CZ294111B6 - Způsob bezdotykového utěsnění dělicí mezery vytvořené mezi rotorem a statorem proudového strojeŹ zejména turbodmychadlaŹ zařízení k provádění tohoto způsobu a použití tohoto zařízení - Google Patents

Způsob bezdotykového utěsnění dělicí mezery vytvořené mezi rotorem a statorem proudového strojeŹ zejména turbodmychadlaŹ zařízení k provádění tohoto způsobu a použití tohoto zařízení Download PDF

Info

Publication number
CZ294111B6
CZ294111B6 CZ19984163A CZ416398A CZ294111B6 CZ 294111 B6 CZ294111 B6 CZ 294111B6 CZ 19984163 A CZ19984163 A CZ 19984163A CZ 416398 A CZ416398 A CZ 416398A CZ 294111 B6 CZ294111 B6 CZ 294111B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
flow
working fluid
stator
sealing element
partial
Prior art date
Application number
CZ19984163A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ416398A3 (cs
Inventor
Bothienámihajloádr
Bremerájoachim
Greberájürg
Loosámarkus
Mülleráulfáchristianádr
Wunderwaldádirkádr
Original Assignee
Abbáschweizáholdingáag
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 Abbáschweizáholdingáag filed Critical Abbáschweizáholdingáag
Publication of CZ416398A3 publication Critical patent/CZ416398A3/cs
Publication of CZ294111B6 publication Critical patent/CZ294111B6/cs

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/02Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/44Free-space packings
    • F16J15/447Labyrinth packings

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

Způsob bezdotykového utěsnění dělicí mezery }�@B vytvořené mezi rotorem }@B a statorem }�QB proudového strojeŹ zejména turbodmychadlaŹ vůči průtoku pracovního fluida }�ÚB přiváděného do dělicí mezery }�@BŹ spočívá v tomŹ že se pracovní fluidum }�ÚB v dělicí mezeře }�@B nejprve škrtíŹ potom se vychyluje a zviřujeŹ přičemž vytvořené průtokové vrstvy }@QŹ @B pracovního fluida }�ÚB se po škrcení dělí na dva dílčí proudy }@Q@Ź @B s různými obvodovými rychlostmi@ První dílčí proud }@Q@B má ve srovnání s druhým dílčím proudem }@B vyšší obvodovou rychlost@ Vychyluje se pouze první dílčí proud }@Q@B a zviřuje se jen druhý dílčí proud }@BŹ který se potom zavádí do vychýleného prvního dílčího proudu }@Q@B rovnoběžně s ním@ V dělicí mezeře }�@B je uspořádán těsnicí element }@�BŹ sestávající alespoň z jednoho škrticího místa }@BŹ z protilehlé plochy }@B upravené na statoru }�QBŹ na kterou dopadá pracovní fluidum }�ÚB ve směru proudění za škrticím místem }@BŹ jakož i z vířivé komory }@B@ Dělicí mezera }�@B je před každým těsnicím elementem }@�B vytvořena jako přiváděcí kanál }@B a za posledním těsnicím elementem }@�B jako odváděcí kanál }@B@ Protilehlá plocha }@B je vytvořena jako dělič proudění pracovního fluida }�ÚB@ Vířivá komora }@B je uspořádána před tímto děličem proudění a přiváděcí kanál }@B pro následující těsnicí element }@�B nebo odváděcí kanál }@B je uspořádán za tímto děličem proudění v hlavním směru }@B proudění@ Zařízení je použito u proudového stroje s osouŕ

