方向流动的泄漏质量流既流到密封段的上侧处也流到下侧处。在这一点上，在上侧处以及在下侧处的压力p1大小相等。
有利的扩展构型在从属权利要求中给出。
在另一有利扩展构型中，密封段构造成用于容纳汽封片。
在这种情况下，汽封片嵌入在密封段的下侧上并且沿周向方向构造。这些汽封片导致泄漏质量流堵塞在密封段和旋转的构件之间。在一种有利的扩展构型中，汽封片作为迷宫式密封件构造在密封段的下侧和旋转的构件之间。
对此有利的是，汽封片沿着旋转轴线一个接一个地设置。
有利的是，铣削槽构造成直至第一汽封片。由此，流动比例得到最佳考虑。尽可能邻近第一汽封片构成的将涡旋最小化的铣削槽引起了更好的流动条件。
在另一有利的扩展构型中，如此地设置孔，这些孔将上侧与下侧流体地连接。这意味着，沿着上侧流动的泄漏质量流通过孔流到下侧，并且再在密封段和旋转的构件之间流出。
因为压差是必要的，从而使泄漏质量流从上侧流至下侧，所以所述孔在第一汽封片和沿轴向设置在第一汽封片后的第二汽封片之间通到下侧上。由此在下侧和旋转构件之间流动的泄漏质量流经受从p1向p2的压力下降，其中，认为p2小于p1。由此产生推动力，该推动力将质量流从上侧引导至下侧。
孔有利地构造成，使得该孔以相对切向方向为从45°至75°的角度设置。这导致，引导通过孔的流反作用于泄漏质量流的切向分量并且由此阻止涡旋。
在替代的实施方式中，除了铣削槽，安放的或者置放的涡旋破坏部或者类似物构成在密封元件的端侧上。
通过根据本发明的用于构造密封段的布置，实现了更低的在制造技术上的耗费以及涡旋破坏部的小的轴向结构长度。
附图说明
下面根据附图详细地解释实施例。具有相同作用方式的部件设有相同的附图标记。
附图示出：
图1示出密封段的立体图；
图2示出密封段的不具有孔的剖面图；
图3示出具有沿着端侧的剖面的密封段的立体图；
图4示出密封段的具有孔的剖面图；
图5示出旋转构件的一部分和密封段的在旋转轴线方向上的剖面图。
具体实施方式
例如，将在图1中示出的密封段1安置在作为涡轮机的实施方式的汽轮机中。这种密封段1设置在壳体中，该壳体围绕可构造为转子的旋转构件2设置。该密封段1沿着周向方向3构造。这意味着，密封段1基本上跟随着周向方向1，也就是说弯曲地构成。在下侧4上设有构造成用于容纳汽封片7的槽6，该下侧在运行时对置于旋转的构件2的上侧5。如图2中所示，由此在密封段1和旋转的构件2之间产生一种迷宫式密封件。在图1、2、3和4中不是所有的槽或者说汽封片都设有附图标记6或7。如在图1中可看到的，汽封片7具有端侧8，该端侧在运行时遇到流入的泄漏质量流9。该泄漏质量流9在没有孔的第一实施方式中沿着汽封片7在下侧4和上侧5之间流动，这在图2中通过线9a、9b、9c示出。在这种情况下特别明显的是，流线9c通过构造为铣削槽10的用于减小切向流动分量12的机构偏转。在这种情况下，切向的流动分量12基本上对应于周向方向3。在图1中以及在图2和4中，出于概览的目的，铣削槽10仅设有附图标记10。
用于减小切向流动分量12的机构在该实施例中实现为铣削槽10。在替代的实施方式中，该机构可构造为所安放的偏转板。
铣削槽10在轴向3上相对于没有详细示出的旋转轴线等距地设置。图3示出在密封段1的端侧8的区域中的剖面图。该密封段1具有孔11，这些孔可通过在图3中示出的立体图清楚地看见。在这种情况下，孔11设置成，使得所述孔反作用于泄漏质量流9的切向流动分量12之一，这在图5中通过流线9c的流动方向示出，该流线沿着在汽封片8的区域中的上侧13流动并且通过孔11流到在所述下侧4和旋转的构件2的上侧5之间的空隙中。在这种情况下，孔11有利地具有为45°和75°之间的值的角度α。在替代的实施方式中，该角度具有在35°和55°之间、25°至55°的、45°至85°的、50°至75°的范围。
流线9a、9b和9c基本上沿着汽封片7走向。在端侧8之前的区域中，不仅在下侧4和旋转的构件2的上侧5之间以及在端侧8的上侧13和壳体14之间存在压力p1。流线9a和9b基于压力p1从第一汽封片流到下一汽封片，其中，一定的压力从p1下降到p2。这导致，如在流线9c中可看到的，沿着孔11的旁通流是可行的。
在图4中示出的流线9a、9b和9c示出泄漏质量流9的可能的流动路径。流线9c示出，泄漏质量流9的大约30％在密封段1的端侧上掠过，并且通过孔11流到在下侧4和上侧5之间的间隙中，并且由此在密封情况下进一步减小泄漏质量流9，由此减小涡旋。
泄漏质量流9的大约40％根据流线9b在密封段1下沿着铣削槽10流动，由此通过轴向引导实现涡旋降低。随后，泄漏质量流9的30％根据流线9a在密封段1下流动，其中，该泄漏质量流9几乎不被铣削槽10阻碍。孔11的切向和径向的布置设计成，使得在桥接的密封部上或者说在孔11上的压差如此地大，使得反涡旋可由于流动而消除，并且可由于密封流动而不产生到孔11中的回流。
通过相应的槽15将密封段1设置到壳体中。由此，密封段1可构造成可在径向方向上移动。