Description

Způsob bezdotykového utěsnění dělicí mezery vytvořené mezi rotorem a statorem proudového stroje, zejména turbodmychadla, zařízení k provádění tohoto způsobu a použití tohoto zařízení
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu bezdotykového utěsnění dělicí mezery vytvořené mezi rotorem a statorem proudového stroje, zejména turbodmychadla, vůči průtoku pracovního fluida přiváděného do dělicí mezery, při němž se pracovní fluidum v dělicí mezeře nejprve škrtí, potom se vychyluje a zviřuje, přičemž ještě před škrcením se v pracovním fluidu vytvoří průtokové vrstvy s různými obvodovými rychlostními. Vynález se dále týká zařízení k provádění tohoto způsobu a použití tohoto zařízení.
Dosavadní stav techniky
U konstrukcí proudových strojů, zejména turbodmychadel, se pro utěsnění konstrukčních částí rotujících s vysokými otáčkami často používají labyrintová těsnění, neboli bezdotyková těsnění. Je znám velký počet různých labyrintových těsnění, jejichž princip činnosti vždy spočívá v tom, že hmotnostní proud fluida labyrintovým těsněním se minimalizuje. Za tím účelem obsahují labyrintová těsnění zpravidla více analogicky vytvořených těsnicích elementů pro těsnicí dělicí mezeru mezi rotorem a statorem, uspořádaných ve směru proudění pracovního fluida za sebou. Každý těsnicí element sestává alespoň z jednoho škrticího místa a z vířivé komory uspořádané ve směru proudění za ním, které jsou u různých labyrintových těsnění různě velké. Uspořádáním těsnicích elementů za sebou je možno libovolně zvyšovat průtočný odpor proudění a tímto způsobem udržovat množství fluida vystupujícího z těsnění na malé hodnotě.
Z učebnice „Berůhrungsfreie Dichtungen“, K. Trutnovsky, nakladatelství VDI GmbH, Diisseldorf 1981, 4. vydání, ISBN3-18^100490-2, str. 244/245, obr. 4-58 a 4-5í, jsou známá labyrintová těsnění, u nichž mají protilehlé plochy škrticích míst zvlášť vhodné vytvoření z hlediska proudění. Tyto plochy obsahují kuželová rozšíření, na něž navazují plochy s dutými zesíleními, popřípadě zakřivenými záhyby. Tímto způsobem se může jednak prodloužit dráha proudění k dalšímu škrticímu místu a jednak se může zabránit přímému průchodu proudových vláken mezerou, čímž se v konečném důsledku dále může zmenšit hmotnost proud fluida procházejícího těsněním.
U známých labyrintových těsnění dochází v důsledku vytvářejících se mezních vrstev proudění v dělicí mezeře mezi rotující a stojící součástí, kterou fluidum prochází, k vysokému třecímu výkonu. Tento třecí výkon způsobuje ohřev pracovního fluida v dělicí mezeře, a tudíž i ohřev součástí obklopujících tuto dělicí mezeru. Tímto způsobem může dojít k relativně vysokému vzrůstu teploty materiálu, což má za následek kratší životnost příslušných součástí. Vychylování a zviřování proudu pracovního fluida dělicí mezerou ve škrticích místech dále vede stále k novému promíchávání pracovního fluida, spojeného s vysokou výměnou impulsů a tepla. Za škrticím místem musí být pracovní fluidum u rotující součásti vždy znovu v obvodovém směru urychleno, čímž dále roste třecí výkon, a proto i vytváření tepla v této oblasti.
Úkolem vynálezu je odstranění výše uvedených nedostatků. Úkolem vynálezu proto je vytvořit zdokonalený způsob bezdotykového utěsnění dělicí mezery vytvořené mezi rotorem a statorem proudového stroje, zejména turbodmychadla, což by umožnilo prodloužit životnost příslušných konstrukčních součástí. Dále je úkolem vynálezu vytvořit zařízení k provádění tohoto způsobu a proudový stroj obsahující toto zařízení.
-1 CZ 294111 B6
Podstata vynálezu
Uvedený úkol splňuje způsob bezdotykového utěsnění dělicí mezery vytvořené mezi rotorem a statorem proudového stroje, zejména turbodmychadla, vůči průtoku pracovního fluida přiváděného do dělicí mezery, při němž se pracovní fluidum v dělicí mezeře nejprve škrtí, potom se vychyluje a zviřuje, přičemž ještě před škrcením se v pracovním fluidu vytvoří průtokové vrstvy s různými obvodovými íychlostmi, podle vynálezu, jehož podstatou je, že průtokové vrstvy pracovního fluida se po škrcení dělí na dva dílčí proudy s různými obvodovými rychlostmi, přičemž první dílčí proud má ve srovnání s druhým dílčím proudem vyšší obvodovou rychlost, přičemž se vychyluje pouze první dílčí proud a zviřuje se jen druhý dílčí proud, který se potom zavádí do vychýleného prvního dílčího proudu rovnoběžně sním.
Rozdělením proudění, to znamená oddělením průtokové vrstvy s relativně nízkou obvodovou rychlostí vytvořené na stěně statoru od průtokové vrstvy s relativně vysokou obvodovou rychlostí vytvořené na rotující stěně rotoru, do dvou dílčích proudů je možno snížit třecí výkon, jakož i výměnu impulsů a tepla mezi těmito vrstvami. Druhý dílčí proud, který má nižší obvodovou rychlost, se odlupuje děličem proudění ve vířivé komoře, v níž se zviřuje. Snižování tlaku, k němuž přitom dochází, zvyšuje těsnicí účinek labyrintu. Ve vířivé komoře předává pracovní fluidum druhého dílčího proudu část tepla vzniklého třením do okolní stěny statoru. Naproti tomu první dílčí proud, který má vyšší obvodovou rychlost, se děličem proudění pouze vychyluje, takže může proudit prakticky nerušeně dělicí mezerou. Tímto způsobem se kromě třecího výkonu sníží i přenos tepla do rotující stěny rotoru.
Škrcení pracovního fluida, jeho následné dělení do dvou dílčích proudů s různými obvodovými rychlostmi a jak následné vychylování prvního dílčího proudu, tak i zviřování jen druhého dílčího proudu, jakož i jeho rovnoběžné zavádění do vychýleného prvního dílčího proudu, se s výhodou provede v tomto sledu alespoň dvakrát za sebou. Tím se umožní dále zdokonalit utěsnění dělicí mezery.
Uvedený úkol dále splňuje zařízení k provádění způsobu podle vynálezu, u něhož je v dělicí mezeře uspořádán těsnicí element, sestávající alespoň z jednoho škrticího místa, z protilehlé plochy upravené na statoru, na kterou dopadá pracovní fluidum ve směru proudění za škrticím místem, jakož i z vířivé komory, přičemž dělicí mezera je vytvořena ve směru proudění před každým těsnicím elementem jako přiváděči kanál a ve směru proudění za posledním těsnicím elementem jako odváděči kanál, přičemž podstatou vynálezu je, že protilehlá plocha je vytvořena jako dělič proudění pracovního fluida, přičemž vířivá komora je uspořádána před tímto děličem proudění proti hlavnímu směru proudění a přiváděči kanál pro následující těsnicí element nebo odváděči kanál je uspořádán za tímto děličem proudění v hlavním směru proudění.
Způsobem a odpovídajícím zařízení podle vynálezu je možné, při těsnicím účinku srovnatelném s dosavadním stavem techniky, dosáhnout jednak minimalizování vznikajícího třecího výkonu a toku tepla do rotoru a jednak, při srovnatelném tepelném zatížení rotoru, lepšího těsnicího účinku.
Podle zvlášť výhodného provedení sestává protilehlá plocha vytvářející dělič proudění z alespoň dvou dělicích ploch statoru, které mají vyvýšenou dotykovou hranu vyčnívající do dělicí mezery. Tím je zajištěna relativně jednoduchá a ekonomicky výhodná konstrukce děliče proudění.
Dále je výhodné, když má vířivá komora větší vnitřní povrchovou plochunež dělicí mezera, která na ni navazuje.
Zvlášť výhodné je, když vířivá komora je vytvořena vůči hlavnímu směru proudění pod úhlem a velikosti 45° ± 20°. Tím se vytvoří náhlé rozšíření průřezu dělicí mezery ve směru proudění za škrticím místem, a tím i podpora vytváření virů v druhém dílčím proudu, který má nižší obvodovou rychlost. Tímto způsobem je možno dosáhnout lepšího těsnicího účinku těsnicího elementu.
-2 CZ 294111 B6
Přiváděči kanál a odváděči kanál mají s výhodou šířku a škrticí místo má průchozí šířku , přičemž šířka přiváděcího kanálu a odváděcího kanálu je větší než průchozí šířka škrticího místa. Proto je těsnicí účinek těsnicího elementu relativně nezávislý na změnách šířky dělicí mezery.
Zařízení podle vynálezu je s výhodou použito u proudového stroje s osou. Škrticí místo přitom může být vytvořeno axiálně, radiálně nebo diagonálně kose proudového stroje. Tím je s výhodou umožněno relativně široké spektrum využití řešení podle vynálezu.
Rotor je s výhodou vytvořen jako oběžné kolo radiálního kompresoru, stator je vytvořen jako mezilehlá stěna uzavírající oběžné kolo ze strany a těsnicí element je uspořádán mezi zadní stěnou oběžného kola a mezilehlou stěnou a škrticí místo je uspořádáno rovnoběžně s osou radiálního kompresoru. Vzhledem k vysokým obvodovým rychlostem přibližně 500 m/s na zadní straně radiálních kompresorů jsou pozitivní účinky zařízení n a životnost příslušných součástí, popřípadě na utěsnění, zvlášť vysoké.
Přehled obrázků na výkresech
Na výkresech je znázorněno příkladné provedení vynálezu na podkladě labyrintového těsnění uspořádaného na kompresorové zadní stěně radiálního kompresoru turbokompresoru.
Na obr. 1 je znázorněn dílčí podélný řez radiálním kompresorem podle dosavadního stavu techniky.
Na obr. 2 je znázorněna principiální skica dvou za sebou uspořádaných těsnicích elementů podle vynálezu.
Na obr. 3 je ve větším měřítku znázorněn výřez radiálního kompresoru podle obr. 1, avšak s labyrintovým těsněním podle vynálezu.
Na obr. 4 je znázorněno vyobrazení podle obr. 3, avšak se škrticím místem uspořádaným diagonálně k ose stroje.
Příklady provedení vynálezu
Na výkresech jsou znázorněny jen elementy podstatné pro porozumění vynálezu. Neznázoměny jsou například potrubí pro odvádění skrz labyrintové těsnění procházejícího pracovního fluida, strana turbíny a uložení turbokompresoru. Směr proudění pracovního prostředí je znázorněna šipkami.