Claims (12)

1.密封段(1)，所述密封段用于对在围绕旋转轴线旋转的构件(2)和固定的构件(4)之间的空隙进行密封，
其中，在运行时在所述密封段(1)和所述旋转的构件(2)之间流动的流体介质具有相对于所述旋转轴线的轴向的和切向的流动分量(12)，
其中，所述密封段(1)具有用于减小所述切向的流动分量(12)的机构(10)，
其中，存在端侧，所述流体介质能够流到所述端侧，并且所述端侧具有铣削槽(10)，
其中，所述铣削槽(10)相对于所述旋转轴线径向地构造，
其中，所述铣削槽(10)相对于所述旋转轴线在周向方向(3)上等距地设置，
其中，所述密封段(1)具有对置于所述旋转的构件(2)的且构造成用于容纳汽封片(7)的下侧(4)以及对置于所述下侧(4)的并且能够被所述流体介质流到的上侧(5)，
其中，所述铣削槽(10)构造成在所述下侧(4)和对置于所述下侧(4)的上侧(5)之间贯穿。
2.根据权利要求1的密封段(1)，
其中，所述密封段(1)构造成用于容纳所述汽封片。
3.根据权利要求2的密封段(1)，
其中，所述汽封片(7)设置在周向方向(3)上。
4.根据权利要求1或2的密封段(1)，
其中，所述汽封片(7)沿着所述旋转轴线一个接一个地设置。
5.根据权利要求2至4之一的密封段(1)，
其中，所述铣削槽(10)构造成基本上直至所述汽封片(7)。
6.根据权利要求1的密封段(1)，
其中，设有孔(11)，所述孔(11)将上侧(5)与下侧(4)流体地连接。
7.根据权利要求6的密封段(1)，
其中，所述孔(11)的方向具有径向的和切向的分量。
8.根据权利要求7的密封段(1)，
其中，所述孔(11)的方向设置成，使得流过所述孔(11)的质量流反作用于在所述密封段(1)和所述旋转的构件(2)之间的所述泄漏质量流的切向分量。
9.根据权利要求8的密封段(1)，
其中，所述孔(11)以相对于切向方向的从75°至45°的角度设置。
10.根据权利要求6至9之一的密封段(1)，
其中，所述孔(11)在第一汽封片和沿径向(16)方向设置在其后的第二汽封片之间通到所述下侧(4)上。
11.根据权利要求6至10之一的密封段(1)，
其中，所述孔(11)在周向方向上等距地设置。
12.根据权利要求6至11之一的密封段(1)，
其中，所述孔(11)具有指向轴向方向的分量。
CN2010800416604A 2009-09-17 2010-09-17 用于涡轮机的密封段 Pending CN102498265A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP09011886A EP2299062A1 (de) 2009-09-17 2009-09-17 Dichtungssegment für eine Strömungsmaschine
EP09011886.0 2009-09-17
PCT/EP2010/063704 WO2011033065A1 (de) 2009-09-17 2010-09-17 Dichtungssegment für eine strömungsmaschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102498265A true CN102498265A (zh) 2012-06-13

Family

ID=41725719

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010800416604A Pending CN102498265A (zh) 2009-09-17 2010-09-17 用于涡轮机的密封段

Country Status (3)

Country Link
EP (2) EP2299062A1 (zh)
CN (1) CN102498265A (zh)
WO (1) WO2011033065A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110080829A (zh) * 2019-04-18 2019-08-02 西安交通大学 一种内表面带孔槽的防旋板结构
CN111663963A (zh) * 2020-05-14 2020-09-15 复旦大学 一种可调节末级压降的多级刷式密封结构