Na obr. 1 je částečně znázorněný spalinový turbokompresor podle stavu techniky sestává z radiálního kompresoru 1 a z neznázorněné spalinové turbíny, které jsou navzájem spojeny prostřednictvím hřídele 3 uloženého v úložné skříni 2. Radiální kompresor 1 spalinového turbokompresoru má ve hřídeli 3 upravenou osu 4 stroje. Je opatřen kompresorovou skříní 5, ve které je jako kompresorové kolo vytvořený rotor 6 otočně spojen s hřídelem 3. Rotor 6 vytvářející kompresorové kolo, má hlavu 8, která je osazena větším počtem oběžných lopatek 7. Mezi hlavou 8 a mezi kompresorovou skříní 5 je vytvořen průtokový kanál 9. Ve směru proudění za oběžnými lopatkami 7 navazuje na průtokový kanál 9 radiálně uspořádaný, lopatkami opatřený difuzor 10, který sám o sobě vyúsťuje do neznázorněné spirály radiálního kompresoru L
V hlavě 8 je vytvořen průchozí otvor 12, ve kterém je uložen centrální konec 11 hřídele 3. Na straně turbíny má hlava 8 zadní stěnu 13 a upevňovací hrdlo 14 pro konec 11 hřídele 3, přičemž tento a upevňovací hrdlo 14 jsou navzájem přišroubovány. Samozřejmě je také možné zvolit jiné
-3CZ 294111 B6 v hodné spojení kompresorového kola se hřídelem, například bez průchozího otvoru 12. Stejně tak je možné nasazení nelopatkového difuzoru.
Úložná skříň 2 a kompresorová skříň 5 jsou navzájem odděleny prostřednictvím statoru 15 vytvářejícího mezilehlou stěnou, ve kterém jsou také uloženo upevňovací hrdlo 14 hlavy 8 rotoru 6 vytvářejícího kompresorové kolo. Mezi zadní stěnou 13 v provozu se otáčejícího rotoru 6 vytvářejícího kompresorové kolo a pevným statorem 15 vytvářejícím mezilehlou stěnuje vytvořena dělicí mezera 16, uspořádaná s výhodou radiálně vzhledem k ose 4 stroje. V dělicí mezeře 16 je uloženo jako hřebenový labyrint vytvořené labyrintové těsnění 17, které utěsňuje dělicí mezeru 16 proti průtoku působícího pracovního fluida 18 radiálního kompresoru L Ve směru po proudu od labyrintového těsnění 17 komunikuje dělicí mezera 16 s mezilehlým prostorem 1?, který je sám o sobě spojen s neznázoměným odváděcím potrubím.
Při použití takového labyrintového těsnění 17 s odpovídající délkou se může dostat jen předem stanovený, nepatrný hmotnostní proud pracovního fluida 18 skrz těsnění do mezilehlého prostoru 19. Toto pracovní fluidum 18 je potom odstraněno prostřednictvím odváděcího potrubí, navazujícího na mezilehlý prostor 19.
Na rozdíl od toho sestává labyrintové těsnění 17 u řešení podle vynálezu zvíce, ve hlavním směru 20 proudění skrz labyrintové těsnění 17 proudícího pracovního fluida 18 za sebou uspořádaných těsnicích elementů 21 se vždy jedním škrticím místem 22, jednou vířivou komorou 23 a s jednou protilehlou plochou 24, která je upravena na statoru 15 vytvářejícího mezilehlou stěnu a na kterou dopadá pracovní fluidum 18 ve směru prouděni za škrticím místem 22. Protilehlá plocha 24 je vytvořena jako dělič proudění pro pracovní fluidum 18. Sestává ze dvou zakřivených dělicích ploch 25, 26 statoru 15, vytvářejícího mezilehlou stěnu, které jsou uspřádány vždy na rozdílném poloměru a které mají společnou vypouklou a do dělicí mezery 16 zasahující dotykovou hranu 27.
Pro přesné polehování protilehlé plochy 24 vytvářející dělič proudění musí být mít dopadu pracovního fluida 18 určeno ve směru proudění za škrticím místem 22, přičemž různě vytvarované těsnicí elementy mají navzájem odlišná místa dopadu. K tomu účelu jsou nutné odpovídající pokusy z hlediska proudění, přičemž přirozeně mohou být také s výhodou využity výpočtové metody z hlediska mechaniky proudění.
Vířivá komora 23 navazuje na protilehlou plochu 24 vytvářející dělič proudění, přesněji řečeno na větším poloměru uspořádanou druhou dělicí plochu 26 a je sama o sobě uspořádána na větším poloměru než jaký má tato druhá dělicí plocha. Navíc je vířivá komora 23 opatřena větší vnitřní povrchovou plochou 28 než na ni navazující dělicí mezera 16 a je uspořádána v úhlu a o hodnotě zhruba 45° k hlavnímu směru 20 proudění pracovního fluida T8, jak je to znázorněno na obr. 2. Přitom je vytvořeno ve tvaru kruhu, ale může mít také jiný vhodný tvar, jak je to znázorněno například na obr. 3, kde má převážně pravoúhlý tvar. Úhel a, ve kterém je vířivá komora 23 nastavena k hlavnímu směru 20 proudění, se může lišit v obou směrech o 20°. Přirozeně jsou také možné ještě větší odchylky, avšak s menším účinkem. Stejně tak mohou být obě dělicí plochy 25, 26 vytvořeny také přímé, viz obr. 3.
Ve směru proudění před každým těsnicím elementem 21 je dělicí mezera 16 vytvořena jako v podstatě radiálně nasměrovaný přiváděči kanál 29 a ve směru proudění za posledním těsnicím elementem 21 je vytvořena jako také v podstatě radiálně nasměrovaný odváděči kanál 30. Přiváděči kanál 29, případně odváděči kanál 30 bezprostředně navazují na malém poloměru uspořádanou první dělicí plochu 25.
Škrticí místa 22 jsou vytvořena jako axiální štěrbiny, takže přiváděči kanály 29 mají vždy jedno vychýlení do axiálního směru. K tomu účelu je v každém škrticím místě 22 na zadní stěně 13 rotoru 6 vytvářejícího kompresorové kolo vytvořeno axiálně nasměrované, rotující osazení 31, které koresponduje s těsnicím prstem statoru 15 vytvářejícího mezilehlou stěnu, který je
-4CZ 294111 B6 v podstatě nasměrován v rovnoběžném směru a který je nepohyblivý. Přitom může být šířka těsnicího prstu 32 vytvořena podstatně menší než šířka rotujícího osazení 31, přičemž musí být zajištěno dostatečné překrytí s osazením 31 ve všech provozních stavech. Je samozřejmé, že místo těsnicího prstu 32 mohou být upraveny také jiné vhodné elementy, jako například těsnicí pásy nebo neznázoměná kartáčová těsnění. Přiváděči kanály 29, případně odváděči kanál 30 mají štěrbinovou šířku 33 a škrticí místo 22 má průchozí šířku 34, přičemž štěrbinová šířka 33 je vytvořena vždy větší než průchozí šířka34.
Při provozu turbokompresoru nasává rotor 6 vytvářející kompresorové kolo jako pracovní fluidum 18 okolní vzduch, který se prostřednictvím průtokového kanálu 9 a difuzoru 10 dostává do spirály, tam je stlačován a nakonec je přiváděn pro naplňování neznázoměného spalovacího motoru, spojeného s turbokompresorem. Na své dráze od průtokového kanálu 9 k difuzoru 10 působí pracovní fluidum 18 vytvářené okolním vzduchem také na dělicí mezeru 16 a dostává se tak skrz přiváděči kanál 29 do labyrintového těsnění 17, to znamená nejprve kjeho prvnímu těsnicímu elementu 21.
Pod vlivem rotující zadní stěny 13 rotoru 6 vytvářejícího kompresorové kolo a pod vlivem statoru 15, vytvářejícího mezilehlou stěnu, jsou v pracovním fluidu 18 vytvořeném okolním vzduchem prostřednictvím dělicí mezery 16 vytvářeny průtokové vrstvy 35 s vysokou obvodovou rychlostí a průtokové vrstvy 36 s nízkou obvodovou rychlostí. Průtokové vrstvy 35, 36 se koncentrují vždy na zadní stěně 13 a na statoru 15 vytvářejícím mezilehlou stěnu dělicí mezery 16, které jsou rozměrově vytvořeny pro jejich vznik.
Protože je štěrbinová šířka 33 dělicí mezery 16 vytvořena větší než průchozí šířka 34 škrticího místa 22, nejsou na zadní stěnu 13 a na stator 15, vytvářející mezilehlou stěnu, dosedající mezní vrstvy stlačeny, takže se vytváří jen nepatrný třecí výkon a negativní vývoj tepla zůstává také nízký. Navíc je těsnicí účinek těsnicího elementu 21 relativně nezávislý na změnách štěrbinové šířky 33 dělicí mezery 16.
V oblasti škrticího místa 22 je pracovní fluidum 18 tvořené okolním vzduchem vychylováno v axiálním směru, je zrychlováno a dopadá ve směru proudění za škrticím místem 22 na protilehlou plochu 24 vytvářející dělič proudění, který je uspořádán na statoru 15 vytvářejícím mezilehlou stěnu. Přitom jsou průtokové vrstvy 35, 36 s rozdílnou obvodovou rychlostí rozdělovány do dvou samostatných dílčích proudů 35', 36' s odpovídajícími různými obvodovými rychlostmi. První dělicí plocha 25 statoru 15, vytvářejícího mezilehlou stěnu, která je uspořádána na menším poloměru, vychyluje s větší obvodovou rychlostí se pohybující první dílčí prou 35' přímo do přiváděcího kanálu 29 následného těsnicího elementu 21 nebo do odváděcího kanálu 30. Na rozdíl od toho zavádí druhá dílčí plocha 26, která je uspořádána na větším poloměru, druhý dílčí proud 36' s nízkou obvodovou rychlostí do vířivé komory 23. Tam je druhý dílčí proud nejprve zviřován a návazně je paralelně vzhledem k prvnímu dílčímu proudu 35' zaváděn do přiváděcího kanálu 29, případně od odváděcího kanálu 30. Na podkladě rotujícího pohybu zadní stěny 13 dojde ve směru po proudu sdruženého proudění pracovního fluida 18 znovu k vytvoření dvou průtokových vrstev 35, 36 s rozdílnými obvodovými rychlostmi, které jsou společně dále vedeny k těsnicímu elementu 21.
V závislosti na vytvoření labyrintového těsnění 17, to znamená v souladu s počtem těsnicích elementů 21, se znovu opakuje již popsaný proces. Ve směru proudění za posledním těsnicím elementem jsou oba dílčí proudy 35', 36' předávány do mezilehlého prostoru 19 a odtud prostřednictvím odváděcího potrubí do okolního prostředí.
Je samozřejmě také možné, že zařízení podle vynálezu je nasazeno i vjiných proudových strojích, například v plynové turbíně, v parní turbíně nebo v radiálním kompresoru chladicího stroje. Je také možné použití jiných pracovních fluid 1_8. Přitom může být dělicí mezera 16 uspořádána také rovnoběžně s osou 4 stroje a tak být škrticí místo 2 vytvořeno jako radiální mezera, což není znázorněno. Jak při radiálně, tak také při paralelně vzhledem k ose 4 stroje
-5CZ 294111 B6 uspořádané dělicí mezeře 16 může být škrticí místo 22 vytvořeno diagonálně k ose 4 stroje odpovídajícího proudového stroje, viz obr. 4. Podstatné kroky způsobu se přitom uskutečňují analogicky s již popsanými průběhy.