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2840229A1 (de) * 2013-08-23 2015-02-25 Siemens Aktiengesellschaft Strömungsführung innerhalb einer Dampfturbinendichtung
US10030531B2 (en) * 2016-01-22 2018-07-24 United Technologies Corporation Seal shoe for a hydrostatic non-contact seal device
US10718270B2 (en) 2017-06-15 2020-07-21 Raytheon Technologies Corporation Hydrostatic non-contact seal with dual material
DE102017216463A1 (de) 2017-09-18 2019-03-21 Siemens Aktiengesellschaft Dichtungsring
US11619309B2 (en) 2020-08-28 2023-04-04 Raytheon Technologies Corporation Non-contact seal for rotational equipment with axially expended seal shoes

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE368567A (zh) *
US4057362A (en) * 1975-05-09 1977-11-08 Maschinenfabrik Augsburg-Nurnberg Ag Apparatus for raising the dynamic performance limit of steam flow and gas flow turbines and compressors
US4436311A (en) * 1982-04-20 1984-03-13 Brandon Ronald E Segmented labyrinth-type shaft sealing system for fluid turbines
JPH0719005A (ja) * 1993-06-30 1995-01-20 Toshiba Corp ラビリンスシール装置
JP2811893B2 (ja) * 1990-03-30 1998-10-15 石川島播磨重工業株式会社 ターボ機械の軸振動軽減装置
CN1070990C (zh) * 1993-01-04 2001-09-12 Imo工业公司 用于涡轮机的能缩进的分段密封环
CN1075157C (zh) * 1996-05-06 2001-11-21 创新技术有限责任公司 使涡轮机密封泄露最小化的方法和装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2559954B1 (de) * 1974-03-21 1980-04-17 Maschf Augsburg Nuernberg Ag Einrichtung zum dynamischen Stabilisieren des Laeufers eines ?Verdichters

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE368567A (zh) *
US4057362A (en) * 1975-05-09 1977-11-08 Maschinenfabrik Augsburg-Nurnberg Ag Apparatus for raising the dynamic performance limit of steam flow and gas flow turbines and compressors
US4436311A (en) * 1982-04-20 1984-03-13 Brandon Ronald E Segmented labyrinth-type shaft sealing system for fluid turbines
JP2811893B2 (ja) * 1990-03-30 1998-10-15 石川島播磨重工業株式会社 ターボ機械の軸振動軽減装置
CN1070990C (zh) * 1993-01-04 2001-09-12 Imo工业公司 用于涡轮机的能缩进的分段密封环
JPH0719005A (ja) * 1993-06-30 1995-01-20 Toshiba Corp ラビリンスシール装置
CN1075157C (zh) * 1996-05-06 2001-11-21 创新技术有限责任公司 使涡轮机密封泄露最小化的方法和装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110080829A (zh) * 2019-04-18 2019-08-02 西安交通大学 一种内表面带孔槽的防旋板结构
CN111663963A (zh) * 2020-05-14 2020-09-15 复旦大学 一种可调节末级压降的多级刷式密封结构
CN111663963B (zh) * 2020-05-14 2021-06-04 复旦大学 一种可调节末级压降的多级刷式密封结构

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011033065A1 (de) 2011-03-24
EP2299062A1 (de) 2011-03-23
EP2478188A1 (de) 2012-07-25
EP2478188B1 (de) 2015-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102498265A (zh) 用于涡轮机的密封段
CN101925766B (zh) 密封组件
US20150086343A1 (en) High damping labyrinth seal with helicoidal and helicoidal-cylindrical mixed pattern
JP6243667B2 (ja) シールアセンブリのスワール遮断シール歯
US10316679B2 (en) Seal structure and rotating machine
EP2154379B1 (en) Rotary fluid machine comprising a sealing device
US20160130965A1 (en) Sealing Device and Turbo Machine
US9279324B2 (en) Reduced leakage balance piston seal
KR20160079046A (ko) 시일 구조 및 회전 기계
RU2569400C2 (ru) Щеточное уплотнение
JP6877867B2 (ja) タービンアッセンブリ
CN103291379B (zh) 涡轮机
JP6071644B2 (ja) 多段遠心式流体機械
JP2011247307A (ja) ラビリンスシール装置
JP2017160861A (ja) ターボ機械
US10082151B2 (en) Damper seal for double flow compressor arrangement
JP6258733B2 (ja) 軸流機
KR20140096647A (ko) 회전 기계
CN102472110B (zh) 具有蒸汽排放口的涡轮机
KR100917250B1 (ko) 축추력 자동조절을 위한 벨로우즈장치를 구비한 터보기계
JP5478379B2 (ja) 多段ポンプ
JP2009250151A (ja) 軸流タービンのスラスト低減装置
JP5023560B2 (ja) 斜流ポンプ
JP6986426B2 (ja) タービン

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20120613