Claims (5)

PATENTOVÉ NÁROKY
1. Způsob bezdotykového utěsnění dělicí mezery (16) vytvořené mezi rotorem (6) a statorem (15) proudového stroje, zejména turbodmychadla, vůči průtoku pracovního fluida (18) přiváděného do dělicí mezery (16), při němž se pracovní fluidum (18) v dělicí mezeře (16) nejprve škrtí, potom se vychyluje a zviřuje, přičemž ještě před škrcením se v pracovním fluidu (18) vytvoří průtokové vrstvy (35, 36) s různými obvodovými rychlostmi, vyznačující se tím, že průtokové vrstvy (35, 36) pracovního fluida (18) se po škrcení dělí na dva dílčí proudy (35', 36') s různými obvodovými rychlostmi, přičemž první dílčí proud (35') má ve srovnání s druhým dílčím proudem (36') vyšší obvodovou rychlost, přičemž se vychyluje pouze první dílčí proud (35') a zviřuje se jen druhý dílčí proud (36'), který se potom zavádí do vychýleného prvního dílčího proudu (35') rovnoběžně s ním.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že škrcení pracovního fluida (18), jeho následné dělení do dvou dílčích proudů (35', 36') s různými obvodovými rychlostmi a jak následné vychylování prvního dílčího proudu (35'), tak i zviřování jen druhého dílčího proudu (36'), jakož i jeho rovnoběžné zavádění do vychýleného prvního dílčího proudu (35'), se provede v tomto sledu alespoň dvakrát za sebou.
3. Zařízení k provádění způsobu podle nároku 1, u něhož je v dělicí mezeře (16) uspořádán těsnicí element (21), sestávající alespoň z jednoho škrticího místa (22), z protilehlé plochy (24) upravené na statoru (15), na kterou dopadá pracovní fluidum (18) ve směru proudění za škrticím místem (22), jakož i z vířivé komory (23), přičemž dělicí mezera (16) je vytvořena ve směru proudění před každým těsnicím elementem (21) jako přiváděči kanál (29) a ve směru proudění za posledním těsnicím elementem (21) jako odváděči kanál (30), vyznačuj ící se tím, že protilehlá plocha (24) je vytvořena jako dělič proudění pracovního fluida (18), přičemž vířivá komora (23) je uspořádána před tímto děličem proudění proti hlavnímu směru (20) proudění a přiváděči kanál (29) pro následující těsnicí element (21) nebo odváděči kanál (30) je uspořádán za tímto děličem proudění v hlavním směru (20) proudění.
4. Zařízení podle nároku 3, v y z n a č uj í c í se tí m , že protilehlá plocha (24) vytvářející dělič proudění sestává z alespoň dvou dělicích ploch (25, 26) statoru (15), které mají vyvýšenou dotykovou hranu (27) vyčnívající do dělicí mezery (16).
5. Zařízení podle nároku 4, v y z n a č u j í c í se tím, že vířivá komora (23) má větší vnitřní povrchovou plochu (28) než dělicí mezera (16), která na ni navazuje.
6. Zařízení podle nároku 5, vy z n a č u j í c í se t í m , že vířivá komora (23) je vytvořena vůči hlavnímu směru (20) proudění pod úhlem (a) o velikosti 45° ± 20°.
7. Zařízení podle nároku 3, vyznačuj ící se t í m, že přiváděči kanál (29) a odváděči kanál (30) mají šířku (33) a škrticí místo (22) má průchozí šířku (34), přičemž šířka (33) přiváděcího kanálu (29) a odváděcího kanálu (30) je větší než průchozí šířka (34) škrticího místa (22).
-6CZ 294111 B6
8. Použití zařízení podle jednoho z nároků 3 až 7 pro bezdotykové utěsnění dělicí mezery (16) vytvořené mezi rotorem (6) a statorem (15) proudového stroje zejména turbodmychadla.
5 9. Použití podle nároku 8, v y z n a č u j í c í se tím, že rotor (6) je vytvořen jako oběžné kolo radiálního kompresoru (1), stator (15) je vytvořen jako mezilehlá stěna uzavírající oběžné kolo ze strany a těsnicí element (21) je uspořádán mezi zadní stěnou (13) oběžného kola a mezilehlou stěnou a škrticí místo (22) je uspořádáno rovnoběžně s osou (4) radiálního kompresoru (1).
CZ19984163A 1997-12-23 1998-12-16 Způsob bezdotykového utěsnění dělicí mezery vytvořené mezi rotorem a statorem proudového strojeŹ zejména turbodmychadlaŹ zařízení k provádění tohoto způsobu a použití tohoto zařízení CZ294111B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP97811017A EP0924386B1 (de) 1997-12-23 1997-12-23 Verfahren und Vorrichtung zum berührungsfreien Abdichten eines zwischen einem Rotor und einem Stator ausgebildeten Trennspalts

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ416398A3 CZ416398A3 (cs) 1999-07-14
CZ294111B6 true CZ294111B6 (cs) 2004-10-13

Family

ID=8230544

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ19984163A CZ294111B6 (cs) 1997-12-23 1998-12-16 Způsob bezdotykového utěsnění dělicí mezery vytvořené mezi rotorem a statorem proudového strojeŹ zejména turbodmychadlaŹ zařízení k provádění tohoto způsobu a použití tohoto zařízení

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6164655A (cs)
EP (1) EP0924386B1 (cs)
JP (1) JP4268710B2 (cs)
KR (1) KR100533495B1 (cs)
CN (2) CN1239811C (cs)
CZ (1) CZ294111B6 (cs)
DE (1) DE59709283D1 (cs)

Families Citing this family (58)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6910854B2 (en) 2002-10-08 2005-06-28 United Technologies Corporation Leak resistant vane cluster
DE20311005U1 (de) * 2003-07-17 2004-11-18 Arvin Technologies Inc., Columbus Baugruppe bestehend aus Wärmetauscher und Gehäuse, insbesondere für die Abgasanlagen eines Kraftfahrzeugs
US7562880B2 (en) * 2004-02-09 2009-07-21 Siemens Energy, Inc. Seal usable between thermally movable components
US7234918B2 (en) * 2004-12-16 2007-06-26 Siemens Power Generation, Inc. Gap control system for turbine engines
DE102005036668B3 (de) * 2005-08-04 2006-11-30 Voith Siemens Hydro Power Generation Gmbh & Co. Kg Wasserturbine oder Pumpturbine oder sonstige hydraulische Maschine
US7445213B1 (en) 2006-06-14 2008-11-04 Florida Turbine Technologies, Inc. Stepped labyrinth seal
US7708520B2 (en) * 2006-11-29 2010-05-04 United Technologies Corporation Gas turbine engine with concave pocket with knife edge seal
US7971882B1 (en) * 2007-01-17 2011-07-05 Florida Turbine Technologies, Inc. Labyrinth seal
US8167547B2 (en) * 2007-03-05 2012-05-01 United Technologies Corporation Gas turbine engine with canted pocket and canted knife edge seal
US20090160135A1 (en) * 2007-12-20 2009-06-25 Gabriele Turini Labyrinth seal with reduced leakage flow by grooves and teeth synergistic action
JP5109838B2 (ja) * 2008-07-04 2012-12-26 株式会社Ihi ラビリンスシールとこれを備える回転機械
US8616323B1 (en) 2009-03-11 2013-12-31 Echogen Power Systems Hybrid power systems
US9014791B2 (en) 2009-04-17 2015-04-21 Echogen Power Systems, Llc System and method for managing thermal issues in gas turbine engines
CA2766637A1 (en) 2009-06-22 2010-12-29 Echogen Power Systems Inc. System and method for managing thermal issues in one or more industrial processes
WO2011017476A1 (en) 2009-08-04 2011-02-10 Echogen Power Systems Inc. Heat pump with integral solar collector
US8813497B2 (en) 2009-09-17 2014-08-26 Echogen Power Systems, Llc Automated mass management control
US8869531B2 (en) 2009-09-17 2014-10-28 Echogen Power Systems, Llc Heat engines with cascade cycles
US8613195B2 (en) 2009-09-17 2013-12-24 Echogen Power Systems, Llc Heat engine and heat to electricity systems and methods with working fluid mass management control
US8794002B2 (en) 2009-09-17 2014-08-05 Echogen Power Systems Thermal energy conversion method
US8333557B2 (en) * 2009-10-14 2012-12-18 General Electric Company Vortex chambers for clearance flow control
CH703105A1 (de) * 2010-05-05 2011-11-15 Alstom Technology Ltd Gasturbine mit einer sekundärbrennkammer.
GB201013004D0 (en) 2010-08-03 2010-09-15 Rolls Royce Plc A seal assembly
GB201013003D0 (en) * 2010-08-03 2010-09-15 Rolls Royce Plc A seal assembly
JP5709447B2 (ja) 2010-09-28 2015-04-30 三菱日立パワーシステムズ株式会社 タービン
US20120091662A1 (en) * 2010-10-19 2012-04-19 General Electric Company Labyrinth seal system
US8616001B2 (en) 2010-11-29 2013-12-31 Echogen Power Systems, Llc Driven starter pump and start sequence
US8857186B2 (en) 2010-11-29 2014-10-14 Echogen Power Systems, L.L.C. Heat engine cycles for high ambient conditions
US8783034B2 (en) 2011-11-07 2014-07-22 Echogen Power Systems, Llc Hot day cycle
DE102011051650B4 (de) 2011-07-07 2020-04-30 Atlas Copco Energas Gmbh Turbomaschine
DE202011105609U1 (de) * 2011-09-12 2011-10-13 Alstom Technology Ltd. Labyrinthdichtung
US8807927B2 (en) * 2011-09-29 2014-08-19 General Electric Company Clearance flow control assembly having rail member
US9062898B2 (en) 2011-10-03 2015-06-23 Echogen Power Systems, Llc Carbon dioxide refrigeration cycle
US20140030086A1 (en) * 2012-07-26 2014-01-30 GM Global Technology Operations LLC Centrifugal pump
BR112015003646A2 (pt) 2012-08-20 2017-07-04 Echogen Power Systems Llc circuito de fluido de trabalho supercrítico com uma bomba de turbo e uma bomba de arranque em séries de configuração
US9118226B2 (en) 2012-10-12 2015-08-25 Echogen Power Systems, Llc Heat engine system with a supercritical working fluid and processes thereof
US9341084B2 (en) 2012-10-12 2016-05-17 Echogen Power Systems, Llc Supercritical carbon dioxide power cycle for waste heat recovery
WO2014117068A1 (en) 2013-01-28 2014-07-31 Echogen Power Systems, L.L.C. Methods for reducing wear on components of a heat engine system at startup
WO2014117074A1 (en) 2013-01-28 2014-07-31 Echogen Power Systems, L.L.C. Process for controlling a power turbine throttle valve during a supercritical carbon dioxide rankine cycle
WO2014138035A1 (en) 2013-03-04 2014-09-12 Echogen Power Systems, L.L.C. Heat engine systems with high net power supercritical carbon dioxide circuits
US20160326987A1 (en) * 2014-02-19 2016-11-10 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Thrust vectoring device
JP6225092B2 (ja) 2014-10-17 2017-11-01 三菱重工業株式会社 ラビリンスシール、遠心圧縮機及び過給機
US10570777B2 (en) 2014-11-03 2020-02-25 Echogen Power Systems, Llc Active thrust management of a turbopump within a supercritical working fluid circuit in a heat engine system
FR3037117B1 (fr) 2015-06-05 2018-01-12 Danfoss A/S Machine a fluide comportant un joint a labyrinthe
JP6510915B2 (ja) * 2015-07-03 2019-05-08 株式会社神戸製鋼所 ラビリンスシール
JP6209199B2 (ja) * 2015-12-09 2017-10-04 三菱日立パワーシステムズ株式会社 シールフィン,シール構造,ターボ機械及びシールフィンの製造方法
DE102016102923A1 (de) 2016-02-19 2017-08-24 Abb Turbo Systems Ag Verdichterradrückseitige Radialturbine
US10408077B2 (en) * 2017-01-26 2019-09-10 United Tehnologies Corporation Gas turbine seal
US10584795B2 (en) * 2017-03-29 2020-03-10 Florida Turbine Technologies, Inc. Interlocking axial labyrinth seal
FR3065482B1 (fr) * 2017-04-20 2019-07-05 Safran Aircraft Engines Element d'anneau d'etancheite pour turbine comportant une cavite inclinee dans un materiau abradable
CN107339126B (zh) * 2017-08-14 2019-06-21 西北工业大学 一种胃仿生造型的轮缘密封结构
GB2568715B (en) * 2017-11-24 2020-02-26 Jaguar Land Rover Ltd Pump assembly with tortuous flow path
US11187112B2 (en) 2018-06-27 2021-11-30 Echogen Power Systems Llc Systems and methods for generating electricity via a pumped thermal energy storage system
KR102551115B1 (ko) * 2018-08-08 2023-07-05 엘지전자 주식회사 원심압축기
US11047249B2 (en) 2019-05-01 2021-06-29 Raytheon Technologies Corporation Labyrinth seal with passive check valve
US11435120B2 (en) 2020-05-05 2022-09-06 Echogen Power Systems (Delaware), Inc. Split expansion heat pump cycle
MA61232A1 (fr) 2020-12-09 2024-05-31 Supercritical Storage Company Inc Système de stockage d'énergie thermique électrique à trois réservoirs
CN114165464A (zh) * 2021-11-15 2022-03-11 广州市昊志机电股份有限公司 一种空压机和燃料电池系统
CN115076374B (zh) * 2022-06-30 2023-01-20 江苏海洋大学 一种节流高效且间隙固定的非接触式自冲击密封

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1505647A (en) * 1920-11-05 1924-08-19 Gen Electric Packing for elastic-fluid turbines and the like
FR605508A (fr) * 1924-09-29 1926-05-28 Thomson Houston Comp Francaise Perfectionnements aux garnitures pour arbres de machines
GB532992A (en) * 1938-10-01 1941-02-04 Westinghouse Electric Int Co Improvements in or relating to turbine glands
GB684428A (en) * 1948-08-06 1952-12-17 Garrett Corp Improvements in or relating to a power plant
US3572728A (en) * 1968-06-17 1971-03-30 Gen Eelctric Co Rotary seal
US3940153A (en) * 1974-12-09 1976-02-24 General Motors Corporation Labyrinth seal
US4335886A (en) * 1980-07-22 1982-06-22 Cornell Pump Company Labyrinth seal with current-forming sealing passages
US4513975A (en) * 1984-04-27 1985-04-30 General Electric Company Thermally responsive labyrinth seal
US5639095A (en) * 1988-01-04 1997-06-17 Twentieth Technology Low-leakage and low-instability labyrinth seal
US5244216A (en) * 1988-01-04 1993-09-14 The Texas A & M University System Labyrinth seal
US4978278A (en) * 1989-07-12 1990-12-18 Union Carbide Corporation Turbomachine with seal fluid recovery channel
JP2934530B2 (ja) * 1991-06-14 1999-08-16 三菱重工業株式会社 遠心圧縮機
KR100684428B1 (ko) * 2004-12-29 2007-02-16 동부일렉트로닉스 주식회사 낮은 온저항을 갖는 고전압 트랜지스터 및 이의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
JPH11247618A (ja) 1999-09-14
CN2370225Y (zh) 2000-03-22
US6164655A (en) 2000-12-26
CN1221068A (zh) 1999-06-30
KR100533495B1 (ko) 2006-03-09
DE59709283D1 (de) 2003-03-13
KR19990063333A (ko) 1999-07-26
CN1239811C (zh) 2006-02-01
EP0924386B1 (de) 2003-02-05
EP0924386A1 (de) 1999-06-23
CZ416398A3 (cs) 1999-07-14
JP4268710B2 (ja) 2009-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ294111B6 (cs) Způsob bezdotykového utěsnění dělicí mezery vytvořené mezi rotorem a statorem proudového strojeŹ zejména turbodmychadlaŹ zařízení k provádění tohoto způsobu a použití tohoto zařízení
US8578720B2 (en) Particle separator in a gas turbine engine
US8677766B2 (en) Radial pre-swirl assembly and cooling fluid metering structure for a gas turbine engine
US8613199B2 (en) Cooling fluid metering structure in a gas turbine engine
CA2927037C (en) Rotor assembly with scoop
CA2927035C (en) Rotor assembly with wear member
US9127554B2 (en) Gas turbine engine with radial diffuser and shortened mid section
US4551062A (en) Device for passing a fluid flow through a barrier
US20160222794A1 (en) Incidence tolerant engine component
US10472983B2 (en) On-off valve device and rotary machine
CN105715310A (zh) 发动机和用于操作所述发动机的方法
US6379117B1 (en) Cooling air supply system for a rotor
US9039014B2 (en) Seal
US3697191A (en) Erosion control in a steam turbine by moisture diversion
EP2722488B1 (en) Tip leakage air control device
US9416674B1 (en) Floating air riding seal for a turbine
US2598678A (en) Fluid bladeless turbine
RU2614946C2 (ru) Струйно-реактивная турбина
US8764399B1 (en) Spiral plane drag turbine
US4172361A (en) Gas turbine stator structure
JPH03107504A (ja) 軸流タービンの流体漏洩防止装置
WO2016036381A1 (en) Combustor arrangement including flow control vanes
EP3081749A1 (en) Turbine cooling
US3182453A (en) Combustion system
WO2000053897A1 (en) Gas turbine engine

Legal Events

Date Code Title Description
PD00 Pending as of 2000-06-30 in czech republic
MK4A Patent expired

Effective date: 20181216